DE102021103509A1 - Bremskolben sowie Bremssattel mit einem derartigen Bremskolben - Google Patents

Bremskolben sowie Bremssattel mit einem derartigen Bremskolben Download PDF

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Peter Mäurer
Michael Schog
Guido Zenzen
Marco Becker
Paul Wecker
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ZF Active Safety GmbH
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Abstract

Es wird ein Bremskolben (20) beschrieben, der einen ersten rohrförmigen Kolbenkörperabschnitt (38) und einem zweiten rohrförmigen Kolbenkörperabschnitt (40) aufweist. Dabei ist der zweite Kolbenkörperabschnitt (40) mit dem ersten Kolbenkörperabschnitt (38) verbunden und liegt unter Bildung eines ringförmigen Hohlraums (42) in Axialansicht radial vollständig innerhalb des ersten Kolbenkörperabschnitts (38). Ferner beträgt eine Länge des zweiten Kolbenkörperabschnitts (38) entlang einer Kolbenlängsachse (32) wenigstens 50 % einer Länge des ersten Kolbenkörperabschnitts (38). Eine Innenumfangsfläche (48) des zweiten Kolbenkörperabschnitts (40) umfasst eine Verdrehsicherungskontur (50), die zudem eine axiale Führungskontur (52) für einen Bremskolbenantrieb bildet. Dabei ist der Bremskolben (20) aus wenigstens zwei Bremskolbenteilen (20a, 20b) aufgebaut. Zudem wird ein Bremssattel für eine Scheibenbremse eines Fahrzeugs mit einem derartigen Bremskolben (20) präsentiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Bremskolben, insbesondere für eine Scheibenbremse eines Fahrzeugs, mit einem ersten rohrförmigen Kolbenkörperabschnitt und einem zweiten rohrförmigen Kolbenkörperabschnitt, die sich beide entlang einer Kolbenlängsachse erstrecken. Der zweite Kolbenkörperabschnitt ist mit dem ersten Kolbenkörperabschnitt verbunden und liegt unter Bildung eines ringförmigen Hohlraums zwischen erstem Kolbenkörperabschnitt und zweitem Kolbenkörperabschnitt in Axialansicht radial vollständig innerhalb des ersten Kolbenkörperabschnitts.
  • Auch betrifft die Erfindung einen Bremssattel für eine Scheibenbremse eines Fahrzeugs, mit einem derartigen Bremskolben.
  • Bremskolben sowie Bremssättel der vorgenannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Eine Lage des zweiten Kolbenkörperabschnitts, die in Axialansicht radial vollständig innerhalb des erste Kolbenkörperabschnitt ist, kann dabei verifiziert werden, indem der Bremskolben in einer Axialansicht, d. h. entlang der Kolbenlängsachse, betrachtet wird. In dieser Ansicht muss der zweite Kolbenkörperabschnitt radial vollständig innerhalb des ersten Kolbenkörperabschnitts liegen. Es ist hierfür unerheblich, ob der zweite Kolbenkörperabschnitt in Axialrichtung gegenüber dem ersten Kolbenkörperabschnitt vorspringt, zurückspringt oder gleich lang ist wie der erste Kolbenkörperabschnitt.
  • Der Bremskolben ist üblicherweise verschiebbar in einer zylindrischen Öffnung aufgenommen, die bei einer fluidisch betätigbaren Bremse einen Fluidzylinder darstellt und einen mit Druckfluid beaufschlagbaren Druckraum begrenzt. Folglich kann der Bremskolben durch Druckbeaufschlagung des Druckraums in Richtung eines Bremsbelags bewegt werden, der so an eine zugeordnete Bremsscheibe gedrückt wird und diese bremst. Als Druckfluid wird häufig ein Hydraulikfluid verwendet, sodass in diesem Fall auch von einer hydraulischen Betätigung des Bremskolbens gesprochen werden kann.
  • Alternativ oder zusätzlich können bekannte Bremskolben auch mit einem elektrisch betätigbaren Spindeltrieb gekoppelt sein. In diesem Zusammenhang kann der Bremsbelag durch Betätigung des Spindeltriebs in Richtung eines Bremsbelags bewegt werden, der dadurch an die zugeordnete Bremsscheibe gedrückt wird und diese bremst. Der Bremskolben kann also auch elektrisch betätigt werden. Dies wird üblicherweise genutzt, um den Bremssattel, in dem der Bremskolben angeordnet ist, und die zugeordnete Bremsscheibe als Feststell- oder Parkbremse zu nutzen.
  • Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Bremskolben anzugeben.
  • Die Aufgabe wird durch einen Bremskolben der eingangs genannten Art gelöst, bei dem eine Länge des zweiten Kolbenkörperabschnitts entlang der Kolbenlängsachse wenigstens 50 % einer Länge des ersten Kolbenkörperabschnitts beträgt und eine Innenumfangsfläche des zweiten Kolbenkörperabschnitts eine Verdrehsicherungskontur für einen Bremskolbenantrieb umfasst, die zudem eine axiale Führungskontur für den Bremskolbenantrieb bildet. Dabei ist der Bremskolben aus wenigstens zwei Bremskolbenteilen aufgebaut, die zum Bilden des Bremskolbens miteinander verbunden sind. Die Kolbenkörperabschnitte sind jeweils ganz oder teilweise durch eines der wenigstens zwei Bremskolbenteile gebildet. Indem der zweite Kolbenkörperabschnitt vergleichsweise lang ist, können mit der Verdrehsicherungskontur und der axialen Führungskontur Funktionselemente, die im Betrieb des Bremskolbens notwendig sind, in diesen integriert werden. In diesem Zusammenhang können sowohl die Verdrehsicherungskontur als auch die axiale Führungskontur mit einer Spindelmutter eines als Spindelantrieb ausgeführten Bremskolbenantriebs zusammenwirken. Die Verdrehsicherungskontur und die axiale Führungskontur dienen also dazu, den Bremskolben mittels des Spindelantriebs elektrisch verschieben zu können. Eine Außenumfangsfläche des ersten Kolbenkörperabschnitts umfasst zudem vorzugsweise eine Lauf- oder Gleitfläche des Kolbens. Auch in dieser Hinsicht ist der Bremskolben funktionsintegriert ausgeführt. Gleichzeitig ist der Bremskolben mit dem ersten Kolbenkörperabschnitt und dem zweiten Kolbenkörperabschnitt strukturell einfach aufgebaut. Hinzu kommt, dass der Bremskolben mehrteilig, d. h. mindestens zweiteilig aufgebaut ist. Dabei müssen die Schnitt- oder Verbindungsstellen zwischen den Bremskolbenteilen nicht mit den Grenzen der Kolbenkörperabschnitte zusammenfallen. Es können somit die Kolbenkörperabschnitte im Wesentlichen unter funktionalen Gesichtspunkten gestaltet werden und der Aufbau des Kolbens mittels miteinander verbundener Bremskolbenteile im Wesentlichen unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten, d. h. unabhängig von den Kolbenkörperabschnitten. Dadurch lässt sich der Bremskolben mit geringem Aufwand herstellen. Der zwischen dem ersten Kolbenkörperabschnitt und dem zweiten Kolbenkörperabschnitt vorgesehene Hohlraum bewirkt einen geringen Materialaufwand, was ebenfalls kostendämpfend wirkt. Zusätzlich ist der Bremskolben aufgrund des Hohlraums leicht im Gewicht.
  • Der ringförmige Hohlraum des Bremskolbens kann umfangsmäßig durchgängig oder umfangsmäßig segmentiert sein. Im letztgenannten Fall ist der ringförmige Hohlraum also durch mehrere Hohlraumsegmente gebildet.
  • Durch den vergleichsweise langen zweiten Kolbenkörperabschnitt kann der Hohlraum ferner so gestaltet sein, dass der Bremskolben, wenn er in einem Fluidzylinder verwendet wird, druckkammerseitig ein möglichst großes Volumen beansprucht. Anders gesagt kann der Bremskolben so gestaltet werden, dass ein Volumen des Druckraums möglichst klein gehalten wird. Somit wird nur eine vergleichsweise geringe Menge, d. h. ein vergleichsweise geringes Volumen, an Druckfluid benötigt, um den Bremskolben zu betätigen. Aufgrund der Tatsache, dass innerhalb des Druckraums nur wenig Druckfluid vorliegt, muss darüber hinaus beim Betätigen des Bremskolbens nur eine vergleichsweise geringe, aus einer Kompression des Druckfluids resultierende Nachgiebigkeit des Bremssystems ausgeglichen werden. Mit anderen Worten ist der Bremskolben so gestaltet, dass er schnell, präzise und zuverlässig betätigt werden kann. Man spricht auch von einem guten Ansprechverhalten. Ferner kann aufgrund der Gestalt des Bremskolbens insbesondere auf ein Volumenreduzierstück, das auch Spacer genannt wird, verzichtet werden.
  • Durch die Tatsache, dass der zweite Kolbenkörperabschnitt durch den Hohlraum vom ersten Kolbenkörperabschnitt getrennt oder von diesem abgesetzt ist, kann ein Durchmesser des ersten Kolbenkörperabschnitts im Wesentlichen unabhängig von einem Durchmesser des zweiten Kolbenkörperabschnitts gewählt werden. Insbesondere kann ein Durchmesser des ersten Kolbenkörperabschnitts verändert werden, wobei ein Durchmesser des zweiten Kolbenkörperabschnitts unverändert beibehalten wird. Dadurch bleiben auch die Verdrehsicherungskontur und die axiale Führungskontur gleich. Auf diese Weise kann der Bremskolben leicht an eine Verwendung in unterschiedlichen Bremssätteln angepasst werden. Gleichzeitig kann er in jeder dieser Verwendungen dazu ausgebildet sein, mit einem gleichbleibenden, zum Beispiel standardisierten, Bremskolbenantrieb über die Verdrehsicherungskontur und die axiale Führungskontur zusammenzuwirken. Der Bremskolben ist somit äußerst flexibel einsetzbar. Das gilt in besonderem Maße, wenn der Bremskolben aus wenigstens einem ersten Bremskolbenteil aufgebaut ist, das den ersten Kolbenkörperabschnitt vollständig bildet, und einem zweiten Bremskolbenteil, das den zweiten Kolbenkörperabschnitt vollständig bildet. Somit können zweite Bremskolbenteile von gleichbleibender Gestalt im Sinne eines Baukastens mit ersten Bremskolbenteilen, die erste Kolbenkörperabschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern bilden, kombiniert werden.
  • Der Bremskolben nach der Erfindung kann in einer Bremse verwendet werden, die sowohl fluidisch als auch über einen elektrischen Bremskolbenantrieb, der z. B. einen Spindeltrieb umfasst, betätigbar ist. Auch ist es möglich, den Bremskolben in einer Bremse zu verwenden, die ausschließlich fluidisch betätigbar ist. Ebenfalls kann der erfindungsgemäße Bremskolben in einer ausschließlich mittels eines elektrischen Bremskolbenantriebs betätigbaren Bremse, d. h. in einer reinen elektromechanischen Bremse eingesetzt werden.
  • Die wenigstens zwei Bremskolbenteile können innerhalb des ersten Kolbenkörperabschnitts miteinander verbunden sein. Die Bremskolbenteile sind somit an einem Außenumfang des Bremskolbens miteinander verbunden, wodurch sich eine gute Zugänglichkeit der Verbindungsstelle ergibt, die beispielsweise als Schweißnaht ausgeführt ist. Ferner sind die Bremskolbenteile somit in einem Bereich miteinander verbunden, der im Betrieb vergleichsweise geringen Belastungen, insbesondere geringen Zugbelastungen (beim Bremsvorgang selbst u. U. sogar ausschließlich Druckbelastungen) ausgesetzt ist. Darüber hinaus bewirkt ein derartiger Aufbau, dass die Bremskolbenteile selbst jeweils einen strukturell einfachen Aufbau aufweisen.
  • Alternativ sind die wenigstens zwei Bremskolbenteile innerhalb des zweiten Kolbenkörperabschnitts miteinander verbunden. Auch eine derartige Verbindung ist hinsichtlich der Belastungen des Kolbens im Betrieb günstig, d. h. in einem Bereich geringer Belastungen, positioniert. Außerdem sind die Bremskolbenteile außerhalb der Außenumfangsfläche des Kolbens miteinander verbunden, die als Lauf- oder Gleitfläche des Kolbens dienen kann.
  • In einer Ausführungsform sind der erste Kolbenkörperabschnitt und der zweite Kolbenkörperabschnitt über einen ringförmigen Stirnwandabschnitt verbunden. Bevorzugt begrenzt der Stirnwandabschnitt darüber hinaus den ringförmigen Hohlraum. Ein derartiger Bremskolben ist strukturell einfach aufgebaut und folglich einfach und kostengünstig herstellbar. In diesem Zusammenhang kann der Stirnwandabschnitt zumindest abschnittsweise durch dasjenige Bremskolbenteil gebildet sein, das den ersten Kolbenkörperabschnitt bildet oder zumindest abschnittsweise durch dasjenige Bremskolbenteil gebildet sein, das den zweiten Kolbenkörperabschnitt bildet. Auch ist es denkbar, dass der Stirnwandabschnitt von einem separaten Bremskolbenteil gebildet wird. Die Grenzen des Stirnwandabschnitts können somit mit den Grenzen zwischen einzelnen Bremskolbenteilen zusammenfallen, müssen es aber nicht. Aufgrund der bereits genannten hohen axiale Länge des zweiten Kolbenkörperabschnitts ist der ringförmige Stirnwandabschnitt zudem so angeordnet, dass er vergleichsweise weit in einen Druckraum hineinragt, wenn der Bremskolben in einer zylindrischen Öffnung, z. B. einem Fluidzylinder, verwendet wird. Es werden daher die bereits im Zusammenhang mit einem vergleichsweise geringen Volumen des Druckraums genannten Effekte und Vorteile weiter verstärkt.
  • Der ringförmige Stirnwandabschnitt ist bevorzugt umfangsmäßig durchgängig. Alternativ kann er jedoch auch durch mehrere, am Umfang verteilte Stirnwandsegmente gebildet sein.
  • Der zweite Kolbenkörperabschnitt kann zudem axial durch einen Bodenabschnitt verschlossen sein. Der zweite Kolbenkörperabschnitt und der Bodenabschnitt bildenden somit zusammen eine Art Topf oder eine Kavität. Bevorzugt dient der Bodenabschnitt als axialer Anschlag für den Bremskolbenantrieb. Es ist somit auch diese Funktion in den Bremskolben integriert, weshalb dieser in Anbetracht seines Funktionsumfangs einfach und kostengünstig herstellbar ist. Wie bereits zum Stirnwandabschnitt erläutert, kann auch der Bodenabschnitt zumindest abschnittsweise durch dasjenige Bremskolbenteil ausgeführt sein, das den ersten Kolbenkörperabschnitt bildet, oder zumindest abschnittsweise durch dasjenige Bremskolbenteil gebildet sein, das den zweiten Kolbenkörperabschnitt definiert. Alternativ ist der Bodenabschnitt von einem separaten Bremskolbenteil gebildet. Die Grenzen des Bodenabschnitts können also mit den Grenzen zwischen einzelnen Bremskolbenteilen zusammenfallen, müssen aber nicht.
  • Vorzugsweise sind der Bodenabschnitt und der Stirnwandabschnitt an axial entgegengesetzten Enden des zweiten Kolbenkörperabschnitts angeordnet. Ein Inneres des zweiten Kolbenkörperabschnitts ist somit auf einer ersten axialen Seite verschlossen, die insbesondere in einem verbauten Zustand des Bremskolbens eine Bremsscheibenseite ist. Der Stirnwandabschnitt verschließt den ringförmigen Hohlraum somit auf einer zweiten, der ersten entgegengesetzten axialen Seite, also druckkammerseitig. Ein solcher Bremskolben ist strukturell einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar.
  • Der Bodenabschnitt kann flach, kegelförmig oder kegelstumpfförmig sein. Dabei ist eine der Kegelform oder der Kegelstumpfform zugeordnete Mittelachse stets mit der Kolbenlängsachse identisch. Solche Bodenabschnitte bilden einen zuverlässigen Anschlag für den Bremskolbenantrieb.
  • In einer Variante ist an einem axialen Ende des ersten Kolbenkörperabschnitts eine Druckfläche zur Beaufschlagung eines Bremsbelags positioniert. Die Druckfläche kann durch eine axiale Stirnseite des ersten Kolbenkörperabschnitts gebildet sein. Auch ist es möglich, dass die Druckfläche durch einen radial nach innen ragenden Fortsatz der Stirnseite ergänzt wird. Derartige Fortsätze können durch Umformen eines axialen Endes des ersten Kolbenkörperabschnitts nach radial innen erzeugt werden. In diesem Zusammenhang wird also der Fortsatz durch dasselbe Bremskolbenteil definiert wie der an den Fortsatz angrenzende Teil des ersten Kolbenkörperabschnitts. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, den Fortsatz mittels eines separaten Bremskolbenteils zu bilden. Die Druckfläche kann zur Vermeidung von Verklebungen mit dem Bremsbelag strukturiert sein. Insbesondere weist die Druckfläche in diesem Zusammenhang eine Rändelung oder ähnliche Strukturierung auf.
  • Dabei können die Druckfläche und eine axial außen liegende Endfläche des Bodenabschnitts im Wesentlichen in einer Ebene liegen. Alternativ ist die axial außen liegende Endfläche des Bodenabschnitts gegenüber der Druckfläche axial zurückversetzt, d. h. in das Innere des Kolbenkörpers. In der ersten Alternative können somit die Druckfläche und die Endfläche des Bodenabschnitts zur Betätigung eines Bremsbelags verwendet werden. Der Bremsbelag wird also über einen vergleichsweise großen, flächigen Kontakt betätigt. In der zweiten Alternative bleibt der Bodenabschnitt auch bei Betätigung des Bremskolbens vom zugeordneten Bremsbelag beabstandet. Auch auf diese Weise kann der Bremsbelag zuverlässig betätigt werden.
  • Gemäß einer Alternative ist der zweite Kolbenkörperabschnitt in Axialrichtung gegenüber dem ersten Kolbenkörperabschnitt elastisch verschiebbar. Dadurch lässt sich der Bremskolben beim Anlegen an den Bremsbelag in geringem Umfang in Axialrichtung elastisch verformen, sodass er elastisch vorgespannt am Bremsbelag anliegt. Auf diese Weise kann der Bremsbelag mit besonders hoher Zuverlässigkeit in Anlage an einer zugeordneten Bremsscheibe gehalten werden.
  • Der zweite Kolbenkörperabschnitt kann bezüglich der Kolbenlängsachse konisch geformt sein. Der zweite Kolbenkörperabschnitt hat somit die Form eines Mantels eines Kegelstumpfes. Vorzugsweise ist dabei ein Konus- oder Kegelwinkel vergleichsweise klein. Er beträgt beispielsweise nur wenige Grad. Der zweite Kolbenkörperabschnitt ist also nur mit einer geringen Konizität ausgestattet. Wenn der Bremskolben in einer räumlichen Orientierung verwendet wird, in der eine Kolbenlängsachse im Wesentlichen horizontal verläuft, können somit eventuell in einem Druckfluid eingeschlossene Luftblasen oder andere Fremdkörper einfach wieder aus einem Bereich des zweiten Kolbenkörperabschnitts herausströmen. Dadurch wird eine Störanfälligkeit des Bremskolbens gering gehalten.
  • Bevorzugt weist der zweite Kolbenkörperabschnitt einen mehreckigen Querschnitt auf. Folglich sind auch die Verdrehsicherungskontur sowie die axiale Führungskontur durch den mehreckigen Querschnitt gebildet. Der Querschnitt ist zum Beispiel viereckig, sechseckig oder achteckig. Solche Querschnitte lassen sich mit gängigen Herstellungsverfahren einfach und kostengünstig herstellen.
  • Gemäß einer Variante ist der Bremskolben durch eine im Wesentlichen konstante Wandstärke gekennzeichnet. Insbesondere ist der Bremskolben ein Blechbauteil. Ein solcher Bremskolben ist strukturell einfach aufgebaut und lässt sich einfach und zuverlässig herstellen. In diesem Zusammenhang wird auch von einer im wesentlichen konstante Wandstärke gesprochen, wenn am Kolben lokale Geometrieelemente wie Nuten oder Ähnliches vorgesehen sind. Mit anderen Worten werden derartige Geometrieelemente zur Ermittlung der Wandstärke ignoriert.
  • Wenigstens eines der Bremskolbenteile kann ein Tiefziehteil, ein Rollformteil und/oder ein Extrusionsteil sein. Solche Bremskolbenteile lassen sich insbesondere in hohen Stückzahlen einfach und kostengünstig herstellen. Dabei ist es auch möglich, dass ein Bremskolbenteil in mehrere der genannten Kategorien fällt.
  • Beispielsweise kann ein Extrusionsteil mittels eines Rollformverfahrens nachbearbeitet werden.
  • Insgesamt kann der Bremskolben also mittels Bremskolbenteilen aufgebaut sein, die durch unterschiedliche Fertigungstechnologien hergestellt wurden. Damit kann für jedes Bremskolbenteil diejenige Fertigungstechnologie oder Kombination von Fertigungstechnologien gewählt werden, die in Anbetracht der Geometrie und der Belastung des Bremskolbenteils im Betrieb die beste Eignung aufweist. Es ergibt sich ein Bremskolben mit hoher Zuverlässigkeit, der gleichzeitig effizient herstellbar ist.
  • Bevorzugt sind die Bremskolbenteile stoffschlüssig oder formschlüssig miteinander verbunden. Auf dies Weise sind die Bremskolbenteile über ihre gesamte Lebensdauer zuverlässig verbunden. Gleichzeitig lassen sich stoffschlüssige und formschlüssige Verbindungen fertigungstechnisch leicht realisieren.
  • Ein Beispiel für eine stoffschlüssige Verbindung ist eine Schweißnaht. Die Bremskolbenteile sind also miteinander verschweißt. Insbesondere handelt es sich bei der Schweißnaht um eine Laserschweißnaht. Solche Schweißnähte können mit hoher Geschwindigkeit und Präzision erzeugt werden. Damit eignen sie sich für die Produktion hoher Stückzahlen.
  • Im Übrigen ist es auch denkbar, die einzelnen Bremskolbenteile aus unterschiedlichen Materialien herzustellen, wobei auch unterschiedliche Legierungen desselben Grundmaterials, z. B. unterschiedliche Stahllegierungen, als unterschiedliche Materialien anzusehen sind. Es kann somit jedes Bremskolbenteil aus demjenigen Material hergestellt werden, das in Anbetracht der Belastung im Betrieb am besten geeignet ist. Auch lassen sich Gußteile mit Blechteilen koppeln, beispielsweise durch Umformen des Blechteils zur Erzielung eines Formschlusses.
  • Außerdem wir die Aufgabe durch einen Bremssattel der eingangs genannten Art gelöst, der einen erfindungsgemäßen Bremskolben aufweist. Der Bremskolben ist verschiebbar in einer zylindrischen Öffnung aufgenommen. Die zylindrische Öffnung ist, z. B. ein Fluidzylinder. In diesem Fall begrenzt der Bremskolben einen mit Druckfluid beaufschlagbaren Druckraum. Alternativ oder zusätzlich ist der Bremskolben mit einem einen Spindeltrieb umfassenden Bremskolbenantrieb gekoppelt. Aufgrund der Tatsache, dass der erfindungsgemäße Bremskolben strukturell einfach aufgebaut sowie kostengünstig herstellbar ist, gilt dies auch für den Bremssattel, in dem ein solcher Bremskolben verwendet wird.
  • Für den Fall, dass der Bremskolben verschiebbar im Fluidzylinder aufgenommen ist und den Druckraum begrenzt, kann der Bremskolben fluidisch, zum Beispiel hydraulisch, betätigt werden.
  • Falls der Bremskolben ausschließlich mit einem einen Spindelantrieb umfassenden Bremskolbenantrieb gekoppelt ist, kann dieser lediglich elektrisch mittels des Spindeltriebs betätigt werden. Ein derartiger Bremssattel kann für eine Park- oder Feststellbremse verwendet werden. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von einer elektrischen Parkbremse (EPB). Ferner kann ein solcher Bremssattel für eine elektromechanische Bremse (EMB) genutzt werden, die auch während des Fahrens Verwendung findet.
  • Selbstverständlich ist es auch möglich, dass der Bremskolben sowohl in einem Fluidzylinder aufgenommen ist und einen Druckraum begrenzt als auch mit einem einen Spindeltrieb umfassenden Bremskolbenantrieb gekoppelt ist. Es können dann alle vorgenannten Funktionen ausgeführt werden.
  • Der Bremskolbenantrieb kann eine zur Verdrehsicherungskontur komplementäre Querschnittsgeometrie in dem Bereich haben, mit dem der Bremskolbenantrieb in die Verdrehsicherungskontur ragt. Bevorzugt ist der Bereich durch eine Spindelmutter gebildet. Die Spindelmutter ist also verdrehsicher und entlang der Kolbenlängsachse verschiebbar am Bremskolben gelagert. Es ergibt sich so eine zuverlässige Kopplung des Bremskolbens mit dem Bremskolbenantrieb. In diesem Zusammenhang ist eine Spindel des Spindeltriebs bevorzugt ortsfest drehbar gelagert.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele erläutert, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind. Es zeigen:
    • - 1 in einer teilweise geschnittenen Darstellung einen erfindungsgemäßen Bremssattel mit einem erfindungsgemäßen Bremskolben, wobei zusätzlich ein Abschnitt einer Bremsscheibe dargestellt ist,
    • - 2 den erfindungsgemäßen Bremskolben aus der 1 zusammen mit Komponenten eines als Spindeltrieb ausgeführten Bremskolbenantriebs,
    • - 3 den Bremskolben aus den 1 und 2 in einer isolierten Darstellung, wobei zwei alternative Aufbauvarianten des Bremskolbens dargestellt sind,
    • - 4 den Bremskolben aus den 1 bis 3 in einer Ansicht entlang einer Richtung IV aus 3,
    • - 5 den Bremskolben aus den 1 bis 4 in einer perspektivischen Ansicht, wobei im Unterschied zur 3 nur eine Aufbauvariante dargestellt ist,
    • - 6 den Bremskolben aus den 1 bis 5 in einer anderen perspektivischen Ansicht, wobei dieselbe Aufbauvariante dargestellt ist wie in 5,
    • - 7 in einer der 2 entsprechenden Darstellung einen erfindungsgemäßen Bremskolben gemäß einer alternativen Ausführungsform, wobei wieder zwei Aufbauvarianten dargestellt sind,
    • - 8 bis 16 weitere alternative Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bremskolbens.
  • 1 zeigt einen Bremssattel 10 einer Scheibenbremse eines Fahrzeugs, der mit einer Bremsscheibe 12 zusammenwirkt.
  • Der Bremssattel 10 umfasst einen Bremssattelkörper 14, an dem ein erster Bremsbelag 16 befestigt ist. Der erste Bremsbelag 16 ist somit unbeweglich am Bremssattelkörper 14 gehalten.
  • Darüber hinaus ist ein zweiter Bremsbelag 18 vorgesehen, der verschiebbar am Bremssattelkörper 14 gelagert ist, sodass er mittels eines Bremskolbens 20 wahlweise an die Bremsscheibe 12 angedrückt werden kann, um eine Bremswirkung zu erzielen.
  • Zu diesem Zweck ist der Bremskolben 20 verschiebbar in einer zylindrischen Öffnung, hier z. B. einem Fluidzylinder 22 gelagert, der am Bremssattelkörper 14 ausgebildet ist.
  • Dabei wird ein mit Druckfluid beaufschlagbarer Druckraum 24 von einem der Bremsscheibe 12 abgewandten Ende des Fluidzylinders 22 und dem Bremskolben 20 begrenzt.
  • Der Druckraum 24 ist fluidisch mit einem Druckfluidanschluss 26 verbunden, über den wahlweise ein Druckfluid in den Druckraum 24 eingebracht und aus diesem ausgeleitet werden kann.
  • Beispielsweise handelt es sich beim Druckfluid um ein Hydraulikfluid. Somit ist der Fluidzylinder 22 ein Hydraulikzylinder.
  • Der Bremskolben 20 kann somit hydraulisch auf den Bremsbelag 18 und die Bremsscheibe 12 zubewegt werden, sodass der Bremsbelag 18 an die Bremsscheibe 12 angelegt wird und diese bremst.
  • Darüber hinaus ist der Bremskolben 20 mit einem Bremskolbenantrieb 28 gekoppelt, der in der dargestellten Ausführungsform ein Spindeltrieb ist.
  • Zu betonen ist aber, dass der Bremskolben mit den zuvor und anschließend beschriebenen Funktionen auch bei einer reinen elektromechanischen Bremse einsetzbar ist und hier in einer zylindrischen Öffnung aufgenommen ist, die als Bohrung ausgeführt sein kann oder als Öffnung eines rohrförmigen Zylinders.
  • In diesem Zusammenhang ist eine Spindelmutter 30 des Spindeltriebs drehfest, aber entlang einer Kolbenlängsachse 32 axial verschiebbar am Bremskolben 20 gelagert.
  • Die Spindelmutter 30 wirkt mit einer Spindel 34 des Spindeltriebs zusammen, die um die Kolbenlängsachse 32 drehbar, aber ansonsten ortsfest am Bremssattelkörper 14 gelagert ist. Die Spindel 34 kann mittels eines elektrischen Antriebsmotors 36 wahlweise in Rotation versetzt werden.
  • Somit lässt sich der Bremskolben 20 auch mittels des als Spindeltrieb ausgeführten Bremskolbenantriebs 28 auf den Bremsbelag 18 und die Bremsscheibe 12 zu bewegen, sodass der Bremsbelag 18 an die Bremsscheibe 12 angedrückt wird und diese bremst.
  • Der Bremskolben 20 ist in den 2 bis 6 im Detail dargestellt. In der 2 sind zudem die Spindelmutter 30 und die Spindel 34 zu sehen.
  • Der Bremskolben 20 umfasst in diesem Zusammenhang im Wesentlichen einen ersten rohrförmigen Kolbenkörperabschnitt 38 und einen zweiten rohrförmigen Kolbenkörperabschnitt 40.
  • Beide Kolbenkörperabschnitte 38, 40 erstrecken sich entlang der Kolbenlängsachse 32.
  • Dabei ist der zweite Kolbenkörperabschnitt 40 bezüglich der Kolbenlängsachse 32 leicht konisch ausgebildet. Sein Querschnitt verringert sich dabei ausgehend von demjenigen Ende, das benachbart zum Bremskolbenantrieb 28 angeordnet ist in Richtung des bremsbelagseitigen Endes.
  • Ferner ist der zweite Kolbenkörperabschnitt 40 unter Bildung eines ringförmigen Hohlraums 42 in axialer Ansicht radial vollständig innerhalb des ersten Kolbenkörperabschnitts 38 angeordnet. Mit anderen Worten liegt der zweite Kolbenkörperabschnitt 40 vollständig innerhalb des ersten Kolbenkörperabschnitts 38, wenn der Bremskolben 20 entlang der Kolbenlängsachse 32 betrachtet wird.
  • In der dargestellten Ausführungsform liegt der zweite Kolbenkörperabschnitt 40 zudem axial vollständig innerhalb des ersten Kolbenkörperabschnitts 38. Das bedeutet, dass der zweite Kolbenkörperabschnitt 40 axial nicht über den ersten Kolbenkörperabschnitt 38 vorsteht. Das gilt für beide axialen Enden des zweiten Kolbenkörperabschnitts 40.
  • Dabei sind der erste Kolbenkörperabschnitt 38 und der zweite Kolbenkörperabschnitt 40 über einen ringförmigen Stirnwandabschnitt 44 miteinander verbunden. Der ringförmige Stirnwandabschnitt 44 begrenzt somit in axialer Richtung auch den Hohlraum 42.
  • Darüber hinaus ist der zweite Kolbenkörperabschnitt 40 an seinem entlang der Kolbenlängsachse 32 dem Stirnwandabschnitt 44 entgegengesetzten Ende durch einen Bodenabschnitt 46 axial verschlossen.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist der Bodenabschnitt 46 kegelstumpfförmig. Es versteht sich jedoch, dass dieser auch anders geformt sein kann, z. B. flach oder kegelförmig.
  • Eine Länge L2 des zweiten Kolbenkörperabschnitts 40 beträgt dabei in der dargestellten Ausführungsform 70 % bis 80 % einer Länge L1 des ersten Kolbenkörperabschnitts 38 (siehe 3).
  • Selbstverständlich sind auch andere Längen L2 des zweiten Kolbenkörperabschnitts 40 möglich. Wie anhand der nachstehenden Erläuterung deutlich werden wird, muss jedoch eine gewisse Mindestlänge gegeben sein. Insgesamt beträgt also eine Länge L2 des zweiten Kolbenkörperabschnitts 40 entlang der Kolbenlängsachse 32 mindestens 50 % der Länge L1 des ersten Kolbenkörperabschnitts 38.
  • Der zweite Kolbenkörperabschnitt 40 und der Bodenabschnitt 46 bilden gemeinsam eine Kavität, in der die Spindelmutter 30 aufgenommen ist.
  • Dabei weist eine Innenumfangsfläche 48 des zweiten Kolbenkörperabschnitts 40 eine Verdrehsicherungskontur 50 auf.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist die Verdrehsicherungskontur 50 dadurch gebildet, dass der zweite Kolbenkörperabschnitt einen achteckigen Querschnitt hat (siehe insbesondere 5).
  • Die Spindelmutter 30, die einen Bereich des Bremskolbenantriebs 28 darstellt, der in die Verdrehsicherungskontur 50 ragt, hat eine komplementäre Querschnittsgeometrie, ist also ebenfalls achteckig. Damit kann die Spindelmutter 30 gegenüber dem Bremskolben 20 nicht verdreht werden.
  • Allerdings lässt sich die Spindelmutter 30 entlang der Kolbenlängsachse 32 innerhalb des zweiten Kolbenkörperabschnitts 40 verschieben.
  • Die Innenumfangsfläche 48 bildet somit auch eine axiale Führungskontur 52 für den Bremskolbenantrieb 28, genauer gesagt für die Spindelmutter 30.
  • Dabei ist die bereits erwähnte Konizität des zweiten Kolbenkörperabschnitts 40 so gering, dass die Spindelmutter 30 über die gesamte Länge L2 mittels der Führungskontur 52 geführt werden kann.
  • Darüber hinaus ist an einem axialen Ende des ersten Kolbenkörperabschnitts 38 eine Druckfläche 54 positioniert, die dazu dient, an den Bremsbelag 18 angelegt zu werden, also diesen mit einer Kraft zu beaufschlagen.
  • Die Druckfläche 54 erstreckt sich dabei über die axiale Stirnfläche des ersten Kolbenkörperabschnitts 38 einerseits und über einen ringförmigen, radial nach innen von der Stirnfläche ausgehenden Druckflächenfortsatz 56.
  • Um die Reibung zwischen dem Bremsbelag 18 und der Druckfläche 54 zu erhöhen, ist diese mit Radialnuten 58 versehen.
  • Um ein Verdrehen des Bremskolbens 20 relativ zum Bremssattelkörper 14 zu verhindern, ist dieser über nicht gezeigte mechanische Koppelungsmittel drehfest z. B. mit dem Bremsbelag 18, üblicherweise mit der sogenannten Rückenplatte des Bremsbelags 18, verbunden. Beispielsweise ist am Bremskolben 20 oder an der Rückenplatte ein Vorsprung vorgesehen, der in eine am jeweils anderen Bauteil aus Bremskolben 20 und Rückenplatte greift, um eine drehfeste Kopplung zu bewirken.
  • Der Bremskolben 20 ist darüber hinaus so gestaltet, dass die Druckfläche 54 und eine axial außen liegende Endfläche 60 des Bodenabschnitts 46 im Wesentlichen in einer Ebene E liegen (siehe 2 und 3).
  • Im Betrieb des Bremskolbens 20 liegt also nicht nur die Druckfläche 54, sondern auch die Endfläche 60 am Bremsbelag 18 an.
  • Wie insbesondere anhand der 3 zu erkennen ist, weist der Bremskolben 20 eine im Wesentlichen konstante Wandstärke d auf.
  • Dabei ist der Bremskolben 20 aus einem ersten Bremskolbenteil 20a und einem zweiten Bremskolbenteil 20b aufgebaut, die zur Schaffung des Bremskolbens 20 stoffschlüssig verbunden sind.
  • Wie insbesondere in 3 sichtbar ist, kann der Bremskolben 20 gemäß zweier Aufbauvarianten gestaltet sein. Dabei sind in der 3 zwei Schweißnähte, z. B. Laserschweißnähte 61, 61` dargestellt, wobei die Laserschweißnaht 61 eine Variante und die Laserschweißnaht 61' die zweite Variante darstellt.
  • In einer ersten Aufbauvariante sind ein der Stirnwand 44 abgewandter Teil des ersten Kolbenkörperabschnitts 38 sowie der Druckflächenfortsatz 56 mit der Druckfläche 54 durch das erste Bremskolbenteil 20a gebildet.
  • Ein verbleibender, verhältnismäßig kleiner Teil des ersten Kolbenkörperabschnitts 38, die Stirnwand 44, der zweite Kolbenkörperabschnitt 40 sowie der Bodenabschnitt 46 sind durch das zweite Bremskolbenteil 20b gebildet.
  • Die Stirnwand 44, der zweite Kolbenkörperabschnitt 40 und der Bodenabschnitt 46 sind also ganz oder vollständig durch das zweite Bremskolbenteil 20b gebildet.
  • In der ersten Aufbauvariante sind die Bremskolbenteile 20a, 20b mittels der Laserschweißnaht 61 verbunden.
  • Diese liegt innerhalb des ersten Kolbenkörperabschnitts 38.
  • Ferner läuft die Laserschweißnaht 61 bezüglich der Kolbenlängsachse 32 umfangsmäßig vollständig um.
  • In einer zweiten Aufbauvariante, die als Alternative zur ersten Aufbauvariante zu verstehen ist, sind der erste Kolbenkörperabschnitt 38, der Druckflächenfortsatz 56 mit der Druckfläche 54, der Stirnwandabschnitt 44 sowie ein verhältnismäßig kleiner, dem Stirnwandabschnitt 44 zugewandter Teil des zweiten Kolbenkörperabschnitts 40 durch das erste Bremskolbenteil 20a gebildet.
  • Der verbleibende Teil des zweiten Kolbenkörperabschnitts 40 sowie der Bodenabschnitt 46 sind durch das zweite Bremskolbenteil 20b gebildet.
  • In der zweiten Aufbauvariante sind die Bremskolbenteile 20a, 20b mittels der Laserschweißnaht 61' verbunden, die eine Alternative zur Laserschweißnaht 61 darstellt. Mit anderen Worten ist in der ersten Aufbauvariante die Laserschweißnaht 61' zu ignorieren und in der zweiten Aufbauvariante die Laserschweißnaht 61.
  • Die Laserschweißnaht 61' liegt innerhalb des zweiten Kolbenkörperabschnitts 40.
  • Sie läuft ebenfalls bezüglich der Kolbenlängsachse 32 umfangsmäßig vollständig um.
  • Der Bremskolben 20 ist in beiden Aufbauvarianten als Blechbauteil hergestellt.
  • Dabei ist in der ersten Aufbauvariante (siehe Laserschweißnaht 61) das erste Bremskolbenteil 20a ein Extrusionsteil sowie ein Rollformteil.
  • Das bedeutet, dass zur Herstellung des ersten Bremskolbenteils 20a zunächst ein im Wesentlichen rohrförmiger Grundkörper extrudiert wird. An diesen wird dann mittels Rollformen der Druckflächenfortsatz 56 sowie eine nicht näher bezeichnete Nut eingeformt.
  • Das zweite Bremskolbenteil 20b ist als Tiefziehteil ausgeführt.
  • Natürlich könnte theoretisch die in 3 gezeigte Variante auch mit beiden Schweißnähten gleichzeitig versehen sein. Als Ausgangsmaterial dient eine Scheibe.
  • Diese wird zunächst zu einem Napf oder einem einseitig verschlossenen Rohr umgeformt. Dabei entspricht ein Mantel des Napfes oder des Rohres hinsichtlich seiner Außenkontur im Wesentlichen dem zweiten Kolbenkörperabschnitt 40.
  • Nachfolgend wird mittels Rollformen ein Randbereich des Napfes umgeformt, um den Stirnwandabschnitt 44 sowie den diesen zugewandten Teil des ersten Kolbenkörperabschnitts 38 zu bilden. Der Stirnwandabschnitt könnte gegebenenfalls auch beim Tiefziehen hergestellt werden und dabei den Haltebereich darstellen.
  • Als alternatives Ausgangsmaterial kann ein einseitig geschlossenes Rohr dienen. Dann kann der Tiefziehschritt entfallen.
  • Nachdem sowohl das erste Bremskolbenteil 20a als auch das zweite Bremskolbenteil 20b produziert sind, werden sie in der gewünschten Lage relativ zueinander positioniert und mittels Laserschweißen gefügt. Dabei entsteht die Laserschweißnaht 61.
  • Abschließend kann die Laserschweißnaht 61 nachbehandelt werden, sodass sich eine glatte Lauffläche des Kolbens 20 ergibt.
  • Sollten die axialen Abmessungen der beiden Bremskolbenteile 20a, 20b nicht genau genug herstellbar sein, kann eines oder können beide Teile an ihren Berührstellen mechanisch auf Länge bearbeitet werden.
  • Zur Herstellung der zweiten Aufbauvariante wird im Unterschied zur ersten Aufbauvariante der Stirnwandabschnitt sowie ein kleiner Teil des zweiten Kolbenkörperabschnitts 40 durch Rollformen des ersten Bremskolbenteils 20a realisiert. Als Basis kann weiterhin ein im Wesentlichen rohrförmiger Grundkörper dienen, der beispielsweise durch Extrusion hergestellt ist.
  • Das zweite Bremskolbenteil 20b wird wieder mittels Tiefziehen und/oder Rollformen hergestellt.
  • In der 7 ist eine Variante des Bremskolbens 20 zusammen mit der Spindelmutter 30 und der Spindel 34 gezeigt.
  • Dabei unterscheidet sich der Bremskolben 20 gemäß 7 lediglich dadurch vom anhand der 1 bis 6 erläuterten Bremskolben 20, dass die außen liegende Endfläche 60 des Bodenabschnitts 46 gegenüber der Druckfläche 54 axial zurückspringt, d. h. entlang der Kolbenlängsachse 32 zurückversetzt ist.
  • In der Ausführungsform gemäß 7 ist dadurch in einer Situation, in der der Bremskolben 20 den Bremsbelag 18 beaufschlagt, ein Freiraum zwischen der Endfläche 60 des Bodenabschnitts 46 und dem Bremsbelag 18 vorhanden. Daher kann der zweite Kolbenkörperabschnitt 40 in Axialrichtung gegenüber dem ersten Kolbenkörperabschnitt 38 elastisch in Richtung des Bremsbelags 18 verschoben werden. Dies resultiert insbesondere aus einer elastischen Verformung des ringförmigen Stirnwandabschnitts 44.
  • Auf diese Weise wird es möglich, dass der Bremskolben 20, beispielsweise bei einer Betätigung mittels des Bremskolbenantriebs 28 und insbesondere mittels der Spindelmutter 30, unter elastischer Vorspannung an den Bremsbelag 18 angelegt wird.
  • Die 8 bis 16 zeigen weitere Ausführungsformen des Bremskolbens 20.
  • Dabei ist den Bremskolben 20 gemäß 8 bis 12 gemeinsam, dass die Bremskolbenteile 20a, 20b jeweils mittels einer einzigen Schweißnaht verbunden sind, die wieder als Laserschweißnaht 61 ausgeführt ist.
  • In der Ausführungsform gemäß 8 sind der ersten Kolbenkörperabschnitt 38 sowie der Druckflächenfortsatz 56 mit der Druckfläche 54 durch das erste Bremskolbenteil 20a gebildet.
  • Die übrigen Abschnitte des Bremskolbens 20 sind durch das zweite Bremskolbenteil 20b gebildet.
  • Die Laserschweißnaht 61 ist somit zwischen dem ersten Kolbenkörperabschnitt 38 und dem Stirnwandabschnitt 44 positioniert.
  • Im Unterschied zu den zuvor erläuterten Ausführungsformen ist sie an einer axialen Stirnseite des Bremskolbens 20 angeordnet. Weiterhin läuft sie bezüglich der Kolbenlängsachse 32 umfangsmäßig vollständig um.
  • Ein Vorteil dieser Variante ist, dass die Bremskolbenteile nach ihrer Herstellung axial leicht versetzt zueinander positioniert werden können, d. h. die Druckfläche 54 zur Endfläche 60 positioniert wird, und anschließende die Schweißnaht gesetzt wird. Eine spanende Nachbearbeitung der Teile vor dem Schweißen kann entfallen.
  • Vorzugsweise, dies gilt generell und ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt, kann auch nach dem Schweißen optional eine spanende Nachbearbeitung entfallen.
  • Die Ausführungsform gemäß 9 basiert auf der anhand der 1 bis 6 erläuterten Ausführungsform des Bremskolbens 20.
  • Dabei ist jedoch die Laserschweißnaht 61 soweit in Richtung des Stirnwandabschnitts 44 verschoben, dass das zweite Bremskolbenteil 20b im Bereich der Laserschweißnaht 61 mit einem lediglich radial verlaufenden Bund ausgeführt werden kann. Dadurch ist es im Vergleich zur Ausführungsform aus den 1 bis 6 strukturell vereinfacht.
  • 10 zeigt eine weitere Ausführungsform. Diese stellt eine Variante der Ausführungsform aus 8 dar. Das erste Bremskolbenteil 20a ist in beiden Ausführungsformen im Wesentlichen identisch.
  • Der Unterschied besteht somit im zweiten Bremskolbenteil 20b.
  • In der Ausführungsform gemäß 10 ist ein Rand des zweiten Bremskolbenteils 20b zur Bildung des Stirnwandabschnitts 44 nicht nur zu einem sich im Wesentlichen radial erstreckenden Bund umgebogen, sondern ist ausgehend vom zweiten Kolbenkörperabschnitt 40 um 180°, d. h. auch mit einer axialen Erstreckung zurückgebogen.
  • Dabei liegt ein zurückgebogener Abschnitt 21 des zweiten Bremskolbenteils 20b in Radialrichtung nicht am zweiten Kolbenkörperabschnitt 40 an.
  • Mit anderen Worten ist ein Ringspalt mit einer radialen Dicke e zwischen dem zurückgebogenen Abschnitt 21 und dem zweiten Kolbenkörperabschnitt 40 gebildet.
  • Um das zweite Bremskolbenteil 20b an erste Bremskolbenteile 20a von unterschiedlichen Dimensionen anzupassen, muss folglich in der Ausführungsform gemäß 10 lediglich die Dicke e des Ringspalts angepasst werden. Das ist besonders aufwandsarm.
  • Die Verbindung der beiden Bremskolbenteile 20a, 20b ist wieder durch eine an einer axialen Stirnseite des Bremskolbens 20 positionierte und bezüglich der Kolbenlängsachse 32 umfangsmäßig vollständig umlaufende Laserschweißnaht 61 realisiert.
  • Die Ausführungsform aus 11 stellt eine Variante der Ausführungsform gemäß 10 dar, bei der das erste Bremskolbenteil 20a im Bereich der Druckflächen 54 axial geschlossen ist. Mit anderen Worten ist das erste Bremskolbenteil 20a topfförmig.
  • Der Bodenabschnitt 46 liegt dabei am Boden des topfförmigen ersten Bremskolbenteils 20a an.
  • Das zweite Bremskolbenteil 20b der Ausführungsform aus 11 entspricht dem zweiten Bremskolbenteil 20b der Ausführungsform aus 10.
  • Eine zusätzliche Ausführungsform zeigt 12. Sie ist eine Variante der Ausführungsform gemäß 8.
  • Dabei entspricht jedoch ein maximaler Außendurchmesser des zweiten Bremskolbenteils 20b, das ja den zweiten Kolbenkörperabschnitt 40 mit achteckigem Querschnitt umfasst, im Wesentlichen einem Innendurchmesser des ersten Bremskolbenteils 20a im Bereich des ersten Kolbenkörperabschnitts 38, der einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt hat.
  • Das zweite Bremskolbenteil 20b ist somit im Wesentlichen ohne radiales Spiel ins erste Bremskolbenteil 20a eingeschoben.
  • Der ringförmige Stirnwandabschnitt 44 ist dabei aus mehreren Stirnwandsegmenten zusammengesetzt, die jeweils in denjenigen Bereichen vorgesehen sind, in denen ein Außendurchmesser des zweiten Bremskolbenteils 20b vom Innendurchmesser des ersten Bremskolbenteils 20a abweicht. Vereinfacht gesagt ist das immer zwischen den Ecken des achteckigen Querschnitts der Fall.
  • Aus demselben Grund ist der ringförmige Hohlraum 42 auch aus mehreren Hohlraumsegmenten zusammengesetzt.
  • Die Laserschweißnaht 61 ist wie in der Ausführungsform aus 8 gestaltet.
  • Die 13 bis 16 zeigen Ausführungsformen des Bremskolbens 20, bei denen das erste Bremskolbenteil 20a und das zweite Bremskolbenteil 20b jeweils wie gehabt mit der Laserschweißnaht 61 verbunden sind, zusätzlich jedoch mittels einer weiteren Laserschweißnaht 63 verbunden sind.
  • Allen diesen Ausführungsformen ist gemeinsam, dass das erste Bremskolbenteil 20a auf der Seite der Druckfläche 54 axial endseitig geschlossen, also topfförmig ist.
  • Dabei stellt ein zentraler Abschnitt der Topfform den Bodenabschnitt 46 dar, der nunmehr also durch das erste Bremskolbenteil 20a gebildet ist.
  • Der Bodenabschnitt 46 ist über die weitere Laserschweißnaht 63 mit dem zweiten Kolbenkörperabschnitt 40 verbunden. Dies kann direkt (siehe 15 und 16) oder über einen radial nach innen geformten Fortsatz 40a am zweiten Kolbenkörperabschnitt 40 erfolgen (siehe 13 und 14).
  • Dabei hat das topfförmige erste Bremskolbenteil 20a in der Ausführungsform gemäß 13 einen im Wesentlichen ebenen Boden, an den der Fortsatz 40a des zweiten Kolbenkörperabschnitts 40 mittels der weiteren Laserschweißnaht 63 angeschweißt ist.
  • Die Laserschweißnaht 61 entspricht der Ausführungsform aus 8.
  • Bei der Ausführungsform gemäß 14 ist der Boden des topfförmigen ersten Bremskolbenteils 20a nicht eben, sondern umfasst einen gegenüber einem Zentralbereich und einem Randbereich zurückversetzten, ringförmigen Mittelbereich 64.
  • Bei einer axialen Betrachtung einer Außenseite des Bodens stellt sich somit der Mittelbereich 64 als ringförmige Vertiefung dar. Bei einer Axialbetrachtung des Bodens von innen, d. h. durch den zweiten Kolbenkörperabschnitt hindurch, bildet der Mittelbereich 64 eine ringförmige Erhebung.
  • Die Laserschweißnaht 63 verbindet den Mittelbereich mit dem Fortsatz 40a.
  • Die Ausführungsform gemäß 15 ist eine Weiterbildung der Ausführungsform gemäß 14, wobei der Mittelbereich 64 deutlich stärker zurückversetzt ist und am zweiten Kolbenkörperteil 40 kein radial nach innen geformter Fortsätze vorhanden ist.
  • Die Ausführungsform gemäß 16 unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von der Ausführungsform aus 15, dass das zweite Bremskolbenteil 20b anstelle eines radial abstehenden Kragens, der den Stirnwandabschnitt 44 bildet, am entsprechenden axialen Ende lediglich in Radialrichtung aufgeweitet ist.
  • Dabei ist die Aufweitung so gewählt, dass ein Maximaldurchmesser des achteckigen Querschnitts des zweiten Kolbenkörperabschnitts 40 im Wesentlichen einem Innendurchmesser des ersten Kolbenkörperabschnitts entspricht.
  • Es ergibt sich somit eine Verbindung der Bremskolbenteile 20a, 20b wie in der Ausführungsform gemäß 12.
  • Dabei ist der Stirnwandabschnitt 44 wieder aus Stirnwandsegmenten zusammengesetzt.
  • Die Bremskolbenteile 20a, 20b der Ausführungsformen aus den 7 bis 16 lassen sich, wie mit Bezug auf die Ausführungsform aus den 1 bis 6 im Detail erläutert, als Tiefziehteile, Rollformteile und/oder Extrusionsteile herstellen und anschließend verschweißen.
  • Der Bremssattel 10 kann wie folgt betrieben werden.
  • Ausgehend von der in 1 gezeigten Stellung des Bremskolbens 20 kann dieser beispielsweise durch Druckbeaufschlagung des Druckraums 24 nach links verlagert werden, sodass er an den Bremsbelag 18 angelegt wird und diesen an die Bremsscheibe 12 drückt. Dadurch wird eine Bremswirkung hervorgerufen.
  • In diesem Zusammenhang wird der Bremskolbenantrieb 28 nicht betätigt, d. h. die Spindelmutter 30 bewegt sich nicht.
  • Bei seiner Verlagerung in Richtung des Bremsbelags 18 kommt es also zu einer Relativbewegung zwischen dem Bremskolben 20 und der Spindelmutter 30. Dies ermöglicht die axiale Führungskontur 52.
  • Alternativ ist es möglich, dass der Bremskolben 20 ausgehend von der in 1 gezeigten Stellung mittels des Bremskolbenantriebs 28 nach links verlagert wird. Zu diesem Zweck wird der elektrische Antriebsmotor 36 aktiviert und die Spindel 34 in Rotation versetzt. Nachdem die Spindelmutter 30 über die Verdrehsicherungskontur 50 drehfest am Bremskolben 20 gelagert ist, wird dadurch die Spindelmutter 30 nach links verlagert. Dabei wird sie von der Führungskontur 52 geführt.
  • Sobald die Spindelmutter 30 am Bodenabschnitt 46 des Bremskolbens 20 anstößt, nimmt sie den Bremskolben 20 bei ihrer Bewegung nach links mit.
  • Auf diese Weise wird der Bremskolben 20 an den Bremsbelag 18 angelegt, der wiederum an die Bremsscheibe 12 gedrückt wird, um eine Bremswirkung hervorzurufen.
  • In diesem Zusammenhang ist der Bremskolben 20 zusätzlich zur bereits erwähnten Drehkopplung mit der Rückenplatte aufgrund seines reibungsbehafteten Kontakts mit einer Dichtung 62 derart reibschlüssig am Bremssattelkörper 14 gehalten, dass er sich nicht verdreht.
  • Sobald der Bremskolben 20 mit dem Bremsbelag 18 in Kontakt steht, bewirkt auch diese Anlage eine Verdrehsicherung des Bremskolbens innerhalb des Bremssattelkörpers 14.
  • Für den Fall, dass der Bremskolben gemäß 7 gestaltet ist, können in diesem Zusammenhang der zweite Kolbenkörperabschnitt 40 sowie der Bodenabschnitt 46 unter elastischer Verformung des Stirnwandabschnitts 44 gegenüber dem ersten Kolbenkörperabschnitt 38, dessen Druckfläche 54 am Bremsbelag 18 anliegt, noch etwas weiter verschoben werden. Somit wird der Bremskolben 20 unter Vorspannung gesetzt.

Claims (15)

  1. Bremskolben (20), insbesondere für eine Scheibenbremse eines Fahrzeugs, mit einem ersten rohrförmigen Kolbenkörperabschnitt (38) und einem zweiten rohrförmigen Kolbenkörperabschnitt (40), die sich beide entlang einer Kolbenlängsachse (32) erstrecken, wobei der zweite Kolbenkörperabschnitt (40) mit dem ersten Kolbenkörperabschnitt (38) verbunden ist und unter Bildung eines ringförmigen Hohlraums (42) zwischen erstem Kolbenkörperabschnitt (38) und zweitem Kolbenkörperabschnitt (40) in Axialansicht radial vollständig innerhalb des ersten Kolbenkörperabschnitts (38) liegt, wobei eine Länge (L2) des zweiten Kolbenkörperabschnitts (40) entlang der Kolbenlängsachse (32) wenigstens 50 % einer Länge (L1) des ersten Kolbenkörperabschnitts (38) beträgt und eine Innenumfangsfläche (48) des zweiten Kolbenkörperabschnitts (40) eine Verdrehsicherungskontur (50) für einen Bremskolbenantrieb (28) umfasst, die zudem eine axiale Führungskontur (52) für den Bremskolbenantrieb (28) bildet, wobei der Bremskolben (20) aus wenigstens zwei Bremskolbenteilen (20a, 20b) aufgebaut ist, die zum Bilden des Bremskolbens (20) miteinander verbunden sind, und die Kolbenkörperabschnitte (38, 40) jeweils ganz oder teilweise durch eines der wenigstens zwei Bremskolbenteile (20a, 20b) gebildet sind.
  2. Bremskolben (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Bremskolbenteile (20a, 20b) innerhalb des ersten Kolbenkörperabschnitts (38) miteinander verbunden sind.
  3. Bremskolben (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Bremskolbenteile (20a, 20b) innerhalb des zweiten Kolbenkörperabschnitts (40) miteinander verbunden sind.
  4. Bremskolben (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kolbenkörperabschnitt (38) und der zweite Kolbenkörperabschnitt (40) über einen ringförmigen Stirnwandabschnitt (44) verbunden sind.
  5. Bremskolben (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kolbenkörperabschnitt (40) axial durch einen Bodenabschnitt (46) einseitig verschlossen ist.
  6. Bremskolben (20) nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenabschnitt (46) und der Stirnwandabschnitt (44) an axial entgegengesetzten Enden des zweiten Kolbenkörperabschnitts (40) angeordnet sind.
  7. Bremskolben (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem axialen Ende des ersten Kolbenkörperabschnitts (38) eine Druckfläche (54) zur Beaufschlagung eines Bremsbelags (18) positioniert ist.
  8. Bremskolben (20) nach Anspruch 7 und einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfläche (54) und eine axial außen liegende Endfläche (60) des Bodenabschnitts (46) im Wesentlichen in einer Ebene (E) liegen oder dass eine axial außen liegende Endfläche (60) des Bodenabschnitts (46) gegenüber der Druckfläche (54) axial zurückversetzt ist.
  9. Bremskolben (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kolbenkörperabschnitt (40) in Axialrichtung gegenüber dem ersten Kolbenkörperabschnitt (38) elastisch verschiebbar ist.
  10. Bremskolben (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kolbenkörperabschnitt (40) einen mehreckigen Querschnitt aufweist.
  11. Bremskolben (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine im Wesentlichen konstante Wandstärke (d), insbesondere wobei der Bremskolben (20) ein Blechbauteil ist.
  12. Bremskolben (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Bremskolbenteile (20a, 20b) ein Tiefziehteil, ein Rollformteil und/oder ein Extrusionsteil ist.
  13. Bremskolben (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskolbenteile (20a, 20b) stoffschlüssig oder formschlüssig miteinander verbunden sind.
  14. Bremssattel (10) für eine Scheibenbremse eines Fahrzeugs, mit einem Bremskolben (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bremskolben (20) verschiebbar in einer zylindrischen Öffnung aufgenommen ist und/oder wobei der Bremskolben (20) mit einem einen Spindeltrieb umfassenden Bremskolbenantrieb (28) gekoppelt ist.
  15. Bremssattel (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremskolbenantrieb (28) eine zur Verdrehsicherungskontur (50) komplementäre Querschnittsgeometire in dem Bereich hat, mit dem der Bremskolbenantrieb (28) in die Verdrehsicherungskontur (50) ragt.
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