DE102006020282A1

DE102006020282A1 - Federanordnung für eine Schwimmsattel-Scheibenbremse

Info

Publication number: DE102006020282A1
Application number: DE200610020282
Authority: DE
Inventors: Norbert Leidecker; Christoph Sander
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2007-10-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Federanordnung für eine Schwimmsattel-Scheibenbremse, wobei die Federanordnung einen Bremssattel gegenüber einem fahrzeugfesten Halter radial verspannt und der Bremssattel gegenüber dem Halter verschiebbar gelagert ist und die Federanordnung aus einem ebenen Blech ausgestanzt und gebogen ist, umfassend mindestens zwei Federarme zur radialen Abstützung gegenüber dem Halter, mindestens ein Befestigungsabschnitt zur radialen Abstützung und zur axialen Festlegung der Federanordnung am Brenssattel, und einen Mittelabschnitt, welcher die Federarme und den Befestigungsabschnitt verbindet. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Federanordnung und ein Herstellungsverfahren dafür anzugeben, wodurch die Nachteile des Stands der Technik vermieden werden, insbesondere mit Hilfe einer beanspruchungsgerechten Konstruktion und einem Ressourcen effizienten Herstellungskonzept. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, indem der Befestigungsabschnitt derart gebogen ist, dass eine radiale Auflagefläche zwischen der Federanordnung und dem Bremssattel in einer Umfangsrichtung einer Bremsscheibe breiter ist als die Stärke des Blechs der Federanordnung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Federanordnung für eine Schwimmsattel-Scheibenbremse, wobei die Federanordnung einen Bremssattel auf einen fahrzeugfesten Halter in einer Radialrichtung vorspannt, und der Bremssattel auf dem Halter in einer Axialrichtung verschiebbar gelagert ist, und die Federanordnung aus einem ebenen Blech ausgestanzt und gebogen ist, umfassend mindestens zwei Federarme zur radialen Abstützung gegenüber dem Halter, mindestens ein Befestigungsabschnitt zur radialen Abstützung und zur axialen Festlegung der Federanordnung am Bremssattel, und einen Mittelabschnitt, welcher die Federarme und den Befestigungsabschnitt verbindet.
Eine solche Federanordnung einer Schwimmsattel-Scheibenbremse ist aus der DE 39 25 587 A1 bekannt. Diese Federanordnung erzeugt eine Vorspannung zwischen Bohrungen im Bremssattel und dem Halter. Die axiale Festlegung der Federanordnung wird dadurch gewährleistet, dass der Befestigungsabschnitt die Bohrungen im Bremssattel hintergreift. Bei dieser Federanordnung treten hohe Werkstoffspannungen auf.
In 3 ist schematisch die Herstellung einer gattungsgemäßen Federanordnung nach dem Stand der Technik dargestellt. Dabei wird in mehren Stanzvorgängen (I–V) aus einem ebenen Blech 35 die fertige Federanordnung 1 hergestellt. Nicht in 3 gezeigt sind die Biege- und Umformungsvorgänge, da diese für den vorliegenden Sachverhalt nicht relevant sind. Selbstverständlich sind diese zwischen den Stanzvorgängen oder danach denkbar. Zu Beginn (I) wird eine Ausnehmung 36 in das Blech 35 eingebracht, welche als Eingriff für Positionier- und/oder Transportmittel fungiert. Da beim Stanzen und Biegen hohe Kräfte im Werkstück entstehen, ist es notwendig, das Werkstück verliersicher und fixiert während des Herstellungsprozesses bereitzustellen. In den Schritten II bis V werden verschiedene Bereiche 37, 38, 39 des Blechs 35 durch Stanzen entfernt, so dass die gewünschte Geometrie 8 entsteht. Es ist offensichtlich, dass bei der Herstellung der Federanordnung 1 der Werkstoffausschuss relativ hoch ist.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Federanordnung und ein Herstellungsverfahren dafür anzugeben, wodurch die Nachteile des Stands der Technik vermieden werden, insbesondere mit Hilfe einer beanspruchungsgerechten Konstruktion und einem Ressourcen effizienten Herstellungskonzept.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, indem der Befestigungsabschnitt derart gebogen ist, dass eine radiale Auflagefläche zwischen der Federanordnung und dem Bremssattel in einer Umfangsrichtung einer Bremsscheibe breiter ist als die Stärke des Blechs der Federanordnung. Durch die breitere Kontaktfläche zwischen Bremssattel und Federanordnung sinkt bei konstanter Vorspannung die Flächenpressung. Damit wird verhindert, dass sich im Betrieb der Werkstoff der Federanordnung durch die Bewegung der Schwimmsattel-Scheibenbremse in den Werkstoff des Bremssattels eingräbt.
Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung beinhaltet, dass ein Übergang zwischen Befestigungsabschnitt, Mittelabschnitt und Federarm abgerundet ausgebildet ist. Des Weiteren ist im Mittelabschnitt der Federanordnung mindestens eine Ausnehmung vorgesehen, welche im Wesentlichen in einem Bereich positioniert ist, der durch eine Vorspannung der Federanordnung mechanisch beansprucht ist. Die Ausnehmung bewirkt, dass der Kraftfluss zwischen den Federarmen und dem Befestigungsabschnitt harmonisiert wird. Spannungskonzentrationen werden im Werkstoff durch die Ausnehmung in Richtung des abgerundeten Übergangs verschoben, welcher durch die spezielle Rundung einen im Wesentlichen eindimensionalen Spannungszustand ohne übermäßige Spannungsspitzen im Werkstoff gewährleistet.
Die im Mittelabschnitt vorgesehene Ausnehmung hat zudem dem Vorteil, dass diese beim Herstellungsvorgang der Federanordnung als Eingriff für Positionier- und/oder Transportmittel fungiert. Somit wird der Werkstoffausschuss verringert, da die sonst außerhalb des Werkstücks liegenden Positionier- und Transportausnehmung keinen gesonderten Abschnitt auf dem Blech erforderlich macht.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist an der Federanordnung eine Blende vorgesehen ist, welche auf einer dem Bremssattel abgewandten Seite der Federanordnung befestigt ist. Diese dient zum Schutz der einzelnen Bremsenbauteile und verdeckt zumindest einen wesentlichen Teil der Federanordnung und/oder des Bremssattels. Günstiger Weise ist die Blende mit Verbindungsmitteln in der Ausnehmung der Federanordnung befestigt. Die Ausnehmung in der Federanordnung erfüllt somit einen dreifachen Zweck, die Harmonisierung des Kräfteflusses, die Optimierung der Herstellung und eine Befestigungsmöglichkeit für eine Blende.
Ein Verfahren zur Herstellung der beschriebenen Federanordnung beinhaltet folgende Schritte:

– Einführen eines ebenen Blechs in eine Stanzvorrichtung,
– Einbringen von mindestens einer Ausnehmung in das Blech, wobei die Ausnehmung innerhalb der Geometrie der herzustellenden Federanordnung angesiedelt ist, und
– Eingreifen einer Transport- und/oder Positioniervorrichtung in die Ausnehmung.

Bei Anwendung dieses Verfahrens wird in vorteilhafter Weise eine erhebliche Materialeinsparung erreicht, da kein zusätzlicher Blechabschnitt aus Transport- und Positionierungszwecken bzw. für eine entsprechende Ausnehmung zur Verfügung gestellt werden muss. Des Weiteren beinhaltete dieses Verfahren, dass Stanz-, Biege- und/oder Umformungsvorgänge vorgesehen sind, mittels welcher das ebene Blech in einzelne Federanordnungen überführt wird.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus den Zeichnungen anhand der Beschreibung hervor.
In den Zeichnungen zeigt
1 eine perspektivische Ansicht einer Federanordnung mit einer Blende,
2 eine Ansicht der Federanordnung aus 1 im montierten Zustand,
3 eine schematische Darstellung der einzelnen Stufen des Herstellungsprozesses nach dem Stand der Technik, und
4 den erfindungsgemäßen Herstellungsprozess.
In 1 ist die Federanordnung 1 perspektivisch mit einer angebrachten Blende 32 gezeigt, und in 2 im verbauten Zustand an einer Schwimmsattel-Scheibenbremse 2 dargestellt. Im Wesentlichen umfasst die Federanordnung 1 zwei Befestigungsabschnitte 20, 21, einen Mittelabschnitt 15 und zwei Federarme 9, 10. Die Federarme 9, 10 drücken mit je einem balligen Finger 11, 12 gegen den fahrzeugfesten Halter 3, wobei je eine Schwinge 13, 14 die Verbindung zum Mittelabschnitt 15 herstellt und im Wesentlichen die Vorspannung F_v aufbringt. Der Mittelabschnitt 15 geht in die Befestigungsabschnitte 20,21 über, welche je eine Einhängvorrichtung 22, 23 und einen Träger 24, 25 umfassen. Da der Mittelabschnitt 15 und die Befestigungsabschnitte 20, 21 senkrecht zu den Federarmen 9, 10 stehen, ist die elastische Verformung der Federarme 9, 10 um ein Vielfaches höher als die der Befestigungsabschnitte 20, 21 und des Mittelabschnitts 15. Die Einhängevorrichtungen 22, 23 durchgreifen die Bohrungen 6 in dem fahrzeugfernen Sattelschenkel 5 und drücken über die radiale Auflagefläche 26, 27 den Bremssattel 4 an den Halter 3. Die spezielle Biegung der Einhängevorrichtungen 22, 23 bewirkt, dass der Kontakt zwischen Einhängevorrichtung 22, 23 und Bremssattel 4 nicht über eine Kante mit der Stärke S der Federanordnung 1, sondern über die größere, leicht ballige Auflagefläche 26, 27 erfolgt. Damit die Federanordnung 1 verliersicher an der Schwimmsattel-Scheibenbremse 2 wirksam ist, weisen die Einhängevorrichtungen 22, 23 je einen Haken 28, 29 auf, die im verbauten und vorgespannten Zustand an einer der Bremsscheibe zugewandten Seite des Sattelschenkels 5 anliegen, und dadurch ein axiales Abgleiten der Federanordnung 1 verhindern.
Im Mittelabschnitt 15 finden sich zwei Ausnehmungen 30, 31, die, wie in 1 gezeigt, zur Aufnahme von Verbindungsmitteln 33, 34 einer Blende 32 dienen können. Als Verbindungsmittel 33, 34 sind Nieten oder Schrauben denkbar. Eine solche Blende 32 hat den Zweck, Schmutz und andere störenden Einflüsse von der Schwimmsattel-Scheibenbremse fern zu halten. Auch kann die Blende 32 dazu dienen, das Erscheinungsbild der Schwimmsattel-Scheibenbremse 2 zu vereinheitlichen und den optischen Gesamteindruck zu harmonisieren, indem einzelne Bauteile verdeckt werden.
In 2 wird der positive Effekt der Ausnehmungen 30, 31 im Mittelabschnitt 15 verdeutlicht. Die Vorspannkraft F_v, welche zwischen dem Halter 3 und dem Bremssattel 4 wirksam ist, fließt von den Fingern 11, 12 über die Schwingen 13, 14 durch den Mittelabschnitt 15 über die Träger 24, 25 in die Einhängevorrichtungen 22, 23. Um diesen Kraftfluss harmonisch und gleichmäßig zu gestalten und um Spannungsspitzen zu vermeiden, ist der Übergang 16 zwischen Schwingen 13, 14, Mittelabschnitt 15 und Einhängevorrichtungen 22, 23 abgerundet. Diese geometrische Ausbildung bewirkt, dass sich die Spannungen gleichmäßig im Randbereich 17 des Übergangs 16 konzentrieren. Die Ausnehmungen 30, 31 im Mittelabschnitt 15 bewirken zudem, dass der Kraftfluss von den Ecken 18 der Ausnehmungen 19 weggeleitet wird.
Die Gegenüberstellung der 3 und 4 zeigt deutlich den Herstellungsvorteil der erfindungsgemäßen Federanordnung 1 (4) im Gegensatz zum Stand der Technik (3). Im Folgenden werden die einzelnen Stanzvorgänge I bis V kurz beschrieben, wobei die Reihenfolge der Schritte unrelevant ist und die Schritte zum Teil auch vertauscht, kombiniert oder separiert werden können. Biegevorgänge werden hierbei nicht aufgeführt, auch ist die Darstellung nur prinzipiell zu verstehen. In einen metallischen Ausgangswerkstoff, in diesem Fall ein ebenes Blech 35, 35', werden in einem ersten Schritt I, I' Ausnehmungen 30, 31, 36 eingebracht. Diese Ausnehmungen werden von Transport- und Positionierungsmitteln durchgriffen, um das Blech 35, 35' während der Herstellung verliersicher und positionsgenau zu führen. In den Schritten II, II', III, III', IV und IV' wird die Geometrie 8 der Federanordnung durch Ausstanzen der Bereiche 37, 37', 38, 38', 39, 39' dargestellt. Da die Ausnehmungen 30, 31, 36 bis zum Ende der Stanz- und Biegevorgänge V, V' nutzbar sein müssen, können sie nicht in den zu entfernenden Bereichen 37, 37', 38,38', 39, 39' liegen. In 3 bedeutet dies, dass die Ausnehmung 36 von zusätzlichem Ausgangswerkstoff, bzw. Blech, aufgenommen werden muss. Zwischen jeder herzustellenden Federanordnung, ist also ein Werkstoffpuffer 7 vorzusehen, wodurch sich die notwendige Länge L des Blechs 35 pro herzustellender Federanordnung vergrößert. Dies ist in 4 nicht der Fall, da sich die Ausnehmungen 30, 31 innerhalb der Geometrie 8 der Federanordnung befinden, wodurch der Ausschuss und der Werkstoffeinsatz erheblich reduziert werden. Auf diesem Weg wird eine Einsparung des Ausgangswerkstoffs von bis zu 30 erreicht.

1: Federanordnung
2: Schwimmsattel-Scheibenbremse
3: Halter
4: Bremssattel
5: Sattelschenkel
6: Bohrung
7: Werkstoffpuffer
8: Geometrie
9: Federarm
10: Federarm
11: Finger
12: Finger
13: Schwinge
14: Schwinge
15: Mittelabschnitt
16: Übergang
17: Randbereich
18: Ecke
19: Ausnehmung
20: Befestigungsabschnitt
21: Befestigungsabschnitt
22: Einhängvorrichtung
23: Einhängvorrichtung
24: Träger
25: Träger
26: Auflagefläche
27: Auflagefläche
28: Haken
29: Haken
30: Ausnehmung
31: Ausnehmung
32: Blende
33: Verbindungsmitteln
34: Verbindungsmitteln
35: Blech
35': Blech
36: Ausnehmung
37: Bereich
37': Bereich
38: Bereich
38': Bereich
39: Bereich
39': Bereich
40: Umfangsrichtung
41: Radialrichtung
42: Axialrichtung
F_v: Vorspannkraft
L: Länge
L': Länge
S: Stärke

Claims

Federanordnung für eine Schwimmsattel-Scheibenbremse, – wobei die Federanordnung einen Bremssattel auf einen fahrzeugfesten Halter in einer Radialrichtung vorspannt, – und der Bremssattel auf dem Halter in einer Axialrichtung verschiebbar gelagert ist, – und die Federanordnung aus einem ebenen Blech ausgestanzt und gebogen ist, umfassend – mindestens zwei Federarme zur radialen Abstützung gegenüber dem Halter, – mindestens ein Befestigungsabschnitt zur radialen Abstützung und zur axialen Festlegung der Federanordnung am Bremssattel, – und einen Mittelabschnitt, welcher die Federarme und den Befestigungsabschnitt verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (20, 21) derart gebogen ist, dass eine radiale Auflagefläche (26, 27) zwischen der Federanordnung (1) und dem Bremssattel (4) in einer Umfangsrichtung (40) einer Bremsscheibe breiter als die Stärke (S) des Blechs (35, 35') der Federanordnung (1) ist.
Federanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergang (16) zwischen Befestigungsabschnitt (20, 21), Mittelabschnitt (15) und Federarm (9, 10) abgerundet ist.
Federanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Mittelabschnitt (15) mindestens eine Ausnehmung (30, 31) vorgesehen ist, welche im Wesentlichen in einem Bereich positioniert ist, der durch eine Vorspannung (F_v) der Federanordnung (1) mechanisch beansprucht ist.
Federanordnung nach einem oder mehreren der voran gestellten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Mittelabschnitt (15) mindestens eine Ausnehmung (30, 31) vorgesehen ist, die bei einem Herstellvorgang der Federanordnung (1) als Eingriff für Positionier- und/oder Transportmittel fungiert.
Federanordnung nach einem oder mehreren der voran gestellten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Federanordnung (1) eine Blende (32) vorgesehen ist, welche auf einer dem Bremssattel (4) abgewandten Seite der Federanordnung (1) befestigt ist.
Federanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (32) Verbindungsmittel (33, 34) zur Befestigung in der Ausnehmung (30, 31) der Federanordnung (1) aufweist
Federanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (32) zumindest einen wesentlichen Teil der Federanordnung (1) und/oder des Bremssattels (4) überdeckt.
Verfahren zur Herstellung einer Federanordnung für eine Schwimmsattel-Scheibenbremse, insbesondere nach einem oder mehreren der vorangestellten Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte: – Einführen eines ebenen Blechs (35') in eine Stanzvorrichtung, – Einbringen von mindestens einer Ausnehmung (30, 31) in das Blech (35'), wobei die Ausnehmung (30, 31) innerhalb der Geometrie (8) der herzustellenden Federanordnung (1) angesiedelt ist, – und Eingreifen einer Transport- und/oder Positioniervorrichtung in die Ausnehmung (30, 31).
Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass Stanz-, Biege- und/oder Umformungsvorgänge vorgesehen sind, mittels welcher das ebenen Blech (35') in einzelne Federanordnungen überführt wird.