DE1750662A1

DE1750662A1 - Becherfoermiger,kaltgeformter Kolben und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1750662A1
Application number: DE19681750662
Authority: DE
Inventors: Margetts Hugh Grenville
Original assignee: Girling Ltd
Current assignee: Girling Ltd
Priority date: 1967-05-22
Filing date: 1968-05-22
Publication date: 1971-02-18
Also published as: DE1750662B2; US3532030A; GB1169251A; ES354196A1; FR1566027A; JPS516101B1

Description

R-G. F. WUKSTHOFF 8 MÜNCHEN 9O BIPL. ING. G. PULS SCHWKIOERSTHISSI 2 DR.E.v.PECHMANN ^; tiliko» 22 08 31 DR. ING. D. BEHRENS raieunmBiMM. PATENTANWÄLTE μοτιοτριτϊκτ «OUCH«»

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Beschreibung
zu der Patentanmeldung

GIRLING LIMITED Birmingham, Warwickshire, England

betreffend

Becherförmiger, kaltgeformter Kolben und Verfahren

zu Beiner Herstellung.

Die Erfindung bezieht sich auf einen becherförmigen, kaltgeformten Kolben, insbesondere jedooh nicht ausschließlich zur Verwendung in hydraulisch betätigten Fahrzeugbremsen und auf ein Verfahren zur Herstellung von eines solchen Kolbens.

Eine bekannte Ausführuageform einer Scheibenbremse umfaflt einen im allgemeinen beoherförmigen Kolben, der in einem an einem Ende offenen Zylinder beweglich ist, wobei das offene Ende des Kolbens aus dem Zylinder vorsteht und an einer ein Reibungskiesen tragenden Stütaplatte anliegt. Um die Bremse zu betätigen, wird dem Zylinder eine unter Druck stehend-e Bremsflüssigkeit zugeführt, um auf die Sndfläohe des Kolbens zu wirken und diesen nach außen zu pressen und dadurch zu be-Lrken laß das Reibungskiseen an i' ^remesoheih-

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Zur Abdichtung des Kolbens wird gewöhnlich eine flexible ringförmige Dichtmanschette vorgesehen, welche einerseits mit dem offenen Ende des Zylinders und andererseits mit dem äußeren Ende des Kolbens verbunden ist« Um die Länge des Kolbens auf ein Mindestmaß einschränken sn können, ist diese Dichtmanschette in einem ringförmigen surttckgenommenen Abschnitt am äußeren Ende des Kolbens aufgenommen, so daß der Hit dem Kolben in Eingriff stehende Teil der Sichtmanschette innerhalb des Zylinders untergebracht werden kann, wenn der Kolben ganz zurückgezogen ist (mit den Bremsen in Ruhestellung)·

Der bekannte Kolben 1st kaltgesohmiedet and der sarückgenommene Abschnitt durch spanabhebende Bearbeitung des Kolbens mit dem Ziel einer Verminderung des Anßendnrchmessers des Sndbereiches desselben hergestellt, so daß die Wandstärke der syllndrischen Wand des Kolbens in diesem Bereich verringert ist. Sie Mindestwandetärke, die in diesem Bereich erhalten bleiben maß, wird von den durch den Kolben mn fibertragenden Belastungen bestimmt« Infolgedessen 1st der Rest der BjIIndrisohen Wand unnötig dick, was wiederum eine ferkstoffvergeadang bedeutet and sa übergroßem Gewicht des fertigen Kolbens führt.

Gemäß der Erfindung wird ein Kolben der beschriebenen Art geschaffen, der so abgewandelt 1st, daß die erwähnten laohteile aufgehoben oder auf ein Mindestmaß eingeschränkt sind.

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Allgemein gesprochen besteht die Erfindung in einem becherförmigen, kaltgeformten Kolben mit einem radial nach innen verformten zylindrischen Bereich an seinem offenen Ende»

Insbesondere sieht die Erfindung einen becherförmigen Kolben vor, der als Blöchpreßstück hergestellt ist und an seinem offenen Ende einen ringförmigen Bereich mit verringertem Durchmesser jedoch im wesentlichen gleicher Wandstärke wie der Rest des zylindrischen Bereichs des Kolbens aufweist«

Vorzugsweise ist die lange des Kolbens nicht größer als sein Außendurchmesser und die Endwand des Kolbens ist konkav gekrümmt, d.h. soj daß der Boden des Bechers nach innen gewölbt ist. Auf diese Weise werden Verwerfungen des Kolbens im Gebrauch und die daraus resultierenden Spannungen verringert.

Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Herstellung eines KolbenB der oben beschriebenen Konstruktion, gemäß dem ein Rohling kaltverformt wird, um einen Becher zu schaffen, der eine Endwand und eine im wesentlichen zylindrische Seitenwand besitzt, und gemäß dem dann der offene Endbereich der Seitenwand radial nach innen verformt wird.

Eine flache Schulter kann an der Verbindungsstelle zwischen dem eingezogenen Bereich und dem Heat des Kolbens gedreht werden. Vorzugsweise ist der Preßvorgang derartig eingestellt, daß in diesem Bereich eine hochstehende Schulter geschaffen wird, deren

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vorspringender Teil dann abgedreht wird·

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels und einiger Abwandlungen desselben näher erläutert.

Fig. 1 ist ein schematischer Schnitt und zeigt einen Teil einer Scheibenbremsenanordnung mit dem erfindungsgemäßen Kolben;

Fig. 2-5 zeigen aufeinanderfolgende Schritte bei der Ausbildung des Kolbens;

Fig. 6 zeigt einen abgewandelten Kolben;

Fig. 7-12 zeigen einige Möglichkeiten zum Umformen eines becherförmigen Kolbens, der als Metallpreßstück hergestellt ist.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel liegt ein becherförmiger Kolben 1, der. in einem Bremszylinder 2 beweglich ist, an einer Stützplatte 3 an, welche ein mit einer Bremsscheibe 6 zusammenwirkendes Reibungskissen 4 trägt.

An seinem äußeren Ende ist der Kolben mit einem ringförmigen zurückgenommenen Abschnitt 7 ausgebildet, welcher den inneren Umfangsteil einer biegsamen ringförmigen Dichtmansohette 8 aufnimmt, deren Außenumfang am Zylinder 2 befestigt ist·

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Bis hierher ist der Kolben von bekannter Gestalt« Allerdings sind die bekannten Kolben aus kaltgeschmiedeten Rohlingen hergestellt, in die die zurückgenommenen Abschnitt durch Drehen eingearbeitet sind, so daß die Wandstärke am zurückgenommenen Teil wesentlich geringer ist als die der restlichen zylindrischen Wand des Kolbens.

G-emäß der Erfindung wird der zurückgenommene Abschnitt jedoch dadurch geschaffen, daß der äußere Endbereich des Kolbens radial nach innen verformt wird.

Ein Verfahren zum Ausbilden des Kolbens aus einem kreisförmigem Blechrohling geht aus den Figuren 2-5 hervor.

Die Stufen der Formgebung sind der Reihe nach wie folgt:

Erstens, der Rohling wird in die Form eines einfachen Bechers mit flacher Endwand 11 und zylindrischer Seitenwand 12 gezogen (Fig. 2);

Zweitens, der Becher wird so gepreßt, daß das Metall um die Öffnung des Bechere herum gestaucht wird, um einen zylindrischen Hing 13 mit eingezogenem Innen- und Auiendurobaesser zu bilden, der mit dem Rest der Wand 12 über eine glatt übergehende Schulter 14 in Verbindung steht. Vorzugsweise gleichzeitig wird die Endwand 11 in die in Pig. 3 gezeigte gewölbte Gestalt verformt ;

Dritten·, in einer gesonderten Presie wird die Schulter derartig gestaucht, daß sioh die aus Fig. 4 hervorgehende Hinter-

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achneidung bildet, wobei das Metall außerhalb dieser Hinterschneidung eine nach oben vorstehende Schulter HA bildet;

Schließlich wird die vorstehende Sohulter 14A abgedreht, so daß ein scharfkantiger zurückgenommener Abschnitt 7 übrigbleibt, der eine ebene axiale Sohulter besitzt, wie aus Fig.- 5 hervorgeht.

Durch dies Verfahren der Kolbenformgebung erhält man ein Endprodukt mit im wesentlichen gleichbleibender Wandstärke, so daß die Verteilung der Beanspruchung im wesentlichen gleichmäßig ist und es zu keiner nennenswerten Metallvergeudung kommt. Sie Wölbung der Endwand 11 bietet zusätzliche Steife, die vor« zugsweise nooh weiter dadurch gefördert wird, daß die Länge des Kolbens höchstens so groß oder geringer gewählt wird als dessen Außendurchmes8er, obwohl die Länge den Außendurchmeeser in manchen Fällen übersteigen kann und beispielsweise de« zweifachen Durchmesser entsprechen könnte.

Sie oben beschriebene zweite Stufe des Vorgangs ksjin mit | einer in zwei Stufen arbeitenden Presse vorgenommen werden, die ^: einen in der Mitte angeordneten Stempel oder Dorn besitzt, weloher in den Becher eingeführt wird, ehe ein äußerer Hing über j das obere Snde des Bechers heruntergebracht wird, um den oberen Endbereich nach innen gegen den Stempel su pressen. Die dritte Stufe kann in ähnlioher Welse ausgeführt werden, wobei jedoch der äußere Hing einen axial vorstehenden Rand besitit, der eioh

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in die Schulter eindrückt, um den Hinterschnitt zu bilden.

Bei einem geringfügig abgewandelten Kolben gemäü Pig« 6 ist eine Ringnut 16 an der Verbindungsstelle zwischen dem Abschnitt 13 mit eingezogenem Durchmesser und dem Rest der Seitenwand durch Drehen eingearbeitet, um in der Praxis einen verdickten Rand der Dichtmanschette 8 aufzunehmen.

Ein weiteres wichtiges und nützliches Merkmal des oben beschriebenen Verfahrens ist die Verringerung des Außenradius R zwischen der Endwand und der Seitenwand des Kolbens, die bei einem Sichtvergleich der Pig. 2 und 3 ohne weiteres zu erkennen ist. Diese Verringerung des Radius wird durch das Aufbringen einer axialen Druckbelastung beider Formung des Bereichs 13 mit eingezogenem Durchmesser und der Wölbung der Endwand 11 bewirkt. Diese Verringerung des Radius R bei Kolben, die als Metallpreßstücke hergestellt sind, ist von besonderem Wert bei Fahrzeugscheibenbremsanordnungen, bei denen sie zu einer Einsparung von ungefähr 3,18 mm (1/8 Zoll) in der Gesamtabmessung in Richtung senkrecht zur Bremsscheibe und einer entsprechenden Gewichtsersparnis nicht nur des Kolbens sondern auch des Bremszylinderkörpers und anderer zugehöriger Bauteile führen kann. Bei der Massenfertigung von Bremsen sind derartige Einsparungen von großem wirtschaftlichen Wert.

Einige andere mögliche Verfahren, um diese Reduzierung

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des Radius zu erzielen, sind in den Pig. 7-12 gezeigt, die sich in jedem Fall durch einen Verfahrensschritt der Aufbringung einer axialen Druckbelastung auf den becherförmigen Kolben zum Verändern des fraglichen Radius auszeichnen.

Gemäß Pig. 7 wird der einen Radius R aufweisende Kolben an seinem offenen Ende in eine Matrix.ze 17 gepreßt, um die Verringerung des Radius zu bewirken. Auf diese V/eise werden der Radius und die Gesamtlänge verringert, die aus Fig. 8 hervorgeht. Gemäß Fig. 9 wird ein in der Mitte angeordneter Stempel oder Dorn 18 verwendet, um auf den entsprechenden Innenradius einzuwirken.

Gemäß Fig. 10 wird der Kolben einer Druckbelastung unterworfen,, durch die der Boden des Bechers längs eines ringförmigen Bereichs ausgeweitet wird; der Formvorgang wird vervollständigt, indem der überschüssige Werkstoff durch Drehen beseitigt wird, wie durch die Linien M angedeutet.

Gemäß Fig. 11 wird der Axialdruok aufgebracht, um die Endwand 11 zu wölben, so daß in der Praxis längs eines ringförmigen Bereichs in der Nähe des Radius eine Ausbuchtung geeohaffen wird} dann wird der überschüssige Werkstoff entfernt, wie durch die Linie M angedeutet·

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Pig. 12 zeigt ein Verfahren, das aus einer Kombination der im Zusammenhang mit Fig. 10 und 11 beschriebenen Verfahrensschritte besteht β

Die oben beschriebenen Verfahren zur Verringerung des äußeren Radius könntmnatürlich auch in vorteilhafter Weise unabhängig von der beschriebenen Einziehung des Durchmessers des entgegengesetzten Endbereichs 13 vorgenommen werden.

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Patentansprüche

1. Becherförmiger, kaltgeformter Kolben, insbesondere zur Verwendung in hydraulisch betätigten fahrzeugbremsen, gekennzeichnet durch einen radial nach innen verformten zylindrischen Bndabschnitt (13) am offenen Ende des Kolbens (J),

2t Becherförmiger Kolben naoh Anspruoh 1, dadurch g e -kennzeichnet, daß der Durehmeeser des Kolbens (1) mindestens so groß ist wie seine Itänge, and daB der Boden (11) konkav, d.h, zum Inneren des Beehava hin gewölbt ist.

3· Verfahren zu« Herβteilen eines becherförmigen Kolbens nach Anspruch 1 oder 2, foh#i suatehat «in· letall'-tablottc in *ie Oestalt elfte* Becher* mit eine* Bode* *** · einer im wesentlichen sylindtieohen seitenwand kaltverformt wird, dadaroh gekennzeichnet, dal die Seitenwand (12) Ia der Iahe des offenen Bmdce daa Kolbens radial |

- - ■■ ! aaeh innen verformt wird, us einem zylindrischen BndabeehAif»

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(13) zu bilden, der einen kleineren Außendurchmesaer, jedoch, etwa gleiche Wandstärke wie die übrige, radial unverformte Seitenwand (12.) des Kolbens hat.

4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß am übergang (14·) zwischen dem nach innen verformten Endabschnitt (13) und dem übrigen Teil der Seitenwand (12) des Kolbens (1) außen ein hochstehender Kragen (14A) ausgebildet wird, welcher anschließend plangedreht wird, um eine Schulter (7) zu bilden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4·, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Kaltverformung zwischen dem Boden (11) und der Seitenwand (12) entstandene

, Radius durch eine Stauchung des Kolbens (1) in Richtung seiner Längsachse verringert wird.

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