DE2403729A1 - Verfahren und vorrichtung zum formen von bremstrommelringen - Google Patents

Description

BLUMBACH ■ WESER ■ BERGEN & KRAMER

PATENTANWÄLTE IN WIESBADEN UND MÜNCHEN 2403729

D1PL.-ING. P. G. BLUMBACH · D)PL-PHYS. Dr. W. WESER . DIPL.-ING. DR. JUR. P. BERGEN DIPL-ING. R. KRAMER WIESBADEN · SONNENBERGER STRASSE 43 · TEL. (06121) 562943, 561998 MÖNCHEN

Motor Wheel Corporation
Lansing (Michigan) USA

Verfahren und Vorrichtung zum Formen von Bremstrommelringen

Die Erfindung bezieht sich auf Fahrzeug-Bremstrommeln und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen von Bremstrommelringen aus gesintertem Pulvermaterial mit einer zylindrischen Innenfläche, welche den Bremsweg bildet und einer äußeren konisch geneigten Fläche oder einem konischen Außenumfang.

Eine Bremstrommel mit einem auf einer P, lattmetallrückenplatte befestigten Sintermetall-Trommelring und zylindrischen Innen- und Außenfläche ist in der US-PS 3.500. 972 beschrieben. Eine andere Bremstrommel, im wesentlichen gleicher Art, jedoch mit

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einer verbesserten konischen Fläche bildet den Gegenstand einer Patentanmeldung Serialnummer 255. 230, die am 19. 5. 1.972 von der Anmelderin hinterlegt worden ist. Bei der Herstellung von Bremstrommelringen oder ähnlichen Figurationen, wie sie in der genannten Patentanmeldung beschrieben werden, hat es sich herausgestellt, daß, wenn der Trommelring auf eine hohe Dichte verdichtet und danach gesintert und der Abkühlung ausgesetzt wird, er noch eine kleine Entstellung aufweisen kann, die eine Abweichung der inneren Oberfläche von der Kreisform bewirkt. Die innere Oberfläche muß auf das Genaueste der Kreisform entsprechen, weil sie den zylindrischen Bremsvseg in der Bremstrommel bildet, deren Hauptteil der Trommelring ist. Die Bremsfläche kann natürlich genau rund oder kreisförmig durch Nachbearbeitung gemacht werden, wodurch die Herstellungskosten zusätzlich erhöht werden. Außerdem kann auch eine Unwucht in die Trommel hineingetragen werden, so daß alle Vorteile der Formung von Bremstrommeln nach einem pulver-

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metallurgischen Verfahren verloren gehen.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Formen von Bremstrommelringen vorzusehen, die es ermöglichen, einen von der genauen Kreisform abweichenden Bremstrommelring mit einer äußeren konischen Oberfläche schnell, genau und wirtschaftlich in die richtige Kreisform zu bringen oder die Unrundung in der Bremswa gfläche des Trommelringes zu beseitigen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Verfügbar machung eines Verfahrens und einer Vorrichtung der angegeben Art, die es ermöglicht, Trommelringe der in Rede stehenden Konfiguration aus verdichtetem und gesintertem Pulvermetall herzustellen und nach dem Sintern ohne Ausschuß in Massenproduktion zu formen.

lh Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel

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der Erfindung wird eine Mischung aus Eisenpulver und Graphit zu einem Ring mit einer konisch geneigten äußeren Oberfläche und einer zylindrischen Innenoberfläche durch Pressen geformt. Nach der Sinterung und Abkühlung des gepreßten Rohlings wird dieser durch Anlegung von Druck an den Stirnenden in einer Matritze mit einer geneigten Kammerwand in konvergierender Richtung gepreßt, wobei der Ringdurchmesser um einen bestimmten Betrag reduziert wird, und zwar durch Kompremierung des eingesetzten Materials über die Elastizitätsgrenze hinaus. Dadurch wird bei der Kaltbehandlung eine permanente Verfestigung des Materials während des radialen Zusammendrückens und der axialen Ausweitung erzielt, bei welcher die äußere Oberfläche des Ringes am Ende des Formgebungshubes im wesentlichen nach der Matritzenabmessung geprägt wird. Die Kreisförmigkeit der Matritze wird auf den Ring übertragen und reduziert oder besei tigt dessen Unrundsein.

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Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Beschreibungen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1, 2, 3 und 4 vertikale Halbschnitte entlang

der Achse von Ausführungsbeispielen der Bremstrommelring-Formgebungsvorrichtungen,

Fig. 5 den Schnitt des vertikalen Mittel

teils eines Ausführungsbeispiels der Formgebungsmatritze und der Presse in geschlossener Lage am Ende des Formgebungshubes entsprechend der in Fig. 3 gezeigten Teilelage,

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Vorrichtung

der Fig. 5 in zwei Ebenen.

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Wie bereits erwähnt, ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Formgebung von Brenn trommelringen und die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens dazu bestimmt, Bremstrommelringe zu formen und/oder Unrundungen an den Bremsringen 10 zu beseitigen, die eine zylindrische Innenoberfläche 12, eine konisch geneigte äußere Oberfläche bzw. einen Umfang 14 und im wesentlich radial sich erstreckende gegenüberliegende Endflächen oder Stirnenden 16, 18 aufweisen. Der Trommelring 10 ist vorzugsweise aus einer einfachen Eisenpulver- und Graphitmischung mit relativ hoher Dichte gepreßt, bei- spiels weise mit einer Größenordnung von 6, 7 g/cm in einer eine Matritze umfassenden Preßvorrichtung, so daß seine Konfiguration im wesentlichen dem Trommelring 10 entspricht. Der gepreßte Rohling wird gesintert und anschließend gekühlt, wobei eine kleine Entstellung oder Form ve ränderung am gesinterten Ring auftreten kann, beispielsweise kann die Bremswegfläche 12 eine leichte ellipsoidale oder ovale Form mit einer nicht

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mehr verwertbaren Unrundung erhalten. Eine solche Entstellung kann durch maschinelle Bearbeitung der Oberfläche 12 beseitigt werden. Diese Bearbeitung ist jedoch zu verwerfen, weil sie dazu neigt, eines der Hauptvorteile der pulvermetallurgischen Technik unberücksichtigt zu lassen, nämlich, die Möglichkeit der Herstellung unkomplizierter Formen mit präzisen Abmessungen ohne oder mit nur geringer maschineller Nacharbeit. Die Rundbearbeitung führt auch zu einer Aufrauhung der bereits im Preßvorgang glatt erzeugten Flächen 12 und kann in dem Ring in den Fällen eine Unwucht erzeugen, wo es sich um eine asymetrische Entstellung handelt.

Die aufgezeigten Probleme werden mit dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung vermieden, deren bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den Fig. 1-4 beschrieben wird. In diesen Figuren ist mit der Bezugs ziffer 20 eine Formgebungsmatritze gekennzeichnet, die eine Formkammer aufweist,

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welche auf der einen Seite durch die konisch geneigte Fläche 22 und auf der anderen Seite durch die zylindrische Fläche 28 gebildet wird. Der Neigungswinkel der konischen Fläche 22 entspricht der konischen Außenoberfläche 14 des Ringes 10. Obwohl es aus den Fig. 1-4 nicht zu erkennen ist, beträgt die axiale Ausdehnung der Matritze 20 bzw. deren Höhe mehr als das Doppelte der Breite eines Ringes 10. Die Preßmatritze 20 ist vorzugsweise entlang ihrer vertikalen Achse mit ihrem breiteren Ende nach oben ausgerichtet. Ihre obere Randfläche 24 verläuft senkrecht zu dieser Achse und der größte Durchmesser der Fläche 22, d.h. der Durchmesser in der Ebene der Fläche 24, ist größer als der Außendurchmesser der Fläche 14 am Ende 18 und kann etwas kleiner als gleich oder größer als der Außendurchmesser der Fläche 14 am Ende 16 sein, um eine vollständige Aufnahme des Ringes 10 in der Preßformkammer zu ermöglichen.

Die Formungsvorrichtung umfaßt auch einen zentralen

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Führungskern 26 koaxial in der Matritze 20 mit einer zylindrischen Außenfläche 28, die, wie erwähnt, die zweite Wandung der Preßkammer darstellt und etwas kleiner im Durchmesser ist als der Innendurchmesser der Fläche 12 des Ringes 10 nach der Formung. Das obere Ende der Fläche 30 des Kernes 26 ist flach und horizontal, so daß es in liegender Stellung mit der Fläche 24 der Matritze 20 fluchtet. Ih dem gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiel des Verfahrens und der Vorrichtung sind sowohl die Matritze 20 als auch der Kern 26 im festen Verhältnis zueinander verbunden und werden ortsfest während der Arbeit der Vorrichtung gehalten. Die Fläche 28 des Kernes erstreckt sich dabei vorzugsweise so nach unten, daß sie koextensiv axial mit der Fläche 22 verläuft. Die Preß- und Formvorrichtung enthält auch einen Auswerfer 32 in Form eines zylindrischen Ringes, der so angeordnet ist, daß er koaxial mit und radial zwischen der Matritze 20 "und dem Kern 26 bewegt werden kann, wobei seine

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zylindrische Innenseitenfläche 34 ohne Spielraum an die Kernfläche 28 und seine zylindrische Außenfläche 36 ohne Spielraum nur an das unterste Ende der Matritzenfläche 22 anliegt. Der Auswerfer 32 kann zwischen der mit den Fig. 1 und 4 gezeigten angehobenen Position, in welcher seine Oberkante 38 mit der Oberkante 24 der Matritze 20 und der Oberkante 30 des Kernes 26 fluchtet, und einer unteren Position bewegt werden, in welcher seine Oberkante 38 von dem Führungsende 18 des Ringes 10 entfernt ist. (Fig. 2 und 3).

Ein weiteres Hauptbestandteil der Formvorrichtung ist der Preßstempel 40, der koaxial zur Matritze 20 angeordnet ist und von einer voll ausgefahrenen oberen Position in die unterste Endposition bewegt werden kann. Der Preßstempel 40 besitzt ebenfalls Ringform mit einer inneren 42 und einer äußeren Fläche 44, die entsprechend den korrespondierenden Flächen 34 und 36 des Auswerfers 32 ausgebildet sind. Die untere

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Endfläche 44 des Preßstempels ist vorzugsweise eben oder auch profiliert, um in die Endfläche 16 des Brems trommelringes eingreifen zu können. Ih dem beschriebenen Ausführungsbeispiel erstreckt sie sich jedoch radial und bildet mit der Fläche 16 einen ebenen Kontakt.

Die Arbeitsweise des oben beschriebenen Ausführungsbeispieles der Vorrichtung zum Pressen und Formen von Bremstrommelringen nach der Erfindung erklärt auch das erfindungsgemäße Verfahren. Ein Preßzyklus beginnt normalerweise mit angehobenem Auswerfer 32 und Preßstempel 40, wie Fig. 1 zeigt. In dieser Stellung bilden die konzentrischen Flächen 24, 38 und 30 eine flache Tragfläche für den Ring mit einem nur kleinen ringförmigen Zwischenraum zwischen der oberen Außenseitenkante des Auswerfers 32 und der unteren Innenseitenkante der Matritze 20, die in ihrer Yadialen dicken Abmessung wesentlich kleiner ist als die radiale Dicke des Trommelringes 10. Dadurch

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kann der Ring 10 gleitbar auf der Fläche 24 gehalten werden, wenn er'der Presse mit einem Behälter oder mit einer anderen Transportvorrichtung zugeführt wird, wobei er quer über die fluchtenden Flächen 24, 38 und 30 der Matritze 20 und des Kernes 26 gleitet, bis er im wesentlichen konzentrisch mit der Matritze 20 ausgerichtet ist. Durch die Differenz der Durchmesser der Flächen 28 und 22 am Eingangsende der Formkammer braucht die axiale Ausrichtung nicht genau zu sein, so daß hier relativ große Toleranzen in jedem geeigneten und benutzten Preßgerät zugelassen sind, wenn der Ring von dem Auswerfer 32 getragen wird.

Wenn der Ring 10 so angeordnet und ausgerichtet ist, wie Fig. 1 zeigt, wird der Auswerfer 32 abgesenkt, so daß seine Oberkante 32 in die mit Fig. 2 gekennzeichnete Position gebracht wird. Durch die Absenkung des Auswerfers 32 in die Formkammer der Matritze 20 fällt auch der Ring 10 zusammen

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mit dem Auswerfer 32 aufgrund seiner Schwerkraft herab, bis seine Außenfläche 14 mit der Formfläche 22 der Matritze 20 in Kontakt kommt bzw. an diese Fläche anstößt.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel zeigt die- · se Position des Ringes 10 die Fig. 2, wo der Ring mit etwa zwei Drittel seiner Breite in die Formkammer eingesetzt ist. Die Eintauchtiefe des Ringes 10 in der Formkammer schwankt und hängt selbstverständlich von dem Grad seines Unrundseins, von der Durchmesserschwankung und/oder von der Entstellung ab. Die Größenordnung der Entstellung an den zu formenden Ringen muß bei der Festlegung des. Eingangsdurchmessers der Formkammer berücksichtigt werden. Falls es erwünscht ist, kann die axiale Ausdehnung der Fläche 22 so erweitert werden, daß der Eingangsdurchmesser der Formkammer der maximalen Außenseiten-Ausdehnung eines Trommel-

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ringes mit der größten Entstellung entspricht. In diesem Fall werden die Trommelringe bei Einsetzen in die Formkammer mit ihrem Umfang nicht von der Kammerwand 22 aufgenommen, sondern fallen vollständig in die Kammer hinein, so daß ihre Oberkante 16 mit der Oberkante 24 der Matritze 20 fluchtet oder etwas tiefer liegt.

Ih dem folgenden Ve rf ahrens schritt wird der Preßstempel 40 mit einem glatten kontinuierlichen Hub abgesenkt, wobei seine Endfläche 44 auf die Endfläche 16 des Ringes 10 auftrifft und den Ring axial auf einer bestimmten Strecke entlang der Wand 22 der Formkammer in der Matritze 20 bewegt. Durch die progressive Erhöhung der Zusammenwirkung des konischen Ringes 10 mit der Fläche 22 wird eine radiale Kompress ions kraft im Innern des Trommelringes wirksam, die progressiv über den gesamten Umfang und im wesentlichen auch gleichzeitig entlang der gesamten axialen Länge der

Außenkontaktzonen des Ringes wirksam ist. Sobald der Ring kreisförmig und damit mit seinem gesamten Umfang mit der Fläche 22 der Formkammer in Kontakt ist, bewirkt diese radiale Kompressionskraft, daß der Trommelring radial einwärts nachgibt oder in dieser Richtung ausgeweitet wird. Die Strecke dieser axialen Bewegung in die Formkammer der Matritze 20 hinein ist so berechnet, daß das Ringmaterial über seine Elastizitätsgrenze hinaus gestreckt wird oder nachgibt, so daß ein kalter Materialfluß stattfindet. Das bewirkt wiederum eine geringfügige Verkleinerung des Innenseitendurchmessers des Ringes, d.h. der Fläche 12 und auch seine axiale Streckung oder Verlängerung, weil auf ihn axial außer der Reibungskraft über die Wand 22 keine andere Kraft einwirkt. Die axiale Streckung des Ringes 10 wird dadurch berücksichtigt, daß die unterste Position des Auswerfers 32 so festgelegt ist, daß ein Spielraum zwischen seiner Oberfläche 32 und der unteren Endfläche 18 des Trommel-

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ringes am Ende eines ausgeführten Formhubs besteht (Fig. 3).

Im nächsten Verfahrens schritt wird der Stempel 40 angehoben und aus dem Ring 10 herausgezogen, so daß er sich in der mit Fig. 4 gezeigten Position befindet . Anschließend wird der Auswerfer 32 aus der mit Fig. 3 gezeigten in die mit Fig. 4 dargestellte Position angehoben, wobei entgegengesetzte axiale Kräfte auf den Ring 10 einwirken. Durch die Neigung der Fläche 22 der Formkammer wird der Ring, sobald er eine kurze Strecke aufwärts aus seiner mit Fig. 3 gezeigten Position gehoben ist, gleichmäßig auf seinem gesamten Außenumfang von der Wand 22 freigegeben, wodurch der Ringauswurf bei redu zierter Reibung ermöglicht wird. Wenn der Ring 10 in die mit Fig. 4 dargestellte Position angehoben ist, wird er auf der Oberfläche 30 des Kernes 26 und auf der Oberkante 24 Matritze 20 gleitend mit einem Abstreifer 41, der an seinen Umfang angreift, horizontal in der mit dem Pfeil in Fig. 4

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gekennzeichneten Richtung abtransportiert, so daß die Formgebungsmatritze für die Aufnahme eines weiteren zu formenden Ringes vorbereitet ist. Zur Bearbeitung eines weiteren Werkstückes wiederholt sich daraufhin der Formgebungszyklus mit dem zuerst geschilderten Verfahrensschritt.

In Übereinstimmung mit einem Merkmal des Verfahrens der Erfindung· ist die axiale Abmessung der Fläche 22 der Formkammer so festgelegt, daß die vordere oder obere Endfläche 16 des Ringes 10 mit der oberen Endfläche 24 der Matritze 20 fluchtet oder vorzugsweise um einen kleinen Betrag niedriger liegt, so daß der Ring 10 tief genug axial in die Formkammer der Matritze 20 eintauchen kann und um zu ermöglichen, daß das Zusammenwirken oder Biegen des Ringes aus seiner unrunden Form in eine genaue Kreisform progressiv erhöht wird. Mit anderen Worten, in der ersten Stufe seiner axialen Verschiebung in der Formkammer der Matritze 20 wird der Ring 10

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vollständig in die Kammer eingetaucht, wobei er im wesentlichen mit seinem gesamten Außenumfang mit der Wand 22 in Kontakt ist, bevor ein radialer Druck in ihm wirksam wird. Bis zu diesem Zeitpunkt wirken nur Biegekräfte auf den Ring ein, die normalerweise einen Druck erzeugen, der unter der Elastizitätsgrenze des Materials liegt, so daß der Ring ohne eine weitere Stauchbewegung in der Formkammer bei seinem Auswurf in die entstellte Form zurückspringen kann. Um den Ring axial über den Punkt seines vollen Aufsitzens in der Formkammer axial weiter zu stauchen, muß die auf den Ring über den Stempel 40 einwirkende Axialkraft wesentlich erhöht werden und zwar auf eine Druckgröße, die über die Elastizitätsgrenze des Materials hinaus wirkt, so daß es sich radial einwärts auf dem gesamten Umfang um einen kleinen gleichmäßigen Betrag ausweitet und auch axial streckt und damit den Ring verlängert. Diese Kaltbearbeitung des Sintermaterials über die Elasti-

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zitätsgrenze hinaus durch Kompression in der zweiten Stufe der axialen Ringbewegung bewirkt den Übergang des Materials in einen Ruhezustand bei genau kreisförmiger Form, nachdem der Ring aus der Formkammer der Matritze 20 ausgeworfen und von dem auf ihn einwirkenden Druck befreit ist.

Die gleichmäßigen radialen Kräfte, welche durch die Matritze 20 entlang der gesamten Außenfläche 22 auf den Ring während der zweiten Stufe der Kaltbearbeitung bei unbeeinflußter Wand 10 und unbeeinflußtem Ende 18 einwirken, gestatten dem Ring seine Form ohne Neigung zu verändern und gewährleisten, daß die Fläche 12 eine im wesentlichen zylindrische Form erhält. Die Endabmessung der Innenseitenfläche 12 des Ringes 10 wird vorzugsweise empirisch durch Prüfung eines Musterwerkstückes festgelegt dadurch, daß die Strecke bestimmt wird, die das Werkstück aus seiner vollen Aufnahmeposition in seine volle Eintauch- und zusammengepreßte Position zurück-

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legen muß, ohne daß die Fläche 12 mit der Fläche 22 in Kontakt kommt. Dadurch lassen sich Schwierigkeiten wie die Abnutzung des Kernes 30 und damit das Anhaften des Ringes an dem Kern vermeiden.

Es hat sich herausgestellt, daß die Härte des Werkstückes bei der Formung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren keiner nennenswerten Veränderung unterworfen ist. Obwohl ein geringer Restdruck in dem Bremstrommelring nach der Formung wirksam sein kann, konnte kein merklicher Restdruck festgestellt werden, vor allem durch die selbstentlastende axiale Streckung nach der vorgeschlagenen Formgebungsmethode.

Um den Reibungswiderstand zwischen der Außenfläche 14 des Werkstückes und der Kammerwand 22 herabzusetzen, kann jedes beliebige Leitmittel verwendet werden.

Nachfolgend wird zum Zwecke der Erklärung, nicht aber

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zum Zwecke der Einschränkung, die Formung eines Arbeitsmusters eines Bremstrommelringes gemäß der Erfindung beschrieben. Der gepreßte und gesinterte Trommelring-Rohling 10 entsprach den folgenden Abmessungs- und Zusammensetzungswerten und wurde wie folgt aufgezeigt bearbeitet.

Innenseitendurchmesser der Fläche 12 vor der Formung:

maximal 25, 55 cm - minimal 25, 50 cm

Axialer Abstand zwischen den Flächen 16 und 18 vor und nach der Formung: 6, 55 cm

Radiale Dicke des Ringes 10 in der Fläche 16 vor und nach der Formung: 1,18 cm

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Radiale Dicke des Ringes 10 in der Fläche 18 vor und nach der Formung: 0, 82 cm

Für den Rhg 10 verwendete Pulvermischung:

1 Teil Graphit 1 Teil Wachs 99 Gewichtsteile Eisen

Ringdichte nach dem Pressen vorbereitet für

die Sinterung:

g 6, 7 g/cm

Neigungswinkel der Fläche 14 vor und nach

der Formung:

5 eingeschlossener Winkel,

Neigungswinkel der Fläche 22:

5 eingeschlossener Winkel

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Axiale Bewegungsstrecke des Ringes 10 von seiner Aufnahmeposition bis zur vollständigen Formungsposition: von 7, 62 cm bis 12, 7 cm

Maximal auf den Ring einwirkende Kraft während der Formungsoperation: 70 Tonnen.

Es ist zu beachten, daß für ein Werkstück mit der Durchschnittsform und den angeführten Durchschnittswerten eine Reduzierung des Durchmessers in der Größenordnung von 1, 27 mm - 2, 54 mm als befriedigend angesehen werden kann und auch als ein Meßwert, der benötigt wird, um eine dauerhafte Formung und eine Rundung oder Kreisform-Toleranz von 0, 012 cm zu erhalten. Vorzugsweise ist die äußere Fläche des Ringes 10 platt geneigt, wobei der kleinste Neigungswinkel durch die zur Verfügnng stehende Auswerfkraft bestimmt wird untör

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Berücksichtigung des Reibungskoeffizienten zwischen der Fläche 14 und der Kammerwand 22. Die maximale Neigung der Fläche 14 wird bestimmt durch die Grenzwerte der Presse und deren Kapazität und kann deshalb wesentlich größer sein, als die in dem obigen Muster angegebenen Werte,beispielsweise bis zu einem eingeschlossenen Winkel von 15 .

Die Oberfläche 14 ist vorzugsweise glatt, es können aber auch in der Preßform Ringe mit gerippten Oberflächen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geformt werden, wenn die Rippen mit gleichmäßigem Abstand auf dem Umfang angeordnet sind und die Rippenkronen sich axial von einem Ende zum anderen entlang auf der Oberfläche 14 erstrecken oder an einer glatten Umfangsfläche enden oder in diese fluchtend übergehen. Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Bremstrommelring-Formungspresse, die gemäß der Erfindung aufgebaut worden und in der Lage ist, nach dem oben beschriebenen Verfahren zu arbeiten.

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Die Bezugsziffern der mit den Fig. 1-4 beschriebenen Teile werden für gleiche Teile auch in den Fig. 4 und 6 verwendet.

Die Matritze 20 ist in eine Unterlage 50 eingesetzt und in dieser abnehmbar befestigt, die ortsfest auf dem Rahmen oder Bett 52 der Presse angeordnet ist. Wahlweise kann auch der Kern 26 auf der Unterlage 50 befestigt sein. Der Preßstempel 40 ist abnehmbar an der Platte 54 der Presse befestigt, so daß er vertikal auf- und ab mit dem Antrieb der Presse in bekannter Weise bewegt werden kann. Für den parallelen Lauf des Stempels 14 mit der Achse der Matritze sind geeignete Führungstifte 56 vorgesehen. Der Auswerfer 32 wird auf einer Reihe von Betätigungsstiften 58 gehalten und mit diesen angehoben und abgesenkt, die mit ihren unteren Enden auf der Platte 60 der hydraulischen Ramme 62 ruhen, welche unter dem*pressen Rahmen 52 angeordnet ist.

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Die anderen Bestandteile der Presse wie auch die Steuereinrichtungen für die Steuerung der Bewegung der beweglichen Teile in Abhängigkeit von dem oben beschriebenen Arbeitsablauf sind bekannt und bedürfen keiner ausführlicheren Beschreibung.

Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Ausführung eine wirtschaftliche, zuverlässige und effektive Massenformung von Rundungen und/oder die Endbearbeitung von gesinterten Bremstrommel ringen auf genaue Abmessungen ermöglichen, und zwar ohne erforderliche Nachbearbeitung der Werkstücke, so daß deren Gleichmäßigkeit, Ausgeglichenheit und Glätte erhöht und gleichzeitig der Ausschuß bei der Bremstrommelring-Produktion vermieden wird.

Es ist selbstverständlich, daß das oben beschriebene

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Verfahren und die Vorrichtung zur Ausführung desselben ohne Abweichung vom Geist der Erfindung modifiziert werden können. Beispielsweise kann die mit den Fig. 1-4 beschriebene Vorrichtung umgekehrt und der Kern 26 eliminiert werden, so daß die Matritze 20 ein bewegbares Organ darstellt, das nach unten auf den Ring gedrückt wird, der ortsfest mit dem festgelegten Preßstempel 40 gehalten wird. Das Abstreifen kann dann mit dem Auswerfer 32 erfolgen. Nach einem anderen Beispiel kann der Auswerfer 32 elastisch gegen den Ring vorgespannt während der Arbeit gehalten werden, ohne dabei einen spürbaren Widerstand der axialen Streckung des Ringes entgegenzusetzen. Außerdem kann auch die Form des Werkstückes in Bezug auf den Durchmesser der Oberfläche 12 in der Größenordnung von etwa 12, 6 cm bis 50, 8 cm und axial von 5, 08 cm bis 25,4 cm variieren und die axiale Bewegungsstrecke des Ringes in der zweiten Bearbeitsstufe kann zwischen 0, 5 und 5, 08 cm liegen.

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Claims (21)

BLUMBACH ■ WESER ■ BERGEN & KRAMER PATENTANWÄLTE IN WIESBADEN UND MÜNCHEN DlPL-ING. P. G. BLUMBACH · DIPL-PHYS. Dr. W. WESER - DIPL-ING. DR. JUR. P. BERGEN DIPL-ING. R. KRAMER WIESBADEN · SONNENBERGER STRASSE 43 . TEL. (06121) 562943, 561998 MÖNCHEN 28 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Formen eines unrunden gepreßten

und gesinterten Trommelringes, der mit einer linear von der Ringachse nach einem Ende zu nach außen geneigten äußeren Umfangsfläche versehen ist,

gekennzeichnet durch einen ersten Verfahrens schritt, bei welchem der Ring (10) koaxial in oder auf einer Formungs matritze (20) angeordnet ist, die eine Formungs kammer mit einer konischen Umfangswand (22) aufweist, welche komplementär zu der äußeren Umfangsfläche (14) des Ringes geneigt ist und im wesentlichen eine genaue Kreisform, auf einer axialen Strecke besitzt, welche größer ist als

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die axiale Abmessung des Ringes (10) und dadurch, daß die Umfangswand (22) der Formungskammer von einem größeren oder kleineren Durchmesser als der Außendurchmesser des einen Rhgendes aus geneigt ist, und durch einen weiteren Verfahrensschritt, bei welchem der Ring (10) in die Kreisform gebracht wird, durch die Bewegung des Ringes (10) und der Formungsmatritze (20) relativ zueinander in einer Richtung zur Erhöhung des Zusammenwirkens des Ringes (10) in der Formungskammer der Formungsmatritze (20) und durch Anlegung einer axialen Kraft an die Formungsmatritze (20), während der Ring (10) gegen die Bewegung in dieser Richtung zurückgehalten wird mit Ausnahme eines gleitenden Reibungskontaktes entlang der Kammer wandfläche, der ausreicht, um zuerst den Außenumfang des Ringes auf der gesamten axialen Ausdehnung in einen vollständigen Kreiskontakt mit der Kammer-

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fläche zu biegen und nachfolgender radialer Kompression über die Elastizitätsgrenze hinaus, um eine permanente Verfestigung zu erhalten, wenn der Ring nach progressiver Reduktion seines Durchmessers dem Durchmesser der Formungskammer entspricht, worauf die relativen Bewegungen des Ringes (10) und er Formungsmatritze (20) umgekehrt und der Ring von der Matritze abgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formungskammerwand (22) und die äußere Umfangsfläche (14) des Ringes (10) gleiche Neigungswinkel aufweisen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (10) axial in Abhängigkeit von seiner radialen Kompression streckbar ist.

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4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (12) des Ringes (10) zylindrisch ausgebildet ist und den Bremsweg des Ringes darstellt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (12) des Ringes (10) fern gehalten wird von irgendeiner Rückhaltevorrichtung während der relativen axialen Bewegung in der Richtung der Erhöhung des Zusammenwirkens zwischen den Kammerwänden und dem Ring.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formungsmatritze (20) mit ihrer Achse im wesentlichen vertikal mit aufwärts ausgerichteten Eingangsende angeordnet ist und den Führungskern (26) konzentrisch in der Formungs-

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kammer umfaßt, so daß zusammen mit der Oberkante (24) der Matritze (20) eine fluchtende Tragfläche gebildet wird, die sich senkrecht zur Achse der Formkammer erstreckt, und daß das Verfahren zum Einsetzen des Ringes in die Formkammer das Gleiten des Ringes auf der Endfläche (24, 30) senkrecht zur Ringachse entlang der Tragfläche bis in die Kreiskammer umfaßt, welche zwischen dem Führungskern (26) und der Kammerwand (22) gebildet ist, wobei der Kern (26) durch den Ring (10) geführt wird, wenn der Ring (10) durch die Matritze (20) deformiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung der verdichtenden Bewegung des Ringes (10) in der Formkammer beendet ist, während die innere Fläche des Ringes von dem Führungskern (26) getrennt wird.

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8. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt zum Einsetzen des Ringrohlings in die Formkamraer die Anhebung des Auswerfers (32) innerhalb der Formkammer umfaßt, um sein Ende (38) in eine Flucht mit den Endflächen (24, 30) der Matritze und des Kernes zu bringen, worauf der Ring gleitend in die Position auf der Endfläche des Auswerfers gebracht und dieser mit dem Ring abgesenkt wird, so daß dessen Außenumfang (14) mit der Kammerwand (22) in Kontakt kommt.

9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Trommelring (10) eine Dichte von über

g
6, 7 g/cm aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

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daß der Neigungswinkel der Außenoberfläche (14) des Ringes (10) in der Größenordnung von 5 bis 15 des eingeschlossenen Winkels beträgt.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (10) durch Pressen und Sintern einer Metallpulvermischung hergestellt wird, die Eisen, Graphit und Wachs enthält und geeignet ist, eine Perlit-Mikrostruktur zu bilden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringtrommel (10) einen Innendurchmesser in der Größenordnung von 12, 7 cm bis 50, 8 cm und eine axiale Breite in der Größenordnung von 5,08 bis 25,4 cm aufweist.

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13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die relative axiale Bewegungsstrecke des Ringes (10) in der Matritze (20) der Größenordnung 0, 5 cm bis 5, 08 cm entspricht.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matritze (20) ortsfest gehalten und der Ring (10) bewegbar angeordnet ist und in den Eingang der Formkammer hinein und aus dieser heraus bewegt werden kann, um eine relative axiale Bewegung in beiden Richtungen auszuführen.

15. Verfahren zur Herstellung eines Brems trommelringe s,

gekennzeichnet durch einen ersten Ve rf ahrens schritt, bei dem der Bremstrommelring (10) aus einer MetaU-

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pulvermischung gepreßt wird, die hauptsächlich aus Eisenpulver besteht und dem Ring ein trapezoidaler radialer Querschnitt mit einer konischen Außenfläche (14) erteilt wird, welche linear gegen die Ringachse nach einem Ende zu geneigt ist, durch die Sinterung des gepreßten Ringes und anschließende Abkühlung desselben, wobei der Ring entstellt und unrund werden kann, und durch Einsetzung des Ringes (10) koaxial in die Formkammer einer Mat ritze (20), die eine konische Wandung (22) aufweist, welche komplementär zu der Außenfläche (14) des Ringes (10) von einem größeren oder kleineren Durchmesser als der Außendurchmesser des einen Endes des Ringes geneigt ist und im wesentlichen genau kreisförmig für eine axiale Strecke ausgebildet ist, welche die axiale Abmessung des Ringes überschreitet, und durch einen Verfahrensschritt, bei dem der Ring (10) in die kreisrunde Form dadurch gebracht wird, daß er und die

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Matritze axial relativ zueinander in einer Richtung bewegt werden, in welcher eine Erhöhung der Zusammenwirkung und Verdichtung des Ringes in der Formkammer durch Anlegen von entgegengesetzten axialen Kräften an den Enden des Ringes und der Matritze, während der Ring in der Bewegungsrichtung nicht zurückgehalten wird, mit Ausnahme des gleitenden Reibungskontaktes zwischen dem Ring und den Kammerwänden, und Beendigung der Bewegung nach Zurücklegung einer vorbestimmten axialen Wegstrecke durch den Ring in der Formungskammer, die ausreicht, um zuerst die Außenfläche (14) des Ringes (10) in einen im wesentlichen vollständigen Umfangskontakt mit den . Formkammerwänden zu bringen, und zwar durch die axiale Streckung des Ringes und seine anschließende radiale Zusammenpressung'über die Elastizitätsgrenze des Materials hinaus,

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so daß er permanent verfestigt wird, wenn er . der progressiven Reduzierung seines Durchmessers in der Formkammer unterworfen ist, worauf die Richtung der relativen Bewegung des Ringes und der Matritze umgekehrt und der Ring von der Matritze abgenommen wird.

16. Vorrichtung zum Formen eines unrunden, aus Metallpulver gepreßten und gesinterten Brems trommelringes, der eine konische Außenfläche aufweist, die linear gegen die Ringachse nach einem Ende zu geneigt ist, gekennzeichnet durch eine Matritze (20), die eine Formungskammer mit einer konischen Wand (22) besitzt, welche komplementär zu der Außenfläche (14) des Ringes (10) geneigt ist und eine genaue Kreisform auf einer axialen Strecke aufweist, welche länger ist als die axiale Breite des Ringes, wobei die Neigung der Kammerwand (22)

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von einem größeren zu einem kleineren Durchmesser verläuft, als ihn der Außendurchmesser des einen Ringendes aufweist, und daß Einrichtungen (40,54 ) für die Bewegung des Ringes und der Matritze relativ zueinander in der Richtung der Erhöhung des Zusammenwirkens in der Kammer vorgesehen sind, die in der Lage sind, eine axiale Kraft an die Enden des Ringes und der Matritze anzulegen, wobei der Ring gegen die Mitnahme in der Bewegungsrichtung nicht zurückgehalten wird mit Ausnahme beim gleitenden Reibungskontakt zwischen dem Ring und den Formungskammerwänden, und daß die Bewegungseinrichtungen (40, 54) die Bewegung nach einer vorbestimmten axialen Be we gungs strecke des Ringes entlang den Kammerwänden beenden, die ausreicht, um zuerst die Außenfläche (14) des Ringes in einen vollenUmfangskontakt mit der Kammerwand (22) zu bringen durch die axiale Streckung der Ringfläche (14) und die

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anschließende radiale Zusammenpressung und axiale Ausweitung des Ringes über die Elastizitätsgrenze hinaus, so daß der Ring permanent verfestigt wird, wenn er der progressiven Reduktion seines Durchmessers entsprechend der Formkammerabmessung entspricht und daß eine Einrichtung (32) für die Umkehrung der relativen Bewegung des Ringes und der Matritze vorgesehen ist, um den Ring (10) von der Matritze (20) abzunehmen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der Kammerwand (22) dem Neigungswinkel der äußeren Umfangsfläche (14) des Ringes (10) entspricht,

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Matritze (20) mit ihrer Achse vertikal

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und mit ihrer Eingangs öffnung oben angeordnet ist und einen Führungskern (26) umschließt, der konzentrisch in der Matritzenkammer angeordnet ist, mit der Endfläche (24) der Matritze (20) fluchtet und eine Tragfläche für die Ringe (10) bildet, die sich senkrecht zur Achse der Formungskammer erstreckt, und daß eine Transporte inrichtuag (41) vorgesehen ist, mit welcher die Ringe auf der Tragfläche (24, 30) in koaxialer Ausrichtung mit der Formungskammer transportiert werden, welche zwischen dem FüJarungskern (26) und der Kammerwand (22) gebildet ist, und daß der Führungskern (26) so dimensioniert ist, daß er durch den Ring hindurch geführt wird, bevor diesen die Matritze (20) deformiert.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungseinrichtung (40) die Erhöhung der zusammenwirkenden Bewegung zwischen

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Ring und Matritze in der Fo rmungs kammer beendet, wenn die Innenwand (12) des Ringes von' dem Führungskern (26) getrennt wird.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringausstoßvorrichtung (32, 58, 60) einen Auswerferring (32) umfaßt, der innerhalb der Formungskammer so bewegbar ist, daß sein Vorderende (38) mit den Flächen (24, 30) der Matritze und des Kerns (20, 26) fluchtend ausgerichtet werden kann, und daß die Transporteinrichtung (41) so gesteuert wird, daß sie den Ring in Übereinstimmung mit der Endfläche (38) des Auswerfers (32) bringt, worauf der Auswerfer (32) abgesenkt und der Ring mit der Formungskammerwand (22) in Kontakt gebracht wird.

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21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Unterlageblock (50) die Matritze (20) ortsfest hält und die Bewegungseinrichtung (32) so betätigbar ist, daß der Ring (10) in den Formungskamme reingang und aus diesem Eingang heraus transportiert wird, um die relative axiale Bewegung in den beiden Richtungen auszuführen.

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