DE2902083A1

DE2902083A1 - Kolben fuer eine scheibenbremse

Info

Publication number: DE2902083A1
Application number: DE19792902083
Authority: DE
Inventors: Marino Tesio
Original assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Current assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Priority date: 1978-01-23
Filing date: 1979-01-19
Publication date: 1979-08-09
Also published as: JPS54155370A; ES477046A1; FR2415246A1; BE873632A; ES240889Y; IT1107000B; IT7867118A0; FR2415246B1; DE2902083C3; DE2902083B2; NL7900338A; GB2012915A; GB2012915B; ES240889U

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A."Weιckmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing.H.Liska "

SBH 8 MÜNCHEN 86, DEN j ς ,

PFWTRORTrFRrHF POSTFACH 860 820 °' ^" '^»

UiNlKU KIU&KLMÜ, MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

FIAT S.p.A.
Strada Torino 50
Orbassano / Turin
Italien

Kolben für eine Scheibenbremse

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Die Erfindung betrifft einen Kolben für eine Scheibenbremse mit einem ersten zylindrischen Abschnitt, auf dessen Stirnfläche eine Druckwirkung ausgeübt wird, und mit einem zweiten zylindrischen Abschnitt mit gegenüber dem ersten kleinerem Durchmesser, mit einer zwischen beiden Abschnitten vorgesehenen Ringkante und mit einer zur Stirnfläche des kleineren zylindrischen Abschnitts sich öffnenden Blindbohrung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung dieses Kolbens.

Die Verwendung von Kunststoffen für Kolben von Scheibenbremsen hat einige Vorteile gegenüber der Verwendung des üblichen verchromten Stahls. Technisch gesehen, wird das Abblättern von Chrom vermieden, ferner werden gewisse weitere Nachteile wie beispielsweise Korrosion gleichfalls vermieden oder mindestens verringert. Zusätzlich kann die Wärmeisolation der Bremsschuhe gegenüber der Bremsflüssigkeit verbessert und das durch den Kolben verursachte Geräusch sowie sein Gewicht verringert werden.

In wirtschaftlicher Hinsicht ermöglicht der Einsatz von Kunststoff eine wesentliche Vereinfachung der Herstellung des Kolbens , verglichen mit der gegenwärtigen Herstellung von Stahl-' kolben, zu der eine lange Reihe von Schritten erforderlich ist, zu denen das Extrudieren, die Wärmebehandlung, das Drehen, das Schleifen und das Verchromen lediglich als die wichtigsten gehören. Eine solche komplizierte Herstellung ist nicht nur kostspielig, sondern erfordert auch große Herstellungsflächen, so daß die einfachere Herstellung von Kolben aus Kunststoff sehr viel billiger sein kann.

Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Kunststoffen liegt auf ökologischem Gebiet. Die für Stahlkolben erforderliche Verchromung wird galvanisch durchgeführt, was mit der Abgabe von Giftstoffen in das Wasser der Galvanisieranlage

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verbunden ist. Durch Vermeidung des Galvanisierens wird bei der Herstellung der Kolben die Umweltverschmutzung verringert .

Da die mechanischen Eigenschaften von Kunststoffen allgemein schlechter als diejenigen von Stahl sind, kann die Form eines Kunststoffkolbens nicht genau mit derjenigen eines Stahlkolbens übereinstimmen, und es ist eine besondere Konstruktion erforderlich, wenn Schäden im Betrieb vermieden werden sollen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Kunststoffkolben für eine Scheibenbremse anzugeben, der billig herzustellen ist, eine Herstellung mit geringerer Umweltverschmutzung als die bisherige Herstellung von Stahlkolben ermöglicht und eine hierzu geeignete Form hat .^

Diese Aufgabe wird für einen Kolben eingangs genannter Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kolben aus einem Kunstharz besteht, daß die Ringkante mit einer Krümmung in den kleineren Abschnitt übergeht und daß die Stirnfläche des größeren Abschnitts mindestens teilweise teilkugelig konkav ausgebildet ist.

Ein Verfahren zur Herstellung dieses Kolbens zeichnet sich in weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens aus durch die folgenden Schritte:

a) Trocknung eines Kunstharzes,

b) Weichmachen des getrockneten Kunstharzes,

c) Schneiden des weichgemachten Kunstharzes in Einzelstücke ,

d) Formen eines Einzelstücks zu dem Kolben und mindestens teilweise Polymerisation des Kunstharzes,

e) Wärmebehandlung des Kolbens und

f) Flächenschleifen des wärmebehandelten Kolbens.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Kolbens nach der Erfindung, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Herstellung des Kolbens nach Fig. 1 und

Fig. 3 eine graphische Darstellung eines Wärmebehandlungszyklus innerhalb des oben angegebenen Verfahrens in Form eines Temperaturverlaufs über der Zeit.

In Fig. 1 ist ein Kolben 4 nach der Erfindung dargestellt, der aus einem Kunstharz besteht. Der Kolben 4 hat einen größeren zylindrischen Abschnitt 8, der in einen kleineren zylindrischen Abschnitt 6 kleineren Durchmessers übergeht. Eine Ringkante 10 ist zwischen den beiden zylindrischen Flächen ausgebildet. Die Ringkante 10 ist mit einer gekrümmten Fläche 11 verbunden, deren Krümmungsradius 3 mm beträgt. Dadurch erhält der Übergang zwischen den beiden Abschnitten 6 und 8 eine höhere Festigkeit.

Die Stirnfläche 12 des größeren Abschnitts, die dem kleineren Abschnitt 6 abgewandt ist, hat eine teilkugelige, konkave Fläche 14 mit einem Krümmungsradius von ca. 100 mm und einer Tiefe von ca. 2,5 mm. Diese Aussparung 14 vergrößert die Stirnfläche 12, die beim Betrieb des Kolbens 4 dem Flüssigkeitsdruck ausgesetzt ist. Dadurch wird die spezifische Belastung des Kolbens entsprechend verringert und der Widerstand des Kolbens gegenüber der Druckeinwirkung erhöht.

Der Kolben 4 hat eine innere, in seiner Längsrichtung verlaufende Blindbohrung 18 mit einem zylindrischen Abschnitt, dessen Radius 13 mm und dessen Länge 40 mm beträgt. Die Blindbohrung 18 mündet an der Stirnfläche 16 des kleineren

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Abschnitts 6, die der Stirnfläche 12 abgev/andt ist. Das halbkugelige Ende der Blindbohrung hat einen Krümmungsradius von 13 mm und liegt im größeren Abschnitt 8 des Kolbens 4. Die so gebildete Kammer 18 hat kleinere Abmessungen als eine entsprechende Kammer in einem Stahlkol- ' ben ähnlicher Größe und Form. Dadurch ist die Dicke der Kolbenwand relativ zu der Dicke der Wände entsprechender Stahlkolben vergrößert. Dies vergrößert den Widerstand des Kolbens gegenüber Druckwirkungen, so daß er Druckwerte von ca. 130 atm aushält, denen er im Betrieb ausgesetzt ist.

Durch die Formgebung des Kolbens 4 mit der konkaven Fläche 14 und der Kammer 18, die kleiner als entsprachende Kammern bisheriger Stahlkolben ist, und durch die mit einer Krümmung versehene Ringkante 11 hat der Kolben 4 einen größeren Widerstand gegenüber Druckeinwirkung als übliche Stahlkolben.

Das Verfahren zur Herstellung des in Fig. 1 gezeigten Kolbens wird im folgenden beschrieben.

Ein Kunstharz (Synold-sx650, hergestellt von Albright & Wilson S.p.A., Industrial Chemical Division, Warley Worcersterline, England) wird in einen belüfteten,thermostatisch gesteuerten Ofen oder im Falle eines kontinuierlichen Verfahrens in einen Tunnel 40 eingegeben, der in Fig. 2 dargestellt ist. Hier wird das Kunstharz getrocknet. Das Kunstharz wird dann in einem Erweichungsgerät 42 weichgemacht. Dieses Gerät arbeitet mit einer Temperatur von ca. 80° C bis 100° C und verleiht dem Kunstharz eine pastöse Zustandsform.

Das pastöse Kunstharz wird in Form eines zylindrischen Materialstücks aus dem Erweichungsgerät 42 ausgegeben und unmittelbar danach mit einer Schneidevorrichtung 44 in Einzelstücke geschnitten, deren Gewicht untereinander mög-

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liehst gleich sein soll. Jedes Einzelstück wird möglichst schnell in eine Form 46 eingebracht, um Wärmeverluste zu vermeiden, die das Material steifer machen können.

Jedes Sinzelstück wird in der Form 46 so angeordnet, daß ihm die gemäß der Erfindung vorgesehene Form des Kolbens gegeben werden kann. Dann wird die Form geschlossen. Jedes Einzelstück bleibt so lange in der Form, bis der gewünschte Polymerisationsgrad des Kunstharzes erreicht ist. Die Verweilzeit in der Form beträgt 3 bis 10 Minuten, vorzugsweise 5 Minuten, bei einem Druck von 250 bis 450 kg/cm und einer Temperatur von ca. 150° C bis 180° C.

Nach der Polymerisation wird jeder Kolben aus seiner Form mit einem Ausstoßer ausgegeben und einer ersten Überprüfung unterzogen, bei der entschieden wird, ob der Kolben vollständig ist oder makroskopische Fehlstellen aufweist. Ist das Ergebnis dieser Prüfung zufriedenstellend,so wird der Kolben in einen thermostatisch gesteuerten Tunnel 48 oder in einen belüfteten, thermostatisch gesteuerten Ofen eingegeben, wo er einer noch zu beschreibenden Wärmebehandlung ausgesetzt wird, um das Kunstharz für den angestrebten Anwendungszweck zu stabilisieren. Hierunter ist die Verringerung der inneren Spannungen auf ein Minimum zu verstehen. Dies wird durch einen Anlaßvorgang, Vervollständigung der Polymerisation und möglichst weitgehende Vermeidung von Abmessungsänderungen nach längerer Zeit erreicht.

Die Wärmebehandlung ist graphisch in Fig. 3 dargestellt und läuft folgendermaßen ab:

Die Kolben werden aus den Formen bei einer Temperatur von beispielsweise 170° C ausgegeben und in den Tunnel 48 eingeführt, der zunächst eine Temperatur von 160° C hat, die

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somit 10° niedriger als die Formtemperatur liegt. Die Temperatur des Kolbens wird dann in einer Zeit von 3 Stunden auf ca. 200° C erhöht, wonach sie innerhalb von 12 Stunden auf 210° C und innerhalb weiterer 3 Stunden auf ca. 220° C erhöht wird. Während dieser Stufe bilden sich weitere Querverbindungen des polymeren Kunstharzes, wodurch der Polymerisationsgrad erhöht und die Polymerisation vervollständigt wird. Die kritische Temperatur, die für das hier in Rede stehende Material zu überschreiten ist, beträgt 220° C.

Die Temperatur wird bei 220° C für eine Stunde konstant gehalten, so daß die Masse insgesamt die Temperatur erreicht. Danach wird sie innerhalb von 4 Stunden auf 250° C erhöht und schließlich auf einen Viert von ca. 200° C innerhalb von einer Stunde verringert. Zu diesem Zeitpunkt kann der Wärmebehandlungszyklus als beendet betrachtet werden, und die Kolben werden aus dem Tunnel 48 ausgegeben.

An der Austrittsstelle des Tunnels 48 werden die Kolben einer weiteren Überprüfung unterzogen. Werden noch Fehlstellen festgestellt/^Können diese nicht korrigiert werden, so werden diese Kolben ausgesondert.

Die fehlerfreien Kolben können einem Schleifprozeß zur genauen Bemessung unterzogen werden, jedoch ist dies nicht erforderlich, wenn die Kolben unter optimalen Bedingungen geformt wurden.

Das Schleifverfahren wird mit einer nicht zentrierten Maschine durchgeführt, die mit grobkörnigen Schleifscheiben arbeitet. Eine solche Maschine hat die Handelsbezeichnung 40-50.

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Schließlich werden die Kolben einer sehr genauen Dimensionskontrolle unterzogen, die normalerweise in den Herstellerbetrieben durchgeführt wird.

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Claims

Patentansprüche

ίi. Kolben für eine Scheibenbremse mit einem ersten ^—^ zylindrischen Abschnitt, auf dessen Stirnfläche eine Druckwirkung ausgeübt wird, und mit einem zweiten zylindrischen Abschnitt mit gegenüber dem ersten kleinerem Durchmesser, mit einer zwischen beiden Abschnitten vorgesehenen Ringkante und mit einer zur Stirnfläche des kleineren zylindrischen Abschnitts sich öffnenden Blindbohrung, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (4) aus einem Kunstharz besteht, daß die Ringkante (10) mit einer Krümmung (11) in den kleineren Abschnitt (6) übergeht und daß die Stirnfläche (12) des größeren Abschnitts (8) mindestens teilweise teilkugelig konkav ausgebildet ist.
2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blindbohrung (18) kleinere Abmessungen als eine Blindbohrung eines entsprechenden Stahlkolbens ähnlicher Form und Größe hat.
3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das geschlossene Ende der Blindbohrung (18) halbkugelig ausgebildet ist.
4. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Trocknen eines Kunstharzes,

b) Weichmachen des getrochneten Kunstharzes,

c) Schneiden des erweichten Kunstharzes in Teilstücke,

d) Formen der Teilstücke zu Kolben und mindestens teilweise Polymerisation des Kunstharzes,

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■I

e) Wärmebehandlung der Kolben und

f) Flächenschleifen der v/ärmebehandelten Kolben.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung in einem belüfteten, thermostatisch gesteuerten Ofen oder in einem thermostatisch gesteuerten Tunnel (40) durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung in einem thermostatisch gesteuerten Tunnel oder in einem belüfteten, thermostatisch gesteuerten Ofen (48) durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß während der Formung des Kolbens eine teilweise PolymeristatJon des Kunstharzes erfolgt und daß die Wärmebehandlung in mehreren, aufeinander folgenden Schritten durchgeführt wird, wobei der erste Schritt in einer Temperaturerhöhung ausgehend von der Formungstemperatur auf ca. 200° C besteht.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung in folgenden Schritten durchgeführt wird:

1. Erhöhen der Temperatur des Kolbens von ca. 16O°C auf ca. 200° C in drei Stunden,

2. Erhöhen der Temperatur des Kolbens von ca. 220 C auf 250° C in vier Stunden,

3. Abkühlen des Kolbens von 250° C auf ca. 200° C

. in einer Stunde,

jeder

wobei/dieser Schritte mit kontinuierlicher Temperaturänderung durchgeführt wird.

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9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung einen Schritt der Temperaturerhöhung von ca. 200° C auf 210° C in 12 Stunden enthält.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung einen Schritt einer Temperaturerhöhung von 210° C auf 220° C in drei Studen enthält.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben eine Stunde lang auf einer Temperatur von 220° C gehalten wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisation des Kunstharzes während der Wärmebehandlung vervollständigt wird, wofür die kritische Temperatur bei 220° C liegt.

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