DE10206567A1

DE10206567A1 - Vehicle brake disk has disk body with pyramid-shaped lugs on internal edge

Info

Publication number: DE10206567A1
Application number: DE10206567A
Authority: DE
Inventors: Peter Klose; Franz-Josef Lenze; Stefan Schwarz
Original assignee: ThyssenKrupp Stahl AG
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date: 2002-02-18
Filing date: 2002-02-18
Publication date: 2003-09-11
Also published as: DE50301991D1; DE10261956A1

Abstract

The brake disk consists of an annular brake disk body (1) and a dished support body (2) in a positive fit with it. The disk body has pyramid-shaped lugs (3) on its internal edge, surrounded by pockets (5) in the wall (4) of the support body. The positive fit between the disk body and the support body is achieved by internally hydroforming and upsetting the wall.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe aus einem ringscheibenförmigen Bremskörper und einem daran angeschlossenen, zentralen Tragkörper. The invention relates to a brake disc from a disc-shaped brake body and one on it connected central support body.

Bremsscheiben dieser Art sind sowohl aus dem druckschriftlichen Stand der Technik als auch aus der Praxis bekannt. Sie sind aus einem einteiligen Gußkörper durch spannabhebende Bearbeitung gefertigt. Nachteilig ist bei solchen Bremsscheiben, daß es beim Bremsen zu erheblichen thermischen Spannungen zwischen Bremskörper und dem Tragkörper kommt, weil der beim Bremsen durch Reibung unmitttelbar erwärmte Bremskörper durch den nur durch Wärmeübertragung mittelbar und deshalb weniger stark erwärmten Tragkörper an der freien radialen Aufweitung gehindert wird. Brake discs of this type are both from the printed state of the art as well as from the Known practice. They are made from a one-piece cast body manufactured by machining. adversely is with such brake discs that it is too when braking considerable thermal stresses between the brake body and the support body comes because of the braking Friction heated directly by the brake body only indirectly through heat transfer and therefore less strongly heated support body on the free radial Expansion is prevented.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach herzustellende Bremsscheibe zu entwickeln, bei der sich die unterschiedlichen thermischen Belastungen von Bremskörper und Tragkörper nicht in unerwünschten Spannungen auswirken können. The invention has for its object a simple to develop brake disc to be manufactured, in which the different thermal loads of Brake body and support body not in unwanted Can affect tensions.

Diese Aufgabe wird mit einer Bremsscheibe der eingangs genannten Art dadurch gelöst, das der Bremskörper und der Tragkörper formschlüssig miteinander verbunden sind, wobei die formschlüssige Verbindung von am Innenrand des Bremskörpers angeordneten, radialen Nasen und von diese Nasen aufnehmenden, am Außenrand des Tragkörpers vorgesehenen Taschen gebildet ist. This task is done with a brake disc at the beginning mentioned type solved in that the brake body and the Supporting bodies are positively connected to one another, the positive connection of at the inner edge of the Brake body arranged, radial lugs and by this Nose-absorbing, on the outer edge of the support body provided pockets is formed.

Bei der erfindungsgemäßen Bremsscheibe kann sich der beim Bremsen durch die Bremswärme unmittelbar erwärmte Bremskörper 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. 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 Bremskörper Gußmaterial, aber auch Keramikwerkstoffe, und für den Tragkörper durch bewährte Verfahren umformbares Flachmaterial, insbesondere Blech vor allem aus Stahl aber auch Verbundwerkstoffe. In diesem Sinne besteht auch eine Ausgestaltung der Erfindung darin, daß der Rand des aus Flachmaterial bestehenden Tragkörpers nach Art eines Felgenbettes mit den um die Nasen herum geformten Taschen geformt ist. In the brake disc according to the invention, the Braking warmed immediately by the braking heat Extend the brake body radially without affecting it central support body to be prevented. The positive connection from each other standing noses and pockets leave them free radial expansion while maintaining the for the Inclusion of the braking torque required in Circumferential direction. For the two-part brake disc those for the respective demands and manufacture and the vibration behavior (squeaking noise) best suitable materials are selected. These are for Example of the brake body cast material, but also Ceramic materials, and for the support body through proven Process of formable flat material, in particular sheet metal mainly made of steel but also composite materials. In In this sense, there is also a configuration of the Invention in that the edge of the flat material existing support body in the manner of a rim well with the pockets formed around the noses.

Um den in der Regel größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten des Bremskörpers gegenüber dem Tragkörper zumindest teilweise zu kompensieren, kann der Bremskörper mit radialer Vorspannung auf dem Tragkörper sitzen. Die Vorspannung kann durch einen auf der äußeren Peripherie des Bremskörpers sitzenden Spannring aufgebracht werden. Ein solcher Spannring ist vor allem bei kaum zugbelastbaren Werkstoffen, wie Keramik nützlich. Usually the larger one Thermal expansion coefficient of the brake body compared to at least partially compensate for the support body the brake body with radial preload on the Sitting support body. The preload can be adjusted by one the outer periphery of the brake body seated Clamping ring can be applied. Such a clamping ring is especially with hardly tensile materials, such as Ceramics useful.

Vorzugsweise haben die Nasen eine Pyramidenstumpfform. The lugs preferably have a truncated pyramid shape.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Bremsscheibe mit den vorgeschriebenen Merkmalen. Bei einem solchen Verfahren wird in den ringförmigen Bremskörper mit seinen radialen Nasen der Tragkörper mit noch glattem Felgenbett eingesetzt. Dann werden durch Innenhochdruckbeaufschlagung des Felgenbettes auf dessen den Nasen abgewandter Seite im Bereich einer jeden Nase die Taschen um die Nasen herum geformt. Der Herstellungsaufwand dafür ist denkbar klein. The invention further relates to a method for Manufacture a brake disc with the prescribed Features. Such a procedure is used in the annular brake body with its radial lugs Support body with still smooth rim bed inserted. Then are caused by the internal high pressure Rim bed on the side facing away from the noses in Area of each nose the pockets around the nose shaped. The manufacturing effort for this is extremely small.

Um mit einem vergleichsweise niedrigen Druck und damit auf wirtschaftliche Art und Weise die Innenhochdruckbeaufschlagung durchführen zu können, ist nach einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, auf den freien Rand des Felgenbettes eine Stauchkraft in Richtung der zu formenden Taschen auszuüben. Da diese Stauchkraft sich dem Druck überlagert, kann der Druck vergleichsweise klein sein. To with a comparatively low pressure and therefore in an economical way To be able to carry out internal high pressure according to an embodiment of the method according to the invention provided a on the free edge of the rim well Compression force in the direction of the pockets to be formed exercise. Because this compressive force is subject to pressure superimposed, the pressure can be comparatively small.

Das erfindungsgemäße Prinzip des am Beispiel einer Bremsscheibe beschriebenen Innenhochdruckumformens gilt auch für andere Formkörper. Wichtig ist, daß bei einem insbesondere schalenförmigen Körper dessen Rand innen- und außenseitig zwischen Formteilen abgestützt und bei der Innenhochdruckbeaufschlagung in Richtung des zu formenden Bereichs gestaucht wird. The principle of the invention using the example of a Brake disc described hydroforming applies also for other moldings. It is important that with one in particular bowl-shaped body whose edge inside and supported on the outside between molded parts and at the internal high pressure in the direction of forming area is compressed.

Vorzugsweise werden beim Innenhochdruckumformen die um jede Tasche herum liegenden Bereiche des Felgenbettes durch angesetzte Distanzelemente auf einem einstellbaren radialen Abstand zum Innenrand des Bremskörpers gehalten. Dadurch erreicht man, daß in jedem Betriebszustand der Bremsscheibe die einzige Verbindung zwischen Tragkörper und Bremskörper die Nasen und Taschen sind und Freiraum für eine eventuell vorgesehene Innenbelüftung des Bremskörpers vorhanden ist. Preferably, in the case of hydroforming, the Areas of the rim well lying around each pocket by using spacer elements on an adjustable radial distance to the inner edge of the brake body. This ensures that in every operating state Brake disc the only connection between the supporting body and brakes are the noses and pockets and free space for a possibly provided internal ventilation of the Brake body is present.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen In the following the invention is based on a Exemplary embodiment drawing closer explained. Show in detail

Fig. 1 eine Bremsscheibe in Ansicht, Fig. 1 is a brake disk in view,

Fig. 2 die Bremsscheibe nach Fig. 1 im Schnitt II-II der Fig. 1, Fig. 2, the brake disc according to FIG. 1 II-II section of Fig. 1,

Fig. 3 ein Werkzeug zum Innenhochdruckumformen während der Bestückung mit einem Bremskörper und einem Tragkörper im axialen Halbschnitt, Fig. 3 shows a tool for hydroforming during the assembly having a brake body and a supporting body, in axial half-section,

Fig. 4 das Werkzeug gemäß Fig. 3 mit einem Bremskörper und Trägkörper am Ende des Innenhochdruckumformensund Fig. 4 shows the tool according to Fig. 3 with a brake body and support body at the end of hydroforming and

Fig. 5 das Unterwerkzeug des Werkzeuges gemäß Fig. 3 und 4 mit eingesetztem Bremskörper und einem Ausschnitt eines umgeformten Tragkörpers in perspektivischer Darstellung. Fig. 5, the lower tool of the tool of Fig. 3 and 4 with inserted brake body and a section of a deformed carrier body in perspective view.

Die In Fig. 1 und 2 dargestellte Bremsscheibe besteht aus einem ringscheibenförmigen Bremskörper 1 und einem daran angeschlossenen zentralen Tragkörper 2. Beim Bremskörper 1 handelt es sich um Gußteil, während es sich beim Tragkörper 2 um ein Formteil aus Stahlblech handelt. The brake disk shown in FIGS . 1 and 2 consists of an annular disk-shaped brake body 1 and a central support body 2 connected to it . The brake body 1 is a cast part, while the support body 2 is a molded part made of sheet steel.

Der Bremskörper 1 weist an seinem inneren Rand über den Umfang verteilt angeordnete angegossene Nasen 3 auf, die die Form von Pyramidenstümpfen haben. On its inner edge, the brake body 1 has cast-on lugs 3 which are distributed over the circumference and have the shape of truncated pyramids.

Der Tragkörper 2 hat die Grundform einer Schüssel. Der im wesentlichen zylindrische Aussenrand des Tragkörpers 2 ist nach Art eines Felgenbettes 4 ausgebildet und weist über den Umfang verteilt eingeformte Taschen 5 auf, in die die Nasen 3 des Bremskörpers 1 formschlüssig eingreifen. Diese formschlüssige Verbindung erlaubt eine radiale Aufweitung des Bremskörpers 1 ohne Behinderung durch den Tragkörper 2 und unter Aufrechterhaltung des Formschlusses in Umfangsrichtung und senkrecht zur Radialebene der Bremsscheibe. The support body 2 has the basic shape of a bowl. The substantially cylindrical outer edge of the support body 2 is designed in the manner of a rim well 4 and has pockets 5 formed over the circumference, into which the lugs 3 of the brake body 1 engage in a form-fitting manner. This positive connection allows a radial expansion of the brake body 1 without hindrance 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 Bremskörper 1 und dem topfförmigen Tragkörper 2 erfolgt durch Innenhochdruckumformen. In Fig. 3 und 4 ist das dafür geeignete Werkzeug mit dem Bremskörper 1 und dem Tragkörper 2 dargestellt. In ein topfförmiges Unterwerkzeug 6 wird die topfförmige Vorform des Tragkörpers 2 mit glatter, zylindrischer Wand 4* eingesetzt. Das Unterwerkzeug 6 weist einen Ringraum 7 auf, in den der Bremskörper 1 eingesetzt wird. Dieser Ringraum 7 wird am inneren Rand von einem gezahnten Steg 8 begrenzt. Bei eingesetzten Bremskörper 1 ragen dessen Nasen 3 durch die Zahnlücken 8a des Steges 8, so das 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 Wand 4* aufsetzt. Damit ist das Werkzeug für das Innenhochdruckumformen kompletiert. The positive connection between the brake body 1 and the cup-shaped support body 2 is produced by internal high pressure forming. In Fig. 3 and 4, the tool suitable for this purpose with the brake body 1 and the support body 2 is shown. The cup-shaped preform of the supporting body 2 with a smooth, cylindrical wall 4 * is inserted into a cup-shaped lower tool 6 . The lower tool 6 has an annular space 7 into which the brake body 1 is inserted. This annular space 7 is delimited on the inner edge by a toothed web 8 . When the brake body 1 is inserted, its lugs 3 protrude through the tooth gaps 8 a of the web 8 , so that they practically touch the outer periphery of the support body 2 with their apices. Then the mold is closed by placing an upper tool 9 and a punch 10 is inserted into the cup-shaped preform of the support body 2 . The stamp 10 has a support collar 10 a, with which the stamp 10 is placed on the free edge of the wall 4 *. This completes the tool for hydroforming.

Zum Innenhochdruckumformen wird zwischen der Innenseite des Felgenbettes 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 Wand 4* eine Stauchkraft ausgeübt. Wobei sich zwischen dem freien Rand der Wand 4* und dem Stützkragen 10a eine nach außen wirksame Dichtung für das Wirkmedium ergibt. Dieses Wirkmediums formt mit Unterstützung der Stauchkraft die noch flache Wand 4* um die einzelnen Pyramiden 3 herum unter Belassung eines radialen Abstandes zum Bremskörper 1, wie Fig. 4 zeigt. Dieser Abstand wird bestimmt durch den Steg 8, der im Bereich um die einzelnen Nasen 3 herum wie Distanzelemente wirkt. For internal high pressure forming, an active medium is introduced under high pressure between the inside of the rim base 4 and the outside of the stamp 10 via channels (not shown) into spaces 11 a, 11 b. A compressive force is exerted on the wall 4 * via the stamp 10 . Where between the free edge of the wall 4 * and the support collar 10 a results in an outwardly effective seal for the active medium. With the support of the compressive force, this active medium forms the still flat wall 4 * around the individual pyramids 3 while leaving a radial distance from the brake body 1 , as shown in FIG. 4. This distance is determined by the web 8 , which acts like spacer elements in the area around the individual lugs 3 .

Claims

1. Brake disc from an annular disc-shaped brake body ( 1 ) and a central support body ( 2 ) connected thereto, characterized in that the brake body ( 1 ) and the support body ( 2 ) are positively connected to one another, the positive connection being on the inner edge of the brake body ( 1 ) arranged, radial lugs ( 3 ) and of the lugs ( 3 ) receiving, on the outer edge of the support body ( 2 ) provided pockets ( 5 ).

2. Brake disc according to claim 1, characterized in that the edge of the support body made of flat material ( 2 ) is shaped in the manner of a rim well with the pockets ( 5 ) shaped around the lugs ( 3 ).

3. Brake disc according to claim 2, characterized in that the flat material is a metal sheet.

4. Brake disc according to claim 3, characterized in that the metal sheet is made of steel.

5. Brake disc according to claim 2, characterized in that the flat material is one of several layers existing composite material.

6. Brake disc according to claim 1 or 2, characterized in that the lugs ( 3 ) are pyramid-shaped.

7. A method for producing a brake disc according to claim 2, characterized in that in the annular disc-shaped brake body ( 1 ) with its radial lugs ( 3 ) the support body ( 2 ) with a still smooth rim base ( 4 ) is used and then by applying high pressure to the rim base ( 4 ) on the side facing away from the lugs ( 3 ) in the region of each lug ( 3 ) the pockets ( 5 ) are formed around the lugs ( 3 ).

8. The method according to claim 7, characterized in that during hydroforming on the free edge of the rim well ( 4 ) a compressive force is exerted in the direction of the pockets ( 5 ).

9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that the inner high pressure forming around each pocket ( 5 ) lying around the rim base ( 4 ) by inserted spacers ( 8 ) at an adjustable radial distance to the inner edge of the brake body ( 1 ) are kept ,