WO1997028386A1 - Kaltverformter kolben für eine hydraulische bremse - Google Patents

Kaltverformter kolben für eine hydraulische bremse Download PDF

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    • F16D2125/02—Fluid-pressure mechanisms
    • F16D2125/06—Pistons

Definitions

  • the present invention relates to a piston for a hydraulic brake according to the preamble of claim 1.
  • Such a piston is known for example from DE 40 03 731 AI. It is a cold-formed piston, which is preferably produced using the deep-drawing process, and which is designed to be relatively thin-walled in comparison with cast pistons.
  • the known piston In order to protect the walls of the piston from deformation when a force is applied, the known piston has a curved base and a groove rolled into its circumference, which stiffen the shape of the piston.
  • the thin-walled design of such steel pistons compared to those produced in the gray cast iron process means that the contact surface of the pot rim on the brake lining is also considerably smaller than cast pistons. The result is a high surface pressure, which is not desirable.
  • the object of the present invention is to adjust the contact surface of a piston of the type mentioned in the introduction to that of a cast piston in an inexpensive manner.
  • the principle of the invention is not to weld the contact surface of the pot edge as a separate part, but to deform the pot edge itself and thus to form the contact surface in one piece with the piston form on the piston.
  • the simplest procedure consists in rolling in the rim of the pot and then reworking the end face of the piston which forms the contact surface.
  • a further advantage of this procedure lies in the fact that the inwardly curved pot rim can at the same time form a support for a pad holding spring, which is arranged closer to the brake pad than with a cast piston, so that the lever arm is shortened compared to conventional cast pistons and a pad tilting is prevented.
  • the shoulder protruding through a groove rolled into the outer circumference in the interior of the piston can at the same time serve to positively engage further arms of the pad retaining spring which serve to reduce noise.
  • the shoulder In the case of cast pistons, the shoulder must first be machined into the interior of the piston.
  • FIG. 2 shows an enlarged detail from FIG. 1
  • FIG 3 shows a superimposition of a vertical section through a piston according to the invention with a corresponding cutout from a cast piston to illustrate the different lever arms for a pad retaining spring.
  • FIG. 4 shows a superimposition of a horizontal section through a piston according to the invention with a corresponding section from a cast piston Illustration of the different anchoring shoulders for a pad retaining spring.
  • a deep-drawn piston 1 shows a longitudinal section through a deep-drawn piston 1 according to the invention, which is essentially designed as a cylindrical pot, the bottom 2 of which is arranged on the right-hand side of the picture and the rim 3 of the pot pointing to the left.
  • the piston 1 has a thickened base 2, which is protected against deformation in this way.
  • the shape of the pot base is not related to the invention, so that the base 2 can also be curved according to the prior art.
  • the wall 4 of the piston 1 has, in the vicinity of the edge 3, a circumferential radial groove 5 which, in the assembled state, receives a sealing ring or the like.
  • the edge 3 has a contact surface A which is greater than the wall thickness of the piston 1.
  • the cross-section of this contact surface A corresponds to the size of the contact surface, which usually has a piston manufactured using the gray cast iron process.
  • the area circled in dashed lines in FIG. 1 is shown enlarged in FIG. 2.
  • the rolling process used to produce the groove 5 is known per se for this application. What is new is that the edge 3 is also bent radially inwards in the rolling process and then the end face 6 of the edge 3 is reworked, so that a smooth contact surface A is produced.
  • the inwardly bent edge 3 forms a shoulder 7 in the interior of the piston 1 and serves to support a lining holding spring. Another shoulder 8 has emerged by rolling the groove 5 inside the piston.
  • FIGS. 3 and 4 show a roughly hatched cast iron piston 11 and a finely hatched piston 1 produced in the deep-drawing process according to the invention in a superimposed representation.
  • the groove 5 of the two pistons is congruent in the same way as the contact surface A.
  • a pad retaining spring 20 is also shown, which, with its continuation (not shown), is arranged on the contact surface A Brake pad attached.
  • the spring arm of the pad retaining spring 20 can already be supported on the piston 1 at the point x.
  • the support of the lining holding spring 21 shown in broken lines lies further away from the contact surface A and thus from the brake lining, the back plate of which extends to level 22.
  • FIG. 4 The section in FIG. 4 is rotated by 90 "in FIG. 3.
  • one of the two further arms of the pad retaining spring 20 and 21 can be seen, which is intended to dampen vibrations and thus reduce noise.
  • the arm grips the piston 1 according to the invention the pad retaining spring 20 behind the already existing shoulder 8, which arose when the groove 5 was rolled in.
  • a corresponding shoulder 18 must first be milled into the wall 14 on the cast piston 11 by a machining process.

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Abstract

Ein in einem Kaltverformungsverfahren, beispielsweise Tiefziehverfahren, hergestellter Kolben zur Betätigung einer hydraulischen Bremse weist eine verhältnismäßig dünne Außenwand (4) auf, welche einen kleineren Querschnitt aufweist als die erwünschte Anlagefläche (A) zur Anlage des Kolbens (1) am Bremsbelag. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, den Rand (3) des topfartig geformten Kolbens (1) nach innen zu rollieren und anschließend von seiner Stirnseite her zu bearbeiten, so daß sich eine vergrößerte Anlagefläche (A) auf preiswerte Weise anformen läßt.

Description

Kaltverfoπuter Kolben für eine hydraulische Bremse
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolben für eine hydraulische Bremse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Kolben ist beispielsweise aus der DE 40 03 731 AI bekannt. Es handelt sich dabei um einen kaltverform¬ ten Kolben, der vorzugsweise im Tiefziehverfahren her¬ gestellt ist, und welcher im Vergleich zu gegossenen Kolben verhältnismäßig dünnwandig gestaltet ist. Um die Wände des Kolbens bei einer Kraftbeaufschlagung vor Verformung zu schützen, besitzt der bekannte Kolben einen gewölbten Boden und eine an seinem Umfang einrollierte Nut, welche die Form des Kolbens versteifen. Durch die dünnwandige Ausführung derartiger Stahlkolben gegenüber solchen im Graugußverfahren hergestellten ergibt sich, daß auch die Anlagefläche des Topfrandes am Bremsbelag erheblich verkleinert ist gegenüber gegossenen Kolben. Die Folge ist ein hoher Flächendruck, welcher nicht wünschenswert ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Anlagefläche eines Kolbens der eingangs genannten Art auf preiswerte Weise der eines gegossenen Kolbens anzugleichen.
Diese Aufgabe wird gelöst in Verbindung mit den kennzeich¬ nenden Merkmalen des Anspruchs 1. Das Prinzip der Erfindung liegt darin, die Anlagefläche des Topfrandes nicht als sepa¬ rates Teil anzuschweißen, sondern den Topfrand selbst zu verformen und somit einstückig mit dem Kolben die Anlageflä¬ che an den Kolben anzuformen.
Die einfachste Verfahrensweise besteht im Einrollieren des Topfrandes und der anschließenden Überarbeitung der die An¬ lagefläche bildenden Stirnseite des Kolbens.
BESTATIGUNGSKOPIE Ein weiterer Vorteil dieser Verfahrensweise liegt darin, daß der nach innen gebogene Topfrand zugleich für eine Belaghal¬ tefeder eine Abstützung bilden kann, die näher am Bremsbelag angeordnet ist als bei einem Gußkolben, so daß der Hebelarm gegenüber herkömmlichen, gegossenen Kolben verkürzt ist und ein Belagkippen verhindert wird.
Die durch eine in den Außenumfang eingerollte Nut im Innen¬ raum des Kolbens hervortretende Schulter kann zugleich dazu dienen, weitere, der Geräuschminderung dienende Arme der Belaghaltefeder formschlüssig einrasten zu lassen. Bei ge¬ gossenen Kolben muß die Schulter erst spanabhebend in den Innenraum des Kolbens eingefräst werden.
Eine nähere Erläuterung des Erfindungsgedankens erfolgt nun anhand der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbei- spiels in drei Figuren.
Es zeigt
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Kolben im Längsschnitt,
Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1
Fig. 3 eine Überlagerung eines Vertikalschnittes durch ei¬ nen erfindungsgemäßen Kolben mit einem entsprechen¬ den Ausschnitt aus einem gegossenen Kolben zur Ver¬ anschaulichung der unterschiedlichen Hebelarme für eine Belaghaltefeder.
Fig. 4 eine Überlagerung eines Horizontalschnittes durch einen erfindungsgemäßen Kolben mit einem entspre¬ chenden Ausschnitt aus einem gegossenen Kolben zur Veranschaulichung der unterschiedlichen Ver¬ ankerungsschultern für eine Belaghaltefeder.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemä¬ ßen, tiefgezogenen Kolben 1, welcher im wesentlichen als zylindrischer Topf gestaltet ist, dessen Topfboden 2 auf der rechten Bildseite angeordnet ist und dessen Topfrand 3 nach links weist. Der Kolben 1 weist einen verdickten Boden 2 auf, der auf diese Weise gegen Verformungen geschützt ist.
Die Form des Topfbodens steht aber in keinem Zusammenhang mit der Erfindung, so daß der Boden 2 auch gemäß dem Stand der Technik gewölbt ausgebildet sein kann.
Die Wand 4 des Kolbens 1 weist in der Nähe des Randes 3 eine umlaufende radiale Nut 5 auf, welche in montiertem Zustand einen Dichtring oder dergleichen aufnimmt.
Der Rand 3 weist eine Anlagefläche A auf, die größer ist, als es der Wanddicke des Kolbens 1 entspricht. Diese Anlage¬ fläche A entspricht in ihrem Querschnitt der Größe der An¬ lagefläche, welche üblicherweise ein im Graugußverfahren hergestellter Kolben aufweist. Der in Fig. 1 gestrichelt eingekreiste Bereich ist in Fig. 2 vergrößert wiedergegeben. Das zur Herstellung der Nut 5 verwendete Rollierverfahren ist für diese Anwendung an sich bekannt. Neu ist, daß auch der Rand 3 im Rollierverfahren radial nach innen gebogen ist und anschließend die Stirnfläche 6 des Randes 3 nachbearbei¬ tet ist, so daß eine glatte Anlagefläche A entsteht. Der nach innen gebogene Rand 3 bildet im Innenraum des Kolbens 1 eine Schulter 7 und dient zur Abstützung einer Belaghaltefe¬ der. Eine weitere Schulter 8 ist durch das Einrollieren der Nut 5 im Kolbeninneren hervorgetreten. Dies bietet Vorteile, die aus Fig. 3 und 4 deutlich werden. In Fig. 3 und Fig. 4 sind in überlagerter Darstellung ein grob schraffierter Gußkolben 11 und ein fein schraffierter, im Tiefziehverfahren hergestellter Kolben 1 gemäß der Erfin¬ dung abgebildet. Die Nut 5 der beiden Kolben ist deckungs¬ gleich genauso wie die Anlagefläche A. Es ist außer einem der Fig. 2 entsprechenden Ausschnitt aus den beiden Kolben auch noch eine Belaghaltefeder 20 dargestellt, die mit ihrer nicht dargestellten Fortführung an einem an der Anlagefläche A angeordneten Bremsbelag befestigt. Am Kolben 1 kann sich der Federarm der Belaghaltefeder 20 bereits an der Stelle x abstützen. Am gegossenen Kolben 11 liegt die Abstützung der strichpunktiert dargestellten Belaghaltefeder 21 weiter von der Anlagefläche A und somit vom Bremsbelag entfernt, dessen Rückenplatte bis zur Ebene 22 reicht.
Der Schnitt in Fig. 4 ist um den in Fig. 3 um 90" gedreht. Hier ist einer der zwei weiteren Arme der Belaghaltefeder 20 bzw. 21 zu sehen, welcher Vibrationen dämpfen und somit Gräusche mindern soll. Beim erfindungsgemäßen Kolben 1 greift der Arm der Belaghaltefeder 20 hinter die ohnehin vorhandene Schulter 8, die beim Einrollieren der Nut 5 ent¬ standen ist. Am gegossenen Kolben 11 muß durch ein spanabhe¬ bendes Verfahren zunächst eine entsprechende Schulter 18 in die Wand 14 eingefräst werden.
Gegenüber einem Graugußkolben ergeben sich weitere Vorteile wie eine Gewichtsreduzierung um über 100 g pro Kolben sowie das Wegfallen von Lunker- und Porositätsproblemen, wie sie bei Graugußkσlben auftreten.

Claims

Patentansprüche
1. Kolben (1) für eine hydraulische Bremse, welcher im wesentlichen als topfartiger Hohlzylinder gestaltet ist, dessen Boden (2) von hydraulischem Bremsdruck beaufschlagbar ist und dessen Rand (3) bei Brems¬ druckbeaufschlagung an einem Bremsbelag anliegt, wobei der Kolben (1) aus Stahl in einem Kaltverfor- mungsverfahren hergestellt ist, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Rand (3) nach innen gebogen ist und die Anlagefläche (A) des Kolbens am Bremsbelag größer ist als die Querschnittsfläche der Kolbenwand (4).
2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (3) des Kolbens nach innen rolliert ist und anschließend stirnseitig geglättet ist.
3. Kolben nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nach innen gebogene Rand (3) eine Schulter (7) zur Verankerung der Enden einer belagseitig befestigten Belaghaltefeder (20) bildet.
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