DE2718970A1

DE2718970A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von bremsscheiben fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE2718970A1
Application number: DE19772718970
Authority: DE
Inventors: Hideki Nakaji; Hiromu Okunishi; Hideaki Sato; Hiroyuki Suwa
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1976-04-28
Filing date: 1977-04-28
Publication date: 1977-11-10
Also published as: FR2349378A1; FR2349378B1; JPS5643817B2; IT1077710B; GB1582033A; DE2718970C2; US4112732A; JPS52131966A

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERl.'OH D-8000 MÖNCHEN 22 Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN ρ Steinsdorfstraße 10 Dr.rer. nat. W. KÖRBER ¹^ ^ (089) Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS PATENTANWÄLTE _{28> April} ,Q₇₇

HONDA GIKEN KOGYO KABUSHIKI KAISHA 27-8, 6-chome, Jingumae Shibuya-ku

Tokio / JAPAN Patentanmeldung

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Bremsscheiben für Fahrzeuge

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zum Formen einstückiger Bremsscheiben für Fahrzeuge.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Formen einstückiger Bremsscheiben, bei dem eine Bremsscheibe dadurch geformt wird, daß ein Flachmaterialstück erhitzt wird, daß es zwischen oberen und unteren Gesenkteilen angeordnet, durch Pressen geformt und abgeschreckt wird, wobei der ringförmige Flanschabschnitt und der Nabenbefestigungsabschnitt, die eine möglichst große Ebenheit und Parallelität erhalten sollen, zwischen den oberen und unteren Gesenkteilen gepreßt und festgehalten werden und wobei die Gesenkteile, welche auf der einen Seite den Flanschabschnitt bzw. den Nabenbefestigungsabschnitt festhalten und pressen, senkrecht bewegt werden, um einen Zwischenabschnitt des Werkstücks durch einen Ziehvorgang in die gewünschte Form zu bringen; außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchfuhren dieses Verfahrens.

Scheibenbremsen haben sich bei hohen Fahrgeschwindigkeiten und Belastungen als so hervorragend stabil erwiesen, daß sie in ständig zunehmendem Ausmaß nicht mehr nur bei Kraftwagen, sondern auch bei leichten und schweren Motorrädern verwendet werden.

Bremsscheiben müssen einer Wärmebehandlung unterzogen werden, um ihnen die erforderliche Härte, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu verleihen und um das Entstehen kreischender.Geräusche beim Betätigen der Bremsen zu verhindern. Außerdem muß eine genaue Ebenheit und Parallelität des ringförmigen Bremsscheibenabschnitts und des Nabenbefestigungsabschnitts gewährleistet sein, damit der ringförmige Abschnitt einwandfrei mit den Bremsbacken zusammenarbeitet. Auch der Abschnitt, der mit Öffnungen versehen ist, z.B. zum Befestigen

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der Bremsscheibe und zum Aufnehmen der zugehörigen Radachse, muß eine hohe Genauigkeit aufweisen.

Es sind Bremsscheiben bekannt, bei denen der ringförmige Scheibenabschnitt und der Nabenbefestigungsabschnitt voneinander getrennt hergestellt und dann miteinander verbunden werden; ferner sind Bremsscheiben gebräuchlich, bei denen die beiden Abschnitte zusammenhängend aus einem einzigen FlachmaterialstUck hergestellt werden. Welche der beiden Arten von Bremsscheiben verwendet wird, richtet sich nach der Größe des betreffenden Fahrzeugs und anderen Faktoren. Zwar lassen sich einstückige Bremsscheiben auf sehr vorteilhafte Weise mit minimalem Kostenaufwand herstellen, doch ist es aus den nachstehend genannten Gründen schwierig, die eingangs erwähnten Forderungen zu erfüllen.

Soll eine Bremsscheibe bei einem Leichtmotorrad verwendet werden, ist es aus konstruktiven Gründen sowie zur Gewichtsersparnis erforderlich, den kegelstumpfföneigen Mittelabschnitt zwischen dem ringförmigen Scheibenabschnitt und dem Nabenbefestigungsabschnitt, der durch einen Ziehvorgang in die gewünschte Form gebracht wird, mit mehreren durch Einstanzen oder dergl. erzeugten Erleichterungslöchern zu versehen. Ferner muß der Nabenbefestigungsabschnitt mit mehreren Öffnungen zum Befestigen der Bremsscheibe an der Nabe sowie mit einer Öffnung zum Einführen der Radachse versehen werden.

Um eine solche einstückige Bremsscheibe herzustellen, ist es bis jetzt üblich, die gewünschte Form durch einen Ziehvorgang mit Hilfe von Ziehwerkzeugen hervorzurufen, während der ringförmige Scheibenabschnitt am äußeren Rand der Wirkung von Preßwerkzeugen ausgesetzt wird. Hierbei wird der kegelstumpfförmige Mittelabschnitt zwischen dem Nabenbefestigungsabi» schnitt und dem ringförmigen äußeren Abschnitt in der Umfangsrichtung gezogen, so daß sich seine Wandstärke verringert, und gleichzeitig verändert sich hierbei die Form des Nabenbefestigungsabschnitts. Dies hat zur Folge, daß die Nabenbefestigungslöcher und die Öffnung zum Aufnehmen der Achse,

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die vorher durch einen Stanzvorgang oder dergl. in dem Nabenbefestigungsabschnitt ausgebildet worden sind, eine Verformung erleiden. Außerdem verliert die Nabenbefestigungsfläche ihre Gleichmäßigkeit. Daher ist es nach der Verformung erforderlich, die Löcher und die Nabenbefestigungsfläche zur Korrektur nachzuarbeiten. Jedoch ist es sehr schwierig, eine solche mechanische Bearbeitung eines Werkstücks durchzuführen, das in der beschriebenen Weise unter gleichzeitigem Abschrecken in die gewünschte Form gebracht worden ist und daher eine hohe Oberflächenhärte aufweist. Nach der beschriebenen Vorbehandlung ist der Werkstoff nur noch schwer zu bearbeiten, d.h. die Massenfertigung von Bremsscheiben wird erschwert, die Lebensdauer der Schneidwerkzeuge verringert sich, und es wird unmöglich, die Fertigungskosten zu senken. Jedoch nicht nur in dem soeben beschriebenen Fall, sondern auch dann, wenn die Nabenbefestigungsfläche gleichzeitig gestanzt und gezogen wird, tritt ein Schlupf auf, so daß sich die vorgeformten Löcher verformen und daß die gleichen Korrekturen wie zuvor erforderlich werden. Solche Korrekturen führen Jedoch zu Ungenau!gkeiten beim Einbau der Bremsscheiben, so daß sich eine ungleichmäßige Abnutzung der Bremsbakken und des zugehörigen ringförmigen Bremsscheibenabschnitts ergibt; insgesamt tritt eine schnellere Abnutzung ein, und die Leistung der Bremse wird verringert.

Bei einer Bremsscheibe ist es daher sehr wichtig, daß nicht nur der mit den Bremsbacken zusammenarbeitende ringförmige Randabschnitt genau eben und planparallel ist, sondern daß auch beim Nabenbefestigungsabschnitt eine hohe Genauigkeit eingehalten wird. Ferner ist bezüglich der Nabenbefestigungslöcher eine hohe Genauigkeit erforderlich. Gleichzeitig ist es erwünscht, Bremsscheiben auf eine solche Weise herzustellen, daß sich Nacharbeiten erübrigen.

Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Formen einer einstückigen Bremsscheibe für Fahrzeuge geschaffen worden, zu dem Maßnahmen gehören, um das Ausgangsmaterial für eine Bremsscheibe auf eine bestimmte Temperatur zu erhitzen und das

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Material im erhitzten Zustand zu halten, während es zwischen obere und untere Gesenkteile einer Vorrichtung zum Formen von Bremsscheiben gebracht wird. Hierbei werden der mittlere Abschnitt und der äußere Randabschnitt des Materials einem Preßdruck ausgesetzt und festgehalten. Der Mittelabschnitt zwischen den beiden genannten Abschnitten wird dadurch gezogen und in die gewünschte Form gebracht, daß eine Relativbewegung zwischen bestimmten Gesenkteilen herbeigeführt wird, während der mittlere Abschnitt und der äußere Randabschnitt des Materials dem Preßdruck ausgesetzt und festgehalten werden. Während dieses Preß- und Haltevorgangs wird das Material kontinuierlich abgeschreckt.

Wie erwähnt, sind durch die Erfindung Verfahren und Vorrichtungen zum Formen einstückiger Bremsscheiben geschaffen worden, welche die Einhaltung einer hohen Genauigkeit und Qualität bezüglich der Ebenheit und Planparallelität des Nabenbefestigungsabschnitts und des ringförmigen Randabschnitts gewährleisten, wobei es nicht erforderlich ist, die betreffenden Flächen und/oder öffnungen irgendeiner Nacharbeit zu unterziehen.

Gemäß der Erfindung wird die herzustellende Bremsscheibe unter Aufbringen von Druck geformt und ebenfalls unter Aufbringen von Druck abgeschreckt, und dieses Verfahren läßt sich auf einfache Weise unter Erzielung einer hohen Produktionsgeschwindigkeit durchführen, wobei gleichzeitig die Erfüllung hoher Anforderungen bezüglich der Genauigkeit und Qualität gewährleistet ist.

Gemäß der Erfindung werden der ringförmige Randabschnitt und der Nabenbefestigungsabschnitt einer Bremsscheibe der genannten Art mit Hilfe oberer und unterer Gesenkteile einem hohen Preßdruck ausgesetzt, und unter gleichzeitigem Festhalten des Werkstücks wird ein Ziehvorgang durchgeführt. Hierbei werden die oberen und unteren Gesenkteile relativ zueinander bewegt, während der Preßdruck weiter wirksau bleibt. Der Abschnitt, der in hohem Maße planparallel und eben werden soll, wird dadurch gezogen und geformt, daß eine Relativbewegung des fest-

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gehaltenen, dem Preßdruck ausgesetzten Abschnitts herbeigeführt wird. Während dieses Formgebungsvorgangs vied eine Verlagerung der eine gleichmäßige Form aufweisenden Fläche des festgehaltenen und dem Preßdruck ausgesetzten Abschnitts verhindert, so daß eine hohe Planparallelität und Ebenheit des festgehaltenen und gepreßten Abschnitts erzielt wird. Selbst wenn der Nabenbefestigungsabschnitt gestanzt wird, während der Zwischenabschnitt infolge der Relativbewegung der Gesenkteile gezogen und geformt wird, wobei der Nabenbefestigungsabschnitt festgehalten und gepreßt wird, tritt keinerlei Verformung der eingestanzten Öffnungen auf. Somit ist es gemäß der Erfindung möglich, eine einstückige Bremsscheibe unter Einhaltung einer hohen Ebenheit und Parallelität des ringförmigen Randabschnitts und des Nabenbefestigungsabschnitts herzustellen, wobei die Befestigungslöcher weder verformt noch verlagert werden, so daß keinerlei Ncharbeit erforderlich ist.

Die Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens weist Gesenkteile zum Festhalten und Pressen des ringförmigen Randabschnitts der Bremsscheibe sowie Gesenkteile zum Festhalten und Pressen des Nabenbefestigungsabschnitts auf. Hierbei ist mindestens ein Satz von Gesenkteilen gegenüber dem anderen Satz so bewegbar, daß der Zwischenabschnitt des Werkstücks durch einen Ziehvorgang in die gewünschte Form gebracht werden kann. Die Gesenkteile sind mit Kühleinrichtungen versehen, damit es möglich ist, das Material des Werkstücks während des Preßvorgangs abzuschrecken.

Die oberen und unteren Gesenkteile sind mit in radialer Richtung versetzten Vorsprüngen bzw. Ansätzen versehen. Mit ihrer Hilfe werden der äußere Randabschnitt, der Mittelabschnitt und der Zwischenabschnitt des Werkstücks während des Preßvorgangs in ihrer Lage gehalten. Der Zwischenabschnitt ist gegenüber den beiden anderen Abschnitten deutlich abgegrenzt. Der äußere Randabschnitt und der Mittelabschnitts des Werkstücks werden während des Ziehens und Formens des Zwischenabschnitts in die gevttnschte Querschnittsform gebracht, um jede Verformung dieser beiden Abschnitte zu verhindern.

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Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen senkrechten axialen Schnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung, wobei ein zu formendes Rohteil seine Ausgangslage in der Vorrichtung einnimmt;

Fig. 2 und 3 jeweils in einem Fig. 1 entsprechenden Teilschnitt eines der Stadien des erfindungsgemäßen Formgebungsverfahrens;

Fig. 4 einen Fig. 1 entsprechenden Teilschnitt, der den Vorgang des Pressens und Abschreckens des Werkstücks veranschaulicht;

Fig. 5 einen axialen Schnitt eines mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung geformten Werkstücks;

Fig. 6 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 5; und Fig. 7 einen Teil der Draufsicht des Werkstücks nach Fig. 5.

Das erfindungsgemäße Formgebungsverfahren dient zum Herstellen einer einstückigen Bremsscheibe der in Fig. 5 und 7 dargestellten Art. Zu der insgesamt mit B bezeichneten Bremsscheibe gehören ein äußerer ringförmiger Randabschnitt Bl und ein dazu paralleler zentraler Nabenbefestigungsabschnitt B2, welch letzterer eine Öffnung B3 zum Aufnehmen einer zugehörigen Radachse aufweist. Der äußere Randbereich des Mittelabschnitts B2 ist mit mehreren gegenüber der Öffnung BS radial nach außen versetzten Nabenbefestigungslöchern B4 versehen. Die Abschnitte Bl und B2 sind miteinander durch einen kegelstumpfförmigen Zwischenabschnitt B5 verbunden. Schließlich sind mehrere Öffnungen B6 vorhanden, die zur Verringerung des Gewichts der Bremsscheibe und zur Erzielung eines gefälligen Aussehens dienen. Die gesamte Bremsscheibe wird aus einem einzigen Flachmaterialstück hergestellt.

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Das Material für die Bremsscheibe kann ein Material sein, das zur Vorbereitung des Herstellungsvorgangs bereits mit eingestanzten Öffnungen versehen ist, oder ein Material, in das diejenigen Öffnungen eingestanzt worden sind, bei denen keine hohe Genauigkeit bezüglich der Lage und Größe der öffnungen erforderlich ist, oder ein Material, das noch nicht gestanzt oder anderweitig geformt worden ist.

Das Material wird auf eine Abschrecktemperatur oder vorzugsweise auf einen Temperaturbereich erhitzt, der sich nach der gewünschten Härte der Bremsscheibe richtet. Das Material wird im erhitzten Zustand zwischen den oberen und unteren Gesenkteilen angeordnet, dort, wo eine hohe Genauigkeit bezüglich der Parallelität und Ebenheit erforderlich ist, einem hohen Preßdruck ausgesetzt, z.B. innerhalb des ringförmigen Randabschnitts und des Nabenbefestigungsabschnitts, und gleichzeitig innerhalb des Zwischenabschnitts durch einen Ziehvorgang verformt, wobei zu diesem Zweck in einer senkrechten Richtung entweder die mit der Nabenbefestigungsfläche oder die mit dem ringförmigen Randabschnitt zusammenarbeitenden Gesenkteile bewegt werden.

Der äußere Randabschnitt und der Mittelabschnitt des Werkstücks werden unter dem Preßdruck gehalten und relativ zueinander senkrecht bewegt, um den sie verbindenden Zwischenabschnitt zu ziehen und zu formen.

Es ist möglich, gleichzeitig hiermit die Nabenbefestigungslöcher und die Achsenaufnahmeöffnung auszustanzen. Währcad am Ende dieser Arbeitsschritte der Preßdruck noch wirksam ist, wird das Werkstück kontinuierlich abgeschreckt.

Wegen der Möglichkeit, das Abschrecken in Verbindung mit der Formgebung durchzuführen, wird vorzugsweise ein Material verwendet, bei dem sich die bei einer Bremsscheibe erforderliche Härte unmittelbar erzielen läßt.

Gewöhnlich besteht das Werkstück aus nichtrostendem Stahl, einem Kohlenstoffstahl oder einem Federstahl. Das Material

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wird auf die Abschrecktemperatur erhitzt, geformt, abgeschreckt und dann einer solchen Wärmebehandlung unterzogen, daß es eine Rockvell-C-Härte von 30 bis 40 erhält. Selbst wenn man bei diesem gebräuchlichen Verfahren während der Formgebung und des Abschreckens eine hohe Genauigkeit bezüglich der Parallelität und der Ebenheit erreicht und wenn auch bei dem Stanzvorgang eine hohe Genauigkeit eingehalten wird, läßt es sich nicht vermeiden, daß im Werkstück bei der Wärmebehandlung Wärmespannungen und dergl. entstehen, so daß eine Verformung eintritt und eine Nacharbeit erforderlich wird.

Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Material für die Bremsscheibe unter solchen Temperaturbedingungen geformt und abgeschreckt wird, daß sich die erforderliche Härte nur mit Hilfe des Abschreckens, jedoch ohne eine nachfolgende Wärmebehandlung erzielen läßt.

Die Anmelderin hat bereits eine Bremsscheibe aus einem martensitischen nichtrostenden Stahl mit einem Chromgehalt von über 10% sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung vorgeschlagen.

Wird dieses Material bei der üblichen Abschrecktemperatur abgeschreckt, nimmt es eine Rockwell-C-Härte von 46 bis 56 an, die für eine Bremsscheibe zu hoch ist. Wie erwähnt, soll eine Bremsscheibe vorzugsweise eine Rockwell-C-Härte von 30 bis 40 haben, um ein gefühlvolles Bremsen zu ermöglichen, eine hohe Verschleißfestigkeit zu gewährleisten und das Entstehen unangenehmer Geräusche bei der Betätigung zu vermeiden. Wenn man einen nichtrostenden Stahl mit einem Chromgehalt von 12 bis 0,3% bei einer unter der üblichen Abschrecktemperatur liegenden Temperatur von z.B. etwa 850 bis 910⁰C abschreckt, erhält man eine Bremsscheibe mit einer optimalen Rockwell-C-Härte von 30 bis 45.

Es wird ein Chromgehalt von über 10% gewählt, da anderenfalls keine ausreichende Korrosionsfestigkeit erzielbar ist. Wenn man ein Werkstück aus dem geaannten martensitischen nichtrostenden Stahlblech auf eine Abschrecktemperatur erhitzt,

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die niedriger ist als die übliche Abschrecktemperatur und die so gewählt ist, daß die Bremsscheibe die gewünschte Härte erhält, wobei das Abschrecken zusammen mit der beschriebenen Formgebung stattfindet, erhält man eine Bremsscheibe mit der erforderlichen Härte und der gewünschten endgültigen Form.

Stimmt man die Wahl des Materials und die Temperaturbedingungen auf die erwähnte Formgebung entsprechend ab, erhält man somit eine Bremsscheibe von hoher Genauigkeit und Qualität, die in der Praxis alle Anforderungen erfüllt und bei der es nur noch erforderlich ist, die Arbeitsflächen zu polieren und die Befestigungsflächen mit einem Farbüberzug zu versehen.

Im folgenden wird eine eingehende Beschreibung des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung gegeben.

In Fig. 1 bis 4 sind verschiedene Arbeitsstadien des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Fig. 1 zeigt die gesamte zur Durchführung des Verfahrens dienende Vorrichtung in einem axialen Schnitt.

Zu der Vorrichtung gehören eine obere Gesenkanordnung 30 und eine untere Gesenkanordnung 60; jede dieser Gesenkanordnungen weist ein unabhängig bewegbares Gesenkteil auf.

Zu der oberen Gesenkanordnung 30 gehört ein allgemein ringförmiges oberes Gesenkteil 31, das mit einem Stempel durch senkrecht übereinander angeordnete Halteteile 11 und 12 verbunden ist. In dem ringförmigen Gesenkteil 31 ist ein Kühlwasserkanal 32 ausgebildet. In der Mitte des oberen Gesenkteils 31 ist ein weiteres oberes Gesenkten 41 angeordnet, das in einer runden Bohrung 39 des äußeren Gesenkteils 31 senkrecht verschiebbar ist. Mit dem zentral angeordneten oberen Gesenkteil 41 arbeiten Druckstangen 21 zusammen, die durch einen Öldruckzylinder 20 betätigt werden können, welcher in einem Hohlraum 13 des Halteteils 11 untergebracht ist. Jede Druckstange 21 erstre ckt sich durch eine senkrechte Bohrung 14 des Halteteils 12 und steht mit ihrem unteren Ende in Betührung mit dem Matrizenteil 41, das mit dem ringförmigen

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äußeren Matrizenteil 21 über eine Ringschulter oder dergl. zusammenarbeitet und ebenfalls einen ringförmigen Kühlwasserkanal 42 aufweist.

In dem Gesenkteil 41 sind ein Stempel 51 zum Ausbilden einer zentralen Öffnung zur Aufnahme der Achse sowie mehrere Stempel 52 gleitend geführt, wobei die letzteren um den Außenumfang des Stempels 51 radial nach außen versetzt sind und zum Anbringen von Nabenbefestigungslöchern dienen. Jeder der Stempel ist mit seinem Basisteil an dem Halteteil 12 befestigt, so daß er sich gemeinsam mit der Gesenkanordnung 30 auf- und abbewegt. Die Stempel 51 und 52 bewegen sich durch Löcher 48 und 49 in dem Gesenkteil 41.

An der Unterseite des Gesenkteils 31 ist eine flache, horizontale Preßfläche 33 ausgebildet, und ein Vorsprung 34 erhebt sich senkrecht zu der Fläche 33 und umgibt ihren inneren Rand. Der Vorsprung 34 ist firstförmig ausgebildet und nach innen und oben in Richtung auf den inneren Rand des Gesenkteils 31 geneigt, so daß eine kegelstumpfformige Ziehfläche 35 sich von dem höchsten Teil des Vorsprungs 34 aus erstreckt.

Die Unterseite des Gesenkteils 41 ist eine flache, horizontale Preßfläche 43. Am äußeren Rand der Fläche 43 ist ein Vorsprung 44 vorhanden, der sich senkrecht nach unten erstreckt und die Fläche umgibt.

Die Gesenkanordnung 60 befindet sich gegenüber der Gesenkanordnung 30 und besteht aus einem beweglichen Gesenkteil 61 und einem ortsfesten Gesenkteil 70, das auch als Halteteil für das Gesenkteil 61 dient. Das äußere, untere Gesenkteil ist beweglich und ringförmig ausgebildet. Das Gesenkteil 61 ist in seinem Inneren mit einem Kühlwasserkanal 62 versehen und ist in einer Ringnut 77 in dem äußeren ringförmigen Teil des Gesenkteils 70 in senkrechter Richtung gleitend geführt. Das Gesenkteil 61 wird an seiner Unterseite durch senkrechte Tragstangen 23 eines Öldruckzylinders 22 unterstützt, der in einem Hohlraum in dem Basisteil 15 untergebracht ist. Die Tragstangen 23 erstrecken sich zu der Ringnut 77 durch Löcher 17 in dem Basisteil 15 und durch Löcher 76 in dem Gesenkteil

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Die Tragstangen 23 unterstützen das Gesenkteil 61 und bilden eine Puffereinheit für das Gesenkteil.

An der Oberseite des Gesenkteils 61 ist eine horizontale, flache Preßfläche 63 ausgebildet, die sich parallel zu der Fläche 33 erstreckt, und senkrecht zu der Fläche 63 ist um ihren inneren Rand ein Vorsprung 64 ausgebildet. Der Vorsprung 64 ist gegenüber dem Vorsprung 34 in radialer Richtung etwas nach innen versetzt.

Im mittleren Teil des Gesenkteils 70 ist ein ortsfestes, zentrales unteres Gesenkteil 71 angeordnet. Die Oberfläche des zentralen Abschnitts des Gesenkteils 71 ist mit einer horizontalen, flachen Preßfläche versehen, die sich parallel zu der Fläche 43 erstreckt. Am äußeren Rand der Fläche 73 ist eine senkrechte Abstufung 74 ausgebildet. Eine Ziehfläche in Form einer kegelstumpfförmigen Außenfläche, die sich diagonal nach unten und zum äußeren Rand erstreckt, ist am Außenumfang des Teils 74 ausgebildet und steht der Ziehfläche 35 gegenüber. Das Gesenkteil 71 besitzt die Außenform eines kleinen, am oberen Ende abgeflachten Kegelstumpfes und ist in seinem Inneren mit einem Kühlwasserkanal 72 sowie in seinem mittleren Teil mit Löchern 78 und 79 gegenttber den Stempeln 51 und 52 versehen.

Um die für eine Bremsscheibe erforderliche Härte zu erzielen, wird das oben erwähnte Material auf eine Abschrecktemperatur erhitzt, die niedriger liegt als die übliche Abschrecktemperatur, d.h. auf einen Temperaturbereich zum unvollständigen Abschrecken, und es wird auf dieser Temperatur gehalten, während es auf die Gesenkanordnung 60 aufgelegt und in eine vorbestimmte Lage gebracht wird. Bei der Ausführungsform gemäß den Figuren wird das Werkstück V im voraus zu einer Scheibenform mit vorbestimmten Maßen zugeschnitten. Das Werkstück W besitzt Löcher W6 (Fig. 2), die zu den Löchern B6 ausgebildet werden und im voraus in die gezogene Fläche eingestanzt worden sind; es wird in der oben erwähnten Weise erhitzt und in die Vorrichtung eingelegt.

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Das zwischen die Gesenkanordnungen 30 und 60 eingelegte Werkstück W wird an seiner Unterseite am inneren Rand des äußeren Abschnitts Vl unterstützt, und durch den Vorsprung 64 wird der Scheibenabschnitt Bl geformt. Das durch den Vorsprung 64 unterstützte und von der Fläche 63 getrennt gehaltene erhitzte Werkstück W wird daran gehindert, sich abzukühlen. Das Fortschreiten der Oberflächenhärtung durch die Abkühlung des Werkstücks W kann verhindert werden, und das im erhitzten Zustand gehaltene Werkstück kann zwischen die oberen und unteren Gesenkteile eingelegt werden und läßt sich leicht warmverformen.

Die Gesenkanordnung 30 wird abgesenkt, und der Abschnitt Wl wird zunächst zwischen den Flächen 33 und 63 stark eingepreßt und festgehalten. Die Vorsprünge 34 und 64 graben sich in die obere und untere Fläche des inneren Randes des Abschnitts Wl ein, um ihn im heißen Zustand plastisch zu verformen. Eine Abstufung B7 (Fig. 6) senkrecht zu der Vorderseite und eine Abstufung B8:senkrecht zur Rückseite werden am inneren Teil des Abschnitts Bl ausgebildet.

In diesem Stadium wird gemäß Fig. 2 der mittlere Teil des Werkstücks W noch nicht zwischen den Flächen 43 und 73 eingepreßt, und der Vorsprung 44 steht in Berührung mit der Oberfläche des Werkstücks.

Nunmehr wird die Gesenkanordnung 30 entgegen dem Druck der Tragstangen 23 in Richtung auf die Gesenkanordnung 60 nach unten bewegt. Während der Abschnitt Wl zwischen den Gesenkteilen 31 und 61 fest eingepreßt ist, bewegt sich das Gesenkteil 41 nach unten, um den Abschnitt W2 auf das Gesenkteil zu pressen; sowohl die vordere als auch die hintere Fläche werden durch die Flächen 43 und 73 stark gepreßt und festgehalten. Die Vorsprünge 44 und 74 graben sich in die Vorder- und Rückseite des äußeren ringförmigen Randes des Abschnitts W2 ein, und in diesem Teil werden symmetrische Abstufungen B9 und BIO gemäß Fig. 5 durch plastische Verformung im erhitzten Zustand ausgebildet.

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Gemäß Fig. 3 wird der Abschnitt Vl durch die Gesenkteile 31 und 61 stark gepreßt und an seinem äußeren Umfang festgehalten. Der Abschnitt W2 wird durch die Gesenkteile 41 und 71 stark gepreßt und festgehalten, und der Druck der Gesenkteile 41 und 71 wird durch die mit dem Zylinder verbundenen Stangen 21 übertragen.

Während die Abschnitte Wl und W2, die eine große Ebenheit und Parallelität aufweisen müssen, auf diese Weise stark gepreßt und festgehalten werden und die Vorsprünge sich in die Randabschnitte der Werkstückoberflächen eingraben, werden entweder die oberen und unteren Gesenkte!Ie am Außenumfang oder die zentralen oberen und unteren Gesenkteile in senkrechter Richtung gegeneinander bewegt.

Bei der hier beschriebenen Ausführungsform werden die äußeren Gesenkteile 31 und 61 gegenüber den Gesenkteilen 41 und 71 nach unten bewegt.

Durch die Bewegung der inneren Fläche 35 und der äußeren Fläche 75 wird zwischen den Abschnitten Wl und W2 ein Zwischenabschnitt W5 gemäß Fig. 4 gezogen und kegelstumpfförmig ausgebildet. Während dieses Ziehvorgangs neigen die Abschnitte Wl und W2 dazu, gezogen und verformt zu werden. Da Jedoch die Abschnitte Wl und W2 zwischen den Gesenkteilen 31, 41 und 61, 71 stark gepreßt und festgehalten werden und die Vorsprünge 34, 64 und 44, 74 sich in die Randabschnitte des Werkstücks W eingraben, wird das Werkstück zwangsläufig daran gehindert, gezogen zu werden, und nur der Abschnitt W5 wird gezogen und dünner geformt.

Gleichzeitig mit der beschriebenen Abwärtsbewegung des Gesenkteils 41 während des Ziehvorgangs bewegen sich auch die Stempel 51 und 52 nach unten, um in dem Abschnitt W5 die Löcher B3 und B4 auszubilden.

Während der Preßvorgang sich fortsetzt, wird Kühlwasser durch die Kanäle 32, 62, 42 und 72 geleitet, um das heißverformte Material abzuschrecken und zu härten.

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Auf diese Weise wird die Bremsscheibe B gemäß Fig. 5 hergestellt. Abschließend wird die Oberfläche des Abschnitts Bl einer Schwabbel- bzw. Polierbehandlung unterzogen, und die Oberfläche des Abschnitts B2 erhält einen Farbanstrich.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform werden in dem Werkstück W die Erleichterungslöcher W6 im voraus angebracht. Es kann jedoch auch ein Werkstück verwendet werden, in dem die Löcher zur Aufnahme der Achse und zur Befestigung der Nabe zusätzlich zu den Erleichterungslöchern bereits vorhanden sind und bei dem die entsprechenden Abschnitte nur gepreßt, festgehalten, gezogen, geformt und abgeschreckt werden.

Entsprechend der gegebenen Beschreibung werden die Gesenkteile am äußeren Umfang bewegt. Alternativ können die inneren Gesenkteile bewegt werden. Außerdem können sowohl die inneren als auch die äußeren Gesenkteile bewegbar sein.

Bei dem oben beschriebenen Formgebungsvorgang werden die Abschnitte Bl und B2 durch die oberen und unteren Gesenkteile stark gepreßt und parallel und ebengehalten, und die Vorsprünge graben sich sowohl in die vorderen als auch in die hinteren Flächen des Werkstücks ein. Bei der Ziehverformung unterliegt das Material der Abschnitte Bl und B2 keinerlei Zug oder Schlupf, die hohe Ebenheit und Parallelität dieser Abschnitte wird eingehalten, und die Formgebung wird durchgeführt, während das einheitliche Gefüge unverändert bleibt. Stanzarbeiten können mit hoher Genauigkeit und ohne Nacharbeiten unbeeinflußt von der Ziehverformung durchgeführt werden. Dies ist auch der Fall, wenn das Werkstück im voraus gestanzt wird.

Während der beschriebenen Formgebungsvorgänge wird ein Verrutschen und Einbrechen des Werkstücks durch die Vorsprünge 34, 64, 44 und 74 verhindert. Da die äußeren ringförmigen Vorsprünge 34 und 64 in bezug auf das Werkstück radial gegeneinander versetzt sind und da der obere Vorsprung 34 firstförmig mit einem spitzen Winkel und der untere Vorsprung 64 senkrecht ausgebildet ist, verhalten sie sich beim Formen der Abstufun-

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gen B7 und B8 in der nachstehend beschriebenen V/ei se. Dadurch, daß sich der Vorsprung 34 senkrecht in die Rückseite des Werkstücks und der Abschrägung eingräbt, wird das Werkstück nach unten gedrückt und zur Anlage an der Fläche 35 gebracht. Da sich der Vorsprung 64 am Innenumfang in der Schlupfrichtung befindet und den Schlupf des Materials mit seinem senkrechten Teil aufnimmt, wird die Abstufung B8 an der Oberseite senkrecht geformt. Nach dem Formen der Abstufung B8 ist selbst dann, wenn sie an der Oberfläche freiliegt, keine mechanische Bearbeitung mehr erforderlich, um ihr Aussehen zu verbessern. Da zwischen den Abstufungen B7, B8 und B9, BIO (Fig. 5) auf der Vorder- und Rückseite und dem gezogenen Zwischenabschnitt B5 Grenzabschnitte geformt werden und der Schlupf des Materials in diesen Teilen stattfindet, ergibt sich auch eine wirksame Absorption des Zurückfederns des geformten Teils. Die Vorsprünge 34 und 64 sind in radialer Richtung gegeneinander versetzt; die Vorsprünge 44 und 74 können in der gleichen Weise ausgebildet sein.

Der Patentanwalt:

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Claims

ANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Formen einer einstückigen Bremsscheibe für ein Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet , daß ein Werkstück für eine Bremsscheibe auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt wird, daß das Werkstück im erhitzten Zustand gehalten wird, während es zwischen die oberen und unteren Gesenkanordnungen einer Bremsscheibenformvorrichtung gelegt wird, daß der mittlere Teil und der äußere Umfangsabschnitt des Werkstücks gepreßt und festgehalten werden, daß der Übergangsabschnitt zwischen dem zentralen und dem äußeren Abschnitt durch gegenseitige Bewegung bestimmter Gesenkteile gezogen und geformt wird, während der mittlere und der äußere Umfangsabschnitt des Werkstücks im gepreßten Zustand festgehalten werden, und daß das Werkstück laufend abgeschreckt wird, während es gepreßt und festgehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück auf eine Abschrecktemperatur oder einen Temperaturbereich erhitzt wird, der durch die für die Bremsscheibe erforderliche Härte bestimmt ist, daß das Werkstück im erhitzten Zustand gehalten wird, während es zwischen die oberen und unteren Gesenkteile eingelegt wird, daß das Werkstück in seinem äußeren Umfangsabschnitt und seinem zentralen Abschnitt durch bewegliche obere und untere Gesenkteile stark gepreßt und festgehalten wird, während seine Vorder- und Rückseite parallel und eben gehalten werden, daß das Werkstück in dem Übergangsabschnitt zwischen dem äußeren Umfangsabschnitt und dem zentralen Abschnitt gezogen und geformt wird, während es durch gegenseitige Bewegung entweder zwischen inneren oder äußeren oberen und unteren Gesenkteilen in senkrechter Richtung festgehalten und gepreßt wird, und daß das Werkstück ständig abgeschreckt wird, während es festgehalten und gepreßt wird.

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ORIGINAL INSPECTED

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Werkstück im voraus gestanzt wird, um Srleichterungslöcher in dem Übergangsabschnitt zwischen dem äußeren ümfangsabschnitt und dem zentralen Abschnitt anzubringen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Ziehvorgang in den zentralen Abschnitt des Werkstücks Löcher zur Aufnahme der Achse und zum Befestigen der Nabe gestanzt werden.

5. Verfahren naah Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Übergangsabschnitt durch Bewegen der oberen und unteren Gesenkteile des äußeren Umfangsabschnitts in senkrechter Richtung gezogen und geformt wird, während der zentrale Abschnitt des Werkstücks gehalten und festgelegt wird und der äußere Umfangsabschnitt festgehalten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich in die Vorder- und Rückseite des Grenzabschnitts zwischen dem Übergangsabschnitt und dem äußeren Umfangsabschnitt sowie des Grenzabschnitts zwischen dem Übergangsabschnitt und dem zentralen Abschnitt des Werkstücks Teile der inneren und äußeren Randabschnitte der inneren und äußeren oberen und unteren Gesenkteile eingraben und daß die inneren oder äußeren Gesenkteile gegeneinander bewegt werden.

7. Vorrichtung zum Formen einer einstückigen Bremsscheibe für ein Fahrzeug, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Erhitzen eines Bremsscheibenwerkstücks auf eine vorbestimmte Temperatur, Einrichtungen zum Aufrechterhalten der Temperatur des erhitzten Werkstücks, während es zwischen die obere und die untere Gesenkanordnung (30, 60) der Vorrichtung eingelegt wird, Einrichtungen (31, 41, 61, 71) zum Pressen und Festhalten des zentralen Abschnitts (V2) und des äußeren Randabschnitts (Wl) des Werkstücks (W), Einrichtungen (35, 75) zum Ziehen und Formen des Übergangsabschnitts (W5) zwischen dem zentralen und dem äußeren Abschnitt des Werkstücks durch gegenseitige Bewegung vorbestimmter Teile der Gesenkanordnungen, während der mittlere Abschnitt und der

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äußeren Randabschnitt des Werkstücks gepreßt und festgehalten werden, und Einrichtungen (.^2, 42, 62, 72) zum kontinuierlichen Abschrecken des Werkstücks, während es gepreßt und festgehalten wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Einrichtungen zum Pressen und Halten erste obere und untere Gesenkteile (31, 61) am äußeren Umfangsabschnitt gehören, von denen mindestens ein Gesenkteil bewegbar ist, um sowohl die die Vorderseite als auch die Rückseite des Werkstücks zu halten und zu pressen, daß zu den genannten Einrichtungen zweite obere und untere Gesenkteile (41, 71) im zentralen Abschnitt zum Halten und Pressen des zentralen Abschnitts gehören, von denen mindestens ein Gesenkteil bewegbar ist, daß die Gesenkteile eines der genannten ersten und zweiten inneren und äußeren Sätze von Gesenkteilen gegenüber den Gesenkteilen des anderen Satzes in senkrechter Richtung bewegbar sind, daß zu der Einrichtung zum Ziehen eine in dem Ubergangsabschnitt zwischen den oberen und unteren Gesenkteilen der ersten und zweiten inneren und äußeren Gesenkteilanordnungen vorhandener Abschnitt (35, 75) zum Ziehverformen gehört und daß das Werkstück sich abschrecken läßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den einander gegenüberliegenden Flächen der oberen und unteren Gesenkteile Vorsprünge (34, 44, 64, 74) vorhanden sind.

1.0. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Vorsprünge (44, 74) an den inneren Randbereichen der genannten ersten oberen und unteren Gesenkteile des äußeren Randabschnitts sowie Vorsprünge (34, 64) an den äußeren Randbereichen der genannten zweiten oberen und unteren Gesenkteile des zentralen Abschnitts vorhanden sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (34, 44, 64, 74) an den oberen und unteren Gesenkteilen radial gegeneinander versetzt sind.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (34, 64), die einander gegenüber am inneren Rand der einander gegenüberliegenden Halte- und Preßflächen der ersten oberen und unteren Gesenkteile des äußeren ringförmigen Abschnitts vorhanden sind, in radialer Richtung gegeneinander versetzt sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß von den genannten Vorsprüngen am äußeren Umfangsabschnitt der Vorsprung (34) an der Rückseite des zu formenden Bauteils mit einem spitzen Winkel ausgebildet ist und daß der Vorsprung (64) an der Vorderseite senkrecht zu der Halte- und Preßfläche ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den genannten zweiten Gesenkteilen des zentralen Abschnitts Einrichtungen (äl, 52) zum Anbringen von Löchern (B3, B4) zum Einführen der Achse und zum Befestigen der Nabe vorgesehen sind.

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