DE10141698A1

DE10141698A1 - Vibration-damped component of a motor vehicle

Info

Publication number: DE10141698A1
Application number: DE2001141698
Authority: DE
Inventors: Norbert Hoffmann; Michael Fischer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-08-25
Filing date: 2001-08-25
Publication date: 2003-03-06
Also published as: WO2003019036A1

Abstract

The invention relates to a vibration-damped component for a motor vehicle, in particular a vibration-damped brake disc. According to the invention, the interior of the component (1) is provided with at least one cavity (12), adjacent to the sound-emitting external surfaces (8) thereof, which is at least partly filled with at least one material (16) with high material damping, such as sand, concrete, bituminous mass or liquid. The cavity (12) can be prepared during the casting process of cast items such as brake discs.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem schwingungsgedämpften Bauelement eines Kraftfahrzeugs, insbesondere von einer schwingungsgedämpften Bremsscheibe, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, sowie von einem Verfahren zur Herstellung gegossener schwingungsgedämpfter Bauelemente eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Herstellung gegossener schwingungsgedämpfter Bremsscheiben gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 6. The invention is based on a vibration-damped Component of a motor vehicle, in particular one vibration-damped brake disc, according to the preamble of Claim 1, as well as a process for producing cast vibration-damped components of a motor vehicle, especially for the production of cast vibration dampers Brake discs according to the preamble of claim 6.

Bremsvorgänge oder Korrosion können an Reibflächen von Bremsscheiben Unebenheiten, Welligkeiten oder wechselnde Reibungsbedingungen hervorrufen, welche bei angepressten Bremsbelägen zu einer Schwingungserregung und damit zu Körperschall, insbesondere zu Biegeschwingungen der Bremsscheiben führen. Dieser Körperschall wird über die relativ großen Außenflächen der Bremsscheibe als Luftschall abgestrahlt, der in der Praxis beispielsweise als störendes Quietschgeräusch auftritt. Zwar werden Bremsscheiben aus Materialien mit relativ hoher Werkstoffdämpfung hergestellt und bestehen in der Regel aus Gusseisen oder Stahlguss, jedoch ist die Werkstoffdämpfung nicht groß genug, um die Geräusche vollständig zu unterbinden. Braking or corrosion can occur on friction surfaces Brake discs bumps, ripples or changing Cause friction conditions, which when pressed Brake pads to excite vibrations and thus to structure-borne noise, lead in particular to bending vibrations of the brake discs. This Structure-borne noise is generated over the relatively large outer surfaces of the Brake disc radiated as airborne sound, which in practice, for example, as annoying squeaking noise occurs. Brake discs are out Manufactured materials with relatively high damping and usually consist of cast iron or cast steel, but the Material damping is not large enough to completely eliminate the noise prevention.

Aus der gattungsbildenden US 5,855,257 ist eine Bremsscheibe bekannt, bei welcher die Dämpfung durch zusätzlich angebrachte Reibungsdämpfer in Form von am Umfang der Bremsscheibe angeordneten Reibringen erhöht wird. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass vor dem Hintergrund hoher Betriebstemperaturen die Reibringe mit der Bremsscheibe verbacken können und somit der energieverzehrende Mechanismus der Mikroreibung zwischen dem Reibring und der Umfangsfläche der Bremsscheibe unterbunden wird. From the generic US 5,855,257 is a brake disc known, in which the damping by additional attached Friction damper in the form of on the circumference of the brake disc arranged friction rings is increased. The disadvantage here, however, is that before Background of high operating temperatures the friction rings with the Brake disc can bake and thus the energy-consuming Mechanism of micro friction between the friction ring and the Circumferential surface of the brake disc is prevented.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die durch Schwingungserregung hervorgerufenen Körperschallschwingungen des Bauelements führen gleichzeitig zu einer Schwingungserregung des in den Hohlräumen befindlichen Materials, dessen hohe Werkstoffdämpfung zu einer Reduzierung der im System vorhandenen Schwingungsenergie und damit auch zur Reduzierung des abgestrahlten Luftschalls führt. Bei dem in die Hohlräume eingefüllten Dämpfungsmaterial handelt es sich um Werkstoffe, deren Dämpfungsverhalten größer ist als dasjenige des jeweiligen Bauelements, wie dies beispielsweise bei Sand, insbesondere Quarzsand, Beton, Bitumen oder zähen Flüssigkeiten der Fall ist. Im Falle eines granularen Mediums wie beispielsweise Sand oder Quarzsand sorgt die an den Korngrenzflächen vorhandene erhöhte Reibung für den Dämpfungseffekt, im Falle von viskosen Flüssigkeiten die zwischen den Flüssigkeitsschichten wirkenden dynamischen Scherkräfte. Weil das Dämpfungsmaterial in Hohlräumen eingeschlossen ist, ist es unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen, was insbesondere bei Vorhandensein einer aggressiven Umgebung von Vorteil ist. The caused by vibration excitation Structure-borne noise vibrations of the component lead to a Vibration excitation of the material in the cavities, the high material damping for a reduction in the system existing vibration energy and thus also to reduce the radiated airborne sound. The one filled in the cavities Damping material is materials whose Damping behavior is greater than that of the respective component, such as this for example with sand, in particular quartz sand, concrete, bitumen or viscous liquids. In the case of a granular Medium such as sand or quartz sand ensures that the Grain interfaces present increased friction for the damping effect, in the case of viscous liquids between the Dynamic shear forces acting on layers of liquid. Because that Damping material is enclosed in cavities, it is insensitive against external influences, which is especially true when present in an aggressive environment.

Als bevorzugte Anwendung der Erfindung wird das Bauelement durch eine ringförmige Bremsscheibe gebildet, welche aus einer topfförmigen Nabe und einer Bremsringscheibe besteht. Dann ist der zumindest eine, mit dem Dämpfungsmaterial gefüllte Hohlraum in der Bremsringscheibe ausgebildet und beinhaltet sich von einer radial äußeren Umfangsfläche der Bremsringscheibe nach radial innen erstreckende Sacklöcher, welche durch Stopfen oder Deckel verschlossen sind. Durch die Erfindung wird es somit möglich, kostengünstige Bremsscheiben aus Gusseisen mit einem hohen Dämpfungsgrad zu versehen, wie ihn sonst nur wesentlich teurere Keramik-Bremsscheiben aufweisen. Vorzugsweise werden die Sacklöcher durch Bohren hergestellt, danach mit dem Werkstoff mit hoher Materialdämpfung aufgefüllt und endseitig durch Kernstopfen nach DIN 907 oder Deckel nach DIN 442 oder nach DIN 443 verschlossen. The component is the preferred application of the invention formed by an annular brake disc, which consists of a cup-shaped hub and a brake ring disc. Then it is at least one cavity filled with the damping material in the Brake ring disc designed and includes a radial outer circumferential surface of the brake ring disc radially inward extending blind holes, which are closed by plugs or lids are. The invention thus makes it possible to be inexpensive Cast iron brake discs with a high degree of damping too provided, as otherwise only much more expensive ceramic brake discs exhibit. The blind holes are preferably drilled manufactured, then filled with the material with high material damping and at the end with core plugs according to DIN 907 or covers according to DIN 442 or closed according to DIN 443.

Eine besonders kostengünstige Fertigung des schwingungsgedämpften Bauelements ergibt sich, wenn es sich um ein gegossenes Bauelement gemäß Anspruch 6 handelt, insbesondere um eine gegossene Bremsscheibe aus Stahlguss oder Gusseisen mit Kugelgraphit. Dann können die Hohlräume bereits beim Gießen der Bremsscheibe durch Verwendung von Gießkernen hergestellt werden, welche während des Gießprozesses an der radial inneren oder radial äußeren Umfangsfläche der Bremsscheibe durch Kernstützen gehalten sind, die durch als Kernstützlöcher fungierende Öffnungen ragen. Dabei kann der Gießkern selbst aus dem Material mit hoher Werkstoffdämpfung bestehen und nach dem Gießvorgang in der Bremsscheibe verbleiben. A particularly inexpensive manufacture of the Vibration-damped component results when it is a cast Component according to claim 6, in particular a cast brake disc made of cast steel or nodular cast iron. Then the cavities can be found when casting the brake disc are produced by using casting cores which during the casting process on the radially inner or radially outer Circumferential surface of the brake disc are held by core supports that protrude through openings that act as core support holes. It can the casting core itself is made of material with high material damping exist and remain in the brake disc after the casting process.

Alternativ wird der Gießkern nach dem Gießvorgang entfernt und durch das Material mit hoher Werkstoffdämpfung ersetzt. Abschließend werden die als Kernstützlöcher fungierenden Öffnungen der mit dem Dämpfungswerkstoff gefüllten Hohlräume vorzugsweise durch Kernstopfen nach DIN 907 oder Deckel nach DIN 442 oder nach DIN 443 verschlossen. Alternatively, the casting core is removed after the casting process and through replaced the material with high material damping. Finally the openings, which act as core support holes, with the Damping material filled cavities preferably through Core plug according to DIN 907 or cover according to DIN 442 or according to DIN 443 closed.

drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt Embodiments of the invention are in the drawing shown and explained in more detail in the following description. In the Shows drawings

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Bremsscheibe als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung; Figure 1 is a side view of a brake disc as a preferred embodiment of the invention.

Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie II-II von Fig. 1; Fig. 2 is a cross-sectional view along the line II-II of Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Bremsscheibe; Fig. 3 is a side view of another embodiment of a brake disc;

Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie IV-IV von Fig. 3. FIG. 4 shows a cross-sectional view along the line IV-IV of FIG. 3.

Description of the embodiments

In Fig. 1 ist in einer Seitenansicht eine Bremsscheibe 1 als bevorzugtes Anwendungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Bremsscheibe 1 ist vorzugsweise als einstückiges Bauteil aus Stahlguss ausgebildet und dient für die Scheibenbremsanlage eines Kraftfahrzeugs. Für die Befestigung der Bremsscheibe 1 an einer nicht dargestellten Achse ist diese mit einer topfförmigen Nabe 2 versehen, wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht. Von der topfförmigen Nabe 2 ragt in radialer Richtung eine Bremsringscheibe 4 weg, deren Ebene senkrecht zur Rotationsachse 6 der topfförmigen Nabe 2 verläuft. Die Seitenflächen der Bremsringscheibe 1 bilden voneinander weg weisende Reibflächen 8 für in den Figuren nicht dargestellte Bremsbeläge der Scheibenbremsanlage. In Fig. 1 a side view of a brake disc 1 is shown as a preferred application of the invention. The brake disc 1 is preferably designed as a one-piece component made of cast steel and is used for the disc brake system of a motor vehicle. For the attachment of the brake disc 1 to an axle, not shown, it is provided with a cup-shaped hub 2 , as can be seen in particular in FIG. 2. A brake ring disc 4 projects from the cup-shaped hub 2 in the radial direction, the plane of which is perpendicular to the axis of rotation 6 of the cup-shaped hub 2 . The side surfaces of the brake ring disc 1 form mutually facing friction surfaces 8 for brake pads of the disc brake system, not shown in the figures.

Wie anhand von Fig. 1 und Fig. 2 hervorgeht, erstrecken sich ausgehend von einer radial äußeren Umfangsfläche 10 der Bremsringscheibe 4 Sacklöcher 12 nach radial innen, vorzugsweise bis in unmittelbare Nachbarschaft der radial inneren Umfangsfläche 14. Die Sacklöcher 12 sind über den gesamten Umfang der Bremsringscheibe 4 verteilt und mit Umfangsabstand zueinander angeordnet, wobei in Fig. 1 aus Übersichtlichkeitsgründen nur einige der Sacklöcher 12 dargestellt sind. Bezogen auf die Dicke der Bremsringscheibe 4 befinden sich die Sacklöcher 12 angrenzend oder in Nachbarschaft zu den beiden Reibflächen 8, wie insbesondere Fig. 2 zeigt. As can be seen from Fig. 1 and Fig. 2 is apparent, extending from a radially outer peripheral surface 10 of the brake disk ring 4 blind holes 12 radially inwardly, preferably into the immediate vicinity of the radially inner circumferential surface 14. The blind holes 12 are distributed over the entire circumference of the brake ring disk 4 and are arranged at a circumferential distance from one another, only a few of the blind holes 12 being shown in FIG. 1 for reasons of clarity. In relation to the thickness of the brake ring disk 4 , the blind holes 12 are adjacent or in the vicinity of the two friction surfaces 8 , as shown in particular in FIG. 2.

Die Sacklöcher 12 sind zumindest teilweise mit einem Material 16 mit hoher Werkstoffdämpfung, wie beispielsweise Sand, insbesondere Quarzsand, Bitumen, Beton oder einer viskos zähen Flüssigkeit gefüllt und endseitig durch einen Stopfen 18 oder Deckel dicht verschlossen. Die Materialdämpfung des eingebrachten Werkstoffs 16 ist dabei höher als diejenige des Bremsscheibenwerkstoffs, um eine Erhöhung der Gesamtwerkstoffdämpfung zu erzielen. Als Stopfen 18 oder Deckel werden vorzugsweise Kernstopfen nach DIN 907 oder Deckel nach DIN 442 oder nach DIN 443 verwendet. Die Sacklöcher 12 werden gemäß der in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform durch Bohren hergestellt. The blind holes 12 are at least partially filled with a material 16 with high material damping, such as sand, in particular quartz sand, bitumen, concrete or a viscous viscous liquid, and are sealed at the end by a stopper 18 or cover. The material damping of the introduced material 16 is higher than that of the brake disc material in order to achieve an increase in the overall material damping. Core plugs according to DIN 907 or lids according to DIN 442 or DIN 443 are preferably used as plugs 18 or lids. The blind holes 12 are illustrated in FIG. 1 and FIG. 2 preferred embodiment, prepared according to by drilling.

Gemäß einer in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigten weiteren Ausführungsform einer aus einer topfförmigen Nabe 2' und einer Bremsringscheibe 4' bestehenden Bremsscheibe 1' werden die mit Dämpfungsmaterial befüllbaren Hohlräume 12' beim Gießen der Bremsscheibe 1' durch Verwendung von Gießkernen 16' gefertigt, welche während des Gießprozesses an der radial inneren Umfangsfläche 14' der Bremsscheibe 1' durch nicht dargestellte Kernstützen gehalten sind, die durch als Kernstützlöcher fungierende Öffnungen 20' an der radial inneren Umfangsfläche 14' ragen. Die Hohlräume 12' können sich wie beim vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel in radialer Richtung erstrecken, mit Umfangsabstand zueinander angeordnet und bezogen auf die Dicke der Bremsringscheibe 1' in Nachbarschaft zu den beiden Reibflächen 8' angeordnet sein. Darüber hinaus sind sie in Umfangsrichtung durch innere Rippen 22' voneinander getrennt. Hierbei kann, wie bei der in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigten Ausführungsform der Fall ist, der Gießkern 16' selbst aus dem Werkstoff mit hoher Materialdämpfung bestehen und nach dem Gießvorgang in der Bremsscheibe 1' verbleiben. Alternativ wird der Gießkern 16' nach dem Gießvorgang entfernt und durch den Werkstoff mit hoher Materialdämpfung ersetzt. Die als Kernstützlöcher fungierenden Öffnungen 20' werden abschließend vorzugsweise durch Kernstopfen 18' nach DIN 907 oder Deckel nach DIN 442 oder nach DIN 443 verschlossen. According to a in Fig. 3 and Fig. Shown another embodiment 4 of a group consisting of a pot-shaped hub 2 'and a brake washer 4' brake disk 1 ', the can be filled with damping material cavities 12' during the casting of the brake disc 1 'by the use of casting cores 16' made which are held during the casting process on the radially inner peripheral surface 14 'of the brake disc 1 ' by core supports (not shown) which protrude through openings 20 'which act as core support holes on the radially inner peripheral surface 14 '. As in the exemplary embodiment described above, the cavities 12 'can extend in the radial direction, be arranged at a circumferential distance from one another and, in relation to the thickness of the brake ring disk 1 ', be arranged in the vicinity of the two friction surfaces 8 '. In addition, they are separated from one another in the circumferential direction by inner ribs 22 ′. Here, as in the embodiment shown in Fig. 3 and Fig. 4 embodiment, the case, the casting core 16 'themselves are made of the material with high material damping, and after the casting in of the brake disc 1' remain. Alternatively, the casting core 16 'is removed after the casting process and replaced by the material with high material damping. The openings 20 'functioning as core support holes are finally closed preferably by core plugs 18 ' according to DIN 907 or covers according to DIN 442 or DIN 443.

Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf Bremsscheiben 1, 1' beschränkt, vielmehr kann sie zur Schwingungsdämpfung für beliebige schwingungserregte Bauelemente von Kraftfahrzeugen wie beispielsweise Bremssättel, Getriebegehäuse, Pumpengehäuse, Motorblöcke und dergleichen eingesetzt werden. The application of the invention is not limited to brake disks 1 , 1 ', rather it can be used for vibration damping for any vibration-excited components of motor vehicles, such as, for example, brake calipers, transmission housings, pump housings, engine blocks and the like.

Claims

1. Vibration-damped component of a motor vehicle, in particular vibration-damped brake disc, characterized in that in the interior of the component ( 1 ; 1 ') and adjacent to its sound-radiating outer surfaces ( 8 ; 8 ') at least one closed, at least partially with at least one material ( 16 , 16 ') with high material damping such as sand, concrete, bitumen or liquid-filled cavity ( 12 ; 12 ') is provided.

2. Component according to claim 1, characterized in that it is formed by a one-piece brake disc ( 1 ; 1 ') made of cast steel or spheroidal graphite cast iron, which consists of a cup-shaped hub ( 2 ; 2 ') and a brake ring disc ( 4 ; 4 ' ) consists.

3. Component according to claim 2, characterized in that the at least one cavity ( 12 ) is formed in the brake ring disc ( 4 ) and from a radially outer circumferential surface ( 10 ) of the brake ring disc includes radially inwardly extending blind holes ( 12 ), which through Plug ( 18 ) or cover are closed.

4. The component according to claim 3, characterized in that the blind holes ( 12 ) are made by drilling.

5. The component according to claim 4, characterized in that the plugs are formed by core plugs ( 18 ) according to DIN 907 and the covers by covers according to DIN 442 or DIN 443.

6. A method for producing cast vibration-damped components of a motor vehicle, in particular for the production of cast vibration-damped brake discs, characterized in that at least one closed one during the casting process inside the component ( 1 ; 1 ') and adjacent to its sound-radiating outer surfaces ( 8 ; 8 ') , at least partially with at least one material ( 16 ; 16 ') with high material damping such as sand, concrete, bitumen or liquid fillable cavity ( 12 ; 12 ').

7. The method according to claim 6, characterized in that the cast vibration-damped component is formed by a one-piece brake disc ( 1 ; 1 ') made of cast steel or cast iron with nodular graphite, which consists of a cup-shaped hub ( 2 ; 2 ') and a brake ring disc ( 4th ; 4 ') exists.

8. The method according to claim 7, characterized in that the cavities ( 12 ') in the brake ring disc ( 4 ') are formed and manufactured by using casting cores, which during the casting process on the radially inner peripheral surface ( 14 ') of the brake ring disc ( 4th ') are held by core supports which protrude through openings ( 20 ') which act as core support holes.

9. The method according to claim 8, characterized in that the casting core consists of the material ( 16 ') with high material damping and remains in the brake disc ( 1 ') after the casting process.

10. The method according to claim 8, characterized in that the casting core is removed after the casting process and replaced by the material ( 16 ') with high material damping.

11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that the openings ( 20 ') functioning as core support holes are closed by core plugs ( 18 ') according to DIN 907 or by covers according to DIN 442 or DIN 443.