DE3036985C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bremsträger für eine Scheibenbremse mit einer durch ein gesondertes Element gebildeten Abstützfläche zur verschiebbaren Lagerung eines Bremsenbauteils.

Da an einem Bremsträger dieser Art die Abstützflächen für ver­ schiebbare Bauteile, z. B. die Bremsbacken, aus gesonderten Elementen hergestellt sind, kann man diese Elemente getrennt und mit unterschiedlichen Werkstoffen und geeigneter Formgebung herstellen.

Aus der DE-OS 29 02 332 ist eine Teilbelagscheibenbremse mit einem schwimmenden Sattel bekannt, bei der die Bremsbacken direkt am Bremsträger abgestützt und geführt werden. Die Führung und Abstützung erfolgt in Führungsnuten, die an den die Bremsscheibe übergreifenden Armen des Bremsträgers ausgebildet sind. Beide Führungsnuten haben Einlegebleche aus korrosionsbeständigem Federstahlblech, welche ein mehrfach abgewinkeltes Profil haben, das dem Profil der Führungsnuten entspricht. Die Einlegebleche erstrecken sich über die ganze Länge der Führungsnuten und sind mit Rastvorsprüngen in den die Bremsscheibe aufnehmenden Ausneh­ mungen der Arme befestigt. Das Einlegeblech an der Scheibenein­ laufseite weist zusätzlich federnde Mittel auf, die die Brems­ backen zur Vermeidung von Klappergeräuschen gegen den Brems­ träger verspannen. Die Einlegebleche dienen lediglich der Unter­ drückung von Klappergeräuschen und der Sicherstellung einer korrosionsbeständigen, leichtgängigen Bremsbackenführung.

Aus der DE-OS 28 49 952 ist eine weitere Scheibenbremse bekannt, bei der der Bremsträger zwei in Umfangsrichtung mit Abstand angeordnete, den Rand der Bremsscheibe übergreifende Arme hat, an denen die Bremskräfte der beiden beiderseits der Scheibe angeordneten Bremsbacken abgestützt werden. Zur Drehachse der Bremsscheibe parallele Bolzen sind an entsprechenden, halbrund geformten Anlageflächen der Arme des Bremsträgers lösbar so angeordnet, daß die Bolzen zwischen den Anlageflächen der Arme und den entsprechend geformten, seitlichen Abstützkanten beider Bremsbacken angeordnet sind. Die Bremskraft wird von den Brems­ backen auf die Bolzen und von diesen über ihre Anlageflächen an den Armen auf den Bremsträger übertragen. Der Bremsträger kann bei der vorgeschlagenen Ausführung vorteilhaft aus einer Leichtmetallegierung bestehen. In diesem Fall ist aber zusätzlich zum Bolzen noch eine im Bremsträger eingesetzte Buchse erforder­ lich, in die der Bolzen eingeschraubt ist.

Aus der DE-OS 29 50 660 ist ein aus mehreren, unlösbar mitein­ ander verbundenen Teilen bestehender Bremssattel für eine Teilbelag-Scheibenbremse bekannt. Hoch beanspruchte Teile des Sattels sind aus einem Werkstoff mit hohem Elastizitätsmodul hergestellt und ganz oder teilweise mit einem Werkstoff von geringerer Dichte ummantelt. Bremssättel und Bremsträger sind verschiedene Bestandteile einer Bremse.

Aus der DE-AS 12 24 104 ist ein nach dem Warmfließpreßver­ fahren hergestellter Kolben mit einem aus Leichtmetall beste­ henden Kolbengrundkörper und mit einer in diesem eingebetteten Einlage aus einem Werkstoff mit höherem Schmelzpunkt als dem des Leichtmetalls bekannt. Die für einen Leichtmetallkolben aufgezeigte Problematik, nämlich die Einlagen mit dem Werk­ stoff des Kolbens so zu verbinden, daß sich diese auch bei einer hohen mechanischen und thermischen Belastung des Kolbens nicht lockern können, trifft nicht auf einen Bremsträger zu. Zudem gehören Leichtmetallkolben für Dieselmotoren und Brems­ träger zu verschiedenen Sachgebieten.

Aus dem DE-GM 19 65 507 ist eine Reibscheibe bekannt, deren eigentlicher Reibring mit einem Leichtmetallkörper umgossen ist. Der Leichtmetallkörper ist mit Kühlrippen versehen. Damit ist eine Reibscheibe geschaffen, welche ein vergleichsweise niedriges Gewicht und Schwungmoment besitzt. Die Problematik, nämlich eine optimale Wärmeabfuhr zu ermöglichen, stellt sich jedoch nicht für einen Bremsträger. Zudem sind Reibscheiben und Bremsträger zwei verschiedene Bestandteile einer Bremse.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen einfachen, aus einem Stück bestehenden Bremsträger mit niedrigem Gewicht und hoher Festigkeit zu schaffen.

Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist das Element aus einem Werkstoff, der eine höhere Festigkeit besitzt als der Bremsträgerwerkstoff, herge­ stellt und weist Stege oder Rippen auf, die mit dem Bremsträ­ ger ein Verbundbauteil bilden. Die Abstützfläche ist an Teilen des Elementes ausgebildet, die an in Achsrichtung der Brems­ scheibe sich erstreckenden und in Umfangsrichtung mit Abstand angeordneten und an einem Ende über einen Steg verbundenen Ar­ men angeordnet sind. Die Teile des Elementes sind an den ein­ ander zugekehrten Seiten der Arme angeordnet und Abstütz­ flächen liegen sich, durch eine Ausnehmung getrennt, axial fluchtend beiderseits der Bremsscheibe gegenüber. Die Stege oder Rippen, die mit dem Bremsträger ein Verbundbauteil bil­ den, tragen durch ihre Formgebung und Anordnung zur Erhöhung der Festigkeit des Bremsträgers bei. Dadurch, daß bei dem er­ findungsgemäßen Bremsträger das Element mit dem Bremsträger verbunden ist, liegt eine vorteilhafte einstückige Ausführung vor; dies ist kostengünstig, da keine zusätzliche Montage des Elementes am Bremsträger erforderlich ist, sondern dieses z. B. lediglich in eine Gieß- oder Preßform einge­ legt wird. Weitere Vorteile erhält man dadurch, daß man die wirt­ schaftlichste Herstellungsart des Elements auswählen kann und die Werkstoffauswahl den vorliegenden Anforderungen entsprechend vornehmen kann.

Durch die Ausführung als Verbundbauteil erhält man zudem eine größere Biegesteifigkeit als bei dem unverbunden angeordneten Element. Diese kann durch eine biegesteife Formgebung des Ele­ ments, z. B. durch Anformung von Stegen oder Rippen, auf einfach­ ste Art weiter gesteigert werden; der Bremsträger kann also dün­ ner ausgeführt werden, was eine Gewichtsersparnis bedeutet. Durch die Ausbildung als Verbundbauteil wird weiterhin eine Ge­ räuschminderung erreicht, indem eine Körperschalldämpfung erfolgt und das schwingende System verstimmt wird.

Besonders vorteilhaft ist es, als Material des Bremsträgers einen Werkstoff geringerer Dichte, z. B. eine Leichtmetallegierung auszuwählen, da auf diese Weise eine gravierende Gewichtserspar­ nis erzielt wird; bei gleicher Festigkeit ist das Gewicht um ca. 40% verringert.

Eine Gewichtsersparnis erhält man auch bei Verwendung von Kunst­ stoff als Bremsträgermaterial; dabei werden auch die schall­ dämpfenden Eigenschaften dieses Materials in vorteilhafter Weise genutzt.

Bei Ausführung des Elements aus rostfreiem Stahl erhält man Füh­ rungen, bei denen sich z. B. die Gleiteigenschaften der verschleiß­ armen Abstützflächen nicht durch Korrosion verändern.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Abstützflächen er­ hält man durch die Verwendung eines oberflächenhärtbaren Werk­ stoffs, der eine hohe Druck- und Verschleißfestigkeit sicherstellt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Element Ausnehmun­ gen auf, in die der Werkstoff des Bremsträgers während der Ferti­ gung eindringt; dadurch wird der Verbund zwischen Bremsträger und Element verbessert.

Bei einer einstückigen Ausbildung des Elements kann der die Arme des Bremsträgers verbindende Steg bei gleicher Festigkeit dünner ausgebildet werden.

Die Ausbildung der Abstützflächen an Armen des Bremsträgers er­ möglicht eine einfache, vorteilhafte Anordnung der Elemente im Verbundbauteil und eine einfache Bearbeitbarkeit; bei prismatisch ausgebildeten Führungsflächen können die Elemente besonders preis­ günstig aus Profilschienen durch Biegestanzen eines abgelängten Stückes hergestellt werden, bei dem die abgebogenen Stücke Teile des ursprünglichen Profils sind.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung besteht ein Teil der äußeren Abstützung für den indirekt betätigten Bremsbelag allein aus dem freitragenden Ende des Stützelements ohne umgeben­ des Material des Bremsträgers.

Das Verfahren, den Bremsträger dadurch herzustellen, daß man ne­ ben den Stegen und Rippen zunächst weitere Teile des Elements mit dem Bremsträgerwerkstoff umgibt, um anschließend durch spanabheben­ de Bearbeitung die Stützflächen freizulegen, sichert einen guten Verbund des Elements mit dem Bremsträger ebenso, wie eine maßhal­ tige Ausbildung der Stützflächen aus dem Werkstoff des Elements. Der Bremsträger kann je nach Werkstoffwahl als Verbundgußteil oder Verbundpreßteil kostengünstig hergestellt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt und wird im folgenden näher beschrieben; es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungs­ gemäßen Verbundguß-Bremsträgers,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des linken Brems­ trägerarms aus Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 2,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines Stützelements.

Fig. 1 zeigt den Bremsträger 1 einer Faustsattel-Teilbelag­ scheibenbremse. Bei einer Faustsattel-Teilbelagscheibenbremse umgreift ein gegen den Bremsträger 1 axial verschiebbarer Sattel die Bremsscheibe in U-Form. Auf beiden Seiten der Brems­ scheibe ist eine Bremsbacke angebracht; eine Bremsbacke 19 wird direkt durch eine hydraulische Betätigungsvorrichtung, die in einem der Schenkel des Sattels angeordnet ist, betätigt. Eine zweite, nicht dargestellte Bremsbacke wird indirekt über den anderen Schenkel des Sattels betätigt. Die Bremskraft beider Bremsbacken wird am Bremsträger 1 aufgenommen.

Der Bremsträger 1 in Fig. 1 hat zwei, in Umfangsrichtung mit Abstand angeordnete Arme 2, 3, die sich parallel zur Drehachse der Bremsscheibe erstrecken; die Arme 2, 3 sind verbunden über einen Steg 4, mit dem der Träger 1 fahrzeugfest befestigt wer­ den kann. In jedem der Arme 2, 3 befindet sich eine Ausnehmung 5, 6 in der nach dem Zusammenbau der Bremse die Bremsscheibe angeordnet ist; dadurch befinden sich Teile eines jeden Armes 2, 3 axial fluchtend beiderseits der Bremsscheibe. Sich in Umfangs­ richtung gegenüberliegende Abstützungen 7, 10 und 8, 9 der beiden Arme 2, 3 bilden, durch die Ausnehmung 5, 6 für die Bremsscheibe getrennt, eine stegseitige Abstützeinheit 11 aus den Abstützungen 8, 9 für die direkt betätigte Bremsbacke 19 und eine äußere Ab­ stützeinheit 12 aus den Abstützungen 7, 10 für die andere über den Sattel betätigte Bremsbacke.

Die Abstützungen 7, 8, 9, 10 sind prismatisch ausgebildet (Fig. 1 und Fig. 2); es liegen sich an je einem Arm 2, 3 zwei senkrecht zur Bremsträgererstreckung in Umfangsrichtung und parallel zur Drehachse sich erstreckende Stützflächen 13 und 14, 15; 16 und 17, 18 so gegenüber, daß sie die inneren Schenkel jeweils eines ungleichförmigen U-Profils bilden. Die in Umfangsrichtung außen liegenden, einander zugewandten Stützflächen 13, 16 beider Arme 2, 3 bilden jeweils den längeren Schenkel des U-Profils, die in Umfangsrichtung innen liegenden Stützflächen 14, 15 und 17, 18 sind einander abgewandt und bilden jeweils den kürzeren Schenkel des U-Profils; das bedeutet also, daß bei gleicher axialer Er­ streckung der Stützflächen 13 bis 18 die außen liegenden Stütz­ flächen 13, 16 höher sind als die innenliegenden.

In dieser prismatischen Anordnung der Abstützungen 7, 8, 9, 10 werden die beiden Bremsbacken, genauer die Belagträgerplatten geführt; die beiden Enden z. B. der Belagträgerplatte 20 einer Bremsbacke 19 sind dazu hammerförmig ausgebildet.

Betrachtet man z. B. die stegseitige Abstützeinheit 11, so wird je nach der Drehrichtung der Bremsscheibe die eine oder die andere der außen liegenden Stützflächen 13, 16 durch das scheiben­ auslaufseitige, hammerförmige Ende 21 der Bremsbacke 19 mit einer Druckkraft beaufschlagt; gleichzeitig wird die scheiben­ einlaufseitige, innen liegende Stützfläche 15 oder 18 durch den hakenförmigen Vorsprung 22 des scheibeneinlaufseitigen hammer­ förmigen Endes 21 der Bremsbacke 19, das aufgrund der Bremskraft gezogen wird, ebenfalls mit einer Druckkraft beaufschlagt. Beide Druckkräfte sind annähernd gleich, da die Bremskraft durch die hammerförmige Ausgestaltung der Enden 21 der Bremsbacke 19 und die prismatisch ausgebildeten Abstützungen 8, 9 verteilt auf beide Arme 2, 3 des Bremsträgers 1 übertragen wird.

Dieselben Verhältnisse gelten für die Aufnahme der Bremskräfte der indirekt betätigten Bremsbacke an der äußeren Abstützein­ heit 12.

Neben den Flächenpressungen an den Stützflächen 13 bis 18 muß der Bremsträger u. a. Biegebeanspruchungen aufnehmen; beide rühren aus den abzustützenden Bremskräften her.

Besonders in den Fig. 3 und 4 ist die Anordnung des Stützele­ mentes 23, 24 im Verbundgußteil im einzelnen zu sehen; betrachtet wird der Arm 2 des Bremsträgers 1. Die strichpunktierten Linien geben die Umrisse des Verbundguß-Rohteils 25 wieder; dieses besteht aus dem Bremsträger 1 und dem fast vollständig vom Gußmaterial umschlossenen Stützelement 23, 24. Die Ausnehmungen 26, 27 im Stützelement 23, 24 dienen der Verankerung des Stützelementes 23, 24 mit dem Bremsträger 1, da sie nach dem Gießen vollständig mit dem Material des Bremsträgers 1 ausgefüllt sind.

Zur Ausbildung der Ausnehmungen 5, 6 (Fig. 1 und 2) im ge­ gossenen Rohteil wird z. B. vor dem Gießen an dieser Stelle ein Gießkern in die Form eingelegt. Das Stützelement 23, 24 ist vor dem Gießvorgang ebenfalls in der Form anzuordnen. Zur Fixierung seiner Lage wird es mit dem Gießkern so verbunden, daß Teile vom Gießkern umgeben sind; diese Teile sind in Fig. 2 ge­ strichelt eingezeichnet; sie verlaufen im Verbundguß-Rohteil dann durch die Ausnehmung 5, 6. Bei Anwendung des Kokillen-Gießver­ fahrens wird das Stützelement an Ausnehmungen oder Vorsprüngen der Kokille fixiert.

Das Verbundguß-Rohteil wird spanabhebend bearbeitet, so daß die Stützflächen 13 bis 18, wie in Fig. 3 und 4 dargestellt, frei­ gearbeitet werden. Bei der Bearbeitung der Ausnehmung 5, 6 wird ferner der Teil des Stützelements 23, 24, der vor dem Gießen vom Kern umgeben war und in Fig. 2 gestrichelt eingezeichnet ist, entfernt.

In der Fig. 5 sind Einzelheiten der Formgebung eines biege­ steifen, aufgrund der prismatischen Ausbildung der Abstütz­ flächen 7, 8 im wesentlichen mit U-förmigem Profil versehenen Stützelementes 23 zu erkennen; dieses Stützelement 23 ist dem Arm 2, ein spiegelbildlich ausgeführtes Stützelement 24 dem Arm 3 zugeordnet.

Das ungleichschenklige U-Profil weist einen längeren Schenkel 28, einen kürzeren Schenkel 29 und ein gerades Scheitelstück 30 auf. Stege 31, 32 des längeren Schenkels 28 sind halbkreisförmig vom Profilinneren nach außen umgebogen. Der schmalere Steg 31 sowie die beiden nicht umgebogenen Stege 33 befinden sich im Verbund­ gußteil im Bereich der Anlage der indirekt betätigten Brems­ backe; der schmalere, umgebogene Steg 31 dient ebenso wie die Ausnehmungen 26, 27 dem Verankern des Stützelementes 23 im Gußteil; der längere abgebogene Steg 32 liegt weitgehend im Bereich über der Ausnehmung 5 und erhöht durch seine biegesteife Form die Biegefestigkeit des Bremsträgers 1 in diesem Bereich. Die beiden nicht umgebogenen Stege 33 sind als druckfeste Verstärkung für die Anlagefläche 34 (Fig. 2) des Sattels vorgesehen.

Der Endbereich 35 des kürzeren Schenkels 29 ist um 90° nach außen abgebogen; die im Verbundguß-Fertigteil durch die Umbiegung gebildeten Anlageflächen 36, 37 (Fig. 2) dienen der radialen Anlage der Bremsbacken. Das gerade Scheitelstück 30 ist in etwa auf der Länge der am längeren Schenkel 28 ausgebildeten Stege 33 nach außen im Winkel abgebogen; im Verbundguß-Fertigteil bildet dieses Teil 38 eine bearbeitete Anlagefläche 39 für durch Feder­ kraft radial gegen den Bremsträger verspannte Bauteile der Scheibenbremse, wie z. B. den Sattel, oder es bildet eine Anlage­ fläche 39 für die Verspannfeder. Bildet man die Längen der um­ gebogenen Stege 31, 32 bzw. des abgebogenen Teiles 38 so aus, daß sie sich aus den Schenkeln 28, 29 bzw. dem Scheitelstück 30 umbiegen lassen, so kann das Stützelement 23 aus Abschnitten eines schienenförmigen U-Profils hergestellt werden.

Eine nicht gezeichnete Ausführungsform sieht vor, daß das Stütz­ element für den Bremsträger 1 aus einem Stück besteht, wobei Teile in den Bremsträgerarmen 2, 3 und ein weiterer Teil im ver­ bindenden Steg 4 angeordnet sind.

Claims (12)

1. Bremsträger für eine Scheibenbremse mit einer durch ein gesondertes Element gebildeten Abstützfläche zur verschiebbaren Lagerung eines Bremsenbauteils, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (23, 24) aus einem Werkstoff, der eine höhere Festigkeit be­ sitzt als der Bremsträgerwerkstoff, hergestellt ist und Stege (31, 32) oder Rippen aufweist, die mit dem Bremsträger ein Verbundbauteil bilden, daß die Ab­ stützfläche (13 bis 18, 36, 37, 39 bis 42) an Teilen des Elementes (23, 24) ausgebildet ist, die an in Achsrich­ tung der Bremsscheibe sich erstreckenden und in Um­ fangsrichtung mit Abstand angeordneten und an einem Ende über einen Steg (4) verbundenen Armen (2, 3) ange­ ordnet sind, daß die Teile des Elements (2, 3) an den einander zugekehrten Seiten der Arme (2, 3) angeordnet sind und daß Abstützflächen (14, 15, 17, 18, 36, 37, 40, 41) durch eine Ausnehmung (5, 6) getrennt, sich axial fluchtend beiderseits der Bremsscheibe gegenüber­ liegen.

2. Bremsträger nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Element (23, 24) aus einem Werkstoff größerer Dichte, verglichen mit dem Werk­ stoff des Bremsträgers (1), besteht.

3. Bremsträger nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsträger (1) aus einer Leichtmetallegierung besteht.

4. Bremsträger nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsträger (1) aus Kunststoff besteht.

5. Bremsträger nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (23, 24) aus korrosionsbeständigem Ma­ terial besteht.

6. Bremsträger nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des Elements (23, 24) oberflächen­ härtbar ist.

7. Bremsträger nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (23, 24) mehrere durch den Werkstoff des Bremsträgers (1) ausfüllbare Ausnehmungen (26, 27) aufweist.

8. Bremsträger nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (23, 24) einstückig ist und daß Teile des Elements (23, 24) als stützendes Skelett innerhalb der Arme (2, 3) und des Steges (4) verlaufen.

9. Bremsträger nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (2, 3) prismatisch angeordnete Abstütz­ flächen (13 bis 18, 36, 37, 39 bis 42) hat und daß das Element (23, 24) aus einem biegesteifen, im wesentli­ chen ungleichschenkligen U-Profil besteht, bei dem der kürzere Schenkel (29) ein um 90° von der Schenkelöff­ nung nach außen abgebogenes Ende (35) aufweist, und bei dem Stege (31, 32) des längeren Schenkels (28) halbkreisförmig nach außen gebogen sind und ein Teil (38) des Scheitelstücks (30) gradlinig nach außen ab­ gewinkelt ist und daß die inneren Schenkelflächen (13 bis 18) sowie die Flächen (36, 37, 40, 41) des abgeboge­ nen Endes (35) des kürzeren Schenkels (29) und die Flächen (39, 42) des nach außen abgewinkelten Teils (38) des Scheitelstücks (30) die Abstützflächen (13 bis 18, 36, 37, 39 bis 42) bilden.

10. Bremsträger nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Teile der Abstützung (7, 10), die auf der dem Steg (4) abgewandten Seite der Ausnehmung (5, 6) liegen und die Teile der Abstützflächen (13, 14, 16, 17, 37, 41, 39, 42) aufweisen, durch das freitragende, nicht vom Werkstoff des Bremsträgers (1) umgebene Ende des Elements (23, 24) gebildet sind.

11. Verfahren zur Herstellung eines Bremsträgers nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Teile (28, 29, 30, 33, 35, 38) des Elements (23, 24) vom Werkstoff des Bremsträgers (1) umgeben sind und durch eine spanabhebende Bearbeitung freigelegt und zu Abstützflächen (13 bis 18, 36, 37, 39 bis 42) geformt sind.

12. Verfahren zur Herstellung eines Bremsträgers nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsträger (1) als Verbundgußteil oder Verbundpreß­ teil hergestellt ist.