DE102010037123B4 - Brake system with a brake disc chamber, a drum and at least one friction ring as a brake disc and method for manufacturing - Google Patents

Brake system with a brake disc chamber, a drum and at least one friction ring as a brake disc and method for manufacturing Download PDF

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Abstract

Bremsanlage mit einem Bremsscheibentopf (2), einer Trommel (3) sowie mindestens einem Reibring (4) als Bremsscheibe, wobei an dem Bremsscheibentopf (2) die Bremsscheibe und die Trommel (3) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsscheibentopf (2) ein Schmiedeteil ist, wobei die Trommel (3) und der Reibring (4) der Bremsscheibe an dem Bremsscheibentopf (2) angeschmiedet sind.Brake system with a brake disk chamber (2), a drum (3) and at least one friction ring (4) as a brake disk, the brake disk and the drum (3) being arranged on the brake disk chamber (2), characterized in that the brake disk chamber (2) is a forged part, the drum (3) and the friction ring (4) of the brake disc being forged onto the brake disc chamber (2).

Description

Technisches GebietTechnical field

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage mit einem Bremsscheibentopf, einer Trommel sowie mindestens einem Reibring als Bremsscheibe, hergestellt durch Schmieden, 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 2.The invention relates to a brake system with a brake disc chamber, a drum and at least one friction ring as a brake disc, produced by forging, in particular for a motor vehicle, of the type specified in the preamble of patent claim 1. The invention also relates to a method according to the features of claim 2 .

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.Brake systems of this type, which consist in particular of a brake disc and a brake disc cup, the brake disc cup with its friction rings being arranged on the brake disc cup, are designed in such a way that the brake disc cup consists of an aluminum alloy, the production taking place via a turning and milling process. The friction rings of the brake disc are connected, for example in the case of ceramic brakes, to the brake disc cup via screw connections. Alternatively, the friction rings can 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.Braking systems, which also include a parking brake, show a drum which is additionally arranged on the brake disk pot. The drum is made of a rigid material. The connection with the brake disc chamber was previously only possible by pouring.

Aus DE 10 2009 044 678 A1 ist bereits eine Bremstrommel, welche als Schmiedeteil ausgebildet ist, bekannt.Out DE 10 2009 044 678 A1 a brake drum, which is designed as a forged part, is already known.

Aus DE 10 2004 051 378 A1 ist ein Verbundbauteil für eine Fahrzeugscheibenbremse bekannt, wobei das Verbundbauteil zumindest einen Reibring und einen Bremsscheibentopf umfasst. Der Bremsscheibentopf wird durch ein Schmiedeverfahren in einem Temperaturbereich zwischen der Liquidus- und der Solidustemperatur desselben, insbesondere durch Thixo-Schmieden, hergestellt und dabei an den Reibring gefügt.Out DE 10 2004 051 378 A1 a composite component for a vehicle disc brake is known, the composite component comprising at least one friction ring and a brake disc pot. The brake disc pot is produced by a forging process in a temperature range between the liquidus and solidus temperature of the same, in particular by thixo forging, and is thereby attached to the friction ring.

Zudem ist aus DE 10 2007 053 576 A1 eine Bremsanlage bekannt, die einen Bremsscheibentopf, eine Trommel sowie mindestens einen Reibring als Bremsscheibe umfasst, wobei an dem Bremsscheibentopf die Bremsscheibe und die Trommel angeordnet sind.It is also over DE 10 2007 053 576 A1 a brake system is known which comprises a brake disc cup, a drum and at least one friction ring as a brake disc, the brake disc and the drum being arranged on the brake disc cup.

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 stressed dynamic component. In particular in the case of machined components, 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 course. In the case of cast materials in particular, a dentritic cast structure with low elongation at break occurs.

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 an object of the present invention to further develop a brake system of the type mentioned at the outset in such a way that the fatigue strength behavior and / or the necessary elongation values of the brake system are given even 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 2 gelöst.This object relates to a brake system and is achieved with the features of patent claim 1 and patent claim 2.

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 manufacture the brake disk cup by means of a forging process, the drum which is to be connected to the brake disk cup also being connected to the brake disk cup by a forging process.

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

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 results from the fact that the reshaping production of dynamically highly stressed components compared to machined components results in a higher fatigue behavior of the material.

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 Fließprozess 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 Fließprozesses 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 disc cup consists of a wrought alloy, preferably an aluminum wrought alloy, and is brought into a preform by means of a first forging process. The drum, which is to be connected to the brake disc chamber, is made of a stiffer material and is - except that it has undercuts - unprocessed. In order to optimize the flow process during forming - but not absolutely necessary - the drum has a temperature of around 200 degrees Celsius for further processing. In a further forming process, the brake disc chamber is forged onto the drum and receives its predefined final shape. Due to the flow process, a positive and non-positive connection is made between the drum and the brake disc chamber. The brake disc chamber is thus firmly and permanently connected to the drum. The final shape is then achieved in a mechanical process, for example a machining process.

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 onto the brake disc chamber. An alternative advantageous embodiment, however, provides for forging them also in a further forging process, possibly also in the same forming process with the forging of the drum onto the brake disc chamber.

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 Bauteils ein hybrides Bauteil geschaffen, das die Eigenschaft aufweist, eine zugbelastbare 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 cases where a hybrid combination of materials appears necessary due to the choice of materials and the mechanical loads, so that a hybrid combination process creates a new material combination and thus a component with new mechanical properties. The invention is thus characterized in that, in a first step, the production of a preform of a first component occurs by reshaping a raw material, which consists of a wrought aluminum alloy. In a subsequent processing step, by forging a further component made of a stiffer material onto the preform of the first component while simultaneously further shaping the first component, a hybrid component is created that has the property of providing a tensile connection between the first and the further component. The further component preferably has undercuts which the first component engages due to the forming process. Drive flanges are an example of the application for manufacturing such components.

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

FigurenlisteFigure list

Es zeigt:

  • 1: Eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Herstellung einer Bremsanlage, insbesondere bestehend aus einem Bremsscheibentopf, entsprechenden Reibringen, sowie einer Trommel.
It shows:
  • 1 : A schematic representation of the method for producing a brake system, in particular consisting of a brake disc chamber, 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 to a device of a brake system as well as to a method for producing the same.

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

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 Radnabe 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 a wrought aluminum alloy, becomes a first molded part 2.1 a brake disc pot 2nd reached. The molded part is formed by an appropriate forming process 2.1 designed so that it is suitable with its one functional part 2.2 to be mounted on a wheel hub and with its other functional part 2.3 a drum 3rd to record.

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 Fließprozesse derart, dass Teile des Bremsscheibentopfes 2 in vorgesehene (in der Zeichnung nicht näher dargestellt) Hinterschneidungen an der Trommel 3 eingreifen. Um den Fließprozess 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 3rd on the functional part 2.3 . of the molded part 2.1 . the brake disc pot 2nd attached and by means of a further forging process to the brake disc pot 2nd forged. The flow processes are such that parts of the brake disc chamber 2nd in intended undercuts (not shown in the drawing) on the drum 3rd intervention. In order to optimize the flow process - but not absolutely necessary - it is envisaged that during this forging process the drum 3rd has at least a temperature of 200 degrees Celsius. This consists of a rigid material, so that during the forming process of the brake disc chamber 2nd the drum 3rd remains unchanged.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass nach dem Einfügen der Trommel 3 in den Bremsscheibentopf 2mindestens ein Reibring 4 ebenfalls an den Bremsscheibentopf 2 angeschmiedet wird.A further development provides that after inserting the drum 3rd at least one friction ring in the brake 4th also on the brake disc chamber 2nd 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.A component is thus provided that does not provide a mechanical connection, such as screws or rivets. As a result, the brake system can also meet the highest requirements, since due to the forging process and the joining of different materials, there are optimal force profiles even under extreme loads.

Claims (2)

Bremsanlage mit einem Bremsscheibentopf (2), einer Trommel (3) sowie mindestens einem Reibring (4) als Bremsscheibe, wobei an dem Bremsscheibentopf (2) die Bremsscheibe und die Trommel (3) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsscheibentopf (2) ein Schmiedeteil ist, wobei die Trommel (3) und der Reibring (4) der Bremsscheibe an dem Bremsscheibentopf (2) angeschmiedet sind.Brake system with a brake disc cup (2), a drum (3) and at least one friction ring (4) as a brake disc, the brake disc and drum (3) being arranged on the brake disc cup (2), characterized in that the brake disc cup (2) is a forged part, the drum (3) and the friction ring (4) of the brake disc being forged onto the brake disc cup (2). Verfahren zur Herstellung einer Bremsanlage mit einem Bremsscheibentopf (2), einer Trommel (3) und einem als Bremsscheibe vorgesehenen Reibring (4), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: - Herstellung einer Vorform des Bremsscheibentopfs (2) durch Umformen eines Rohmaterials (1) bestehend aus einer Aluminiumknetlegierung; - Anschmieden der aus einem steiferen Werkstoff bestehenden Trommel (3) an die Vorform des Bremsscheibentopfs (2) bei gleichzeitiger weiteren Umformung des Bremsscheibentopfs (2), wobei die Trommel (3) während eines Schmiedevorgangs mindestens eine Temperatur von 200 Grad Celsius aufweist, wobei die durch Umformen hergestellte Bauteilegruppe bestehend aus Bremsscheibentopf (2) und Trommel (3), über spanabhebende Verfahren endbearbeitet wird; - Anschmieden des Reibrings (4) an den Bremsscheibentopf (2).Method for producing a brake system with a brake disc chamber (2), a drum (3) and a friction ring (4) provided as a brake disc, characterized by the following process steps: - Production of a preform of the brake disc chamber (2) by reshaping a raw material (1) consisting of a wrought aluminum alloy; - Forging the drum (3), which is made of a stiffer material, onto the preform of the brake disc chamber (2) with simultaneous further shaping of the brake disc chamber (2), the drum (3) having at least a temperature of 200 degrees Celsius during a forging process, the through Forming produced component group consisting of brake disc chamber (2) and drum (3), is finished by machining processes; - Forging the friction ring (4) on the brake disc chamber (2).
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