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Title:
BRAKE CARRIER FOR A SLIDING CALLIPER DISC BRAKE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/052304
Kind Code:
A1
Abstract:
A method for producing a brake carrier (1), for a sliding calliper disc brake, which brake carrier (1) is provided for mounting on a spindle piece and is provided for positively-locking mounting of at least one brake pad which acts on a brake disc, and which brake carrier (1) has brake pad mounts (7, 8, 9, 10), is distinguished by the following method steps: ∙ a) provision of a sheet metal semifinished product, ∙ b) production of a blank (3) or of two blanks (3) by way of a separating process, ∙ c) production of a single main body (2) or of two main bodies by way of at least one reshaping process, ∙ d) joining of the one single main body (2) or of the two main bodies (2) to produce a brake carrier (1) by way of a joining process.

Inventors:
EBERT JÖRG (DE)
Application Number:
PCT/EP2014/071712
Publication Date:
April 16, 2015
Filing Date:
October 10, 2014
Export Citation:
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Assignee:
KNORR BREMSE SYSTEME FUER NUTZFAHRZEUGE GMBH (DE)
International Classes:
F16D55/00; F16D55/22
Foreign References:
DE2034401A11971-01-14
GB2019514A1979-10-31
US3493084A1970-02-03
GB1279499A1972-06-28
US20090301825A12009-12-10
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Claims:
Ansprüche

1 . Verfahren zur Herstellung eines Bremsträgers (1 ), für einen Schiebesattel- Scheibenbremse, der für die Montage an einen Achsstück und für die formschlüssige Aufnahme von wenigstens einem auf eine Bremsscheibe wirkende Bremsbelags vorgesehen ist und Bremsbelagaufnahmen (7, 8, 9, 10) aufweist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Bereitstellen eines Blechhalbzeugs, b) Herstellen von einem Zuschnitt (3) oder von zwei Zuschnitten (3) durch einen Trennprozess, c) Herstellen von einem einzigen Grundkörper (2) oder von zwei Grundkörpern durch zumindest einen Umformprozess, d) Fügen des einen einzigen Grundkörper (2) oder der zwei Grundkörpern (2) zu einem Bremsträger (1 ) durch einen Fügeprozess.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zuschnitt (3) bzw. die Zuschnitte (3) aus einem Stahlblechhalbzeug hergestellt wird / werden.

3. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuschnitt (3) bzw. die Zuschnitte (3) aus einem Coil oder Band oder einer Tafel oder einer Platine oder einem Tailored Blank hergestellt wird / werden.

4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fügeprozess jeweils an einem Stumpfstoß (12) bzw. an einem Überlappungsstoß (14), der/ die sich vorzugsweise an einer Schmalseite (1 1 ) des Grundkörpers (2) bzw. der Grundkörper befindet / befinden, erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsträger (1 ) durch einen stoffschlüssigen Fügeprozess zusammengefügt wird.

6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsträger (1 ) durch einen Widerstandsschweißprozess zusammengefügt wird.

7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsträger (1 ) durch einen Pressstumpfschweißprozess oder einem Abbrennstumpfschweißprozess zusammengefügt wird. 8. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsträger (1 ) durch einen Schweißprozess zusammengefügt ist, bei der die zu verschweißenden Werkstoffe in einem örtlich eng begrenzten Bereich aufgeschmolzen werden. 9. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsträger (1 ) durch einen Laserschweißprozess oder einem Elektro- nenstrahlschweißprozess zusammengefügt wird.

10. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsträger (1 ) durch einen kraftschlüssigen Fügeprozess zusammengefügt wird.

1 1 . Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsträger (1 ) durch einen Verschraubungsprozess zusammengefügt wird.

12. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsträger (1 ) durch einen formschlüssigen Fügeprozess zusammengefügt wird.

13. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsträger (1 ) durch einen Durchsetzfügeprozess bzw. einem Clinch- prozess oder durch einen Nietprozess zusammengefügt wird.

14. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsträger (1 ) durch einen kraft- und formschlüssigen Fügeprozess zusammengefügt wird. 15. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsträger (1 ) durch einen Durchsetzfügeprozess bzw. Clinchprozess zusammengefügt wird, wobei die jeweilige Durchsetzfügeverbindung bzw. Clinchverbindung parallel zur Fügerichtung belastet wird. 16. Bremsträger (1 ), für einen Schiebesattel-Scheibenbremse, der für die Montage an einen Achsstück und für die formschlüssige Aufnahme von wenigstens einem auf eine Bremsscheibe wirkende Bremsbelags vorgesehen ist und Bremsbelagaufnahmen (7, 8, 9, 10) aufweist, hergestellt nach einem der vorgenannten Verfahren.

Description:
Bremsträger für eine Schiebesattel-Scheibenbremse

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bremsträger für eine Schiebesattel- Scheibenbremse, der für die Montage an einem Achsstück und für die formschlüssige Aufnahme von wenigstens einem auf die Bremsscheibe wirkende Bremsbelag ausgelegt ist und Bremsbelagaufnahmen aufweist.

Derartige Bremsträger für Scheibenbremsen werden üblicherweise einstückig durch ein Urformverfahren hergestellt, vorzugsweise im Sandgießverfahren, wobei als Werkstoff vorzugsweise Gusseisen mit Kugelgraphit bzw. Sphäroguss eingesetzt wird. Das so entstandene Gussrohteil wird anschließend spanend fertig bearbeitet, so dass ein einbaubarer Bremsträger entsteht. Solche einstückige Bremsträger aus Sphäroguss nach dem Stand der Technik haben sich grundsätzlich bewährt, weisen aber einige Nachteile auf, die sich insbesondere im Anwendungsbereich der schweren Nutzfahrzeuge negativ auswirken.

Ein sich durch das Fertigungsverfahren„Gießen mit verlorener Form" prinzipbedingt ergebener Nachteil, liegt in dem zwangsläufig benötigten Gießmodell, so dass auf Grund der Kostenstruktur eines gegossenen Bremsträgers eine relativ hohe Grenzstückzahl ergibt, ab der ein gegossener Bremsträger wirtschaftlich herstellbar ist. Kosten entstehen zudem durch das Laufsystem, welches zwar wieder eingeschmolzen wird, aber auch bezahlt werden muss Darüber hinaus unterliegt ein Gießmodell durch die permanente Beaufschlagung des Gießmodells mit Formsand einem Abrasivverschleiß, so dass es nach einer bestimmten Anzahl von Formvorgängen gegen ein neues Gießmodell ersetzt werden muss. Die Kostenstruktur eines gegossenen Bremsträgers wird dadurch weiter belastet.

Weiterhin erfordert ein gegossener Bremsträger fertigungsprinzipbedingt Mindestwandstärken, um prozesssicher gießbar zu sein. Dies führt insbesondere in gering belasteten Bereichen dazu, dass der Werkstoff unter Festigkeitsaspekten nicht vollständig ausgenutzt wird, so dass dadurch Kosten- und Gewichtsnachteile entstehen.

Ferner bedarf es eines Zerspanungsprozesses, um aus einem Gussrohteil ein ein- baufertigen Bremsträger zu erzeugen.

Es besteht also die Notwendigkeit, einen Bremsträger insbesondere für Fahrzeugbremsen, insbesondere Nutzfahrzeugbremsen, bereitzustellen, der die vorgenannten Nachteile überwindet.

Aus der DE 198 57 074 A1 ist ein Bremsträger bekannt, bei dem wenigstens ein Element der Fahrzeugachse in den Bremsträger integriert ist. Dies wird möglich, wenn wesentliche Funktionen des Bremsträgers in das Endstück einer Nutzfahrzeugachse, in der Fachsprache auch als Achsstummel bezeichnet, integriert sind.

Nachteilig an der Ausführung nach DE 198 57 074 A1 ist, dass wesentliche Nachteile eines gegossenen Bremsträgers -insbesondere hinsichtlich der Kostenstruktur - nach der in DE 198 57 074 A1 offenbarten technischen Lehre noch nicht überwunden werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Bremsträgers anzugeben, sowie einen Bremsträger zu schaffen, der die vorgenannten Nachteile vermeidet und der auch in kleinen Losgrößen kostengünstig, prozesssicher und damit wirtschaftlich hergestellt werden kann.

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, dass sie ein Verfahren zur Herstellung eines Bremsträgers für eine Scheibenbremse schafft, das folgende Verfahrensschritten aufweist:

a) Bereitstellen eines Blechhalbzeugs,

b) Herstellen von einem Zuschnitt (3) oder von zwei Zuschnitten (3) durch einen Trennprozess,

c) Herstellen von einem einzigen Grundkörper (2) oder von zwei Grundkörpern durch zumindest einen Umformprozess, d) Fügen des einen einzigen Grundkörper (2) oder der zwei Grundkörpern (2) zu einem Bremsträger (1 ) durch einen Fügeprozess.

Ein Vorteil eines Bremsträgers, der besonders bevorzugt aus einem Blechteil oder alternativ aus zwei Blechteilen zusammengefügt wird, ist die Möglichkeit, Bereiche mit höherer bzw. geringerer Belastung hinsichtlich der Wandstärke sowie der Auswahl des Werkstoffs belastungsgerecht auslegen zu können, so dass das der Werkstoff des jeweiligen Bauteils optimal ausgenutzt wird. Dies wird z.B. durch die Verwendung eines Tailored Blank als Zuschnitt realisiert. Durch diese Flexibilität in der Werkstoffauswahl ergeben sich erhebliche Vorteile in der Gewichtsbilanz und in der Kostenstruktur eines gefügten Bremsträgers.

Durch die Flexibilität hinsichtlich der Werkstoffwahl können auch grundsätzlich Werkstoffe mit einer höherer Festigkeit und Streckgrenze gewählt werden, wodurch sich die Kostenstruktur und vor allem das Gewicht des Bremsträgers weiter optimieren lässt. Wobei insbesondere ein niedriges Gewicht -neben einer optimalen Kostenstruktur- ein im Fahrzeugbereich dominierendes Entwicklungsziel ist, da durch eine höhere Nutzlast für das Gesamtfahrzeug möglich ist. Durch die Gestaltung des Bremsträgers aus einem einzigen Blechzuschnitt oder zwei Blechzuschnitten ergibt sich eine höhere Anzahl von in Frage kommenden Zulieferern als bei einem vergleichbaren Bremsträger aus Spähroguss.

Ein weiterer, wesentlicher Kostenvorteil für einen erfindungsgemäßen Bremsträgers ergibt sich durch den Wegfall eines kostenintensiven Gießmodells. Bauartbedingt entfällt bei einem erfindungsgemäßen Bremsträger auch die spanende Nachbearbeitung eines Rohteils, wodurch sich weitere Kostenvorteile ergeben.

Schließlich ist eine Variantenbildung bauartbedingt einfach durchführbar und ebenso kostengünstig darstellbar, da sich die wirtschaftliche Grenzstückzahl durch Änderung der Fertigungsmethode -beispielsweise durch den Wechsel von werkzeuggebundener Fertigung des Zuschnitts zu einer werkzeuglosen Fertigung auf Universalmaschinen- deutlich reduzieren lässt. Weitere vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Bremsträgers sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Bremsträgers sind in den Zeichnun- gen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Figur 1 : eine Draufsicht des Zuschnitts einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Bremsträgers aus einem Coil oder Band;

Figur 2: eine Vorderansicht einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Bremsträgers;

Figur 3: eine Draufsicht einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Bremsträgers, der mit einer stoffschlüssigen Verbindung gefügt wurde; Figur 4: eine Draufsicht einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Bremsträgers, der mit einer kraftschlüssigen bzw. kraft- und formschlüssigen Verbindung gefügt wurde;

Figur 5: eine Draufsicht des Zuschnitts einer alternativen Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Bremsträgers aus einem Coil oder Band;

Figur 6: eine Draufsicht eines verschnittoptimierten Zuschnitts einer alternativen

Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Bremsträgers aus einem Coil oder Band;

Figur 7: eine Draufsicht eines weiteren verschnittoptimierten Zuschnitts einer alternativen Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Bremsträgers aus einem Coil oder Band oder einer Tafel; Fig. 2 bzw. Fig 3 zeigen jeweils eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Bremsträgers 1 , der als Schweißkonstruktion aus einem als Kant-Biegeteil ausgeführten Grundkörper 2 hergestellt ist. Der Grundköper 2 des Bremsträgers 1 besteht aus einem einstückigen Zuschnitt 3 aus Stahlblech, der als Abwicklung des Grundkörpers 2 so gestaltet ist, dass aus ihm durch Umformvorgänge, insbesondere durch Schwenkbiegen oder Abkanten ein Grundköper 2 eines Bremsträgers 1 entsteht. Der Zuschnitt 3 wird aus einem Stahlblech-Halbzeug, wie z. B. einem Coil oder Band, einer Tafel, einer Platine oder einem sogn. Tailored Blank hergestellt.

Der Grundkörper 2 weist in seiner Draufsicht (Fig. 3) eine rechteckrahmenartige Grundgeometrie auf. Der Grundkörpers 2 weist ferner eine zentrale Ausnehmung 5 auf, in der sich im eingebauten Zustand des Bremsträgers 1 die Bremsscheibe (nicht dargestellt) befindet. Der Grundkörper 2 weist ferner eine Überwölbung 6 auf, unter der sich im eingebauten Zustand des Bremsträgers 1 der Achsstummel (nicht dargestellt) erstreckt. Der Grundkörper 2 weist darüber hinaus paarweise symmetrisch angeordnete Bremsbelagaufnahmen 7, 8, 9, 10, auf, die jeweils direkt an die zentrale Ausnehmung 5 angrenzen.

Die inneren Bremsbelagaufnahmen 7, 8 weisen eine im Wesentlichen dreieckförmige Grundgeometrie auf, die einer Rippe, wie sie aus Gusskonstruktionen bekannt ist, nachempfunden ist, so dass die inneren Bremsbelagaufnahmen 7, 8 in Richtung des wirkenden Bremsmoments eine entsprechende Steifigkeit aufweisen, um den Bremsbelag während des Bremsvorgangs sicher in Position zu halten.

Die äußeren Bremsbelagaufnahmen 9, 10 weisen die gleiche Grundgeometrie auf, wie die inneren Bremsbelagaufnahmen 7, 8. Der in Fig. 1 dargestellte Zuschnitt 3 für den Grundkörper 2 des Bremsträgers 1 wird -sofern eine werkzeuglose Fertigung vorgesehen ist- durch geeignete Trennverfahren, wie z. B. Laser-, Plasma- oder Brennschneiden oder Stanzen oder durch eine Kombination daraus hergestellt. Als Halbzeug können alle handelsüblichen Blech- halbzeuge, wie z.B. Tafeln, Platinen, Coils oder Bänder oder Tailored Blanks zum Einsatz kommen.

Für den Zuschnitt 3 kommt als Werkstoff Stahl, vorzugsweise eine gut schweißbare Stahlsorte zum Einsatz. Sofern eine werkzeuggebundene Fertigung für den Zuschnitt 3 vorgesehen ist, wird der Zuschnitt 3 vorzugsweise in einem Folgeschneidwerkzeug hergestellt. Je nach benötigter Menge kann auch eine Fertigung des gesamten Grundkörpers 2 in einem Folgeverbundwerkzeug wirtschaftlich sein, bei dem der Zuschnitt 3 inkl. der Umformvorgänge in einem Werkzeug erfolgt, so dass je Pressen- hub ein Grundkörper 2 aus dem Werkzeug fällt. Im Falle einer werkzeuggebundenen Fertigung des Zuschnitts 3 bzw. des Grundkörpers 2 kommen vorzugsweise Tafeln, Platinen, Coils oder Bänder oder Tailored Blanks als Halbzeug zum Einsatz, wobei als Werkstoff Stahl, vorzugsweise eine gut schweißbare Stahlsorte vorgesehen ist. Der Fügeprozess zur Verbindung einer vorzugsweise an einer der Schmalseiten 1 1 des Grundkörpers befindlichen Nahtstelle, die hier beispielhaft als Stumpfstoß 12 ausgeführt ist, des durch Umform prozesse aus dem Zuschnitt 3 erzeugten einstückigen Grundkörper 2 wird in der Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung nach Fig. 3 stoffschlüssig, z.B. durch Schweißen ausgeführt. Die Schweißverbindung wird, um einen möglichen Schweißverzug gering zu halten, aber auch im Hinblick auf optimale Betriebsfestigkeitseigenschaften des Bremsträgers 1 , vorzugsweise durch solche Schweißverfahren hergestellt, bei denen die zu verschweißenden Werkstoffe örtlich nur sehr begrenzt aufgeschmolzen werden, wie z.B. Widerstandschweißen, insbesondere Presstumpfschweißen oder Abbrennstumpfschweißen sowie Laser- schweißen oder Elektronenstrahlschweißen.

Durch die Wahl von vorteilhaften Schweißverfahren lässt sich der Schweißverzug also auf ein Minimum beschränken, so dass übliche Maßnahmen zum Entgegenwirken bzw. zum Abbau von Schweißspannungen, wie z.B. einer streng vorgegebenen Nahtfolge oder Spannungsarmglühen des gefügten Bauteil nicht erforderlich sind. Dies beeinflusst die Kostenstruktur eines erfindungsgemäßen Bremsträgers ebenfalls positiv. In Fig. 4 ist eine Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Bremsträgers dargestellt. Der Fügeprozess des Grundkörpers 2 ist bei dieser Ausführungsvariante formschlüssig bzw. kraft- und formschlüssig durch Durchsetzfügen bzw. Clinchen (nicht dargestellt) oder alternativ kraftschlüssig durch eine Verschraubung (nicht dar- gestellt) realisiert. Möglich ist auch ein formschlüssiger Fügeprozess z. B. durch Nieten (nicht dargestellt). Dazu weist der Grundkörper 2 vorzugsweise an einer seiner Schmalseiten 1 1 eine Kröpfung 13 auf, so dass sich ein Überlappungsstoß 14 ergibt.

Um die Wirtschaftlichkeit eines erfindungsgemäßen Bremsträgers 1 zu erhöhen, kann durch Schachtelung bzw. durch eine vorteilhafte Anordnung des Zuschnitts 3 auf einem Blechhalbzeug wie z. B. einem Coil oder Band der Verschnitt minimiert werden.

In Fig. 1 ist z.B. ein relativ schmales Coil oder Band 15 dargestellt, dessen Breite„B" so bemessen ist, dass jeweils ein Zuschnitt 3 auf der Breite des Coils 15 platziert werden kann. Die Breite„B" des Coils 15 ist dabei etwas breiter als die Gesamthöhe „H" des Zuschnitts 3. Der Zuschnitt 3 in Fig. 1 ist die Abwicklung eines einstückigen Grundkörpers 2 und stellt die besonders bevorzugte Ausführungsvariante des Grundkörpers 2 dar.

In Fig. 5 ist eine Draufsicht des Zuschnitts einer alternativen Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Bremsträgers aus einem Coil dargestellt. Bei dieser alternativen Ausführungsvariante wird der Bremsträger 1 aus zwei Grundkörpern 2 zusammengefügt, die aus jeweils einem Zuschnitt 3 hergestellt sind.

In Fig. 6 ist ein breiteres Coil 15 dargestellt, dessen Breite„B" so bemessen ist, dass jeweils zwei Zuschnitte 3 auf der Breite des Coils 15 platziert werden können. Die Zuschnitte 3 sind in diesem Fall für einen zweiteiligen Grundkörper 2 des Bremsträgers 1 vorgesehen. Die Zuschnitte 3 sind zusätzlich in gespiegelter und versetzter Anordnung auf dem Coil 15 platziert. Durch eine vorteilhafte Schachtelung der Zuschnitte 3 ist die Coilbreite„B" und damit die benötigte Werkstoff menge sowie der Verschnitt optimiert, da bei dieser Anordnung der Zuschnitte die Coilbreite„B" kleiner ist als die zweifache Gesamthöhe„H" des Zuschnitts 3. In Fig 7 ist ein weiteres Beispiel für eine Verschnittoptimierung durch eine vorteilhafte Schachtelung der Zuschnitte 3 dargestellt. Die Zuschnitte 3 sind in diesem Fall ebenfalls für einen zweiteiligen Grundkörper 2 des Bremsträgers 1 vorgesehen. In diesem Beispiel wird eine besonders vorteilhafte, dichte Packung der Zuschnitte 3 dadurch erreicht, dass die Zuschnitte 3 jeweils eine Ausklinkung 16 aufweisen. In die Ausklinkung 16 ragt jeweils eine Bremsbelagaufnahme 7, 8, 9, 10, des nachfolgend angeordneten Zuschnitts 3. Die sich durch die Ausklinkung 16 möglicherweise ergebene erhöhte Kerbwirkung kann z.B. durch das Einbringen von Druckeigenspannungen im Bereich der Ausklinkung kompensiert werden. Dies kann z.B. durch einen Prägepro- zess im Bereich der Ausklinkung 16 realisiert werden.

Bezugszeichenliste

1 Bremsträger

2 Grundkörper

3 Zuschnitt

4 Längsseite

5 Zentrale Ausnehmung

6 Überwölbung

7 Bremsbelagaufnahme

8 Bremsbelagaufnahme

9 Bremsbelagaufnahme

10 Bremsbelagaufnahme

1 1 Schmalseite

12 Stumpf stoß

13 Kröpfung

14 Überlappungsstoß

15 Coil

16 Ausklinkung