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Die Erfindung betrifft einen mehrteiligen Bremssattel für eine Fahrzeugscheibenbremse und ein Verfahren zum Herstellen desselben. Bei dem von der Fahrzeugscheibenbremse abzubremsenden Fahrzeug kann es sich insbesondere um ein Straßenfahrzeug handeln, wie einen Pkw, einen Lkw oder einen Bus.
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Bremssättel dienen in der Regel dazu, mindestens einen Bremsbelag zu halten und zu tragen, der relativ zu einem gebremsten Bauteil beweglich ist. Bei dem gebremsten Bauteil kann es sich insbesondere um eine Bremsscheibe einer Fahrzeugscheibenbremse handeln. Der Bremssattel kann auch als Sattelrahmen bezeichnet werden. Der Bremssattel kann einen Bremskolben aufnehmen und/oder zumindest einen Teil eines Bremsbetätigungsmechanismus (elektrisch oder hydraulisch) unterbringen.
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Typischerweise nimmt der Bremssattel zumindest einen Teil der Bremsscheibe auf, wie einen radial äußeren Abschnitt, und/oder ist gegenüberliegenden Seiten der Bremsscheibe zugewandt. Auf diese Weise kann ein Paar von Bremsbelägen, die jeweils vom Bremssattel getragen werden, auf gegenüberliegenden Seiten der Bremsscheibe angeordnet werden. Auf allgemein bekannte Weise können die Bremsbeläge so die Bremsscheibe zwischen sich einklemmen.
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Jeder Bremsbelag ist an einer ersten oder zweiten Innenfläche des Bremssattels angeordnet, und insbesondere an einer so genannten Fingerseite oder einer Kolbenseite. Die Innenflächen und die Seitenflächen liegen auf gegenüberliegenden Seiten der Bremsscheibe und/oder sind entlang einer Drehachse des gebremsten Bauteils voneinander beabstandet.
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Ein Beispiel aus dem Stand der Technik für einen Bremssattel findet sich in
KR 102009077181 A .
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Die
DE 10 2010 052 435 A1 offenbart eine Scheibenbremse zur Aufnahme einer Scheibe und eines Bremsklotzes. Die Scheibenbremse weist einen inneren Bremsklotz auf, um Reibung mit einer Seite einer Scheibe zu erzeugen, einen äußeren Bremsklotz, um Reibung mit einer gegenüberliegenden Seite der Scheibe zu erzeugen, und ein Bremssattelgehäuse mit einem Zylinderabschnitt, in dem ein Zylinder vorgesehen ist, um einen Kolben aufzunehmen, um den inneren Bremsklotz mit Druck zu beaufschlagen, und einem Fingerabschnitt, der vor dem Zylinderabschnitt vorgesehen ist, um den äußeren Bremsklotz mit Druck zu beaufschlagen. Das Bremssattelgehäuse weist einen Abstandshalter auf, um den Abstand zwischen dem Zylinderabschnitt und dem Fingerabschnitt variabel zu verändern.
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US 5 284 227 A lehrt eine Scheibenbremse mit einer Mehrzahl von Bremskolben zum Betätigen von Bremsbelägen.
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DE 10 2007 006 472 A1 offenbart eine Scheibenbremse mit einem Bremssattel, der eine drehbare Bremsscheibe U-förmig axial umgreift, und eine Sattelbrücke, zwei Sattelschenkel und mindestens eine Betätigungsvorrichtung umfasst. Eine Wandstärke eines Zentralträgers der Sattelbrücke ist derart ausgeprägt, dass in einem axialen Bereich der Bremsbeläge ein Abstand zwischen dem Zentralträger und einer Drehachse der Bremsscheibe kleiner ist als ein Außenradius der Bremsscheibe.
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DE 10 2013 200 735 A1 lehrt eine Scheibenbremse, insbesondere zur Anwendung in einem riemengetriebenen Startergenerator, aufweisend eine Bremsbacke, die zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegbar ist, wobei die bewegbare Bremsbacke zum Verpressen einer Bremsscheibe zwischen der Bremsbacke und einer Gegenbremsbacke in der Schließstellung ausgebildet ist, eine Betätigungseinrichtung mit einem schwenkbaren Betätigungselement zum Bewegen der Bremsbacke zwischen der Offenstellung und der Schließstellung, und einen Bremssattel mit einem bügelförmigen Aufbau, der die Gegenbremsbacke auf einer Seite der Bremsscheibe an deren äußerem radialem Umfang und einen Stützkörper auf der gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe aufweist, wobei der Stützkörper des Bremssattels die bewegbare Bremsbacke trägt und sie beim Bremsen abstützt.
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US 5 515 948 A offenbart eine Bremsanordnung, die bewirkt, dass Bremsklötze einen Rotor abbremsen, und die erste und zweite Bremssattelabschnitte und den Abschnitten zugeordnete Kolbenkammern umfasst. Die Kolben sind in den Kammern beweglich, um zu bewirken, dass die Beläge reibschlüssig an den gegenüberliegenden Seiten des Rotors angreifen. Eine Struktur verbindet die Bremssattelabschnitte miteinander; und es gibt Öffnungen in der Struktur, um Fluiddruck zu den Kammern zu übertragen, um zu bewirken, dass die Kolben die Beläge verschieben, um den Rotor reibschlüssig zu erfassen und diesen zu bremsen.
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DE 3147 200 A1 bezieht sich auf eine hydraulisch betätigbare Bremse, mit mindestens einem sich drehenden Teil, zwei sich gegenüberliegende Zylinderkörper ,die das sich drehende Teil umfassen und die miteinander durch Befestigungsmittel, welche eine Montage-Zwischenebene der beiden Zylinderkörper durchdringen, verbunden sind, mit zwei jeweils verschieblich in den Zylinderkörpern angeordneten Kolben, die in den Zylindern hydraulische Kammern bilden, und mit zwei Reibelementen, die angepasst sind unter dem Druck der Kolben als Reaktion auf eine Druckerzeugung in den Zylinderkammern das sich drehende Teil einzuklemmen bzw. zusammenzudrücken.
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DE 10 2012 112 823 A1 betrifft eine Bremsscheibe einer Scheibenbremse umfassend einen Reibring und einen Bremsscheibentopf, wobei der Reibring und Bremsscheibentopf einstückig sind und aus einem drückgewalzten Metall bestehen
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Bei der Betätigung der Bremse wirken große Kräfte auf den Bremssattel. Der Bremssattel kann sich daher elastisch verformen oder, anders ausgedrückt, elastisch auslenken. Bei bestehenden Bremssätteln kann dies mit einer Reihe von Nachteilen verbunden sein. So kann es zum Beispiel zu einem ungleichmäßigen Verschleiß der Bremsbeläge und speziell der Bremsbeschichtung kommen. Dies kann zu weiteren Problemen führen, z. B. zur Erzeugung von Restschleifmomenten oder Geräuschen. Außerdem kann sich durch die Verformung das vom Bremssattel und insbesondere von einer vom Bremssattel umfassten Hydraulikkammer aufgenommene Hydraulikvolumen vergrößern. Diese zusätzliche Volumenaufnahme von Bremsflüssigkeit ist aus Gründen der Bremsleistung und/oder der Sicherheit allgemein unerwünscht.
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Weitere Nachteile der bestehenden Bremssättel ergeben sich aus ihrer Herstellung. Üblicherweise sind Bremssättel als einteilige, gegossene oder umgeformte Metallteile konstruiert. Dies schränkt ihre Konstruktion ein, was die Möglichkeit begrenzt, ihre elastischen Verformungseigenschaften zu verbessern.
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Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, einen Bremssattel und ein Verfahren zum Herstellen desselben vorzusehen, wobei diese zumindest einige der oben genannten Nachteile begrenzen.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in dieser Beschreibung und in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Dementsprechend wird ein mehrteiliger Bremssattel für eine Fahrzeugscheibenbremse vorgeschlagen. Der Bremssattel umfasst:
- - ein erstes Teil, das einen Abschnitt umfasst, der an einer ersten Seitenfläche einer Bremsscheibe der Fahrzeugscheibenbremse anordenbar ist;
- - ein zweites Teil, das getrennt von dem ersten Teil ausgebildet ist und einen Abschnitt umfasst, der an einer zweiten Seitenfläche der Bremsscheibe angrdenbar ist;
- - ein Mittelteil, das den ersten Teil und den zweiten Teil verbindet; wobei das Mittelteil mechanisch an mindestens einem der beiden Teile, dem ersten und dem zweiten Teil, befestigt ist.
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Das erste Teil und das zweite Teil können als getrennte Bauteile oder, anders ausgedrückt, als getrennte Elemente ausgebildet sein. Sie können getrennt und mittels unterschiedlicher Herstellungsverfahren produziert werden. Sie können zusammengebaut und insbesondere durch das Mittelteil während eines Montagevorgangs mechanisch verbunden werden, wodurch der Bremssattel gebildet wird.
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Das Mittelteil kann ebenfalls als ein vom ersten Teil und/oder vom zweiten Teil getrenntes Bauteil oder Element ausgeführt sein. Es kann mittels eines Herstellungsverfahren hergestellt werden, das sich von dem Herstellungsverfahren unterscheidet, das für das Herstellen des ersten und/oder des zweiten Teils verwendet wird.
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Das erste Teil, das Mittelteil und das zweite Teil können eine Abfolge von Teilen entlang der Drehachse bilden. Das Mittelteil kann zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil angeordnet sein, insbesondere bei einer Betrachtung entlang der Drehachse. Zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil kann es keine axialen Überlappungen geben. Vielmehr können das erste Teil und das zweite Teil durch das Mittelteil und/oder durch einen axialen Abstand von mehreren Zentimetern, z. B. mindestens 10 cm, voneinander beabstandet sein.
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Das erste Teil kann einen äußersten axialen Endabschnitt des Bremssattels definieren, wenn dieser in einer ersten Richtung der Drehachse betrachtet wird. Der zweite Teil kann einen anderen äußersten axialen Endabschnitt des Bremssattels definieren, wenn dieser in einer entgegengesetzten zweiten Richtung der Drehachse betrachtet wird. Mit anderen Worten können das erste Teil und das zweite Teil entgegengesetzte äußerste axiale Endabschnitte des Bremssattels bilden. Bei dem ersten Teil, dem zweiten Teil und dem Mittelteil kann es sich jeweils um einteilige Elemente handeln, insbesondere um integrale Elemente mit einer homogenen Materialzusammensetzung. Alternativ kann jedes des ersten Teils, zweiten Teils und Mittelteil ein mehrteiliges Element sein, wobei die Teile insbesondere aneinander befestigt oder miteinander verbunden sind, um ein zusammenhängend bewegliches Verbundteil zu bilden. Natürlich kann der Bremssattel eine beliebige Kombination umfassen, bei der jedes des ersten Teils, zweiten Teils und Mittelteils als einteilig oder als mehrteiliges Element ausgebildet ist.
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Eine optionale axiale Überlappung zwischen dem ersten Teil und dem Mittelteil und/oder zwischen dem zweiten Teil und dem Mittelteil kann auf weniger als 30 % und vorzugsweise weniger als 10 % einer axialen Abmessung mindestens eines der jeweiligen Teile begrenzt sein (d. h. von mindestens einem des ersten Teils und Mittelteils und/oder von mindestens einem des zweiten Teils und Mittelteils). Dies kann insbesondere eine optionale axiale Überlappung in einem Kontaktbereich und/oder einem Bereich der mechanischen Befestigung zwischen diesen Teilen betreffen. Die optionale axiale Überlappung in den genannten Bereichen kann eine formschlüssige Verbindung zwischen den Teilen darstellen, z. B. um zu ihrer mechanischen Verbindung beizutragen.
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Alternativ dazu sollte es keine axiale Überlappung zwischen dem ersten Teil und dem Mittelteil und/oder zwischen dem zweiten Teil und dem Mittelteil geben, insbesondere nicht in einem Kontaktbereich und/oder einem Bereich der mechanischen Befestigung untereinander.
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Die mechanische Befestigung kann lösbar sein. Sie kann durch mindestens ein mechanisches Befestigungselement, wie eine Schraube oder einen Bolzen, hergestellt werden. In den mechanisch verbundenen Teilen können Durchgangslöcher oder Aussparungen zur Aufnahme des optionalen mechanischen Befestigungselements vorgesehen werden. Die mechanische Befestigung kann die einzige Befestigung zwischen den jeweiligen Teilen sein. So sollten diese Teile beispielsweise nicht zusätzlich verklebt oder verschweißt werden. Dies kann die Verformungseigenschaften des Bremssattels in einer weiter unten beschriebenen Weise verbessern.
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Durch die Gestaltung des Bremssattels als entsprechend mehrteiliges Bauteil lassen sich die Freiheitsgrade bei der Gestaltung des ersten Teils, des zweiten Teils und des Mittelteils im Vergleich zu bekannten einteiligen Konfigurationen erhöhen. So kann zum Beispiel jedes des ersten Teils, zweiten Teils und Mittelteils unabhängig von den anderen Teilen hergestellt werden. Dies bietet Freiheit z.B. bei der Auswahl der Herstellungsverfahren sowie bei der Auswahl von Materialien, Abmessungen oder Formen. Dadurch können die einzelnen Teile hinsichtlich des gesamten Verformungsverhaltens des Bremssattels und/oder hinsichtlich ihrer individuellen Herstellungskosten optimiert werden.
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Weitere Vorteile können durch die mechanische Verbindung zwischen dem Mittelteil mindestens einem des ersten und des zweiten Teils erzielt werden. Diese mechanische Verbindung kann beispielsweise dazu beitragen, zumindest einen Teil der Verformungsenergie abzubauen, die bei hohen Bremsbelastungen auftritt. Zusätzlich oder alternativ kann die mechanische Verbindung eine elastische Gelenkfunktion aufweisen. Dies kann dazu beitragen, die Verformungseigenschaften in gewünschter Weise zu verändern.
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Im Allgemeinen kann eine bevorzugte Verformungseigenschaft dadurch gekennzeichnet sein, dass die der Bremsscheibe zugewandten Innenflächen des ersten Teils und des zweiten Teils auch bei hohen Bremsbelastungen ihre relative Ausrichtung zueinander im Wesentlichen beibehalten. Sie können zum Beispiel eine im Wesentlichen parallele Ausrichtung zueinander beibehalten. Dies trägt z.B. dazu bei, den unregelmäßigen Verschleiß der Bremsbeläge und die Wärmeentwicklung der mit diesen Teilen verbundenen Bremsbeläge sowie alle anderen im obigen einleitenden Teil genannten Nachteile zu begrenzen.
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Genauer gesagt wurde festgestellt, dass infolge der elastischen Verformung bestehender Bremssättel eine erhebliche Verformung oder Auslenkung der Innenflächen des Bremssattels auftreten kann, die der Bremsscheibe zugewandt sind und die typischerweise die Bremsbeläge tragen. Infolgedessen kann sich der axiale Abstand zwischen den Flächen vergrößern und örtlich variieren. So können die Flächen beispielsweise leicht gegeneinander und/oder gegen die Drehachse der Bremsscheibe verkippen. Sie können daher eine nicht-parallele Ausrichtung einnehmen und/oder allgemein schräg werden, insbesondere in im Vergleich unterschiedlichen Winkeln. Dies kann zu einer ungleichmäßigen Vergrößerung des Spalts zwischen den Flächen und/oder zu einer ungleichmäßigen lokalen axialen Auslenkung und Verschiebung entlang und innerhalb jede(r) Fläche führen. Dies kann z. B. zu einem ungleichmäßigen Verschleiß der Bremsbeläge führen. Dies kann durch die hier offenbarte Lösung zumindest teilweise verhindert werden.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind das erste Teil und das zweite Teil durch das Mittelteil voneinander beabstandet. Dies kann insbesondere betreffen, dass das erste und das zweite Teil axial voneinander beabstandet sind. Anders ausgedrückt, kann das Mittelteil axial zwischen dem ersten und dem zweiten Teil angeordnet sein, so dass diese in einem axialen Abstand zueinander bleiben.
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Zusätzlich oder alternativ kann das Mittelteil das einzige Teil sein, das den ersten und den zweiten Teil verbindet.
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In einem Beispiel ist das Mittelteil so anordenbar, dass es sich entlang der Drehachse der Bremsscheibe erstreckt. Insbesondere kann es einen axialen Spalt zwischen dem ersten und dem zweiten Teil überbrücken und/oder die Bremsscheibe von einer Seite zur anderen überspannen (und oberhalb derselben angeordnet sein). In diesem Zusammenhang kann sie einer äußeren Umfangsfläche der Bremsscheibe gegenüber liegen. Die Erstreckung des Mittelteils kann insbesondere eine axiale Position der ersten Seitenfläche der Bremsscheibe und/oder eine axiale Position der zweiten Seitenfläche der Bremsscheibe einschließen (oder, anders ausgedrückt, sich mit dieser überschneiden).
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Die mechanische Befestigung des Mittelteils am ersten Teil und/oder am zweiten Teil kann an oder in der Nähe einer axialen Position einer Innenfläche des jeweiligen ersten Teils und zweiten Teils positioniert werden, wobei diese Fläche der Bremsscheibe zugewandt ist.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Mittelteil einstückig mit dem jeweils anderen Teil des ersten und zweiten Teils ausgebildet, an dem es nicht mechanisch befestigt ist. Dies kann die erforderlichen Montageschritte begrenzen und dennoch ermöglichen, dass mindestens eines der beiden Teile unabhängig voneinander hergestellt und/oder optimiert werden kann.
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In einem Beispiel umfasst mindestens eines des ersten und zweiten Teils einen Hohlraum zur Aufnahme eines Bremskolbens. Das jeweils andere des ersten und dem zweiten Teils kann ebenfalls einen solchen Hohlraum aufweisen oder frei von einem solchen Hohlraum sein. Sowohl das erste als auch das zweite Teil, insbesondere beide, können jeweils mindestens einen Bremsbelag tragen und/oder halten. Sie können zum Beispiel einen Bremsbelag während ihrer axialer Verschiebung beim Bremsen tragen und/oder führen.
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Erfindungsgemäß umfasst die mechanische Befestigung (oder anders ausgedrückt, die mechanische Verbindung, die diese Befestigung gewährleistet) des Mittelteils mit dem ersten und/oder zweiten Teil mindestens ein elastisches Element. Zum Beispiel kann das mindestens eine elastische Element in die mechanische Verbindung einbezogen werden, die die Befestigung gewährleistet. Auf diese Weise kann zumindest ein Teil der Verformungsenergie bei hohen Bremsbelastungen durch das elastische Element abgebaut werden, wodurch z. B. die Neigung der Seitenflächen des ersten und zweiten Teils relativ zueinander begrenzt wird.
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Das elastische Element kann eine Unterlegscheibe oder ein anderes Teil sein, das als elastischer Abstandshalter wirkt. Das elastische Element ist (insbesondere in axialer Richtung) zwischen dem Mittelteil und dem jeweiligen ersten oder zweiten Teil, an dem das Mittelteil befestigt ist, angeordnet. Es kann mindestens eines dieser Teile berühren. Das elastische Element kann aus einem elastischeren Material bestehen im Vergleich zu dem ersten Teil, dem zweiten Teil und/oder dem dritten Teil (z. B. definiert durch einen E-Modul des jeweiligen Materials). Es kann aus einem nichtmetallischen Material bestehen, nämlich z. B. aus Gummi oder Kunststoff.
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Die mechanische Befestigung (anders ausgedrückt, die mechanische Verbindung) kann außerdem mindestens ein mechanisches Befestigungselement umfassen. Dieses mechanische Befestigungselement kann an dem elastischen Element anliegen oder von diesem gestützt werden, insbesondere wenn es als Unterlegscheibe ausgeführt ist. Dies ermöglicht eine einfache und kompakte Befestigung, die gleichzeitig hilft, die elastischen Eigenschaften des Bremssattels in gewünschter Weise zu definieren. Insbesondere kann bei Vorsehen einer elastischen Unterlegscheibe eine mechanische Befestigung erreicht werden, die als Gelenk mit definierten elastischen Verformungseigenschaften wirkt.
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Gemäß einem weiteren Beispiel kann das Mittelteil mindestens eine Aussparung bzw. Vertiefung oder mindestens eine Durchgangsloch aufweisen, insbesondere in einer von der Bremsscheibe abgewandten Seite. Diese Seite kann einer radial äußeren Seite des Mittelteils entsprechen. Die Aussparung kann eine radiale Vertiefung definieren. Das Durchgangsloch kann sich radial erstrecken, z. B. von einer von der Bremsscheibe abgewandten radialen äußeren Seite zu einer radialen inneren Seite. Die Aussparung und/oder das Durchgangsloch können langgestreckt sein, z. B. in axialer Richtung oder in Umfangsrichtung.
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Durch die Aussparung oder das Durchgangsloch kann eine Gewichtseinsparung erzielt werden. In diesem Zusammenhang ist der erhöhte Freiheitsgrad, z. B. in Bezug auf Formen und Abmessungen, der durch das getrennte Ausbilden des Mittelteils von mindestens einem der beiden Teile, dem ersten und dem zweiten Teil, erreicht wird, besonders vorteilhaft. Genauer gesagt, erhöht dies auch entsprechende Freiheitsgrade hinsichtlich der Gestaltung der jeweiligen Aussparungen und Durchgangslöcher.
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In einem Beispiel ist mindestens eines von dem ersten Teil, dem zweiten Teil und dem Mittelteil aus einem Material hergestellt oder umfasst ein Material, das sich von einem Material eines jeweiligen anderen des ersten Teils, zweiten Teils und Mittelteils unterscheidet. Alle diese Teile können jedoch aus einem metallischen Werkstoff hergestellt sein oder ein solches umfassen. Dementsprechend können mindestens zwei verschiedene Materialien vorhanden sein und/oder auf die Teile verteilt werden. Dies unterstreicht die erhöhte Flexibilität bei der Gestaltung des Bremssattels im Vergleich zu den bisherigen einteiligen Konfigurationen.
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Im Allgemeinen kann mindestens eines des ersten Teils, zweiten Teils und Mittelteils ein nicht gegossenes Teil sein. Es kann sich beispielsweise um ein Umformteil oder um ein Teil handeln, das durch Übereinanderschichten und/oder Verschweißen mehrerer Materialplatten hergestellt wird.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung (insbesondere Montage bzw. Zusammensetzen) eines Bremssattels für eine Fahrzeugscheibenbremse, wobei der Bremssattel umfasst:
- - ein erstes Teil, das einen Abschnitt umfasst, der an einer ersten Seitenfläche einer Bremsscheibe der Fahrzeugscheibenbremse anordenbar ist;
- - ein zweites Teil mit einem Abschnitt, der an einer zweiten Seitenfläche der Scheibenbremse anordenbar ist;
- - ein Mittelteil;
wobei das Verfahren umfasst: - mechanisches Befestigen des Mittelteils an mindestens einem der Teile, dem ersten und dem zweiten Teil, wodurch das erste und das zweite Teil durch das Mittelteil verbunden werden.
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Ist das Mittelteil mit einem der beiden Teile, dem ersten und dem zweiten Teil, einstückig verbunden, sei bemerkt, dass es genügen kann, dieses mit dem entsprechend anderen des ersten und zweiten Teils zu verbinden, um eine mechanische Befestigung zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil vorzusehen. Wenn das Mittelteil getrennt von dem ersten und dem zweiten Teil vorgesehen ist, kann es mechanisch an diesen beiden Teilen befestigt werden, um die mechanische Verbindung zwischen ihnen herzustellen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Verfahren außerdem umfassen:
- - Herstellen mindestens eines des ersten Teils, zweiten Teils und Mittelteils durch ein Herstellungsverfahren, das sich von einem Herstellungsverfahren der entsprechend anderen Teile unterscheidet.
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Die Herstellungsverfahren können generisch oder grundsätzlich unterschiedlich sein. Sie können sich beispielsweise auf verschiedene Hauptgruppen beziehen, wie sie in der deutschen Industrienorm (DIN) 8580 klassifiziert sind (d.h. Gießen, Umformen, Trennen, Fügen, Beschichten). Im Allgemeinen kann mindestens eines der Teile durch ein anderes Herstellungsverfahren als Gie-ßen hergestellt werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Figuren erläutert. Ähnliche Merkmale können in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sein.
- 1 ist eine schematische geschnittene Ansicht eines mehrteiligen Bremssattels gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem nicht mechanisch befestigten Zustand.
- 2 zeigt den Bremssattel nach 1 in einem mechanisch fixierten Zustand.
- 3 zeigt eine Seitenansicht eines mehrteiligen Bremssattels gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 4 ist eine Draufsicht auf den Bremssattel der 3.
- 5 zeigt eine Seitenansicht eines mehrteiligen Bremssattels gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 6A-F zeigen Frontansichten eines ersten Teils eines mehrteiligen Bremssattels gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.
- 7A-C zeigen Aufsichten auf ein Mittelteil eines mehrteiligen Bremssattels gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.
- 8A-C zeigen Seitenansichten eines Mittelteils eines mehrteiligen Bremssattels gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.
- 9A-H zeigen Ansichten eines elastischen Elements für einen mehrteiligen Bremssattel gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.
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1 ist eine schematische geschnittene Ansicht eines mehrteiligen Bremssattels 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der mehrteilige Bremssattel 10 besteht aus drei separaten Teilen, die in nicht zusammengebautem Zustand dargestellt sind, d.h. die nicht befestigt und nicht miteinander verbunden sind. Eine Längsachse L des Bremssattels 10 verläuft parallel zu einer schematisch angedeuteten Drehachse R einer Bremsscheibe 12. Die Schnittebene der 1 umfasst die Längsachse L (und die Drehachse R).
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In 1 ist nur ein oberer Randabschnitt der Bremsscheibe 12 dargestellt. Auch wenn in den nachfolgenden Figuren nicht dargestellt, sind die Bremssättel 10 der weiteren Ausführungsbeispiele in ähnlicher Weise zu einer Bremsscheibe 12 ausgerichtet.
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Die drei Teile des Bremssattels 10 sind (von links nach rechts) ein erstes Teil 14, ein Mittelteil 16 und ein zweites Teil 18. Wie in 2 dargestellt, definiert diese Anordnung eine axiale Abfolge, die im montierten und fixierten Zustand des Bremssattels 10 beibehalten wird.
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Dementsprechend bilden das erste Teil 14 und das zweite Teil 18 axiale Endstücke des Bremssattels 10. Das Mittelteil 16 ist axial zwischen dem ersten Teil 14 und dem zweiten Teil 18 angeordnet oder, mit anderen Worten, zwischen den Teilen 14, 18 eingefügt.
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Das erste Teil 14 befindet sich an einer sogenannten Fingerseite des Bremssattels 10 und definiert diese zumindest teilweise. Diese Seite kann von einem Fahrzeugchassis und/oder von Achskomponenten, an denen eine Fahrzeugscheibenbremse mit dem Bremssattel 10 montiert ist, abgewandt (oder weiter entfernt) sein.
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Das erste Teil 14 umfasst eine erste (axial innere) Seitenfläche 20 des Bremssattels, die einer Seitenfläche der Bremsscheibe 12 zugewandt ist. An der ersten Seitenfläche 20 ist ein nicht abgebildeter Bremsbelag in allgemein bekannter Weise anordenbar. Der Bremsbelag ist ein plattenförmiges Element, das sich orthogonal zur Bildebene und entlang der ersten Seitenfläche 20 erstreckt.
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Das Mittelteil 16 überspannt und/oder überbrückt die Bremsscheibe 12 in axialer Richtung. Genauer gesagt, erstreckt sich seine axiale Abmessung mindestens von einer axialen Position der Seitenfläche 20 des ersten Teils 14 bis zu einer inneren Seitenfläche 24 des zweiten Teils 18.
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Das zweite Teil 18 befindet sich an einer sogenannten Kolbenseite des Bremssattels 10 und definiert diese zumindest teilweise. Diese Seite kann einem Fahrzeugchassis und/oder Achskomponenten zugewandt sein, an denen eine den Bremssattel 10 enthaltende Fahrzeugscheibenbremse montiert ist (oder sich näher daran befinden). Sie umfasst einen zylindrischen Hohlraum 22 mit einer offenen Bodenfläche zur Aufnahme eines nicht abgebildeten Bremskolbens. Wie allgemein bekannt, definiert dieser Hohlraum 22 zusammen mit dem Kolben eine Hydraulikkammer. Durch Veränderung des hydraulischen Volumens und damit des Drucks in dieser Kammer kann eine Bremswirkung aktiviert und deaktiviert werden.
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Wie aus den 3 und 5 weiter unten ersichtlich, umfasst das zweite Teil 18 auch eine zweite innere Seitenfläche 24, die einer anderen Seitenfläche der Bremsscheibe 12 zugewandt ist. Im Allgemeinen sind die ersten und zweiten Flächen 20, 24 des ersten Teils 14 und des zweiten Teils 20 einander zugewandt. Sie begrenzen einen schlitzförmigen Raum zur Aufnahme der Bremsscheibe 12.
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Die Offenbarung ist nicht auf die dargestellten Besonderheiten des ersten Teils 14 und des zweiten Teils 18 beschränkt. Beispielsweise könnte der Hohlraum 22 alternativ im ersten Teil 14 vorgesehen sein oder sowohl der erste Teil 14 als auch der zweite Teil 18 könnten jeweils mindestens einen entsprechenden Hohlraum 22 aufweisen. Es kann auch generell kein solcher Hohlraum 22 oder zumindest kein Hohlraum 22 vorhanden sein, der eine Hydraulikkammer definiert. Stattdessen kann die Fahrzeugscheibenbremse mit dem Bremssattel 10 z. B. elektrisch betätigt werden.
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In 1 sind das erste Teil 14, das Mittelteil 16 und das zweite Teil 18 als separate Teile dargestellt. Es kann vorgesehen werden, dass das Mittelteil 16 einstückig mit einem der beiden Teile, dem ersten Teil 14 und dem zweiten Teil 18, ausgebildet ist.
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2 zeigt einen montierten Zustand des Bremssattels 10 aus 1. Im montierten Zustand ist das erste Teil 14 mechanisch befestigt und somit mechanisch mit dem Mittelteil 16 verbunden. Dazu gehört auch, dass das zweite Teil 18 mechanisch befestigt und somit mechanisch mit dem Mittelteil 16 verbunden ist.
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Die mechanische Befestigung erfolgt durch Schraubenbolzen 26, die als mechanische Befestigungselemente dienen. Die Schraubbolzen 26 werden in Längslöchern 28 aufgenommen, die sich durch jedes (bzw. sich in jedem) der beiden miteinander verbundenen Teile 14, 16, 18 erstrecken, wobei mindestens eines der jeweiligen Lochpaare ein Gewinde aufweist.
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Die Bolzen 26 und damit die mechanische Verbindung sind so angeordnet, dass sie sich mit einer axialen Position der inneren Seitenfläche 20 des ersten Teils 14 und der inneren Seitenfläche 24 des zweiten Teils 18 überlappen. Sie befinden sich in Bereichen, in denen sich die Form des Bremssattels 10 von einer Erstreckung entlang einer Seitenfläche der Bremsscheibe 12 zu einem Überspannen der Bremsscheibe 12 ändert. Anders ausgedrückt, die Bolzen 26 (oder allgemein die mechanische Befestigung) sind/ist in abgewinkelten Bereichen 30 des Bremssattels 10 vorgesehen. Diese Eck- oder Winkelbereiche 30 sind jeweils an einem axialen Außenrand des Mittelteils 16 vorgesehen und/oder umfassen einen solchen.
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Es wurde festgestellt, dass die mechanischen Spannungen beim Betätigen der Bremse in den abgewinkelten Eckbereichen 30 besonders groß sind. So kann die mechanische Befestigung an oder innerhalb der Eckbereiche 30 die Stabilität und Steifigkeit des Bremssattels 10 generell erhöhen. Eine entsprechende Positionierung der mechanischen Befestigung wird dadurch erreicht, dass die Kontaktflächen der jeweils zusammengefügten Teile 14, 16, 18 und ihre Durchgangslöcher zumindest teilweise in dem genannten Eckbereich 30 angeordnet werden oder sich mit diesem überlappen.
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In dem gezeigten Beispiel umfasst die mechanische Befestigung auch ein elastisches Element 32 in Form einer Unterlegscheibe. Ein Kopf jedes Bolzens 26 liegt an dem elastischen Element 32 an. Dementsprechend ist jeder Bolzen 26 elastisch gelagert, so dass dies eine gelenkartige elastische Verbindung bildet. Auf diese Weise wird zumindest ein Teil der mechanischen Spannungen, die beim Bremsen entstehen, durch das elastische Element 32 abgebaut. Dies begrenzt das Risiko, dass sich die relative Ausrichtung zwischen den Flächen des ersten und des zweiten Teils 14, 18 signifikant ändert, d. h. dass sich ein axialer Abstand A zwischen den Flächen signifikant und insbesondere unregelmäßig über die Flächen 20, 24 hinweg ändert (siehe 3).
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Die Position der Bolzen 26 entlang einer Achse, die senkrecht zur Bildebene verläuft, ist nur ein Beispiel. Die Bolzen 26 können außerhalb der Schnittebene der 2 angebracht werden, z. B. weiter weg oder näher am Betrachter entlang der Achse, die sich senkrecht zur Bildebene erstreckt. Die Zugänglichkeit zu den Löchern 28, die die Bolzen 26 aufnehmen, kann durch geeignete Aussparungen, Nuten oder Ähnliches erreicht werden. Alternativ können an den Außenseiten der Teile 14, 16, 18 Vorsprünge angebracht sein, wie dies teilweise in 5 der Fall ist (siehe zweites Teil 18).
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3 ist eine Seitenansicht des Bremssattels 10 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Auch hier sind das erste Teil 14, das zweite Teil 18 und das Mittelteil 16 als separate Teile ausgebildet, die mechanisch aneinander befestigt sind. Im zweiten Teil 18 befindet sich ein durch gestrichelte Linien gekennzeichneter Hohlraum 22. Die Positionen der Bolzen 26 senkrecht zur Bildebene sind wiederum sehr schematisch, und insbesondere im ersten Teil 14 und im zweiten Teil 18 sind geeignete Aussparungen (nicht abgebildet) vorgesehen, damit die Bolzen 26 in die dargestellten Positionen eingesetzt werden können.
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4 ist eine Draufsicht auf 3. Es zeigt, dass für jedes mechanisch befestigte Paar Teile 14, 16, 18 eine Mehrzahl von Schrauben 26 (oder anderen mechanischen Befestigungselementen) vorgesehen sein kann. Diese sind entlang der Kontaktflächen zwischen den jeweiligen Teilen 14, 16, 18 verteilt.
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5 ist eine ähnliche Ansicht wie 3 und zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bremssattels 10. Sie zeigt eine weitere mögliche Variante der Form des Bremssattels 10. Insbesondere ist das zweite Teil 18 mit einer oberen Stufe oder einem Vorsprung versehen, der ein Loch zur Aufnahme eines der Bolzen 26 aufweist, was die Zugänglichkeit verbessert und die Montage vereinfacht,
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Ein großer Vorteil des Vorsehens mehrerer separater Teile 14, 16, 18 besteht darin, dass diese unabhängig voneinander und sogar mit generisch unterschiedlichen Produktionsmethoden hergestellt werden können. Dies ermöglicht eine individuelle Optimierung jedes Teils, z.B. hinsichtlich der Kosten und/oder der Steifigkeit, ohne durch Anschlussbedingungen der jeweils anderen Teile 14, 16, 18 stark eingeschränkt zu sein. Beispielsweise kann das erste Teil 14 ein nicht gegossenes Teil sein (z. B. durch metallisches Umformen hergestellt), während das zweite Teil 18 ein Metallgussteil sein kann. Das Mittelteil 16 kann aus einer Lage von Blechen bestehen oder aus verschiedenen Teilen zusammengeschweißt sein. Andererseits können die Teile 14, 16, 18, auch wenn sie mit demselben Herstellungsverfahren (z. B. Gießen) hergestellt werden, individuell optimiert werden (z. B. in Bezug auf Formen oder deren Abmessungen), was zu Verbesserungen gegenüber bestehenden einteiligen Konstruktionen führen kann.
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Die 6A-F zeigen jeweils eine Vorderansicht möglicher Ausführungsbeispiele eines ersten Teils 14, das in einem Bremssattel 10 gemäß dem obigen oder einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Der Blickwinkel entspricht dem Pfeil F in 5, d.h. die jeweilige Vorderseite des ersten Teils 14 ist in den 6A-F um 90° zum Betrachter gedreht.
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Die Vielfalt der Formen und Abmessungen wird dadurch ermöglicht, dass das erste Teil 14 unabhängig von den anderen Teilen 16, 18 hergestellt werden kann und somit nicht auf deren Produktionsanforderungen beschränkt ist. Insbesondere wenn das erste Teil 14 nicht gegossen wird, muss seine Form nicht angepasst werden, um Schleifarbeiten nach dem Gießen zu ermöglichen. Dies erhöht die Flexibilität der Gestaltung. Folglich ist man nicht auf sogenannte Fingerformen beschränkt, die im Stand der Technik typisch sind. 6F zeigt ein rahmenartiges Design des ersten Teils 14 mit einer mittleren Aussparung oder einem Durchgangsloch 34, die bzw. das von einem umschließenden Randabschnitt umgeben ist. Das hilft, Gewicht zu sparen.
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Die 7A-C zeigen Draufsichten auf mögliche Ausführungen einer Oberseite des Mittelteils 16 gemäß dem Pfeil T in 5 (d. h. mit der jeweiligen Oberseite des ersten Teils 14 um 90° zum Betrachter hin gedreht in den 7A-C). Die Oberseiten weisen jeweils eine Anzahl von Ausnehmungen oder Durchgangslöchern 40 auf (von denen nicht jedes einzelne mit einem eigenen Bezugszeichen versehen ist). In 6A sind kleinere Aussparungen oder Durchgangslöcher in einem gitterartigen Muster verteilt. In den 6B und 6C sind die meisten oder alle Aussparungen oder Durchgangslöcher länglich und erstrecken sich axial (6C) oder senkrecht zur axialen Richtung und entlang des Umfangs der Bremsscheibe (6B).
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Außerdem zeigen die Mittelteile 16 in den 6A-C eine Reihe unterschiedlicher Formen und Grundflächen. Auch hier werden diese Freiheitsgrade in der Gestaltung dadurch ermöglicht, dass das Mittelteil 16 separat von mindestens einem der beiden Teile 14, 18 hergestellt wird.
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Die 8A-C zeigen Seitenansichten möglicher Ausführungen einer dem Betrachter in 5 zugewandten Seite des Mittelteils 16. Diese Seite kann trapezförmig (8A), gewinkelt (8B) oder gebogen (8C) sein.
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Die Ausführungen der 8A-C können mit jeder der Ausführungen in den 7A-C frei kombiniert werden.
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Die 9A-H zeigen mögliche Ausführungen eines elastischen Elements 32. Diese Elemente 32 können zwischen den aneinander zu befestigenden Teilen 14, 16, 18 und/oder zwischen einem Befestigungselement 26 und einem jeweiligen Teil 14, 16, 18 angeordnet werden. Die dem Betrachter zugewandte Seite kann einem Schraubenkopf oder einem zu befestigenden Teil 14, 16, 18 zugewandt sein. Alternativ können die elastischen Elemente 32 zwischen den Teilen 14, 16, 18 und/oder zwischen dem Bolzen 26 und dem Teil 14, 16, 18 so angeordnet werden, dass eine ihrer (z. B. linken und rechten) Seiten in den 9A-H dem Bolzen 26 oder einem Teil 14, 16, 18 und die andere Seite dem jeweils anderen Teil 14, 16, 18 zugewandt ist.
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Liste der Bezugszeichen
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- 10
- Bremssattel
- 12
- Bremsscheibe
- 14
- erstes Teil
- 16
- Mittelteil
- 18
- zweites Teil
- 20
- Seitenfläche
- 22
- Hohlraum
- 24
- Seitenfläche
- 26
- mechanisches Befestigungselement / Bolzen
- 28
- Loch
- 30
- Eckbereich
- 32
- elastisches Element
- 34
- Durchgangsloch
- 40
- Durchgangsloch / Vertiefung / Aussparung
