DE3119921A1 - "bremskolben fuer scheibenbremsen" - Google Patents

Description

• BESCHREIBUNG
• Die Erfindung betrifft einen Bremskolben für Scheibenbremsen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs Die Erfindung befaßt sich im einzelnen mit einem derartigen Bremskolben aus Kunstharz. Bremskolben aus synthetischem, duroplastischem Kunstharz werden häufig für Bremsscheiben verwendet. Sie weisen ein offenes Ende auf, das in direkte Berührung mit der rückwärtigen Oberfläche eines Reibblockes kommen kann, der während eines Bremsvorganges eine hohe Temperatur aufweist, so daß durch den Hitzeschock das Material des Kolbens vielfach springt oder Risse erhält.
• Die Erfindung ist darauf gerichtet, diesen Nachteil zu überwinden und die Wärmeübertragung von dem Reibblock auf das offene Ende des Kolbens zu verringern und damit die Bildung von Rissen in dem Kolben zu unterdrücken.
• Im übrigen soll verhindert werden, daß das Dichtungsgummi des Kolbens einer thermischen Beschädigung ausgesetzt ist und daß eine Dampfblasenbildung entsteht.
• Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs.
• Durch die Erfindung soll verhindert werden, daß der Kolben einer Bremsscheibe mit dem offenen Ende in direkte Berührung mit der rückwärtigen Oberfläche einer metallischen Trägerplatte eines Reibblockes gelangt. Erfindungsgemäß wird die Stirnfläche des Kolbens an dessen offenem Ende mit einer Schicht aus hitzebeständigem Mab terial versehen, die zugleich mit dem Spritzen oder Gießen des Kolbens hergestellt wird.
• Als Beispiel für hitzebeständiges Material dieser Art kommt ein Keramik-Ring aus gesinterten, porösen Keramik-Materialien in Pulverform in Betracht, die zusammengesetzt sind aus Silizium-Karbid und dgl., das imprägniert ist mit Polyimid-Harz oder Phenol-Harz und dgl. Ferner kann ein gesinterter Ring aus einer Legierung aus gesinterten, porösen Materialien aus dem Pulver von Fe-Cu oder Fe-Pb und dgl. verwendet werden, das mit Polyimid-Harz oder Phenol-Harz etc. imprägniert ist. Ferner kann eine perforierte, ringförmige Platte aus Stahl , Kupfer, nichtrostendem Stahl oder Glas verwendet werden, deren Perforationen in großer Zahl und gleichmäßigen Abständen über den Umfang der ringförmigen Platte verteilt sind.
• Es kommt auch ein Gewebe- oder Stoffring aus den Fasern von Stahl, Kupfer, nichtrostendem Stahl, Glas und Kohlenstoff in Betracht, das mit Polyamid-Harz oder Phenol-Harz getränkt ist.
• Im Folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert Fig. 1A und 1B zeigen eine Draufsicht und einen Längsschnitt durch einen herkömmlichen Bremskolben für Scheibenbremsen; Fig. 2A und 2B zeigen Draufsicht und Längsschnitt durch einen Bremskolben gemäß einem ersten Ausführungsbei###iel der Erfindung; Fig. 3 und 4 sind Längsschnitte durch einen Kolben entsprechend einem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 5A und 5B zeigen Draufsicht und Längsschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 6A und 6B beziehen sich dementsprechend auf ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 7A und 7B zeigen ein sechstes Ausführungsbeispiel; Fig. 8A und 8B zeigen ein siebentes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
• Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Bremskolben für Scheibenbremsen, welcher Bremskolben aus duroplastischem oder aus härtbarem Material hergestellt ist. Die Zeichnung zeigt einen insgesamt mit 1 bezeichneten Bremskolben, der ein offenes Ende 2 aufweist. Eine Nut 3 dient zum Einlegen einer Kolbendichtung oder eines Kolbenringes und befindet sich in einer Position angrenzend an das offene Ende 2 des Kolbens. Der hohle Innenraum des Kolbens ist mit 4 bezeichnet.
• BEISPIEL 1 Gemäß Fig. 2 besteht die obere Stirnfläche an der Öffnung 2 aus hitzebeständigem Material, das zugleich mit dem Kolben gegossen oder geformt werden kann und einen hitzebeständigen Ring 5-a bildet.
• Im übrigen ist es vorteilhaft, die Dichtkräfte zwischen dem Ring und dem Bremskolben zu erhöhen, indem das hitzebeständige Material des Ringes, der beispielsweise aus einem Metall bestehen soll, mit einem Klebemittel, wie etwa Phenolharz, beschichtet wird, bevor beide Teile zu- sammen geformt werden.
• BEISPIEL 2 Gemäß Fig. 3 besteht die Platte an der Öffnung 2 in gesamter Dicke aus einem hitzebeständigen Material und ist ebenfalls zugleich mit dem Kolben geformt. Diese hitzebeständige Platte ist mit 5-b bezeichnet.
• BEISPIEL 3 In Fig. 4 ist die Öffnung 2 des Kolbens, ausgenommen Zähne 2', zusammen mit dem übrigen Teil des Kolbens hergestellt. Ein hitzebeständiger Ring 5-c mit Innenverzahnung wird mit dem Kolben zusammengefügt.
• BEISPIEL 4 Gemäß Fig. 5 wird ein perforierter, hitzebeständiger Ring 5-d mit sechs in gleichen Umfangsabständen liegenden Löchern zusammen mit dem Kolben hergestellt.
• Diese Löcher sind zweckmäßig für die Entgasung während des Formens des Ringes und des Kolbens.
• BEISPIEL 5 In Fig. 6 ist ein hitzebeständiger Ring 5-e in einer mit Innenverzahnung versehenen umlaufenden NU~ auf der oberen Oberfläche des Kolbens an der Öffnung 2 ausgebildet.
• BEISPIEL 6 In Fig. 7. ist ein Kolben 1 gezeigt, der eine zylindrische Ausnehmung aufweist und zusammen mit einem zylindrischen, einen Flansch an der Öffnung 2 aufweisenden Einsatz 5-f aus hitzebeständigem Material hergestellt ist. Die Nut 3 zur Einfügung einer Kolbendichtung bildet sich zwischen dem Einsatz bzw. dessen Flansch und dem Kolben 1.
• Die obere Hälfte der inneren Umfangsfläche des Kolbens ist entsprechend der Dicke des Zylinders 5-f ausgeschnitten.
• Gemäß Fig. 8 ist eine ringförmige Nut 7 am Boden der Ausnehmung 4 des Kolbens 1 vorgesehen, Ein zylindrischer, mit einem Flansch versehener Einsatz 5-g ist in den Kolben 1 eingefügt. Das untere Ende des Zylinders des Einsatzes 5-g tritt in die Nut 7 ein. Beide Teile sind zusammen hergestellt.
• Andere Einzelheiten entsprechen der Ausführungsform gemäß Fig. 7. In beiden Fällen ist auf dem Zylinder des Einsatzes ein umlaufender Wulst 6 zur Verankerung des Einsatzes in dem Material des Kolbens vorgesehen.
• VERSUCHSBEISPIEL 1 Ein herkömmlicher Bremskolben aus duroplastischem Kunstharz gemäß Fig. 1, ein erfindungsgemäßer Bremskolben (I) mit einem Überzug in Form eines Kohlenstoff-Faserringes aus hitzebeständigem Material auf dem Kolben, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, ein erfindungsgemäßer Bremskolben III mit einem Keramikring und ein erfindungsgemäßer Bremskolben II mit einem perforierten, plattenförmigen Stahlring, werden untersucht zur Bestimmung der Temperatur (OC) der einzelnen Teile bei einem Bremsdauertest.
• Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.
• TABELLE 1 Brems- Metall- Öffnung Dich- unteres Flüssigscheibe träger- des tungs- Ende keits-Reibblock Kolbens bereich Kolben Tempe-Kolben ~~~~~~~ Kolben~~~~~~~ ratur herkämmi. 600 490 380 155 105 95 Kolben erfind. 600 489 390 -145 103 93 gem. Kolben I erfind. 600 485 390 140 102 90 gem,Kolben II erfind. 600 490 390 130 97 85 gem Kolben III Aus dieser Tabelle ergibt sich, daß die Teile, die in Berührung mit der Dichtung kommen, maximal 1450C erreichen, während die kritische Temperatur des Hitzewiderstandes des Dichtmaterials unter 1500C liegt, so daß die thermische Zerstörung des Materials verhütet werden kann.
• VERSUCHSBEISPIEL 2 Ein herkömmliches Produkt A in der Form eines Stahlkolbens mit dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau, ein herkömmliches Produkt B in der Form eines Kunstharz-Kolbens und ein Produkt IV gemäß der vorliegenden Ereindung in der Ausführungsform gemäß Fig. 7 und 8 mit einem Einsatz aus Keramik, werden zur Bestimmung der kritischen Temperatur (OC) einem Bremsdauertest bei hoher Temperatur ausgesetzt.
• Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.
• TABELLE 2 Metall- öffnung Dich- unteres Flüssigheibe träger des tungs- Ende keits-Reibblock Kolbens bereich Kolben Tempe-Kolben ~~~~~~~~ Kolbenratur herkämml. 600 470 330 220 220 185 Kolben(A) herkömml. 600 490 380 105- 105 95 Kolben(B) erfind. 600 495 390 95 95 85 gem. Kolben t: Aus den Temperaturen für die einzelnen Teile der Bremse ergibt es sich, daß die Temperatur angrenzend an die Dichtung maximal 1450C beträgt, während die kritische Temperatur des hitzebeständigen Dichtmaterials unter 1500C liegt, so daß eine thermische Zerstörung des Dichtmaterials verhindert werden kann.
• Aus der Bestimmung der kritischen Temperatur der Flüssicjkeit ergibt sich, daß die Ausführungen I bis IV der vorliegenden Erfindung eine ausreichende Fahrsicherheit auch bei erheblicher Bremsbelastung garantieren, da die ermittelte Temperatur unterhalb des Siedepunktes der Bremsflüssigkeit liegt.
• Im Falle der Verwendung von Keramik als hitzebeständiges Material ergeben sich ausgezeichnete thermische und mechanische Eigenschaften, wie etwa ein Wärmeübertragungskoeffizient von 0,1 x 10- 3 cal/cm°C, ein Young-Modul des gesinterten Materials von 2,3 x 104 kg/mm2, ein Wärmeausdehnungskoeffizient von 5 - 50 x 10-7 7 cm/°C und eine Dichte von 2,8. Derartige Keramik-Materialien sind für die Erfindung vorzuziehen.

Claims (8)

1. BREMSKOLBEN FUR SCHEIBENBREMSEN PRIORITäT: 20. Mai 1980, Japan, No. 55-66671 PATENTANSPRUCHE Bremskolben aus synthetischem Harz für Scheibenbremsen, die ein offenes Ende auf der der Trägerplatte eines Reibblockes der Scheibenbremse zugewandten Seit'4ufweist' dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Bremskolben (1) im Bereich der Öffnung (2) am offenen Ende mit einem hitzebeständigen, zugleich mit dem Material des Kolbens gegossenen bzw. gespritzten Überzug (5) versehen ist.
2. 2. Bremskolben nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß das hitzebeständige Material als Ring aus Keramik, gesinterten Legierungen, einer perforierten Stahlplatte, einem Kohlenstoffasergewebe oder mit einem Flansch versehener Zylinder aus Keramik, Stahl, Kupfer, nichtrostendem Stahl oder Glas ausgebildet ist
3. 3. Bremskolben nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Stirnfläche des Bremskolbens an der Öffnung (2) mit einem zusammen mit dem Kolben hergestellten, hitzebeständigen Überzug (5-a) abgedeckt ist.
4. 4. Bremskolben nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß ein Flansch am offenen Ende des Kolbens in gesamter Stärke aus hitzebeständigem Material besteht.
5. 5. Bremskolben nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Bremskolben im Bereich der Offnung (2) eine Außenverzahnung aufweist, in die ein Ring aus hitzebeständigem Material mit Innenverzahnung eingefügt ist.
6. 6. Bremskolben nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß ein hitzebeständiger Ring (5-e) mit Ihnenverzahnung in einer umlaufenden, mit Außenverzahnung versehenen Nut auf der oberen Oberfläche am offenen Ende des Bremskolbens angeordnet ist.
7. 7. Bremskolben nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Bremskolben eine Ausnehmung zur Aufnahme eines zylindrischen, hitzebeständigen Einsatzes aufweist, der an seinem aus dem Kolben austretenden Ende mit einem Flansch versehen ist.
8. 8. Bremskolben nach Anspruch 2, g e k e n n z e i c h -n e t durch eine ringförmige Nut (7) am Boden der Ausnehmung (4) des Bremskolbens (1), in die das untere Ende des zylindrischen Abschnittes des hitzebeständigen Einsatzes eingesetzt ist, von dessen aus dem Bremskolben austretenden Ende ein Flansch vorspringt.