DE4002019C2 - Verfahren zum dauerhaften Verbinden eines zylindrischen Kerns aus einem wärmeisolierenden Material mit einem becherförmigen Teil aus Metall - Google Patents
Verfahren zum dauerhaften Verbinden eines zylindrischen Kerns aus einem wärmeisolierenden Material mit einem becherförmigen Teil aus MetallInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum dauerhaften Ver
binden eines zylindrischen Kerns aus einem wärmeisolierenden
Material mit einem becherförmigen Teil aus Metall, die gemein
sam den Betätigungskolben für eine hydraulisch betätigbare
Scheibenbremse bilden, bei dem der Kern in das becherförmige
Teil eingesetzt und sodann das becherförmige Teil im Bereich
seiner Ringfläche plastisch verformt wird, wobei Metall radial
nach innen verdrängt wird, so daß es den Kern übergreift.
Derartige zweiteilige Betätigungskolben haben die Auf
gabe, das Abfließen der beim Bremsen durch die Reibung erzeug
ten Wärme auf die den Kolben beaufschlagende Hydraulikflüssig
keit zu verhindern. Die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit
darf aus Gründen der Sicherheit keinesfalls 120°C übersteigen,
weil sonst Dampfblasen entstehen, wodurch die Funktionsfähig
keit der Bremse erheblich beeinträchtigt wird.
Die Art der Verbindung des aus einem wärmeisolierenden
Material bestehenden Kerns mit dem aus Metall bestehenden
becherförmigen Teil des Bremskolbens läßt sich in drei
Hauptgruppen einteilen:
- 1. Dauerhafte Verbindungen
- 2. Lösbare Verbindungen
- 3. Nachteile von 1. und 2.:
- 4. komplizierte Kolbengeometrie
- 5. kleine Einzelteil-, Lage- und Fertigungstoleranzen
- 6. viele Einzelteile
- 7. hohe Ersatzteillagerhaltung
- 8. komplizierte und kostenaufwendige Montage/Demontage/Reparatur.
Als dauerhafte Verbindung wäre auch eine Klebeverbindung
in Betracht zu ziehen, die allerdings nach den derzeitigen
technischen Möglichkeiten die Gefahr eines Lösens infolge
unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten und bei
einsetzender dynamischer Beanspruchung in sich birgt.
Weiterhin ist der technische Aufwand zur Herstellung einer
Klebeverbindung zu groß.
- 1. Lose Verbindungen
- 2. Nachteile:
- 3. komplizierte Kolbengeometrie
- 4. kleine Lage- und Fertigungstoleranzen
- 5. unterschiedliche Verschleißparameter (Metall/Kunststoff).
Bei Verbindungen nach 2. und 3. kann es weiterhin aufgrund
der unterschiedlichen Kolbenmaterialien zu einer Zerstörung
kommen, wenn bei einem Bremsvorgang dynamische Beanspruchungen
auftreten. Dies kann entweder durch den Scheibenschlag oder
beim Bremsenanlegen erfolgen, wenn die Mantelfläche des zylin
drischen Kerns durch die in Umfangsrichtung der Bremsscheibe
wirkenden Bremskräfte gegen die Anlagefläche des becherförmigen
Teils aus Metall gepreßt wird.
In der EP-0 042 156 A1 ist ein Verfahren der eingangs ge
nannten Art beschrieben. In dieser Druckschrift ist über die
Art der Passung zwischen dem zylindrischen Kern und der diesen
aufnehmenden Bohrung des becherförmigen Teils nichts ausgesagt.
Nach dem Einsetzen des Kerns in das becherförmige Teil steht
dessen Ringfläche über die Stirnfläche des Kerns axial vor. Der
vorstehende Bereich des becherförmigen Teils wird sodann radial
nach innen umgebördelt, so daß ein die Stirnfläche des Kerns
übergreifender Wulst gebildet wird. Um eine Berührung des umge
bördelten Wulstes mit der Bremsbacke zu verhindern, ist eine
zusätzliche Metallscheibe vorgesehen, die an der Stirnfläche
des Kerns anliegt und mit diesem dauerhaft verbunden ist. Zu
diesem Zweck ist die Metallscheibe an ihrer Rückseite mit einer
Hohlnabe versehen, die in eine konzentrische Bohrung des Kerns
aus einem wärmeisolierenden Material eingesetzt und sodann in
ihrem vorspringenden Bereich radial aufgeweitet werden kann.
Die Herstellung dieses bekannten Bremskolbens ist offensicht
lich verhältnismäßig aufwendig. Eine erforderliche Reparatur
ist daher ziemlich kostspielig, wenn der komplette Bremskolben
ausgetauscht werden muß.
Die DE 33 04 903 A1 beschreibt u. a. ein Verfahren zur
Herstellung eines Kolbens zur hydraulischen und/oder mechani
schen Kraftübertragung auf ein zu beaufschlagendes Bauteil,
insbesondere auf die Bremsbacken einer Scheibenbremse, mit ei
nem im wesentlichen zylindrischen Mantel und einem Boden. Der
Boden kann dabei mit dem Mantel verklebt sein. Es kann aber
auch eine Scherverbindung vorgesehen sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungs
gemäße Verfahren dahingehend weiterzubilden, daß die Herstel
lungskosten des Bremskolbens gesenkt werden.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angege
ben.
Das erfindungsgemäße Verfahrer ermöglicht eine kostengün
stige Herstellung eines wärmeisolierenden Bremskolbens, da die
ser nur aus zwei Teilen besteht, wobei die Übergangspassung
zwischen diesen beiden Teilen dem unterschiedlichen Wärmeaus
dehnungskoeffizient derselben Rechnung trägt.
Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in
den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend näher erläu
tert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen zweiteilig ausge
bildeten Bremskolben vor der dauerhaften Verbindung dieser
Teile,
Fig. 2 einen Ausschnitt von Fig. 1 in größerem Maßstab,
und
Fig. 3 eine Darstellung wie Fig. 2, jedoch nach der
dauerhaften Verbindung der beiden Teile des Bremskolbens.
In Fig. 1 ist ein zweiteiliger Betätigungskolben für eine
hydraulisch betätigbare Scheibenbremse im Axialschnitt darge
stellt. Der Betätigungskolben besteht aus einem becherförmigen
Teil 1 und einem in dieses mittels einer Übergangspassung 3
eingesetzten zylindrischen Kern 2. Das im eingebauten Zustand
des Betätigungskolbens von der Hydraulikflüssigkeit beauf
schlagte becherförmige Teil 1 besteht aus Metall, beispiels
weise Eisen, während der die (nicht gezeigte) Bremsbacke ab
stützende Kern 2 aus einem wärmeisolierenden Material, bei
spielsweise Kunststoff oder Keramik besteht. Beim Einsetzen des
Kerns 2 in das becherförmige Teil ermöglicht die Übergangspas
sung 3 das Entweichen der zwischen diesen Teilen eingeschlosse
nen Luft, so daß eine eigene Luftaustrittsöffnung an sich nicht
erforderlich ist. Außerdem trägt die Übergangspassung 3 den
unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Materials
für das becherförmige Teil 1 und für den Kern 2 Rechnung.
Die Gestaltung des Kerns 2 mit seinen Hohlräumen ist
variabel und hängt von den jeweils auftretenden Bremsen
temperaturen ab.
Der zylindrische Kern 2 liegt mit seiner von der Brems
scheibe abgekehrten hinteren Stirnfläche 5 auf dem Zylinder
boden 4 des becherförmigen Teils 1 auf, und seine der Brems
scheibe zugekehrte vordere Stirnfläche 6 ragt über die Ring
fläche 7 des becherförmigen Teils 1 axial hinaus. Der zylindri
sche Kern 2 weist einen konischen Bereich 8 auf, der sich von
seiner der Bremsscheibe zugekehrten vorderen Stirnfläche 6 bis
in den vorderen Bereich 9 des becherförmigen Teils 1 erstreckt.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist der zylindrische
Kern 2 mit einer konzentrischen Gewindebohrung 12 versehen,
welche die Befestigung von zusätzlichen stirnseitigen Wärme
dämmungsmitteln ermöglicht, wie sie beispielsweise in der DE 36
41 181 A1 offenbart sind.
Das becherförmige Teil 1 ist mit einer Umfangsnut 10 zur
Festlegung einer (nicht gezeigten) Dichtungsmanschette verse
hen.
Nach dem Einsetzen des Kerns 2 in das becherförmige Teil 1
wird mittels eines (nicht gezeigten) Roll- oder Preßwerkzeuges
in der Ringfläche 7 des becherförmigen Teils 1 eine Ringnut 11
erzeugt. Wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, hat diese Ringnut 11
einen keilförmigen Querschnitt, wobei die radial äußere Flanke
zur Achse des becherförmigen Teils 1 parallel ist, während die
radial innere Flanke zu dem konischen Bereich 8 des Kerns 2
parallel ist. Der von den beiden Flanken der Ringnut 11 einge
schlossene Winkel α entspricht somit dem Kegelwinkel des koni
schen Bereichs 8 des Kerns 2. Bei der Erzeugung der Ringnut 11
kommt es zu einer plastischen Verformung des Materials des
becherförmigen Teils 1, so daß dieses radial nach innen ver
drängt wird, bis es an dem konischen Bereich 8 des Kerns 2
anliegt. Da das radial nach innen verdrängte Material des
becherförmigen Teils 1 die zylindrische Umfangsfläche des Kerns
2 übergreift, sind diese beiden Teile dauerhaft miteinander
verbunden.
Zur Erzeugung der Ringnut 11 kann vorzugsweise ein Roll
werkzeug verwendet werden, das einen asymmetrisch keilförmigen
Querschnitt hat.
Wenngleich es sich bei dem in den Zeichnungen dargestell
ten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel um eine
bevorzugte Ausführungsform der Erfindung handelt, so läßt diese
im Rahmen des allgemeinen Fachwissens zahlreiche Abwandlungen
zu, ohne daß dadurch der Grundgedanke der Erfindung verlassen
wird.
Claims (3)
1. Verfahren zum dauerhaften Verbinden eines zylindrischen
Kerns (2) aus einem wärmeisolierenden Material mit einem be
cherförmigen Teil (1) aus Metall, die gemeinsam den Betäti
gungskolben für eine hydraulisch betätigbare Scheibenbremse
bilden, bei dem der Kern (2) in das becherförmige Teil (1)
eingesetzt und sodann das becherförmige Teil (1) im Bereich
seiner Ringfläche (7) plastisch verformt wird, wobei Metall
radial nach innen verdrängt wird, so daß es den Kern (2) über
greift, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) in das be
cherförmige Teil (1) mittels einer Übergangspassung (3) einge
setzt wird, so daß der Kern (2) im eingesetzten Zustand über
die Ringfläche (7) des becherförmigen Teils (1) axial vor
steht, wobei der Kern (2) einen konischen Bereich (8) auf
weist, der sich von seiner freien Stirnfläche (6) in den vor
deren Bereich (9) des becherförmigen Teils (1) erstreckt, und
daß in der Ringfläche (7) des becherförmigen Teils (1) zumin
dest an einigen in Umfangsrichtung versetzten Stellen keilför
mige Vertiefungen erzeugt werden, deren radial äußere Flanke
zur Achse des becherförmigen Teils (1) parallel ist und deren
radial innere Flanke zu dem konischen Bereich (8) des Kerns
(2) parallel ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die keilförmigen Vertiefungen eine geschlossene Ringnut (11)
bilden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ringnut (11) mit einem rotierenden Werkzeug erzeugt wird,
das einen asymmetrisch keilförmigen Querschnitt hat.
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