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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Bremsbelagträgerplatte und ein Verfahren zum Herstellen einer Bremsbelagsträgerplatte für ein Scheibenbremssystem eines Fahrzeuges nach den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 6.
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Stand der Technik
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Bremsbelagträgerplatten sind jene Platten, auf denen die Bremsbeläge montiert werden. Diese Verbindung wird als Bremsbacke definiert. Eine Bremsbacke ist für Scheibenbremssysteme als Gegenstück der Scheibe ausgelegt. In einem Scheibenbremssystem ist eine Scheibe auf einer Rotationsachse montiert. Diese dreht sich mit derselben Winkelgeschwindigkeit der Räder mit. Über der Scheibe ist ein Bremssattel positioniert, in dem die Bremsbacken durch vorhandene Führungen und Mechanismen eingesetzt werden. Der Bremssattel ist so positioniert, dass die Bremsbeläge der Bremsbacken auf die Scheibe zeigen. Des Weiteren ist auf dem Bremssattel ein Bremszylinder vorgesehen. Dieser überträgt eine hydraulisch verstärkte Bremskraft des Bremspedals auf die Bremsbacken. Dadurch drücken sich die Bremsbacken und somit die Beläge auf die Scheibe. Dabei entsteht ein Reibmoment entgegengesetzt dem Winkeldrehmoment, der durch die Winkelgeschwindigkeit erzeugt wurde. Dies hat eine Verringerung der Winkelgeschwindigkeit zur Folge und somit eine Reduzierung der Fahrtgeschwindigkeit. Bei diesem Bremsvorgang und den daraus resultierenden physikalischen Auswirkungen ist eine Bremsbelagträgerplatte verschiedenen Querkräften, einem Druck und sehr hohen Temperatureinflüssen ausgesetzt. Es gibt viele bekannte Ausführungen von Bremsbelagträgerplatten und Herstellungsverfahren zur Herstellung von Bremsbelagträgerplatten, die es heutzutage ermöglichen, diesen Auswirkungen entgegenzuhalten.
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Für Herstellungsverfahren von Bremsbelagträgerplatten wird beispielsweise auf die
DE 195 32 019 C1 und die
DE 103 50 725 A1 sowie die dort beschriebenen Giessverfahren verwiesen. In der
DE 195 32 019 C1 wird eine Trägerplatte für Scheibenbremsen von Kraftfahrzeugen offenbart, die aus einem Graugusswerkstoff besteht und auf einer den Reibbelag tragenden Seite eine Oberflächenstruktur aufweist, die aus Formkörpern mit Hinterschneidungen gebildet ist.
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Die
DE 103 50 725 A1 betrifft eine Belagträgerplatte sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. Bei dem Verfahren wird zunächst ein Trägerplattenmodell bereitgestellt, das an einer Seitenfläche mehrere Ausnehmungen aufweist. In diese können Stifte derart eingebracht werden, dass die Stifte zum Teil aus dem Trägerplattenmodell herausragen. Anschliessend werden das Trägerplattenmodell und die aus dem Modell herausragenden Abschnitte der Stifte mit einer Formmasse umschlossen und diese verdichtet und/oder gehärtet. Nach dem Verdichteten und/oder Härten wird das Trägerplattenmodell so aus der Formmasse entnommen, dass die Stifte in dieser verbleiben und ein Trägerplattengiesshohlraum gebildet wird. In den Hohlraum wird eine Schmelze gegossen, wobei die in den Trägerplattenhohlraum hineinragenden Abschnitte der Stifte von der Schmelze umschlossen werden. Nach einem Erstarren der Schmelze kann die Belagträgerplatte aus der Form entnommen werden.
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Die
DE 10 2004 014 858 A1 wiederum offenbart das Stanzen einer Belagträger-platte. Hierbei wird eine Belagträgerplatte zur Aufnahme eines Reibbelags mit auf der Reibbelagsseite verlaufender Vertiefung, insbesondere für Scheibenbremsen von Fahrzeugen, beschrieben. Um eine hohe Haltekraft des Reibbelages, insbesondere im Kantenbereich, und eine prozesssichere Herstellung mit einer im Wesentlichen planen Oberfläche der Belagträgerplatte zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass der Verlauf der Vertiefung unterbrochen ist.
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Die
DE 20 2005 011 660 U1 beschreibt ein Stanzverfahren für einen Belagträger für eine Scheibenbremse mit einer in eingebautem Zustand einer Bremsscheiben der Scheibenbremse zugewandten Hauptfläche und einer die Hauptfläche in der Draufsicht umlaufenden Randfläche, wobei die Hauptfläche einen Bereich mit einer Mindestgüte aufweist. Der Belagträger ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptfläche mindestens einen Bereich aufweist, dessen Güte unterhalb der Mindestgüte liegt.
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Die
DE 103 00 585 B3 beschreibt ein Herstellungsverfahren für einen Reibbelagträger durch Walzen. Die Trägerfläche des Reibbelagträger weist ist plan ausgebildet und weist eine Mehrzahl von abstehenden Spänen auf, die mittels einer Schneiden oder Zähne ausweisenden ersten Walze aus der Trägerfläche einstückig herausgearbeitet sind. Der ersten Walze ist eine zweite unterhalb des Reitbelagträgers angeordnete Walze zugeordnet, wobei die Walzen entgegengesetzter Drehrichtung bewegt werden und die zweite Walze mit einem Bremsmoment beaufschlagt ist. Die unbearbeiteten Bremsbelagträger befinden sich in einem Magazin und werden mittels einer Schubvorrichtung im Werkzeug zugeführt. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie einen mit dem Verfahren hergestellten Bremsbelagträgers.
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Aus der
DE 10 2004 054 012 A1 geht ein Verfahren zur Herstellung eines Belagträgers durch Tiefziehen hervor. Diese Erfindung betrifft einen Reibbremsbelag mit einem Belagträger für eine Scheibenbremse. Der Belagträger wird mit einem umlaufenden Rand und/oder mit Sicken ausgebildet, Die eine Art Versteifungsrippen bilden und den Belagträger gegen Biegung versteifen.
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Die
DE 10 2010 031 889 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Bremsbelagträgers, insbesondere für eine Scheibenbremse eines Fahrzeugs, wobei ein platten- oder bandförmiges Werkstück in eine Richtung senkrecht zur Ebene des Werkstücks tiefgezogen wird. Das Werkstück wird zur Erzeugung wenigstens einer randseitigen Materialverdickung quer, insbesondere senkrecht zur Tiefziehrichtung gestaucht, wobei die Stärke der so erzeugten Materialverdickung grösser ist als die Stärke des Ausgangsmaterials.
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Die oben genannten Verfahren weisen signifikante Nachteile auf. So sind Giessverfahren sehr teuer und somit unwirtschaftlich und beinhalten zudem durch eine hohe Warmrisswahrscheinlichkeit und Sprödigkeit eine höhere Bruchgefahr. Das Walzen oder Stanzen von Stahl zum Herstellen von Bremsbelagträgerplatten ist ebenso geringfügig wirtschaftlich, da eine höhere Korrosionsanfälligkeit besteht. Des Weiteren wird eine sehr dicke Materialstärke ausgelegt, um den auftretenden Kräften und Auswirkungen entgegenwirken zu können, welche bei dem Abbremsen von Fahrzeugen durch Scheibenbremssysteme entstehen. Das Tiefziehverfahren ist eine sehr zeitgetreue und modernere Herstellungstechnologie für Bremsbelagträgerplatten. Hierbei sind deutliche Verbesserungen der Eigenschaften von Bremsbelagträgerplatten zu sehen. Dieses Verfahren ermöglicht eine Materialersparung, bietet höhere Stabilität gegenüber den wirkenden Querkräften und senkt durch das reduzierte Gewicht den Kraftstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen.
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Vor diesem Hintergrund sind zudem folgende Druckschriften anzuführen:
- In der US 2007/0170023 A1 wird eine Rückenplatte für einen Scheibenbremsbelag mit einer Reibmaterial-Befestigungsfläche, die an einer Oberfläche der Rückenplatte angeordnet ist offenbart. Dabei werden umfasste Erhebungen durch Pressen (z.B. Stanzen) der Rückenplatte von der anderen Oberfläche derselben an der der Reibmaterialbefestigungsfläche gegenüberliegenden Seite in einer fortschreitenden Bearbeitung auf der Basis einer Feinschneidpresse gebildet, so dass die betreffenden Erhebungen aus der Reibmaterialbefestigungsfläche herausgedrückt werden.
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In der
EP 1 391 628 B1 wird ein Bremssattel, der einen Bremsbelag mit Trägerplatte enthält offenbart, wobei die Trägerplatte ein an einer Seite befestigtes Reibmaterial und eine Belastungsfläche auf einer gegenüberliegenden Seite aufweist, wobei der Bremssattel einen Kolben zum Anlegen einer Kraft an die Belastungsfläche enthält, wobei der Bremsbelag lösbar an dem Kolben befestigt ist und wobei der Bremsbelag ein Positioniermerkmal enthält.
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In der
US 2008/0099174 A1 wird schließlich noch ein Bremssattel offenbart, welcher einen Aktuator, einen beweglichen Bremsklotz mit einer Bremsklotzrückplatte offenbart, wobei Bremsklotzrückplatte einen allgemein ebenen Abschnitt aufweist, und ein an der Bremsklotzrückplatte befestigtes Bremsmaterial.
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Aufgabe der Erfindung
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Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Bremsbelagträgerplatte und ein Verfahren zum Herstellen einer Bremsbelagträgerplatte zu schaffen, welches die oben genannten Nachteile beseitigt. Das Verfahren soll einfach und kostengünstig zu handhaben sein. Die herzustellende Bremsbelagträgerplatte soll eine deutlich geringere Dicke aufweisen wodurch ferner Material und Gewicht reduziert werden sollen. Darüber hinaus soll die Steifigkeit der Bremsbelagträgerplatte in Längs- und Querrichtung nicht beeinträchtigt, sondern sogar verstärkt werden. Gleichzeitig soll die Gefahr einer Unterrostung des Bremsbelages reduziert werden.
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Zur Lösung der Aufgabe führen die Merkmale der Ansprüche 1 und 6.
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In typischen Ausführungsbeispielen handelt es sich bei dem Verfahren zum Herstellen einer Bremsbelagträgerplatte für ein Scheibenbremssystem eines Fahrzeuges aus einem Rohling um das Verfahren des Gesenkschmiedens oder der Feinstanz-Umformung (Tiefziehen). Bei der Gegenüberstellung der Verfahren Giessen, Stanzen und Walzen mit dem Verfahren des Gesenkschmiedens oder der Feinstanz-Umformung (Tiefziehen) weist dieses den Vorteil auf, dass die Bremsbelagträgerplatte dünner ausgelegt werden kann. Dies hat zur Folge, dass die Platte weniger Material aufweist und damit leichter ist. Ein weiterer Vorteil des Gesenkschmiedens oder der Feinstanz-Umformung (Tiefziehen) ist, dass die Bremsbelagträgerplatte keine Sprödigkeit aufweist.
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Bei der Herstellung der Bremsbelagträgerplatte wird in die Bremsbelagträgerplatte eine Vertiefung für einen Kolben eines Bremszylinders eingeformt. Diese Vertiefung kann ringförmig oder kreisförmig ausgebildet sein. Hierbei handelt es sich um 3D-Verformungen, die der Bremsbelagträgerplatte eine höhere Steifigkeit sowohl in Längs- als auch in Querrichtung geben. Andere Formen als eine Kreisfläche oder ein Ring sind denkbar und sollen von der vorliegenden Erfindung umfasst sein. Vorteilhafterweise können diese Formen gleichzeitig als Aufnahme für den Bremskolben dienen.
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Ist die Vertiefung ringförmig ausgebildet, so liegt eine Innenfläche der Vertiefung bevorzugt in einer Ebene mit einer Kolbenseite der Bremsbelagträgerplatte.
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Weiterhin wird in eine der Kolbenseite gegenüberliegende Belagseite der Bremsbelagträgerplatte eine Materialaussparung eingeformt, welche der Aufnahme eines Bremsbelags dient. In der Materialaussparung ist eine Erhebung ausgebildet, wobei die Erhebung bevorzugt mittig auf der Belagseite vorgesehen ist. Ferner ist die Erhebung bevorzugt ringförmig oder kreisförmig ausgebildet. Hierbei handelt es sich um 3D-Verformungen, die der Bremsbelagträgerplatte eine höhere Steifigkeit sowohl in Längs- als auch in Querrichtung geben. Andere Formen als eine Kreisfläche oder ein Ring sind denkbar und sollen von der vorliegenden Erfindung umfasst sein.
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Ferner können die oben genannten Flächen, ob nun Vertiefung oder Erhebung gleichzeitig als Aufnahme für Geräuschdämpfungsmassnahme (Dämpfungsblech/Folie) dienen. Diese ist damit verschiebungssicher ohne weitere Befestigungsmassnahme, wie beispielsweise eine Vertaumelung oder dergleichen eingebettet. Das wiederum bereitet die Möglichkeit der Nutzung von Kaltklebern, welche oftmals bessere Geräuschdämpfung aufweisen gegenüber Heissklebern.
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Die Geräuschdämpfungsmassnahme erhöht damit nicht die Gesamtbelagstärke, da sie gleichsam in die Bremsbelagträgerplatte abtaucht. Diese höhere Gesamtreibbelagstärke bedeutet Verschleissgewinn, also eine längere Standzeit des Bremsbelages.
Der Bremsbelag selbst wird in die Materialaussparung bevorzugt formschlüssig eingebettet. Das bietet eine zusätzliche Abstützung im Kantenbereich und Verringerung der Unterrostungsgefahr. Weiterhin hat dies den Vorteil, dass der Bremsbelag gegen Querkräfte gesichert ist.
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Ein bedeutender Vorteil ist die durch die Reduzierung des Materials der Bremsbelagträgerplatte erreichte Gewichtseinsparung um 30%. Diese wird möglich durch die eingebrachten 3-D Verformungen mit dem beschriebenen Mehrfachnutzen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel sieht vor, dass in der Materialaussparung Rückhaltebolzen angeordnet werden. Dies sind Befestigungselemente für den Bremsbelag. Sie sind stoffschlüssig mit der Bremsbelagträgerplatte verbunden und übertragen die Querkräfte des Bremsbelages auf die Bremsbelagträgerplatte. Die Form und die Anzahl der Rückhaltebolzen ist vorliegend ohne grössere Bedeutung und kann frei gewählt werden. Vorteilhafterweise werden nur so viele Rückhaltebolzen ausgewählt, wie tatsächlich für die Befestigung des Bremsbelages notwendig sind. Dadurch wird verhindert, dass der Bremsbelagträgerplatte über die Rückhaltebolzen unnötiges Material hinzukommt.
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Weiterhin weist die Bremsbelagträgerplatte eine Aussenkontur auf. Diese beinhaltet zusätzlich Führungen in Form einer Einwölbung, zumindest zwei Nasen sowie einer Einformung, welche zum formschlüssigen Einsetzten der Bremsbelagträgerplatte in einen Bremssattel ausgebildet ist.
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In typischen Ausführungsbeispielen wird weiterhin eine randseitige Vertiefung in die Bremsbelagträgerplatte eingeformt. Diese Vertiefung dient der weiteren Stabilisierung der Bremsbelagträgerplatte. Sie kann je nach Festigkeitswunsch und Bedarf entweder eine bestimmte Randlänge oder den gesamten Rand umlaufen. Zur Festigkeitssteigerung sind die Kanten des Randprofils abgerundet.
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In typischen Ausführungsbeispielen kommt eine Bremsbelagträgerplatte in einem Scheibenbremssystem von einem Personenkraftwagen, einem Lastkraftwagen, einem Nutzfahrzeug, Motorrad und Fahrrad zur Verwendung.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
- 1 eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemässe Bremsbelagträgerplatte nach 2 entlang der Schnittlinie I - I;
- 2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemässe Bremsbelagträgerplatte;
- 3 eine Schnittansicht durch die Bremsbelagträgerplatte nach 2 entlang der Schnittlinie III - III;
- 4 eine schematische, isometrische Ansicht einer Kolbenseite der Bremsbelagträgerplatte nach 2;
- 5 eine schematische, isometrische Ansicht einer Belagseite der Bremsbelagträgerplatte nach 2;
- 6 eine Schnittansicht durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Bremsbelagträgerplatte nach 7 entlang der Schnittlinie VI - VI;
- 7 eine Draufsicht auf die erfindungsgemässe Bremsbelagträgerplatte;
- 8 eine Schnittansicht durch die Bremsbelagträgerplatte nach 7 entlang der Schnittlinie VIII - VIII der;
- 9 eine schematische, isometrische Ansicht einer Kolbenseite der Bremsbelagträgerplatte nach 7;
- 10 eine schematische, isometrische Ansicht einer Belagseite der Bremsbelagträgerplatte nach 7;
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Ausführungsbeispiel
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Die 1 bis 5 stellen eine erste erfindungsgemässe Bremsbelagträgerplatte 1.1 dar. Die Bremsbelagträgerplatte weist vorzugsweise die Aussenmasse 95,3 x 74,15 x 5,5 (Länge x Breite x Höhe) auf. Die Bremsbelagträgerplatte 1.1 weist eine Belagseite 2, eine Kolbenseite 3 sowie eine Aussenkontur 4 auf.
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Die Aussenkontur 4 der Bremsbelagträgerplatte 1.1 weist auf einer Seite 5 eine Einwölbung 6 auf. Auf einer der Einwölbung 6 gegenüberliegenden Seite 7 ist die Aussenkontur 4 mit zwei Nasen 8 und 9 versehen. Die Nasen 8 und 9 bilden zwischen sich eine Einformung 10 der Aussenkontur 4 aus, welche symmetrisch zur horizontalen Achse verläuft.
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Die Belagseite 2 der Bremsbelagträgerplatte 1.1 ist mit einer Materialaussparung 11 versehen, welche parallel zur Aussenkontur 4 verläuft und vorzugsweise einen Abstand von 3 bis 4 mm zur Aussenkontur aufweist, wodurch ein Rand 19 und eine Innenkontur 12 ausgebildet wird. In etwa mittig in dieser Materialaussparung 11 ist eine ringförmige Erhebung 13 vorgesehen, welche mit einem Aussenumfang 14 an der Innenkontur 12 im Bereich der Einwölbung 6 sowie auf einer gegenüberliegenden Seite im Bereich der Einformung 10 anliegt. Eine Innenfläche 15 ist aus Gründen der Materialversteifung nach innen gesenkt. Ein Boden 16 der Materialaussparung 11 und die Innenfläche 15 befinden sich bevorzugt auf einer Ebene.
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Auf der gegenüberliegenden Seite der Belagseite 2, sprich der Kolbenseite 3, ist der ringförmigen Erhebung 13 entsprechend eine ringförmige Vertiefung 17 mit einer nach aussen weisenden Innenfläche 18 vorgesehen. Die Innenfläche 18 liegt jedoch noch in einer Ebene mit der Kolbenseite 3 selbst.
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Ferner weist die Kolbenseite 3 randseitige Vertiefung 20 von bevorzugt etwa 1 mm Stärke und etwa 2,97 mm Breite auf. Die Vertiefung 20 ist, wie auch die gesamte Bremsbelagträgerplatte 1.1, symmetrisch zu einer Mittellinie M angeordnet.
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Gemäss den 6 bis 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Bremsbelagträgerplatte 1.2 gezeigt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Auf eine Wiederholung wird daher verzichtet.
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Daneben weist die Belagseite 2 der Bremsbelagträgerplatte 1.2 eine kreisförmige Erhebung 21 in etwa mittig in der Materialaussparung 11 auf, welche mit einem Aussenumfang 22 im Bereich der Einwölbung 6 sowie auf der gegenüberliegenden Seite im Bereich der Einformung 10 an der Innenkontur 12 anliegt. In der Materialaussparung 11 sind des Weiteren Rückhaltebolzen 23 angeordnet. Die Rückhaltebolzen 23 dienen der Montage eines nicht näher gezeigten Bremsbelags auf der Belagseite 2 der Bremsbelagträgerplatte 1.2.
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Auf der gegenüberliegenden Seite der Belagseite 2, sprich der Kolbenseite 3, ist der kreisförmigen Erhebung 21 entsprechend eine kreisförmige Vertiefung 24 vorgesehen, die der Aufnahme eines nicht näher gezeigten Bremskolbens dient.
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Bezugszeichenliste
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- 1.1, 1.2
- Bremsbelagträgerplatte
- 2
- Belagseite
- 3
- Kolbenseite
- 4
- Aussenkontur
- 5
- Seite
- 6
- Einwölbung
- 7
- Seite
- 8
- erste Nase
- 9
- zweite Nase
- 10
- Einformung
- 11
- Materialaussparung
- 12
- Ausformung
- 13
- ringförmige Erhebung
- 14
- Aussenumfang
- 15
- Innenfläche
- 16
- Boden
- 17
- ringförmige Vertiefung
- 18
- Innenfläche
- 19
- Rand
- 20
- Vertiefung
- 21
- kreisförmige Erhebung
- 22
- Aussenumfang
- 23
- Rückhaltebolzen
- 24
- Kreisförmige Vertiefung
