DE2950660A1

DE2950660A1 - Bremssattel fuer eine teilbelag-scheibenbremse

Info

Publication number: DE2950660A1
Application number: DE19792950660
Authority: DE
Inventors: Hans Albert 6122 Erbach Beller; Jochen Dipl.-Ing. 6050 Offenbach Burgdorf
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1979-12-15
Filing date: 1979-12-15
Publication date: 1981-07-02
Also published as: DE2950660C2

Description

Bremssattel für eine Teilbelag-Scheibenbremse
Die Erfindung bezieht sich auf einen aus mehreren, unlösbar miteinander verbundenen Teilen bestehenden Bremssattel für eine Teilbelag-Scheibenbremse, insbesondere für Fahrzeugbremsen.
Ein aus mehreren Teilen zusammengesetzter Bremssattel ist zwar aufwendiger in der Herstellung, bietet demgegenüber aber die Möglichkeit, verschiedene Teile des Bremssattels aus unterschiedlichen Werkstoffen herzustellen. Hierdurch kann eine bessere Werkstoffausnutzung erzielt werden, so daß bei gegebener Beanspruchung und gegebenem Einhauraum das Gewicht des Bremssattels relativ klein ist.
(DE-AS 1 286 845) Bei einem Bremssattel der eingangs genannten Art/wird eine Gewichtsverminderung dadurch erreicht, daß der aus einem leichten Werkstoff geringerer Festigkeit einteilig hergestellte Bremssattel an einer Stelle hoher Beanspruchung, dem Bremssattelrücken, durch einen eingeschraubten, vorgespannten Bolzen aus einem Werkstoff höherer Festigkeit verstärkt wird. Diese bekannte Ausbildung eines Bremssattels bringt sogar eine Verbesserung der Festigkeit bei geringem Gewicht, sie hat aber den Nachteil, daß zusätzliche,spanabhebende Bearbeitungsvorgänge, Herstellen der Bohrungen und der Befestigungsgewinde, erforderlich sind, und daß zusätzliche Arbeitsgänge zum Einschrauben der Bolzen benötigt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bremssattel der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der auf einfache, wirtschaftliche Weise herstellbar ist und ein möglichst geringes Gewicht aufweist.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß hoch belastete Teile des Sattels aus einem Werkstoff mit hohem Elastizitätsmodul hergestellt sind und ganz oder teilweise mit einem Werkstoff von geringerer Dichte und einem geringeren Elastizitätsmodul ummantelt sind, wobei durch diesen Werkstoff die weniger belasteten Teile des Sattels gebildet werden.
Hierdurch wird erreicht, daß die hoch beanspruchten Übertragungsteile des Sattels in geeigneter Größe und Formgebung durch ein für den jeweils verwendeten hochfesten Werkstoff geeignetes Verfahren hergestellt werden können, und daß diese Teile anschließend auf einfache und haltbare Weise mit dem aus einem weniger festen und leichteren Werkstoff gebildeten Sattelteilen, beispielsweise beim Gießen dieser Teile, verbunden werden können. Dabei kann die vollständige Ummantelung des Bauteils aus hochfestem Werkstoff durch den Werkstoff geringerer Festigkeit den erforderlichen Oberflächenschutz, beispielsweise gegen Korrosion oder Schlag, bilden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die die Bremsscheibe überragende Sattelbrücke aus hochfestem Werkstoff besteht, an die auf einer oder beiden Seiten der Bremsscheibe Betätigungszylinder angegossen sind.
Die Sattelbrücke kann dabei erfindungsgemäß aus Stahl durch Biegestanzen, Schmieden oder Gießen hergestellt sein, während die Betätigungszylinder aus Sphäroguß, Grauguß oder einer Leichtmetall-Legierung durch Gießen hergestellt sind. Bei dieser Ausgestaltung ist der Raumbedarf für die Sattelbrücke im Bereich zwischen dem Bremsscheibenrand und der Innenkontur des Fahrzeugrads äußerst gering, da der gesamte zur Verfügung stehende Bauraum dem für die Aufnahme der auftretenden Beanspruchungen günstigsten Werkstoff zur Verfügung steht. Vorzugsweise weist die Sattelbrücke an ihren Enden radial nach innen gerichtete Schenkel auf, deren Abstand größer als der Durchmesser der Zylinderbohrung des Betätigungszylinders ist. Durch diese Schenkel wird eine Verankerung der Betätigungszylinder an der Sattelbrücke erzielt.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Sattel vollständig aus einem Werkstoff geringerer Festigkeit und geringerer Dichte geg ossen ist und im Bereich der Sattelbrücke ein eingegossenes Verstärkungsteil aus einem Werkstoff höherer Festigkeit aufweist. Bei dieser Ausgestaltung des Bremssattels kann das Verstärkungsteil vorteilhaft aus Stahl, einer keramischen Verbindung oder Hartmetall bestehen, während der Sattel aus einer Aluminiumgußlegierung hergestellt ist. Ein wesentlicher Vorteil dieser Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das Verstärkungsteil vollständig von dem Sattelwerkstoff umgeben ist, so daß hierfür Werkstoffe verwendet werden können, deren Oberfläche ohne einen besonderen Schutz den an eine Bremse zu stellenden Anforderungen nicht genügt.
Das Verstärkungsteil ist vorzugsweise zur Erhöhung seiner Biegesteifigkeit mehrfach abgebogen. Um eine innige Verbindung mit dem Sattel zu erzielen, kann das Verstärkungsteil Verankerungslöcher oder Rippen aufweisen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Figur 1 einen Querschnitt und Figur 2 einen Längsschnitt durch den Rohling eines Bremssattels mit angegossenem Betätigungszylinder, Figur 3 einen Querschnitt und Figur 4 einen Längsschnitt durch den Rohling eines Bremssattels mit eingegossenem Verstärkungsteil.
Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Rohling 1 für den Sattel einer Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse besteht aus einer Sattelbrücke 2, an die ein Gehäuse 3 für einen Betätigungszylinder angegossen ist. Die später durch spanabhebende Bearbeitung herzustellende Zylinderbohrung 4 ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Die Zylinderbohrung 4 kann allerdings beim Gießen bereits durch einen Kern vorgeformt werden.
Die Sattelbrücke 2 bildet mit ihrem Brückenabschnitt 2a und dem parallel zur Bremsscheibe verlaufenden Schenkel 5 das Bauteil, welches in erster Linie die aus der Übertragung der Bremsbetätigungskraft resultierenden Biegebeanspruchungen aufzunehmen hat. Auf der dem Schenkel 5 entgegengesetzten Seite weist die Sattelbrücke 2 parallel zum Schenkel 5 ausgerichtete Schenkel 6 auf, die seitlich neben der Zylinderbohrung 4 im Gehäuse 3 verlaufen und zur Verankerung der Sattelbrücke 2 im Gehäuse 3 dienen. Ein in axialer Richtung über den Schenkel 6 hinaus verlängerter Steg 7 der Sattelbrücke 2 erstreckt sich radial außerhalb der Zylinderbohrung 4 innerhalb des Gehäuses 3 etwa bis zu dessen Ende, um das Gehäuse 3 zu versteifen und die Kraftübertragung vom Gehäuse 3 auf die Sattelbrücke 2 zu verbessern.
Das Gehäuse 3 wird aus einer Eisen- oder Aluminium-Legierung im Gießverfahren hergestellt. Hierzu wird die vorgefertigte Sattelbrücke 2 in eine Gießform eingelegt, die so ausgebildet ist, daß der Brückenabschnitt 2a und der Schenkel 5 aus dem vom der Form umschlossenen Raum herausragen. Anschließend wird das Gehäuse 3 durch Füllen der Form mit flüssigem Metall hergestellt. Der Gehäusewerkstoff umgibt dabei allseitig die Schenkel 6 und den Steg 7, so daß eine innige, hoch belastbare Verbindung zwischen dem Gehäuse 3 und der Sattelbrücke 2 entsteht. Durch die beschriebene Ausgestaltung des Rohlings 1 wird ein Bremssattel geschaffen, der bei minimalem Platzbedarf ein Optimum an Steifigkeit ermöglicht.
Bei der Beschreibung des in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiels wurden die mit dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel übereinstimmenden Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Rohling 1 zur Erzielung eines noch geringeren Gewichts vollständig aus einer Aluminium-Legierung gegossen. Um bei der geringeren Festigkeit dieses Werkstoffs die Abmessungen der hoch beanspruchten Sattelbrücke 2 kleinhalten zu können, ist in die Sattelbrücke 2 ein Verstärkungselement 8 eingebettet. Das Verstärkungselement 8 ist allseitig vom Werkstoff des Gehäuses 3 umschlossen und auf diese Weise vor Beschädigung durch Stoß oder Korrosion geschützt.
Das Verstärkungselement 8 besteht aus Stahl. Es wird durch Ausstanzen aus einem Blech/anschließendes Biegestanzen hergestellt. In Achsrichtung verläuft das Verstärkungselement 8 parallel zu den Begrenzungsflächen des Brückenabschnitts 2a. Das dem Schenkel 5 zugewandte Ende des Verstärkungselements 8 ist radial nach innen abgebogen und ragt zu einem Teil in die Arme des Schenkels 5 hinein.
Innerhalb des Brückenabschnitts 2a bildet der Mittelteil des Verstärkungselements 8 eine achsparallele Rinne 8a, die zur Erhöhung der Biegesteifigkeit des Verstärkungselements beiträgt. Um eine ausreichende Verankerung des Gehäusewerkstoffs am Verstärkungselement 8 zu erzielen, ist das Verstärkungselement 8 im Bereich seiner biegeneutralen Abschnitte mit Durchbrücnen 9 versehen, die der Gehäusewerkstoff ausfüllt. Diese Durchbrüche 9 sind in Figur 3 gestrichelt dargestellt. Mit einer derartigen Ausbildung des Sattelrohlings wird bei annähernd gleichen Außenabmessungen eine Verringerung des Sattelgewichts gegenüber einem einteilig aus Kugelgraphitguß hergestellten Sattel von etwa 60% erzielt.
Eine noch weitergehende Verminderung des Gewichts kann durch eine Herstellung des Verstärkungselements aus einem keramischem Werkstoff oder aus Sintermetall, beispielsweise Hartmetall, erreicht werden, da der Elastizitätsnodul dieser Werkstoffe den Elastizitätsmodul von Stahl erheblich übersteigt. Beispielsweise wird bei einer Ausbildung des Verstärkungselements aus Hartmetall mit einem Elastizitätsmodul von 50.000 kp/mm², das in ein Gehäuse aus Aluminiumguß eingegossen wird, das Gewicht des Bremssattels ca. 33% des Gewichts eines entsprechenden, einteilig aus Kugelgraphitguß hergestellten Bremssattels betragen. Das Ausführungsbeispiel eignet sich auch gut für die Verwendung eines Verstärkungselements aus keramischem Werkstoff, da es durch die Einbettung in die aus einer Aluminiumlegierung gegossene Sattelbrücke vor Schlag geschützt ist, so daß sich die Sprödigkeit des keramischen Werkstoffes nicht nachteilig auswirkt.

Claims

Patentansprüche 1.Aus mehreren, unlösbar miteinander verbundenen Teilen bestehender Bremssattel für eine Teilbelag-Scheibenbremse, insbesondere für Fahrzeugbremsen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß hoch beanspruchte Teile (2) des Sattels (1) aus einem Werkstoff mit hohem Elastizitätsmodul hergestellt si.nd und ganz oder teilweise mit einem Werkstoff von geringerer Dichte und einem geringeren Elastizitätsmodul ummantelt sind, wobei durch diesen Werkstoff die weniger belasteten Teile (3) des Sattels gebildet werden.
2. Bremssattel nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die die Bremsscheibe überragende Sattelbrücke (2) aus hochfestem Werkstoff besteht, an die auf einer oder beiden Seiten der Bremsscheibe Betätigungszylinder (3) angegossen sind.
3. Bremssattel nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Sattelbrücke (2) aus Stahl durch Biegestanzen, Schmieden oder Gießen hergestellt ist und die Betätigungszylinder (3) aus Späroguß, Grauguß oder einer Leichtmetall-Legierung gegossen sind.
4. Bremssattel nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Sattelbrücke (2) an ihrem einen Betätigungszylinder tragenden Ende radial nach innen gerichtete Schenkel (6) aufweist, deren Abstand größer ist als der Durchmesser der Zylinderbohrung (4) des Betätigungszylinders (3).
5. Bremssattel nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß ein axialer Steg (7) der Sattelbrücke (2) sich in den Betätigungszylinder (3) hinein erstreckt und annähernd bis zu dessen Boden reicht.
6. Bremssattel nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Sattel (1) vollständig aus einem Werkstoff geringerer Festigkeit und geringerer Dichte gegossen ist und im Bereich der Sattelbrücke (2) ein eingegossenes Verstärkungsteil (8) aus einem Werkstoff höherer Festigkeit aufweist.
7. Bremssattel nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Verstärkungsteil (8) aus Stahl, Keramik oder Hartmetall und der Sattel (1) aus einer Aluminium-Gußlegierung besteht.
8. Bremssattel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß das Verstärkungsteil (8) zur Erhöhung seiner Biegesteifigkeit mehrfach abgebogen ist.
9. Bremssattel nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß das Verstärkungsteil (8) Verankerungslöcher (9) oder Rippen aufweist.