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DE102010037123A1 - Braking system i.e. brake disk, for motor vehicle, has cylinder provided with brake disk head, and friction ring forged at brake disk head after insertion of cylinder into head, where cylinder is forged at brake disk head - Google Patents

Braking system i.e. brake disk, for motor vehicle, has cylinder provided with brake disk head, and friction ring forged at brake disk head after insertion of cylinder into head, where cylinder is forged at brake disk head Download PDF

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Abstract

The system has a cylinder (3) provided with a brake disk head (2) i.e. forging part, where the cylinder is forged at the head. A friction ring (4) is forged at the head after insertion of the cylinder into the brake disk head. The cylinder is set on a functional part (2.3) of a mold part (2.1) of the brake disk head and is forged at the brake disk head by a forging method. Parts of the brake disk head are engaged in undercuts at the cylinder. A preform of the brake disk head is made by deforming a raw material (1) consisting of aluminum forgeable alloy. Independent claims are also included for the following: (1) a method for manufacturing a braking system (2) a method for manufacturing a highly resistant component.

Description

Technisches GebietTechnical area

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.The invention relates to a hybrid component produced by forging, in particular a brake disk with a drum, in particular for a motor vehicle, which specified in the preamble of claim 1. Art. In addition, the invention relates to a method according to the features of claim 4 or 6.

Stand der TechnikState of the art

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.Such brake systems, which consist in particular of a brake disk and a brake disk pot, wherein the brake disk is arranged with its friction rings, are formed such that the brake disk chamber consists of an aluminum alloy, wherein the production takes place via a turning and milling process. The friction rings of the brake disc are connected, for example in ceramic brakes via screw with the brake disc hub. Alternatively, the friction rings may also be potted.

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.Brake systems, which also include a parking brake, show a drum, which is additionally arranged on the brake disk hub. The drum is made of a stiff material. The connection with the brake disc hub previously realized only by pouring.

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.The brake system is a highly loaded dynamic component. Particularly in the case of components produced by machining, the fiber course of the material is interrupted so that the fatigue behavior of the material / material is considerably reduced due to this interrupted fiber profile. Especially with cast materials, a dendritic cast structure with low elongation at break arises.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

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.It is the object of the present invention to further develop a brake system of the type mentioned at the outset such that the fatigue resistance behavior and / or the necessary elongation values of the brake system are also given at maximum load.

Lösung der AufgabeSolution of the task

Diese Aufgabe betrifft eine Bremsanlage und wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie des Patentanspruchs 4 gelöst.This object relates to a brake system and is achieved with the features of claim 1 and of claim 4.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

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.The basic idea of the invention is to produce the brake disk pot by means of a forging process, wherein the drum, which is to be connected to the brake disk chamber, is likewise connected to the brake disk chamber via a forging process.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass auch die Reibringe der Bremsscheibe an den Bremsscheibentopf angeschmiedet sind.An advantageous development provides that the friction rings of the brake disc are forged to the brake disc hub.

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.Thus, a significant advantage of the invention is that in the forming production of dynamically highly stressed components compared to machined components, a higher fatigue behavior of the material is given.

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.The brake disk pot consists of a wrought alloy, preferably a wrought aluminum alloy, and is brought into a preform by means of a first forging process. The drum, which is to be connected to the brake disk pot, consists of a stiffer material and is - except that these undercuts - unprocessed. In order to optimize the flow process during forming - but not necessarily -, the drum has a temperature of about 200 degrees Celsius for further processing. In another forming process, the brake disk pot is forged to the drum and receives its predetermined final shape. Due to the flow process a positive and non-positive connection between the drum and the brake disk pot is made. Thus, the brake disk hub with the drum is firmly and permanently connected. In a mechanical process, such as a machining process, then the final shape is achieved.

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.The friction rings for the brake disc are screwed to the brake disc hub. An alternative advantageous embodiment provides, however, also in a further forging process, possibly also in the same forming process with the Anschmieden the drum to the brake disk hub, forge.

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.However, the invention is not limited to the use of the method on brake systems. Rather, the method is to be used in those cases in which due to the choice of materials and the mechanical loads, a hybrid combination of materials seems necessary, so that due to a hybrid forging a new combination of materials and thus a component with new mechanical properties arises. The invention is thus characterized in that in a first step, the production of a preform of a first component by forming a raw material is formed, wherein this consists of an aluminum wrought alloy. In a subsequent processing step, a hybrid component is created by forging a consisting of a stiffer material further component to the preform of the first component with simultaneous further deformation of the first construction part, which has the property to provide a zugeblastbare connection between the first and the further component , Preferably, the further component has undercuts, in which engages the first component due to the forming process. An example of the application for the production of such components are drive flanges.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergehen aus der nachfolgenden Zeichnung, Beschreibung sowie den Ansprüchen hervor.Further advantageous embodiments will become apparent from the following drawings, description and the claims.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigt:It shows:

1: Eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Herstellung einer Bremsanlage, insbesondere bestehend aus einem Bremsscheibentopf, entsprechenden Reibringen, sowie einer Trommel. 1 : A schematic representation of the method for producing a brake system, in particular consisting of a brake disk hub, corresponding friction rings, and a drum.

Beschreibung eines AusführungsbeispielsDescription of an embodiment

Die Erfindung bezieht sich im besonderen sowohl auf eine Vorrichtung einer Bremsanlage als auch auf ein Verfahren zur Herstellung dieser.The invention relates in particular both to a device of a brake system and to a method for producing the same.

In 1 ist schematisch die Herstellung einer der wesentlichen Teile einer Bremsanlage dargestellt.In 1 is shown schematically the production of one of the essential parts of a brake system.

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.Starting from a raw material 1 (For example, a strand material), which advantageously consists of an aluminum wrought alloy, a first molded part 2.1 a brake disk pot 2 reached. By a corresponding forming process, the molding 2.1 designed so that it is suitable, with its one functional part 2.2 to be mounted on a wheel and with its other functional part 2.3 a drum 3 take.

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.In a further step, the drum 3 on the functional part 2.3 , of the molding 2.1 , of the brake disk pot 2 put on and by means of another forging process to the brake disc pot 2 chained. The flow processes are the parts of the brake disk hub 2 in intended (not shown in detail in the drawing) undercuts on the drum 3 intervention. In order to optimize the flow process - but not necessarily - it is envisaged that during this described forging process, the drum 3 has at least a temperature of 200 degrees Celsius. This consists of a stiff material, so that during the forming process of the brake disk pot 2 the drum 3 remains unchanged.

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.A further development provides that after inserting the drum 3 in the brake disc pot 2 at least one friction ring 4 also to the brake disk pot 2 is forged.

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.Thus, a device is provided which does not provide a mechanical connection, such as screws or rivets. As a result, the brake system can meet even the highest requirements, since due to the forging process and the joining of different materials optimal force profiles are available even under extreme loads.

Claims (6)

Bremsanlage, im wesentlichen bestehend aus einem Bremsscheibentopf einer Trommel sowie mindestens einem Reibring als Bremsscheibe, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsscheibentopf (2) ein Schmiedeteil ist.Brake system, essentially consisting of a brake disk pot of a drum and at least one friction ring as a brake disk, characterized in that the brake disk cup ( 2 ) is a forging. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (3) an dem Bremsscheibentopf (2) angeschmiedet ist.Brake system according to claim 1, characterized in that the drum ( 3 ) on the brake disk pot ( 2 ) is forged. Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (4) der Bremsscheibe an dem Bremsscheibentopf (2) angeschmiedet ist.Brake system according to claim 1 or 2, characterized in that the friction ring ( 4 ) of the brake disk on the brake disk pot ( 2 ) is forged. 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).Method for producing a brake system, consisting essentially of a brake disk cup, a drum and a friction ring provided as a brake disk, characterized by the following method steps: - production of a preform of a brake disk cup ( 2 ) by forming a raw material ( 1 ) consisting of an aluminum wrought alloy; - forging a drum made of a stiffer material ( 3 ) to the preform the brake disk pot ( 2 ) with simultaneous further deformation of the brake disk pot ( 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.A method according to claim 4, characterized in that the component group produced by forming consisting of brake disk pot ( 2 ) and drum ( 3 ), is finished by machining processes. 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.Method for producing a heavy-duty component, characterized by the following method steps: - Producing a preform of the first component by forming a raw material consisting of an aluminum wrought alloy; - Anschmieden a consisting of a stiffer material further component to the preform of the first component while further forming the first component, such that a zugeblastbare connection between the first and the further component is formed.
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