EP2059691A1 - Scheibenbremse, insbesondere für ein nutzfahrzeug - Google Patents

Scheibenbremse, insbesondere für ein nutzfahrzeug

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EP2059691A1
EP2059691A1 EP07801871A EP07801871A EP2059691A1 EP 2059691 A1 EP2059691 A1 EP 2059691A1 EP 07801871 A EP07801871 A EP 07801871A EP 07801871 A EP07801871 A EP 07801871A EP 2059691 A1 EP2059691 A1 EP 2059691A1
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EP
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seal
disc brake
outlet opening
support ring
brake according
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EP07801871A
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Wlodzimierz Macke
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Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
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Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
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    • F16J15/50—Sealings between relatively-movable members, by means of a sealing without relatively-moving surfaces, e.g. fluid-tight sealings for transmitting motion through a wall
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
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    • F16D65/14—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position
    • F16D65/16—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00—Type of actuator operation force
    • F16D2121/14—Mechanical

Definitions

  • the invention relates to a disc brake according to the preamble of claim 1.
  • the application device has two adjusting spindles, which are mounted displaceably in the brake caliper and each carry a pressure piece at its end facing the brake disc, to which a brake pad contacting the brake disc is fastened in case of operation.
  • Disc brakes are also known in which the pressure pieces are integrally connected to the corresponding brake pad.
  • the outlet region of the adjusting spindle from the caliper ie, the outlet opening, closed by a bellows, which is attached on the one hand to the adjusting spindle or on the pressure piece and the other on the caliper or a Closing plate is connected, which closes a mounting hole of the caliper.
  • the closure plate is an integral part of the caliper.
  • the bellows In order to fix the bellows on the caliper, the bellows is pressed into the outlet opening in the end area defined by the largest outer diameter, wherein the associated end area of the bellows is designed as a seal which, like the bellows, consists of a deformable, elastic material , usually an elastomer.
  • a certain rigidity of the seal is required, which is achieved by integrating a sturdy support ring, preferably of metal, in the seal. This support ring is vulcanized in the rest of the sealing material, so that the voltage applied to the wall of the outlet opening seal is formed by the elastomeric material, which ensures after pressing the bellows into the outlet opening for the required tightness, but also to ensure the seating.
  • the invention is therefore the object of developing a disc brake of the generic type so that their reliability is improved, in particular a permanent, secure hold of the bellows is guaranteed on the brake caliper.
  • a trained in this sense disc brake is characterized mainly by the fact that their life is significantly increased, since the elastic region of the seal, namely the area consisting of said elastomer or a rubber area, now exclusively assumes sealing functions, while the support ring ensured a lasting hold of the bellows altogether permanently by its contact pressure.
  • bellows is very inexpensive to produce, at least cost neutral compared to the previously used bellows.
  • the choice of the support ring both in terms of material properties as well as in terms of shape is exclusively characterized by the idea of optimization with respect to the holder.
  • the seal may be provided, for example, with sealing lips, which rest against the wall of the outlet opening and thus form a secure closure, which forms a permanently effective barrier for contamination and weathering.
  • the support ring is arranged on the side facing away from the brake pad, ie, consisting of the elastic material, on the wall of the outlet opening fitting seal closes the bellows against the outside environment of the caliper.
  • the new type of connection of the bellows is not limited to the connection with the caliper or a closure plate. It is also conceivable to provide such a connection in the connection area with the pressure piece or the adjusting spindle.
  • Figure 1 is a partial view of a disc brake in a sectional plan view
  • Figure 3 is a detail of the invention, also in a partial section in a sectional side view
  • FIG. 4 shows an enlarged partial section of the illustration according to FIG. 2
  • Figure 5 shows the same partial section, but a disc brake according to the prior art.
  • a disc brake which has a trained as a sliding caliper caliper 1
  • a brake disc 3 in her comprises the upper peripheral region.
  • the disc brake can be operated pneumatically or by electric motor.
  • brake pads 4 are arranged, one of which is shown here, which can be pressed against the brake disc 3 in the case of operation.
  • the brake pad 4 consists of a support plate 5, a brake pad 3 on the side facing the friction lining 6 and two fixedly connected to the support plate 5 pressure pieces 7, one of which can be seen in the figure 1.
  • An adjusting spindle 11 is pressed against the pressure piece 7 and thus against the brake pad 4 via a brake lever-operated application device 2 arranged in the brake caliper 1.
  • the brake caliper 1 is largely closed on its side facing the brake disk 3 by a closure plate 8 which is perforated in the outlet region of the adjusting spindle 11 and forms an outlet opening 13 there.
  • bellows 9 To seal the outlet opening 13 connected to the closure plate 8 bellows 9 is provided in the form of a bellows, which is connected by a seal 10 against rotation with the closure plate 8, while it is freely rotatably mounted on the adjusting spindle 11, but axially secured.
  • Disc brakes are also known in which the pressure pieces are not connected in one piece to the carrier plate, as in the example shown, but to the Adjusting spindles are connected.
  • the determination of the bellows 9 is usually carried out on the respective associated pressure piece.
  • the bellows 9 is attached directly to the caliper 1 by pressing, as well as in the example shown, in which the bellows 9 is pressed into the closure plate 8.
  • FIG. 5 shows the end region of the bellows 9 facing the closure plate 8, as known from the prior art and forming the seal 10 with which the outlet opening 13 is sealed circumferentially.
  • an elastic material preferably an elastomer or a rubber.
  • sealing lips 14 are formed, which are supported under pressure on the wall of the outlet opening 13.
  • the support ring 12 is only partially encased by the seal 10, so that it rests with a pressing surface 17 on the wall of the outlet opening 13 in the sense of a press fit.
  • the seal 10 which is likewise provided with sealing lips 14, likewise lies directly against the wall of the outlet opening 13, with a certain deformation of the sealing lips, by means of which an effective seal against the outer surrounding area is ensured.
  • the support ring 12 at the inner and on the outer circumferential surface in each case a circumferential groove 15, 16, in which the material of the seal 10 is embedded in the vulcanization.
  • the outer, the pressing surface 17 limiting the outer diameter of the support ring 12 is slightly larger than the clear diameter of the outlet opening 13, so that a sufficient radial pressure is achieved by the bellows 9 is held securely in the outlet opening 13.

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Abstract

Eine Scheibenbremse, insbesondere für ein Nutzfahrzeug, mit einem eine Bremsscheibe (3) übergreifenden Bremssattel (1) und einer Zuspanneinrichtung (2), mit der über mindestens eine im Bremssattel (1) geführte Stellspindel (11) in Korrespondenz mit einem Druckstück (7) ein Bremsbelag (4) gegen die Bremsscheibe (3) drückbar ist, wobei die Stellspindel (11) zwischen dem Druckstück (7) und dem Bremssattel (1) von einem verformbaren Balg (9) umhüllt ist, der endseitig eine mit einem eigensteifen Stützring (12) versehene elastische Dichtung (10) aufweist, die im Sinne eines Presssitzes in einer Austrittsöffnung (13) des Bremssattels (1) oder eines daran befestigten Teiles gehalten ist, ist so ausgebildet, dass der Stützring (12) und die Dichtung (10) im übrigen unmittelbar und umfänglich an der Wandung der Austrittsöffnung (13) anliegen.

Description

Scheibenbremse, insbesondere für ein Nutzfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Der prinzipielle Aufbau einer solchen Scheibenbremse ist beispielsweise aus der DE 195 15 063 C2 bekannt.
Dabei weist die Zuspanneinrichtung zwei Stellspindeln auf, die im Bremssattel verschieblich gelagert sind und die an ihrem der Bremsscheibe zugewandten Ende jeweils ein Druckstück tragen, an dem ein im Funktionsfall die Bremsscheibe kontaktierender Bremsbelag befestigt ist. Es sind auch Scheibenbremsen bekannt, bei denen die Druckstücke einstückig mit dem entsprechenden Bremsbelag verbunden sind.
Um den Innenraum des Bremssattels sowie die Stellspindeln vor Verschmutzungen zu schützen, ist der Austrittsbereich der Stellspindel aus dem Bremssattel, d.h., die Austrittsöffnung, durch einen Faltenbalg verschlossen, der einerseits an der Stellspindel oder am Druckstück befestigt ist und der andererseits am Bremssattel bzw. einer Verschlussplatte angeschlossen ist, die eine Montageöffnung des Bremssattels verschließt. Insofern ist die Verschlussplatte integraler Bestandteil des Bremssattels.
Zur Festlegung des Faltenbalges am Bremssattel wird der Faltenbalg in dem durch den größten Außendurchmesser definierten Endbereich in die Austrittsöffnung ein- gepresst, wobei der zugeordnete Endbereich des Balges als Dichtung ausgebildet ist, die, wie der Balg im übrigen, aus einem verformbaren, elastischen Material besteht, üblicherweise einem Elastomer. Zur Erzielung des Presssitzes ist jedoch eine gewisse Steifigkeit der Dichtung von- nöten, die dadurch erreicht wird, dass ein eigensteifer Stützring, vorzugsweise aus Metall, in der Dichtung integriert ist. Dieser Stützring wird in das Dichtungsmaterial im übrigen einvulkanisiert, so dass die an der Wandung der Austrittsöffnung anliegende Dichtung durch das Elastomermaterial gebildet wird, die nach einem Einpressen des Balges in die Austrittsöffnung für die erforderliche Dichtheit sorgt, daneben aber auch den Sitzhalt gewährleisten soll.
Allerdings sind Elastomere beschädigungsfrei nur in einem geringen Umfang zu verformen, so dass die für einen Presssitz notwendigen Rückstellkräfte nicht in ausreichendem Maße gegeben sind. Aus diesem Grund ist ein dauerhaft sicherer Halt des Faltenbalges am Bremssattel nicht gewährleistet.
Insbesondere bei ungünstigen Reibverhältnissen zwischen der Wandung der Austrittsöffnung und der die Sitzfläche bildenden Mantelfläche der Dichtung, betriebsbedingt hohen Temperaturen, Materialermüdung des Elastomers, im Betrieb des Nutzfahrzeuges auftretenden Vibrationen oder dergleichen, kann es zu einem Herausrutschen des Balges aus dem Presssitz kommen, was in der Praxis durchaus schon häufiger geschehen ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Scheibenbremse der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, dass ihre Betriebssicherheit verbessert wird, insbesondere ein dauerhafter, sicherer Halt der Bälge am Bremssattel gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Scheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Eine in diesem Sinne ausgebildete Scheibenbremse zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass ihre Standzeit wesentlich erhöht wird, da der elastische Bereich der Dichtung, nämlich der aus dem genannten Elastomer oder einem Gummi bestehende Bereich, nun ausschließlich Dichtfunktionen übernimmt, während der Stützring durch seinen Anpressdruck einen sicheren Halt des Balges insgesamt dauerhaft gewährleistet.
Besonders hervorzuheben ist darüber hinaus, dass ein im Sinne der Erfindung ausgebildeter Balg sehr kostengünstig herstellbar ist, zumindest kostenneutral gegenüber dem bisher eingesetzten Balg. Hierzu trägt insbesondere bei, dass der Stützring, wie bislang in das Elastomer einvulkanisiert ist, allerdings nur bereichsweise und zwar so, dass der Stützring umfänglich an der Wandung der Austrittsöffnung anliegt.
Da die Halterung des Faltenbalges nun nahezu ausschließlich durch den metallischen Stützring erfolgt, ist der Presssitz gegenüber den auftretenden Belastungen wesentlich unempfindlicher als dies bislang der Fall ist, bei dem, wie erwähnt, das elastische Material der Dichtung sowohl die Halte- wie auch Dichtfunktion übernehmen muss.
Dabei ist die Wahl des Stützringes sowohl hinsichtlich der Materialeigenschaften wie auch hinsichtlich der Form ausschließlich geprägt vom Gedanken einer Optimierung hinsichtlich der Halterung. Die Dichtung hingegen kann beispielsweise mit Dichtlippen versehen sein, die an der Wandung der Austrittsöffnung anliegen und so einen sicheren Verschluss bilden, der eine dauerhaft wirksame Barriere für Verschmutzungen und Witterungseinflüsse bildet.
So tritt weder das Problem der Materialermüdung auf, noch tragen die auftretenden hohen Temperaturen innerhalb der Scheibenbremse zu einer Beeinträchtigung der Dicht- bzw. Halteeigenschaften bei. Ebenso sind auftretende Vibrationen weitgehend ohne Wirkung auf die gewünschte Funktionssicherheit des Presssitzes.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stützring auf der dem Bremsbelag abgewandten Seite des Balges angeordnet ist, d.h., die aus dem elastischen Material bestehende, an der Wandung der Austrittsöffnung anliegende Dichtung schließt den Faltenbalg gegenüber der außenseitigen Umgebung des Bremssattels ab. Dadurch wird wirksam verhindert, dass der geschützt einliegende Stützring Witte- rungseinflüssen ausgesetzt ist und rostet, wodurch ansonsten dessen Haltewirkung zumindest eingeschränkt würde.
Prinzipiell ist die neue Art der Anbindung des Balges nicht auf den Anschluss mit dem Bremssattel bzw. einer Verschlussplatte beschränkt. Denkbar ist auch, eine solche Verbindung im Anschlussbereich mit dem Druckstück oder der Stellspindel vorzusehen.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine Teildarstellung einer Scheibenbremse in einer geschnittenen Draufsicht
Figur 2 einen Teilausschnitt der Scheibenbremse entsprechend der Kennzeichnung II in Figur 1
Figur 3 eine Einzelheit der Erfindung, ebenfalls in einem Teilausschnitt in einer geschnittenen Seitenansicht
Figur 4 einen vergrößerten Teilausschnitt der Darstellung nach Figur 2
Figur 5 den gleichen Teilausschnitt, allerdings einer Scheibenbremse nach dem Stand der Technik.
In der Figur 1 ist eine Hälfte einer Scheibenbremse dargestellt, die einen als Schiebesattel ausgebildeten Bremssattel 1 aufweist, der eine Bremsscheibe 3 in ihrem oberen Umfangsbereich umfasst. Dabei kann die Scheibenbremse pneumatisch oder elektromotorisch betätigbar sein.
Zu beiden Seiten der Bremsscheibe 3 sind Bremsbeläge 4 angeordnet, von denen hier einer dargestellt ist, der im Funktionsfall gegen die Bremsscheibe 3 pressbar ist.
Der Bremsbelag 4 besteht aus einer Trägerplatte 5, einem auf deren der Bremsscheibe 3 zugewandten Seite befestigten Reibbelag 6 sowie zwei fest mit der Trägerplatte 5 verbundenen Druckstücken 7, von denen eines in der Figur 1 erkennbar ist.
Über eine im Bremssattel 1 angeordnete drehhebelbetätigte Zuspanneinrichtung 2 wird eine Stellspindel 11 gegen das Druckstück 7 und damit gegen den Bremsbelag 4 gedrückt.
Zur Einstellung eines Lüftspiels zwischen dem Reibbelag 6 und der Bremsscheibe 3, unter Berücksichtigung des Verschleißes des Reibbelages 6, ist die als Gewindespindel ausgebildete Stellspindel 11 drehbar im Bremssattel 1 gelagert und über eine nicht dargestellte Nachstelleinrichtung bewegbar.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Bremssattel 1 auf seiner der Bremsscheibe 3 zugewandten Seite weitgehend durch eine Verschlussplatte 8 verschlossen, die im Austrittsbereich der Stellspindel 11 durchbrochen ist und dort eine Austrittsöffnung 13 bildet.
Zur Abdichtung der Austrittsöffnung 13 ist ein mit der Verschlussplatte 8 verbundener Balg 9 in Form eines Faltenbalges vorgesehen, der über eine Dichtung 10 verdrehsicher mit der Verschlussplatte 8 verbunden ist, während er an der Stellspindel 11 frei drehbar, jedoch axial gesichert gelagert ist.
Bekannt sind auch Scheibenbremsen, bei denen die Druckstücke nicht, wie im dargestellten Beispiel, einstückig mit der Trägerplatte verbunden, sondern an den Stellspindeln angeschlossen sind. Hierbei erfolgt die Festlegung des Balges 9 üblicherweise an dem jeweils zugeordneten Druckstück.
Im Falle der einstückigen Ausbildung des Bremssattels 1 , also bei Verzicht auf die Verschlussplatte 8, ist der Balg 9 direkt am Bremssattel 1 durch Einpressen befestigt, ebenso wie im gezeigten Beispiel, bei dem der Balg 9 in die Verschlussplatte 8 eingepresst ist.
In der Figur 5 ist der der Verschlussplatte 8 zugewandte Endbereich des Balges 9 dargestellt, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist und der die Dichtung 10 bildet, mit der die Austrittsöffnung 13 umfänglich abgedichtet ist.
Dabei ist zur Versteifung dieses die Dichtung 10 bildenden Endbereichs ein aus Metall, üblicherweise Stahl gebildeter Stützring 12 vorgesehen, der aus der aus einem elastischen Material, vorzugsweise einem Elastomer oder einem Gummi gebildeten Dichtung 10 durch Vulkanisation ummantelt ist. Auf der äußeren Mantelfläche der Dichtung 10 sind Dichtlippen 14 ausgebildet, die sich unter Druck an der Wandung der Austrittsöffnung 13 abstützen.
Demgegenüber ist gemäß der Erfindung der Stützring 12 nur teilweise von der Dichtung 10 ummantelt, so dass er mit einer Pressfläche 17 an der Wandung der Austrittsöffnung 13 im Sinne eines Presssitzes anliegt.
In axialer Richtung, zur Außenseite des Bremssattels hin gerichtet, liegt die ebenfalls mit Dichtlippen 14 versehene Dichtung 10 ebenfalls unmittelbar an der Wandung der Austrittsöffnung 13 an, unter einer gewissen Verformung der Dichtlippen, durch die eine wirksame Abdichtung gegenüber dem äußeren Umgebungsbereich gewährleistet ist.
Dies ist insbesondere in den Figuren 2 und 4 erkennbar.
Zur Erzielung eines sicheren Verbundes zwischen dem Stützring 12 und dem elastischen Material der Dichtung 10 weist der Stützring 12 an der inneren und an der äußeren Mantelfläche jeweils eine umlaufende Nut 15, 16 auf, in die beim Vulkanisieren das Material der Dichtung 10 eingebettet wird.
Im übrigen ist der äußere, die Pressfläche 17 begrenzende Außendurchmesser des Stützringes 12 geringfügig größer als der lichte Durchmesser der Austrittsöffnung 13, so dass ein ausreichender radialer Pressdruck erzielt wird, durch den der Balg 9 sicher in der Austrittsöffnung 13 gehalten wird.
Bezugszeichenliste
1 Bremssattel
2 Zuspanneinrichtung
3 Bremsscheibe
4 Bremsbelag
5 Trägerplatte
6 Reibbelag
7 Druckstück
8 Verschlussplatte
9 Faltenbalg
10 Dichtung
11 Stellspindel
12 Stützring
13 Austrittsöffnung
14 Dichtlippe
15 Nut
16 Nut
17 Pressfläche

Claims

Ansprüche
1. Scheibenbremse, insbesondere für ein Nutzfahrzeug, mit einem eine Bremsscheibe (3) übergreifenden Bremssattel (1) und einer Zuspanneinrichtung (2), mit der über mindestens eine im Bremssattel (1) geführte Stellspindel (11) in Korrespondenz mit einem Druckstück (7) ein Bremsbelag (4) gegen die Bremsscheibe (3) drückbar ist, wobei die Stellspindel (1 1) zwischen dem Druckstück (7) und dem Bremssattel (1) von einem verformbaren Balg (9) umhüllt ist, der endseitig eine mit einem eigensteifen Stützring (12) versehene elastische Dichtung (10) aufweist, die im Sinne eines Presssitzes in einer Austrittsöffnung (13) des Bremssattels (1) oder eines daran befestigten Teiles gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (12) und die Dichtung (10) im übrigen unmittelbar und umfänglich an der Wandung der Austrittsöffnung (13) anliegen.
2. Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (12) eine umfängliche Pressfläche (17) aufweist, die unter Druck an der Wandung der Austrittsöffnung (13) anliegt.
3. Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (12) an seiner inneren und seiner äußeren Mantelfläche jeweils mit einer umlaufenden Nut (15) versehen ist, in denen das elastische Material der Dichtung (10) einliegt.
4. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem elastischen Material bestehende, an der Wandung der Austrittsöffnung (13) anliegende Dichtungsbereich der Dichtung (10) in der Nut (15) der äußeren Mantelfläche des Stützringes (12) einliegt.
5. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Nut (15) einliegende Dichtungsbereich umfänglich mit Dichtlippen (14) versehen ist, die unter Verformung an der Wandung der Austrittsöffnung (13) anliegen.
6. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressfläche (17) auf der dem Balg (9) abgewandten Seite der Dichtung (10) angeordnet ist.
7. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Wandung der Austrittsöffnung (13) anliegende Dichtfläche der Dichtung (10) an dem dem Bremsbelag (4) zugewandten äußeren Randbereich der Wandung der Austrittsöffnung (13) anliegt.
8. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Stützringes (12) im Bereich der Pressfläche (17) geringfügig größer ist als der lichte Durchmesser der Austrittsöffnung (13).
9. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (10) aus einem Elastomer oder einem Gummi besteht.
10. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (12) aus Metall, vorzugsweise Stahl besteht.
11. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (12) in die Dichtung (10) einvulkanisiert ist.
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