Titel

BREMSSATTEL FÜR EIN FAHRZEUGBREMSSYSTEM SOWIE VERFAHREN UND VORRICHTUNG UM HERSTELLEN EINES BREMSSATTELS

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Bremssattel für ein Fahrzeugbremssystem nach der

Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Herstel- len eines Gussteils nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 5 und

eine Vorrichtung zum Herstellen eines Gussteils nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 8.

Bekannte Bremssättel für Fahrzeugbremssysteme werden in der Regel als

Gussteile mit groben Führungsstrukturen für die Bremskolben hergestellt. Diese

groben Führungsstrukturen werden anschließend durch entsprechende Maschinen- bzw. Herstellungsprozesse nachbearbeitet, um eine gewünschte Fertigungsgüte für die Führungsstrukturen zu erzielen. Da beim Gießprozess im

Gussteil entstehende Lunker das Einbringen der Führungsstrukturen mit der de- finierten Fertigungsgüte negativ beeinflussen, kann sich eine erhebliche Ausschussrate ergeben.

Offenbarung der Erfindung Der erfindungsgemäße Bremssattel für ein Fahrzeugbremssystem mit den

Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die mindestens eine Führungsstruktur im als Gussteil hergestellten Gehäuse durch mindestens ein vorgefertigtes Einlegteil mit einer definierten Fertigungsgüte ausgebildet ist, welches vom Gussmaterial des Gehäuses umgössen

ist. Durch das vorgefertigte Einlegteil ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Führungsstruktur unabhängig vom Gießprozess mit einer definierten Fertigungsgüte auszuführen.

Ein Verfahren zum Herstellen eines Gussteils mit mindestens einer Führungs- struktur mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 6 weist den Vorteil auf, dass die mindestens eine Führungsstruktur mit einer definierten Fertigungsgüte durch mindestens ein vorgefertigtes Einlegteil in das Gussteil eingebracht wird, wobei das mindestens eine Einlegteil über mindestens ein Positionierungsmittel im Gusswerkzeug positioniert wird. Während des Gießprozesses werden die verbleibenden Hohlräume innerhalb des Gusswerkzeugs mit einer

Schmelze ausgegossen. Nach dem Gießprozess werden das Gusswerkzeug und die Positionierungsmittel entfernt und das Gussteil mit der mindestens einen Führungsstruktur mit der definierten Fertigungsgüte kann entnommen werden. Eine Vorrichtung zum Herstellen eines Gussteils mit mindestens einer Führungsstruktur mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 8 weist den Vorteil auf, dass mindestens ein vorgefertigtes Einlegteil zum Einbringen der mindestens einen Führungsstruktur mit einer definierten Fertigungsgüte in das Gussteil über mindestens ein Positionierungsmittel im Gusswerkzeug positioniert ist, wobei die verbleibenden Hohlräume innerhalb des Gusswerkzeugs während des Gießprozesses mit einer Schmelze ausgießbar sind, und wobei nach dem Gießprozess die mindestens eine Gussform und die Positionierungsmittel entfernbar sind und das Gussteil mit der mindestens einen Führungsstruktur mit der definierten Fertigungsgüte entnehmbar ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung werden vorzugsweise zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bremssattels verwendet. Durch die Verwendung von vorgefertigten Einlegteilen kann die gewünschte Fertigungsgüte der Führungsstruktur in vorteilhafter Weise ohne aufwändige und schwierige Nachbearbeitung einer Grobstruktur einfach und kostengünstig vor dem Gießvorgang umgesetzt werden. Zudem ermöglichen Ausführungsformen der Erfindung in vorteilhafter Weise eine Verbesserung der Effizienz bei der Her- Stellung von Gussteilen, die mindestens eine Führungsstruktur mit einer definier- ten Fertigungsgüte aufweisen, da die Ausschussrate deutlich reduziert werden kann, weil beim Gießprozess entstehende Lunker im Gussteil das Einbringen der mindestens einen Führungsstruktur mit der definierten Fertigungsgüte nicht negativ beeinflussen können. Zudem können die Führungsflächen im Einlegteil durch die Vorfertigung glatter und gleichmäßiger hergestellt werden. Zudem können Aufnahmenuten für Dichtungen und Befestigungs- und/oder Schutzmanschetten über das Einlegteil einfacher und schneller in das Gussteil eingebracht werden, als durch schwierige nach dem Gießprozess ausgeführte Maschinenbzw. Herstellungsprozesse mit komplizierten Werkzeugformen, wie beispielswei- se abgewinkelten Fräsköpfen.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Bremssattels für ein Fahrzeugbremssystem, des im un- abhängigen Patentanspruch 5 angegebenen Verfahrens zum Herstellen eines

Gussteils mit mindestens einer Führungsstruktur, und der im unabhängigen Patentanspruch 8 angegebenen Vorrichtung zum Herstellen eines Gussteils mit mindestens einer Führungsstruktur möglich. Besonders vorteilhaft ist, dass das mindestens eine vorgefertigten Einlegteil als

Zylinderbuchse und/oder als Tiefziehhülse ausgeführt ist. Die Ausführung des Einlegteils als Zylinderbuchse ermöglicht eine besonders einfache Umsetzung der Führungsstruktur mit der definierten Fertigungsgüte. Zudem kann durch die Verwendung einer offenen Zylinderbuchse anstatt eines Sackloches ohne direk- ten Zugriff die Handhabung und die nachfolgende weitere Montage von Komponenten, wie den Bremskolben, Kolbendichtungen usw. vereinfacht werden. Zudem kann eine Nut zur Führung bzw. Aufnahme von Dichtungen und/oder Befestigungs- und/oder Schutzmanschetten einfach am Außendurchmesser der Zylinderbuchse angeordnet werden. Zur besseren Positionierung und/oder Fixie- rung im Gussteil weisen die Zylinderbuchsen an ihrer äußeren Konturen Erhebungen und Vertiefungen in Form von Rillen, Ritzen usw. auf. Zur Fertigung der Tiefziehhülse wird der Hülsenboden aus einer Blechtafel tiefgezogen und der Hülsenschaft anschließend ausgestanzt. Das Restblech wird beispielsweise zweimal gefaltet und kann als Auskragung zur Führung bzw. Aufnahme von Dichtungen und/oder Befestigungs- und/oder Schutzmanschetten verwendet werden. Am Boden des als Tiefziehteils vorgefertigten Einlegteils kann zusätzlich eine mit dem Hohlraum des Tiefziehteils verbundene Bremsleitung befestigt werden. Dadurch können die hydraulischen Dichtigkeitsanforderungen an das Gussgehäuse in vorteilhafter Weise entfallen, da das Bremsfluid nicht mehr mit dem Gussgehäuse in Berührung kommt.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bremssattels sind im Gehäuse mindestens zwei Führungsstrukturen vorgesehen, die koaxial zueinander mit einem definierten Abstand in gegenüberliegenden Gehäuseteilen des Gehäuses angeordnet sind. Die Führungsstrukturen sind paarweise einander gegenüberliegend angeordnet, um eine gleichmäßige Belastung der Bremsscheibe während des Bremsvorgangs zu erreichen.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Führungsstruktur des mindestens einen vorgefertigten Einlegteils mit einer Endgüte gefertigt und mit mindestens einem Gusskern so zu einem Verbund angeordnet, dass alle mit Endgüte gefertigten Führungsflächen des mindestens einen Einlegteils von dem mindestens einen Gusskern bedeckt werden. Dadurch werden die mit Endgüte gefertigten Führungsflächen in vorteilhafter Weise während des Gießprozesses vor der Schmelze geschützt.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der mindestens eine Gusskern auf einen mit dem Gusswerkzeug verbundenen Kernlagerschaft positioniert und fixiert, wobei zur Fertigung eines Gussteils mit zwei koaxial gegenüberliegend angeordneten Führungsstrukturen ein erster Verbund aus einem ersten vorgefertigten Einlegteil und einem ersten Gusskern und ein zweiter Verbund aus einem zweiten vorgefertigten Einlegteil und einem zweiten Gusskern auf dem Kernlagerschaft positioniert und fixiert werden. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine einfache und schnelle Positionierung der vorgefertigten Einlegteile, so dass eine sehr genauem koaxiale Anordnung der gegenüberliegenden Führungsstrukturen möglich ist, um im bestimmungsgemäßen Bremsbetrieb eine gleichmäßige Belastung der Bremsscheibe während des Bremsvorgangs zu erreichen. In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das mindestens eine vorgefertigte Einlegteil mit einer Endgüte gefertigt und bildet einen Verbund mit mindestens einem Gusskern, welcher alle Führungsflächen des Einlegteils bedeckt, um die mit Endgüte gefertigten Führungsfläche in vorteilhafter Weise während des Gießprozesses vor der Schmelze zu schützen. Der mindestens eine Gusskern ist beispielsweise auf einem Führungsschaft positioniert und fixiert, der an beiden Enden in einer ersten Gussform des Gusswerkzeugs fixiert ist. Durch die beidseitige Fixierung kann in vorteilhafter Weise eine Lageverschiebung während des Gießprozesses verhindert werden. Zur Fertigung eines Gussteils mit zwei koaxial gegenüberliegend angeordneten Führungsstrukturen sind ein erster Verbund aus einem ersten vorgefertigten Einlegteil und einem ersten Gusskern und ein zweiter Verbund aus einem zweiten vorgefertigten Einlegteil und einem zweiten Gusskern auf dem Kernlagerschaft positioniert und fixiert. Hierbei weist der Kernlagerschaft mindestens zwei verschiedene Außendurchmesser auf, die mit verschiedenen Innendurchmessern der Gusskerne korrespondieren, wobei zuerst der erste Gusskern mit dem größeren Innendurchmesser auf den Kernlagerschaft aufgeschoben und mit ersten Fixiermitteln axial auf dem Kernlagerschaft fixiert ist und der zweite Gusskern mit dem kleineren Innendurchmesser bis zum Anschlag an einem Absatz am Übergang zwischen den verschiedenen Außendurchmessern auf den Kernlagerschaft aufgeschoben und mit zweiten Fixiermitteln auf dem Kernlagerschaft fixiert ist. Die Verwendung von verschiedenen Durchmessern erleichtert durch die entstehenden Absätze die axiale Positionierung und Fixierung der Gusskerne.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Gusswerkzeugs mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines zu gießenden Gehäuses für einen Bremssattel.

Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts eines zweiten Ausführungsbeispiels eines zu gießenden Gehäuses für einen Bremssattel. Ausführungsformen der Erfindung

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfasst eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bremssattels, welcher ein Gussgehäuse 10 mit zwei Führungsstrukturen 1 1 zur

Aufnahme von korrespondierenden Bremskolben umfasst. Die Vorrichtung umfasst ein Gusswerkzeug 1 , welches mehrere Gussformen umfasst, von denen eine nach unten offene untere Gussform 3 zur Vorgabe von Außenkonturen des Gussgehäuses 10 des Bremssattels sichtbar ist. Im Inneren der unteren Guss- form 3 ist ein Außenkonturgusskern 9 zur weiteren Vorgabe von Außenkonturen des Gussgehäuses 10 des Bremssattels angeordnet.

Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, weist das Gehäuse 10 des dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bremssattels für ein Fahrzeug- bremssystem zwei über Stege 10.3. 10.4 verbundene einander gegenüberliegende Gehäuseteile 10.1 , 10.2 auf, in welchen jeweils eine Führungsstruktur 1 1 zur Aufnahme eines korrespondierenden Bremskolbens vorgesehen ist. Erfindungsgemäß bildet jeweils ein vorgefertigtes Einlegteil 14 die Führungsstruktur mit einer definierten Fertigungsgüte 1 1 im Gehäuse 10 aus, wobei die vorgefer- tigten Einlegteile 14 vom Gussmaterial des Gehäuses 10 umgössen sind. Im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel sind die vorgefertigten Einlegteile 14 jeweils als Zylinderbuchse 14 ausgeführt, an deren Außenkontur zur besseren Positionierung und/oder Fixierung im Gussgehäuse 10 Erhebungen und Vertiefungen in Form von Rillen, Ritzen usw. angeordnet sind. Zudem ist im über das Gussgehäuse 10 hervorstehende Teil der Zylinderbuchse eine Nut 16 zur Führung bzw. Aufnahme von Dichtungen und/oder Befestigungs- und/oder Schutzmanschetten angeordnet. Die vorgefertigten Einlegteile 14 zum Einbringen der Führungsstrukturen mit definierter Fertigungsgüte in das Gussteil 10 sind über mindestens ein Positionierungsmittel im Gusswerkzeug 1 positioniert. Im darge- stellten Ausführungsbeispiel umfassen diese Positionierungsmittel zwei zylindrische Gusskerne 22, 24, die jeweils mit einem als Hülse ausgeführten Einlegteil 14 einen Verbund bilden, welcher so ausgeführt ist, dass alle Führungsflächen 1 1 des jeweiligen Einlegteils 14 vom korrespondierenden Gusskern 22, 24 bedeckt sind. Dabei bilden ein erstes vorgefertigtes Einlegteil 14 und ein erster Gusskern 22 einen ersten Verbund 12.1 , und ein zweites vorgefertigtes Einlegteil 14 und ein zweiter Gusskern 24 bilden einen zweiten Verbund 12.2. Hierbei ist das jeweilige vorgefertigte Einlegteil 14 bis zum Anschlag an einem überstehenden Rand auf den jeweiligen Gusskern 22, 24 aufgesteckt und durch entsprechende Fixierungsmittel 7.1 , 7.2 axial fixiert, welche beispielsweise als Sprengringe ausgeführt sind.

Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, sind die Gusskerne 22, 24 mit den vorgefertigten Einlegteilen 14 auf einem Kernlagerschaft 5 positioniert und fixiert, der an beiden Enden in der ersten Gussform 3 des Gusswerkzeugs 1 fixiert ist. An einem Ende ist der Kernlagerschaft 5 über ein Kopfstück 5.1 in einer entsprechenden Aufnahme in der ersten Gussform 3 axial fixiert. Am anderen Ende weist der Kernlagerschaft 5 ein Gewinde 5.5 auf, auf welches eine Befestigungsmutter 5.2 aufgeschraubt ist, welche gleichzeitig den zweiten Gusskern 24 axial auf dem Kern lagerschaft 5 fixiert. Durch die Befestigungsmutter 5.2 können in vorteilhafter Weise axiale Toleranzen kompensiert werden. Alternativ kann auch an diesem Ende ein Kopfstück vorgesehen werden. Der Kernlagerschaft 5 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel drei verschiedene Außendurchmesser D1 , D2, D3 auf. Hierbei korrespondierte ein erster Außendurchmesser D1 mit einem Innendurchmesser D1 des zweiten Gusskerns 24, ein zweiter Außendurchmesser D2 korrespondiert mit einem Innendurchmesser D2 des ersten Gusskerns 22 und ein dritter Außendurchmesser D3 korrespondiert mit eine entsprechenden Öffnung in der ersten Gussform 3.

Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, ist der erste Gusskern 22 mit dem größeren Innendurchmesser D2 bis zum Anschlag an einem ersten Absatz 5.3, der am Übergang zwischen dem zweiten und dritten Außendurchmesser D2 und D3 entsteht, auf den Kernlagerschaft 5 aufgeschoben und mit einem zweiten Fixiermitteln 7.3 axial auf dem Kern lagerschaft 5 fixiert, wobei das zweite Fixiermittel e- benfalls als Sprengring ausgeführt sein kann. Der zweite Gusskern 24 mit dem kleineren Innendurchmesser D1 ist bis zum Anschlag an einem zweiten Absatz 5.4 am Übergang zwischen dem ersten und zweiten Außendurchmesser D1 und D2 auf den Kernlagerschaft 5 aufgeschoben und axial über die Befestigungsmutter auf dem Kernlagerschaft 5 fixiert. Zwischen den beiden Gehäuseteilen 10.1 , 10.2 und den beiden Stegen 10.3, 10.4 ist im Inneren der unteren Gussform 3 der Außenkonturgusskern 9 zur weiteren Vorgabe von Außenkonturen des Gussgehäuses 10 des Bremssattels angeordnet.

Zur Herstellung des Gussgehäuses 10 werden die verbleibenden Hohlräume innerhalb des Gusswerkzeugs 1 während des Gießprozesses mit einer Schmelze ausgegossen, wobei nach dem Gießprozess die Gussform 3, der Außenkonturgusskern 9, die beiden Gusskerne 22, 24 und der Kernlagerschaft 5 entfernt werden, so dass das Gussteil 10 mit den beiden Führungsstrukturen 1 1 mit definierter Fertigungsgüte entnommen werden kann.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ein vorgefertigtes Einlegteil als Tiefziehhülse 1 14 ausgeführt. Zur Fertigung der Tiefziehhülse 1 14 wird der Hülsenboden aus einer Blechtafel tiefgezogen und der Hülsenschaft anschließend ausgestanzt. Das Restblech wird beispielsweise zweimal gefaltet, um eine Auskragung 1 14.1 zu erzeugen. Zwischen der Auskragung 1 14.1 und dem Gussgehäuse 1 10 des Bremssattels entsteht ein Aufnahmespalt 1 18 zur Führung bzw. Aufnahme von Dichtungen und/oder Befesti- gungs- und/oder Schutzmanschetten. Das vorgefertigte als Tiefziehhülse ausgeführte Einlegteile 1 14 zum Einbringen der Führungsstrukturen mit definierter Fertigungsgüte in das Gussgehäusesteil 1 10 ist über mindestens ein Positionierungsmittel in einer Gussform 103 des Gusswerkzeugs 101 positioniert. Im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel umfassen diese Positionierungsmittel einen zylindrischen Gusskern 105 mit zwei verschiedenen Außendurchmessern D4, D5, wobei ein kleinerer Außendurchmesser D4 auf den Innendurchmesser des Einlegteils 1 14 abgestimmt ist, und wobei die Auskragung 1 14.1 des Einlegteils 1 14 am Absatz 105.1 zwischen dem kleineren und größeren Außendurchmesser D4 und D5 anliegt. Auch hier bedeckt der Gusskern 105 die Führungsflächen 1 1 1 des Einlegteils 1 14, um diese vor eindringender Schmelze während des Gießprozesses zu schützen.

Wie aus Fig. 2 weiter ersichtlich ist, ist am Boden des als Tiefziehteils vorgefertigten Einlegteils 1 14 zusätzlich eine mit dem Hohlraum des Tiefziehteils 1 14 verbundene Bremsleitung beispielsweise durch Schweißen befestigt. Dadurch können die hydraulischen Dichtigkeitsanforderungen an das Gussgehäuse 1 10 in vorteilhafter Weise entfallen, da das Bremsfluid nicht mehr mit dem Gussgehäuse 1 10 in Berührung kommt.

In Ausführungsformen der Erfindung kann die gewünschte Fertigungsgüte der Führungsstruktur in einem Gussteil in vorteilhafter Weise ohne aufwändige und schwierige Nachbearbeitung einer Grobstruktur einfach und kostengünstig vor dem Gießvorgang umgesetzt werden. Zudem ermöglichen Ausführungsformen der Erfindung in vorteilhafter Weise eine Verbesserung der Effizienz bei der Herstellung von Gussteilen, die mindestens eine Führungsstruktur mit einer definier- ten Fertigungsgüte aufweisen, da die Ausschussrate deutlich reduziert werden kann.