DE10261956A1 - Method for reshaping a cup-shaped molded body in the region of its wall, in particular for producing a brake disc - Google Patents

Method for reshaping a cup-shaped molded body in the region of its wall, in particular for producing a brake disc Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Innenhochdruckumformen eines topfförmigen Formkörpers (2) im Bereich seiner Wandung (4), insbesondere zur formschlüssigen Verbindung eines ringförmigen Bremsscheibenkörpers (1) mit dem Formkörper (2) zu einer Scheibenbremse. Bei diesem Verfahren wird die Wandung (4) bei innen- und außenseitiger radialer Abstützung von der Innenseite aus mit Hochdruck beaufschlagt und gleichzeitig axial gestaucht, so daß die Wandung (4) nach außen verformt wird. Im Falle der Herstellung einer Radscheibe weist der Bremsscheibenkörper (1) an seinem Innenrad radiale Nasen auf, um die bei der Innenhochdruckbeaufschlagung der Wandung Taschen (5) herumgeformt werden.The invention relates to a method for the internal high pressure forming of a cup - shaped molded body (2) in the region of its wall (4), in particular for the positive connection of an annular brake disc body (1) to the molded body (2) to form a disc brake. In this method, the wall (4) is subjected to high pressure from the inside with radial support on the inside and outside and at the same time is axially compressed, so that the wall (4) is deformed outwards. In the case of the manufacture of a wheel disc, the brake disc body (1) has radial lugs on its inner wheel, around which pockets (5) are formed when the wall is subjected to high internal pressure.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformen eines topfförmigen Formkörpers im Bereich seiner Wandung, insbesondere zur formschlüssigen Verbindung eines ringförmigen Bremsscheibenkörpers mit dem als Tragkörper dienenden Formkörper.The invention relates to a method for forming a cup-shaped molding in the area of its wall, in particular for a positive connection an annular brake disk body with that as a supporting body serving molded body.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art ( DE 198 30 666 A1 ) weist der ringförmige Bremsscheibenkörper an seinem Innenrand eine in Umfangsrichtung gewellte und in axialer Richtung konvex gekrümmte Kontur auf. Mit diesem Bremsscheibenkörper wird der in den Bremsscheibenkörper eingesetzte topfförmige Formkörper dadurch formschlüssig verbunden, daß seine Wandung durch Innenhochdruckumformen an die Kontur des Innenrandes des Bremsscheibenkörpers gedrückt wird. Der Grad der radialen Verformung der Wandung des Formkörpers ist wegen der sanften Wellenform und der flachen konvexen Wölbung des Innenrandes gering. Es besteht deshalb die Schwierigkeit, einen spielfreien Anschluß in tangentialer Richtung zu erzielen und zu erhalten insbesondere unter dem Aspekt, daß sich der Bremsscheibenkörper infolge der beim Bremsen entstehenden Bremswärme aufweitet.In a known method of this kind ( DE 198 30 666 A1 ), the ring-shaped brake disc body has on its inner edge a contour which is corrugated in the circumferential direction and is convexly curved in the axial direction. With this brake disc body, the cup-shaped molded body inserted into the brake disc body is positively connected in that its wall is pressed against the contour of the inner edge of the brake disc body by hydroforming. The degree of radial deformation of the wall of the molded body is low because of the gentle wave shape and the flat convex curvature of the inner edge. There is therefore the difficulty of achieving and maintaining a backlash-free connection in the tangential direction, in particular with the aspect that the brake disc body expands as a result of the braking heat generated during braking.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Umformen eines topfförmigen Formkörpers zu schaffen, das eine große radiale Umformung ermöglicht.The invention is based on the object Process for reshaping a cup-shaped shaped body create that a big one allows radial deformation.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß beim eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, daß die Wandung bei innen- und außenseitiger radialer Abstützung von der Innenseite aus mit Hochdruck beaufschlagt und gleichzeitig axial gestaucht wird, so daß die Wandung lokal nach außen verformt wird.This object is achieved at the outset mentioned method solved that the Wall on the inside and outside radial support Pressurized from the inside and at the same time is axially compressed so that the Wall locally to the outside is deformed.

Bei einem solchen Verfahren lassen sich lokal hohe Umformgrade erzielen, weil durch die die Innenhochdruckumformung begleitende Stauchung der Materialfluß zu den zu verformenden Bereichen gefördert wird. Deshalb kommt man mit vergleichsweise kleinen Hochdrücken aus. Die dabei benötigte Stauchkraft läßt sich vor allem dann problemlos einleiten, wenn sie auf den freien Rand der Wandung ausgeübt wird.Let go with such a procedure locally high degrees of forming are achieved because of the high pressure forming accompanying compression of the material flow to the areas to be deformed is promoted. That's why you can get by with comparatively small pressures. The compressive force required let yourself Above all, initiate easily when it is on the free edge the wall exercised becomes.

Wegen der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren problemlos zu erzielenden hohen Verformungsgrade eignet sich das Verfahren insbesondere für eine auf Dauer gute formschlüssige Verbindung zwischen dem ringförmigen Bremsscheibenkörper und dem topfförmigen Formkörper. Für diesen Anwendungsfall sollte nach einer Ausgestaltung dafür in den ringscheibigen Bremsscheibenkörper, der an seinem Innenrand mit radialen Nasen versehen ist, der als Tragkörper dienende Formkörper mit noch glatter Wandung eingesetzt werden, um dann durch die Innenhochdruckbeaufschlagung der Wandung im Bereich einer jeden Nase Taschen um die Nasen herum geformt zu werden. So läßt sich ein optimaler Formschluß ohne Spiel verwirklichen. Bei einer solchen Bremsscheibe kann sich der beim Bremsen durch die Bremswärme unmittelbar erwärmte Bremsscheibenkörper radial frei ausdehnen, ohne daran durch den zentralen Tragkörper gehindert zu werden. Die formschlüssige Verbindung aus miteinander im Eingriff stehenden Nasen und Taschen lassen nämlich diese freie radiale Ausdehnung bei Aufrechterhaltung des für die Aufnahme des Bremsmomentes benötigten Formschlusses in Umfangsrichtung zu. Für die zweiteilige Bremsscheibe können die für die jeweilige Beanspruchung und Herstellung und das Schwingungsverhalten (Quietschgeräusche) am besten geeigneten Materialien ausgewählt werden. Das sind zum Beispiel für den Bremsscheibenkörper Gußmaterial, aber auch Keramikwerkstoffe, und für den Tragkörper durch bewährte Verfahren umformbares Flachmaterial, insbesondere Blech vor allem aus Stahl, aber auch Verbundwerkstoffe.Because of the method according to the invention This is suitable for high degrees of deformation that can be easily achieved Procedure especially for a good form-fitting in the long run Connection between the ring-shaped Brake disc body and the pot-shaped Moldings. For this Use case should be in the ring-shaped brake disc body, which is provided with radial lugs on its inner edge, which as supporting body serving molded body can be used with a smooth wall and then through the internal high pressure the wall in the area of each nose pockets around the nose to be shaped. So you can an optimal form fit without Realize game. With such a brake disc, the when braking due to the braking heat immediately warmed brake disk body expand radially freely without being hindered by the central support body to become. The form-fitting Connection of interlocking lugs and pockets let namely this free radial expansion while maintaining that for inclusion of the braking torque required Form fit in the circumferential direction. For the two-part brake disc can the for the respective stress and manufacture and the vibration behavior (Squeaking) most suitable materials are selected. For example for the Brake disc body cast material, but also ceramic materials, and for the supporting body through proven processes formable flat material, in particular sheet metal, especially made of steel, but also composite materials.

Vorzugsweise werden beim Innenhochdruckumformen die um jede Tasche herum liegenden Bereiche der Wandung durch eingesetzte Distanzelemente auf einem einstellbaren radialen Abstand zum Innenrand des Bremsscheibenkörpers gehalten. Dadurch wird erreicht, daß in jedem Betriebszustand der Bremsscheibe die einzige Verbindung zwischen Tragkörper und Bremsscheibenkörper die Nasen und Taschen sind und Freiraum für eine eventuell vorgesehene Innenbelüftung des Bremsscheibenkörpers verbleibt.Are preferably used in hydroforming the areas of the wall around each pocket by inserted Spacer elements at an adjustable radial distance from the inner edge the brake disc body held. It is thereby achieved that the Brake disc the only connection between the support body and brake disk body the noses and pockets are and free space for a possibly provided internal ventilation of the brake disc body remains.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:The invention is explained below one an embodiment illustrative drawing closer explained. In detail show:

1 eine Bremsscheibe in Ansicht, 1 a brake disc in view,

2 die Bremsscheibe nach 1 im Schnitt II-II der 1, 2 the brake disc after 1 in section II-II of 1 .

3 ein Werkzeug zum Innenhochdruckumformen während der Bestückung mit einem Bremsscheibenkörper und einem Tragkörper im axialen Halbschnitt, 3 a tool for hydroforming during assembly with a brake disc body and a support body in axial half-section,

4 das Werkzeug gemäß 3 mit dem Bremsscheibenkörper und dem Tragkörper am Ende des Innenhochdruckumformens und 4 the tool according to 3 with the brake disc body and the support body at the end of hydroforming and

5 das Unterwerkzeug des Werkzeuges gemäß 3 und 4 mit eingesetztem Bremsscheibenkörper und einem Ausschnitt eines umgeformten Tragkörpers in perspektivischer Darstellung. 5 the lower tool according to the tool 3 and 4 with inserted brake disc body and a section of a deformed support body in a perspective view.

Die in 1 und 2 dargestellte Bremsscheibe besteht aus einem ringförmigen Bremsscheibenkörper 1 und einem daran angeschlossenen, als zentraler Tragkörper dienenden Formkörper z. Beim Bremsscheibenkörper 1 handelt es sich um ein Gußteil, während es sich beim Tragkörper 2 um ein aus Stahlblech z.B. durch Tiefziehen hergestelltes Formteil handelt.In the 1 and 2 The brake disc shown consists of an annular brake disc body 1 and an attached, serving as a central support body z. The brake disc body 1 it is a casting, while it is the support body 2 is a molded part made of sheet steel, for example by deep drawing.

Der Bremsscheibenkörper 1 weist an seinem Innenrand über den Umfang verteilt angeordnete angegossene Nasen 3 auf, die die Form von Pyramidenstümpfen haben.The brake disc body 1 has cast-in lugs arranged on its inner edge distributed over the circumference 3 that have the shape of truncated pyramids.

Der Tragkörper 2 hat die Grundform eines Topfes. Seine im wesentlichen zylindrische Wandung 4 des Tragkörpers 2 ist nach Art eines Felgenbettes ausgebildet und weist über den Umfang verteilt eingeformte Taschen 5 auf, in die die Nasen 3 des Bremsscheibenkörpers 1 formschlüssig eingreifen. Diese formschlüssige Verbindung erlaubt eine radiale Aufweitung des Bremsscheibenkörpers 1 ohne Behinderung durch den Tragkörper 2 und unter Aufrechterhaltung des Formschlusses in Umfangsrichtung und senkrecht zur Radialebene der Bremsscheibe.The supporting body 2 has the basic shape of a pot. Its essentially cylindrical wall 4 of the supporting body 2 is like a rim well trained and has molded pockets distributed over the circumference 5 on, into which the noses 3 the brake disc body 1 intervene positively. This positive connection allows a radial expansion of the brake disc body 1 without hindrance from the supporting body 2 and while maintaining the positive locking in the circumferential direction and perpendicular to the radial plane of the brake disc.

Die Herstellung der formschlüssigen Verbindung zwischen dem Bremsscheibenkörper 1 und dem topfförmigen Tragkörper 2 erfolgt durch Innenhochdruckumformen. In 3 und 4 ist das dafür geeignete Werkzeug mit dem Bremsscheibenkörper 1 und dem Tragkörper 2 dargestellt. In ein topfförmiges Unterwerkzeug 6 wird die topfförmige Vorform des Tragkörpers 2 mit glatter, zylindrischer Wandung 4 eingesetzt. Das Unterwerkzeug 6 weist einen Ringraum 7 auf, in den der Bremsscheibenkörper 1 eingesetzt wird. Dieser Ringraum 7 wird am inneren Rand von einem gezahnten Steg 8 begrenzt. Bei eingesetztem Bremsscheibenkörper 1 ragen dessen Nasen 3 durch die Zahnlücken 8a des Steges 8, so daß sie mit ihren Scheiteln die äußere Peripherie des Tragkörpers 2 praktisch berühren. Dann wird die Form durch Aufsetzen eines Oberwerkzeuges 9 geschlossen und ein Stempel 10 in die topfförmige Vorform des Tragkörpers 2 eingefahren. Der Stempel 10 weist einen Stützkragen 10a auf, mit dem der Stempel 10 auf den freien Rand der Wandung 4 aufsetzt. Damit ist das Werkzeug für das Innenhochdruckumformen komplettiert.The establishment of the positive connection between the brake disc body 1 and the cup-shaped support body 2 is carried out by hydroforming. In 3 and 4 is the suitable tool with the brake disc body 1 and the supporting body 2 shown. In a pot-shaped lower tool 6 becomes the cup-shaped preform of the supporting body 2 with a smooth, cylindrical wall 4 used. The lower tool 6 has an annulus 7 in which the brake disc body 1 is used. This annulus 7 is on the inner edge of a toothed web 8th limited. With the brake disc body inserted 1 protrude its noses 3 through the tooth gaps 8a of the jetty 8th so that they with their apices the outer periphery of the support body 2 practically touch. Then the shape is created by placing an upper tool 9 closed and a stamp 10 into the cup-shaped preform of the supporting body 2 retracted. The Stamp 10 has a support collar 10a with which the stamp 10 on the free edge of the wall 4 touches down. This completes the tool for hydroforming.

Zum Innenhochdruckumformen wird zwischen der Innenseite der Wandung 4 und der Außenseite des Stempels 10 über nicht dargestellte Kanäle, in Räume 11a, 11b ein Wirkmedium unter Hochdruck eingeleitet. Dabei wird über den Stempel 10 auf die Wandung 4 eine Stauchkraft ausgeübt, wobei sich zwischen dem freien Rand der Wandung 4 und dem Stützkragen 10a eine nach außen wirksame Dichtung für das Wirkmedium ergibt. Dieses Wirkmedium formt mit Unterstützung der Stauchkraft die noch flache Wandung 4 um die einzelnen Pyramiden 3 herum unter Belassung eines radialen Abstandes zum Bremsscheibenkörper 1, wie 4 zeigt. Dieser Abstand wird bestimmt durch den Steg 8, der im Bereich um die einzelnen Nasen 3 herum wie Distanzelemente wirkt.For internal high pressure forming is between the inside of the wall 4 and the outside of the stamp 10 via channels, not shown, in rooms 11a . 11b an active medium is introduced under high pressure. This is about the stamp 10 on the wall 4 exerted a compressive force, being between the free edge of the wall 4 and the support collar 10a results in an effective seal for the active medium. With the support of the compressive force, this active medium forms the still flat wall 4 around the individual pyramids 3 around leaving a radial distance to the brake disc body 1 , how 4 shows. This distance is determined by the web 8th that in the area around the individual noses 3 around like distance elements.

Claims (9)

Verfahren zum Innenhochdruckumformen eines topfförmigen Formkörpers (2) im Bereich seiner Wandung (4), insbesondere zur formschlüssigen Verbindung eines ringförmigen Bremsscheibenkörpers (1) mit dem Formkörper (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (4) bei innen- und außenseitiger radialer Abstützung von der Innenseite aus mit Hochdruck beaufschlagt und gleichzeitig axial gestaucht wird, so daß die Wandung (4) lokal nach außen verformt wird.Process for hydroforming a cup-shaped molded body ( 2 ) in the area of its wall ( 4 ), in particular for the positive connection of an annular brake disc body ( 1 ) with the molded body ( 2 ), characterized in that the wall ( 4 ) with internal and external radial support, high pressure is applied from the inside and at the same time axially compressed, so that the wall ( 4 ) is deformed locally outwards. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauchkraft auf den freien Rand der Wandung (4) ausgeübt wird.A method according to claim 1, characterized in that the compression force on the free edge of the wall ( 4 ) is exercised. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den ringscheibenförmigen Bremsscheibenkörper (1), der an seinem Innenrand mit radialen Nasen (3) versehen ist, der als Tragkörper dienende Formkörper (2) mit noch glatter Wandung (4) eingesetzt wird und dann durch die Innenhochdruckbeaufschlagung der Wandung (4) im Bereich einer jeden Nase (3) Taschen (5) um die Nasen (3) herum geformt werden.A method according to claim 1 or 2, characterized in that in the disc-shaped brake disc body ( 1 ) with radial lugs on its inner edge ( 3 ) is provided, the shaped body serving as a supporting body ( 2 ) with even smooth wall ( 4 ) is used and then by applying high pressure to the wall ( 4 ) in the area of each nose ( 3 ) Bags ( 5 ) around the nose ( 3 ) are shaped around. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Innenhochdruckumformen die um jede Tasche (5) herum liegenden Bereiche der Wandung (4) durch eingesetzte Distanzelemente (8) auf einen einstellbaren Abstand zum Innenrand des Bremsscheibenkörpers (1) gehalten werden.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the case of internal high pressure forming the 5 ) areas of the wall lying around ( 4 ) by using spacer elements ( 8th ) to an adjustable distance from the inside edge of the brake disc body ( 1 ) being held. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet; daß der topfförmige Formkörper (2) aus Flachmaterial, insbesondere durch Tiefziehen, geformt ist.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that; that the cup-shaped molded body ( 2 ) is formed from flat material, in particular by deep drawing. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Flachmaterial ein Metallblech ist.A method according to claim 5, characterized in that the flat material is a sheet of metal. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallblech aus Stahl besteht.A method according to claim 6, characterized in that the metal sheet is made of steel. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Flachmaterial ein aus mehreren Lagen bestehendes Verbundmaterial ist.Method according to one of claims 5 to 7, characterized in that that this Flat material is a composite material consisting of several layers. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nasen (3) pyramidenförmig sind.A method according to claim 3, characterized in that the lugs ( 3 ) are pyramid-shaped.
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