DE10006859A1 - Piston for hydraulic braking device has separate head part of steel material fitted in open side of base body - Google Patents
Piston for hydraulic braking device has separate head part of steel material fitted in open side of base bodyInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolben für eine hydraulische Bremsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a piston for a hydraulic braking device according to the preamble of Claim 1.
Aus der JP Kokai 52-39072 A2 (Appl. No. 50-114238) mit Anmeldetag vom 23. September 1975 ist ein Kolben für eine hydraulische Bremsvorrichtung bekannt, welcher einen aus einer Blechronde mittels Tiefziehverfahren hergestellten napfförmigen Grundkörper aufweist. Der Grundkörper besteht vorzugsweise aus Aluminium oder einem Eisenwerkstoff, und auf eine Außenseite des Trägerteils ist eine Kunststoffschicht aufgebracht. Für eine verbesserte Verklammerung der Kunststoffschicht an dem Grundkörper ist in einem Boden eine Bohrung vorgesehen, so daß die Kunststoffbeschichtung zumindest teilweise auch auf der Innenseite des Grundkörpers vorliegt, und sich dadurch ferner eine formschlüssige Verklammerung ergibt.From JP Kokai 52-39072 A2 (Appl. No. 50-114238) with Filing date September 23, 1975 is a piston for one hydraulic brake device known, which one out a sheet metal blank manufactured using a deep-drawing process Has cup-shaped base body. The basic body exists preferably made of aluminum or an iron material, and is on an outside of the support member Plastic layer applied. For an improved Clamping of the plastic layer on the base body is a hole is provided in a floor so that the Plastic coating at least partially on the Is present on the inside of the base body, and thereby also results in a positive interlocking.
Es besteht ein grundsätzlicher Trend, Gußwerkstoffe und Eisenwerkstoffe durch Leichtmetallwerkstoffe zu substituieren einzusetzen, weil dadurch ein Gewichtsvorteil realisiert werden kann. Insbesondere bei hochbeanspruchten Bauteilen wird dieser Vorteil aus Stabilitätsgründen zumindest zum Teil dadurch kompensiert, daß größere Wandstärken erforderlich sind, um die notwendige Festigkeit zu erzielen. Eine größere Materialstärke wirft jedoch Verarbeitungsprobleme auf, weil der Kolbendurchmesser wegen dem gewünschten inneren Übersetzungsverhältnis der Bremsanlage nicht einfach variierbar ist, sondern festliegt und andererseits die Herstellung der kleinen, vorgegebenen Kolbendurchmesser nicht mit den größeren Wandstärken realisierbar sind, weil diese Bauformen ein besonders hohes Maß an Duktilität (Formänderungsvermögen) insbesondere hinsichtlich dem Stauchvermögen des Werkstoffes erfordern. Diese Eigenschaft wird im Rahmen der Herstellung vielfach überschritten, weil der Werkstoff zunehmend kaltverfestigt und somit seine Duktilität einbüßt. Als Folge treten häufig sogenannte Bodenreißer oder Faltenbildung währen dem Ziehvorgang (in einem dem Bodenreißer vorausgehenden Stadium) auf, was fast ausnahmelos zu Ausschußteilen führt.There is a fundamental trend towards casting materials and Iron materials through light metal materials too substitute because it gives a weight advantage can be realized. Especially with heavy duty Components have this advantage for reasons of stability at least partially compensated for by the fact that larger ones Wall thicknesses are required to provide the necessary strength to achieve. However, a larger material thickness raises Processing problems because of the piston diameter the desired internal gear ratio of the Brake system is not easily variable, but is fixed and on the other hand the production of the small, predetermined ones Piston diameter not with the larger wall thicknesses are feasible because these designs are particularly high Degree of ductility (resilience) in particular with regard to the compressive capacity of the material. This property is common in the manufacturing process exceeded because the material is increasingly work hardened and thus loses its ductility. As a result, occur frequently So-called bottom tears or wrinkles form during this Pulling process (in a preceding one of the bottom puller Stage), which almost without exception leads to rejects.
Schließlich kann von einer, beispielsweise aus der oben genannten Anmeldung bekanntgewordenen, Kunststoffbeschichtung keine Versteifung des Kolbens erwartet werden.Finally, from one, for example from the above announced application, Plastic coating no stiffening of the piston to be expected.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kolben zum Einsatz bei einer hydraulischen Bremsvorrichtung sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen, welcher bei geringem Gewicht eine hohe Stabilität aufweist, und darüber hinaus auch prozeßsicher, das heißt mit geringer Ausschußrate herstellbar ist. Es soll weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens grundsätzlich beschrieben werden.The object of the present invention is to provide a piston Use with a hydraulic brake device as well To provide a process for its preparation, which at light weight has high stability, and above In addition, it is also process-reliable, that is, with less Reject rate is producible. It should continue to be Basically, device for carrying out the method to be discribed.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichen des Patentanspruch 1 dadurch gelöst, daß zusätzlich zu dem Bodenwerkstoff des Grundkörpers ein separates Bodenteil aus Stahlwerkstoff vorgesehen ist, welches in die offene Seite des Grundkörpers eingesetzt ist, und welches Bodenteil einen Kragen aufweist, der an einen Teilbereich einer Innenwandung des Grundkörpers angelegt ist. Erfindungsgemäß werden die Vorteile eines Leichtwerkstoffes für den Grundkörper und die Vorteile eines Verstärkungsteiles von vergleichsweise geringer Größe (zur Verstärkung eines hochbeanspruchten Bereichs) und geringem Gewicht miteinander kombiniert.This object is achieved with the features of Characteristic of claim 1 solved in that in addition to the base material of the base body separate bottom part made of steel material is provided, which is inserted into the open side of the base body, and which bottom part has a collar that connects to one Part of an inner wall of the base body created is. According to the invention, the advantages of a Light material for the basic body and the advantages of a Reinforcement part of comparatively small size (for Reinforcement of a highly stressed area) and low Combined weight.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung und der Zeichnung hervor. Die einzige Figur zeigt die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer perspektivischen Schnittdarstellung, wobei gewissermaßen gut Dreiviertel des Bremskolbens abgeschnitten sind.Further details of the invention emerge from subclaims in connection with the description and the drawing forth. The single figure shows the invention using a Embodiment in a perspective Sectional view, with a good three quarters of the Brake pistons are cut off.
Ein Kolben 1, welcher insbesondere zum Einsatz in einer hydraulischen Bremsvorrichtung vorgesehen ist, umfaßt einen zylindrischen, einseitig offenen und napfförmigen Grundkörper 2 welcher einen Boden 3 und eine Wandung 4 aufweist. Der Boden 3 trennt einen bremssattelseitigen Druckraum von der Umgebungsatmospäre. Es ist besonders vorteilhaft, den Grundkörper 3 mittels Umformverfahren aus einem weitgehend ebenen Blechwerkstoff herzustellen, weil dadurch eine optimierte und insbesondere festigkeitssteigernde Mikrofeinstruktur des Werkstoffs erzielt wird. In diesem Zusammenhang ähnelt ein umformtechnisch bearbeitetes Kristallgefüge auch einem schmiedetechnisch behandelten Kristallgefüge, weil gewissermaßen die Kornstruktur erhalten bleibt. Im Unterschied zu spanend bearbeiteten Werkstoffen, weisen umformtechnisch erarbeitete Werkstücke nur in geringem Umfang Kerbwirkung im Mikrobereich auf, was eine wesentliche Festigkeitssteigerung insbesondere soweit die Dauer- und Dauerschwingfestigkeit betroffen ist. Weil Kraftfahrzeugbremsanlagen durchgängig im Bereich der Dauerschwingfestigkeit beansprucht werden, hat sich diese Fertigungsmethode für Bremsvorrichtungsteile in großem Maße durchgesetzt.A piston 1 , which is provided in particular for use in a hydraulic brake device, comprises a cylindrical, cup-shaped base body 2 which is open on one side and has a base 3 and a wall 4 . The floor 3 separates a pressure chamber on the brake caliper side from the surrounding atmosphere. It is particularly advantageous to produce the base body 3 from a largely flat sheet metal material by means of a forming process, because this results in an optimized and, in particular, strength-increasing microfine structure of the material. In this context, a crystal structure processed using metal forming technology also resembles a crystal structure treated using forging technology, because the grain structure is preserved to a certain extent. In contrast to machined materials, workpieces developed by metal forming have a small notch effect in the micro range, which significantly increases the strength, particularly as far as fatigue strength and fatigue strength are concerned. Because motor vehicle brake systems are consistently stressed in the area of fatigue strength, this manufacturing method for brake device parts has become widely accepted.
Zur Festigkeitssteigerung ist die Wandung 4, wie aus der Figur zu ersehen ist, mit einer Nut 5 versehen, welche in einen Außenumfang 6 eingearbeitet ist und vielfach auch zur Anordnung eines Dichtelementes herangezogen wird, wie dies beispielsweise in der DE 40 03 731 A1 und deren diesbezüglicher Offenbarungsgehalt einbezogen wird.To increase strength, the wall 4 , as can be seen from the figure, is provided with a groove 5 , which is incorporated into an outer circumference 6 and is often also used to arrange a sealing element, as is the case, for example, in DE 40 03 731 A1 and its relevant disclosure content is included.
Beim Fahrzeugeinsatz liegt der Kolben 1 mit einer Stirnseite 7 an einer Rückseite eines nicht weiter verdeutlichten Bremsbelag an, so daß dieser an eine nicht gezeichnete Bremsscheibe gedrückt wird, was die gewünschte Bremswirkung hervorruft. Eine Seite 8 des Bodens 3 wird schließlich zumindest teilweise von Bremsflüssigkeit benetzt, und ist unmittelbar dem hydraulischen Druck in dem bremssattelseitigen Druckraum ausgesetzt. Der Boden 3 weist zusätzlich zu dem Bodenwerkstoff des Grundkörpers 2 ein separates Bodenteil 9 aus Stahlwerkstoff auf, welches in die offene Seite des Grundkörpers 2 eingesetzt ist, und einen sich axial (zu einer gedachten Achse durch den Kolben 1) erstreckenden Kragen 10 aufweist, der an einen Teilbereich einer sich ebenfalls axial erstreckenden Innenwandung 11 des Grundkörpers 2 angelegt ist.When the vehicle is in use, the piston 1 rests with an end face 7 on a rear side of a brake lining, which is not further illustrated, so that it is pressed against a brake disk (not shown), which produces the desired braking effect. One side 8 of the bottom 3 is finally at least partially wetted by brake fluid and is directly exposed to the hydraulic pressure in the pressure chamber on the brake caliper side. In addition to the base material of the base body 2, the base 3 has a separate base part 9 made of steel material, which is inserted into the open side of the base body 2 , and has a collar 10 which extends axially (to an imaginary axis through the piston 1 ) is applied to a portion of an axially extending inner wall 11 of the base body 2 .
Das separate Bodenteil 9 ist, wie der Grundkörper 2, napfförmig, wobei die Gesamtlänge des Kragen 10 jedoch wesentlich kürzer ist, als die Gesamtlänge der Wandung 4. Auch das Bodenteil 9 ist mittels einem spanlosen Umformverfahren aus einem im wesentlichen ebenen Blechwerkstoff hergestellt. Bei dem separaten Bodenteil 9 ist die Wandstärke im Kragenbereich etwa gleich groß, wie im Bodenbereich. Bei dem Grundkörper 2 liegen insoweit andere Verhältnisse vor, weil die Wandstärke im Bodenbereich größer ist, als die Wandungsstärke. Im Ergebnis ist folglich die Gesamtwandstärke (bestehend aus Grundkörperwandstärke und Kragenwandstärke) geringer, als die Gesamtwandstärke im Bereich des Bodens. Generell wird das Bodenteil 9 bevorzugt aus Stahlwerkstoff und der Grundkörper 2 bevorzugt aus einem Leichtmetall oder ebenfalls aus Stahlwerkstoff hergestellt. Sofern Stahlwerkstoff für beide Bauteile 2, 9 eingesetzt wird, ergibt sich durch die mehrteilige Bauweise eine größere Stabilität, als bei einer einstückigen Bauweise mit gleicher Wandstärke.The separate base part 9 , like the base body 2 , is cup-shaped, the total length of the collar 10, however, being considerably shorter than the total length of the wall 4 . The base part 9 is also produced from a substantially flat sheet metal material by means of a non-cutting forming process. In the separate bottom part 9 , the wall thickness in the collar area is approximately the same as in the bottom area. In the case of the base body 2 , other conditions exist because the wall thickness in the floor area is greater than the wall thickness. As a result, the overall wall thickness (consisting of base body wall and collar wall thickness) is lower than the total wall thickness in the area of the floor. In general, the base part 9 is preferably made from a steel material and the base body 2 is preferably made from a light metal or likewise from a steel material. If steel material is used for both components 2 , 9 , the multi-part construction results in greater stability than in a one-piece construction with the same wall thickness.
Der Kolben 1 wird gemäß folgendem Verfahren hergestellt. Zunächst wird eine zumindest im wesentlichen ebene erste Blechronde für die Herstellung des Grundkörpers 2 bereitgestellt. Dies erfolgt beispielsweise in einem Stanzautomaten. In grundsätzlich gleicher Art und Weise erfolgt die Bereitstellung einer zweiten, im wesentlichen ebenen Blechronde für die Herstellung des Bodenteils 9. Grundsätzlich können die beiden Ronden aus unterschiedlichem Werkstoff bestehen. Es bietet sich beispielsweise an, den Grundkörper 2 aus Aluminium oder Stahl und das Bodenteil 9 aus Stahl auszubilden. Sodann werden die beiden Blechronden übereinander abgelegt. Schließlich wird in einem letzten wesentlichen Verfahrensschritt ein mit einer Matrize zusammenwirkender Ziehstempel eines Umformwerkzeugs derart auf die beiden Ronden abgesenkt, daß ein unmittelbarer Kontakt des Ziehstempels mit der zweiten Blechronde vorliegt, und im Rahmen eines gemeinsamen Ziehvorgangs eine Umformung der beiden ebenen Blechronden in die Napfform vorgenommen wird. Mit anderen Worten erfolgt der Ziehvorgang der beiden Ronden in einem gemeinsamen Werkzeug mit einer einzigen Umformstation. The piston 1 is manufactured according to the following procedure. First, an at least essentially flat first sheet blank is provided for the production of the base body 2 . This takes place, for example, in an automatic punching machine. In a basically the same way, a second, essentially flat sheet metal blank is provided for the production of the base part 9 . Basically, the two blanks can be made of different materials. It is possible, for example, to design the base body 2 from aluminum or steel and the base part 9 from steel. Then the two sheet blanks are placed one on top of the other. Finally, in a last essential process step, a drawing punch of a forming tool, which interacts with a die, is lowered onto the two round blanks in such a way that the drawing punch comes into direct contact with the second sheet round blank, and the two flat sheet round blanks are shaped into the bowl shape as part of a common drawing process becomes. In other words, the drawing of the two round blanks takes place in a common tool with a single forming station.
Dabei weist die zweite Blechronde einen wesentlich kleineren Durchmesser auf, als die erste Blechronde für den Grundkörper 2.The second sheet metal blank has a much smaller diameter than the first sheet metal blank for the base body 2 .
Hinsichtlich dem Umformwerkzeug ist zu bemerken, daß der Ziehstempel im Bereich seines werkstückseitigen Ende eine Durchmesserstufe aufweist, wobei für den gemeinsamen Ziehvorgang der werkstücknähere Duchmesserbereich geringer ist, als der werkstückentferntere Durchmesserbereich und der geringere Durchmesserbereich einen Innendurchmesser des Bodenteils definiert, und der größere Durchmesserbereich einen Innendurchmesser des Grundkörpers festlegt.With regard to the forming tool, it should be noted that the Drawing punch in the area of its workpiece end Has diameter stage, being for the common Drawing process the diameter area closer to the workpiece is smaller than the diameter range away from the workpiece and the smaller diameter range an inner diameter of the Bottom part defined, and the larger diameter range defines an inner diameter of the base body.
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8130 | Withdrawal |