DE10306482B4 - Method for the positive connection of a cup-shaped molded body with an annular, slipped over the shaped body outer body, in particular a brake disc body - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum formschlüssigen Verbinden eines topfförmigen Formkörpers (2) im Bereich seiner Wandung (4) mit einem ringförmigen, über den Formkörper (2) gestülpten Aussenkörpers, insbesondere eines Bremsscheibenkörpers (1), durch Innenhochdruckumformen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (4) des Formkörpers (2) bei innen- und aussenseitiger radialer Abstützung von der Innenseite aus mit Hochdruck beaufschlagt und gleichzeitig axial gestaucht wird, so dass die Wandung (4) nach außen lokal um eine radiale Profilierung am Innenrand des Außenkörpers (1) herum verformt wird.method for positive locking Connecting a cup-shaped molding (2) in the region of its wall (4) with an annular, over the moldings (2) inverted Outside the body, in particular a brake disk body (1), by hydroforming, characterized in that the Wall (4) of the molding (2) with inside and outside radial support from inside subjected to high pressure and simultaneously compressed axially, leaving the wall (4) to the outside locally around a radial profiling on the inner edge of the outer body (1) is deformed around.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum formschlüssigen Verbinden eines topfförmigen Formkörpers im Bereich seiner Wandung mit einem ringförmigen, über den Formkörper gestülpten Außenkörpers, insbesondere eines Bremsscheibenkörpers, durch Innenhochdruckumformen.The The invention relates to a method for the positive connection of a cup-shaped molding in Area of its wall with an annular, slipped over the shaped body outer body, in particular a brake disk body, through Hydroforming.

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 type ( DE 198 30 666 A1 ), the annular disc body on its inner edge on a corrugated in the circumferential direction and in the axial direction convex curved contour. With this brake disk body of the cup-shaped body used in the cup-shaped body is thereby positively connected, that its wall is pressed by hydroforming to the contour of the inner edge of the brake disc body. 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. Therefore, there is the difficulty to achieve a play-free connection in the tangential direction and to obtain in particular from the aspect that the brake disc body expands due to the braking heat generated during braking.

Die Technik des Innenhochdruckumformens ist für verschiedene Anwendungszwecke bekannt. Bei einem bekannten Anwendungszweck ( DE 44 37 395 A1 ) wird ein rohrförmiges Bauelement in einem Endabschnitt in der Wanddicke verstärkt. Dafür wird der Endabschnitt zwischen einer Hohl- oder Ringmatrize mit einer innenseitigen Abstufung und einem eingesetzten Axialkolben eingespannt. Über den Axialkolben wird das für das Innenhochdruckumformen benötigte Druckmittel zugeführt, das bei gleichzeitigem axialen Stauchen des rohrförmigen Endabschnittes bewirkt, dass im Bereich des Endabschnittes das Material axial und radial fließt und so die Wanddicke verstärkt wird.The hydroforming technique is known for various applications. In a known application ( DE 44 37 395 A1 ), a tubular member is reinforced in an end portion in the wall thickness. For this purpose, the end portion between a hollow or ring die is clamped with an inside gradation and an inserted axial piston. Via the axial piston, the pressure medium required for hydroforming is supplied, which causes the axial and radial axial compression of the tubular end portion in the region of the end portion, and thus the wall thickness is increased.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum formschlüssigen Verbinden eines topfförmigen Hohlkörpers mit einem ringförmigen Außenkörper zu schaffen, wobei eine große radiale Umformung des Formkörpers möglich sein soll.Of the Invention is based on the object, a method for positive connection a pot-shaped hollow body with an annular Outer body too create a big one radial deformation of the molding possible should be.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß beim eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, dass die Wandung des Formkörpers bei innen- und außenseitiger radialer Abstützung von der Innenseite aus mit Hochdruck beaufschlagt und gleichzeitig axial gestaucht wird, so dass die Wandung nach außen lokal um eine radiale Profilierung am Innenrand des Außenkörpers herum verformt wird.These The object is achieved according to the invention at the beginning solved by said method, that the wall of the molding inside and outside radial support pressurized from the inside and simultaneously is compressed axially, so that the wall to the outside locally is deformed around a radial profiling on the inner edge of the outer body around.

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. Deshalb lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine auf Dauer gute formschlüssige Verbindung zwischen dem topfförmigen Formkörper und dem ringförmigen Außenkörper erzielen.at such a process can be achieved locally high degrees of deformation, because by the internal hydroforming accompanying compression of the Material flow too the areas to be deformed. That's why you come with comparatively small high pressures. The required compression force let yourself especially then easily initiate when on the free edge exercised the wall becomes. Therefore lets with the inventive method also a permanent good positive connection between the cup-shaped moldings and the annular one Achieve outer body.

Eine gute formschlüssige Verbindung ist vor allem für die Verbindung zwischen einem Bremsscheibenkörper und dem topfförmigen Formkörper von Vorteil. Für diesen Anwendungsfall ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass in den ringscheibenförmigen Bremsscheibenkörper, dessen Profilierung am Innenrand als radiale Nasen ausgebildet sind, der als Tragkörper dienende Formkörper mit noch glatter Wandung eingesetzt wird, 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.A good form-locking Connection is mainly for the connection between a brake disc body and the cup-shaped molding of Advantage. For This application is according to an embodiment of the invention provided that in the annular disk-shaped brake disk body whose Profiling on the inner edge are formed as radial lugs, the as a supporting body serving moldings is used with even more smooth wall, then by the internal high pressure application the wall in the area of each nose pockets around the noses to be molded. That's how it works an optimal form fit without Realize play. In such a brake disc, the when braking by the brake heat immediately heated brake disk body expand radially freely, without being hindered by the central support body to become. The form-fitting Connection of meshing noses and pockets namely let This free radial expansion while maintaining the for recording the braking torque needed Positive connection in the circumferential direction too. For the two-piece brake disc, the for the respective stress and production and the vibration behavior (Squeaking) the most suitable materials are selected. For example for the brake disc body casting material, but also ceramic materials, and for the support body by proven methods deformable flat material, in particular sheet metal, mainly of steel, but also composites.

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.Preferably In hydroforming, the areas around each pocket are used the wall by inserted spacers on an adjustable held radial distance to the inner edge of the brake disc body. Thereby is achieved that in each operating state of the brake disc, the only connection between the support body and brake disk body the noses and pockets are and free space for any intended internal ventilation the brake disc body remains.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:in the The following is the invention with reference to an embodiment 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 disk 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 disk body and a support body in axial half-section,

4 das Werkzeug gemäß 3 mit dem Bremsscheibenkörper und dem Trägkörper am Ende des Innenhochdruckumformens und 4 the tool according to 3 with the brake disk 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 of the tool according to 3 and 4 with inserted brake disk body and a section of a transformed 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 2. 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 illustrated brake disc consists of an annular disc brake body 1 and a connected thereto, serving as a central support body molding 2 , At the brake disk body 1 it is a casting while it is the supporting body 2 is a made of sheet steel, for example by deep drawing molded part.

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 arranged on its inner edge distributed over the circumference arranged molded noses 3 on, which have the form 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 designed in the manner of a rim base and has distributed over the circumference molded pockets 5 on, in which the noses 3 of the brake disk body 1 interlock positively. This positive connection allows a radial expansion of the brake disc body 1 without obstruction by the support body 2 and while maintaining the positive connection 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 production of the positive connection between the brake disc body 1 and the cup-shaped support body 2 done by hydroforming. In 3 and 4 is the appropriate tool with the brake disc body 1 and the support body 2 shown. In a pot-shaped lower tool 6 becomes the cup-shaped preform of the support body 2 with 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 at the inner edge of a toothed bridge 8th limited. When brake disc body 1 its noses protrude 3 through the tooth gaps 8a of the footbridge 8th so that they with their vertices the outer periphery of the supporting body 2 practically touch. Then the mold is made by placing an upper tool 9 closed and a stamp 10 in the cup-shaped preform of the support body 2 retracted. The Stamp 10 has a support collar 10a on, with 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 hydroforming 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 introduced under high pressure. It is about the stamp 10 on the wall 4 exerted an upsetting force, being between the free edge of the wall 4 and the support collar 10a an outwardly effective seal for the active medium results. This active medium forms with the support of the compression force the still flat wall 4 around the individual pyramids 3 while leaving a radial distance to the brake disk body 1 , as 4 shows. This distance is determined by the bridge 8th in the area around the individual noses 3 around like spacers acts.

Claims (3)

Verfahren zum formschlüssigen Verbinden eines topfförmigen Formkörpers (2) im Bereich seiner Wandung (4) mit einem ringförmigen, über den Formkörper (2) gestülpten Aussenkörpers, insbesondere eines Bremsscheibenkörpers (1), durch Innenhochdruckumformen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (4) des Formkörpers (2) bei innen- und aussenseitiger radialer Abstützung von der Innenseite aus mit Hochdruck beaufschlagt und gleichzeitig axial gestaucht wird, so dass die Wandung (4) nach außen lokal um eine radiale Profilierung am Innenrand des Außenkörpers (1) herum verformt wird.Method for the positive connection of a cup-shaped molding ( 2 ) in the region of its wall ( 4 ) with an annular, over the shaped body ( 2 ) inverted outer body, in particular a brake disc body ( 1 ), by hydroforming, characterized in that the wall ( 4 ) of the shaped body ( 2 ) is pressurized with internal and external radial support from the inside of high pressure and simultaneously compressed axially, so that the wall ( 4 ) to the outside locally to a radial profiling on the inner edge of the outer body ( 1 ) is deformed around. 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), dessen Profilierung am Innenrand als radiale Nasen (3) ausgebildet sind, 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 annular disc-shaped brake disc body ( 1 ), whose profiling on the inner edge as radial lugs ( 3 ) are formed, serving as a carrier body molding ( 2 ) with still smooth wall ( 4 ) is used and then by the Innenhochdruckbeaufschlagung the wall ( 4 ) in the area of each nose ( 3 ) Bags ( 5 ) to the Noses ( 3 ) are shaped around.
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