-
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Dichtungselements für eine Sattelbremse, wobei das Dichtungselement eine Ringform mit einem gewünschten Querschnitt aufweist.
-
In Schwimmsattelbremsen bewegt sich ein Sattel relativ zu einer Bremsscheibe. Ein Kolben schiebt zunächst einen inneren Bremsbelag auf eine Seite der Scheibe und zieht dann das Sattelgehäuse mit dem äußeren Bremsbelag, um einen Kontakt mit der Außenseite der Scheibe herzustellen, so dass auf beide Seiten der Bremsscheibe Druck angewendet wird. Diese Bremsgestaltung ist jedoch anfällig für Schleppmoment, das dadurch verursacht wird, dass sich der Kolben aufgrund von Schmutz oder Korrosion innerhalb des Sattelgehäuses nicht vollständig zurückzieht, was dazu führt, dass die Bremsbeläge auch bei gelöster Bremse an der Bremsscheibe reiben.
-
Folglich ist die Reduzierung von Schleppmoment eine Priorität bei der Verbesserung der Funktion von Sattelbremsen. Eine Möglichkeit zur Reduzierung von Restschleppmoment ist ein Kolbendichtungselement, das ein Zurückrollen des Kolbens unterstützt. Ein Dichtungselement ist allgemein in einer Vertiefung des Zylinders, der den Kolben im Sattelgehäuse aufnimmt, bereitgestellt. Ein Dichtungselement dichtet den Raum zwischen der Innenfläche des Zylinders und der Außenfläche des Kolbens ab und dient folglich dazu, ein Austreten von Bremsflüssigkeit und ein Eindringen von Verunreinigungen zu vermeiden. Das Dichtungselement ist ferner in der Lage, das Zurückrollen des Kolbens durch elastisches Verformen, wenn der Kolben während des Bremsens unter Druck gesetzt wird, und elastisches Wiederherstellen seiner ursprünglichen Form, wenn die Bremse gelöst wird, zu unterstützen. In der
EP 3 988 812 A1 wurde festgestellt, dass Dichtungselemente mit bestimmten Querschnitten die Zurückrollleistung verbessern. Diese verbesserten Dichtungselemententwürfe, beispielsweise der eine mit Vorsprung an der Oberfläche des Dichtungselements, der Vorwärtsrichtung des Kolbens zugewandt, beschriebene, versehen das Dichtungselement mit einer verbesserten Haltbarkeit und Verformungsreaktion unter Druck und können so das Zurückrollen verbessern, wodurch Schleppmoment verhindert wird.
-
Während jedoch konventionelle ring- oder zylinderförmige Dichtungselemente mit rechteckigen Querschnitten einfache und übliche Komponenten sind, die in ihrer Produktion unkompliziert und preiswert sind, ist das Herstellen eines Dichtungselements, wie in der
EP 3 988 812 A1 beschrieben, eine andere Sache. Das Versehen des Dichtungselements mit Vorsprüngen oder einem beliebigen Querschnitt erfordert zusätzliche Fertigungsschritte von Prozessen der additiven Fertigung, beispielsweise das Zusammenkleben mehrerer Teile oder Spritzgießen. Folglich resultieren aktuelle Fertigungsmethoden, die das Herstellen des benötigten Dichtungselements ermöglichen, in erhöhten Kosten sowohl hinsichtlich Material und Produktionszeit oder einem Dichtungselement von minderer Qualität. Aus
JP S60-120 041 A ist weiterhin eine Methode zur Herstellung von Profildichtringen durch Drehen und Abschneiden von Schlauchkörpern bekannt, die eine Verwendung eines Spreizdorns oder eines Spannfutters zur Verspannung des elastischen Rotationskörpers während der Bearbeitung der Dichtflächen umfasst.
-
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein Verfahren zur Herstellung eines Dichtungselements für eine Sattelbremse bereitzustellen, welches das Erreichen einer Vielzahl von Querschnitten in einer einfachen und preiswerten Art und Weise ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zur Herstellung eines Dichtungselements für eine Sattelbremse nach Anspruch 1 gelöst.
-
Insbesondere umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Dichtungselements für eine Sattelbremse, wobei das Dichtungselement eine Ringform mit einem gewünschten Querschnitt aufweist, die folgenden Schritte:
- Bereitstellen eines Dichtungsrohlings um einen Befestigungskern oder als ein Ringelement einer definierten Breite, geschnitten aus einem Schlauch durch ein erstes Schneidwerkzeug,
- Aufweiten des Dichtungsrohlings radial,
- Schneiden von Fasen am Innen- und Außendurchmesser des Dichtungsrohlings an mindestens einer axialen Oberfläche des Dichtungsrohlings mit einem zweiten Schneidwerkzeug und, wenn der Dichtungsrohling als ein Schlauch bereitgestellt ist, Schneiden des Ringelements von dem Schlauch mit einem ersten Schneidwerkzeug,
- Entspannen des Dichtungsrohlings zurück in seine ursprüngliche Geometrie und Entfernen des Befestigungskerns, was in dem Dichtungselement mit dem gewünschten Querschnitt resultiert.
-
Ein Dichtungsrohling kann entweder als ein Schlauch um einen Befestigungskern oder als ein Ringelement einer definierten Breite, geschnitten aus einem Schlauch durch ein erstes Schneidwerkzeug, bereitgestellt sein. Der Schlauch kann aus einem beliebigen elastischen Material bestehen, das herkömmlicherweise für Dichtungen verwendet wird, beispielsweise Kautschuk, Silikon oder Polyurethan, und verwandten Komponenten. Der Befestigungskern ist allgemein zylindrisch und kann massiv oder hohl sein. Zusammen mit dem Dichtungsrohling dreht sich der Befestigungskern um eine zylindrische Achse.
-
Wenn der Dichtungsrohling auf eine definierte Breite geschnitten wird, entspricht der erste Schritt weitgehend der Produktion eines konventionellen ringförmigen Dichtungselements: ein Ringelement wird aus einem Schlauch aus einem elastischen Dichtungsmaterial, das um einen Befestigungskern bereitgestellt ist, mit einem ersten Schneidwerkzeug geschnitten. Das erste Schneidwerkzeug ist eine Maschine, die mit Schneidmessern versehen ist, die in Richtung des Schlauchs bewegt werden können, um ihn während der Drehung zu schneiden. Der Befestigungskern kann gemeinsam mit dem Schlauch geschnitten werden, oder der Dichtungsrohling kann an demselben Befestigungskern verbleiben. Das Ringelement weist entlang seines Umfangs eine definierte Breite und einen allgemein rechteckigen Querschnitt auf. Der Dichtungsrohling kann jedoch auch der Schlauch selbst sein, der dann in den folgenden Schritten verarbeitet wird, bevor er geschnitten wird, um ein Dichtungselement herzustellen.
-
Der resultierende Dichtungsrohling umfasst folglich entweder ein rohrförmiges oder ein ringförmiges Element des elastischen Dichtungsmaterials, das um einen Teil des Befestigungskerns bereitgestellt ist.
-
Nachfolgend sind die erwähnten Richtungen durch die zylindrische Form des Schlauchs und des Befestigungskerns definiert. Eine als „axial“ bezeichnete Richtung ist allgemein parallel zur Richtung der Drehachse des Schlauchs. Eine „radiale“ Richtung ist senkrecht zu dieser Achse und fällt mit dem Radius des Schlauchs zusammen. Der Umfang des Schlauchs definiert eine dritte Richtung, die beim Betrachten des Querschnitts des Dichtungselements nützlich ist. Ein „Innendurchmesser“ bezieht sich auf den Durchmesser der Innenfläche des Schlauchs, während sich ein „Außendurchmesser“ auf den Durchmesser der Außenfläche des Schlauchs bezieht.
-
Der Dichtungsrohling weist entweder die definierte Breite des Ringelements in der axialen Richtung auf, die für den gesamten Rohling allgemein konstant ist, oder die Breite der Dichtung entspricht der Breite des ursprünglichen Schlauchs. Ein Dichtungsrohling weist ferner einen Innendurchmesser und einen Außendurchmesser in der radialen Richtung des Dichtungsrohlings auf, der der Dicke des ursprünglichen Schlauchs entspricht.
-
In einem zweiten Schritt wird der Dichtungsrohling dann radial aufgeweitet. Dementsprechend werden entweder der Innendurchmesser oder der Außendurchmesser oder beide erhöht. Dies belastet den Dichtungsrohling in einer radialen Richtung vor. Eine Verformung des elastischen Dichtungsmaterials führt auch zu einer Vorbelastung in einer axialen Richtung.
-
Im dritten Schritt wird der Dichtungsrohling dann durch ein zweites Schneidwerkzeug geschnitten, um am Innen- und Außendurchmesser des Dichtungsrohlings an mindestens einer axialen Oberfläche des Dichtungsrohlings Fasen herzustellen, die später dazu führen, dass das Dichtungselement den gewünschten Querschnitt aufweist. Im Fall eines Ringelements als Dichtungsrohling können beide axiale Oberflächen des Dichtungsrohlings gleichzeitig geschnitten werden. Im Fall eines Schlauchs als Dichtungsrohling ist nur eine axiale Oberfläche zugänglich. Die Schnittgeometrien der Fasen sind vordefiniert und nur durch das verwendete Schneidwerkzeug begrenzt. Auf diese Weise kann ein breiter Bereich von Vorsprüngen und konvexen Oberflächen hergestellt werden, ohne dass Prozesse der additiven Fertigung notwendig sind. Abhängig vom Schneidwerkzeug können mehrere Kanten des Dichtungsrohlings auf einmal geschnitten werden, oder die Fasen können nacheinander hergestellt werden. Das Schneiden der Fasen, während der Dichtungsrohling vorbelastet ist, verbessert die Steifigkeit der Kanten.
-
Wenn der Dichtungsrohling bis zu diesem Punkt der komplette Schlauch war, wird der Schlauch dann durch das erste Schneidwerkzeug geschnitten, um ein Ringelement herzustellen.
-
Nach dem Schneiden der Fasen und, falls notwendig, des Ringelements, kann sich der Dichtungsrohling dann wieder aus seinem radial aufgeweiteten Zustand zurück in seine ursprüngliche radiale Ausdehnung entspannen. Der Befestigungskern wird entfernt. Das Ergebnis ist ein Dichtungselement mit dem Durchmesser des ursprünglichen Schlauchs, allerdings mit dem gewünschten Querschnitt.
-
Der Dichtungsrohling kann dadurch radial aufgeweitet werden, dass sowohl sein Innen- als auch sein Außendurchmesser gleichzeitig aufgeweitet werden. Sowohl der Innen- als auch der Außendurchmesser erhöhen sich. Dementsprechend ist der Dichtungsrohling in der radialen Richtung vorbelastet und verlängert, während die Breite des Ringelements in der axialen Richtung aufgrund der Verformung des Materials erhöht werden kann. In Abhängigkeit von der Steifigkeit des Materials und dem Ausmaß, in dem der Dichtungsrohling vorbelastet wird, kann die Dicke des Dichtungsrohlings auch reduziert sein.
-
Ein Weg zur Aufweitung des Dichtungsrohlings in sowohl seinem Innen- als auch seinem Außendurchmesser besteht darin, den Befestigungskern radial aufzuweiten. Dies erfordert einen hohlen oder mindestens verformbaren Befestigungskern und ermöglicht ein einfaches Vorbelasten des Dichtungsrohlings.
-
Alternativ ist es möglich, den Dichtungsrohling nur an seinem Außendurchmesser aufzuweiten. Nur der Außendurchmesser des Dichtungsrohlings wird erhöht, während der Innendurchmesser der gleiche bleibt. Dadurch wird die Dicke des Dichtungsrohlings erhöht, doch in Abhängigkeit von der Steifigkeit des Materials und dem Ausmaß, in dem der Dichtungsrohling vorbelastet ist, kann die Breite eines Ringelements auch reduziert sein.
-
Eine Möglichkeit zur Aufweitung des Dichtungsrohlings an nur seinem Außendurchmesser besteht darin, eine Vakuumvorrichtung zu verwenden, die am Außendurchmesser des Dichtungsrohlings angebracht wird. Dieses Verfahren erfordert ferner ein zweites Schneidwerkzeug, das in der Lage ist, die Fasen zu schneiden, während das Vakuum angewendet wird.
-
Ein alternatives Verfahren der Aufweitung des Dichtungsrohlings an nur seinem Außendurchmesser besteht darin, Zentrifugalkraft zu nutzen. Für diesen Ansatz können zusätzliche Massen am Dichtungsrohling angebracht und entweder in die gleiche oder die entgegengesetzte Richtung des Befestigungskerns gedreht werden. Durch Anbringen der zusätzlichen Massen am Umfang des Dichtungsrohlings in bestimmten Mustern kann auch die Bildung von Konturen an einer axialen Oberfläche des Dichtungsrohlings beeinflusst werden, was den Effekt des Schneidens von Fasen unter vorbelasteten Bedingungen unterstützt.
-
Das zweite Schneidwerkzeug zum Schneiden der Fasen kann ein neuartiges Schneidwerkzeug sein, das das Schneiden der Fasen am Innen- und Außendurchmesser des Dichtungsrohlings gleichzeitig gestattet. Dementsprechend kann die für die Produktion der Dichtung notwendige Zeit reduziert werden.
-
Das erste Schneidwerkzeug kann auch als das zweite Schneidwerkzeug verwendet werden. Umgekehrt betrachtet, kann das zweite Schneidwerkzeug auch so konfiguriert sein, dass es die Schneidmesser umfasst, die notwendig sind, um den ersten Schritt des Schneidens des Dichtungsrohlings vom Schlauch auszuführen. Folglich kann ein Schneidwerkzeug für beide Schritte verwendet werden, was die Anzahl der erforderlichen Werkzeuge reduziert.
-
Möglich ist auch, den ersten und dritten Schritt im Wesentlichen zu kombinieren, wenn der Dichtungsrohling radial aufgeweitet werden kann, während das Schneidwerkzeug angewendet wird. Dementsprechend kann die für die Produktion der Dichtung notwendige Zeit weiter reduziert werden.
-
Das Schneiden der Fasen durch das zweite Schneidwerkzeug kann durch eine CNC-Maschine gesteuert werden. Mit einer CNC-Maschine kann der Prozess vollständig automatisiert werden, und eine breite Auswahl möglicher gewünschter Querschnitte kann vorprogrammiert und berechnet werden.
-
Der gewünschte Querschnitt kann eine axiale Oberfläche des Dichtungselements mit mindestens einem Vorsprung umfassen. Diese Art des Querschnitts erwies sich für das Zurückrollen in einer Sattelbremse als vorteilhaft und kann durch Entfernen von Material von der Kante der axialen Oberfläche in einer einfachen Weise erreicht werden. Mindestens ein Vorsprung oder eine Anzahl von Vorsprüngen können auch an beiden axialen Oberflächen des Dichtungselements bereitgestellt sein.
-
Der gewünschte Querschnitt kann mit einer axialen Oberfläche des Dichtungselements in einer konvexen Form versehen sein. Im Grunde funktioniert eine konvexe Form der Oberfläche auch als ein Vorsprung, doch aufgrund der abgerundeten Kanten ist die Haltbarkeit des Dichtungselements verbessert. Die Herstellung konvexer Formen auf axialen Oberflächen des Dichtungselements wäre ohne das vorgeschlagene Verfahren besonders komplex. Konvexe Formen können auch auf beiden axialen Oberflächen bereitgestellt sein.
-
Der gewünschte Querschnitt kann umfassen, dass das Dichtungselement in der radialen Richtung an einer axialen Oberfläche eine kleinere Dicke als die andere axiale Oberfläche aufweist. Dieser Querschnitt kann auch die Wirkung des Dichtungselements auf das Zurückrollen verbessern.
-
Der gewünschte Querschnitt kann entlang des Umfangs der Ringform des Dichtungselements variieren. Dementsprechend können entlang des Umfangs eines Dichtungselements einige oder alle vorgenannten Querschnitte bereitgestellt sein, um die gewünschten Effekte zu erreichen.
-
Wie zu sehen ist, kann mit dem vorgeschlagenen Verfahren eine breite Vielfalt unterschiedlicher Querschnitte erreicht werden. Erwähnt werden sollte auch, dass diese Liste nicht erschöpfend ist, stattdessen kann das Verfahren für jeden beliebigen kontinuierlichen Querschnitt verwendet werden.
-
Das Verfahren umfasst ferner zusätzliche Oberflächenbehandlungen des Dichtungsrohlings, die während des Schritts des Schneidens der Fasen am Innen- und Außendurchmesser des Dichtungsrohlings ausgeführt werden. Solche Oberflächenbehandlungen können Behandlungen zur Veränderung des Reibungskoeffizienten oder der Oberflächenhärte des Dichtungsmaterials umfassen, um dem Dichtungselement zusätzliche vorteilhafte Qualitäten zu verleihen. Ein Kombinieren von Oberflächenbehandlungen ermöglicht eine weitere Reduzierung der Komplexität und des Zeitaufwands für die Produktion des Dichtungselements.
-
Die beschriebenen Merkmale können frei miteinander kombiniert werden, um zusätzliche Effekte zu erreichen, um ein Verfahren zur Herstellung eines Dichtungselements für eine Sattelbremse bereitzustellen, welches das Erreichen jeglicher gewünschten Querschnitte in einer einfach anwendbaren Art und Weise ermöglicht.
-
Der vorstehend erwähnte sowie weitere Aspekte der Erfindung werden aus der ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen mit Unterstützung der folgenden Zeichnungen deutlich, von denen:
- 1 ein konventionelles Verfahren zur Herstellung eines Dichtungselements für eine Sattelbremse veranschaulicht,
- 2 das Verfahren zur Herstellung eines Dichtungselements mit einem gewünschten Querschnitt gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht,
- 3 das Verfahren zur Herstellung eines Dichtungselements mit einem gewünschten Querschnitt gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht,
- 4 das Verfahren zur Herstellung eines Dichtungselements mit einem gewünschten Querschnitt gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht,
- 5 das Verfahren zur Herstellung eines Dichtungselements mit einem gewünschten Querschnitt gemäß einer vierten Ausführungsform veranschaulicht,
- 6a eine perspektivische Ansicht eines Dichtungselements mit einem gewünschten Querschnitt zeigt,
- 6b einen Querschnitt eines ersten Beispiels eines Dichtungselements mit einem gewünschten Querschnitt zeigt,
- 6c einen Querschnitt eines zweiten Beispiels eines Dichtungselements mit einem gewünschten Querschnitt zeigt, und
- 6d weitere Beispiele möglicher Querschnitte eines Dichtungselements zeigt.
-
Nachfolgend wird das Verfahren zur Herstellung eines Dichtungselements für eine Sattelbremse auf der Grundlage der beigefügten Figuren, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf die gleichen Elemente beziehen, näher beschrieben.
-
Die 1, 2, 3, 4 bis 5 veranschaulichen Verfahren zur Herstellung eines Dichtungselements 1 schematisch in einem Querschnittsprofil.
-
Insbesondere veranschaulicht 1 das konventionelle Verfahren zur Herstellung ringförmiger Dichtungselemente. Die 2 und 3 veranschaulichen dann Ausführungsformen des Verfahrens, in denen, ähnlich dem konventionellen Verfahren, aus einem Schlauch aus einem elastischen Material ein Dichtungsrohling zunächst geschnitten und dann radial aufgeweitet wird.
-
1 veranschaulicht das konventionelle Verfahren zur Herstellung eines ringförmigen Dichtungselements. Ein Schlauch 3 aus einem elastischen Material ist um einen Befestigungskern 4 bereitgestellt. Der Schlauch 3 und der Befestigungskern 4 drehen sich zusammen um eine Achse A. Ein Schneidwerkzeug 5 ist in der Lage, sich senkrecht zur Achse A zu bewegen, um aus dem Schlauch 3 Teile einer definierten Breite zu schneiden. Diese Teile bilden die Dichtungselemente 1, die im Ergebnis dieses konventionellen Verfahrens einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Wie zu sehen, ist dieser konventionelle Prozess relativ einfach und erfordert nur wenige Werkzeuge. Folglich ist zu bevorzugen, Dichtungselemente 1 mit einem gewünschten Querschnitt auf eine ähnlich einfache Weise zu produzieren.
-
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung von Dichtungselementen für eine Sattelbremse mit einem gewünschten Querschnitt kann das konventionelle Verfahren des Herstellens von Dichtungselementen als ein Ausgangspunkt genommen werden: Um ringförmige Dichtungsrohlinge 2 zu produzieren, schneidet ein Schneidwerkzeug 5 aus einem Schlauch 3 aus einem elastischen Material, bereitgestellt um einen Befestigungskern 4, Teile. Dieser erste Schritt S1 des Bereitstellens von Dichtungsrohlingen 2 durch Schneiden von Ringelementen 2 einer definierten Bereite aus einem Schlauch 3 ist in 2 und 3 gezeigt.
-
2 veranschaulicht ferner eine erste Ausführungsform des Verfahrens, in dem der Dichtungsrohling 2 an sowohl seinem Innen- als auch seinem Außendurchmesser zur weiteren Bearbeitung radial aufgeweitet wird. Der Dichtungsrohling 2 ist hier ein Ringelement 2 und weist einen Innendurchmesser Di, einen Außendurchmesser Do, eine Breite b und eine Dicke a auf. Im zweiten Schritt S2 wird der Dichtungsrohling 2 dann durch Aufweiten des Befestigungskerns 4 auf den Innendurchmesser Di+d radial aufgeweitet. Dadurch verformt sich das Material des Dichtungsrohlings 2, was in einer verringerten Dicke a1 und einer erhöhten Breite b1 resultiert. Dieses Vorbelasten ermöglicht später, dass das Dichtungselement 1 mit dem gewünschten Querschnitt in Bezug auf die Dichtungseigenschaften und die elastische Verformung die gewünschten Eigenschaften zeigt. Es ermöglicht auch eine verbesserte Bearbeitbarkeit im nächsten Schritt.
-
Im Schritt S3 wird ein zweites Schneidwerkzeug 6 verwendet, um Fasen in die Innen- und Außendurchmesserkanten des Dichtungsrohlings 2 zu schneiden. Dies wird durchgeführt, während der Dichtungsrohling 2 radial aufgeweitet ist. Die Fasen sind mit den erforderlichen Winkeln und Tiefen versehen, was in dem gewünschten Querschnitt resultiert, wenn die Vorbelastung des Dichtungsrohlings 2 freigegeben wird. Ein derartiges Schneiden von Fasen ermöglicht das Herstellen einer breiten Vielfalt komplexer Vorsprünge auf der axialen Seitenfläche des Dichtungselements 1.
-
Wie hier veranschaulicht, kann das zweite Schneidwerkzeug 6 ein neuartiges Werkzeug sein, das konfiguriert ist, alle vier Kanten des Dichtungsrohlings 2 gleichzeitig zu schneiden. Die Drehung um die Achse A ermöglicht, dass das zweite Schneidwerkzeug 6 entlang des gesamten Umfangs des Dichtungsrohlings 2 Fasen schneidet. Das zweite Schneidwerkzeug 6 kann identisch mit dem ersten Schneidwerkzeug 5 sein, oder beide können Komponenten einer größeren Werkzeugmaschine sein. Die Schneidwerkzeuge 5, 6 können durch eine CNC-Maschine gesteuert werden, um den Prozess zu automatisieren und eine breite Vielfalt von Schneidmustern zu ermöglichen. Der Schritt des Schneidens S3 kann auch Oberflächenbehandlungen umfassen, die am Innen- und Außendurchmesser des Dichtungsrohlings 2 ausgeführt werden, um bestimmte Eigenschaften des Materials zu verbessern, beispielsweise die Oberflächenhärte oder den Reibungskoeffizienten.
-
Im Schritt S4 kann sich der Dichtungsrohling 2 durch Entfernen des Befestigungskerns 4 zurück auf seinen ursprünglichen Durchmesser Di entspannen. Dementsprechend entspannt sich auch das angefaste Material in eine neue Geometrie, wodurch der gewünschte Querschnitt gebildet wird, der hier mit Vorsprüngen an den axialen Oberflächen gezeigt ist. Rechts ist dann ein perspektivischer Querschnitt des fertiggestellten Dichtungselements 1 gezeigt, der veranschaulicht, wie sich der gewünschte Querschnitt entlang des Umfangs des Dichtungselements 1 erstreckt.
-
3 veranschaulicht eine alternative Ausführungsform des Verfahrens, in dem der Dichtungsrohling 2 nur an seinem Außendurchmesser radial aufgeweitet wird. Zu diesem Zweck wird im zweiten Schritt S2 eine Vakuumvorrichtung 7 verwendet. Die Vakuumvorrichtung 7 wird am Außenumfang des Dichtungsrohlings 2 angebracht und weitet den Außendurchmesser auf den neuen Außendurchmesser Do+t auf, während sie den Innendurchmesser nicht wesentlich verändert. Dementsprechend verformt sich das Material des Dichtungsrohlings 2, was in einer vergrößerten Dicke a1, doch einer verringerten Breite b2 resultiert. Es sei angemerkt, dass dieser Prozess aufgrund der einseitigen Kraft, die auf den Dichtungsrohling 2 ausgeübt wird, nicht in einer konstanten Verformung des Dichtungsrohlings in der radialen Richtung resultiert, sondern dazu führt, dass die Breite sowohl am Innen- als auch am Außendurchmesser konstant bleibt und sich der mittlere Bereich des Dichtungsrohlings aufgrund der Dehnung durch das angewendete Vakuum verkleinert, was in konkaven axialen Seitenflächen resultiert.
-
Im dritten Schritt S3 kann dann ein zweites Schneidwerkzeug 6, das einfach zwei Messer umfasst, verwendet werden, um den Dichtungsrohling zu schneiden, so dass Material am Innen- und Außendurchmesser des Dichtungsrohlings entfernt wird, der verformte mittlere Bereich aber im Wesentlichen ungeschnitten bleibt, wie in der eingefügten Abbildung gezeigt.
-
Wenn sich das Material im vierten Schritt S4 entspannen kann, kehrt sich die Verformung um, was in einer konvexen Oberfläche auf der axialen Seitenfläche des Dichtungselements 1 resultiert, geformt durch das ungeschnittene Material im mittleren Bereich. Diese Ausführungsform des Verfahren ermöglicht folglich eine sehr einfache Schaffung konvexer Oberflächen. Rechts von Schritt S4 ist dann ein perspektivischer Querschnitt des fertiggestellten Dichtungselements 1 gezeigt, der veranschaulicht, wie sich der gewünschte Querschnitt entlang des Umfangs des Dichtungselements 1 erstreckt.
-
Während die zweite Ausführungsform nur erfordert, dass das zweite Schneidwerkzeug 6 zwei Messer umfasst, die mit einem bestimmten Abstand zueinander positioniert sind, sollte es offensichtlich sein, dass der Schneidprozess auch mit dem neuartigen Schneidwerkzeug 6, wie in 2 gezeigt, ausgeführt werden kann, solange das Werkzeug so konfiguriert ist, dass es unter dem angewendeten Vakuum funktioniert. Es sollte ferner angemerkt werden, dass das zweite Schneidwerkzeug 6 identisch mit dem ersten Schneidwerkzeug 5 sein kann oder beide Komponenten einer größeren Werkzeugmaschine sein können. Die Schneidwerkzeuge 5, 6 können auch durch eine CNC-Maschine gesteuert werden, um größere Grade der Automatisierung zu ermöglichen. Der Schritt des Schneidens S3 kann auch Oberflächenbehandlungen umfassen, die am Innen- und Außendurchmesser des Dichtungsrohlings 2 ausgeführt werden, um bestimmte Eigenschaften des Materials zu verbessern, beispielsweise die Oberflächenhärte oder den Reibungskoeffizienten.
-
Im Gegensatz zu den 2 und 3 veranschaulichen die 4 und 5 Ausführungsformen des Verfahrens, in denen ein Schlauch aus elastischem Material als ein Ausgangspunkt dient, der dann aufgeweitet wird, bevor er wie gewünscht geschnitten wird.
-
4 veranschaulicht eine Ausführungsform des Verfahrens, in dem der Dichtungsrohling 3 als ein kompletter Schlauch 3 bereitgestellt ist, der über eine Vakuumvorrichtung 7 aufgeweitet wird, bevor die Dichtungselemente 1 über ein kombiniertes Schneidwerkzeug 5, 6 von dem Schlauch 3 geschnitten und angefast werden.
-
Hier ist ein Schlauch 3 aus einem elastischen Material um einen Befestigungskern 4 als ein Dichtungsrohling 3 bereitgestellt. Der Dichtungsrohling weist den Innendurchmesser Di und den Außendurchmesser Do auf. Im Schritt S2 wird der komplette Schlauch 3 in einer Vakuumvorrichtung 7, die dafür vorgesehen ist, den kompletten Dichtungsrohling 3 abzudecken und von einem Ende (wie dargestellt, von rechts) evakuiert, aber auch ein offenes Ende (wie dargestellt, auf der linken Seite) aufweist, aufgeweitet. Der Dichtungsrohling 3 und der Befestigungskern 4 dienen folglich dazu, die Vakuumvorrichtung 7 zu verschließen, können aber auch noch immer gedreht und nach links bewegt, um in den folgenden Schritten bearbeitet zu werden. Der Dichtungsrohling 3 ist an seinem Außenumfang auf seinen neuen Außendurchmesser Do+t radial aufgeweitet. Der Innendurchmesser Di bleibt von dem Vakuum unberührt.
-
Im Schritt S3 wird der aufgeweitete Dichtungsrohling 3 aus der Vakuumvorrichtung 7 bewegt und über das kombinierte Schneidwerkzeug 5, 6 geschnitten, ehe er sich wieder auf seinen ursprünglichen Durchmesser entspannen kann. Das Schneidwerkzeug 5, 6 entfernt das Material von dem Dichtungsrohling 3 und schneidet auf diese Weise sowohl ein Ringelement aus dem Formteil 3 als auch die Fasen am Innen- und Außendurchmesser der Ringelemente. Wie in 4 dargestellt, kann das Schneidwerkzeug 5, 6 mehrere Ringelemente und Fasen gleichzeitig schneiden. Wegen der Verformung des Materials aufgrund der radialen Aufweitung des Dichtungsrohlings 3 wird Material von den axialen Oberflächen der Ringelemente uneinheitlich entfernt.
-
Wenn sich das Material im Schritt S4 entspannen kann, kehrt sich folglich die Verformung um, was in einer konvexen Oberfläche auf der axialen Seitenfläche des Dichtungselements 1 resultiert. Rechts vom Schritt S4 ist ein perspektivischer Querschnitt des fertiggestellten Dichtungselements 1 gezeigt.
-
5 veranschaulicht eine Ausführungsform des Verfahrens, in dem der komplette Schlauch 3 über durch Zentrifugalkraft angewendete Drehung mit angebrachten zusätzlichen Massen 8 aufgeweitet wird, bevor die Dichtungselemente 1 über ein kombiniertes Schneidwerkzeug 5, 6 von dem Schlauch 3 geschnitten und angefast werden.
-
Hier ist wiederum ein Schlauch 3 aus einem elastischen Material um einen Befestigungskern 4 als ein Dichtungsrohling 3 bereitgestellt. Der Dichtungsrohling weist den Innendurchmesser Di und den Außendurchmesser Do auf. Im Schritt S2 sind an dem Dichtungsrohling 3 zusätzliche Massen 8 angebracht. Die zusätzlichen Massen 8 können direkt an dem Dichtungsrohling 3 angebracht sein oder können, wie in 5 dargestellt, Teil einer Zentrifugaltrommel sein, die ferner zusätzliche Stützelemente und Schwungräder umfassen kann. Die zusätzlichen Massen 8 können sich mit oder in entgegengesetzter Richtung zu dem Dichtungsrohling 3 um die Achse des Befestigungskerns 4 drehen und so eine Zentrifugalkraft bereitstellen, die den Dichtungsrohling 3 an seinem Außendurchmesser aufweitet. Der Dichtungsrohling 3 wird auf seinen neuen Außendurchmesser Do+t radial aufgeweitet. Der Innendurchmesser Di bleibt weitestgehend unberührt.
-
Im Schritt S3 wird der aufgeweitete Dichtungsrohling 3 über das kombinierte Schneidwerkzeug 5, 6 geschnitten, ehe er sich wieder auf seinen ursprünglichen Durchmesser entspannen kann. Das Schneidwerkzeug 5, 6 entfernt das Material von dem Dichtungsrohling 3 und schneidet auf diese Weise sowohl ein Ringelement aus dem Formteil 3 als auch die Fasen am Innen- und Außendurchmesser der Ringelemente. Wie in 4 dargestellt, kann das Schneidwerkzeug 5, 6 mehrere Ringelemente und Fasen gleichzeitig schneiden. Wegen der Verformung des Materials aufgrund der radialen Aufweitung des Dichtungsrohlings 3 wird Material von den axialen Oberflächen der Ringelemente uneinheitlich entfernt.
-
Wenn sich das Material im Schritt S4 entspannen kann, kehrt sich folglich die Verformung um, was in einer konvexen Oberfläche auf der axialen Seitenfläche des Dichtungselements 1 resultiert. Rechts vom Schritt S4 ist ein perspektivischer Querschnitt des fertiggestellten Dichtungselements 1 gezeigt.
-
Während die 4 und 5 einen als Dichtungsrohling dienenden Schlauch 3 in Kombination mit der Aufweitung des Außendurchmessers des Dichtungsrohlings 3 über Vakuum- und Zentrifugalkräfte zeigen, versteht es sich, dass die Aufweitung des Innen- und Außendurchmessers des Dichtungsrohlings 3, wie in der Ausführungsform von 2 gezeigt, auch auf den gesamten Schlauch angewendet werden kann. Gleichermaßen kann die Aufweitung über Zentrifugalkräfte, wie in 5 dargestellt, anstelle eines vollen Schlauchs 3 auch auf einen Ringelement-Dichtungsrohling 2 angewendet werden. Während die 4 und 5 ein kombiniertes Schneidwerkzeug 5, 6 darstellen, das mehrere Dichtungsrohlinge auf einmal schneiden und abfasen kann, können die dargestellten Ausführungsformen des Verfahrens auch mit dem ersten und zweiten Schneidwerkzeug 5 und 6 ausgeführt werden, ähnlich wie sie in den 2 und 3 gezeigt sind.
-
Die 6a bis 6d veranschaulichen die verschiedenen Dichtungselemente 1, die durch das vorgeschlagene Verfahren erhalten werden können.
-
6a ist eine perspektivische Ansicht des Dichtungselements 1. Das Dichtungselement 1 ist auf seiner axialen Seitenfläche entlang seines Umfangs mit einer Anzahl von Vorsprüngen versehen. Wie in 4a zu sehen, kann der gewünschte Querschnitt entlang des Umfangs des Dichtungselements variieren, da die Vorsprünge nicht entlang des gesamten Umfangs, sondern mit flachen Oberflächen zwischen ihnen bereitgestellt sind. Gemäß der in den 2 und 3 beschriebenen Prozesse können diese flachen Oberflächen durch das Entfernen von zusätzlichem Material erreicht werden.
-
Die 6b und 6c zeigen wiederum die perspektivischen Querschnitte der letzten Schritte der 2 und 3. 4b zeigt ein Dichtungselement 1 mit Vorsprüngen, die sich entlang des Umfangs des Dichtungselements 1 erstrecken. Der Querschnitt des Dichtungselements 1 wird am leichtesten durch die erste Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens erreicht, das unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurde. 4c zeigt ein Dichtungselement 1 mit konvexen Seitenflächen, die sich entlang des Umfangs des Dichtungselements 1 erstrecken. Der Querschnitt des Dichtungselements 1 wird am leichtesten durch die zweite Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens erreicht, das unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wurde.
-
In 6d sind weitere Beispiele möglicher Querschnitte, die mit dem vorgeschlagenen Verfahren erreicht werden können, aufgeführt. Vorsprünge können durch Schneiden von Fasen in den Kanten eines Dichtungsrohlings 2 gebildet werden. Konvexe Oberflächen können durch Schneiden nicht verformter Kanten und Ermöglichen eines Entspannens des verformten und nicht geschnittenen Materials gebildet werden. Diese zwei Prozesse können selbstverständlich auch kombiniert werden, um komplexere Querschnitte herzustellen. Die beiden rechten äußeren Beispiele können durch Bearbeiten nur einer axialen Seite des Dichtungsrohlings 2 erreicht werden, so dass eine axiale Oberfläche in der radialen Richtung eine kleinere Dicke als die andere axiale Oberfläche aufweist. Die gezeigten Beispiele sind nicht einschränkend und dienen lediglich dazu, die breite Vielfalt an Querschnitten, die mit dem vorgeschlagenen Verfahren erreicht werden können, zu veranschaulichen.
-
Wie durch diese Beschreibung verständlich wird, ermöglicht das Verfahren zur Herstellung eines Dichtungselements für eine Sattelbremse das Erreichen einer Vielzahl von Querschnitten in einer einfachen und preiswerten Art und Weise. Folglich ermöglicht das Verfahren ferner die Herstellung einer verbesserten Sattelbremse in einer Art und Weise, die eine industrielle Produktion ermöglicht.
-
Die hier beschriebenen Beispiele sind nicht einschränkend. Insbesondere können die Merkmale dieser Beispiele kombiniert werden, um zusätzliche Effekte zu erreichen. Dem Fachmann ist offenkundig, dass an diesen Beispielen Veränderungen vorgenommen werden können, ohne von den Grundprinzipien des Gegenstands dieser Patentanmeldung, deren Umfang in den Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.