DE4002019A1 - Verfahren zur herstellung eines zweiteiligen betaetigungskolbens fuer eine scheibenbremse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum dauerhaften Verbinden eines zylindrischen Kerns aus einem wärmeisolie­ renden Material mit einem becherförmigen Teil aus Metall, die gemeinsam den Betätigungskolben für eine hydraulisch betätigba­ re Scheibenbremse bilden, bei dem der Kern in das becherförmige Teil eingesetzt und sodann das becherförmige Teil im Bereich seiner Ringfläche plastisch verformt wird, wobei Metall radial nach innen verdrängt wird, so daß es den Kern übergreift.

Derartige zweiteilige Betätigungskolben haben die Aufgabe, das Abfließen der beim Bremsen durch die Reibung erzeugten Wärme auf die den Kolben beaufschlagende Hydraulikflüssigkeit zu verhindern. Die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit darf nämlich aus Gründen der Sicherheit keinesfalls 120°C übersteigen, weil sonst Dampfblasen entstehen, wodurch die Funktionsfähigkeit der Bremse erheblich beeinträchtigt wird.

Die Art der Verbindung des aus einem wärmeisolierenden Material bestehenden Kerns mit dem aus Metall bestehenden becherförmigen Teil des Bremskolbens läßt sich in drei Hauptgruppen einteilen.

• 1. Dauerhafte Verbindungen
• 2. Lösbare Verbindungen
• Nachteile von 1. und 2.:
  • - komplizierte Kolbengeometrie
  • - kleine Einzelteil-, Lage- und Fertigungstoleranzen
  • - viele Einzelteile
  • - hohe Ersatzteillagerhaltung
  • - komplizierte und kostenaufwendige Montage/Demontage/Reparatur.

Als dauerhafte Verbindung wäre auch eine Klebeverbindung in Betracht zu ziehen, die allerdings nach den derzeitigen technischen Möglichkeiten die Gefahr eines Lösens infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten und bei einsetzender dynamischer Beanspruchung in sich birgt. Weiterhin ist der technische Aufwand zur Herstellung einer Klebeverbindung zu groß.

• 3. Lose Verbindungen
• Nachteile:
  • - komplizierte Kolbengeometrie
  • - kleine Lage- und Fertigungstoleranzen
  • - unterschiedliche Verschleißparameter (Metall/Kunststoff).

Bei Verbindungen nach 2. und 3. kann es weiterhin aufgrund der unterschiedlichen Kolbenmaterialien zu einer Zerstörung kommen, wenn bei einem Bremsvorgang dynamische Beanspruchungen auftreten. Dies kann entweder durch den Scheibenschlag oder beim Bremsenanlegen erfolgen, wenn die Mantelfläche des zylin­ drischen Kerns durch die in Umfangsrichtung der Bremsscheibe wirkenden Bremskräfte gegen die Anlagefläche des becherförmigen Teils aus Metall gepreßt wird.

In der EP 00 42 156 A1 ist ein Verfahren der eingangs ge­ nannten Art beschrieben. In dieser Druckschrift ist über die Art der Passung zwischen dem zylindrischen Kern und der diesen aufnehmenden Bohrung des becherförmigen Teils nichts ausgesagt. Nach dem Einsetzen des Kerns in das becherförmige Teil steht dessen Ringfläche über die Stirnfläche des Kerns axial vor. Der vorstehende Bereich des becherförmigen Teils wird sodann radial nach innen umgebördelt, so daß ein die Stirnfläche des Kerns übergreifender Wulst gebildet wird. Um eine Berührung des umge­ bördelten Wulstes mit der Bremsbacke zu verhindern, ist eine zusätzliche Metallscheibe vorgesehen, die an der Stirnfläche des Kerns anliegt und mit diesem dauerhaft verbunden ist. Zu diesem Zweck ist die Metallscheibe an ihrer Rückseite mit einer Hohlnabe versehen, die in eine konzentrische Bohrung des Kerns aus einem wärmeisolierenden Material eingesetzt und sodann in ihrem vorspringenden Bereich radial aufgeweitet werden kann. Die Herstellung dieses bekannten Bremskolbens ist offensicht­ lich verhältnismäßig aufwendig. Eine erforderliche Reparatur ist daher ziemlich kostspielig, wenn der komplette Bremskolben ausgetauscht werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungs­ gemäße Verfahren dahingehend weiterzubilden, daß die Herstel­ lungskosten des Bremskolbens gesenkt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angege­ ben.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine kostengün­ stige Herstellung eines wärmeisolierenden Bremskolbens, da die­ ser nur aus zwei Teilen besteht, wobei die Übergangspassung zwischen diesen beiden Teilen dem unterschiedlichen Wärmeaus­ dehnungskoeffizient derselben Rechnung trägt.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend näher erläu­ tert. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen zweiteilig ausge­ bildeten Bremskolben vor der dauerhaften Verbindung dieser Teile,

Fig. 2 einen Ausschnitt von Fig. 1 in größerem Maßstab, und

Fig. 3 eine Darstellung wie Fig. 2, jedoch nach der dauerhaften Verbindung der beiden Teile des Bremskolbens.

In Fig. 1 ist ein zweiteiliger Betätigungskolben für eine hydraulisch betätigbare Scheibenbremse im Axialschnitt darge­ stellt. Der Betätigungskolben besteht aus einem becherförmigen Teil 1 und einem in dieses mittels einer Übergangspassung 3 eingesetzten zylindrischen Kern 2. Das im eingebauten Zustand des Betätigungskolbens von der Hydraulikflüssigkeit beauf­ schlagte becherförmige Teil 1 besteht aus Metall, beispiels­ weise Eisen, während der die (nicht gezeigte) Bremsbacke ab­ stützende Kern 2 aus einem wärmeisolierenden Material, bei­ spielsweise Kunststoff oder Keramik besteht. Beim Einsetzen des Kerns 2 in das becherförmige Teil ermöglicht die Übergangspas­ sung 3 das Entweichen der zwischen diesen Teilen eingeschlosse­ nen Luft, so daß eine eigene Luftaustrittsöffnung an sich nicht erforderlich ist. Außerdem trägt die Übergangspassung 3 den unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Materials für das becherförmige Teil 1 und für den Kern 2 Rechnung.

Die Gestaltung des Kerns 2 mit seinen Hohlräumen ist variabel und hängt von den jeweils auftretenden Bremsen­ temperaturen ab.

Der zylindrische Kern 2 liegt mit seiner von der Brems­ scheibe abgekehrten hinteren Stirnfläche 5 auf dem Zylinder­ boden 4 des becherförmigen Teils 1 auf, und seine der Brems­ scheibe zugekehrte vordere Stirnfläche 6 ragt über die Ring­ fläche 7 des becherförmigen Teils 1 axial hinaus. Der zylindri­ sche Kern 2 weist einen konischen Bereich 8 auf, der sich von seiner der Bremsscheibe zugekehrten vorderen Stirnfläche 6 bis in den vorderen Bereich 9 des becherförmigen Teils 1 erstreckt.

Bei der gezeigten Ausführungsform ist der zylindrische Kern 2 mit einer konzentrischen Gewindebohrung 12 versehen, welche die Befestigung von zusätzlichen stirnseitigen Wärme­ dämmungsmitteln ermöglicht, wie sie beispielsweise in der DE 36 41 181 A1 offenbart sind.

Das becherförmige Teil 1 ist mit einer Umfangsnut 10 zur Festlegung einer (nicht gezeigten) Dichtungsmanschette verse­ hen.

Nach dem Einsetzen des Kerns 2 in das becherförmige Teil 1 wird mittels eines (nicht gezeigten) Roll- oder Preßwerkzeuges in der Ringfläche 7 des becherförmigen Teils 1 eine Ringnut 11 erzeugt. Wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, hat diese Ringnut 11 einen keilförmigen Querschnitt, wobei die radial äußere Flanke zur Achse des becherförmigen Teils 1 parallel ist, während die radial innere Flanke zu dem konischen Bereich 8 des Kerns 2 parallel ist. Der von den beiden Flanken der Ringnut 11 einge­ schlossene Winkel α entspricht somit dem Kegelwinkel des koni­ schen Bereichs 8 des Kerns 2. Bei der Erzeugung der Ringnut 11 kommt es zu einer plastischen Verformung des Materials des becherförmigen Teils 1, so daß dieses radial nach innen ver­ drängt wird, bis es an dem konischen Bereich 8 des Kerns 2 anliegt. Da das radial nach innen verdrängte Material des becherförmigen Teils 1 die zylindrische Umfangsfläche des Kerns 2 übergreift, sind diese beiden Teile dauerhaft miteinander verbunden.

Zur Erzeugung der Ringnut 11 kann vorzugsweise ein Roll­ werkzeug verwendet werden, das einen asymmetrisch keilförmigen Querschnitt hat.

Wenngleich es sich bei dem in den Zeichnungen dargestell­ ten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung handelt, so läßt diese im Rahmen des allgemeinen Fachwissens zahlreiche Abwandlungen zu, ohne daß dadurch der Grundgedanke der Erfindung verlassen wird.

Claims (3)

1. Verfahren zum dauerhaften Verbinden eines zylindrischen Kerns aus einem wärmeisolierenden Material mit einem becher­ förmigen Teil aus Metall, die gemeinsam den Betätigungskolben für eine hydraulisch betätigbare Scheibenbremse bilden, bei dem der Kern in das becherförmige Teil eingesetzt und sodann das becherförmige Teil im Bereich seiner Ringfläche plastisch ver­ formt wird, wobei Metall radial nach innen verdrängt wird, so daß es den Kern übergreift, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern in das becherförmige Teil mittels einer Übergangspassung eingesetzt wird, daß der Kern im eingesetzten Zustand über die Ringfläche des becherförmigen Teils axial vorsteht, daß der Kern einen konischen Bereich aufweist, der sich von seiner freien Stirnfläche in den vorderen Bereich des becherförmigen Teils erstreckt, und daß in der Ringfläche des becherförmigen Teils zumindest an einigen in Umfangsrichtung versetzten Stel­ len keilförmige Vertiefungen erzeugt werden, deren radial äußere Flanke zur Achse des becherförmigen Teils parallel ist und deren radial innere Flanke zu dem konischen Bereich des Kerns parallel ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die keilförmigen Vertiefungen eine geschlossene Ringnut bilden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut mit einem rotierenden Werkzeug erzeugt wird, das einen asymmetrisch keilförmigen Querschnitt hat.