DE102006034839B4 - Über coulombsche Reibung gedämpfte Scheibenbremssattelhalterung - Google Patents
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Abstract
Über coulombsche Reibung gedämpfte Scheibenbremssattelhalterung (100), die umfasst:mindestens ein außen in Bezug auf diese Scheibenbremssattelhalterung (100) angeordnetes Klemmelement (106, 106'), wobei das Klemmelement (106, 106') eine Druckkraft auf die Scheibenbremssattelhalterung (100) ausübt, undwobei zwischen der Scheibenbremssattelhalterung (100) und dem mindestens einen Klemmelement (106, 106') ein Zustand von coulombscher Reibung besteht; undwobei jedes Klemmelement (106, 106') umfasst:mindestens einen Satz gegenüberliegender Klemmbacken (110a, 110b, 110a'), von denen jede unmittelbar mit der Scheibenbremssattelhalterung (100) in Anlage steht, undeine federnde Wand (106d, 106d', 106d''), die mit jeder der gegenüberliegenden Klemmbacken (110a, 11 0b, 110a') verbunden ist,wobei die Federwirkung der federnden Wand (106d, 106d', 106d'') die Druckkraft hervorruft, wenn die Klemmbacken (110a, 110b, 110a') des mindestens einen Satzes gegenüberliegender Klemmbacken (110a, 110b, 11 0a') voneinander weg aufgespreizt werden; dadurch gekennzeichnet , dassdie Scheibenbremssattelhalterung weiterhin einen einteiligen Mehrfachklemmkörper (108) aufweist, der eine Mehrzahl von Klemmelementen (106a, 106b, 106c) und mindestens eine Verbindung (108a, 108b) umfasst, wobei jede einzelne Verbindung (108a, 108b) benachbarte Klemmelemente (106a, 106b, 106c) der Mehrzahl von Klemmelementen (106a, 106b, 106c) integral verbindet.
Description
- Technisches Gebiet
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Halterungen von Bremssätteln an Scheibenbremsen für die Automobiltechnik und insbesondere auf eine über coulombsche Reibung gedämpfte Scheibenbremssattelhalterung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie der Art nach im Wesentlichen aus der
JP 2000 - 227 131 A US 2004 / 0 016 610 A1 JP 2003 - 014 009 A - Hintergrund der Erfindung
- Scheibenbremsanlagen in Kraftfahrzeugen verwenden eine Scheibenbremseinheit, die aus einer rotierenden Bremsscheibe und einem Scheibenbremssattel an jedem Rad besteht.
- Die Bremsscheibe umfasst in der Regel eine Kappe, über die sie mit einer Achsnabe einer drehenden Achse des Kraftfahrzeugs verbunden ist, und mindestens eine ringförmige Scheibenwange, die mit der Kappe verbunden ist, wobei zu der mindestens einen Scheibenwange ein Paar einander gegenüberliegende Bremsflächen gehören, an welche genau dann Bremsbeläge angedrückt werden, wenn gebremst werden soll. In der Regel kann die Scheibenwange aus Vollmaterial bestehen, wobei dann an einer einzigen Scheibenwange entgegengesetzte Bremsflächen vorgesehen sind, oder die Scheibenwange kann belüftet sein, wobei dann ein Paar Scheibenwangen voneinander durch dazwischen angeordnete Lüfterschaufeln getrennt sind und jede Scheibenwange über eine Bremsfläche verfügt, so dass in der Kombination zwei entgegengesetzte Bremsflächen vorhanden sind.
- Der Sattel einer Scheibenbremse umfasst im Allgemeinen eine U-förmige Scheibenbremssattelhalterung mit relativ zum Fahrzeug innen und außen befindlichen Zugstäben. Die Scheibenbremssattelhalterung trägt ein Paar einander gegenüber liegender Bremsbeläge, wobei jeder Bremsbelag über einer zugehörigen Bremsfläche einer Scheibenwange angeordnet ist, und wobei Sattel, Bremsbeläge und weitere zugehörige Bremskomponenten in ihrer Gesamtheit eine „Sattelgruppe“ bilden. Normalerweise hält der Sattel die Bremsbeläge von den Bremsflächen der einen oder den mehreren Scheibenwangen abgehoben, und das Bremsen des Kraftfahrzeugs geschieht an der Sattelgruppe, indem die Bremsbeläge hydraulisch gegen die Bremsflächen auf der einen oder den mehreren Scheibenwangen gedrückt werden. Reibvorgänge zwischen der einen oder den mehreren rotierenden Scheibenwangen und den feststehenden Bremsbelägen rufen das Bremsen des Kraftfahrzeugs hervor, wobei die Verzögerung vom Druck der Bremsbeläge auf die Bremsflächen abhängt.
- Beim Bremsvorgang kann an der Sattelgruppe unerwünschtes Quietschen von Bremsen entstehen, insbesondere im niederfrequenten Bereich zwischen etwa 2 kHz und etwa 6 kHz. Dieses Quietschen der Bremsen ist das Ergebnis modaler Erregungen der Bremsscheibe (in der Regel Gusseisen) und des Scheibenbremssattels durch die Reibungswechselwirkung der Bremsbeläge.
- Von der Bremsscheibe ist nach dem bisherigen Stand der Technik bekannt, dass Quietschen der Bremse durch Verminderung der modalen Erregung der Scheibe durch geeignete Auswahl des Reibmaterials der Bremsbeläge (d. h. durch geringere Reibkoeffizienten), durch Veränderung der Antwort auf modale Erregung der Sattelgruppe über Verändern der modalen Eigenschaften der Scheibenwangen (d.h. Resonanzfrequenzen, Modenformen und strukturelle Dämpfung durch höheren Kohlenstoffgehalt der einen oder mehreren Scheibenwangen und/oder Erhöhen der Masse der Bremsscheibe oder die Verwendung exotischer, teurer Werkstoffe) und durch Einführung von zusätzlicher Dämpfung, z. B. als Einlegestücke in der Halteplatte für die Bremsbeläge, vermindert werden kann.
- Gegenmaßnahmen zur Reduzierung von niederfrequentem Bremsquietschen am Bremssattel beinhalten:
- 1) Erhöhung der Steifigkeit des Bremssattels durch Erhöhung der Querschnittsfläche der Zugstäbe oder
- 2) Eingießen oder mechanische Befestigung einer Masse an der Scheibenbremssattelhalterung, wobei die Masse als Schwingungsdämpfer wirkt und/oder die dynamische Antwort des Bremssattels verändert.
- Die vorgenannten Maßnahmen gegen Bremsquietschen erweisen sich für die meisten Konstruktionen von Sattelgruppen als relativ wirksam, sie erfordern jedoch nicht unerheblichen Aufwand an Versuchen und Berechnungen, um wirksam zu sein.
Unglücklicherweise sind bei den Sattelgruppen von leistungsstarken Kraftfahrzeugen oder Fahrzeugen mit stark reibenden Auskleidungsmaterialien die Gegenmaßnahmen gegen Bremsquietschen nach dem bisherigen Stand der Technik infolge der starken modalen Erregung durch das Reibmaterial der Bremsbeläge unwirksam. - Ferner ist es aus der
JP H09-303445 A - Eine Schwingungsdämpfung mittels elastischer Schwingungsdämpfer wird auch in der
US 2,941,631 A beschrieben. - Ein Durchbruch in der Scheibenbremstechnik, der darauf abzielt, das an der Bremsscheibe entstehende Quietschen zu eliminieren, ist beschrieben in der US-Patentanmeldung
US 2006/0076200 A1 - Der Technik fehlt noch irgendeine Art von Dämpfung der Scheibenbremssattelhalterung, die das Bremsquietschen an der Sattelgruppe verhindert.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Erfindungsgemäß wird daher eine über coulombsche Reibung gedämpfte Scheibenbremssattelhalterung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 angegeben, deren modale Erregung gedämpft wird, wobei der Ausdruck „coulombsche Reibung“ Energieabsorptionsprozesse am Übergang zwischen zwei Materialoberflächen durch das gegenseitige mechanische Einwirken der Oberflächen aufeinander, wie zum Beispiel Temperatur, Druck, Zeit usw. umschreibt.
- Die über coulombsche Reibung gedämpfte Scheibenbremssattelhalterung gemäß der vorliegenden Erfindung hat mehrere Klemmelemente, die außen auf die Sattelhalterung geklemmt sind, so dass sie auf diese eine Druckkraft ausüben. Die Klemmelemente sind vorzugsweise an einem oder beiden der innen und außen befindlichen Zugstäbe angeordnet, insbesondere jedoch am außen befindlichen Zugstab. Diesbezüglich wird erwartet, dass die erwartete Minderung des niederfrequenten Bremsquietschens durch die Dämpfung über coulombsche Reibung, die das eine oder die mehreren Klemmelemente bewirken, proportional zur Größe der Druckkraft ist, die von dem einen oder den mehreren Klemmelementen ausgeübt wird und dass sie auch proportional zur Klemmfläche des einen oder der mehreren Klemmelemente ist. So sind erfindungsgemäß die Mehrzahl von Klemmelementen derart integral miteinander verbunden, dass sie einen „Mehrfachklemmkörper“ bilden, wobei dieser Mehrfachklemmkörper vorzugsweise auf den außen befindlichen Zugstab aufgesteckt ist.
- Entsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine über coulombsche Reibung gedämpfte Scheibenbremssattelhalterung bereitzustellen.
- Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführung erläutert.
- Figurenliste
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1 ist eine perspektivische Ansicht der über coulombsche Reibung gedämpften Scheibenbremssattelhalterung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei auf den außen befindlichen Zugstab ein Mehrfachklemmkörper geklemmt ist. -
2 ist eine Draufsicht des Klemmkörpers der1 . -
3 ist eine Seitenansicht des Klemmkörpers der1 . -
4 ist ein Schnitt entlang 4-4 in1 , worin die Druckkraft auf die Seitenwände des Zugstabs aufgebracht wird. -
5 ist ein Schnitt ähnlich4 , jedoch ist hierin der Mehrfachklemmkörper so verändert, dass die Druckkraft auf die Stirnwände des Zugstabs aufgebracht wird. -
6 ist eine perspektivische Ansicht einer über coulombsche Reibung gedämpften Bremssattelhalterung, wobei drei einzelne Klemmelemente auf den außen befindlichen Zugstab aufgesteckt sind. -
7 ist eine graphische Darstellung des Bremsquietschens der Scheibenbremssattelhalterung aus6 ohne die Klemmelemente. -
8 ist eine graphische Darstellung des Bremsquietschen der Scheibenbremssattelhalterung aus6 wie dargestellt und mit den Klemmelementen. -
9 sind vergleichende Kurven der Frequenzantworten der über coulombsche Reibung gedämpften Scheibenbremssattelhalterung aus6 mit und ohne die Klemmelemente, wobei die Kurven die Schwingfrequenz über die Mobilität darstellen. -
10 ist eine Kurvendarstellung einer Anzahl von Schallereignissen über den Schalldruckpegel der über coulombsche Reibung gedämpften Scheibenbremssattelhalterung aus6 mit und ohne die Klemmelemente, erhalten aus Dynamometerversuchen. - Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
- Nunmehr Bezug nehmend auf die Zeichnung stellen die
1 bis10 verschiedene Merkmale eines Beispiels für eine über coulombsche Reibung gedämpfte Scheibenbremssattelhalterung 100 zur Anwendung in Kraftfahrzeugen entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine oder mehrere Klemmelemente äußere Kontakflächen mit der Scheibenbremssattelhalterung haben, heraus, und die11 bis13B stellen verschiedene Merkmale eines Beispiels für eine über coulombsche Reibung gedämpfte Scheibenbremssattelhalterung 200 zur Anwendung in Kraftfahrzeugen entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine oder mehrere Grenzflächen innere Kontaktflächen mit der Bremssattelhalterung haben, heraus. - Es wird nunmehr die über coulombsche Reibung gedämpfte Scheibenbremssattelhalterung 100 für Kraftfahrzeuganwendungen entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
- Für einen Scheibenbremssattel einer Sattelgruppe zeigen die
1 bis4 ein nicht einschränkendes Beispiel für eine über coulombsche Reibung gedämpfte Scheibenbremssattelhalterung 100, die auch eine andere Form haben kann als in1 dargestellt, und die einen außen befindlichen Zugstab 102 und einen innen befindlichen Zugstab 104 umfasst. - Eine Mehrzahl von Klemmelementen 106 (drei Klemmelemente 106a, 106b und 106c sind in
1 lediglich beispielhaft dargestellt) sind von außen auf den außen befindlichen Zugstab 102 geklemmt. Wie in4 am Besten zu erkennen ist, hat jedes Klemmelement 106 mindestens ein Paar sich gegenüberliegende Klemmbacken 110 (ein oberes Paar Klemmbacken 110a und ein unteres Paar Klemmbacken 110b sind beispielhaft in4 dargestellt), welche jeweils mit einer federnden Seitenwand 106d, 106d' verbunden sind. Wenn die Klemmbacken 110 jedes Klemmbackenpaars auf dem außen befindlichen Zugstab platziert sind, werden die Klemmbacken auseinander gedrückt, und die Elastizität der federnden Wand 106d, 106d' ruft das Ausüben einer Druckkraft F durch die Klemmbacken auf die Seitenwände 102a des außen befindlichen Zugstabs 102 hervor. - Vorzugsweise ist eine Struktur zur Verbindung mehrerer Klemmelemente 106 vorgesehen. Wie in den
1 bis4 dargestellt, sind die Klemmelemente 106a, 106b, 106c integral miteinander verbunden, so dass sie einen einteiligen Mehrfachklemmkörper 108 bilden, wobei die Verbindungen 108a und 108b jeweils die integralen Verbindungen von benachbarten Klemmelementen 106 darstellen. - Wie in der
4 am besten zu erkennen ist, ist der Mehrfachklemmkörper 108 auf den außen befindlichen Zugstab 102 aufgesteckt, so dass jedes der Klemmelemente 106 auf dem außen befindlichen Zugstab klemmt und demzufolge Druckkräfte F auf die Seitenwände 102a des Zugstabs aufbringt. Zum leichteren Aufstecken der Klemmelemente 106 auf den Zugstab 102 haben die oberen und unteren Klemmbacken 110a, 110b hochgebogene Enden 110c, die das anfängliche Aufweiten beim Aufsetzen auf den außen befindlichen Zugstab 102 erleichtern. - In
5 ist ein alternatives Klemmelement 106' dargestellt, bei dem die Art der Aufbringung der Druckkraft F' senkrecht zur Richtung der aufgebrachten Druckkraft F in4 ist, und bei dem mehrere Klemmelemente 106' mit Hilfe der vorgenannten Verbindungen 108b' in einen Klemmkörper integriert sein können. Dazu sind die Klemmbacken 110a', 110a', die mit den vorgenannten aufwärts gedrehten Enden 110c' versehen sein können, eines Paares von Klemmbacken 110' miteinander durch eine federnde Seitenwand 106d'' verbunden. Wenn die Klemmwangen 110a' auf den außen befindlichen Zugstab aufgedrückt werden, werden sie notwendigerweise aufgespreizt und die Federwirkung der federnden Seitenwand 106d'' ruft das Ausüben einer Druckkraft F' durch die Klemmbacken auf die Stirnwände 102b des außen befindlichen Zugstabs 102 hervor. -
6 ist eine Ansicht einer konventionellen Sattelhalterung, auf die selektiv drei einzelne Klemmelemente 106" aufgeklemmt sind, wodurch sich eine über coulombsche Reibung gedämpfte Scheibenbremssattelhalterung 100' für Versuchszwecke ergibt (vgl.7 bis10 ), wobei die Versuche mit und ohne die Klemmelemente vorgenommen wurde. Die Klemmelemente 106" wurden unter Verwendung großer Binderclips (erhältlich von Charles Leonard, Inc., Glendale, N.Y.) durch Entfernen der Drahtgriffe hergestellt. Die von jedem einzelnen Klemmelement 106" auf den außen befindlichen Zugstab 102' aufgebrachte Druckkraft betrug rund 40 N. - Die
7 und8 zeigen im Vergleich Schalldaten von Sattelgruppen, die unter Verwendung eines Bremsschalldynamometers von der über coulombsche Reibung gedämpften Scheibenbremssattelhalterung 100' und der ungedämpften Scheibenbremssattelhalterung (d. h. ohne die Klemmelemente 106"), die im Folgenden als „Grundform“ der Scheibenbremssattelhalterung bezeichnet wird, gemessen wurden. Die sich ergebenden Versuchskurven wurden jeweils unter Verwendung identischer Versuchsverfahren, Dynamometer und Sattelgruppen erstellt. Die Schalldarstellung N in7 gilt für die Grundform der Scheibenbremssattelhalterung. die Größenordnung weist auf Geräuschentwicklung im warmen Abschnitt der Sattelgruppe hin. Im Gegensatz hierzu zeigt die Schalldarstellung N' der über coulombsche Reibung gedämpften Scheibenbremssattelhalterung 100' in8 eine geräuscharme Sattelgruppe im warmen Abschnitt. Der Unterschied zwischen den Schalldarstellungen N und N' ergibt sich aus dem hohen Grad der Dämpfung, der ausschließlich bei der über coulombsche Reibung gedämpften Scheibenbremssattelhalterung 100' gemäß der vorliegenden Erfindung vorliegt. -
9 zeigt die Versuchskurven für die Frequenzantwort (FRF) im Vergleich der Frequenzantwortkurve F für die über coulombsche Reibung gedämpfte Scheibenbremssattelhalterung und der Frequenzantwortkurve F' für die Grundform der Scheibenbremssattelhalterung. Man erkennt, dass die über coulombsche Reibung gedämpfte Scheibenbremssattelhalterung 100' im Vergleich zur Grundform der Scheibenbremssattelhalterung einen Dämpfungszuwachs (Verlustfaktorzuwachs) von mehr als einer Größenordnung hatte. Wiederum wird dieses Ergebnis auf die Dämpfung, die ausschließlich in der über coulombsche Reibung gedämpften Scheibenbremssattelhalterung 100' gemäß der vorliegenden Erfindung vorhanden ist, zurückgeführt. -
10 zeigt eine Kurve 120 von kumulativen Schallereignissen über dem Schalldruckpegel mit dem Akzeptanzbereich A, dem unzulässigen Bereich U und dem Übergangsbereich T dazwischen für eine Sattelgruppe. Kurve 122 gilt für die Grundform der Scheibenbremssattelhalterung, Kurve 124 für die über coulombsche Reibung gedämpfte Scheibenbremssattelhalterung 100' (mit den Klemmelementen 106"), und Kurve 126 gilt für die Grundform der Scheibenbremssattelhalterung (wobei die Klemmelemente 106" von der über coulombsche Reibung gedämpften Scheibenbremssattelhalterung entfernt wurden, so dass sich für den Versuch wieder die Grundform ergab). Für die über coulombsche Reibung gedämpfte Scheibenbremssattelhalterung 100' ist eine klare Akzeptierbarkeit erkennbar, welche für die Grundform der Scheibenbremssattelhalterung nicht vorliegt.
Claims (8)
- Über coulombsche Reibung gedämpfte Scheibenbremssattelhalterung (100), die umfasst: mindestens ein außen in Bezug auf diese Scheibenbremssattelhalterung (100) angeordnetes Klemmelement (106, 106'), wobei das Klemmelement (106, 106') eine Druckkraft auf die Scheibenbremssattelhalterung (100) ausübt, und wobei zwischen der Scheibenbremssattelhalterung (100) und dem mindestens einen Klemmelement (106, 106') ein Zustand von coulombscher Reibung besteht; und wobei jedes Klemmelement (106, 106') umfasst: mindestens einen Satz gegenüberliegender Klemmbacken (110a, 110b, 110a'), von denen jede unmittelbar mit der Scheibenbremssattelhalterung (100) in Anlage steht, und eine federnde Wand (106d, 106d', 106d''), die mit jeder der gegenüberliegenden Klemmbacken (110a, 11 0b, 110a') verbunden ist, wobei die Federwirkung der federnden Wand (106d, 106d', 106d'') die Druckkraft hervorruft, wenn die Klemmbacken (110a, 110b, 110a') des mindestens einen Satzes gegenüberliegender Klemmbacken (110a, 110b, 11 0a') voneinander weg aufgespreizt werden; dadurch gekennzeichnet , dass die Scheibenbremssattelhalterung weiterhin einen einteiligen Mehrfachklemmkörper (108) aufweist, der eine Mehrzahl von Klemmelementen (106a, 106b, 106c) und mindestens eine Verbindung (108a, 108b) umfasst, wobei jede einzelne Verbindung (108a, 108b) benachbarte Klemmelemente (106a, 106b, 106c) der Mehrzahl von Klemmelementen (106a, 106b, 106c) integral verbindet.
- Über coulombsche Reibung gedämpfte Scheibenbremssattelhalterung nach
Anspruch 1 , wobei die Scheibenbremssattelhalterung (100) einen außen befindlichen Zugstab (102) umfasst, und das mindestens eine Klemmelement (106, 106') die Druckkraft auf den au-ßen befindlichen Zugstab (102) ausübt. - Über coulombsche Reibung gedämpfte Scheibenbremssattelhalterung nach
Anspruch 2 , wobei eine Mehrzahl von Klemmelementen (106, 106') vorhanden ist. - Über coulombsche Reibung gedämpfte Scheibenbremssattelhalterung nach
Anspruch 3 , die weiterhin einen einteiligen Mehrfachklemmkörper (108) aufweist, wobei mindestens eine Verbindung (108a, 108b) vorgesehen ist, wobei jede einzelne Verbindung (108a, 108b) benachbarte Klemmelemente (106a, 106b, 106c) der Mehrzahl von Klemmelementen integral verbindet. - Über coulombsche Reibung gedämpfte Scheibenbremssattelhalterung nach
Anspruch 4 , wobei der Mehrfachklemmkörper (108) auf den außen befindlichen Zugstab (102) aufgesteckt ist. - Über coulombsche Reibung gedämpfte Scheibenbremssattelhalterung nach
Anspruch 1 , wobei eine Mehrzahl von Klemmelementen (106, 106') vorhanden ist. - Über coulombsche Reibung gedämpfte Scheibenbremssattelhalterung nach
Anspruch 6 , die weiterhin einen einteiligen Mehrfachklemmkörper (108) aufweist, wobei mindestens eine Verbindung (108a, 108b) vorgesehen ist, wobei jede einzelne Verbindung (108a, 108b) benachbarte Klemmelemente (106a, 106b, 106c) der Mehrzahl von Klemmelementen integral verbindet. - Über coulombsche Reibung gedämpfte Scheibenbremssattelhalterung nach
Anspruch 1 , wobei die Scheibenbremssattelhalterung (100) einen außen befindlichen Zugstab (102) umfasst, und das mindestens eine Klemmelement (106, 106') die Druckkraft auf den au-ßen befindlichen Zugstab (102) aufbringt.
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