DE102010037123A1

DE102010037123A1 - Hybrides Bauteil hergestellt durch Schieden, insbesondere eine Bremsscheibe mit einer Trommel

Info

Publication number: DE102010037123A1
Application number: DE102010037123A
Authority: DE
Inventors: Dr. Leiber Rolf; Rudolf Mall; Eberhard Schmitt; Albin Schläfle; Armin Schroff; Alois Englputzeder
Original assignee: Leiber Group & Co KG Aluminium Umform und Bearbeitungstechnik GmbH; Leiber Group & Co KG Aluminium Umform- und Bearbeitungstechnik GmbH
Current assignee: Leiber Group & Co KG Aluminium Umform und Bearbeitungstechnik GmbH; Leiber Group & Co KG Aluminium Umform- und Bearbeitungstechnik GmbH
Priority date: 2010-08-23
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2012-02-23
Anticipated expiration: 2030-08-24
Also published as: DE102010037123B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsanlage im Wesentlichen bestehend aus einem Bremsscheibentopf, einer Trommel sowie mindestens einem Reibring als Bremsscheibe. Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass der Bremsscheibentopf (2) ein Schmiedeteil ist. Ferner wird ein Verfahren vorgestellt, das dazu geeignet ist, eine Bremsanlage bestehend im Wesentlichen aus einem Bremsscheibentopf, einer Trommel und einem als Bremsscheibe vorgesehenen Reibring herzustellen. Das Verfahren kennzeichnet sich durch folgende Verfahrensschritte: – Herstellung einer Vorform eines Bremsscheibentopfs (2) durch Umformung eines Rohmaterials (1) bestehend aus einer Aluminiumknetlegierung; – Anschmieden einer aus einem steifen Werkstoff bestehenden Trommel (3) an die Vorform des Bremsscheibentopfs (2) bei gleichzeitiger weiterer Umformung des Bremsscheibentopfs (2).

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine hybrides Bauteil, hergestellt durch Schmieden, insbesondere eine Bremsscheibe mit einer Trommel, insbesondere für ein Kraftwagen, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Zudem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren gemäss den Merkmalen des Anspruchs 4 oder 6.
Stand der Technik
Derartige Bremsanlagen, die insbesondere aus einer Bremsscheibe und einem Bremsscheibentopf bestehen, wobei an dem Bremsscheibentopf die Bremsscheibe mit ihren Reibringen angeordnet ist, sind derart ausgebildet, dass der Bremsscheibentopf aus einer Aluminiumlegierung besteht, wobei die Herstellung über eine Dreh- und Fräsverfahren erfolgt. Die Reibringe der Bremsscheibe sind beispielsweise bei Keramikbremsen über Schraubverbindungen mit dem Bremsscheibentopf verbunden. Alternativ können die Reibringe diese auch vergossen sein.
Bremsanlagen, die auch eine Feststellbremse umfassen, zeigen eine Trommel, die zusätzlich an dem Bremsscheibentopf angeordnet ist. Die Trommel besteht aus einem steifen Werkstoff. Die Verbindung mit dem Bremsscheibentopf bisher nur durch Eingiessen realisierbar.
Die Bremsanlage ist ein hochbelastetes dynamisches Bauteil. Insbesondere bei spanend hergestellten Bauteilen wird der Faserverlauf des Materials unterbrochen, sodass das Dauerfestigkeitsverhalten des Materials/Werkstoffes aufgrund dieses unterbrochenen Faserverlaufs erheblich reduziert wird. Insbesondere bei gegossenen Werkstoffen stellt sich ein dentritisches Gussgefüge mit niedrigen Bruchdehnungen ein.
Aufgabe der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsanlage der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass das Dauerfestigkeitsverhalten und/oder die notwendigen Dehnungswerte der Bremsanlage auch bei Höchstbelastung gegeben ist.
Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe betrifft eine Bremsanlage und wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie des Patentanspruchs 4 gelöst.
Vorteile der Erfindung
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, den Bremsscheibentopf mittels eines Schmiedeverfahrens herzustellen, wobei die Trommel, die mit dem Bremsscheibentopf zu verbinden ist, ebenfalls über ein Schmiedeverfahren mit dem Bremsscheibentopf verbunden wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass auch die Reibringe der Bremsscheibe an den Bremsscheibentopf angeschmiedet sind.
Somit ergibt sich ein wesentlicher Vorteil der Erfindung darin, dass bei der umformenden Herstellung dynamisch hochbelasteter Bauteile gegenüber spanend hergestellter Bauteile ein höheres Dauerfestigkeitsverhalten des Materials gegeben ist.
Der Bremsscheibentopf besteht aus einer Knetlegierung, vorzugsweise einer Aluminiumknetlegierung und wird mittels eines ersten Schmiedeverfahrens in eine Vorform gebracht. Die Trommel, die mit dem Bremsscheibentopf zu verbinden ist, besteht aus einem steiferen Werkstoff und ist – ausser dass diese Hinterschneidungen aufweist – unbearbeitet. Um den Fliesprozess beim Umformen zu optimieren – jedoch nicht zwingend –, weist für die weitere Bearbeitung die Trommel eine Temperatur von circa 200 Grad Celsius auf. In einem weiteren Umformprozess wird der Bremsscheibentopf an die Trommel angeschmiedet und erhält seine vorgegebene Endform. Aufgrund des Fliesprozesses wird eine form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen der Trommel und dem Bremsscheibentopf hergestellt. Somit ist der Bremsscheibentopf mit der Trommel fest und unlösbar verbunden. In einem mechanischen Prozess, beispielsweise einem spanabhebenden Vorgang, wird dann die endgültige Form erreicht.
Die Reibringe für die Bremsscheibe werden an dem Bremsscheibentopf angeschraubt. Eine alternative vorteilhafte Ausführungsform sieht jedoch vor, diese ebenfalls in einem weiteren Schmiedeprozess, möglicherweise auch im gleichen Umformvorgang mit dem Anschmieden der Trommel an den Bremsscheibentopf, anzuschmieden.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung des Verfahrens auf Bremsanlagen beschränkt. Vielmehr ist das Verfahren in den Fällen einzusetzen, bei denen aufgrund der Materialwahl und der mechanischen Belastungen eine hybride Kombination von Materialen notwendig erscheint, so dass aufgrund eines Hybridschmiedevorgangs eine neue Werkstoffkombination und damit ein Bauteil mit neuen mechanischen Eigenschaften entsteht. Die Erfindung ist somit dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt die Herstellung einer Vorform eines ersten Bauteils durch Umformen eines Rohmaterials entsteht, wobei dieses aus einer Aluminiumknetlegierung besteht. In einem anschliessenden Bearbeitungsschritt wird durch Anschmieden eines aus einem steiferen Werkstoff bestehenden weiteren Bauteils an die Vorform des ersten Bauteils bei gleichzeitiger weiteren Umformung des ersten Bau teils ein hybrides Bauteil geschaffen, das die Eigenschaft aufweist, eine zugeblastbare Verbindung zwischen dem ersten und dem weiteren Bauteil bereitzustellen. Vorzugsweise weist das weitere Bauteil Hinterschneidungen auf, in die das erste Bauteil aufgrund des Umformprozesses eingreift. Ein Beispiel für die Anwendung zur Herstellung solcher Bauteile sind Antriebsflansche.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergehen aus der nachfolgenden Zeichnung, Beschreibung sowie den Ansprüchen hervor.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigt:
1: Eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Herstellung einer Bremsanlage, insbesondere bestehend aus einem Bremsscheibentopf, entsprechenden Reibringen, sowie einer Trommel.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Die Erfindung bezieht sich im besonderen sowohl auf eine Vorrichtung einer Bremsanlage als auch auf ein Verfahren zur Herstellung dieser.
In 1 ist schematisch die Herstellung einer der wesentlichen Teile einer Bremsanlage dargestellt.
Ausgehend von einem Rohmaterial 1 (beispielsweise ein Strangmaterial), das vorteilhafterweise aus einer Aluminiumknetlegierung besteht, wird ein erstes Formteil 2.1 eines Bremsscheibentopfs 2 erreicht. Durch einen entsprechenden Umformprozess wird das Formteil 2.1 derart gestaltet, dass es dazu geeignet ist, mit seinem einen Funktionsteil 2.2 an einer Radnarbe montiert zu werden und mit seinem weiteren Funktionsteil 2.3 eine Trommel 3 aufzunehmen.
In einem weiteren Schritt wird die Trommel 3 auf das Funktionsteil 2.3. des Formteils 2.1. des Bremsscheibentopfes 2 aufgesetzt und mittels eines weiteren Schmiedeverfahrens an den Bremsscheibentopf 2 angeschmiedet. Dabei sind die Fliesprozesse derart, das Teile des Bremsscheibentopfes 2 in vorgesehene (in der Zeichnung nicht näher dargestellt) Hinterschneidungen an der Trommel 3 eingreifen. Um den Fliesprozess zu optimieren – jedoch nicht zwingend –, ist vorgesehen, dass während dieses beschriebenen Schmiedevorganges die Trommel 3 mindestens eine Temperatur von 200 Grad Celsius aufweist. Diese besteht aus einem steifen Werkstoff, sodass während des Umformprozesses des Bremsscheibentopfs 2 die Trommel 3 unverändert bleibt.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass nach dem Einfügen der Trommel 3 in den Bremsscheibentopf 2 mindestens ein Reibring 4 ebenfalls an den Bremsscheibentopf 2 angeschmiedet wird.
Somit wird ein Bauelement bereitgestellt, dass keine mechanische Verbindung, wie beispielsweise Schrauben oder Nieten, vorsieht. Dadurch kann die Bremsanlage auch höchsten Anforderungen genügen, da aufgrund des Schmiedevorganges und das Zusammenfügen unterschiedlicher Materialien optimale Kraftverläufe auch bei extremen Belastungen vorliegen.

Claims

Bremsanlage, im wesentlichen bestehend aus einem Bremsscheibentopf einer Trommel sowie mindestens einem Reibring als Bremsscheibe, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsscheibentopf (2) ein Schmiedeteil ist.
Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (3) an dem Bremsscheibentopf (2) angeschmiedet ist.
Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (4) der Bremsscheibe an dem Bremsscheibentopf (2) angeschmiedet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Bremsanlage, bestehend im wesentlichen aus einem Bremsscheibentopf, einer Trommel und einem als Bremsscheibe vorgesehenen Reibring, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Herstellung einer Vorform eines Bremsscheibentopfs (2) durch Umformen eines Rohmaterials (1) bestehend aus einer Aluminiumknetlegierung; – Anschmieden einer aus einem steiferen Werkstoff bestehenden Trommel (3) an die Vorform den Bremsscheibentopf (2) bei gleichzeitiger weiteren Umformung des Bremsscheibentopfs (2).
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Umformen hergestellte Bauteilegruppe bestehend aus Bremsscheibentopf (2) und Trommel (3), über spanabhebende Verfahren endbearbeitet wird.
Verfahrens zur Herstellung eines hochbelastbaren Bauteils, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Herstellung einer Vorform ersten Bauteils durch Umformen eines Rohmaterials bestehend aus einer Aluminiumknetlegierung; – Anschmieden eines aus einem steiferen Werkstoff bestehenden weiteren Bauteils an die Vorform des ersten Bauteils bei gleichzeitiger weiteren Umformung des ersten Bauteils, derart dass eine zugeblastbare Verbindung zwischen dem ersten und dem weiteren Bauteil entsteht.