DE1750662B2

DE1750662B2 - Verfahren zum herstellen eines becherfoermigen kolbens

Info

Publication number: DE1750662B2
Application number: DE19681750662
Authority: DE
Inventors: Hugh Grenville Birmingham Margetts (Grossbritannien)
Original assignee: Girling Ltd
Current assignee: Girling Ltd
Priority date: 1967-05-22
Filing date: 1968-05-22
Publication date: 1976-05-26
Also published as: ES354196A1; FR1566027A; US3532030A; JPS516101B1; GB1169251A; DE1750662A1

Description

Die Windung betrifft ein Verfahren zum Herstellen c'nes becherförmigen Kolbens zur Verwendung in hydraulisch betätigten Fahrzeugbremsen, wobei zunächst ein Rohling in die Gestalt eines Bechers mit einem Boden und einer im wesentlichen hylindrischen Seitenwand kaltverformt wird und an seinem offenen Ep.de eine Ringnut zur Aufnahme einer Dichtung eingearbeitet wird.

Derartige Kolben werden in Fahrzeugbremse!!, beispielsweise in einer Scheibenbremse, eingesetzt. Das offene Ende des Kolbens sieht dabei aus dem zugehörigen Zylinder vor und liegt an einer Bremsbacke an. Um die Bremse zu betätigen, wird der Boden des Kolbens unter Druck in einer Bremsflüssigkeit gesetzt, so daß der Kolben nach außen fährt und die Bremsbacke an die Bremsscheibe anlegt. Die ringförmige Dichtung, welche als flexible Dichtmanschettc ausgebildet sein kann, dichtet an den offenen Enden Kolben und ZyMnder gegeneinander ab. Die Unterbringung der Dichtung in der Ringnut ermöglicht dabei, daß der Kolben ganz in den Zylinder eingefahren werden kann, wodurch Baulänge gespart wird.

Der bekannte Kolben (US-PS 32 45 500) ist kaltgcschmiedet und die Ringnut ist durch spanabhebende Bearbeitung geschaffen, so daß der Kolben in dem die Ringnui aufnehmenden Endabschnitt geringere Wand-Märke als in seinen übrigen Teilen hat. Die Mindestwandstiirke wird von den durch den Kolben zu iibertragenden Krallen bestimmt und darfauch im Bereich der Ringnut nicht unterschritten werden. In den übrigen Wandteilen hut der Kolben folglich eine unnötig grölte Wandstärke, was Wcrkstoffvcrgeiidiing umi übergroßes Gewicht des Kolbens zur Folge hat.

Fs isi zur Herstellung von Kolben von Brennkraftmaschinen bekannt (US-PS 18 54 455) durch Rollen eine dünnwandige Nut mit parallelen Seiienwänden in den Umfang des Kolbens hineinzuverformen. Die Nut dient zur Aul nähme eines üblichen Kolbenringes. Der bekannte Kolben ist sehr dünnwandig, so daß das Einbringen einer Nut mit zwei parallelen .Seitenwänden durch Rollen in einem Arbeitsgang inoHich ist. Problematisch erscheint dabei allerdings die Beibehaltung ausreichender Wandstärke im Bereich der Nut.

Bei der Herstellung von nahtlosen Rohren ist bekannt (GB-PS 5 29 120) einen Endabschnitt des zu fertigenden Rohres radial nach innen zu verformen. Abgesehen von dem ganz anderen technischen Gebiet ist das bekannte radiale Verformen nicht zur Schaffung einer für die Aufnahme einer Dichtung hinreichend genau bemessenen Nut geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mi; dem ein Kolben für die Verwendung in Fahrzeugbremsen einfacher und billiger herstellbar ist. wobei die Wandstärke im Bereich der Ringnut gleich bemessen ist wie in den übrigen Wandbereichen des Kolbens.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Seitenwand am offenen Ende des Kolbens radial nach innen \erformt wird, cJaii der so erziehe Endubschniu kleineren Durchmessers bis zur Bildung eines Kragens axial an gestaucht wird und daß der Kragen anschließend zn einer zur Kolbenachse senkrecht liegenden Nuitlanke plangedreht wird.

Der Kolben nach der Erfindung kann einschließlich der radialen Verformung zum Bilden de: Gruiidlorm der Ringnu; durch Kaltpressen hergestelli werden. Das anschließende axiale Anstauchen und Abdrehen ist lediglich zur Bildung einer eindeutigen Bezugsl'läche lur die Dichtung erforderlich, wobei die Wandstärke praktisch nicht geschwächt und nur Material von dem angestaikhten Kragen weggenommen wird. Dies ermöglicht di'? Herstellung des Kolbens mit einer geringer: Wandstärke auch in den von der Ringnui entfernten Wandbereichen.

Beim Kaltpressen bildet sich zwischen dem Boden und der Seitenwand des Kolbens eine Abrundung aus. welche die Gesamtlänge des Kolbens, des zugehörigen Zylinders und des diesen aufnehmenden Bremsenieils vergrößert, was wiederum zu einer Kostensteigeiung führt. Um die Gesamtlänge möglichst niedrig und jedenfalls ebenso klein zu halten, wie bei dem eingangs genannten bekannten Kolben (US-PS 32 45 500) ist gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, daß bei der radialen Verformung des Endabschnitts der Kolben gleichzeitig axial gestaucht wird, so daß sich eine Verkleinerung des Außenradius am Kolbenboden ergibt.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand schemaiischer Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 ist ein schemalischer Schnitt durch einen Teil einer Scheibenbremse mit dem erlindungsgemaßen Kolben;

F i g. 2 bis 5 zeigen aufeinanderfolgende Schritte bei der Ausbildung des Kolbens;

F i g. 6 zeigt einen abgewandelten Kolben;

F i g. 7 bis 12 zeigen einige Möglichkeiten zum Umformen eines becherförmigen Kolbens, der als Meiallpreßsukk hergestellt ist.

Bei der in Fi g. 1 gezeigten .Scheibenbremse liegt ein becherförmiger Kolben l.der in einem Bremszylinder 2 beweglich ist, an einer Slüt/plaite 3 an. welche zusammen mit einem Bremsbelag 4 eine mit einer Bremsscheibe 6 zusammenwirkende Bremsbacke bildet.

An seinem äußeren Finde ist der Kolben mit einem ringlörmigen Endabschnitt 7 ausgebildet, welcher den inneren I Imfangsleil einer biegsamen ringförmigen Dichimanschetie 8 aufnimmt, deren Außenumfang am /\ linder 2 befestigt ist.

Insoweit ist der Kolben I bekannt. Allerdings sind gtie bekannten Kolben aus kaltgeschmiedeten Kohlin fen hergestellt, in die die zurückgenommenen Abschnitte durch Drehen eingearbeitet sind, so daß die Wandstärke um zurückgenommenen Teil wesentlich geringer ist als die der restlichen zylindrischen Wand <ies Kolbens.

Gemäß der Erfindung wird der zurückgenommene Abschnitt jedoch dadurch geschaffen, daß der äußere findbereich des Kolbens radial nach innen \ .-rlormt Wird.

Verfahrensstufen eines Verfahrens /um erfindungsgemäßen Herstellen des Kolbens aus einem kreisförmigen Blechrohling veranschaulichen die F i g. 2 bis 5.

Die Stufen der Formgebung sind der Reihe nach wie lolgi:

1) der Rohling wird in die Form eines einfachen Be-C^ers mil flachem Kolbenboden 11 und zylindrischer Seitenwand 12 gezogen (F i g. 2):

2) der Becher wird so gepreüi. dalJ das Metal) um die Öffnung des Bechers herum gestaucht wird, um einen zylindrischen Endabschniu 1.3 mit verringertem Innen- und Außcndurchmcsser zu bilden, der mit dem Rest der Wand 12 über eine sanft übergehende Schulter 14 in Verbindung steht. Vorzugsweise gleichzeitig wird die Endwand 11 in die in F i g. 3 gezeigte gewölbte Gestalt verformt:

3) in einer gesonderten Presse wird die Schulter 14 derart gestaucht, daß sich ein Kragen 14Λ mit einer aus F i g. 4 hervorgehenden Uinterschneidung bildet.

4) die vorstehende Schulter 14.4 wird abgedreht, so daß ein scharfkantiger zurückgenommener Abschnitt 7 übrigbleibt, der eine ebene axiale Schulter besitzt (F i g. 5).

Durch das beschriebene Verfahren ehalt man einen Kolben mit im wesentlichen gleichbleibender Wandstärke, wobei die Verteilung der Beanspruchung im wesentlichen gleichmäßig ist und es zu keiner nennenswerten Metallvergeudung kommt. Die Wölbung des Kolbenbodens 11 bietet zusätzliche Steife, die Vorzugs-Vv eise noch weiter dadurch geförder: wird, daß die Lange des Kolbens höchstens so groß oder geringer gewählt wird als dessen Außendurchmesser, obwohl die Länge den Außendurchmesser in manchen Fällen übersteigen kann und beispielsweise dem zweifachen Durchmesser entsprechen könnte.

Die oben beschriebene zweite Stufe des Verfahrens kann mit einer in zwei Stufen arbeitenden Presse vorgenommen werden, die einen in der Mitte angeordneten Stempel oder Dorn besitzt, welcher in den Becher eingeführt wird, worauf ein äußerer Ring über das obere F.nde des Bechers heruntergebracht wird, um den oberen Endbereich nach innen gegen den Stempel zu pressen. Die dritte Stufe kann in ähnlicher Weise durchgeführt werden, wobei jedoch der äußere Ring einen axial vorstehenden Rind besitzt, der sich in die Schuher eindrückt um den Krügen und die llintcischneidung zu bilden.

Bei einem geringfügig abgewandelten Kolben gemäß F i g. b ist eine Ringnut 16 an der Verbindungsstelle zwischen dem Endabschniu 13 und dem Rest tier Seitenwand durch Drehen eingearbeitet, weiche einen verdickten Rand der Dichimanscheue 8 aufnehmen kann.

Eine wichtige und nützliche Foi (bildung des oben beschriebenen Verfahrens besieht in der Verringerung des Aiißenradius R zwischen dem Kolbenbeden 11 und der Seitenwand 12. die bei einem Vergleich der F i g. 2 und 3 ohne w eueres zu erkennen ist. Die Verringerung des Außfiiradius R wird durch das /Mitbringen einer axialen Druckbelastung beim Ausbilden des Endab schnittes 13 mit verringertem Durchmesser und bei gleichzeitiger Wölbung des Kolbenbodens II bewirk;. Diese Verringerung des Aiißenradius R bei Kolben, die als Meiallpreßsiücke hergestellt sind, isi \on besonderer iicdcuiung bei Fü'irveugscheibenbrefü.se!!. bei Jenen sie zu einer Einsparung von ungefähr 3.18 mm (¹ZsZoII) in der Gesamtlänge (in Richtung senkrecht zur Bremsscheibe) und einer entsprechenden Gewichtsersparnis nicht nur des Kolbens sondern auch de¹-Bremszylinderkörpers und anderer zugehöriger Bauteile führen kann. Bei eier Massenfertigung \on Bremse!¹ sind derartige Einsparungen von großer w inschaltiicher Bedeutung.

Abgewandelte Verfahrensschritte zur Reduzierung des Aiißenradius R sind in den I⁷ i g. 7 bis 12 gezeigt, bei denen ebenfalls eine axiale Druckbelasuing aul den becherförmigen Kolben ausgeübt wird.

Gemäß F i g. 7 wird der den Außenradius Ii aulweisende Kolben mit seinem offenen Ende nach außen weisend in eine Matrize 17 gepreßt, um die Verringerung des Außenradius zu bewirken. Aul diese Weise werden der Außenradius und die Gesamtlänge verringert, wie F i g. 8 zeigt. Gemäß Fig. 9 wird ein 111 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 Kolbenboden 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 F i g. 11 wird der Axialdruck aufgebracht, um den Kolbenboden 11 zu wölben, so daß in der Praxis längs eines ringlörmigen Bereichs in der Nähe ties Radius eine Ausbuchtung geschaffen wird; dann wird der überschüssige Werkstoff entfernt, wie durch die Linie Mangedeutet ist.

Fig. 12 veranschaulicht ein Verfahren mn einer Kombination der an Hand Fig. 10 und 11 besehriebe nen Verfahren ssen ritte.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines becherförmigen Kolbens zur Verwendung in hydraulisch beta-(igten Fahrzeugbremsen, wobei zunächst ein Rohling in die Gestalt eines Bechers mit einem Boden und einer im wesentlichen zylindrischen Seitenwand kaltverformt wird und an seinem offenen Ende eine Ringnut zur Aufnahme einer Dichtung eingearbeilet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand (12) am offenen linde des Kolbens

(1) radial nach innen verformt wird, daß der so erzielte Endabschnitt (13) kleineren Durchmessers bis zur Bildung eines Kragens (14.4) axial angetaucht wird und daß der Kragen anschließend zn einer zur Kolbenachse senkrecht liegenden Nutflanke (7) plangcdreht wird.

2. Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß bei der radiaien Verformung des Endabschnitts (13) der Kolben (1) gleichzeitig axial gestaucht wird, so daß sich eine Verkleinerung des Außenradius (R) am Kolbenboden (11) ergibt.