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DE102008021625A1 - Brake disk is produced by inner high pressure shaping, with material from the side of the brake disk pot forced radially into recesses at the friction ring - Google Patents

Brake disk is produced by inner high pressure shaping, with material from the side of the brake disk pot forced radially into recesses at the friction ring Download PDF

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DE102008021625A1 DE200810021625 DE102008021625A DE102008021625A1 DE 102008021625 A1 DE102008021625 A1 DE 102008021625A1 DE 200810021625 DE200810021625 DE 200810021625 DE 102008021625 A DE102008021625 A DE 102008021625A DE 102008021625 A1 DE102008021625 A1 DE 102008021625A1
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Abstract

The brake disk (2) is produced by joining together a brake disk pot (4) and a friction ring (6) in a shaping process. During the shaping action, material from the side of the brake disk pot is distorted radially outwards to fit into recesses (8) at the friction ring. Additional fasteners are shaped through openings in the brake disk pot into the friction ring recesses. The shaping is effected by inner high pressure.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Bremsscheibe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.The The invention relates to a method for producing a brake disk according to the preamble of claim 1, and a brake disc after the Preamble of claim 5.

Moderne Hochleistungsbremsscheiben sind im Einsatz bei Pkw und Lkw sehr hohen mechanischen, tribologischen und thermischen Belastungen ausgesetzt. Zudem wird aufgrund der ungefederten Masse stets eine Minimierung des Bremsscheibengewichtes angestrebt.modern High-performance brake discs are very useful in cars and trucks exposed to high mechanical, tribological and thermal loads. In addition, due to the unsprung mass is always a minimization aspired to the brake disc weight.

Hierzu wird ein Bremsscheibentopf und ein Reibring häufig aus unterschiedlichen Materialien getrennt dargestellt und anschließend zur Bremsscheibe zusammengefügt.For this For example, a brake disk pot and a friction ring often fail different materials shown separately and then assembled to the brake disc.

Die Fügetechnik zwischen Topf und Reibring ist in der Regel aufwendig, da zwischen Bremsscheibentopf und Reibring hohe Momente und Scherkräfte übertragen werden. In der EP 1 476 670 B1 ist vorgesehen, einen Bremsscheibentopf durch ein Innenhochdruckverfahren an einen Reibring zu formen, wobei der Reibring nach innen gerichtete Pyramidenstümpfe aufweist, um die der Bremsscheibentopf herumgeformt wird.The joining technique between pot and friction ring is usually expensive, since between brake disc and friction ring high moments and shear forces are transmitted. In the EP 1 476 670 B1 is intended to form a brake disk hub by a hydroforming process to a friction ring, wherein the friction ring inwardly directed truncated pyramids, around which the brake disk hub is formed around.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde einen Verbindung zwischen einen Bremsscheibentopf und einem Reibring zu gestalten, die eine gegenüber dem Stand der Technik, höher mechanische Belastbarkeit aufweist und dabei kostengünstig herstellbar ist.Of the Invention is the object of a connection between to design a brake disk pot and a friction ring, the one over the prior art, higher mechanical Resilience and thereby inexpensive to produce is.

Die Lösung der Aufgabe besteht in einem Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie in einer Bremsscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 5.The Solution to the problem consists in a method for production a brake disc with the features of claim 1 and in a brake disc with the features of claim 5.

Das Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe nach Anspruch 1 besteht darin, dass ein Bremsscheibentopf und ein Reibring durch einen Umformprozess zusammengefügt werden. Dabei wird durch den Umformprozess von Seite des Bremsscheibentopfes Material radial nach außen gepresst und in ebenfalls radial nach außen verlaufende Vertiefungen im Reibring eingeformt.The Method for producing a brake disc according to claim 1 in that a brake disk pot and a friction ring through a forming process be joined together. This is due to the forming process from side of the brake disc pot material radially outward pressed and in likewise radially outward running Recesses formed in the friction ring.

Das eingeformte Material kann Material vom Bremsscheibentopf selbst sein oder durch zusätzliche Verbindungselemente wie etwa Nieten eingebracht werden, die durch Öffnungen im Bremsscheibentopf geformt werden.The Molded material can be material from the brake disk pot itself or by additional fasteners such as Rivets are inserted through openings in the brake disc pot be formed.

Durch dieses Verfahren kann prozesstechnisch kostengünstig, da ein Umformprozess bei Raumtemperatur möglich ist, und mechanisch zuverlässig eine Verbindung zwischen Bremsscheibentopf und Reibring dargestellt werden.By This process can be cost-effective, since a forming process at room temperature is possible, and mechanical reliable connection between the brake disc pot and Friction ring are shown.

Ein weiterer Bestandteil der Erfindung ist eine Bremsscheibe mit den Merkmalen des Anspruch 5.One Another component of the invention is a brake disc with the Features of claim 5.

Vorteilhafte Ausgestaltungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.advantageous Embodiments emerge from the subclaims.

An Hand der folgenden Spezialbeschreibung werden bestimmte Merkmale der Erfindung am Beispiel ausgewählter Figuren näher erläutert. Merkmale mit derselben Bezeichnung und unterschiedlicher Ausgestaltung werden dabei mit dem selben Bezugszeichen versehen.At Hand of the following special description will have certain characteristics the invention using the example of selected figures closer explained. Features with the same name and different design are provided with the same reference numerals.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 einen Bremsscheibentopf, 1 a brake disk pot,

2 eine zusammengesetzte Bremsscheibe, 2 a composite brake disc,

3 einen Reibring, 3 a friction ring,

4 eine weitere zusammengesetzte Bremsscheibe und 4 another composite brake disc and

5 einen Ausschnitt der Bremsscheibe aus 4. 5 a section of the brake disc 4 ,

In 1 ist ein Bremsscheibentopf 4 dargestellt, der beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung geformt ist und in einem Druckgussverfahren hergestellt ist. Im Gegensatz dazu besteht ein Reibring 6 in 3 aus einer Gusseisenlegierung und ist durch ein Eisengießverfahren dargestellt.In 1 is a brake disk pot 4 represented, for example, formed of an aluminum alloy and is produced in a die-casting process. In contrast, there is a friction ring 6 in 3 made of a cast iron alloy and is represented by an iron casting process.

In 2 ist ein Querschnitt durch eine Bremsscheibe dargestellt, wobei der Bremsscheibentopf 4 mit dem Reibring zusammengefügt ist. Das Fügen erfolgt durch einen Innenhochdruckumformprozess, wobei der Reibring 6 und der Bremsscheibentopf 4 so in ein Werkzeug eingelegt werden, dass die gegenseitige Position im Wesentlichen der Bremsscheibe entspricht. Durch besonders hohen Druck, der beispielsweise hydrostatisch aufgebracht wird, werden Zapfen 22 die bereits im Bremsscheibentopf vorhanden sind, radial nach außen gepresst, so dass sie in Vertiefungen 8, in Form von Sacklöcher 18 im Reibring 6 hineingeformt werden. Die ursprünglich kurzen Zapfen 22 werden somit durch den hohen Druck längs verformt, was in der Regel mit einer Verjüngung der Wandstärke einhergeht.In 2 is shown a cross section through a brake disc, wherein the brake disc hub 4 is joined together with the friction ring. The joining takes place by a hydroforming process, wherein the friction ring 6 and the brake disk pot 4 be inserted into a tool that the mutual position substantially corresponds to the brake disc. By particularly high pressure, which is applied for example hydrostatically, cones are 22 which are already present in the brake disk pot, pressed radially outwards, so that they in recesses 8th , in the form of blind holes 18 in the friction ring 6 be formed into it. The originally short cones 22 are thus deformed longitudinally by the high pressure, which is usually accompanied by a rejuvenation of the wall thickness.

Die Zapfen 22 sitzen nach dem Umformen formschlüssig in den Vertiefungen 8 und sichern den Bremsscheibentopf 4 gegenüber dem Reibring 6 in axialer Richtung 24 und in tangentialer Richtung 28.The cones 22 sit after forming positively in the wells 8th and secure the brake disk pot 4 opposite the friction ring 6 in the axial direction 24 and in the tangential direction 28 ,

Die Vertiefungen 8 können auch in Form von axial angelegten Nuten 20 ausgestaltet sein, wie es in 4 dargestellt ist. In diesem Fall ist eine zusätzliche axiale Sicherung beispielsweise in Form eines Sicherungsringes zweckmäßig.The wells 8th can also be in the form of axial grooves 20 be designed as it is in 4 is shown. In this case, an additional axial securing, for example in the form of a retaining ring is appropriate.

In 5 ist eine weitere Ausgestaltungsform einer Bremsscheibe 2 dargestellt. Diese Bremsscheibe 2 ist mit einer Innenbelüftung ausgestaltet, was sich durch zwei, durch Stege 28 getrennte Reibscheiben 30 äußert, die zusammen den Reibring 6 bilden. Analog zu den 1–3 ist auch hier ein Bremsscheibentopf 4 mit dem Reibring 6 durch einen Umformprozess verbunden.In 5 is another embodiment of a brake disc 2 shown. This brake disc 2 is designed with an internal ventilation, resulting in two, by webs 28 separate friction discs 30 expresses that together the friction ring 6 form. Analogous to the 1 - 3 is also here a brake disk pot 4 with the friction ring 6 connected by a forming process.

Die Bremsscheibe 4 aus 5 unterscheidet sich von dem vorangegangenen Beispiel darin, dass nicht das Material des Bremsscheibentopfes 4, nämlich die Zapfen 22 in Vertiefungen 8 gepresst werden. In diesem Beispiel wird ein zusätzliches Material in Form von Verbindungselementen 10 eingesetzt, die in diesem Ausführungsbeispiel wiederum in Form von Nieten 32 ausgestaltet sind. Die Nieten 32 werden durch Öffnungen 12 im Bremsscheibentopf 4 in die in radialer Richtung 26 verlaufenden Vertiefungen 10 des Reibrings gepresst. Auch in diesem Beispiel wird für das Einpressen der Nieten ein Innenhochdruckumformprozess angewandt. Grundsätzlich kann für beide Ausführungsbeispiele auch ein Ziehstempel angewendet werden, der die Zapfen 22 bzw. die Nieten 32 in die dafür vorgesehenen Vertiefungen 8 presst.The brake disc 4 out 5 differs from the previous example in that not the material of the brake disc hub 4 namely the cones 22 in depressions 8th be pressed. In this example, an additional material in the form of fasteners 10 used, in turn, in the form of rivets in this embodiment 32 are designed. The rivets 32 be through openings 12 in the brake disk pot 4 in the radial direction 26 extending depressions 10 pressed the friction ring. Also in this example, a hydroforming process is used for the press-fitting of the rivets. In principle, a drawing punch can be used for both embodiments, the pin 22 or the rivets 32 in the designated wells 8th pressed.

Die Vertiefungen 10 im Reibring 6 nach 5 weisen Hinterschneidungen 34 auf, die in der vergrößerten Schnittdarstellung nach 6 erkennbar sind. Durch den Umformdruck werden die Nieten (die als Vollnieten oder Hohlnieten ausgestaltet sein können) in der Vertiefung 10 aufgeweitet und in die Hinterschneidungen 34 gepresst, was die Festigkeit der Verbindung noch weiter erhöht.The wells 10 in the friction ring 6 to 5 have undercuts 34 on, in the enlarged sectional view to 6 are recognizable. Due to the forming pressure, the rivets (which can be configured as full rivets or hollow rivets) in the recess 10 expanded and in the undercuts 34 pressed, which increases the strength of the compound even further.

Die Vertiefungen 10 sind in axialer Richtung 24 bevorzugt mittig angeordnet, wodurch eine Schirmung der Bremsscheibe minimiert wird. Unter Schirmung versteht man eine schirmförmige Wölbung des Reibrings 4, die durch eine unterschiedliche Wärmeausdehnung des Bremsscheibentopfes und des Reibrings 6 hervorgerufen wird. Unter mittiger Anordnung soll hierbei ein Versatz von 10% von der axialen Mitte in beide axiale Richtungen verstanden werden.The wells 10 are in the axial direction 24 preferably arranged centrally, whereby a shielding of the brake disc is minimized. Shielding means a shield-shaped curvature of the friction ring 4 , which by a different thermal expansion of the brake disc hub and the friction ring 6 is caused. A central arrangement should be understood to mean an offset of 10% from the axial center in both axial directions.

Weiterhin ist es zweckmäßig, zur Wärmeisolation zwischen Reibring 6 und Bremsscheibentopf 4 eine Isolationsschicht, beispielsweise in Form einer Eisenfolie einzufügen. Zudem kann in den Vertiefungen und/oder an den Kontaktflächen Zinkstaub eingefügt werden, der zur Vermeidung von Kontaktkorrosion führt.Furthermore, it is expedient for thermal insulation between friction ring 6 and brake disc pot 4 to insert an insulating layer, for example in the form of an iron foil. In addition, zinc dust can be introduced into the recesses and / or at the contact surfaces, which leads to the avoidance of contact corrosion.

Es ist noch darauf hinzuweisen, dass bei der Umformung der Nieten oder des Materials des Bremsscheibentopfs in die Vertiefungen des Reibrings dessen Oberflächenrauhigkeit, die auf den Gießprozess zurückzuführen ist, vorteilhaft ist. Es entsteht so ein Mikroformschluss zwischen Topfmaterial bzw. Nietmaterial und Reibringoberfläche. Dieser Mikroformschluss unterbindet Relativbewegungen, die ansonsten bei feinbearbeiteten formschlüssigen Welle-Nabenverbindungen auf Grund von wechselnder Momentenbelastung und Temperaturschwankungen auftreten. Es tritt somit bei den beschriebenen Verbindung kein so genannter „Mikroschlupf" auf, der häufig zum Versagen von Welle-Naben-Verbindungen führt.It It should also be noted that when forming the rivets or of the material of the brake disk hub into the recesses of the friction ring its surface roughness, which depends on the casting process is due, is advantageous. It arises Such a microforming between pot material or rivet material and friction ring surface. This microforming inhibits Relative movements, otherwise in fine-machined positive Shaft-hub connections due to changing torque load and temperature fluctuations occur. It thus occurs in the described Link no so-called "micro-slip" that often leads to failure of shaft-hub connections.

22
Bremsscheibebrake disc
44
Bremsscheibentopfbrake disc pot
66
Reibringfriction ring
88th
Vertiefungenwells
1010
Verbindungselementefasteners
1212
Öffnungen im Bremsscheibentopfopenings in the brake disk pot
1414
Hinterschneidungenundercuts
1616
Berührungsstellen Reibring Topfcontact points Friction ring pot
1818
Sacklochblind
2020
Nutengroove
2222
Zapfenspigot
2424
axialer Richtungaxial direction
2626
radialer Richtungradial direction
2828
StegeStege
3030
Reibscheibefriction
3232
Nieterivet
3434
Hinterschneidungundercut

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - EP 1476670 B1 [0004] - EP 1476670 B1 [0004]

Claims (9)

Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe (2) durch Zusammenfügen eines Bremsscheibentopfes (4) und eines Reibrings (6) in einem Umformprozess dadurch gekennzeichnet, dass durch den Umformprozess von Seite des Bremsscheibentopfes (4) Material in radial nach außen angeordnete Vertiefungen (8) des Reibringes (6) eingeformt wird.Method for producing a brake disk ( 2 ) by assembling a brake disk pot ( 4 ) and a friction ring ( 6 ) in a forming process, characterized in that by the forming process from the side of the brake disk hub ( 4 ) Material in radially outwardly disposed recesses ( 8th ) of the friction ring ( 6 ) is formed. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Material in Form von zusätzlichen Verbindungselementen (10) durch Öffnungen (12) im Bremsscheibentopf (4) in die Vertiefungen (8) des Reibrings (6) eingeformt wird.A method according to claim 1, characterized in that the material in the form of additional connecting elements ( 10 ) through openings ( 12 ) in the brake disk pot ( 4 ) into the depressions ( 8th ) of the friction ring ( 6 ) is formed. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (8) im Reibring (6) Hinterschneidungen (14) aufweisen und das Material seitens des Reibrings (6) derart in die Hinterschneidungen (14) eingeformt wird, dass diese zumindest teilweise ausgefüllt sind.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the depressions ( 8th ) in the friction ring ( 6 ) Undercuts ( 14 ) and the material from the friction ring ( 6 ) into the undercuts ( 14 ) is formed that they are at least partially filled. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einformen des Materials in die Vertiefungen (8) des Reibrings (6) durch Innenhochdruckumformen erfolgt.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the molding of the material into the recesses ( 8th ) of the friction ring ( 6 ) by hydroforming. Bremsscheibe umfassend einen Bremsscheibetopf (4) und einen Reibring (6), wobei der Bremsscheibentopf (4) an den Reibring (6) angefügt ist, dadurch gekennzeichnet, dass Material von der Seite des Bremsscheibentopfes (4) in radial nach außen angeordnete Vertiefungen (8) des Reibrings (6) hineinragt.Brake disc comprising a Bremsscheibetopf ( 4 ) and a friction ring ( 6 ), wherein the brake disk pot ( 4 ) to the friction ring ( 6 ) is added, characterized in that material from the side of the brake disc hub ( 4 ) in radially outwardly disposed recesses ( 8th ) of the friction ring ( 6 ) protrudes. Bremsscheibe nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass vom Bremsscheibentopf (4) zusätzliche Verbindungselemente (10) in die Vertiefungen (8) des Reibrings (6) hineinragen.Brake disc according to claim 5, characterized in that the brake disc pot ( 4 ) additional connecting elements ( 10 ) into the depressions ( 8th ) of the friction ring ( 6 protrude). Bremsscheibe nach Anspruch 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, dass in den Vertiefungen des Reibrings Hinterschneidungen vorgesehen sind, die durch das Material, das von der Seite des Bremsscheibentopfes in Vertiefungen des Reibrings hineinragt, zumindest teilweise ausgefüllt werden.Brake disc according to claim 5 or 6, characterized that provided in the recesses of the friction ring undercuts are caused by the material coming from the side of the brake disc hub protruding into depressions of the friction ring, at least partially filled become. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (8) im Reibring (6) axial mittig im Reibring (6) angeordnet sind.Brake disc according to one of claims 5 to 7, characterized in that the depressions ( 8th ) in the friction ring ( 6 ) axially in the center of the friction ring ( 6 ) are arranged. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an Berührungsstellen (16) zwischen Reibring (6) und Bremsscheibentopf (4) flächig ein Isolierungsmaterial angeordnet ist.Brake disc according to one of claims 5 to 8, characterized in that at points of contact ( 16 ) between friction ring ( 6 ) and brake disk pot ( 4 ) an insulating material is arranged flat.
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