KRAFTFAHRZEUGTEILBELAGSCHEIBENBREMSE

Die Erfindung betrifft einen kaltumgeformter Stahlbremskolben für eine Kraftfahrzeugteilbelagscheibenbremse, mit dünnwandigem Aufbau als einseitig offener Topf umfassend Boden und Wand, mit einer radial außen eingeprägten Nut in der Wand, sowie mit einer radial innen angeprägten Wandkonsole an der Wand.

Ein besonders stabiler sowie tiefgezogener Kolben mit kup- pelförmigem Boden ist beispielhaft aus der EP 304 103 AI bekannt. Ein Nachteil von besonders gewichtsoptimiert also dünnwandig gestalteten Kolben besteht darin, dass deren Wandung über eine minimierte Wandstärke verfügt, so dass diese unter Beanspruchung wölbt, also Beulen werfen kann. Mögliche Folgeschäden sind Undichtigkeit, erhöhter Verschleiß bis hin zu Folgeschäden wie beispielsweise Festfressen beziehungsweise Festklemmen der Wandung in einer Kolbenbohrung. Aus der US 4, 193, 179 Bl ist daher ein besonders leicht, stabil, preiswert sowie rotationssym ^¬ metrisch, spanlos gefertigter, Stahlbremskolben einer Wand- stärke A bekannt geworden. Am offenen Ende der Wandung ist orthogonal zur Kolbenlängsachse eine ringförmige Nut von radial außen einrolliert.

Die Erfindung beruht auf der Aufgabe, eine weiter vervoll- kommnete, stabile Stahlbremskolbenkonstruktion mit verbesserter Schnittstelle vorzulegen, die sowohl für großkalibrige wie auch für kleinkalibrige Stahlbremskolben gleichermaßen flexibel sowie kostengünstig-fertigungsgerecht skaliert darstellbar ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die Wand mit Versatz neben der Wandkonsole, also am offenen Topfende, mit mindestens einem Zug und mit mindestens einem Feld derart profiliert ausgebildet ist, dass die Wand über unterschiedlich dick ausgeprägte Wandflächenbezirke verfügt, die in Umfangs- richtung mit Abstand zueinander versetzt vorliegen. Also liegt eine besondere Wandinnenprofilierung vor, so dass die Kol ^¬ benwandung bei weitestgehend glatt-zylindrischer Außenwand über unterschiedlich dick ausgeprägte Wandflächenbezirke verfügt. Zug und Feld sind vorteilhafterweise jeweils parallel zur Kolbenachse sowie zueinander parallel gerichtet am Umfang abwechseln mit jeweils unterschiedlichen Durchmessern (Kopfkreis, Fußkreis) vorgesehen. Dabei teilen beispielsweise zwei parallel Züge zwei parallel Felder voneinander, und wobei Züge und Felder am Innenumfang intermittierend, sowie parallel zur Kolbenachse gerichtet abwechseln vorgesehen sein können. Die Bremskolbenwandung weicht also auf Grund Ihrer Innenprofilierung sowie Wandstärkenvariation von ideal-gleichdicken Kolbenwandungen ab. Die Erfindung ist mit dem Vorteil verknüpft, dass die Führung einer Kolbenaußenwandung unbeeinflusst ist, und wobei Züge und Felder anhand kanalartiger Wirkung eine Taktzeit bei einer Bremsentlüftung reduzieren, weil beispielsweise das Entweichen von Luftbläschen kanalartig befördert ist. Grundsätzlich ist es möglich, Züge und Felder jeweils zueinander gegenüberliegend zu arrangieren. Dadurch wird schiefe Biegung in der Kolbenwandung vorteilhaft verhindert.

Die Profilflanke zwischen Zügen und Feldern kann grundsätzlich beliebig ausgeprägt sein und beispielhaft Stufenabsatzform aufweisen. Weitere Flankenformen zur Ausbildung der Übergänge zwischen Zügen und Felder sind denkbar. Besonders vorteilbehafte Ergebnisse sind beispielhaft mit wellenförmig oder verzah ^¬ nungsartig profiliert eingeprägten Zügen und Feldern erzielbar, und wobei die Knickresistenz der Kolbenwandung mit einer gesteigerten Radialüberdeckung überproportional ansteigt. Großzügige Ausrundung bzw. Abrundung in einem Übergangsbereich zwischen Zug und Feld, also insbesondere im Übergangsbereich zwischen Kopfkreis und Fußkreis reduzieren einen Kerbwir- kungseinfluss .

Grundsätzlich kann die Profilform der Züge und Felder im Querschnitt symmetrisch ausgebildet sein, was eine Werkzeug ^¬ fertigung sowie Qualitätsprüfung erleichtern kann. Mit Hilfe von einer asymmetrisch verteilt oder sonstwie codiert ausgeprägten Profilierung kann sowohl eine lagerichtige Montagezuordnung für periphere Bauteile ermöglicht werden, als auch beliebige Zu- satzfunktion implementiert werden. Beispielsweise kann die Profilierung zwischen Kolbeninnenwandung und peripheren Komponenten als eine formschlüssige Verdrehsicherungsmaßnahme wirksam sein. Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Kolbeninnenwandung über mehrere Felder verfügt, und wobei die Felder zueinander im Wesentlichen diametral gegenüberliegend arrangiert sind. Dadurch ist deren Verstärkungseffekt, bei reduziertem Aufwand, besonders effizient über den Umfang der Kolbenwandung verteilt angeordnet.

Bei regelmäßiger Teilung für sämtliche Felder, welche sich beispielsweise über den gesamten Innenumfang der Kolbeninnenwandung hinweg erstrecken können, wird der beschriebene Verstärkungseffekt gewissermaßen gleichmäßig über die gesamte Wandung verteilt. Ein größerer Anteil von Feldern beinhaltet einen positiven, volumetrischen Bonuseffekt. Denn dadurch wird nebenbei ein freies Hydraulikvolumen im Kolbeninnenraum reduziert. Im Ergebnis wird ohne gesonderte Füllkörper das notwendige Bremsfluidvolumen reduziert.

Sämtliche Züge bzw. Felder können ganz grundsätzlich mit identischer Profilierung vorgesehen sein, was einen Werkzeugbau in Bezug auf Ziehstempel, Dorne oder vergleichbare Werkzeuge erleichtert. Zur Erschließung einer Mehrwertfunktion ist es möglich, automatisch konstruktiv, eine lagerichtige Montagezuordnung zwecks günstiger Montagepaarung des Kolbens mit peripheren Bauteilen dadurch vorzugeben, dass Züge bzw. Felder durch ein besonderes Muster zueinander unterschiedlich profiliert vorgesehen sind, so dass diese in ausschließlich ausgerichtet zueinander, bestimmter Lage montierbar sind. Das besondere Muster kann sich grundsätzlich auf eine gezielte Variation sämtlicher geometrischen Größen der Züge und Felder erstrecken (Tiefe, Länge, Teilung, Versatz, Relationen zueinander sowie zur Kolbeninnenwandung) . Dadurch, und durch eine entsprechend zielgerichtet angepasste Aufnahme der Züge und Felder in einem peripheren Bauteil wird gewissermaßen eine konstruktive, lagerichtige Codierung für einen lagerichtigen Zusammenbau ermöglicht. Hinzuzufügen ist, dass es sich bei der peripheren Komponente beispielsweise um eine Mutter eines Spindel-Mutter-Triebs einer Feststellbremse bzw. um eine Mutter einer Reibbelagverschleißnachstellvorrichtung handeln kann. Die Felder können zur Erzielung eines Bonuseffekts als positiv formschlüssig nach radial innen weisend ausgeprägte Verdreh- sicherungsmaßnahme an der Kolbeninnwandung so vorgesehen sein, dass diese formschlüssig in eine Kavität an einem passenden Gegenstück eingreifen. Umgekehrt gleiches gilt für die Züge. Demzufolge ist eine formschlüssige drehfeste Verbindung zwischen Kolben und peripherem Teil definiert, bei dem es sich bei ^¬ spielhaft um eine Mutter eines Spindeltriebs von einer Fest ^¬ stellbremsvorrichtung dienen kann. Weiterhin vorteilhafte Merkmale, Wirkungen und Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus nachfolgender Beschreibung anhand der Zeichnung wie folgt im Einzelnen hervor. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 kleinkalibriger Stahlbremskolben in perspektivischer Ansicht verkleinert,

Fig. 2 kleinkalibriger Stahlbremskolben im Schnitt ver- größert,

Fig. 3 großkalibriger Stahlbremskolben in perspektivischer Ansicht verkleinert, Fig. 4 großkalibriger Stahlbremskolben im Schnitt vergrößert,

Fig. 5 kleinkalibriger Stahlbremskolben aus Fig. 2 in Draufsicht von links vergrößert,

Fig. 6 Kolbenmodul enthaltend einen großkalibrigen Strahlbremskolben wie in Fig. 4 in Draufsicht von links mit eingefügten Feststellbremskomponenten, vergrößert, und Fig. 7-9 Prinzipskizzen zur Erläuterung des Stahlbremskol- benfertigungsprozesses .

Die Erfindung betrifft einen dünnwandig-kaltumgeformten, einstückigen Stahlbremskolben 1 für eine hydraulische Schei- benbremse, in Ausprägung als einseitig offener Topf umfassend Boden 2 und Wand 3 einschließlich Innen- und Außenwand 4,5. Die Wandstärke s ist über Boden 2 und Wand 3 weitestgehend konstant. Kolbennenndurchmesser D sowie Wand sind so weit wie möglich rotationssymmetrisch zur Kolbenlängsachse A parallel. Die Außenwand 5 kann endseitig oder bodenseitig über eine radial einwärts eingestülpte Nut 6 aufweisen, die nach radial außen offen ist. Radial innen kann, beispielhaft im Bereich der Nut 6 oder axial versetzt dazu, kann eine Wandkonsole 7 vorliegen. Die Wandkonsole 7 kann ringförmig umlaufend vorgesehen sein, also anhand Querschnittsverstärkung einschließlich Kaltverfestigung zu einer lokalen Verstärkungswirkung zur Vermeidung von lokaler Spannungskonzentration beitragen. Der Strahlbremskolben 1 verfügt an seiner offenen Seite 9, oder an seinem Boden 2, über ein Auflager zur Interaktion mit einer Reibbelagrückenplatte 11 eines Teilbelagscheibenbremsbelags 10. Dies Auflager ist als weitestgehend ebene Stirnfläche 8 orthogonal-rechtswinklig zu einer Kolbenlängsachse A arrangiert. Das Kolbeninnere 13 kann Schnittstellen zur Anordnung beziehungsweise Interaktion mit peripheren Komponenten integrieren. Beispielsweise kann die Wandkonsole 7 als Schnittstelle für folgende Funktionen her ^¬ angezogen werden: a) zur Spannkrafteinleitung, b) zur Fixierung zwischen Rückenplatte 11 und Stahlbremskolben 1, bzw. die Innenwand c) als Stützlager zur Befederung vom Reibbelag, d) Verdrehsicherung für eine Mutter 18 einer Feststellvorrichtung.

Erfindungsgemäß verfügt die Innenwand 4 seitlich, ggf. mit Abstand zu der Wandkonsole 7, am offenen Ende über mindestens einen Zug 14 und über mindestens ein Feld 15 welche derart profiliert ausgebildet sind, dass die Wand 3 über abwechselnd unterschiedlich dick ausgeprägte Wandflächenbezirke verfügt, die in Umfangsrichtung mit Versatz V zueinander beabstandet vorliegen. Züge 14 und Felder 15 können also anhand abwechselnder Querschnittsvariation, einschließlich Kaltverfestigung, auch gemeinsam in funktionaler Interaktion mit der Wandkonsole 7 zu einer lokalen Verstärkungswirkung, also Vermeidung von lokaler Spannungskonzentration beitragen, und demzufolge ungewünschte Deformation der Wand 3 vermeiden. Jeder Zug 14 liegt in diesem Zusammenhang als radial auswärts gerichtete, und parallel zur Kolbenachse A axial gestreckte Kavität, also Wandstärkenver ^¬ ringerung, vor. Demgegenüber ist jedes Feld 15 als radial einwärts orientierte, also lokal aufgedickte, Wandverstärkung mit parallel zur Kolbenachse A gerichteter axialer Erstreckung zu verstehen. Züge 14 und Felder 15 sind parallel zueinander gerichtet. Züge 14 und Felder 15 sind an der Innenwand 4 mit beabstandeten Durchmessern (Kopfkreis DK, Fußkreis DF) , abwechselnd vorgesehen . Dabei ist deren Versatz V mit regelmäßigem Abstand vorgezogen, damit eine Montageausrichtung peripherer Bauteile möglichst vereinfacht erfolgen kann. Jedoch können Züge

14 und Felder 15 ebenso unregelmäßig zueinander an der Innenwand 4 versetzt vorgesehen sein, wenn eine besondere Zuordnungs ^¬ codierung nachgefragt ist. Züge 14 beziehungsweise Felder 15 können untereinander identisch sowie besonders profiliert vorgesehen sein. Jedoch ist auch diesbezüglich eine formschlüssige Codierung ermöglicht, indem Züge 14 beziehungsweise Felder 15 jeweils untereinander unterschiedlich Profiliert vorgesehen sind, damit periphere Bauteile in eineindeutiger Montageposition korrekt zugewiesen werden können. Die Codierung kann dadurch gegeben sein, dass Züge 14 beziehungsweise Felder

15 nach einem bestimmten Muster am Umfang zueinander versetzt vorgesehen sind.

Eine Funktion der Züge 14 und Felder 15 darf darin bestehen, dass diese zur Ausbildung von einem formschlüssig ausgeprägten Verdrehsicherungsmittel so arrangiert sind, dass diese mit einem passend profilierten Gegenstück an einem peripheren Bauteil (Mutter 18 eines Spindel-Muttertriebs) kooperieren. Dabei kann die Profilierung der Innenwand 4 ein Keilnabensegment ausbilden beziehungsweise als in sich ringförmig geschlossenes Keil ^¬ nabenprofils vorliegen. Mehrere Züge 14 sind paarweise zuei ^¬ nander diametral gegenüberliegend versetzt vorgesehen, und dementsprechend sind mehrere Felder 15 paarweise zueinander diametral gegenüberliegend versetzt vorzusehen. Im Übergang zwischen Zug und Feld kann das ausgebildete Profil eine Pro ^¬ filflanke umfassen, welche Stufenabsatzform aufweist. Abwei ^¬ chungen von der Stufenabsatzform sind möglich. Beispielsweise kann die Profilflanke zwischen Zug 14 und Feld 15 wellenförmig oder verzahnungsartig profiliert ausgebildet sein. Um Freigang beziehungsweise sinnvolle Tolerierung zu erlauben, verfügt die Profilflanke in wechselseitigen Übergang zwischen Zug 14 und Feld 15 köpfkreisseitig über je eine Abrundung 16 und fußkreisseitig über je eine Hohlkehle 17. Wenn Züge 14 und Felder 15 im Querschnitt symmetrisch ausgebildet sind, erleichtert dies den Werkzeugbau. Züge 14und Felder 15 dürfen asymmetrisch verteilt oder codiert ausgeprägt sein, um eine lagerichtige Montage ^¬ zuordnung für periphere Bauteile zu ermöglichen. Es ist möglich, die Züge 14 und Felder 15 im Kolbeninneren 13 zusätzlich als formschlüssige sowie drehfeste Aufnahme für komplementäre Züge sowie Felder einer profilierten Mutter 18 eines Spindeltriebs einer Feststellbremsvorrichtung zu verwenden.

Die Herstellung der Profilierung erfolgt in Anlehnung an Fig. 7-9 mittels einer ruhend im Arbeitsraum auf einem Tisch 24 eingespannt angeordneten, gelochten, Matritze 20 in Verbindung mit einem außenprofilierten Formstempel 21 welcher zyklisch seine Arbeitshübe in Richtung Matritze 20 translatorisch gerichtet ausübt. Der außenprofilierte Formstempel 21 greift dabei in das Kolbeninnere 13 eines napfförmigen Kolbenrohlings 22 ein, und zieht den Kolbenrohling 22 durch ein Loch 23 in der Matritze 20 (bspw. Abstreckgleitziehen) . Alternativ dazu ist Massivumformung (Rückwärtsfließpressen mit Hilfe von einer napfförmigen Matritze und einem außenprofilierten Stößel möglich.

Bezugs zeichenliste

1 Stahlbremskolben

2 Boden

3 Wand

4 Innenwand

5 Aussenwand

6 Nut

7 Wandkonsole

8 Stirnfläche

9 offene Seite

10 Teilbelagscheibenbremsbelag

11 Reibbelagrückenplatte

12 Bremsgehäuse

13 Kolbeninneres

14 Zug

15 Feld

16 Abrundung

17 Hohlkehle

18 Mutter

19 Spindel

20 Matritze

21 Formstempel

22 Kolbenrohling

23 Loch

24 Tisch

A Kolbenlängsachse

ax Axialrichtung D Kolben (nenn) durchmesser

DK Kopfkreisdurchmesser

DF Fusskreisdurchmesser r Radialrichtung

s Wandstärke smin minimale Wandstärke smax maximale Wandstärke

V Versatz