WO2012113429A2 - Verfahren zum fügen zweier bauteile - Google Patents

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    • G05B2219/35223—Tolerance, consider tolerance in design, design for assembly

Definitions

  • the invention relates to a method for joining two components, in particular a brake disk cup and a friction ring for a two-piece joined brake disk, according to the preamble of patent claim 1.
  • Such composite brake discs are known for example from DE 10 039 272 B4.
  • the bond between brake disc pot and friction ring is secured by a press or shrink fit.
  • interlocking elements such as a toothing, are usually also provided.
  • brake disk can not always reliably ensure this Tinüberdeckung.
  • the brake disk pots are measured after forming and divided into several classes. For each class, associated friction rings are manufactured in the correct dimensions and with the
  • the measure of the friction rings is usually set during the machining of the teeth.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a method according to the preamble of claim 1, which a procedural special simple and accurate joining of brake disc pots and
  • Friction rings for two-piece brake discs made possible.
  • Brake disk cup and a friction ring for a two-piece joined brake disc components are non-positively and / or positively connected, in particular by pressing.
  • at least one first dimension of the first component is determined and at least one dimension of the second component is adjusted within a predetermined tolerance range by the dimension of the first component.
  • Disc brake disc and brake disc via a splined shaft or a
  • Involute toothing requires very high dimensional accuracy of both components. This reduces the logistical demand, the space required and the personnel expenses in the production of such component assemblies. Overall, therefore, is a special
  • the dimension of the first component is a diameter of a toothing of the brake disk hub and the dimension of the second component is a diameter of a toothing of the friction ring.
  • Brake discs meet the requirements occurring in operation, in particular with respect to the moments to be transmitted during the braking process, meet.
  • the dimension of the second component is adjusted by cutting removal.
  • the brake disk pots can be manufactured in a known manner by casting, in particular gray cast iron. A modification of the casting process or the use of different molds to achieve the desired level is not necessary, but the dimensional accuracy is only in the aftertreatment of the Set the teeth of the friction ring. This is technically particularly simple and inexpensive.
  • the specified tolerance range is in the example of a two-piece joined
  • Brake disk preferably 28-53 ⁇ so as to realize the necessary edge coverage and thus torque transmission capability of the brake disc.
  • Figure 1a shows a brake disk pot for a two-piece brake disk.
  • Figure 1 b shows a friction ring for a two-piece pegged Braeschschreibe.
  • Figure 1c shows a two-piece brake disc in the joined state.
  • Fig. 2 is a detail view of the fit between the teeth of
  • Fig. 3 is a schematic representation of a manufacturing method for a
  • Fig. 4 is a schematic representation of the process flow in a
  • a brake disc pot 12 is first provided.
  • Brake disk cup 12 is made by forming from a sheet and has a hub portion 1 with through holes 16 for screwing the
  • An outer jacket wall 18 of the brake disk hub 12 has a toothing 20, which serves for positive engagement with the friction ring 22.
  • This has a complementary toothing 24 on an inner circumferential surface 26.
  • the friction ring 22 shown in Fig. 1 b is in two parts and comprises two friction ring halves 28, 30, which are connected by webs 32. Between the bridges 32, the For reasons of clarity, not all are designated ventilation channels 34 are formed, which can be flowed through during operation of the brake disc 10 of wind. Through openings 36, the air from the ventilation channels 34 on the
  • Friction ring halves 28, 30 flow out, so that the brake disc 10 is cooled particularly efficient.
  • the brake disk cup 12 is pressed into the friction ring 22.
  • the brake disk hub 12 must have a certain excess, so that in addition to the teeth, which allows a tangential power transmission, a press fit comes about, the brake disk hub 12 and friction ring 22 against axial displacements secures.
  • the edge coverage of the brake disk hub 12 and friction ring 22 is the edge coverage of
  • Gears 20, 24 of the brake disk hub 12 and friction ring 22 The interaction of these teeth 20, 24 is shown in Fig. 2 again.
  • a flank coverage of 28-53 [im in a tolerance field of 25 pm should be achieved. This results in a Kugel explicattoleranzfeld, in the sum of pot and disk 125 pm.
  • FIG. 3 shows a conventional method for producing such a brake disk 10 known from the prior art.
  • the brake disk cup 12 is provided by forming and subsequently measured in a further station 40 by a measuring machine. This is then divided into redesigntrench 42, 44, 46, 48. These are supplied in lots of brake disk pots 12 each identical class of a machining station 50. Depending on the respectively supplied lots, the toothing 24 of the friction ring 22 is produced by machining in a further workstation 52. In this case, an adaptation of the toothing 24 to each of the workstation 50 supplied mitigatemony.
  • Thus also thus also transformertrench 54, 56, 58, 60 are provided by friction rings, which are then joined in the workstation 50 press-fitted with the respective complementary brake disc pots.
  • the brake disk pots 12 are provided by forming in the workstation 38 and loaded onto material carrier 62.
  • friction rings 22 supplied by a casting station which are likewise delivered on material carriers 66, are positioned together with a respective brake disk cup 12 on a common carrier 68.
  • Bremsusionntopf 12 and friction ring 22 are initially fed via a conveyor 70 together a Verticiansstation 72, in which the
  • Brake disk pot 12 is measured.
  • a processing station 74 the friction ring 22 is subsequently removed from the material carrier 68 and the toothing 24 of the friction ring 22 is machined by machining.
  • a measure of the toothing 24 is set, which exactly the desired
  • Brake disc pot 12 ensures. After processing of the friction ring 22 in the station 74, therefore, the components 12, 22 received on the charge carrier 62 have exactly the desired dimensions and can be joined in the workstation 75 as a result. Here, the brake disk hub 12 is pressed into the friction ring 22. The finished brake disk 10 can now be removed from the load carrier 68, which is further transported by the conveyor 70 and can then be reloaded.
  • brake disk pots 12 Due to the dimensionally accurate processing of the friction rings 22 for each to be joined with them brake disk pots 12 can be dispensed with the batchwise processing, so that no large amount of brake disk pots 12 and friction rings 22 must be kept more. The method thus ensures a process-reliable production of two-piece brake discs 10 with low logistical effort, area and resource requirements and with a particularly simple process control safely. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen zweier Bauteile (12, 22), insbesondere eines Bremsscheibentopfes (12) und eines Reibrings (22) für eine zweiteilige gefügte Bremsscheibe (10), welche kraft- und/oder formschlüssig, insbesondere durch Pressen, verbunden werden, wobei zumindest eine Abmessung des ersten Bauteils (12) bestimmt und zumindest eine Abmessung des zweiten Bauteils (22) in einem vorgegebenen Toleranzbereich um die Abmessung des ersten Bauteils (12) eingestellt wird.

Description

Verfahren zum Fügen zweier Bauteile
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen zweier Bauteile, insbesondere eines Bremsscheibentopfes und eines Reibrings für eine zweiteilige gefügte Bremsscheibe, nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Derartige Verbundbremsscheiben sind beispielsweise aus der DE 10 039 272 B4 bekannt. Der Verbund zwischen Bremsscheibentopf und Reibring wird dabei durch einen Press- oder Schrumpfsitz gesichert. Zusätzlich zu einer derartigen Pressverbindung werden üblicherweise noch Formschlusselemente, wie beispielsweise eine Verzahnung, vorgesehen.
Um eine derartige Bremsscheibe zuverlässig fügen zu können, müssen
Bremsscheibentopf und Reibring vor dem Einpressen des Bremsscheibentopfes in den Reibring eine in einem vorgegebenen Bereich liegende aßüberdeckung aufweisen. Auf Grund der Fertigungstoleranzen beim Umformen des meist aus Blech gefertigten
Bremsscheibentopfes kann diese Maßüberdeckung jedoch nicht immer zuverlässig sichergestellt werden. Üblicherweise werden daher die Bremsscheibentöpfe nach dem Umformen vermessen und in mehrere Maßklassen eingeteilt. Für jede Maßklasse werden zugeordnete Reibringe in den richtigen Dimensionen gefertigt und mit den
entsprechenden, passenden Bremsscheibentöpfen gefügt. Das Maß der Reibringe wird dabei in der Regel bei der spanenden Bearbeitung der Verzahnung eingestellt.
Auf Grund der Einteilung der Bremsscheibentöpfe in Maßklassen, die je nach
Fertigungscharge unterschiedlich stark besetzt sein können, müssen entsprechend hohe Bestände an Reibringen vorgehalten werden. Dies bedingt einen hohen Aufwand für Flächenbedarf, Logistik, Prozesssteuerung und Personaleinsatz.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bereitzustellen, welches ein prozesstechnisch besonderes einfaches und maßgenaues Fügen von Bremsscheibentöpfen und
Reibringen für zweiteilig gefügte Bremsscheiben ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruch 1 gelöst.
Bei einem derartigen Verfahren zum Fügen zweier Bauteile, insbesondere eines
Bremsscheibentopfes und eines Reibrings für eine zweitteilige gefügte Bremsscheibe, werden Bauteile kraft- und/oder formschlüssig, insbesondere durch Pressen, verbunden. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass zumindest eine erste Abmessung des ersten Bauteils bestimmt und zumindest eine Abmessung des zweiten Bauteils in einem vorgegebenen Toleranzbereich um die Abmessung des ersten Bauteils eingestellt wird. Im Gegensatz zur üblichen Einteilung der Bremsscheibentöpfe in Maßklassen wird also hier für jedes erste Bauteil - beispielsweise für einen Bremsscheibentopf - ein
maßgenaues zweites Bauteil - hier also ein Reibring - gefertigt. Daher müssen keine großen Lose an jeweilige Maßklassen zugeordneten zweiten Bauteilen vorgehalten werden. Gerade für die kraft und formschlüssige Pressverbindung von
Bremsscheibentopf und Bremsscheibe über eine Keilwellenwellen oder auch eine
Evolventenverzahnung ist eine sehr hohe Maßgenauigkeit beider Bauteile erforderlich. Damit sinkt der logistische Bedarf, der Flächenbedarf sowie der Personalaufwand bei der Herstellung derartiger Bauteilverbünde. Insgesamt ist somit eine besonders
kostengünstige und schnelle Produktion möglich.
Vorzugsweise ist die Abmessung des ersten Bauteils ein Durchmesser einer Verzahnung des Bremsscheibentopfes und die Abmessung des zweiten Bauteils ein Durchmesser einer Verzahnung des Reibrings. Durch die Einstellung der Abmessung des Reibring- Verzahnungsdurchmessers kann eine vorgegebene Flankenüberdeckung zwischen den beiden Verzahnungen sichergestellt werden, so dass beim nachfolgenden Einpressen des Bremsscheibentopfes in den Reibring die notwendig axial wirkende Haltekraft erzeugt wird. Damit kann auf einfach Weise sichergestellt werden, dass derart gefertigte
Bremsscheiben dem in Betrieb auftretenden Anforderungen, insbesondere bzgl. der zu übertragenden Momente beim Bremsvorgang, gerecht werden.
Vorzugsweise wird die Abmessung des zweiten Bauteils durch spanendes Abtragen eingestellt. Hiermit können die Bremsscheibentöpfe auf bekannte Weise durch Gießen, insbesondere aus Grauguss, gefertigt werden. Eine Modifikation des Gussprozesses oder die Verwendung unterschiedlicher Gussformen zur Erzielung des gewünschten Maßes ist nicht notwendig, die Maßgenauigkeit wird vielmehr erst bei der Nachbehandlung der Verzahnung des Reibrings eingestellt. Dies ist prozesstechnisch besonders einfach und kostengünstig.
Der vorgegebene Toleranzbereich beträgt im Beispiel einer zweiteiligen gefügten
Bremsscheibe vorzugsweise 28-53 μητι, um so die notwendige Flankenüberdeckung und damit Momentenübertragungsfähigkeit der Bremsscheibe zu realisieren.
Im Folgenden wird die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a einen Bremsscheibentopf für eine zweiteilig gefügte Bremsscheibe;
Fig. 1 b einen Reibring für eine zweiteilige gefügte Bremsschreibe;
Fig. 1c eine zweiteilige Bremsscheibe im gefügten Zustand;
Fig. 2 eine Detailansicht der Passung zwischen den Verzahnungen von
Bremsschreibentopf und Reibring bei einer Bremsschreibe gemäß Fig. 1 c;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Herstellungsverfahrens für eine
zweiteilige gefügte Bremsscheibe nach dem Stand der Technik; und
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Prozessablaufes bei einem
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Zum Herstellen einer im Ganzen mit 10 bezeichneten zweiteiligen gefügten
Bremsscheibe wird zunächst ein Bremsscheibentopf 12 bereitgestellt. Der
Bremsscheibentopf 12 wird durch Umformen aus einem Blech gefertigt und weist einen Nabenbereich 1 mit Durchgangsöffnungen 16 zum Verschrauben des
Bremsscheibentopfes 12 mit einer Radnabe auf. Eine äußere Mantelwandung 18 des Bremsscheibentopfes 12 besitzt eine Verzahnung 20, die zum Formschluss mit dem Reibring 22 dient. Dieser weist eine komplementäre Verzahnung 24 an einer inneren Mantelfläche 26 auf.
Der in Fig. 1 b dargestellte Reibring 22 ist zweiteilig und umfasst zwei Reibringhälften 28, 30, welche über Stege 32 verbunden sind. Zwischen den Stegen 32, die der Übersichtlichkeit halber nicht alle bezeichnet sind, bilden sich Belüftungskanäle 34 aus, die im Betrieb der Bremsscheibe 10 von Fahrtwind durchströmt werden können. Über Durchtrittsöffnungen 36 kann die Luft aus den Belüftungskanälen 34 auf die
Reibringhälften 28, 30 ausströmen, so dass die Bremsscheibe 10 besonders effizient gekühlt wird.
Zum Fügen der Bremsscheibe 10 wird der Bremsscheibentopf 12 in den Reibring 22 eingepresst. Der Bremsscheibentopf 12 muss dazu ein gewisses Übermaß besitzen, so dass neben der Verzahnung, welche eine tangentiale Kraftübertragung ermöglicht, auch ein Presssitz zustande kommt, der Bremsscheibentopf 12 und Reibring 22 gegenüber axialen Verschiebungen absichert. Von besonderer Bedeutung für den korrekten Sitz von Bremsscheibentopf 12 und Reibring 22 ist dabei die Flankenüberdeckung der
Verzahnungen 20, 24 von Bremsscheibentopf 12 und Reibring 22. Die Wechselwirkung dieser Verzahnungen 20, 24 ist in Fig. 2 nochmals dargestellt. Idealerweise soll eine Flankenüberdeckung von 28-53 [im in einem Toleranzfeld von 25 pm erzielt werden. Hieraus ergibt sich ein Kugelmaßtoleranzfeld, in der Summe von Topf und Scheibe 125 pm.
Fig. 3 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes übliches Verfahren zum Herstellen einer derartigen Bremsscheibe 10. In einer ersten Arbeitsstation 38 wird hierbei der Bremsscheibentopf 12 durch Umformen bereitgestellt und anschließend in einer weiteren Station 40 durch einen Messautomaten vermessen. Anschließend erfolgt eine Einteilung in Maßklassen 42, 44, 46, 48. Diese werden in Losen von Bremsscheibentöpfen 12 jeweils identischer Maßklasse einer Bearbeitungsstation 50 zugeführt. Abhängig von den jeweils zugeführten Losen wird in einer weiteren Arbeitsstation 52 die Verzahnung 24 des Reibrings 22 durch spanende Bearbeitung hergestellt. Hierbei erfolgt eine Anpassung der Verzahnung 24 an die jeweils der Arbeitsstation 50 zugeführte Maßklasse. Insgesamt werden somit ebenfalls Maßklassen 54, 56, 58, 60 von Reibringen bereitgestellt, die dann in der Arbeitsstation 50 pressend mit den jeweils komplementären Bremsscheibentöpfen gefügt werden.
Auf Grund der Verarbeitung der Bremsscheibentöpfe 12 bzw. Reibringe 22 in Losen muss an der Arbeitsstation 50 jeweils eine große Anzahl der jeweiligen Bauteile bereitgehalten werden. Dies bedingt einen beträchtlichen logistischen Aufwand und hohen Flächenbedarf für die Arbeitsstation 50. Fig. 4 zeigt ein Ablaufschema für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem dieses Problem umgangen wird. Auch hier werden in der Arbeitsstation 38 die Bremsscheibentöpfe 12 durch Umformen bereitgestellt und auf Materialträger 62 verladen. Mittels eines Roboters 64 werden von einer Gussstation zugeführte Reibringe 22, die ebenfalls auf Materialträgern 66 angeliefert werden zusammen mit jeweils einem Bremsscheibentopf 12 auf einen gemeinsamen Träger 68 positioniert. Bremsscheibentopf 12 und Reibring 22 werden über eine Fördereinrichtung 70 zunächst gemeinsam einer Vermessungsstation 72 zugeführt, in welcher der
Bremsscheibentopf 12 vermessen wird.
In einer Bearbeitungsstation 74 wird anschließend der Reibring 22 vom Materialträger 68 entnommen und die Verzahnung 24 des Reibrings 22 spanend nachbearbeitet. Hierbei wird ein Maß der Verzahnung 24 eingestellt, welches genau die gewünschte
Flankenüberdeckung mit der in der Station 72 vermessenen Verzahnung 20 des
Bremsscheibentopfes 12 sicherstellt. Nach Bearbeitung des Reibringes 22 in der Station 74 besitzen also die auf dem Ladungsträger 62 aufgenommenen Komponenten 12, 22 genau die gewünschten Maße und können in der Folge in der Arbeitsstation 75 gefügt werden. Hierbei wird der Bremsscheibentopf 12 in den Reibring 22 eingepresst. Die fertige Bremsscheibe 10 kann nun von dem Ladungsträger 68 entnommen werden, der durch die Fördereinrichtung 70 weiter transportiert wird und anschließend neu beladen werden kann.
Durch die maßgenaue Bearbeitung der Reibringe 22 für die jeweils mit ihnen zu fügenden Bremsscheibentöpfe 12 kann auf die losweise Verarbeitung verzichtet werden, so dass keine großen Menge von Bremsscheibentöpfen 12 bzw. Reibringen 22 mehr vorgehalten werden müssen. Das Verfahren stellt somit eine prozesssichere Herstellung von zweitteilig gefügten Bremsscheiben 10 mit geringem logistischem Aufwand, Flächen- und Mittelbedarf sowie mit besonders einfacher Prozesssteuerung sicher. Bezugszeichenliste
10 Bremsscheibe
12 Bremsscheibentopf
14 Nabenbereich
16 Durchgangsöffnungen
18 Mantelwandung
20 Verzahnung
22 Reibring
24 Verzahnung
26 Mantelfläche
28 Reibringhälfte
30 Reibringhälfte
32 Stege
34 Belüftungskanäle
36 Durchtrittsöffnungen
38 Arbeitsstation
40 Station
42 Maßklassen
44 Maßklassen
46 Maßklassen
48 Maßklassen
50 Bearbeitungsstation
52 Arbeitsstation
54 Maßklassen
56 Maßklassen
58 Maßklassen
60 Maßklassen
62 Materialträger
64 Roboters
66 Materialträger
68 Materialträger
70 Fördereinrichtung
72 Vermessungsstation
74 Bearbeitungsstation
75 Arbeitsstation

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Fügen zweier Bauteile (12, 22), insbesondere eines
Bremsscheibentopfes (12) und eines Reibrings (22) für eine zweiteilige gefügte Bremsscheibe (10), welche kraft- und/oder formschlüssig, insbesondere durch Pressen als Pressverbund, verbunden werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eine Abmessung des ersten Bauteils (12) bestimmt und zumindest eine Abmessung des zweiten Bauteils (22) in einem vorgegebenen Toleranzbereich um die Abmessung des ersten Bauteils (12) eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abmessung des ersten Bauteils (12) ein Durchmesser einer Verzahnung (20) des Bremsscheibentopfes ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abmessung des zweiten Bauteils (22) ein Durchmesser einer Verzahnung (24) des Reibrings ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abmessung des zweiten Bauteils (22) durch spanendes Abtragen eingestellt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass
der vorgegebene Toleranzbereich 28 - 53 μηι beträgt.
PCT/EP2011/006244 2011-02-25 2011-12-10 Verfahren zum fügen zweier bauteile Ceased WO2012113429A2 (de)

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