DE69430931T2

DE69430931T2 - Verfahren zur Herstellung einer Scheibenbremse

Info

Publication number: DE69430931T2
Application number: DE69430931T
Authority: DE
Inventors: Nui Wang
Original assignee: PBR Automotive Pty Ltd
Current assignee: Chassis Brakes International Australia Pty Ltd
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 2003-02-20
Anticipated expiration: 2014-12-23
Also published as: AUPM308693A0; US6250437B1; BR9408203A; CA2178067A1; EP0945639B1; EP0945639A3; JPH09506955A; CN1138368A; WO1995017612A1; TW279926B; US20010006134A1; ES2158075T3; EP0736147A4; DE69427594T2; DE69430931D1; CN1284616A; EP0736147B1; US6386334B2; EP0736147A1; CN1071009C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Scheibe für eine Scheibenbremse und befasst sich insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, mit solchen Bremsen, wie sie für Motorfahrzeuge verwendet werden. Es ist zweckdienlich, die Erfindung im folgenden unter Bezugnahme auf Bremsen von Motorfahrzeugrädern zu beschreiben, jedoch versteht es sich, dass die Erfindung eine breitere Anwendung hat.
Bei einer typischen Scheibenbremsenanordnung für ein Motorfahrzeug ist eine Sattelbrücke eine drehbare Scheibe übergreifend angeordnet. Die Brücke weist einen innenseitigen und einen außenseitigen Bereich auf, die jeweils einen zugeordneten Reibungsklotz beinhalten. Die Bereiche sind in der Lage, sich relativ zueinander zu bewegen, um den Reibungsklötzen ein Angreifen an gegenüberliegenden Flächen der Scheibe unter dem Einfluss einer auf den innenseitigen Bereich wirkenden, hydraulischen Kolben- und Zylinderanordnung zu ermöglichen.
Im Betrieb werden Spannungen in der Bremsanordnung induziert, die eine Verformung des Sattels hervorrufen. Bei einer Form einer derartigen Verformung kann sich der Sattel in Axialrichtung, d. h. in einer zu der Rotationsachse der Scheibe parallelen Richtung dehnen. Bei einer anderen Form kann es zu einem Aufklaffen oder schrägen Öffnen des Sattels unter Last kommen, was dazu führt, dass eine ungleichmäßige Belastung durch die Bremsklotzanordnungen auf die Scheibe aufgebracht wird. Ferner kann der Sattel in Bezug auf die Rotationsachse der Scheibe kippen, wodurch es nach längerem Gebrauch zu einer Tendenz einer schrägen Abnutzung der Bremsklötze kommt. Diese Verformungen sind unerwünscht da sie das zum Betätigen der Bremsen erforderliche Fluid erhöhen, Schwankungen bei der spezifischen Drehmomentleistung der Bremsanordnung bei unterschiedlichen Belastungen hervorrufen sowie zu ungleichmäßigem Verschleiß der Bremsklötze führen.
Zum Kompensieren der Effekte dieser Belastung sind verschiedene Sattelausbildungen vorgeschlagen worden, um die Verformung des Sattels zu minimieren. Diese Ausbildungen waren jedoch nicht vollständig wirksam zum Stoppen der Verformung des Sattels. Ferner erhöhen diese Ausbildungen häufig das Gewicht der Anordnung, die Komplexität ihrer Herstellung sowie die Herstellungskosten. Außerdem sind diese Anordnungen oft nicht in der Lage, Wärme in ebenso effektiver Weise abzuführen, und zwar aufgrund der zusätzlich vorgesehenen Konstruktion zum Versteifen der Bremsanordnung.
Die GB-A-0654885 offenbart eine Scheibenbremse, bei der zwei konzentrische Bremsscheiben mit einem ringförmigen Spalt dazwischen versehen sind, wobei Reibungsklötze auf beiden Seiten der beiden Bremsscheiben vorgesehen sind und sich ein Kolben des Bremszylinders durch den ringförmigen Spalt erstreckt. Die DE-A-38 15 690 offenbart eine Drehbank, die zum spanenden Bearbeiten von zwei entgegengesetzten Seiten eines Werkstücks gleichzeitig in der Lage ist.
Die vorliegende Erfindung besteht in einem Verfahren zum Herstellen einer Scheibe für eine Scheibenbremsenanordnung, wobei die Scheibe um eine Rotationsachse drehbar ist und einen radial äußeren Bereich sowie einen radial inneren Bereich aufweist, wobei jeder von dem äußeren Bereich und dem inneren Bereich zwei entgegengesetzte Seiten aufweist und ein Spalt eine radiale Trennung zwischen dem äußeren und dem inneren Bereich bildet und sich in einem kontinuierlichen Kreis koaxial zu der Rotationsachse erstreckt, wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
(i) Bereitstellen eines Werkstücks, das einen zentralen Schaft aufweist und wenigstens einen Schneidkopf aufweist, der eine von dem Schaft radial beabstandete sowie in Umfangsrichtung des Schafts drehbare Schneidkante aufweist;
(ii) Anordnen des Schneidwerkzeugs derart, dass sich der Schneidkopf auf der einen Seite der Scheibe befindet und der Schaft mit dem Spalt im wesentlichen ausgerichtet ist; und
(iii) Drehen des Schafts, um den Schneidkopf zu veranlassen, sich in einer kreisförmigen Bahn derart zu bewegen, dass die Schneidkante bei Rotation des Schafts an der einen Seite des inneren sowie des äußeren Bereichs der Scheibe angreift, um dadurch Bremsflächen auf der einen Seite sowohl des inneren als auch des äußeren Bereichs der Scheibe spanend zu bearbeiten.
Die Scheibe kann in einem Stück gebildet werden oder kann in separaten Stücken gebildet werden, wobei die Öffnung und die Kontaktflächen durch einen beliebigen oder alle der Schleif-, Dreh- und Fräsvorgänge der Scheibe spanend bearbeitet werden können.
Im folgenden werden zweckdienlicher Weise verschiedene Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen ausführlicher beschrieben. Die spezielle Ausführung dieser Zeichnungen in der zugehörigen Beschreibung soll die Allgemeingültigkeit der vorangehenden breiten Beschreibung der Erfindung nicht ersetzen.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine auseinandergezogene Perspektivansicht einer Unteranordnung für eine Scheibenbremsenanordnung zur Verwendung mit einer Scheibe, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt ist;
Fig. 2 eine Modifikation der Unteranordnung der Fig. 1;
Fig. 3 eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Scheibe, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt wird;
Fig. 4 eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Scheibe, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt wird;
Fig. 5 eine Modifizierung der Scheibe der Fig. 4;
Fig. 6 eine Perspektivansicht einer Scheibenbremsenanordnung, die die Unteranordnung der Fig. 1 beinhaltet;
Fig. 7 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie VII-VII der Fig. 6 unter Veranschaulichung einer vollständig gegossenen Scheibe;
Fig. 8 eine Perspektivansicht einer Modifizierung der Bremsklotzanordnung zur Verwendung bei der Unteranordnung der Fig. 1;
Fig. 9 eine Darstellung eines Bearbeitungswerkzeugs zum Bearbeiten der Bremsflächen der Scheibe der Scheibenbremsenanordnung;
Fig. 10 eine Modifizierung des Bearbeitungswerkzeugs der Fig. 9, in das zwei Schneidköpfe integriert sind; und
Fig. 11 eine schematische Darstellung der Bremsflächen an einer Scheibe unter Verwendung der Bearbeitungswerkzeuge entweder der Fig. 9 oder der Fig. 10.
Fig. 1 veranschaulicht eine Unteranordnung 10 einer Scheibenbremsenanordnung 100. Bei dieser Figur handelt es sich um eine auseinandergezogene Darstellung, um die verschiedenen Bestandteile deutlicher zu offenbaren.
Die Unteranordnung beinhaltet innenseitige und außenseitige Reibungsklotzanordnungen 11 bzw. 12, von denen jede eine Stützplatte 13, 14 sowie einen Reibungsklotz 15, 16 beinhaltet. Typischerweise ist jeder Reibungsklotz mit seiner jeweiligen Stützplatte verbunden oder vernietet, um Scherbelastungen zu übertragen.
Ein Ankerträger 17 ist durch Befestigungsöffnungen 18 an einem Kraftfahrzeug montierbar. Führungsschienen 19 erstrecken sich längs der entgegengesetzten Seiten des Trägers, um die innenseitige und die außenseitige Anordnung abzustützen. Zusammenwirkende Schlitze 20 befinden sich an der innenseitigen bzw. der außenseitigen Anordnung 11, 12 und nehmen die Führungsschienen auf, wodurch die Anordnungen an dem Anker 17 in Richtung voneinander weg oder aufeinander zu verschiebbar an dem Anker 17 montiert werden können. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Klotzanordnungen auch auf eine andere Weise an dem Ankerträger 17 befestigt werden können, wie z. B. mittels an dem Ankerträger vorgesehenen Gleitbahnen, die zum Aufnehmen der jeweiligen Enden der Anordnungen ausgebildet sind, oder aber durch eine stiftgeführte Anordnung.
Zwei Kolben- und Zylinderanordnungen 22, 23 bilden die Betätigungseinrichtung 21 der Unteranordnung 10. Jede Kolben- und Zylinderanordnung beinhaltet einen Zylinder 24, der durch einen Träger 25 an der innenseitigen Klotzanordnung angebracht ist, sowie einen Kolben 26. Bei jeder Kolben- und Zylinderanordnung ist der Kolben 26 längs einer Bewegungsachse 71 (Fig. 7) in dem Zylinder 24 verschiebbar sowie unter Hydraulikdruck in Richtung von der Stützplatte 13 der innenseitigen Anordnung 11 weg oder in Richtung auf diese zu bewegbar. Eine Dichtung 27 (Fig. 7) befindet sich zwischen dem Kolben 26 und dem Zylinder 24, und eine Manschette (nicht gezeigt) befindet sich an dem Zylinder an der innen gelegenen Seite der Dichtung 27. Es ist zu erkennen, dass auch ein einziger Zylinder verwendet werden könnte und dass die Anzahl der Zylinder in der Anordnung 10 in Abhängigkeit von der Größe der Anordnung sowie von der spezifischen, erforderlichen Drehmomentleistung variieren kann. Ferner können die Zylinder in irgend einer geeigneten Form an der Stützplatte 13 befestigt werden, wobei dies auch eine integrale Ausbildung der Zylinder mit der Stützplatte beinhaltet. Ferner kann es wünschenswert sein, nur einen reduzierten Kontaktbereich zwischen dem Zylinder und der Platte zu haben, wobei diese Anordnung in Fig. 7 veranschaulicht ist.
Eine Kraftübertragungseinrichtung 28 ist der Betätigungseinrichtung 21 zugeordnet, um zumindest einen Teil einer Zwischenverbindung zwischen den Klotzanordnungen zu schaffen, so dass die innenseitige Anordnung auf eine Bewegung der außenseitigen Anordnung in Richtung auf die Scheibe zu oder von dieser weg anspricht. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel liegt die Kraftübertragungseinrichtung 28 in Form von Stangen 29 vor, die jeder Kolben- und Zylinderanordnung zugeordnet sind und sich koaxial zu der Bewegungsachse erstrecken. In Fig. 1 sind die Stangen mit dem jeweiligen Kolben 26 in integraler Weise ausgebildet. Bei einer alternativen Anordnung (nicht gezeigt) ist jeder Kolben mit der Stange durch irgend eine beliebige geeignete Kopplungseinrichtung verbunden, wie z. B. eine Anordnung mit Schraubgewinde. Die Stangen 29 erstrecken sich durch Öffnungen 30, 31, 32 in den jeweiligen Zylindern 24 und den Klotzanordnungen 11 und 12 hindurch und sind an der außenseitigen Stützplatte 14 befestigt. Die Stangen 29 sind in den Öffnungen 30 und 31 verschiebbar, so dass die Stangen relativ zu den Zylindern 24 und der innenseitigen Klotzanordnung 11 beweglich sind. Eine Dichtung 33 (Fig. 7) ist in den jeweiligen Öffnungen 30 vorgesehen, um eine Abdichtung zwischen den jeweiligen Stangen 29 und den Zylindern 24 zu schaffen.
Während die Stangen 29 an der Stützplatte 14 in irgend einer geeigneten Weise befestigt werden können, beinhaltet bei der dargestellten Anordnung der Fig. 1 jede Stange einen Gewindefortsatz 34 an seinem äußeren Ende, der dazu ausgebildet ist, eine passende Mutter 35 aufzunehmen. Ferner ist die Stange 29 mit der Stützplatte 14 drehfest verbunden, um eine relative Rotation derselben beim Festziehen der Mutter 35 zu verhindern, wobei dies durch einen Bereich 36 erfolgt, der an den Fortsatz 34 angrenzt und einen rechteckigen oder einen beliebigen anderen Querschnitt mit nicht kreisförmiger Formgebung aufweist und der in einer geeignet geformten Öffnung 32 in der außenseitigen Stützplatte aufgenommen wird. Ferner sind die Stangen 29 über die Stützplatte 14 hinweg an einer Stelle positioniert, um die durch die Stangen 29 an der Platte 14 induzierte Lastverteilung zu optimieren. Bei der vorliegenden Anordnung kann, da zwei Stangen vorhanden sind, der Reibungsklotz 16 begrifflich in zwei Regionen geteilt sein, wobei jede Stange mit einem Zentrum einer jeweiligen Region verbunden ist. Zur gleichmäßigen Verteilung der Last über die Platte hinweg wäre die Größe jeder Region proportional zu der erwarteten Betätigungslast, die durch jede Stange induziert wird. Da in dem dargestellten Fall jede Stange erwartungsgemäß die Hälfte der Betätigungslast übertragen soll, ist die Größe dieser Regionen in etwa gleich.
Bei einer alternativen Anordnung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, weist jede Stange 29 einen integrierten, vergrößerten, T-förmigen Kopfbereich 37 auf, und jede Öffnung 31, 32 in den Klotzanordnungen ist länglich ausgebildet um den Eintritt der jeweiligen Kopfbereiche zu ermöglichen. Die Stangen 29 sind dazu ausgebildet, an der außenseitigen Stützplatte 14 befestigt zu werden, sobald die jeweiligen Köpfe durch die Öffnungen 32 hindurch geführt worden sind, und zwar unter Verdrehen der Stangen um 90º. Die Köpfe sind durch irgend eine Form von Federclip (nicht gezeigt) in Richtung auf die Stützplatte 14 vorgespannt, um Klappern zu minimieren. Gleichzeitig wirkt dieser Clip als auch Antirotationsvorrichtung für den Kopf. Bei dieser Anordnung sind die Stangen typischerweise über Schraubgewindeeinrichtungen (nicht gezeigt) mit den Kolben verbunden.
Der Reibungsklotz 15, 16 jeder Klotzanordnung 11, 12 schafft eine Betriebsfläche 38, 39, die im Betrieb dazu ausgebildet ist, an jeweiligen Seiten einer Scheibe 50 (Fig. 7) anzugreifen. Während der Reibungsklotz einheitlich ausgebildet sein kann, weist bei der dargestellten Anordnung die Betriebsfläche der jeweiligen Klotzanordnungen Kanäle 40 und 41 auf, die jede Betriebsfläche in vier getrennte Teile teilen. Der eine Kanal 40 erstreckt sich in Längsrichtung über jede Klotzanordnung und beinhaltet die jeweiligen Öffnungen 31, 32 zum Aufnehmen der jeweiligen Stangen 29. Der andere Kanal 41 erstreckt sich im wesentlichen quer zu diesem Kanal 40. Bei Bedarf können auch andere Anordnungen der Kanäle vorgesehen werden.
Wie in Fig. 8 dargestellt ist, ist eine Schnelllöse-Klotzanordnung 42 vorgesehen, die eine Stützplatte 43 und einen Reibungsklotz 44 aufweist Öffnungen 45 sind durch die Platte und den Klotz hindurch ausgebildet und zum Aufnehmen der jeweiligen Stangen 29 ausgebildet. Jede Öffnung liegt in Form eines radialen Schlitzes vor, der sich vorzugsweise von dem radial unteren Rand 46 der Klotzanordnung 42 weg erstreckt, um ein rasches Lösen der Klotzanordnung von der Bremsenunteranordnung zu ermöglichen.
Fig. 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Scheibe 50, die in Verbindung mit der Unteranordnung 10 verwendet werden kann, um die Scheibenbremsenanordnung 100 zu bilden.
Die Scheibe 50 ist dazu ausgebildet, sich um eine Rotationsachse 51 zu drehen und sich zusammen mit dem Kraftfahrzeug rotationsmäßig zu bewegen. Die Scheibe weist eine innen gelegene Seite 52 und eine außen gelegene Seite 53 auf und beinhaltet einen radial inneren Bereich 54 sowie einen radial äußeren Bereich 55, die durch einen Spalt 56 getrennt sind, der sich in einem kontinuierlichen Kreis koaxial zu der Achse 51 der Scheibe erstreckt.
Jeder Bereich 54, 55 weist eine jeweilige innenseitige und außenseitige Bremsfläche 57, 58, 59, 60 auf, die sich auf entgegengesetzten Seiten der Scheibe 50 befinden. Diese Bremsflächen bilden die Angreifflächen für die Betriebsflächen 38, 39 der jeweiligen Klotzanordnungen.
Ein Träger 61 befindet sich an der außen gelegenen Seite der Scheibe 50 und verbindet den inneren und den äußeren Bereich 54, 55 miteinander. Der Träger 61 ist an dem inneren und dem äußeren Bereich befestigt und von den außenseitigen Bremsflächen 58, 60 des inneren und des äußeren Bereichs beabstandet, um einen Hohlraum 62 zu bilden, in dem die außenseitige Anordnung 12 angeordnet ist, so dass die Betriebsfläche 39 der außenseitigen Anordnung an der außenseitigen Bremsfläche 58, 60 des inneren und des äußeren Bereichs angreifen kann.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Scheibe 50 ist in Fig. 4 dargestellt. Diese Scheibe ist der Scheibe der Fig. 3 ähnlich und beinhaltet den radial inneren und äußeren Bereich 54, 55, die durch den Spalt 56 getrennt sind. Bei dieser Anordnung bildet die Scheibe jedoch Bestandteil der Radanordnung 63. Die Radanordnung beinhaltet eine Nabe 64, einen Rand 65, sowie eine Mehrzahl von Speichen 66, die die Nabe und den Rand miteinander verbinden. In Fig. 4 sind der innere und der äußere Bereich mit der Radanordnung 63 verschraubt oder anderweitig starr mit dieser verbunden. Diese Anordnung ist zur Verwendung in einem Fall vorstellbar, in dem das Rad nur wenig seitliche Belastung (z. B. beim Kurvenfahren) erfährt und somit keiner Biegung des Rands relativ zu der Nabe ausgesetzt wird. Ein Beispiel für einen derartigen Fall wäre ein Motorrad.
Eine Modifizierung dieser Scheibe 50 ist in Fig. 5 dargestellt, die bei Kraftfahrzeugen verwendet werden kann, bei denen Kurvenbelastungen den Rand relativ zu der Nabe verlagern bzw. verformen könnten. In diesem Fall ist der innere Bereich 54 an der Nabe 64 festgelegt, und der äußere Bereich ist an dem Rand 65 oder einer Speiche 66 derart angebracht, dass eine begrenzte Bewegung in Axialrichtung ermöglicht ist, wobei dies beispielsweise durch eine Keileinrichtung 67 stattfindet, wie dies dargestellt ist, oder durch Längsrippen/Längsnuten oder Antriebe. Bei alternativen Anordnungen (nicht gezeigt) ist zum Aufrechterhalten der korrekten Ausrichtung des inneren und des äußeren Bereichs der innere Bereich in Axialrichtung relativ zu der Nabe beweglich, während der äußere Bereich feststehend ist, oder aber es ist sowohl der innere als auch der äußere Bereich in Axialrichtung beweglich, wobei die Unteranordnung zur Bildung einer Bezugsfläche festgelegt ist. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Scheibe ist in Fig. 7 veranschaulicht, die eine vollständig gegossene Scheibe 50 aufweist. Diese Scheibe ist dazu ausgebildet, nur mit der Nabe verbunden zu werden, und somit verursacht eine Verlagerung des Rands relativ zu der Nabe keine Fehlausrichtung des inneren Bereichs relativ zu dem äußeren Bereich.
Die Fig. 6 und 7 veranschaulichen die Scheibenbremsenanordnung 100, die die Unteranordnung 10 sowie die Scheibe 50 beinhaltet. Die innenseitige und die außenseitige Klotzanordnung 11, 12 sind an dem Ankerträger 17 abgestützt und befinden sich auf entgegengesetzten Seiten der Scheibe 50, wobei sich die Führungsschienen 19 des Trägers 17 durch den Spalt 56 erstrecken. Die außenseitige Klotzanordnung 12 ist in dem Hohlraum 62 angeordnet. Die Scheibe 50 weist eine Reihe von Passagen 68 auf, die in dem Träger 61 ausgebildet sind, um Zugang zu dem Hohlraum 62 zu schaffen und auch die Ventilation um die Scheibe herum zu verbessern. Die Zylinder 24 sind mit der innenseitigen Anordnung 11 verbunden, und die Stangen 29 sind mit den jeweiligen Kolben 26 verbunden und erstrecken sich durch den Spalt 56 hindurch und sind mit der außenseitigen Klotzanordnung 12 verbunden. Die Bewegungsachse 71 jedes Kolbens relativ zu dem jeweiligen Zylinder ist im wesentlichen parallel zu der Rotationsachse 51 der Scheibe 50, und jeder Kolben 26 ist dazu ausgebildet, sich im Betrieb entlang der Bewegungsachse 71 von der innenseitigen Anordnung weg zu bewegen, wobei die Stangen 29 als Zugstangen wirken, die die außenseitige Anordnung in Richtung auf die innenseitige Anordnung ziehen, wodurch die Betriebsfläche 29 in Eingriff mit der außenseitigen Bremsfläche 58, 60 der Scheibe 50 gezogen wird. Da die innenseitige Anordnung 11 an dem Ankerträger 17 beweglich ist, wird bei anhaltender Bewegung der Kolben 26 von der innenseitigen Anordnung 11 weg die innenseitige Klotzanordnung dazu veranlasst, sich auf den Führungsschienen 19 auf dem Träger 17 zu bewegen, um die Betriebsfläche 38 der innenseitigen Anordnung 11 in Eingriff mit der innenseitigen Fläche 57, 59 der Scheibe 50 zu bewegen.
Ein Vorteil der Scheibenbremsenanordnung 100 besteht darin, dass jede Stange 29 die im Betrieb der Anordnung induzierten Lasten viel besser als Sattelbrückenanordnungen des Standes der Technik aufnehmen kann, und zwar aufgrund der Lage jeder Stange relativ zu den Betriebsflächen und zu der Bewegungsachse der jeweiligen Kolben. Bei dieser Anordnung werden die an diesen Betriebsflächen induzierten Lasten im wesentlichen entlang jeder Stange übertragen, wobei wenig Biegemoment aufgebracht wird, wobei jegliche an den jeweiligen Klotzanordnungen induzierte Zugbelastung oder jegliches dort induzierte Drehmoment durch ihren Berührungspunkt an den Führungsschienen 19 auf den Ankerträger übertragen wird. Als Ergebnis hiervon schafft die Bremsanordnung eine viel steifere Anordnung, wobei eine Verbiegung der Bremsanordnung aufgrund von Betriebsbelastungen beträchtlich reduziert wird. Als Ergebnis hiervon ändert sich die Betriebsfläche der Klotzanordnungen an der Scheibe bei erhöhter Belastung nicht, so dass die Bremsanordnung in der Lage ist, unter unterschiedlichen Belastungen eine konsistentere, spezifische Drehmomentleistung zu ergeben. Ferner können bei der steiferen Konstruktion die Klotzanordnungen größere Flächen aufweisen, und die Kolben- und Zylinderanordnung ist häufig effizienter und erfordert eine geringere Fluidverlagerung.
Zum Unterbinden eines Festsetzens des Kolbens in dem Zylinder ohne Einbußen bei der Effizienz der Anordnung ist ein Bereich 70 der Zylinderwandung zwischen den Dichtungen 33 und 27 freigearbeitet. Auf diese Weise kann die Möglichkeit des Festsetzens des Kolbens 26 ohne Einbußen bei der Wirksamkeit des Dichtungseingriffs zwischen dem Kolben 26 des Zylinders 24 oder der Stange 29 reduziert werden. Zwischen dem Zylinder und dem Kolben oder der Stange ist auf beiden Seiten der jeweiligen Dichtungen 33, 27 ein satt anliegender Sitz vorgesehen. Dadurch ist sichergestellt, dass kein Auspressen der Dichtungen stattfindet, das ansonsten die Fluidverlagerung erhöhen würde. Während die Stange 29 nur sehr wenig Biegebewegung erfährt, zeigt jede seitliche auf die Stange wirkende Belastung eine Reaktion gegen den Zylinder 27 an der den Dichtungen 27, 33 benachbarten Stelle, die eine Lagerfläche für den Kolben oder die Stange bildet.
Da ferner jede Stange beim Aufnehmen der in der Anordnung induzierten Spannungen effizienter ist und da eine Sattelbrücke nicht mehr erforderlich ist, kann die Bremsenanordnung eine leichtere Konstruktion aufweisen, und die Herstellungskosten lassen sich reduzieren. Ferner ist es nicht notwendig, Platz für eine Sattelbrücke an der radialen Extremität der Scheibe vorzusehen, und es ist eine Scheibe mit größerem Durchmesser möglich, die eine Wärmesenke für die Bremsenanordnung sowie einen größeren effektiven Radius schafft.
Zusätzlich dazu ist die Bremsenanordnung 10 zum effektiven Abführen von Wärme im Betrieb der Anordnung gut ausgerüstet. In Relation zu der Scheibe ist mit der radialen Trennung mehr Oberfläche in der Scheibe vorhanden, und zwischen der Bremsfläche ausgebildete Belüftungsöffnungen 69 sind kürzer. Ferner ist der Längskanal 40 in jeder Klotzanordnung dazu ausgebildet, über dem Spalt 56 angeordnet zu werden, wodurch ein Spalt geschaffen wird, der eine Luftströmung um die Kontaktflächen zulässt. Die Querkanäle 41 tragen zu einer weiteren Unterstützung der Luftströmung bei. Außerdem ist bei dieser Anordnung keine Sattelbrücke oder andere Konstruktion vorhanden, welche die Wärmeabfuhr abschirmt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Bremsanordnung in einfacherer Weise von der Scheibe entfernt werden kann. Da keine Sattelbrücke erforderlich ist, kann nach dem Trennen der Stangen von der außenseitigen Klotzanordnung die Bremsenanordnung von der Scheibe abgezogen werden, indem sie in Axialrichtung bewegt wird. Ferner können die Klotzanordnungen ohne Entfernen des Rads ausgetauscht werden. Zum Beispiel werden bei der in Fig. 2 gezeigten Bremsanordnung die Stangen von der außenseitigen Klotzanordnung durch Drehen um 90º gelöst, und dies läßt sich von der außenseitig befindlichen Seite der Scheibe her durch die Passagen 68 hindurch bewerkstelligen. Die innenseitige Klotzanordnung und die Kolben- und Zylinderanordnung werden dann in Axialrichtung von der Scheibe abgezogen, und die außenseitige Bremsklotzanordnung wird durch die Speichen in dem Rad entfernt, vorausgesetzt, dass zwischen einander benachbarten Speichen ein angemessener Spalt vorhanden ist. Ein ähnlicher Vorgang kann zum Installieren der neuen Bremsklotzanordnungen ausgeführt werden.
Weitere Vorteile lassen sich bei der Scheibenbremsenanordnung 100 durch die Ausbildung und das Verfahren zum Herstellen der Scheibe 50 realisieren.
Die Scheibe 50 kann in einem Stück hergestellt werden oder in separaten Stücken gegossen werden und später zusammengebaut werden. Bei einem Ausführungsbeispiel bildet der Träger 61 Bestandteil einer zentralen Abstützung 76, die an einer Achse zur Ausführung einer Rotation zusammen mit dem Fahrzeug angebracht ist. Typischerweise ist die zentrale Abstützung aus Stahl gebildet und daraus hergestellt oder gepresst oder durch eine Kombination daraus gebildet. Der innere und der äußere Bereich 54, 55 der Scheibe sind gegossen oder anderweitig an dem Träger gebildet. Jeder Bereich kann als einzelnes Stück oder aus einer Mehrzahl von zusammenpassenden Segmenten gebildet sein. Diese Bereiche können aus einem beliebigen geeigneten Material gegossen werden, wobei diese Aluminium, eine Metallmatrixzusammensetzung oder Gusseisen beinhalten. Alternativ hierzu können der Träger sowie der innere und der äußere Bereich aus einem einzigen Material gegossen werden und in integraler Weise ausgebildet werden, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist:
Zum Bilden der erforderlichen innenseitigen und außenseitigen Bremsflächen 57, 58, 59, 60 können die Bereiche unter Verwendung eines spanabhebenden Vorgangs bearbeitet werden, wobei dies Schleifen, Drehen und Fräsen beinhaltet. Die Oberflächen müssen normalerweise planar sein und besitzen eine geeignete Oberflächentextur, um das Glätten der Reibungsklötze zu beschleunigen.
Fig. 9 veranschaulicht ein geeignetes zerspanendes Bearbeitungswerkzeug, das in der Scheibe 50 vorgesehen ist, um die außenseitigen Bremsflächen 58, 60 zu schaffen. Das Bearbeitungswerkzeug 77 weist einen Kopf 78 auf, der an einem drehbaren Schaft 79 angebracht ist. Schneideinrichtungen 80 (die einschneidige oder mehrschneidige Schneidkanten beinhalten können) sind an dem Kopf befestigt und von der Rotationsachse 81 des Schafts beabstandet sowie in einem Winkel voneinander getrennt, der ungefähr 180º beträgt. Die Beabstandung bestimmt die Tiefe der jeweiligen. Bremsfläche des inneren und des äußeren Bereichs.
Zum Bilden der außenseitigen Bremsfläche wird das Werkzeug durch den Spalt 56 in der Scheibe 50 hindurch eingeführt. Zum Vereinfachen des Einführens des Kopfes 78 in den Spalt 56 hinein, weist das Bearbeitungswerkzeug 77 eine geeignete Formgebung auf, wie z. B. im wesentlichen eine T-Form, wie dies dargestellt ist, wobei das Querstück bogenförmig ist, um das Einführen in den Spalt 56 zu ermöglichen, oder es weist bei einem alternativen Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) eine im wesentlichen L-förmige Konfiguration auf. Zum spanenden Bearbeiten der Fläche werden die Schneideinrichtungen 80 an die Scheibenoberfläche angesetzt, und das Werkzeug 77 dreht sich in Umfangsrichtung des Schafts, wodurch die Schneideinrichtungen dazu veranlasst werden, sich gegen die Scheibenoberfläche zu bewegen. Zum Variieren der Schnitttiefe ist eine relative axiale Bewegung zwischen dem Werkzeug und der Scheibe vorgesehen. Ferner wird die Scheibe 50 dazu veranlasst sich rotationsmäßig zu bewegen, um dem Werkzeug 77 Vorschub zu geben.
Die relative Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe gegenüber dem Werkzeug 77 bestimmt das Finish an der Oberfläche. Wenn sich die Scheibe langsamer dreht als das Werkzeug, erfolgt an der Oberfläche ein Fräsvorgang. Wenn sich die Scheibe mit einer höheren Drehzahl als das Werkzeug dreht dann erfolgt ein Prozess wie bei einem Drehvorgang, obwohl der Spanwinkel der Schneideinrichtung aufgrund der Rotation des Schneideinrichtungsschafts nicht wie bei einem idealen Drehvorgang konstant bliebe.
Der Fräsvorgang ist bevorzugt, da die resultierende, fertige Struktur ein sich kreuzendes Muster 84 ist (das in Fig. 11 dargestellt ist), von dem man annimmt, dass dies für das Glätten der Oberfläche besser ist als das durch einen Drehvorgang erzeugte Muster, das einer Spirale ähnlich ist.
Zum Bilden der innenseitigen Bremsfläche wird ein ähnliches Werkzeug (nicht gezeigt) verwendet, mit der Ausnahme, dass die Schneideinrichtungen nicht wie bei dem Werkzeug 77 nach innen weisen sondern nach außen. Die innenseitige Fläche kann separat oder gleichzeitig mit der Bildung der außenseitigen Fläche gebildet werden. Bei letzterer Anordnung sind die beiden zerspanenden Bearbeitungswerkzeuge typischerweise in Umfangsrichtung um die Scheibe beabstandet.
Ein alternatives Werkzeug 82 ist in Fig. 10 dargestellt. Bei diesem Werkzeug handelt es sich im wesentlichen um das gleiche wie das in Fig. 9 dargestellte Werkzeug, mit der Ausnahme, dass ein zusätzlicher Kopf 83 an einem konzentrischen Schaft 85, an einer von dem Kopf 78 beabstandeten Stelle integriert ist. Bei dieser Anordnung befinden sich Schneideinrichtungen an entgegengesetzten Flächen der Köpfe 78 und 83, und wie bei dem früheren Ausführungsbeispiel sind die Schneideinrichtungen an jedem Kopf wiederum radial von der Rotationsachse des Schafts beabstandet und in einem Winkel voneinander getrennt, der ungefähr 180º beträgt, obwohl auch andere Winkel verwendet werden können. Zum Beispiel kann der Winkel 90º betragen, wobei dies zu einer Minimierung von Vibration beitragen kann. Der konzentrische Schaft 85 ist vorgesehen, um eine axiale Verlagerung zwischen jedem Kopf und der Scheibe zu ermöglichen, so dass sich die Schneidtiefe variieren läßt.
Mit dem Werkzeug 82 können die innenseitigen und die außenseitigen Bremsflächen gleichzeitig bearbeitet werden, wodurch eine weitere Reduzierung der Bearbeitungszeit ermöglicht wird. In anderer Hinsicht bearbeitet das Werkzeug 82 die Flächen an der Scheibe in derselben Weise wie bei dem vorausgehenden Ausführungsbeispiel. Bei noch einer weiteren Alternative sind zwei Köpfe vorgesehen, die entlang der Achse des Schafts beabstandet sind, wobei jeder Kopf nur eine einzige Schneideinrichtung aufweist, die zum spanenden Bearbeiten einer jeweiligen der einander entgegengesetzten innenseitigen und außenseitigen Flächen ausgebildet ist Bei dieser Anordnung ist jede Schneideinrichtung von der Rotationsachse des Schafts radial beabstandet, wobei der Winkel zwischen den Schneideinrichtungen um die Rotationsachse typischerweise Null beträgt so dass die Schneideinrichtungen einen bestimmten Bereich der Scheibe übergreifen können, oder in etwa 180º beträgt, so dass die eine Schneideinrichtung zum Angreifen an dem inneren Bereich der Scheibe ausgebildet ist, während die andere Schneideinrichtung an dem äußeren Bereich angreift, wobei ferner auch jede beliebige andere relative winkelmäßige Position möglich ist.
Bei einer alternativen Anordnung (nicht gezeigt) kann der erste Bereich der Scheibe separat von dem zweiten Bereich gebildet werden und individuell bearbeitet werden, oder die Bereiche können zusammengebaut und dann gleichzeitig bearbeitet werden. Jedes dieser Teile kann aus einem einheitlichen Material gebildet werden, oder es kann sich um zusammengesetzte oder um integriert eingesetzte Bereiche handeln.
Bei der Herstellung der Scheibe entweder als Einzelstück oder in separaten Stücken kann jeder Bereich massiv oder mit Belüftungseinrichtungen ausgebildet werden, oder die Scheibe kann mit einem belüfteten Bereich und einem massiven Bereich gebildet werden, wobei dies von den erforderlichen Leistungseigenschaften abhängig ist.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu erkennen, dass das Verfahren zum Herstellen einer Scheibe gemäß der Erfindung eine Anordnung schafft, die besser in der Lage ist, den im Betrieb der Bremsanordnung auftretenden Belastungen Rechnung zu tragen, während sie gleichzeitig eine leichte Konstruktion aufweist, relativ kostengünstig ist und effektiv in der Wärmeabfuhr ist.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Scheibe (50) für eine Scheibenbremsenanordnung (100), wobei die Scheibe um eine Rotationsachse drehbar ist und einen radial äußeren Bereich (55) sowie einen radial inneren. Bereich (54) aufweist, wobei jeder von dem äußeren Bereich und dem inneren Bereich zwei entgegengesetzte Seiten (52, 53) aufweist und ein Spalt (56) eine radiale Trennung zwischen dem äußeren und dem inneren Bereich bildet und sich in einem kontinuierlichen Kreis koaxial zu der Rotationsachse erstreckt, wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:

(i) Bereitstellen eines Werkzeugs (77), das einen zentralen Schaft (79) aufweist und wenigstens einen Schneidkopf (78) aufweist, der eine von dem Schaft radial beabstandete sowie in Umfangsrichtung des Schafts drehbare Schneidkante (80) aufweist;

(ii) Anordnen des Schneidwerkzeugs derart, dass sich der Schneidkopf auf der einen Seite der Scheibe befindet und der Schaft mit dem Spalt im Wesentlichen ausgerichtet ist; und

(iii) Drehen des Schafts, um den Schneidkopf zu veranlassen, sich in einer kreisförmigen Bahn derart zu bewegen, dass die Schneidkante bei Rotation des Schafts an der einen Seite des inneren sowie des äußeren Bereichs der Scheibe angreift, um dadurch Bremsflächen auf der einen Seite sowohl des inneren als auch des äußeren Bereichs der Scheibe spanend zu bearbeiten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schaft (79) des Schneidwerkzeugs (77) parallel zu der Rotationsachse ist und betriebsmäßig dazu ausgebildet ist, durch den Spalt (56) hindurch angeordnet zu werden, damit das Schneidwerkzeug die andere Seite der Scheibe (50) spanend bearbeiten kann.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, weiterhin mit folgenden Schritten:

(i) Versehen des Werkzeugs (82) mit einem zweiten Schneidkopf (83), der eine von dem Schaft radial beabstandete Schneidkante aufweist, wobei der zweite Schneidkopf längs des Schafts von dem ersten Schneidkopf (78) beabstandet ist;

(ii) Positionieren des Schneidwerkzeugs derart, dass sich der Schaft durch den Spalt hindurch erstreckt und dass die Schneidköpfe auf entgegengesetzten Seiten der Scheibe angeordnet sind; und

(iii) Drehen des Schafts, um beide Schneidköpfe zu veranlassen, sich in einer kreisförmigen Bahn derart zu bewegen, dass die Schneidkanten bei Rotation des Schafts an den Seiten sowohl des inneren als auch des äußeren Bereichs der Scheibe angreifen, um dadurch Bremsflächen auf beiden Seiten sowohl des inneren als auch des äußeren Bereichs des Scheibe gleichzeitig spanend zu bearbeiten.

4. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, weiterhin mit dem Schritt des Änderns der relativen Distanz zwischen der Scheibe (50) und wenigstens einer der Schneidkanten (80) in einer zu der Rotationsachse des Schafts (79) im Wesentlichen parallelen Richtung, um dadurch die Schneidtiefe dieser Schneidkante bei der spanenden Bearbeitung der Bremsflächen zu variieren.

5. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, weiterhin mit dem Schritt des Bereitstellens des Werkzeugs (77, 82) derart, dass der oder jeder Schneidkopf eine Mehrzahl von Schneidkanten (80) aufweist, die winkelmäßig voneinander beabstandet um den Schaft (79) herum vorgesehen sind.

6. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, weiterhin mit dem Schritt des Drehens der Scheibe (50) um die Rotationsachse, um dem Schneidwerkzeug (77, 82) Vorschub zu geben.