DE2718970C2

DE2718970C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von einteiligen tellerförmigen Bremsscheiben

Info

Publication number: DE2718970C2
Application number: DE2718970A
Authority: DE
Inventors: Hideki Kawagoe Saitama Nakaji; Hiromu Sayama Saitama Okunishi; Hideaki Kawagoe Saitama Sato; Hiroyuki Sayama Saitama 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: 1983-04-14
Also published as: IT1077710B; FR2349378A1; JPS52131966A; GB1582033A; FR2349378B1; JPS5643817B2; DE2718970A1; US4112732A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von einteiligen tellerförmigen Bremsscheiben gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

An die Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit sowie die Erzielung einer vorbestimmten Härte von Bremsscheiben werden hohe Anforderungen gestellt. Da die Bremsscheiben für Motorräder teilweise frei liegen, sind hier die Anforderungen besonders hoch.

Gemäß dem älteren Patent 2 70 657 der Anmelderin (DE-PS 27 06 597) ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, nach welchem Bremsscheiben in einem Arbeitsgang herstellbar sind. Die gewünschte Härte der Bremsscheiben wird ohne nachträgliches Anlassen erzielt, und zwar dadurch, daß der Rohling abhängig von der gewünschten Endhärte auf eine verbestimmte Temperatur erhitzt und nach der Verformung unvollständig abgeschreckt wird.

Ferner ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art (US-PS 36 68 917) zur Durchführung des Verfahrens bekannt, welche eine Gesenkpresse umfaßt mit einer unteren und einer relativ zu dieser in Preßrichtung verschiebbaren oberen Gesenkanordnung, die Kühlwasserkanäle aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens so zu gestalten, daß beim Herstellen der Bremsscheiben genaue Oberflächen an einem Randabschnitt und an einem Mitteiabschnitt der Bremsscheiben erzielt werden.

Das Verfahren ist erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Formpressung des Randabschnitts und des Mittelabsciinitts wird die erforderliche hohe Genauigkeit für den Randabschnitt der Bremsscheibe, an dem die Bremsbacken angreifen, und für den Mittelabschnitt erzielt, der an der Radnabe befestigt wird und den Sitz der Bremsscheibe bestimmt. Durch das Halten beider Abschnit'e unter Preßdruck beim anschließenden Formziehen und durch Aufrechterhalten des Drucks bei der anschließenden Abschreckung wird eine Verlagerung der Abschnitte verhindert und die gewünschte relative Stellung des Randabschnitts zum Mittelabschnitt bzw. zur Radnabe erzielt.

Die Aufgabe ist für die Vorrichtung erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Anspruchs 2 gelöst.

Durch die relative Beweglichkeit in Preßrichtung der äußeren und inneren Gesenkteile zueinander und unabhängig voneinander lassen sich der Randabschnitt und der Mittelabschnitt unabhängig voneinander mit genau planparallelen Oberflächen formpressen. Durch Zusammenwirken von Einkerbungen oder Vorsprüngen der einander gegenüberstehenden Gesenkteile werden sowohl der Randabschnitt wie auch der Mittelabschnitt bei der anschließenden Relativverschiebung der Abschnitte zueinander zur Bildung des Zwischenabschnitts in ihrer genau definierten Lage festgehalten.

Im gleichen Arbeitsgang mit dem Formpressen und dem Formziehen können ein zentrales Loch zum Aufnehmen einer Radachse sowie Nabenbefestigungslöcher eingestanzt werden.

Falls es vorgesehen ist, eine Bremsscheibe zwecks Gewichtsverminderung mit Durchbrechungen zu versehen, ist es vorteilhaft, diese vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens am Rohling anzubringen, um eine Nachbearbeitung zu vermeiden, welche der Genauigkeit abträglich wäre.

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

Fig. 1 einen senkrechten axialen Schnitt einer Gesenkpresse zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung mit einem zu formenden Rohteil in seiner Ausgangslage;

F i g. 2 und 3 jeweils in einem F i g. 1 entsprechenden Teilschnitt eines der Stadien des 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 ^vorri -htung geformten Werkstücks; F i g. 6 einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 5; und F i g. 7 einen Teil der Draufsicht des WerkMücks nach Fig. 5.

Das Formgebungsverfahren dient zum Herstellen einer einstückigen Bremsscheibe der in F i g. 5 und 7 dargestellten ArL Zu der insgesamt mit B bezeichneten Bremsscheibe gehören ein äußerer ringförmiger Randabschnitt B' und ein dazu koaxialer zentraler Nabenbefestigungsabschnitt oder Mittelabschnitt B 2, der ein zentrales Loch B 3 zum Aufnehmen einer zugehörigen Radachse aufweist. Der äußere Randbereich des Mittelabschnitts B 2 ist mit mehreren gegenüber dem Loch B 3 radial nach außen versetzten Nabenbefestigungslöchern 54 versehen. Die Abschnitte SI und 52 sind miteinander durch einen kegelstumpfförmigen Zwischenabschnitt 55 verbunden. Schließlich sind mehrere Durchbrechungen 56 vorhanden, die zur Verringerung des Gewichts der Bremsscheibe und zur Erzielung eines gefälligen Aussehens dienen. Die gesamte Bremsscheibe wird aus einem einzigen kreisscheibenförmigen Stahlrohling hergestellt.

Eine Bremsscheibe soll 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 910° C 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.

Im folgenden wird eine eingehende Beschreibung des Verfahren und der vOrrichtung gegeben.

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

Zu der Gesenkpresse 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 äußeres Gesenkteil 31, das mit einem Stempel durch vertikal übereinander angeordnete Halteteile 11 und 12 verbunden ist. In dem äußeren Gesenkteil 31 ist ein Kühlwasserkanal 32 ausgebildet. In der Mitte des äußeren Gesenkteils 31 ist ein oberes zentrales Gesenkteil 41 angeordnet, das in einer runden Bohrung 39 des äußeren Gesenkteils 31 vertikal verschiebbar ist. Mit dem zentralen 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 erstreckt sich durch eine senkrechte Bohrung 14 des Halteteils 12 und steht mit ihrem unteren Ende in Berührung mit dem zentralen Gesenkteil 41, das mit dem äußeren Gesenkteil 31 über tine Ringschulter oder dergl. zusammenarbeitet und ebenfalls einen ringförmigen Kühlwasserkanal 42 aufweist.

In dem Gesenkteil 41 sind ein Stempel 51 zum Bilden eines zentralen Loches zur Aurnahme 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 Haiteteil 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 kegelstumpfförmige 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 untere Gesenkanordnung 60 befindet sich gegenüber der oberen Gesenkanordnung 30 und besteht aus einem beweglichen äußeren Gesenkteil 61 und einem ortsfesten unteren zentralen Gesenkteil 70, das auch als Halteteil für das Gesenkteil 61 dient. Das äußere untere Gesenkteil 61 ist ringförmig ausgebildet, ist in seinem Inneren mit einem Kühlwasserkanal 62 versehen und ist in einer Ringnut 77 in dem äußeren ringförmigen Teil des Gesenkteils 70 in vertikaler 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 70.

Die Tragstangen 23 unterstützen das Gesenkteil 61 _4G 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 Preßfläche 33 erstreckt, und senkrecht zu der Preßfläche 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 75 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 gegenüber den Stempeln 51 und 52 versehen.

Um die für eine Bremsscheibe erforderliche Härte zu b5 erziele·!, wird der Rohling auf eine Abschrecktemperatur erhitzt, die niedriger liegt als die übliche Abschrecktemperatur, d. h. auf einen Temperaturbereich zum unvollständigen Abschrecken, und wird auf dieser

Temperatur gehalten, während er auf die Gesenkanordnung 60 aufgelegt und in eine vorbestimmte Lage gebracht wird. Bei der Ausführungsform gemäß den Figuren wird das Werkstück W im voraus zu einer Scheibenform mit vorbestimmten Maßen zugeschnitten. Das Werkstück W besitzt Löcher W 6 (F i g. 2), die zu den Löchern 56 ausgebildet werden und im voraus in die gezogene Fläche eingestanzt worden sind.

Das zwischen die Gesenkanordnungen 30 und 60 eingelegte Werkstück VV wird an seiner Unterseite am inneren Rand des äußeren Abschnitts Wl unterstützt, und durch den Vorsprung 64 wird der Scheibenabschnitt B1 geformt. Das durch den Vorsprung 64 unterstützte und von der Fläche 63 getrennt gehaltene erhitzte Werkstück W wird daran gehindert, sich abzukühlen. Dadurch wird ein Fortschreiten der Oberflächenhärtung verhindert, und das im erhitzten Zustand gehaltene Werkstück läßt sich zwischen dem oberen und unteren Gesenkteil 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 B 7 (F i g. 6) senkrecht zu der Vorderseite und eine Abstufung B 8 senkrecht zur Rückseite werden am inneren Teil des Abschnitts B1 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 71 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 B 9 und B10 gemäß Fig. 5 durch plastische Verformung im erhitzten Zustand gebildet

Gemäß Fig.3 wird der Abschnitt Wl 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 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. Oa 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 Weingraben, 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 S3 und 54 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.

Auf diese Weise wird die Bremsscheibe B gemäß F i g. 5 hergestellt. Abschließend wird die Oberfläche des Abschnitts B1 einer Schwabbel- bzw. Polierbehandlung unterzogen, und die Oberfläche des Abschnitts B 2 erhält einen Farbanstrich.

Bei der beschriebenen Ausführungsform werden in dem Werkstück W nur die Durchbrechungen WC im voraus angebracht. Es können jedoch auch zusätzlich die Löcher zur Aufnahme der Achse und zur Befestigung der Nabe im voraus angebracht werden; in diesem Fall werden die entsprechenden Abschnitte nur gepreßt, festgehalten, gezogen, geformt und abgeschreckt.

Entsprechend der 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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung tellerförmiger Bremsscheiben einer gewünschten Härte aus kreisscheibenförmigen Stahlrohlingen, bei dem der Rohling auf eine zur Erzielung der gewünschten Härte erforderliche Temperatur unterhalb der Temperatur für die vollkommene Abschreckung erhitzt, sodann formgepreßt und formgezogen wird, um dem Werkstück das Profil und die planparallelen Oberflächen der fertigen Bremsscheibe zu erteilen, und schließlich unter Aufrechterhaltung des Preßdrucks abgeschreckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger Randabschnitt (Wi) und ein Mittelabschnitt (W2) des Werkstücks unabhängig voneinander planparallel formgepreßt werden und das Werkstück dabei an seiner Oberseile und seiner Unterseite in den Grenzbereichen zwischen dem Randabschnitt und einem Zwischenabschnitt (WS) sowie diesem und dem Mitteiabschnitt abgestuft oder eingekerbt wird, und daß dann der Zwischenabschnitt durch Relativverschiebung der weiterhin unter Preßdruck gehaltenen Rand- und Mittelabschnitte zueinander formgezogen wird.

2. Gesenkpresse zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer unteren und einer relativ zu dieser in Preßrichtung verschiebbaren oberen Gesenkanordnung, die Kühlwasserkanäle umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Gesenkanordnung (60) einen unteren zentralen Gesenkteil (70) sowie einen relativ zu diesem beweglichen unteren äußeren Gesenkteil (61) umfaßt und die obere Gesenkanordnung (30) einen dem unteren äußeren Gesenkteil (61) gegenüberste- ^ henden oberen äußeren Gesenkteil (31) sowie einen relativ zu diesem in Preßrichtung beweglichen, dem unteren zentralen Gesenkteil gegenüberstehenden oberen zentralen Gesenkte!! (41) umfaßt, daß der obere und der untere äußere Gesenkteil je eine Preßfläche (33,63) mit zusammenwirkenden Einkerbungen oder Vorsprüngen (34,64) und der obere und der untere innere Gesenkteil je eine Preßfläche (43, 73) mit zusammenwirkenden Einkerbungen oder Vorsprüngen (44, 74) aufweisen, und daß zwischen den äußeren Gesenkteilen ein Randabschnitt (Wi) und zwischen den inneren Gesenkteilen ein Mittelabschnitt (W2) des Werkstücks formgepreßt werden und diese Abschnitte bei gemeinsamer Relativverschiebung der äußeren zu den inneren Gesenkteilen zum Formziehen eines Zwischenabschnitts (W5) durch die zusammenwirkenden Einkerbungen oder Vorsprünge in ihrer Lage festgehalten werden.