DE102014112661A1

DE102014112661A1 - Scheibenbremse

Info

Publication number: DE102014112661A1
Application number: DE102014112661.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Hacklberger
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2016-03-03
Anticipated expiration: 2034-09-04
Also published as: DE102014112661B4

Abstract

Eine Scheibenbremse (1) mit einem Bremssattel (2), der ein Gehäuse (3) zur Aufnahme einer Zuspannmechanik, mehrere Zugstreben (6a, 7a, 8a bzw. 6b, 7b, 8b) und eine reaktionsseitige Sattelwange (4) aufweist, wobei die Sattelwange (4) eine Kontaktfläche (5) aufweist, an der die Bremsbeläge beim Zuspannen der Scheibenbremse (1) reaktionsseitig abgestützt werden, zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäuse (3) und die Sattelwange (4) durch die Zugstreben (6a, 7a, 8a bzw. 6b, 7b, 8b) zu dem Bremssattel (2) zusammengefügt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scheibenbremse für Fahrzeuge, insbesondere für Nutzfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Nach einer neueren Bauart sind solche Scheibenbremsen mit einem einstückigen Bremssattel ausgestattet, der einen gehäuseartigen Abschnitt sowie einen rahmenartigen Abschnitt aufweist. Der gehäuseartige Abschnitt des Bremssattels nimmt üblicherweise eine elektrisch, hydraulisch oder elektromechanisch betätigbare Zuspannmechanik auf. Der rahmenseitige Abschnitt umspannt einen Abschnitt einer Bremsscheibe und bildet mit dem gehäuseartigen Abschnitt im Zusammenspiel einen geschlossenen Rahmen. Üblicherweise ist ein solcher Bremssattel nach dem Stand der Technik einstückig aus Gusseisen mit Kugelgraphit bzw. Sphäroguss durch ein Sandgießverfahren mit verlorener Form hergestellt. Eine solche Scheibenbremse wird z.B. in der DE 37 16 202 gezeigt.
Nutzfahrzeugbremsen unterliegen – wie alle Bauteile im Fahrwerkbereich von Nutzfahrzeugen – dem Bedarf der Reduzierung des Bauteilgewichts, da diese zum einen die mögliche Nutzlast des Fahrzeugs erhöht und zum anderen die Reduzierung der nichtgefederten Massen im Fahrwerkbereich zur Ladungsschonung und zur Verbesserung der Fahrdynamik des Fahrzeugs und damit zur Fahrsicherheit beiträgt.
Da die zur Verfügung stehenden Bauräume insbesondere für den rahmenartigen Abschnitt des Bremssattels einer Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug eng begrenzt ist, sind den Optimierungsmöglichkeiten insbesondere im rahmenartigen Abschnitt des Bremssattels durch das Sandgießverfahren und durch die dafür in Frage kommenden Werkstoffe relativ enge Grenzen gesetzt.
In der der DE 196 42 384 A1 eine druckluftbetätigte Scheibenbremse offenbart, bei der der Bremssattel nach Art eines ringsum geschlossenen Rahmens ausgebildet ist, der die Zuspannkräfte aufnimmt. Ein Modulkörper nimmt die Zuspannmechanik der Scheibenbremse auf und ermöglicht deren Vormontage. Der geschlossene Rahmen wird durch einen Umformprozess aus Blech oder auf andere Weise hergestellt.
In der DE 10 2012 008 003 A1 wird eine Scheibenbremse offenbart, bei der der Bremssattel reaktionsseitig einen Sattelrahmen aus einem umgeformten Stahl-Hohlprofil zum Übertragen der Zuspannkraft auf die Bremsbeläge aufweist. Die Befestigung des Sattelrahmens an ein Gehäuse, das die Zuspannmechanik der Scheibenbremse aufnimmt, erfolgt entweder formschlüssig-stoffschlüssig oder rein stoffschlüssig durch Schweißen oder kraftschlüssig durch Verschrauben.
Nachteilig bei den beiden Scheibenbremsen mit Bremssattel in werkstofflicher Hybridbauweise ist jeweils das mit einem erheblichen fertigungstechnischen Aufwand und damit kostenintensiv herzustellenden Rahmenprofil aus Stahl.
Die Erfindung hat demnach die Aufgabe, eine Scheibenbremse zur Verfügung zu stellen, deren Bremssattel möglichst leicht ist und insbesondere kostengünstig herstellbar ist.
Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
Der Erfindung liegt also der Gedanke zu Grunde, dass ein Bremssattel dadurch gebildet wird, dass ein Gehäuse, welches eine Zuspannmechanik einer Scheibenbremse aufnimmt, mit wenigstens einer Sattelwange, die eine Kontaktfläche aufweist, an der die Bremsbeläge beim Zuspannen der Scheibenbremse reaktionsseitig abgestützt sind, durch eine oder mehr Zugstreben verbunden ist.
Nach einer Ausführungsvariante der Erfindung ist eine Gruppe der Zugstreben durch einen Kraftschluss mit dem Gehäuse und mit der Sattelwange verbunden. Durch die kraftschlüssige Verbindung der Zugstreben mit dem Gehäuse und der Sattelstrebe wird in vorteilhafter Weise – zumindest teilweise – eine Funktionstrennung hinsichtlich der Beanspruchung der Zugstreben und damit eine Leistungssteigerung hinsichtlich des Kraftflusses bzw. der mechanischen Belastbarkeit der Zugstreben insgesamt herbeigeführt.
Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist eine andere Gruppe der Zugstreben durch einen Formschluss mit dem Gehäuse und mit der Sattelwange verbunden. Durch die formschlüssige Verbindung der Zugstreben mit dem Gehäuse und der Sattelstrebe wird in vorteilhafter Weise – zumindest teilweise – eine Funktionsseparation hinsichtlich der Beanspruchung der Zugstreben und damit eine Leistungssteigerung hinsichtlich des Kraftflusses bzw. der mechanischen Belastbarkeit der Zugstreben insgesamt herbeigeführt.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung weist die erste Gruppe von Zugstreben einen runden, ovalen oder elipsenförmigen Querschnitt auf. Dadurch kann in vorteilhafter Weise kostengünstiges Halbzeug für die erste Gruppe von Zugstreben verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung weist die zweite Gruppe von Zugstreben einen rechteckigen Querschnitt auf. Dadurch kann in vorteilhafter Weise ebenfalls kostengünstiges Halbzeug für die zweite Gruppe von Zugstreben verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsvariante sind die Zugstreben aus einem hochfesten Werkstoff, vorzugsweise aus einem hochfesten Stahlwerkstoff, besonders bevorzugt aus einem hochfesten Vergütungsstahl hergestellt. Dadurch ergibt sich einerseits eine vorteilhaft gesteigerte mechanische Belastbarkeit gegenüber einem einstückig gegossenen Bremssattel und andererseits eine entsprechende Gewichtsreduzierung des Bremssattels.
In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung weisen die Zugstreben einen hohlen Querschnitt auf. Dadurch ergibt sich eine weitere Kosten- und Gewichtsreduzierung des Bremssattels.
Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt:
1: eine räumliche Darstellung eines Bremssattels einer erfindungsgemäßen Scheibenbremse;
2: eine räumliche Darstellung eines Bremssattels einer Scheibenbremse nach dem Stand der Technik;
Die 1 zeigt einen Bremssattel 2 einer Scheibenbremse 1 insbesondere für ein Nutzfahrzeug. Der Bremssattel 2 weist ein Gehäuse 3 zur Aufnahme einer Zuspannmechanik (hier nicht dargestellt) für die Scheibenbremse 1 auf. Das Gehäuse 3 ist dazu mit einer oder mehreren Bohrungen bzw. Öffnungen und Durchbrüchen versehen, durch die Bauteile der Zuspannmechanik gelagert oder geführt oder aus bzw. in das Gehäuse 3 heraus- oder hineingeführt werden. Das Gehäuse 3 ist vorzugsweise einstückig in einem Urformverfahren, vorzugsweise als Gussteil aus Sphäroguss im Sandgussverfahren hergestellt. Das Gussrohteil des Gehäuses 3 ist durch einen Trennprozess spanend fertig bearbeitet, so dass ein montagefähiges Gehäuse 3 entsteht.
Alternativ kann das Gehäuse 3 auch aus mehreren Einzelteilen durch ein Fügeverfahren, wie z.B. ein Schweißverfahren, hergestellt sein. In dem Fall entfällt eine nachträgliche Fertigzerspanung des Gehäuses 3 bzw. kann der Zerspanungsprozess des Gehäuses 3 auf ein Minimum beschränkt bleiben. Durch die Herstellung des Gehäuses 3 aus mehreren Einzelteilen, die zu einem quasi einbaufertigen Gehäuse 3 zusammengefügt werden, kann in vorteilhafter Weise z.B. durch die Verwendung hochfester, schweißbarer Werkstoffe das Gewicht des Gehäuses 3 reduziert werden. Darüber hinaus ergibt sich ein Kostenvorteil, da ein Gießmodell nicht mehr benötigt wird.
Der Bremssattel 2 weist darüber hinaus eine reaktionsseitige Sattelwange 4 auf. Die Sattelwange 4 weist eine Kontaktfläche 5 auf, die beim Zuspannen der Scheibenbremse 1 mit dem einen der Bremsbeläge (hier nicht dargestellt) in Kontakt tritt, bzw. an dem der Bremsbelage reaktionsseitig abgestützt werden. Die Sattelwange 4 ist hier – rein beispielhaft – einstückig in einem Urformverfahren, vorzugsweise als Gussteil aus Sphäroguss im Sandgussverfahren hergestellt. Das Gussrohteil der Sattelwange 4 ist durch einen Trennprozess spanend fertig bearbeitet, so dass eine montagefähige Sattelwange 4 entsteht.
Alternativ kann die Sattelwange 4 auch aus mehreren Einzelteilen durch ein Fügeverfahren, wie z.B. ein Schweißverfahren, hergestellt sein. In dem Fall entfällt eine nachträgliche Fertigzerspanung der Sattelwange 4 bzw. kann der Zerspanungsprozess der Sattelwange 4 auf ein Minimum beschränkt bleiben. Durch die Herstellung der Sattelwange 4 aus mehreren Einzelteilen, die zu einer quasi einbaufertigen Sattelwange 4 zusammengefügt werden, kann in vorteilhafter Weise z.B. durch die Verwendung hochfester, schweißbarer Werkstoffe das Gewicht der Sattelwange 4 reduziert werden. Darüber hinaus ergibt sich ein Kostenvorteil, da ein Gießmodell nicht mehr benötigt wird.
Das Gehäuse 3 und die Sattelwange 4 des Bremssattels 2 sind durch jeweils mehrere Zugstreben 6a, 7a, 8a bzw. 6b, 7b, 8b kraft- und formschlüssig verbunden, so dass aus der Sattelwange 4, dem Gehäuse 3 und den Zugstreben 6a, 7a, 8a bzw. 6b, 7b, 8b ein Sattelrahmen gebildet wird, der eine Zone einer Bremsscheibe (hier nicht dargestellt) rahmenartig umgreift.
Die Zugstreben 6a, 7a, 8a bzw. 6b, 7b, 8b sind aus einem hochfesten Werkstoff, vorzugsweise aus einem hochfesten Stahlwerkstoff, besonders bevorzugt aus einem hochfesten Vergütungsstahl hergestellt, so dass die Zugstreben 6a, 7a, 8a bzw. 6b, 7b, 8b in der Lage sind, auftretende Betriebskräfte dauerhaft sicher aufnehmen zu können.
Eine Gruppe von Zugstreben 6a, 8a bzw. 6b, 8b weist hier einen kreisförmigen Querschnitt auf. Alternativ können die Zugstreben 6a, 8a bzw. 6b, 8b auch einen unrunden, wie z.B. einen ovalen oder elipsenförmigen Querschnitt aufweisen Mit den jeweils beiden Zugstreben 6a, 8a bzw. 6b, 8b mit kreisförmigen Querschnitt könnten das Gehäuse 3 und die Sattelwange 4 analog zu einer vorgespannten Schraubenverbindung kraftschlüssig zusammen gespannt werden.
Eine andere Gruppe von Zugstreben 7a, 7b weist hingegen einen rechteckigen Querschnitt auf. Durch den rechteckigen Querschnitt weisen diese Zugstreben 7a, 7b insbesondere ein in Bezug auf eine Biegeachse um die Schmalseite relativ hohes Widerstandsmoment auf. Demzufolge dienen die Zugstreben 7a, 7b im Wesentlichen zur Aussteifung des Sattelrahmens gegen elastische Verformung, wie sie im Betrieb der Scheibenbremse auftritt, wodurch der Sattelrahmen dazu neigt, elastisch verformt zu werden. Die Zugstreben 7a, 7b können z.B. jeweils formschlüssig in taschenartige Vertiefungen 9a, 9b bzw. 10a, 10b im Gehäuse 3 bzw. in der Sattelwange 4 eingelassen werden. Die Länge der Zugstreben 7a, 7b ist so bemessen, dass sie nach Montage der danach vorgespannten Zugstreben 6a, 8a bzw. 6b, 8b mit hier kreisförmigem Querschnitt zunächst – vor Betätigungen der Bremse – möglichst spielfrei und frei von mechanischen Spannungen sind.
Die Zugstreben 6a, 7a, 8a bzw. 6b, 7b, 8b weisen hier – rein beispielhaft – einen massiven Querschnitt auf. Alternativ können die Zugstreben 6a, 7a, 8a bzw. 6b, 7b, 8b jeweils auch einen hohlen Querschnitt aufweisen. Bei der Verwendung von Zugstreben 6a, 7a, 8a bzw. 6b, 7b, 8b aus hochfesten Werkstoffen mit Hohlquerschnitt ergibt sich ein weiteres Potential zur Gewichtsreduzierung der Scheibenbremse 1.
Weitere Kosten- und Gewichtsreduzierungen des Bremssattels 2 könnten sich ergeben, wenn z.B. die Sattelwange 4 nicht gegossen wird, sondern als Schweißkonstruktion aus Stahl ausgeführt wird. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit zu einer noch weiterführenden Kosten- und Gewichtsreduzierung des Bremssattels 2, wenn das Gehäuse 3 als Schweißkonstruktion aus Stahl ausgeführt wird.
Bezugszeichenliste

1: Scheibenbremse
2: Bremssattel
3: Gehäuse
4: Sattelwange
5: Kontaktfläche
6a, 6b: Zugstrebe
7a, 7b: Zugstrebe
8a, 8b: Zugstrebe
9a, 9b: taschenartige Vertiefung
10a, 10b: taschenartige Vertiefung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3716202 [0002]
DE 19642384 A1 [0005]
DE 102012008003 A1 [0006]

Claims

Scheibenbremse (1) mit einem Bremssattel (2), der ein Gehäuse (3) zur Aufnahme einer Zuspannmechanik, mehrere Zugstreben (6a, 7a, 8a bzw. 6b, 7b, 8b) und eine reaktionsseitige Sattelwange (4) aufweist, wobei die Sattelwange (4) eine Kontaktfläche (5) aufweist, an der die Bremsbeläge beim Zuspannen der Scheibenbremse (1) reaktionsseitig abgestützt sind, und wobei das Gehäuse (3) und die Sattelwange (4) durch die Zugstreben (6a, 7a, 8a bzw. 6b, 7b, 8b) zu dem Bremssattel (2) zusammengefügt sind.
Scheibenbremse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gruppe der Zugstreben (6a, 8a bzw. 6b, 8b) durch einen Kraftschluss mit dem Gehäuse (3) und der Sattelwange (4) verbunden ist.
Scheibenbremse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftschluss jeweils durch eine Gewindeverbindung realisiert ist.
Scheibenbremse (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeverbindung vorgespannt ist.
Scheibenbremse (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine andere Gruppe der Zugstreben (7a, 7b) durch einen Formschluss mit dem Gehäuse (3) und der Sattelwange (4) verbunden ist.
Scheibenbremse (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschluss durch jeweils eine taschenartige Vertiefung (9a, 10a bzw. 9b, 10b) und einen Eingriff der jeweiligen Zugstrebe (7a bzw. 7b) in diese Vertiefung gebildet wird.
Scheibenbremse (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlussverbindung nach Montage aller Bauteile (3, 4, 6a, 7a, 8a bzw. 6b, 7b, 8b) zum Bremssattel (2) spannungsfrei ist.
Scheibenbremse (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Gruppe der Zugstreben (6a, 8a bzw. 6b, 8b) einen kreisförmigen, ovalen oder elipsenförmigen Querschnitt aufweist.
Scheibenbremse (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die andere Gruppe der Zugstreben (7a, 7b) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
Scheibenbremse (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstreben (6a, 7a, 8a bzw. 6b, 7b, 8b) einen massiven Querschnitt aufweisen.
Scheibenbremse (1) nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstreben (6a, 7a, 8a bzw. 6b, 7b, 8b) einen hohlen Querschnitt aufweisen.
Scheibenbremse (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstreben (6a, 7a, 8a bzw. 6b, 7b, 8b) aus einem hochfesten Werkstoff, vorzugsweise aus einem hochfesten Stahlwerkstoff, besonders bevorzugt aus einem hochfesten Vergütungsstahl hergestellt sind.