Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse mit einem Bremssattel und einer darin angeordne ten Zuspannvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung betrifft ferner eine Schalenbaugruppe zur Druckübertragung in einer Zuspann vorrichtung einer Scheibenbremse gemäß Patentanspruch 9.

Scheibenbremsen sind in der Regel innerhalb ihres Bremssattels mit einer Zuspannvorrich tung versehen. Diese überträgt und verstärkt die Kraft, mit der dann die beidseits der Brems scheibe angeordneten Bremsbeläge in Kontakt mit der Bremsscheibe gebracht werden, um so durch Reibung die Bremswirkung zu erzielen.

Bei gattungsgemäßen Scheibenbremsen, die oft druckluftbetätigt sind, ist Bestandteil der Zuspannvorrichtung ein verschwenkbar in dem Bremssattel angeordneter Bremshebel. Der Bremshebel besteht aus einem kraftverstärkenden Hebelarm sowie einer im Querschnitt wie ein Exzenter gestalteten Zuspannwelle. An dem Hebelarm stützt sich das Kraftglied der Scheibenbremse ab, z. B. der Druckluftzylinder im Fall einer druckluftbetätigten Scheiben bremse. Die Zuspannwelle des Bremshebels ist einerseits gegen ein zu dem fahrzeuginneren Bremsbelag hin arbeitendes Druckstück abgestützt, und andererseits gegen die Rückseite des Bremssattelgehäuses.

Aus der WO 2019/015716 A1 , der DE 10 2012 006 113 A1 und der DE 295 10 331 U1 sind Scheibenbremsen bekannt, welche die vorgenannten Merkmale aufweisen, und bei denen zur rückwärtigen, also bremssattelseitigen Abstützung des Bremshebels die Innenwand des Bremssattel als eine teilzylindrische Rinne, und die Zuspannwelle des Bremshebels anderer seits als teilzylindrischer Abschnitt ausgebildet sind. Teils weist beim Stand der Technik auch die Zuspannwelle, der Rinne an dem Bremssattel zugewandt, eine Rinne auf, wobei zwi schen den Rinnen eine Stützrolle mit quer zur Zuspannrichtung verlaufender Rollenachse gelagert ist. Zwischen der Stützrolle und der bremssattelseitigen Rinne ist zusätzlich eine Schale angeordnet, die als Gleitschale einen zu hohen Materialabtrag an der Rinne vermei det. Aufgrund der wiederkehrend hohen Druckkräfte bei den Bremsvorgängen besteht die Gefahr, dass die Schale in Umfangsrichtung aus der bremssattelseitigen Rinne herauswan dert. Um dem entgegenzuwirken, verfügt die Schalenbaugruppe aus der WO 2019/015716 A1 , zwecks ihrer formschlüssigen Arretierung an der Rinne, über zwei Laschen. Die Laschen sind dazu eingerichtet, sich in komplementären Aussparungen im Bremssattel, die an die Rinne angrenzen, abzustützen.

Es hat sich allerdings herausgestellt, dass sich die Laschen bei Dauerbelastung verformten und die Schalenbaugruppen aufgrund der nachlassenden Arretierung anfingen, aus den Rin nen herauszuwandern.

Die A u f g a b e der Erfindung besteht darin, durch konstruktive Maßnahmen die Scheiben bremse und die Schalenbaugruppe weiterzuentwickeln, um auch bei langfristiger Nutzung und häufiger Belastung durch Bremsvorgänge ein Herauswandern der Schalenbaugruppe aus der ursprünglichen Position zu vermeiden.

Zur L ö s u n g der Aufgabe wird eine Scheibenbremse mit den Merkmalen des Patentan spruchs 1 sowie eine Schalenbaugruppe zur Druckübertragung in einer Zuspannvorrichtung einer Scheibenbremse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 vorgeschlagen.

Die Scheibenbremse ist dadurch gekennzeichnet, dass sich in der Rinne die Mündung einer Bohrung befindet, dass an der Schale, der Rinne zugewandt, eine durch Verformen des Schalenmaterials erzeugte Durchstellung ausgebildet ist, die sich in Gestalt eines Bundes in die Bohrung hinein erstreckt und einen Formschluss zwischen der Schale und der Rinne her stellt, und dass in der Durchstellung ein Formelement angeordnet ist, dessen Außendurch messer gleich dem Innendurchmesser der Durchstellung ist.

Die Schalenbaugruppe umfasst unter anderem eine Schale, an der auf Seite der konvexen Druckübertragungsfläche eine durch Verformen des Schalenmaterials erzeugte Durchstellung ausgebildet ist, die die Gestalt eines Bundes aufweist. Bestandteil der Schalenbaugruppe ist ferner ein in der Durchstellung angeordnetes Formelement, dessen Außendurchmesser gleich oder nahezu gleich dem Innendurchmesser der Durchstellung ist.

Mit der Scheibenbremse wird eine auch langfristig verbesserte Arretierung der zwischen dem Bremshebel, bzw. der Stützrolle und der Rinne angeordneten Schale gegenüber einem Verlassen der ursprünglichen Schalenposition ermöglicht. Aufgrund des zur Bohrung komplementären Bun des der Durchstellung wird eine Arretierung der Schale in der Rinne erreicht. Um den Bund, aus gelöst durch Dauerbelastung, gegenüber einem Zurückverformen und einem daraus folgenden Spiel der Schale zu verstärken, wird, nach dem Einlegen der Schale in die Rinne und dem Arretie ren des Bundes in der Bohrung, ein Formelement in die Durchstellung eingepresst. Das Formele ment weitet den Bund leicht auf und fixiert die Vorrichtung so in der Bohrung, wobei das Formele ment zusätzlich den Bund gegenüber Abscherkräften unterstützt. Folglich wird sowohl die struktu relle Integrität der Schale, als auch deren dauerhafter Sitz an der ursprünglichen Schalenposition relativ zu der Rinne verbessert.

Bei der Schale der Schalenbaugruppe handelt es sich um ein rechteckiges Flächenelement in Gestalt einer Längsrinne, welches also einen rinnenförmigen Querschnitt von teilkreisförmiger Biegung aufweist. Am tiefsten Punkt der Biegung und Rinne sowie im geographischen Mittel punkt der Schale ist eine Öffnung in Form einer Durchstellung ausgebildet. Fertigungstech nisch ist die Durchstellung eine Stanzung der Schale hin zu ihrer konvexen Seite, wobei ent lang der Öffnungsränder ein zu der konvexen Druckübertragungsfläche orthogonal und um laufender Bund in Form des verformten Materials ausgebildet ist.

Vorzugsweise ist die am Boden der Rinne mündende Bohrung als Sacklochbohrung ausgebil det. Daher durchdringt die Bohrung das Material der Rinne bzw. des Bremssattels nicht kom plett, sondern nur bis zu einer bestimmten Tiefe.

Bevorzugt weist die Länge der Bohrung eine größere Tiefe auf, als die Summe aus der Durchstellung und des aus der Durchstellung ragenden Formelements, wobei die Bohrung eine Tiefe gleich oder größer dem 1,2-fachen der axialen Erstreckung des Formelements beträgt. Eine vom Formelement abhängige Tiefe der Bohrung resultiert daraus, dass das Formelement im Bereich der Durchstellung, genauer auf Höhe des Bundes gehalten wird. Insbesondere darf das Formelement beim Zusammenbau nicht vorzeitig am Grund der Boh rung aufliegen, um nicht in Richtung der Zuspannwelle gedrückt zu werden.

Zugleich muss die Bohrungstiefe so gewählt werden, dass das Formelement, bevor es durch Belastungen beispielsweise in Form von Schwingungen in Richtung der Bohrung aus der Durchstellung gleiten kann, durch die entsprechend bemessene Bohrungstiefe daran gehin dert wird. Mithin muss das Formelement auf Höhe des Bundes gehalten werden, bzw. muss das Formelement fortwährend mit seiner Außenfläche an der Innenfläche der Durchstellung anliegen.

Ferner befindet sich eine umlaufende Fase an der Bohrungsöffnung, um eine Scherkante zu vermeiden, die den Bund der Durchstellung im Betriebszustand auf Dauer beeinträchtigen könnte. Das Formelement ragt mit seiner von der Bohrung abgewandten Stirnseite nicht über die Krümmungsebene der konkaven Druckübertragungsfläche hinaus. Mithin darf das Formele ment nicht das Niveau der konkaven Druckübertragungsfläche der Schale überschreiten, da es sonst mit der Zuspannwelle in Kontakt gerät und die Oberfläche der Zuspannwelle, durch deren Bewegung bei einem Bremsvorgang, beschädigen könnte. Ferner könnte ein Kontakt zwischen dem Formelement und der Zuspannwelle eine Schwergängigkeit des Bremshebels verursachen.

Vorzugsweise ist die Zuspannwelle ausgebildet, zwischen sich und der Schale eine Stützrolle aufzunehmen. Die Stützrolle ist auf einem Teilumfang an der Zuspannwelle drehbar oder formschlüssig gelagert, und an einem anderen Teilumfang an der Schale drehbar gelagert ist. Die Verwendung einer Stützrolle birgt den Vorteil, dass der Bremshebel nur hin zum Druck stück mit einem fertigungstechnisch aufwändigen Teilwalzenabschnitt ausgebildet werden muss, wobei zum Bremssattel hin eine teilzylindrische Ausnehmung im Bremshebel die Stütz rolle vorzugsweise drehfest aufnimmt. Trotz des Hinzutretens der Stützrolle als weiteres Bau teil wird der Produktionsaufwand durch die teilzylindrische Ausnehmung im Vergleich zu ei nem zweiten Teilwalzenabschnitt gesenkt.

Vorzugsweise weist die Schale der Schalenbaugruppe auf ihrer konkaven Druckübertragungs fläche eine Reibung reduzierende Oberflächenbeschichtung auf. Die Schale ist durch die Durchstellung auf ihrer konvexen Seite formschlüssig in der Rinne arretiert, wobei die Zu spannwelle oder die Stützrolle an der konkaven Seite der Schale mittels einer Gleitlagerung anliegen. Um die Leichtgängigkeit zu erhalten und den Materialverschleiß zwischen der Zu spannwelle bzw. der Stützrolle und der konkaven Druckübertragungsfläche auf ein Minimum zu reduzieren, sorgt die reibungsreduzierende Oberflächenbeschichtung auf der Schale für ein schonenderes an einander Gleiten der Komponenten.

Bevorzugt ist das Formelement ein Zylinderstift, wobei vorzugsweise der Zylinderstift aus ungehärtetem und austenitischem, nichtrostendem Stahl ausgebildet ist. Der Zylinderstift ist nach den Toleranzen und Maßen der EN ISO 2338 : 1997 gefertigt, wobei auch Zylinderstifte aus der ISO 3269 : 1988, der ISO 3506-1 : 1997, der ISO 4042 : - und aus der ISO 9717 : 1990 gewählt werden können.

Es können aber auch Zylinderstifte anderer Normen gewählt werden. Jedoch ist deren Korro sionsbeständigkeit notwendig, um bei fortwährendem, potentiell korrosiv wirkendem Kontakt mit der Umwelt einer Korrosion entgegen zu wirken und die Langlebigkeit des Formelements zu erhöhen.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung ei nes bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Explosionszeichnung eines Bremssattels, zweier Stützrollen und eines

Bremshebels mit am Bremssattel befestigter Schale,

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt einer mittels eines Formelements und einer

Durchstellung gegenüber einer bremssattelseitigen Rinne arretierten Schalen baugruppe, und

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der Schalenbaugruppe mit integriertem

Formelement in arretierter Position an einer bremssattelseitigen Rinne.

Die Figur 1 zeigt eine Explosionszeichnung eines Bremssattels 1 mit in zwei teilzylindrischen Rin nen 6 des Bremssattels eingesetzten Schalen 5 sowie einem Bremshebel 2 und zwei Stützrollen 10. Der Bremssattel 1 ist von der Bauart eines Schiebesattel- oder Schwimmsatteltyps einer Scheibenbremse, insbesondere einer druckluftbetätigten Scheibenbremse.

Der in einem einzigen Stück gegossene Bremssattel 1 setzt sich aus drei Abschnitten zu sammen. Ein erster Sattelabschnitt 13, welcher sich bei montierter Scheibenbremse fahrzeu- ginnen befindet, ist in seinem Inneren mit einem Hohlraum 15 versehen, welcher Platz für eine Bremszuspannvorrichtung bietet. Ein zweiter Sattelabschnitt 14, welcher sich bei mon tierter Bremse fahrzeugaußen befindet, ist auf der gegenüberliegenden Seite der nicht darge stellten Bremsscheibe der Scheibenbremse angeordnet. Die beiden Sattelabschnitte 13, 14 sind durch einen Brückenabschnitt 16 miteinander verbunden, der die nicht dargestellte Bremsscheibe überbrückt und dabei einen Freiraum für zumindest einen Teil der Brems scheibe und für die ebenfalls nicht dargestellten Bremsbeläge bereitstellt.

Der Bremssattel 1 ist hier einstückig insoweit, als die beiden Sattelabschnitte 13, 14 und der Brückenabschnitt 16 monolithisch ausgebildet sind. Der erste Sattel abschnitt 13 ist zu dem Freiraum der Brückenabschnitte 16 und damit zu einer Bremsscheibe hin offen. Diese Öff nung dient u. a. als Montageöffnung und ist so groß, dass durch sie hindurch die Zuspannvor richtung montiert werden kann. Die Öffnung wird, nach abgeschlossener Bremsenmontage, durch einen Deckel verschlossen. Ein durch einen Druckluft-Bremszylinder betätigbarer Bremshebel 2 ist insgesamt gabelför mig, da er sich, ausgehend von dem auf der Schwenkmittellinie angeordneten Hebelarm 3, in zwei Schenkel verzweigt. An dem ersten Schenkel befindet sich ein erster Längsabschnitt, und an dem zweiten Schenkel ein zweiter Längsabschnitt einer mit dem Hebelarm 3 einstü ckigen Zuspannwelle 4. Da die Zuspannwelle 4 aufgeteilt ist auf zwei Längsabschnitte, sind an dem Bremshebel 2 zwei getrennte, aber zueinander fluchtende Rinnen für die Abstützung je einer als Walze ausgebildeten Stützrolle 10 ausgebildet.

Die Zuspannwelle 4 ist im montierten Zustand einerseits über die Walzen bzw. Stützrollen 10 gegenüber dem ersten Sattelabschnitt 13 abgestützt, und andererseits gegenüber einem zu dem inneren Bremsbelag der Scheibenbremse hin arbeitenden Druckstück abgestützt, wel ches also Kraft gegen den fahrzeuginneren Bremsbelag der Scheibenbremse ausübt.

Als Bestandteil der Abstützung der Zuspannwelle 4 ist zwischen jedem der zwei Längsab schnitte der Zuspannwelle 4 und einer innen an dem ersten Sattelabschnitt 13 ausgebildeten Rinne 6 jeweils eine im Fall ihres Verschleißes austauschbare Schale 5 als Gleitlagerschale angeordnet. Denn bei eingetretenem Verschleiß ist der Austausch nur der Schalen 5 wesent lich vorteilhafter, als der Austausch des Bremssattels wegen eines Verschleißes an den Rin nen 6.

Die zwei mit Abstand zueinander angeordneten Rinnen 6 an der Innenwand des ersten Sat telabschnitts 13 sind zwecks Anlage der Schalen 5 jeweils als eine teilzylindrische Ausspa rung gestaltet. Dies vereinfacht die Herstellbarkeit der Rinnen 6, zumal die Rinnen 6 so zuei nander fluchten, dass sie in einem Arbeitsgang zu bearbeiten sind.

Gemäß Figur 1 ist die Zuspannwelle 4 zum Erzielen einer hohen Zuspannkraft exzentrisch gelagert. Denn das gegen den Bremssattel 1 abgestützte Schwenklager ist in der Höhe ver setzt im Vergleich zu der nicht dargestellten Schwenkachse des zwischen der Zuspannwelle 4 und dem nicht dargestellten Druckstück angeordneten Schwenklagers. Bei einem Verdre hen der exzentrisch gelagerten Zuspannwelle 4 kommt es daher in Zuspannrichtung zu einer Vorwärtsbewegung auf das Druckstück sowie als Reaktion zu einer entsprechenden Druck erhöhung auf die Schale 5, wodurch die Bremse zuspannt und Bremskraft ausübt.

Dem Verdrehen der Zuspannwelle 4 dient der daran einstückig ausgebildete Hebelarm 3. Dieser ist, nahe seinem freien Ende, mit einem Abstützort versehen, gegen den Druck aus geübt wird. Bei druckluftbetätigten Scheibenbremsen ist diese kraftausübende Vorrichtung ein pneumatischer Bremszylinder, welcher durch das Druckluftsystem des Fahrzeugs mit Druckluft versorgt wird.

Figur 2 ist ein schematischer Querschnitt der mittels einer Durchstellung 8 und einem Form element 9 in der Rinne 6 arretierten Schale 5. Jede der beiden Schalen 5 besteht aus einem ursprünglich flachen, durch Stanzen und Verformen hergestellten Metallblech.

Gemäß Figur 2 und Figur 3 weist die Schale 5 eine Mantelfläche auf, wobei die Mantelfläche in Längsrichtung der Zuspannwelle 4 gesehen einen teilkreisförmigen Querschnitt aufweist. Die Schale 5 hat also einerseits eine konkave Druckübertragungsfläche 11a zur Abstützung des Bremshebels 2 der Zuspannvorrichtung, und andererseits eine konvexe Druckübertra gungsfläche 11b zur Abstützung gegen das als Rinne 6 gestaltete Widerlager innen am Bremssattel.

Am tiefsten Ort der Rinne 6 befindet sich die Mündung einer Bohrung 7 im Bremssattel. An der Schale 5 ist, der Rinne 6 zugewandt, eine durch Verformen des Schalenmaterials erzeug te Durchstellung 8 ausgebildet. Die Durchstellung 8 erstreckt sich in Gestalt eines Bundes in die Bohrung 7 des Bremssattels hinein und sichert einen Formschluss zwischen der Schale 5 und der Rinne 6.

Positionsfest in der Durchstellung 8 ist ein als Zylinder gestaltetes Formelement 9 angeord net, dessen Außendurchmesser gleich dem Innendurchmesser der Durchstellung 8 ist. Vor zugsweise ist das Formelement 9 in der Durchstellung 8 mittels einer Übergangs- oder einer Presspassung eingepresst. Schale 5, Durchstellung 8 und Formelement 9 bilden dabei ge meinsam eine Schalenbaugruppe.

Die Bohrung 7 ist eine zu der Längsachse der Rinne 6 senkrechte Sacklochbohrung. Die Länge der Bohrung 7 weist eine größere Tiefe auf als die Summe aus der Länge der Durch stellung 8 und des aus der Durchstellung 8 ragenden Formelements 9, wobei die Bohrung 7 eine Tiefe von z. B. dem 1,2-fachen der axialen Erstreckung des Formelements 9 beträgt.

Das Formelement 9 der Schalenbaugruppe ist mit seiner von der Bohrung 7 abgewandten Stirnseite dazu ausgebildet, nicht über die Krümmungsebene der konkaven Druckübertra gungsfläche 11a der Schale 5 hinauszuragen. Mit anderen Worten muss die Bohrungstiefe B so groß sein, dass sie die Länge C des in der Durchstellung 8 arretierten Formelements 9, mit seiner aus der Durchstellung 8 ragenden Restlänge A, in Summe mit der Höhe des Bun des D der Durchstellung 8, überschreitet. Außerdem darf die Bohrungstiefe B die Länge C des Formelements nicht so weit überschreiten, dass bei einer Lockerung des Formelements 9 innerhalb der Durchstellung 8 das Formelement 9 aus der Durchstellung 8 komplett in die Bohrung 7 gleiten könnte. Die Fig. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung der Schalenbaugruppe umfassend die Scha le 5 und das integrierte Formelement 9, und zwar arretiert an der Rinne 6.

Zur Ausbildung der Rinnen 6 sind innen am ersten Sattelabschnitt 13 Plateaus 17 ausgebil det, wobei die Plateaus 17 monolithisch mit dem Bremssattel 1 ausgebildet sind. Die Ausbil- düng von Plateaus 17 und der darin ausgebildeten Rinnen 6 bilden eine herstellungstech nisch günstige Anordnung, um Arbeitsschritte und die Komplexität der Herstellung zu min dern.

Um die Lebensdauer der Schalenbaugruppe zu erhöhen, weist die Schale 5 auf ihrer konka ven Druckübertragungsfläche 11a eine reibungsreduzierende Oberflächenbeschichtung 12 auf, auf der die Stützrolle 10 im Vergleich zu einer unbeschichteten Oberfläche mit geringerer Reibungskraft zu drehen vermag.

Bezuqszeichen

1 Bremssattel

2 Bremshebel 3 Hebelarm

4 Zuspannwelle

5 Schale

6 Rinne

7 Bohrung 8 Durchstellung

9 Formelement

10 Stützrolle

11a konkave Druckübertragungsfläche

11b konvexe Druckübertragungsfläche 12 reibungsreduzierende Oberflächenbeschichtung

13 erster Sattelabschnitt

14 zweiter Sattelabschnitt

15 Hohlraum

16 Brückenabschnitt 17 Plateau

A Teillänge Formelement ab Ende Bundhöhe

B Bohrungstiefe

C Länge Formelement

D Bundhöhe