DE102005059015B4

DE102005059015B4 - Geräuschprüfanordnung und -verfahren

Info

Publication number: DE102005059015B4
Application number: DE200510059015
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hoffrichter
Original assignee: TMD Friction Services GmbH
Current assignee: TMD Friction Services GmbH
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2025-12-09
Also published as: DE102005059015A1

Abstract

Geräuschprüfanordnung für eine Scheibenbremsanordnung zum Simulieren von asymmetrischen Belastungen, mit
– einer Bremsscheibe (1), die auf einem Achszapfen (3) gelagert ist,
– mindestens einem auf die Bremsscheibe (1) einwirkenden Bremsbelag (2) und
– einer die Bremsscheibe (1) antreibenden Antriebswelle (5),
gekennzeichnet durch
– eine koaxial mit der Bremsscheibe (1) verbundene und parallel zu dieser angeordnete zweite Scheibe (4) und
– eine Belastungsvorrichtung (6), die zum Ausüben einer Kraft, welche eine Komponente in axialer Richtung aufweist, an der zweiten Scheibe (4) an einem Ort angreift, der in radialem Abstand zur Drehachse liegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Geräuschprüfanordnung für eine Schreibenbremsanordnung zum Simulieren von asymmetrischen Belastungen, mit

– einer Bremsscheibe, die auf einem Achszapfen gelagert ist,
– mindestens einem auf die Bremsscheibe einwirkenden Bremsbelag und
– einer die Bremsscheibe antreibenden Antriebswelle.

Schreibenbremsen können Geräusche erzeugen, die als äußerst unangenehm empfunden werden. Dies gilt insbesondere für Fahrzeuge, vor allen Dingen für Kraftfahrzeuge. Um das Geräuschverhalten zu testen, werden entsprechende Prüfanordnungen verwendet. Diese weisen eine Prüfkammer auf, in der Federbeine oder komplette Achsen aufgebaut werden. Der Antriebsmotor liegt in der Regel außerhalb der Prüfkammer. Letztere wird entweder im Zirkulationsbetrieb belüftet, oder es wird über eine Klimaanlage ein gewünschtes Klima eingestellt.
Aus der Praxis ist es bekannt, eine Normalkraft aufzubringen, beispielsweise über eine Abstützung des Federbeins am Lenker. Ein am Federbein befestigter Flansch ist über Spindelzüge am Lenker aufgehängt, wobei die Spindelzüge die Möglichkeit bieten, die Normalkraft stufenlos einzustellen. Alternativ kann die Normalkraft auch in den Kugelkopf eingeleitet werden, und zwar über eine Abstützung auf dem Prüfungstandsbett.
Eine weitere, ebenfalls aus der Praxis bekannte Möglichkeit zur Aufbringung einer Normalkraft besteht darin, daß die Antriebswelle angehoben wird.
Im praktischen Fahrzeugbetrieb ergibt sich die Problematik, daß die Geräusche im gebremsten oder ungebremsten Zustand teilweise nur bei asymmetrischen Belastungen auftreten. Diese ergeben sich beispielsweise bei stark gewölbter Fahrbahn und insbesondere bei Kurvenfahrt. Aus der Praxis ist es bekannt, asymmetrische Belastungen zu simulieren. Dies bedingt allerdings, dass auf die Bremsscheibe ein komplettes Rad montiert wird. Am Rad greift eine Laufrollen an, über die eine einstellbare Normalkraft aufgebracht werden kann. Außerdem lassen sich Querkräfte, die die Kurvenfahrt simulieren, dadurch erzeugen, dass die Spurstange verstellt und somit das Rad unter Erzeugung einer Querkraft zum Schräglauf gezwungen wird.
Aus der DE 198 42 489 A1 ist ein Verfahren zum Messen der Schwingungsdämpfung einer Bremsscheibe bekannt, wobei an mehreren Teststellen entlang des Umfanges der Bremsscheibe mittels einer Erregerspule elektromagnetische Schwingungen in der Bremsscheibe induziert und mittels eines Messwertaufnehmers die Abklingzeiten bei einer Resonanzfrequenz bestimmt werden, um daraus die Gütefaktoren als Maß für die Schwingungsdämpfung der jeweiligen Bremsscheibe zu ermitteln.
Aus der DE 21 46 722 B2 ist eine Wechselbiege-Prüfvorrichtung für Bremstrommeln bekannt. Dabei wird die Bremstrommel mittels einer Presse eingespannt, wobei zwei Schwingungserzeuger an einer mit der Bremstrommel verbundenen Schwingungsplatte angreifen, um die dynamische Wechselbiegefestigkeit der Bremstrommel oder einer Bremsscheibe zu untersuchen. Schließlich ist aus der DE 43 20 107 A1 ein Prüfstand zur Prüfung der Festigkeit von Radaufhängungen bekannt, wobei das Eintragen eines Bremsmomentes in den stationären Teil der Radbremseinheiten über ein Pleuel eines Betätigungselementes erfolgt.
Sämtlichen aus der Praxis bekannten Möglichkeiten haftet der Nachteil an, dass der Prüfstandsaufbau kompliziert ist und während des Betriebs nur eine stark eingeschränkte Zugänglichkeit (z.B. für Schwingungsanalysen) aufweist. Die am Reifen angreifende Laufrolle erzeugt außerdem starke Nebengeräusche sowie starke Verschmutzungen durch Reifenabrieb, wobei die Größe der Querkraft und somit der Lenkwinkel begrenzt sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Möglichkeit zum Aufbringen beliebiger Querkräfte zu schaffen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Geräuschprüfanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gekennzeichnet durch

– eine koaxial mit der Bremsscheibe verbunden und parallel zu dieser angeordnete zweite Scheibe und
– eine Belastungsvorrichtung, die zum Ausüben einer Kraft, welche eine Komponente in axialer Richtung aufweist, an der zweiten Scheibe an einem Ort angreift, der in radialem Abstand zur Drehachse liegt.

Die Querkraft wird also in die zweite Scheibe eingeleitet und kann beliebig hoch gewählt werden. Es lassen sich also beliebige Lenkwinkel simulieren. Dabei ist die Prüfstandsanordnung äußerst einfach und stellt keine Beschränkung der Zugänglichkeit dar.
Vorzugsweise ist die zweite Scheibe mit der Antriebswelle verbunden. Der Antrieb wird also über die zweite Scheibe in die Bremsscheibe eingeleitet. Dabei kann der bevorzugte Prüfstandsaufbau beibehalten werden, dass nämlich die Antriebswelle auf der dem Achszapfen gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe angeordnet ist. Die Antriebswelle ist über zwei Kardangelenke mit dem zugehörigen Motor verbunden. Auf diese Weise stellt sie keine Behinderung für die aus den Querkräften resultierende Verkantung der Bremsscheibe dar.
Die Belastungsvorrichtung kann an einer der Stirnflächen der zweiten Scheibe angreifen. Ein besonders vorteilhaftes Merkmal besteht darin, daß die Belastungsvorrichtung wahlweise an der einen oder der anderen Stirnfläche der zweiten Scheibe angreift. Auf diese Weise lassen sich mit ein und der selben Prüfanordnung Links- und Rechtsfahrten simulieren. Eine entsprechende Ansteuerung sowie die Einstellung der Höhe der jeweiligen Querkraft können über das Prüfprogramm erfolgen.
Besonders einfach ist der Aufbau dann, wenn die Belastungsvorrichtung in Axialrichtung an der zweiten Scheibe angreift.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Abstand zwischen der Drehachse und dem Ort, an dem die Belastungsvorrichtung an der zweiten Scheibe angreift, mindestens so groß ist wie der Radius der Bremsscheibe. Die Belastungsvorrichtung erfährt also keine bauliche Beschränkung durch die Größe der Bremsscheibe und kann sich ohne weiteres über deren Bereich hinaus erstrecken. Außerdem bietet sich die besonders vorteilhafte Möglichkeit, die zweite Scheibe extrem dicht neben der Bremsscheibe anzuordnen.
Vorzugsweise greift die Belastungsvorrichtung über eine Rolle an der jeweiligen Stirnfläche der zweiten Scheibe an. Die Bremswirkung, die die Belastungsvorrichtung auf den Prüfstandsaufbau ausübt, ist also äußerst gering. Als Material für die Rolle kommt vorzugsweise Gummi oder Kunststoff in Frage.
Die Rolle ist vorzugsweise von einem Zahnstangenantrieb oder einer Kolbenarbeitsmaschine (hydraulisch oder pneumatisch) verschiebbar. In beiden Fällen wird eine stufenlose Versteilbarkeit der Querkraft ermöglicht. Bei Zuordnung je einer Rolle zu den Stirnflächen der zweiten Scheibe können beide Rollen von einem gemeinsamen Zahnstangenantrieb oder von einer gemeinsamen, doppelt wirkenden Kolbenarbeitsmaschine verschiebbar sein.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe schafft die Erfindung ferner ein Geräuschprüfverfahren zum Simulieren von asymmetri schen Belastungen auf eine Scheibenbremsanordnung, die eine auf einem Achszapfen gelagerte angetriebene Bremsscheibe und mindestens einen auf die Bremsscheibe einwirkenden Bremsbelag aufweist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist,

– daß mit der Bremsscheiben parallel und koaxial zu dieser eine zweite Schreibe verbunden wird und
– daß auf die zweite Scheibe an einem von der Drehachse radial beabstandeten Ort eine Kraft ausgeübt wird, die eine Komponente in axialer Richtung aufweist.

Zu den erzielten Vorteilen kann auf die vorstehende Beschreibung verwiesen werden.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wurde anhand einer Scheibenbremse erläutert. Sie ist gleichermaßen anwendbar auf Scheibenkupplungen, sofern dort vergleichbare Verhältnisse gegeben sind.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Geräuschprüfanordnung.
Die Anordung nach 1 weist eine Bremsscheibe 1 auf, die mit zwei Bremsbelägen 2 zusammenarbeitet und auf einem Achszapfen 3 gelagert ist.
Mit der Bremsscheibe 1 ist eine zweite Schreibe 4 drehfest verbunden. Die zweite Scheibe 4 ist koaxial zur Bremsscheibe 1 und parallel zu dieser angeordnet. An der zweiten Scheibe 4 greift eine Antriebswelle 5 an, die dazu dient, das aus Bremsscheibe 1 und zweiter Scheibe 4 bestehende System in Drehung zu versetzen. Die Antriebswelle 5 ist über Kardangelenke mit einem nicht dargestellten Motor verbunden.
In die zweite Scheibe 4 werden erfindungsgemäß Querkräfte eingeleitet. Dies erfolgt über eine Belastungsvorrichtung 6, die im vorliegenden Fall als Spindelantrieb ausgebildet ist. Die Belastungsvorrichtung 6 trägt zwei Rollen 7, die wahlweise an die Stirnflächen der zweiten Scheibe 4 angedrückt werden können. Auf diese Weise lassen sich sowohl für Rechtsfahrt als auch für Linksfahrt beliebige Lenkwinkel simulieren.
Die zweite Scheibe 4 besteht aus Stahl und besitzt vorzugsweise eine Dicke von mehr als 10 mm. Die Rollen 6 bestehen aus Kunststoff oder Gummi.
Im Rahmen der Erfindung sind durchaus Abwandlungsmöglichkeiten gegeben. So kann anstelle des Spindeltriebs eine doppelt wirkende, hydraulische oder pneumatische Kolbenarbeitsmaschine eingesetzt werden. Auch kann, allerdings unter Verminderung der Variabilität, mit einer einzigen Rolle gearbeitet werden. Anstelle der Rollen kommen auch andere Anpreßkörper, beispielsweise Gleitkörper in Frage. Eine Krafteinleitung ist auch im Winkel zur Drehachse möglich, allerdings unter der Voraussetzung, daß eine Querkraftkomponente existiert.

Claims

Geräuschprüfanordnung für eine Scheibenbremsanordnung zum Simulieren von asymmetrischen Belastungen, mit – einer Bremsscheibe (1), die auf einem Achszapfen (3) gelagert ist, – mindestens einem auf die Bremsscheibe (1) einwirkenden Bremsbelag (2) und – einer die Bremsscheibe (1) antreibenden Antriebswelle (5), gekennzeichnet durch – eine koaxial mit der Bremsscheibe (1) verbundene und parallel zu dieser angeordnete zweite Scheibe (4) und – eine Belastungsvorrichtung (6), die zum Ausüben einer Kraft, welche eine Komponente in axialer Richtung aufweist, an der zweiten Scheibe (4) an einem Ort angreift, der in radialem Abstand zur Drehachse liegt.
Anordung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Scheibe (4) mit der Antriebswelle verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsvorrichtung (6) an einer der Stirnflächen der zweiten Scheibe (4) angreift.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsvorrichtung (6) wahlweise an der einen oder der anderen Stirnflache der zweite Scheibe (4) angreift.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsvorrichtung (6) in Axialrichtung an der zweiten Scheibe (4) angreift.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Drehachse und dem Ort, an dem die Belastungsvorrichtung (6) an der zweiten Scheibe (4) angreift, mindestens so groß ist wie der Radius der Bremsscheibe (1).
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsvorrichtung (6) über eine Rolle (7) an der jeweiligen Stirnfläche der zweiten Scheibe (4) angreift.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (7) von einem Zahnstangenantrieb oder einer Kolbenarbeitsmaschine verschiebbar ist.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zuordnung je einer Rolle (7) zu den Stirnflächen der zweiten Scheibe (4) beide Rollen (7) von einem gemeinsamen Zahnstangenantrieb oder von einer gemeinsamen, doppelt wirkenden Kolbenarbeitsmaschine verschiebbar sind.
Geräuschprüfverfahren zum Simulieren von asymmetrischen Belastungen auf eine Scheibenbremsanordnung, die eine auf einem Achszapfen (3) gelagerte, angetriebene Bremsscheibe (1) und mindestens einen auf die Bremsscheibe (1) einwirkenden Bremsbelag (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, – daß mit der Bremsscheibe (1) parallel und koaxial zu dieser eine zweite Scheibe (4) verbunden wird, und – daß auf die zweite Scheibe (4) an einem von der Drehachse radial beabstandeten Ort eine Kraft ausgeübt wird, die eine Komponente in axialer Richtung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft auf eine der Stirnflächen der zweiten Scheibe (4) ausgeübt wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft wahlweise auf die eine oder die andere Stirnfläche der zweiten Scheibe (4) ausgeübt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft auf die zweite Scheibe (4) in axialer Richtung ausgeübt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Drehachse und dem Ort, an dem die Kraft ausgeübt wird, mindestens so groß gewählt wird wie der Radius der Bremsscheibe (1).