DE102010015880A1

DE102010015880A1 - Fahrzeugbremsenanordnung

Info

Publication number: DE102010015880A1
Application number: DE102010015880A
Authority: DE
Inventors: Jim Troy Chern; Ron Alan South Lyon Smith
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2009-04-02
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2011-05-26
Anticipated expiration: 2030-03-10
Also published as: US20120175199A1; US8342297B2; US20100252376A1; DE102010015880B4; CN101858395A; CN101858395B

Abstract

Fahrzeugbremsenanordnung mit reduziertem Quietschen und Verfahren zur Herstellung derselben, aufweisend einen Rotor (20), welcher derart konfiguriert ist, dass er wahlweise mit einem Bremsbelag (70) verbunden ist, und eine Mehrzahl von konzentrierten Massendämpfern (130), die an dem Rotor (20) angebracht sind, wobei die konzentrierten Massendämpfer (130) derart konfiguriert sind, dass sie auf den Rotor (20) eine lokalisierte Kraft ausüben, die eine Quietschen reduzierende Schwingung in der Bremsenanordnung (10) erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugbremsenanordnung und ein Verfahren zum Reduzieren hoher Töne und/oder unerwünschter Geräusche (wie z. B. Quietschen) während des Bremsens.
Herkömmliche Kraftfahrzeuge weisen eine Bremsenanordnung zum Reduzieren oder Begrenzen der Bewegung des Fahrzeuges auf. Die Bremsenanordnung weist einen Bremsrotor und einen Bremsbelag auf, der mit einem Reibelement für den Eingriff mit dem Rotor versehen ist. Der Bremsbelag kann z. B. mittels eines Hydraulikkolbens betätigt werden. Ein Fahrzeugführer steuert die Betätigung des Bremsbelags. Der Bremsrotor ist mit einer Fahrzeugantriebsachse gekuppelt, welche mit dem Fahrzeugantrieb verbunden ist.
Während des Bremsens können, wenn der Bremsbelag mit dem Rotor in Eingriff steht, hohe Töne oder unerwünschte Geräusche erzeugt werden. Diese Geräusche werden mitunter als Bremsenquietschen oder Kreischen bezeichnet. Das Bremsenquietschen war ein jahrelanges Kundenproblem in der Automobilindustrie. Frühere Verfahren zum Reduzieren des Bremsenquietschens entsprachen jedoch nicht den Erwartungen.
Bei einigen Bremsanordnungen werden zum Beispiel Beilagen verwendet, um die Oberfläche des Bremsrotors auszugleichen, wodurch manche unerwünschte Geräusche während des Bremsens reduziert werden. Bei manchen Ausführungen bestehen die Beilagen aus Gummi. Die Beilagen erfordern jedoch zusätzliche Montageschritte und erhöhte Materialkosten für die Bremsenanordnung. Zusätzlich zu den Beilagen fügen manche Bremsenhersteller Abschrägungen an den Rotorrändern hinzu, um die Geräusche während des Bremsens zu reduzieren. Das Abschrägen erfordert üblicherweise ebenso einen zusätzlichen Fertigungsschritt, um das Material von dem Rotor zu entfernen. Manche Bremsenanordnungen verwenden Lüftungsmechanismen (wie z. B. Schlitze oder Stifte), um die Temperaturen in der Bremsenanordnung während des Betriebs zu reduzieren. Schließlich weisen einige herkömmliche Bremsenanordnungen Isolatoren auf, die an der Rückseite der Bremsträger angebracht sind. Diese Maßnahmen erfordern jedoch komplizierte Formungsverfahren und höhere Materialkosten, während sie das Bremsenquietschen nicht konsequent reduzieren können.
Daher ist es erwünscht, eine kostengünstige Bremsenanordnung, welche das Bremsenquietschen reduziert, und ein Verfahren zur Herstellung derselben zu schaffen.
Gemäß der Erfindung ist eine Fahrzeugbremsenanordnung mit reduziertem Quietschen vorgesehen, aufweisend einen Rotor, welcher derart konfiguriert ist, dass er wahlweise mit einem Bremsbelag verbunden ist, und eine Mehrzahl von konzentrierten Massendämpfern, die an dem Rotor angebracht sind. Die konzentrierten Massendämpfer sind derart konfiguriert, dass sie auf den Rotor eine lokalisierte Kraft ausüben, die eine Quietschen reduzierende Schwingung in der Bremsenanordnung erzeugt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Fahrzeugbremsenanordnung mit reduziertem Quietschen einen Bremsbelag, welcher derart wirksam ist, dass er eine Bremskraft auf einen Bremsrotor oder eine Bremstrommel ausübt, und welcher einer Schwingung während des Bremsens ausgesetzt ist, und einen Dämpfer auf, der an dem Belag angebracht und derart konfiguriert ist, dass er eine Quietschen reduzierende Schwingung in dem Bremsbelag erzwingt. Der Dämpfer weist eine erste Masse, eine zweite Masse, die über einen ersten Schaft mit der ersten Masse verbunden ist, und eine dritte Masse auf, die über einen zweiten Schaft mit der ersten Masse verbunden ist.
Gemäß der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Bremsenanordnung vorgesehen, die derart konfiguriert ist, dass sie Geräusche während des Bremsens reduziert. Das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Bremsbelags, Bilden eines Rotors oder einer Trommel, die derart konfiguriert sind, dass sie mit dem Bremsbelag zusammenwirken, Bestimmen eines Schwingungsmodus in einer Ebene für wenigstens eines von dem Rotor, der Trommel und dem Bremsbelag, Identifizieren eines Schwingungsmodus außerhalb der Ebene für wenigstens eines von dem Rotor, der Trommel und dem Bremsbelag, und Einbeziehen eines Dämpfers in wenigstens eines vom dem Rotor, der Trommel und dem Bremsbelag, um einen Schwingungsmodus für den Rotor, die Trommel oder den Bremsbelag in den Schwingungsmodus in der Ebene und den Schwingungsmodus außerhalb der Ebene während des Bremsens zu teilen.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine kostengünstige Bremsenanordnung, die das Bremsenquietschen reduziert, und ein Verfahren zur Herstellung derselben geschaffen werden.
Ein anderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass Dämpfer in verschiedenen Konfigurationen vorgesehen sind, die unterschiedliche erzwungene Schwingungen in den Bremsenanordnungen ermöglichen.
Mit Bezug auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen für dieselben Teile verwendet werden, wird die Erfindung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Bremsenanordnung mit konzentrierten Massendämpfern gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
2 eine perspektivische Ansicht eines Rotors der Bremsenanordnung aus 1;
3 eine Seitenansicht einer Hälfte des Rotors aus 2;
4 eine Seitenansicht einer Bremsenanordnung mit konzentrierten Massendämpfern gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
5 eine Seitenansicht einer Bremsenanordnung mit konzentrierten Massendämpfern gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
6 eine Tabelle mit Frequenzen, bei denen ein Quietschen auftritt, für eine herkömmliche Bremsenanordnung und eine Bremsenanordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
7 und 8 Diagramme der Spitzen- und Durchschnitts-Schalldruckpegel für Bremsenanordnungen ohne und mit konzentrierten Massendämpfern;
9 eine perspektivische Ansicht einer Bremsenanordnung mit Dämpfern gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
10 eine perspektivische Ansicht eines Bremsbelags mit Dämpfern gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
11 eine perspektivische Ansicht eines Bremsbelags mit Dämpfern gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
12–17 Dämpfer gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung; und
18 ein Verfahren zur Herstellung einer Bremsenanordnung gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung.
Mit Bezug auf die 1–18 werden Beispiele von Fahrzeugbremsenanordnungen und ein Verfahren zur Herstellung derselben erläutert. Die Bremsenanordnungen sind derart konfiguriert, dass sie ein Quietschen während des Bremsens reduzieren. Die Bremsenanordnungen weisen Dämpfer auf, die Quietschen reduzierende Schwingungen in der Bremsenanordnung erzwingen. Die erzwungenen Schwingungen trennen oder teilen die Schwingungsmodi für jede Bremsenanordnung, wodurch bewirkt wird, dass die Bremsenanordnungen Geräusche mit einer bedeutend geringeren Größe als die gegenwärtigen Ausführungen erzeugen.
1 zeigt eine Bremsenanordnung 10 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Die Bremsenanordnung 10 ist eine Scheibenbremsenanordnung und kann bei jedem Fahrzeug verwendet werden. Die Technik kann bei verschiedenen Arten von Fahrzeugen, einschließlich kleinen/großen Autos, Coupes, Limousinen, Cabrios, Lastwagen, Kleintransportern, Mehrzweckfahrzeugen, Geländewagen und Motorrädern eingesetzt werden. Die Bremsenanordnung 10 weist einen Rotor 20 auf. Der Rotor 20 ist an den Rädern des Fahrzeuges und an der Antriebsachse (nicht gezeigt) angebracht und weist eine Nabe 30 mit Öffnungen 40 auf, um die Räder des Fahrzeuges daran zu befestigen. Der Rotor 20 ist eine Doppelplattenanordnung mit einer inneren Scheibe 50 und eine äußeren Scheibe 60. Die innere Scheibe 50 und die äußere Scheibe 60 sind derart angebracht und konfiguriert, dass sie gemeinsam drehen.
Wie in 1 gezeigt, ist der Rotor 20 derart konfiguriert, dass er wahlweise mit einem Bremsbelag 70 (teilweise gezeigt) verbunden ist. Ein Bremssattel 80 ist an der Bremsenanordnung vorgesehen. Der Bremssattel 80 weist einen Träger 90 mit einander gegenüberliegenden Flanschen 100, 110 auf, die hydraulisch betätigt werden können. Die Bremsbeläge 70 sind an den Innenflächen der Flansche 100, 110 angeordnet. Der Rotor 20 ist zwischen den Flanschen 100, 110 positioniert und dreht sich zwischen den Flanschen, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist. Die Bremsbeläge 70 sind derart konfiguriert, dass sie wahlweise mit dem Rotor 20 in Eingriff stehen. Ein Kolben (nicht gezeigt) löst den Eingriff der Bremsbeläge mit dem Rotor aus, um das Bremsen einzuleiten.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Bremsrotors 20 aus 1. Der Rotor 20 ist so dargestellt, dass sich die äußere Scheibe 60 an der Oberseite und die innere Scheibe 50 an der Unterseite befinden. Die Nabe 30 ist in Bezug auf die äußere Scheibe 60 erhöht und weist eine Anzahl der Öffnungen 40 für die Radbefestigung auf. Zwischen der äußeren Scheibe 60 und der inneren Scheibe 50 sind eine Reihe von Speichen 120 angeordnet. Die Speichen 120 sind an den zusammengehörenden Flächen der inneren und der äußeren Scheibe 50, 60 angebracht und dienen zum Belüften des Rotors 20 während des Bremsens. Die Speichen 120 können auch zur Strukturfestigkeit des Rotors 20 beitragen.
Der dargestellte Rotor 20 weist diesem beigefügte konzentrierte Massendämpfer 130 auf, die zwischen zwei Speichen 120 befestigt sind, wie in 2 gezeigt ist. Die klumpigen Massendämpfer 130 sind in dem Sinne konzentriert, dass sie eine begrenzte Menge an Material bilden, die in einem kleinen oder gesonderten Bereich 140 des Rotors verteilt ist. Die Massendämpfer 130 sind nicht so konfiguriert, dass sie in unterschiedliche Bereiche des Rotors 20 expandieren, sondern sind in Bezug auf den Rotor lokalisiert. Die Dämpfer erzwingen in der Bremsenanordnung 10 eine Schwingung, die auf einen bestimmten Bereich 140 des Rotors lokalisiert oder gezielt ist. Daraus resultiert eine Quietschen reduzierende Schwingung, welche den Schwingungsmodus des Rotors 20 teilt. Die Massen 130 trennen die Tangentialmoduspaare der Bremsenanordnung. Bei der gezeigten Ausführungsform sind zwei Massendämpfer 130 an dem Umfang des Rotors 20 positioniert. Die Massendämpfer 130 sind aus homogenen Materialien und können aus demselben Material wie der Rotor 20 oder aus einem Material mit größerer Dichte als das Rotormaterial bestehen. Das Material mit höherer Dichte erhöht die Konzentration der Masse in dem Dämpfer 130 an einer bestimmten Stelle. Die Massendämpfer 130 sind relativ kleine isotrope Massen. Die erzwungene Schwingung, die von der Masse bewirkt wird, ist aufgrund der Struktur der Massendämpfer 130 eine gebündelte oder konzentrierte Kraft. Bei der einen Ausführungsform haben die Massendämpfer 130 ein Gewicht von 0,2 Gramm. Bei einer anderen Ausführungsform haben die Massendämpfer 130 ein Gewicht von 26 Gramm, und wenn zwei Massen an jeder Seite des Rotors vorgesehen sind, beträgt das Gewicht an jeder Seite des Rotors 52 Gramm. Die konzentrierten Massendämpfer 130 können auch mehr als 26 Gramm wiegen.
Wie in 3 gezeigt, sind die konzentrierten Massendämpfer 130 an dem Außendurchmesser 145 oder dem Rand des Rotors 20 starr mit diesem verbunden. 3 zeigt die innere Scheibe 50 des Rotors 20. Die innere Scheibe 50 weist eine Reihe von Speichen 120 auf, die in Bezug auf den Innenumfang 150 der inneren Scheibe 50 ringförmig angeordnet sind. Zwischen einigen Speichen 120 sind konzentrierte Massendämpfer 130 an dem Rotor 20 angebracht. Bei der dargestellten Ausführungsform sind vier Massendämpfer 130 an dem Rotor 20 angebracht. Die Massendämpfer 130 sind in Bezug auf den Durchmesser D der inneren Scheibe 50 symmetrisch positioniert. Die eine Hälfte der Massendämpfer ist 180 Grad zu der anderen Hälfte der Massendämpfer positioniert. Die konzentrierten Massendämpfer 130 sind an diametral gegenüberliegenden Enden der inneren Scheibe 50 positioniert. Auf diese Weise ist der Rotor 20 rotationssymmetrisch, und die konzentrierten Massendämpfer 130 sind in rotationssymmetrischen Positionen in Bezug auf den Rotor. Bei dieser Ausführungsform sind die konzentrierten Massendämpfer 130 gegossen und einstückig mit dem Rotor 20 geformt. Die konzentrierten Massendämpfer 130 können auch durch andere Formungstechnologien, wie z. B. Schweißen oder Schneiden, angebracht werden.
4 zeigt eine Seitenansicht einer Bremsenanordnung 200 gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Die Bremsenanordnung 200 ist eine Scheibenbremsenanordnung und kann bei jedem Fahrzeug verwendet werden. Die Bremsenanordnung weist einen Rotor 210 auf. Der Rotor 210 kann an den Rädern eines Fahrzeuges und an einer Antriebsachse angebracht werden und weist eine Nabe 220 auf, die eine in Bezug auf den Rotor 210 erhöhte Fläche und Öffnungen 230 aufweist, um die Räder des Fahrzeuges daran zu befestigen.
Wie in 4 gezeigt, ist der Rotor 210 derart konfiguriert, dass er wahlweise mit einem Bremsbelag 240 (teilweise gezeigt) verbunden ist. Ein Bremssattel 250 ist an der Bremsenanordnung 200 vorgesehen. Der Bremssattel 250 weist einen Träger 260 mit einander gegenüberliegenden Flanschen 270, 280 auf, die hydraulisch betätigt werden können. Die Bremsbeläge 240 sind an den Innenflächen der Flansche 270, 280 angeordnet. Der Rotor 210 ist zwischen den Flanschen 270, 280 positioniert und dreht sich zwischen den Flanschen, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist. Die Bremsbeläge 240 sind derart konfiguriert, dass sie wahlweise mit dem Rotor 210 in Eingriff stehen. Ein Kolben 290 löst den Eingriff der Bremsbeläge 240 mit dem Rotor aus, um das Bremsen einzuleiten.
Wie in 4 gezeigt, weist der Rotor 210 zwei konzentrierte Massendämpfer 300 auf, die an dem Außendurchmesser 310 des Rotors 210 platziert sind. Die Massendämpfer 300 sind an der Außenfläche 320 oder Eingriffsfläche des Rotors positioniert. Die Massendämpfer 300 sind in Bezug auf den Durchmesser des Rotors 210 symmetrisch positioniert. Der eine Massendämpfer ist 180 Grad in Bezug auf den anderen Massendämpfer positioniert. Die konzentrierten Massendämpfer 300 sind an diametral gegenüberliegenden Enden des Rotors 210 positioniert. Auf diese Weise ist der Rotor 210 rotationssymmetrisch, und die konzentrierten Massendämpfer 300 sind in rotationssymmetrischen Positionen in Bezug auf den Rotor. Bei dieser Ausführungsform sind die konzentrierten Massendämpfer 300 druckgegossen und einstückig mit dem Rotor 210 geformt. Die konzentrierten Massendämpfer 300 können auch durch andere Formungstechnologien, wie z. B. Schweißen oder Schneiden, angebracht werden.
5 zeigt eine Seitenansicht einer Bremsenanordnung 350 gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Die Bremsenanordnung 350 ist eine Scheibenbremsenanordnung und kann bei jedem Fahrzeug verwendet werden. Die Bremsenanordnung 350 weist einen Rotor 360 auf. Der Rotor 360 kann an den Rädern eines Fahrzeuges und an einer Antriebsachse angebracht werden und weist eine Nabe 370 auf, die eine in Bezug auf den Rotor 360 erhöhte Fläche und Öffnungen 380 aufweist, um die Räder des Fahrzeuges daran zu befestigen.
Wie in 5 gezeigt, ist der Rotor 360 derart konfiguriert, dass er wahlweise mit einem Bremsbelag 390 (teilweise gezeigt) verbunden ist. Ein Bremssattel 400 ist an der Bremsenanordnung 350 vorgesehen. Der Bremssattel 400 weist einen Träger 410 mit einander gegenüberliegenden Flanschen 420, 430 auf, die hydraulisch betätigt werden können. Die Bremsbeläge 390 sind an den Innenflächen der Flansche 420, 430 angeordnet. Der Rotor 360 ist zwischen den Flanschen 420, 430 positioniert und dreht sich zwischen den Flanschen, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist. Die Bremsbeläge 390 sind derart konfiguriert, dass sie wahlweise mit dem Rotor 360 in Eingriff stehen. Ein Kolben 440 löst den Eingriff der Bremsbeläge 390 mit dem Rotor 360 aus, um das Bremsen einzuleiten.
Wie in 5 gezeigt, weist der Rotor 360 drei konzentrierte Massendämpfer 450 auf, die an dem Außenumfang 460 des Rotors 360 platziert sind. Bei dieser Ausführungsform haben die konzentrierten Massendämpfer 450 einen derartig geringen Querschnitt, dass der Bremssattel 400 freigehalten wird, wenn der Rotor 360 in Bewegung ist. Die Massendämpfer 450 sind in Bezug auf den Durchmesser des Rotors 360 symmetrisch positioniert. Die Massendämpfer 450 sind jeweils 120 Grad voneinander entfernt. Der Rotor 360 ist rotationssymmetrisch, und die konzentrierten Massendämpfer 450 sind in rotationssymmetrischen Positionen in Bezug auf den Rotor. Die konzentrierten Massendämpfer 450 können durch irgendwelche Formungstechnologien, wie z. B. Gießen, Schweißen, Stanzen, Schmieden oder Schneiden, angebracht werden.
Die konzentrierte Konfiguration der Massendämpfer 130, 300 und 450 ermöglicht eine gebündeltere oder gezieltere Dämpfungskraft bei dem Schwingungsvorgang mit geteiltem Modus. Die resultierende Schwingung mit geteiltem Modus in dem Rotor demonstriert, dass die gebündelte Kraft einen stärkeren Einfluss auf die Reduzierung des Quietschens ausübt. 6 zeigt Resultate 500 für eine Bremsenanordnung mit konzentrierten/lokalisierten Massendämpfern gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Frühere Rotorgestaltungen 510 erzeugen ein Quietschen mit einer niedrigeren Frequenz von 9660 Hz und einer höheren Frequenz von 9660 Hz. Bei diesen Konfigurationen gibt es keine Frequenztrennung oder Modusteilung. Bei diesen Frequenzen ist ein Bremsenquietschen wahrnehmbar. Mit den konzentrierten Massendämpfern 520 wird in der Bremsenanordnung eine Quietschen reduzierende, modusteilende Schwingung erzwungen. Die Anordnungen mit lokalisierten oder konzentrierten Massendämpfern erzeugen ein Quietschen mit einer niedrigeren Frequenz von beispielsweise 9582 Hz. Ein Quietschen tritt bei einer höheren, weniger verwendeten Frequenz von 9748 Hz auf. Die Frequenzen sind um 166 Hz voneinander getrennt oder geteilt.
Mit weiterem Bezug auf diese Konfiguration sind in den 7 und 8 Diagramme der Ausführung von Bremsenanordnungen ohne und mit konzentrierten Massendämpfern gezeigt. 7 zeigt die Geräuschabgabe einer Scheibenbremsenanordnung ohne konzentrierte Massendämpfer. Das Diagramm 550 stellt die Spitzen- und Durchschnitts-Schalldruckpegel für die Bremsenanordnung während des Betriebs dar. Ohne irgendwelche konzentrierten Massendämpfer sind bei einer Schwingung der Bremsenanordnung zwischen 1 und 4 kHz die Spitzen- oder Höchstgeräuschabgabe 88,8 dB und der Durchschnitts-Schalldruckpegel in diesem Bereich 59,6 dB. Dieser Frequenzbereich erzeugt den höchsten Durchschnitts-Schalldruckpegel beim Bremsen. Wenn die Bremsenanordnung zwischen 4 und 7 kHz schwingt, ist die Spitzengeräuschabgabe 80,6 dB, und der Durchschnitts-Schalldruckpegel ist in diesem Bereich 47,6 dB. Zwischen 7 und 10 kHz sind die Spitzengeräuschabgabe 96,4 dB und der Durchschnitts-Schalldruckpegel 43,2 dB. Dieser Schwingungsbereich erzeugt die höchsten Spitzen-Schalldruckpegel für die Bremsenanordnung. Das Quietschen kann in diesem Schwingungsbereich durchdringender sein. Als nächstes wurden Messungen im Bereich zwischen 10 und 13 kHz vorgenommen. In diesem Bereich sind für die Bremsenanordnung der Spitzen-Schalldruckpegel 50,7 dB und der Durchschnitts-Schalldruckpegel 36,2 dB. Dieser Frequenzbereich erzeugt die niedrigsten Spitzen- und Durchschnitts-Schalldruckpegel beim Bremsen. Die letzten Messungen wurden bei Frequenzen zwischen 13 und 16 kHz vorgenommen. In diesem Bereich waren der Spitzen-Schalldruckpegel 53,1 dB und der Durchschnitts-Schalldruckpegel 37,4 dB.
8 zeigt ein Diagramm 560 der Geräuschabgabe einer Scheibenbremsenanordnung mit konzentrierten Massendämpfern. Mit den konzentrierten Massendämpfern ist die Bremsenanordnung während des Bremsens im Allgemeinen bedeutend ruhiger. Der von der Bremsenanordnung erzeugte Höchstschalldruckpegel ist insgesamt niedriger. Bei niedrigeren Frequenzen sind die Spitzen-Schalldruckpegel für die Bremsenanordnung mit konzentrierten Massendämpfern ebenfalls drastisch reduziert. In dem mittleren Frequenzbereich ist der Durchschnitts-Schalldruckpegel ebenso reduziert. Insbesondere sind bei einer Schwingung der Bremsenanordnung mit konzentrierten Massendämpfern zwischen 1 und 4 kHz die Spitzen- oder Höchstgeräuschabgabe 70,5 dB und der Durchschnitts-Schalldruckpegel in diesem Bereich 60,4 dB. Der Spitzen-Schalldruckpegel mit konzentrierten Massendämpfern ist 18 dB niedriger als bei der Anordnung ohne Dämpfer. Wenn die Bremsenanordnung zwischen 4 und 7 kHz schwingt, ist die Spitzengeräuschabgabe 61,1 dB und somit 19 dB niedriger als ohne den konzentrierten Massendämpfern. Der Durchschnitts-Schalldruckpegel ist in diesem Bereich 49,3 dB. Zwischen 7 und 10 kHz ist die Spitzengeräuschabgabe 54,3 dB, d. h. mehr als 40 dB niedriger als der Spitzen-Schalldruckpegel, der ohne konzentrierte Massendämpfer ermittelt wurde. In diesem Bereich ist der Durchschnitts-Schalldruckpegel 42,5 dB. Dieser Schwingungsbereich erzeugt die niedrigsten Spitzen-Schalldruckpegel für die Bremsenanordnung. Messungen zwischen 10 und 13 kHz ergaben für die Bremsenanordnung einen Spitzen-Schalldruckpegel von 56,8 dB und einem Durchschnitts-Schalldruckpegel von 38,3 dB. Schließlich ergaben Messungen bei Frequenzen zwischen 13 und 16 kHz einen Spitzen-Schalldruckpegel von 89,7 dB und einen Durchschnitts-Schalldruckpegel von 39,7 dB. Dieser Frequenzbereich erzeugt den höchsten Durchschnitts-Schalldruckpegel beim Bremsen.
Nachfolgend werden Dämpfer mit anderen Konfigurationen gezeigt und erläutert. Obwohl die hierin diskutierten Dämpfer sowohl bei Scheibenbremsen als auch bei Trommelbremsen verwendet werden können, werden die folgenden Dämpfer in Bezug auf Trommelbremsenanordnungen beschrieben.
9 zeigt eine Bremsenanordnung 600, die eine Trommelbremse ist. Die Bremsenanordnung 600 weist einen Bremsträger 610 mit Öffnungen auf, durch welche hindurch Räder eines Fahrzeuges angebracht werden können. Der Bremsträger 610 und die Bremsenanordnung 600, die in 9 gezeigt sind, drehen sich mit den Rädern, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist. Die Bremsenanordnung 600 weist ein Paar Bremsbacken 620 auf, die unmittelbar am Außendurchmesser des Bremsträgers 610 befestigt sind. Die Bremsbacken 620 können derart betätigt werden, dass sie ihre radiale Position in Bezug auf den Bremsträger 610 ändern. Ein Radbremszylinder 630 ist an den Bremsbacken 620 vorgesehen. Die Bremsbacken 620 sind mit Bremsbelägen versehen, wie später beschrieben wird, die wahlweise mit einer äußeren Trommel (nicht gezeigt) in Eingriff stehen, um das Bremsen einzuleiten.
10 zeigt einen Bremsbelag 650 für die Verwendung bei einer Scheiben- oder Trommelbremsenanordnung. Der Bremsbelag 650 hat eine halbkreisförmige Konfiguration und weist zwei Abschnitte 660, 670 auf. Ein Kolben oder Aktuator (nicht gezeigt) steht mit dem hinteren Abschnitt 670 des Bremsbelags in Eingriff, um die Bremsenanordnung zu betätigen. Der hintere Abschnitt 670 ist an dem vorderen Abschnitt 660 des Bremsbelags befestigt. Der vordere Abschnitt 660 weist ein Schichtmaterial auf, das derart konfiguriert ist, dass es beim Eingriff hohe Reibungskräfte erzeugt. Der Bremsbelag 650 übt eine Bremskraft auf einen Bremsrotor oder eine Bremsscheibe aus. Wenn der Bremsbelag 650 eine Kraft ausübt, ist der Belag einer Schwingung ausgesetzt. In den Abschnitt 670 des Bremsbelags 650 sind vier Dämpfer 680 eingebracht, wie in 10 schematisch gezeigt ist. Die Dämpfer 680 sind derart angeordnet, dass sie sich in derselben Richtung in Bezug auf den Bremsbelag 650 erstrecken. Die Dämpfer 680 erzwingen beim Bremsen eine Schwingung in dem Bremsbelag 650. Bei dem Bremsbelag 650 in der gezeigten beispielhaften Konfiguration kann irgendeiner der hierin beschriebenen Dämpfer verwendet werden.
11 zeigt eine perspektivische Teilansicht eines Bremsbelags 700 mit einer anderen beispielhaften Konfiguration der Erfindung. Der Bremsbelag 700 weist einen hinteren Abschnitt 710 auf, der an einem vorderen Abschnitt 720 des Belags befestigt ist. Ein Kolben oder Aktuator (nicht gezeigt) steht mit dem hinteren Abschnitt 710 des Bremsbelags in Eingriff, um die Bremsenanordnung zu betätigen. Der vordere Abschnitt 720 weist ein Schichtmaterial auf, das derart konfiguriert ist, dass es beim Eingriff hohe Reibungskräfte erzeugt. An dem Abschnitt 720 des Bremsbelags 700 ist ein konzentrierter Massendämpfer 730 vorgesehen. Der Dämpfer 730 ist an einem Ende 740 des Bremsbelags 700 angebracht. Der Dämpfer 730 erzwingt beim Bremsen eine Schwingung an dem Ende 740 des Bremsbelags. Der Dämpfer kann durch eine Anzahl von Formungstechnologien, wie z. B. Gießen, Schweißen, Stanzen, Schneiden oder Schmieden, an dem Bremsbelag 700 angebracht werden. Bei den Bremsbelägen in den in 10 und 11 gezeigten beispielhaften oder anderen Konfigurationen kann irgendeiner der hierin beschriebenen Dämpfer verwendet werden.
Die 12–17 zeigen Dämpfer, die in eine Trommel- oder Scheibenbremsanordnung einbezogen werden können, um das Quietschen während des Bremsens zu reduzieren. Die Dämpfer können auch mit der Außen- oder Innenfläche eines Bremsbelags starr verbunden sein. Hier sind Federmassendämpfer gezeigt, bei denen zumindest die eine Masse einen zusätzlichen Freiheitsgrad derart hat, dass sie in Bezug auf den Bremsbelag in jedem Dämpfer schwingt. Die Dämpfer sind derart gestaltet, dass sie bei identifizierten oder vorbestimmten natürlichen Erregerfrequenzen nahe der Quietschfrequenz, die von einem unangenehmen Bremsgeräusch stammt, schwingen.
In 12 ist ein Dämpfer 750 gezeigt, der an einem Bremsbelag oder einem Rotor befestigt sein kann. Der Dämpfer 750 ist ein Mehrmassendämpfer mit drei separaten rechteckigen Massen 760, 770 und 780. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Massen 760 und 770 über einen Schaft 790 miteinander verbunden. Die Massen 770 und 780 sind über einen Schaft 800 miteinander verbunden. Der Schaft 790 ist in der vertikalen Mitte der Masse 760 angebracht. Der Schaft 800 ist in der Mitte der Masse 780 angebracht. Die Masse 770 ist in Bezug auf die Schäfte 790 und 800 nicht mittig. Der Dämpfer 750 ist in Bezug auf eine in 12 gezeigte Längsachse L1 asymmetrisch. Die Masse 770 ist mit einer Fläche 810 an dem Bremsbelag angebracht. Die Anbringung der Masse 770 an dem Bremsbelag kann durch herkömmliche Befestigungstechnologien, wie z. B. Schweißen oder Kleben, erfolgen. Die Massen 760 und 780 sind an dem Bremsbelag nicht befestigt und derart konfiguriert, dass sie sowohl in Bezug auf die Masse 770 als auch in Bezug auf den Bremsbelag schwingen. Die Massen 760 und 780 haben einen Freiheitsgrad derart, dass sie in Bezug auf den Bremsbelag schwingen.
Der Dämpfer 750 ist derart konfiguriert, dass er eine Quietschen reduzierende Schwingung in der Bremsenanordnung erzwingt. Der Dämpfer 750 kann derart verändert werden, dass er andere Schwingungen, die das Quietschen reduzieren, erzwingt. Zum Beispiel kann die Art und Weise, in welcher der Dämpfer 750 an dem Bremsbelag angebracht ist, sowohl die Schwingung des Dämpfers als auch die Einflüsse der erzwungenen Schwingung oder der Modusteilung, die der Dämpfer auf die Bremsenanordnung hat, ändern. Bei dem in 12 gezeigten beispielhaften Dämpfer können verschiedene Anbringungsschemen verwendet werden. Bei einer anderen Ausführungsform ist die Masse 760 an dem Bremsbelag angebracht. Bei dieser Anordnung sind die Massen 770 und 780 an dem Bremsbelag nicht befestigt und haben einen zusätzlichen Freiheitsgrad der Schwingung in Bezug auf den Bremsbelag. Gleichermaßen kann die Masse 780 an dem Bremsbelag angebracht sein, und die Massen 760 und 770 können derart konfiguriert sein, dass sie an dem Bremsbelag nicht angebracht sind und einen zusätzlichen Freiheitsgrad derart haben, dass sie in Bezug auf den Bremsbelag schwingen. Bei noch einer anderen Ausführungsform sind die Massen 760 und 780 an dem Bremsbelag angebracht. Bei dieser Konfiguration hat die Masse 770 einen Freiheitsgrad derart, dass sie in Bezug auf den Bremsbelag schwingt. Bei einer anderen Ausführungsform sind die Schäfte 790 und 800 einzeln oder gemeinsam mit dem Bremsbelag verbunden. Es wird eingeschätzt, dass die Massen und die Schäfte mit irgendeiner Fläche oder einem Punkt verbunden werden können, um die Dämpfungscharakteristika des Dämpfers anzupassen.
Nachfolgend werden die Abmessungs- und Funktionscharakteristika beispielhaft für die Ausführungsform in 12 beschrieben. Die Breite der oberen Fläche der Masse 760 ist 7 mm, und die Flächen 820 und 830 sind jeweils 8,4 mm lang. Die Flächen 840 und 850 sind jeweils 6 mm dick. Die Masse 760 erstreckt sich jeweils 3,4 mm über und unter dem Schaft 790. Die Masse 780 hat im Wesentlichen dieselben Abmessungen wie die Masse 760. Die Schäfte 790 und 800 sind an den Seiten der Masse 770 jeweils 7 mm lang. Die Masse 770 erstreckt sich 3 mm von jeder Seite der Schäfte 790 und 800. Die Masse 770 ist 5 mm breit, 6 mm lang und 12 mm dick. Die Schäfte 790 und 800 sind 1,6 mm dick. Bei dieser Konfiguration schwingt die Masse 760 mit 2,4 kHz, die Masse 770 schwingt mit 2,75 kHz, und die Masse 780 schwingt mit 6,99 kHz.
13 zeigt einen Dämpfer 900, der an einem Bremsbelag oder einem Rotor befestigt sein kann. Der Dämpfer 900 ist ein Mehrmassendämpfer mit drei separaten rechteckigen Massen 910, 920 und 930. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Massen 910 und 920 über einen Schaft 940 miteinander verbunden. Die Massen 920 und 930 sind über einen Schaft 950 miteinander verbunden. Weder der Schaft 940 noch der Schaft 950 sind in der vertikalen Mitte der Massen 910, 920 und 930 angebracht. Der Dämpfer 900 ist in Bezug auf eine in 13 gezeigte Längsachse L2 asymmetrisch. Die Masse 920 ist mit einer Fläche 960 an dem Bremsbelag angebracht. Die Masse 920 kann durch herkömmliche Befestigungstechnologien, wie z. B. Schweißen oder Kleben, an dem Bremsbelag angebracht werden. Die Massen 910 und 930 sind an dem Bremsbelag nicht befestigt und derart konfiguriert, dass sie sowohl in Bezug auf die Masse 920 als auch in Bezug auf den Bremsbelag schwingen. Die Massen 910 und 930 haben einen Freiheitsgrad derart, dass sie in Bezug auf den Bremsbelag schwingen. Bei einer anderen Ausführungsform ist die Masse 910 an dem Bremsbelag angebracht. Bei dieser Anordnung sind die Massen 920 und 930 an dem Bremsbelag nicht befestigt und haben einen zusätzlichen Freiheitsgrad der Schwingung in Bezug auf den Bremsbelag. Gleichermaßen kann die Masse 930 an dem Bremsbelag angebracht sein, und die Massen 910 und 920 können derart konfiguriert sein, dass sie an dem Bremsbelag nicht angebracht sind und einen zusätzlichen Freiheitsgrad derart haben, dass sie in Bezug auf den Bremsbelag schwingen. Bei noch einer anderen Ausführungsform sind die Massen 910 und 930 an dem Bremsbelag angebracht. Bei dieser Konfiguration hat die Masse 920 einen Freiheitsgrad derart, dass sie in Bezug auf den Bremsbelag schwingt. Bei einer anderen Ausführungsform sind die Schäfte 940 und 950 einzeln oder gemeinsam mit dem Bremsbelag verbunden. Es wird eingeschätzt, dass die Massen und die Schäfte mit irgendeiner Fläche oder einem Punkt verbunden werden können, um die Dämpfungscharakteristika des Dämpfers anzupassen.
Nachfolgend werden die Abmessungs- und Funktionscharakteristika beispielhaft für die Ausführungsform in 13 beschrieben. Die Breite der Masse 910 ist 5 mm, und die Flächen 970 und 980 sind jeweils 5 mm lang. Die Masse 910 ist 6 mm dick und erstreckt sich 3,4 mm von dem Schaft 940. Die Masse 920 ist 6 mm lang und 12 mm dick. Der Schaft 940 ist 10 mm lang. Die Masse 930 hat im Wesentlichen dieselben Abmessungen wie die Masse 910. Die Fläche 990 ist 5 mm breit. Die Fläche 1000 erstreckt sich 3 mm von dem Schaft 940. Die Schäfte 940 und 950 sind jeweils 6 mm dick. Bei dieser Konfiguration schwingt die Masse 910 mit 5,6 kHz, die Masse 920 schwingt mit 6,4 kHz, und die Masse 930 schwingt mit 12,4 kHz.
14 zeigt einen Dämpfer 1050, der an einem Bremsbelag oder einem Rotor befestigt sein kann. Der Dämpfer 1050 ist ein Mehrmassendämpfer mit drei separaten rechteckigen Massen 1060, 1070 und 1080. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Massen 1060 und 1070 über einen Schaft 1090 miteinander verbunden. Der Schaft 1090 ist bei 1100 eingeschnitten. Der Einschnitt 1100 ermöglicht, dass die Masse 1060 in einem anderen Freiheitsgrad in Bezug auf den Bremsbelag schwingen kann. Die Massen 1070 und 1080 sind über einen Schaft 1110 miteinander verbunden. Der Schaft 1110 ist bei 1120 eingeschnitten und in Bezug auf keine der Massen 1060, 1070 und 1080 mittig. Der Dämpfer 1050 ist in Bezug auf eine in 14 gezeigte Längsachse L3 asymmetrisch. Die Masse 1070 hat eine T-förmige Konfiguration. Ein Stamm 1130 der Masse 1070 ist mittig zwischen den Schäften 1090 und 1110. Einschnitte 1140 und 1150 resultieren aus der Position des Stammes 1130, wodurch es möglich ist, dass die Masse 1070 in zusätzlichen Freiheitsgraden in Bezug auf den Bremsbelag schwingen kann. Die Einschnitte 1110, 1120, 1140 und 1150 können die insgesamt benötigte Größe des Dämpfers 1050 reduzieren. In diesem Beispiel sind die Massen 1060 und 1080 mit den Flächen 1160 und 1170 an dem Bremsbelag angebracht. Die Massen 1060 und 1080 können durch herkömmliche Befestigungstechnologien, wie z. B. Schweißen oder Kleben, an dem Bremsbelag befestigt werden. Die Masse 1070 ist an dem Bremsbelag nicht befestigt und derart konfiguriert, dass sie sowohl in Bezug auf die Massen 1060 und 1080 als auch in Bezug auf den Bremsbelag schwingt. Die Masse 1080 hat einen zusätzlichen Freiheitsgrad derart, dass sie in Bezug auf den Bremsbelag schwingt.
Bei einer anderen Ausführungsform ist die Masse 1070 an dem Bremsbelag angebracht. Bei dieser Anordnung sind die Massen 1060 und 1080 an dem Bremsbelag nicht befestigt und haben einen zusätzlichen Freiheitsgrad der Schwingung in Bezug auf den Bremsbelag. Gleichermaßen kann die Masse 1080 an dem Bremsbelag angebracht sein, und die Massen 1060 und 1070 können derart konfiguriert sein, dass sie an dem Bremsbelag nicht angebracht sind und einen zusätzlichen Freiheitsgrad derart haben, dass sie in Bezug auf den Bremsbelag schwingen. Bei noch einer anderen Ausführungsform sind die Massen 1070 und 1080 an dem Bremsbelag angebracht. Bei dieser Konfiguration hat die Masse 1060 einen Freiheitsgrad derart, dass sie in Bezug auf den Bremsbelag schwingt. Bei einer anderen Ausführungsform sind die Schäfte 1090 und 1110 einzeln oder gemeinsam mit dem Bremsbelag verbunden. Es wird eingeschätzt, dass die Massen und die Schäfte mit irgendeiner Fläche oder einem Punkt verbunden werden können, um die Dämpfungscharakteristika des Dämpfers anzupassen.
Nachfolgend werden die Abmessungs- und Funktionscharakteristika beispielhaft für die Ausführungsform in 14 beschrieben. Die Breite der oberen Fläche der Masse 1070 ist 10,5 mm, und die Flächen 1180 und 1190 sind jeweils 7,25 mm lang. Die Flächen 1200 und 1210 sind jeweils 2,75 mm breit und erstrecken sich jeweils 2,25 mm von den Schäften 1090 und 1110. Die Massen 1060 und 1080 sind jeweils 6 mm dick und 5 mm breit und erstrecken sich jeweils 6 mm von den Schäften 1090 und 1110. Der Stamm 1130 erstreckt sich 3 mm von den Schäften 1090 und 1110. Die untere Fläche des Stammes 1130 ist 5 mm breit. Die Schäfte 1090 und 1110 sind jeweils 1,2 mm mal 6 mm. Die oberen Flächen der Schäfte 1090 und 1110 sind jeweils 16,5 mm lang. Die unteren Flächen der Schäfte 1090 und 1110 sind jeweils 13,5 mm lang. Der Einschnitt 1100 ist 2,25 mm mal 2 mm. Die Masse 1060 erstreckt sich 2,55 mm von dem Einschnitt 1100. Die Masse 1080 und der Einschnitt 1120 haben im Wesentlichen dieselben Abmessungen wie die Masse 1060 und der Einschnitt 1100. Bei dieser Konfiguration schwingt die Masse 1060 mit 2,2 kHz, die Masse 1070 schwingt mit 2,7 kHz, und die Masse 1080 schwingt mit 4,1 kHz.
15 zeigt einen Dämpfer 1250, der an einem Bremsbelag oder einem Rotor befestigt sein kann. Der Dämpfer 1250 ist ein Mehrmassendämpfer mit drei separaten rechteckigen Massen 1260, 1270 und 1280. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Massen 1260 und 1270 über einen Schaft 1290 miteinander verbunden. Der Schaft 1290 ist bei 1300 eingeschnitten. Der Einschnitt 1300 ermöglicht, dass die Masse 1260 in einem anderen Freiheitsgrad in Bezug auf den Bremsbelag schwingen kann. Die Massen 1270 und 1280 sind über einen Schaft 1310 miteinander verbunden. Der Schaft 1310 ist bei 1320 eingeschnitten und in Bezug auf keine der Massen 1260, 1270 und 1280 mittig. Der Dämpfer 1250 ist in Bezug auf eine in 15 gezeigte Längsachse L4 asymmetrisch. Die Masse 1270 hat eine T-förmige Konfiguration. Ein Stamm 1330 der Masse 1270 ist mittig zwischen den Schäften 1260 und 1280. Einschnitte 1340 und 1350 resultieren aus der Position des Stammes 1330, wodurch es möglich ist, dass die Masse 1270 in zusätzlichen Freiheitsgraden in Bezug auf den Bremsbelag schwingen kann. In diesem Beispiel sind die Massen 1260 und 1280 mit den Flächen 1360 und 1370 an dem Bremsbelag angebracht. Die Massen 1260 und 1280 können durch herkömmliche Befestigungstechnologien, wie z. B. Schweißen oder Kleben, an dem Bremsbelag befestigt werden. Die Masse 1270 ist an dem Bremsbelag nicht befestigt und derart konfiguriert, dass sie sowohl in Bezug auf die Massen 1260 und 1280 als auch in Bezug auf den Bremsbelag schwingt. Die Masse 1270 hat einen zusätzlichen Freiheitsgrad derart, dass sie in Bezug auf den Bremsbelag schwingt.
Bei einer anderen Ausführungsform ist die Masse 1270 an dem Bremsbelag angebracht. Bei dieser Anordnung sind die Massen 1260 und 1280 an dem Bremsbelag nicht befestigt und haben einen zusätzlichen Freiheitsgrad der Schwingung in Bezug auf den Bremsbelag. Gleichermaßen kann die Masse 1260 an dem Bremsbelag angebracht sein, und die Massen 1270 und 1280 können derart konfiguriert sein, dass sie an dem Bremsbelag nicht angebracht sind und einen zusätzlichen Freiheitsgrad derart haben, dass sie in Bezug auf den Bremsbelag schwingen. Bei noch einer anderen Ausführungsform sind die Massen 1270 und 1280 an dem Bremsbelag angebracht. Bei dieser Konfiguration hat die Masse 1260 einen Freiheitsgrad derart, dass sie in Bezug auf den Bremsbelag schwingt. Bei einer anderen Ausführungsform sind die Schäfte 1290 und 1310 einzeln oder gemeinsam mit dem Bremsbelag verbunden. Es wird eingeschätzt, dass die Massen und die Schäfte mit irgendeiner Fläche oder einem Punkt verbunden werden können, um die Dämpfungscharakteristika des Dämpfers anzupassen.
Nachfolgend werden die Abmessungs- und Funktionscharakteristika beispielhaft für die Ausführungsform in 15 beschrieben. Die Breite der oberen Fläche der Masse 1270 ist 7,5 mm, und die Flächen 1390 und 1400 sind jeweils 2,25 mm lang und 1,25 mm breit und erstrecken sich jeweils 2,25 mm von den Schäften 1290 und 1310. Die Schäfte 1390 und 1400 sind jeweils 1,5 mm mal 6 mm. Der Stamm 1330 ist 5 mm breit und 6 mm dick und erstreckt sich 3 mm von den Schäften 1290 und 1310. Die oberen Flächen der Schäfte 1290 und 1310 sind jeweils 14 mm lang. Die unteren Flächen der Schäfte 1290 und 1310 sind jeweils 11 mm lang. Die äußere Fläche der Masse 1260 ist 6,23 mm lang. Der Einschnitt 1300 ist 2,25 mm mal 2 mm. Die innere Fläche der Masse 1260 ist 2,483 mm lang. Die Masse 1280 und der Einschnitt 1320 haben im Wesentlichen dieselben Abmessungen wie die Masse 1260 und der Einschnitt 1300. Bei dieser Konfiguration schwingt die Masse 1260 mit 6,68 kHz, die Masse 1270 schwingt mit 8,698 kHz, und die Masse 1280 schwingt mit 14,2 kHz.
16 zeigt einen Dämpfer 1450, der an einem Bremsbelag oder einem Rotor befestigt sein kann. Der Dämpfer 1450 ist ein Mehrmassendämpfer mit drei separaten Massen 1460, 1470 und 1480. Die Massen 1460, 1470 und 1480 und die Schäfte 1490 und 1500 sind zylindrisch. Die zylindrische Konfiguration des Dämpfers 1450 schafft eine Größe, die für die Unterbringung in begrenzten Bereichen einer Bremsenanordnung, wie z. B. dem Belagträger und dem Innenklotz zwischen dem Bremsbelag und dem Bremssattel, effizient ist. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Massen 1460 und 1470 über einen Schaft 1490 miteinander verbunden. Die Massen 1470 und 1480 sind über einen Schaft 1500 miteinander verbunden. Die Schäfte 1490 und 1500 sind in der vertikalen Mitte der Massen 1460, 1470 und 1480 angebracht. Der Dämpfer 1450 ist in Bezug auf eine in 16 gezeigte Längsachse L5 symmetrisch. Die Masse 1470 ist an dem Bremsbelag angebracht und kann durch herkömmliche Befestigungstechnologien, wie z. B. Schweißen oder Kleben, an dem Bremsbelag befestigt werden. Die Massen 1460 und 1480 sind an dem Bremsbelag nicht befestigt und derart konfiguriert, dass sie sowohl in Bezug auf die Masse 1470 als auch in Bezug auf den Bremsbelag schwingen. Die Massen 1460 und 1480 haben einen Freiheitsgrad derart, dass sie in Bezug auf den Bremsbelag schwingen.
Bei einer anderen Ausführungsform ist die Masse 1460 an dem Bremsbelag angebracht. Bei dieser Anordnung sind die Massen 1470 und 1480 an dem Bremsbelag nicht befestigt und haben einen zusätzlichen Freiheitsgrad der Schwingung in Bezug auf den Bremsbelag. Gleichermaßen kann die Masse 1480 an dem Bremsbelag angebracht sein, und die Massen 1460 und 1470 können derart konfiguriert sein, dass sie an dem Bremsbelag nicht angebracht sind und einen zusätzlichen Freiheitsgrad derart haben, dass sie in Bezug auf den Bremsbelag schwingen. Bei noch einer anderen Ausführungsform sind die Massen 1460 und 1470 an dem Bremsbelag angebracht. Bei dieser Konfiguration hat die Masse 1480 einen Freiheitsgrad derart, dass sie in Bezug auf den Bremsbelag schwingt. Bei einer anderen Ausführungsform sind die Schäfte 1490 und 1500 einzeln oder gemeinsam mit dem Bremsbelag verbunden. Es wird eingeschätzt, dass die Massen und die Schäfte mit irgendeiner Fläche oder einem Punkt verbunden werden können, um die Dämpfungscharakteristika des Dämpfers anzupassen.
Nachfolgend werden die Abmessungs- und Funktionscharakteristika beispielhaft für die Ausführungsform in 16 beschrieben. Die Breite der Masse 1460 ist 3,3 mm, und der Durchmesser ist 4,5 mm. Die Masse 1480 hat im Wesentlichen dieselben Abmessungen wie die Masse 1460. Die Masse 1460 ist 3,6 mm von der Masse 1470 entfernt an dem Schaft 1490 positioniert. Die Masse 1470 ist 3 mm dick und hat einen Durchmesser von 7 mm. Der Durchmesser der Schäfte 1490 und 1500 ist jeweils 1,4 mm. Bei dieser Konfiguration schwingen die Massen 1460 und 1480 jeweils mit 6,2 kHz, und die Masse 1470 schwingt mit 6,3 kHz.
17 zeigt einen Dämpfer 1550, der an einem Bremsbelag oder einem Rotor befestigt sein kann. Der Dämpfer 1550 ist ein Mehrmassendämpfer mit drei separaten Massen 1560, 1570 und 1580. Die Massen 1560, 1570 und 1580 und die Schäfte 1590 und 1600 sind zylindrisch. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Massen 1560 und 1570 über einen Schaft 1590 miteinander verbunden. Die Massen 1570 und 1580 sind über einen Schaft 1600 miteinander verbunden. Die Schäfte 1590 und 1600 sind in der vertikalen Mitte der Massen 1560, 1570 und 1580 angebracht. Der Dämpfer 1550 ist in Bezug auf eine in 17 gezeigte Längsachse L6 symmetrisch. Die Masse 1560 ist an dem Bremsbelag angebracht und kann durch herkömmliche Befestigungstechnologien, wie z. B. Schweißen oder Kleben, an dem Bremsbelag befestigt werden. Die Massen 1570 und 1580 sind an dem Bremsbelag nicht befestigt und derart konfiguriert, dass sie sowohl in Bezug auf die Masse 1560 als auch in Bezug auf den Bremsbelag schwingen. Die Massen 1570 und 1580 haben einen Freiheitsgrad derart, dass sie in Bezug auf den Bremsbelag schwingen.
Bei einer anderen Ausführungsform ist die Masse 1570 an dem Bremsbelag angebracht. Bei dieser Anordnung sind die Massen 1560 und 1580 an dem Bremsbelag nicht befestigt und haben einen zusätzlichen Freiheitsgrad der Schwingung in Bezug auf den Bremsbelag. Gleichermaßen kann die Masse 1580 an dem Bremsbelag angebracht sein, und die Massen 1560 und 1570 können derart konfiguriert sein, dass sie an dem Bremsbelag nicht angebracht sind und einen zusätzlichen Freiheitsgrad derart haben, dass sie in Bezug auf den Bremsbelag schwingen. Bei einer anderen Ausführungsform sind die Schäfte 1590 und 1600 einzeln oder gemeinsam mit dem Bremsbelag verbunden. Es wird eingeschätzt, dass die Massen und die Schäfte mit irgendeiner Fläche oder einem Punkt verbunden werden können, um die Dämpfungscharakteristika des Dämpfers anzupassen.
Nachfolgend werden die Abmessungs- und Funktionscharakteristika beispielhaft für die Ausführungsform in 17 beschrieben. Die Breite der Masse 1560 ist 3,3 mm, und der Durchmesser ist 4,5 mm. Die Masse 1580 hat im Wesentlichen dieselben Abmessungen wie die Masse 1560. Die Masse 1560 ist 3,6 mm von der Masse 1570 entfernt an dem Schaft 1590 positioniert. Die Masse 1570 ist 3 mm dick und hat einen Durchmesser von 7 mm. Der Durchmesser der Schäfte 1590 und 1600 ist jeweils 2 mm. Bei dieser Konfiguration schwingen die Massen 1560 und 1580 jeweils mit 10,67 kHz, und die Masse 1570 schwingt mit 12,1 kHz.
18 zeigt ein Verfahren 1700 zur Herstellung einer Bremsenanordnung, die derart konfiguriert ist, dass sie die Geräusche während des Bremsens reduziert. Die Schritte des Verfahrens 1700 umfassen: 1710 Bereitstellen eines Bremsbelags, 1720 Bilden eines Rotors oder einer Trommel, die derart konfiguriert sind, dass sie mit dem Bremsbelag zusammenwirken, 1730 Bestimmen eines Schwingungsmodus in einer Ebene für den Rotor, die Trommel oder den Bremsbelag, 1740 Identifizieren eines Schwingungsmodus außerhalb der Ebene für den Rotor, die Trommel oder den Bremsbelag, und 1750 Einbeziehen eines Dämpfers in den Rotor, die Trommel und den Bremsbelag, um einen Schwingungsmodus für den Rotor, die Trommel oder den Bremsbelag in den Schwingungsmodus in der Ebene und den Schwingungsmodus außerhalb der Ebene während des Bremsens zu teilen. (Beispielhafte Rotoren, Trommeln und Bremsbeläge sind in den 1–5 und 9–11 gezeigt). Die Schwingungsmodi in und außerhalb der Ebene können durch verschiedene Methoden, wie z. B. Messung, Simulation oder Schätzung, basierend auf den Strukturcharakteristika der Bremsenanordnung hergeleitet werden. Die Dämpfer können zum Beispiel durch Integrieren der Dämpfergussteile in die Rotor- oder Trommelgussteile für die Bremsenanordnung geformt werden. Dies stellt ein kostengünstiges Herstellungsverfahren für die Bremsenanordnung dar. Das Verfahren kann auch das Bilden des Dämpfers mit wenigstens drei Massen umfassen, die durch Schäfte miteinander verbunden sind, die sich zwischen jeweils zwei Massen erstrecken, wie z. B. in den 12-17 gezeigt ist. In dem Dämpfer können Einschnitte eingebracht sein, wie in den 14 und 15 gezeigt ist. Die Einschnitte können zum Beispiel durch Integrieren der Einschnitte in die Rotor- oder Trommelgussteile für die Bremsenanordnung geformt werden. Eine Anwendung des Verfahrens umfasst das Einschneiden wenigstens eines Schaftes derart, dass die Schwingung wenigstens einer der Massen während des Bremsens erhöht wird, wie z. B. in 15 gezeigt ist. Bei einer anderen Ausführungsform umfasst das Herstellungsverfahren 1700 das Einbeziehen eines anderen Dämpfers in den Rotor und das Rotationssymmetrieren der Dämpfer in Bezug auf den Rotor. Die Dämpfer können an diametral gegenüberliegenden Stellen in Bezug auf den Rotor an dem Rotor angebracht sein, wie z. B. in 3 gezeigt ist.
Eine oder mehrere dieser Bremsenanordnungen können bei den verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden, und ein Dämpfer kann verwendet werden, um die gewünschte modusteilende oder Quietschen reduzierende Schwingung zu erzwingen. Die Abmessungen der Schäfte (oder Ausleger) und Massen, die hierin diskutiert wurden, können geändert werden, um verschiedene Quietschen reduzierende Schwingungen zu erzwingen. Obwohl in manchen der beispielhaften Ausführungsformen die Schäfte im Wesentlichen die gleiche Länge und Konfiguration haben, können irgendwelche dieser Schäfte unterschiedliche Längen in demselben Dämpfer haben. Darüber hinaus können, obwohl in manchen der beispielhaften Ausführungsformen die Massen im Wesentlichen die gleiche Größe und Konfiguration haben, irgendwelche dieser Massen unterschiedliche Längen oder Umfänge in demselben Dämpfer haben. Die Schäfte und Massen können irgendeine Form, gleich oder ungleich, in demselben Dämpfer haben, und sind nicht auf zylindrische oder rechteckige Konfigurationen beschränkt. Bei anderen beispielhaften Ausführungsformen haben die Schäfte und Massen eine dreieckige Konfiguration.
Die Massen und Schäfte können aus irgendeiner Anzahl von Materialien bestehen. Bei einigen Ausführungsformen bestehen die Massen oder Schäfte aus demselben Material. Bei anderen Ausführungsformen können irgendwelche der Schäfte oder Massen aus verschiedenen Materialien bestehen. Die Massen und Schäfte können zum Beispiel aus Stahl, Aluminiumlegierungen, Gummi oder Hartplastik sein. Die Materialzusammensetzung der Schäfte kann entsprechend der gewünschten Elastizität des jeweiligen Schaftes variieren. In einigen Beispielen wird Gummi für höhere Elastizität verwendet, und in anderen Beispielen wird Stahl für relativ niedrige Elastizität verwendet. Unterschiedliche Arten von Materialien können verwendet werden, um die Verformungsqualitäten der Schäfte zu verändern.

Claims

Fahrzeugbremsenanordnung mit reduziertem Quietschen, aufweisend: einen Rotor (20, 210, 360), welcher derart konfiguriert ist, dass er wahlweise mit einem Bremsbelag (70, 240, 390) verbunden ist; und eine Mehrzahl von konzentrierten Massendämpfern (130, 300, 450), die an dem Rotor (20, 210, 360) angebracht sind, wobei die konzentrierten Massendämpfer (130, 300, 450) derart konfiguriert sind, dass sie auf den Rotor (20, 210, 360) eine lokalisierte Kraft ausüben, die eine Quietschen reduzierende Schwingung in der Bremsenanordnung (10, 200, 350) erzeugt.
Fahrzeugbremsenanordnung nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von konzentrierten Massendämpfern (130, 300, 450) in Bezug auf den Rotor (20, 210, 360) rotationssymmetrisch sind.
Fahrzeugbremsenanordnung nach Anspruch 2, wobei wenigstens zwei der konzentrierten Massendämpfer (130, 300) an diametral gegenüberliegenden Stellen in Bezug auf den Rotor (20, 210) positioniert sind.
Fahrzeugbremsenanordnung nach Anspruch 1, wobei wenigstens einer der Mehrzahl von konzentrierten Massendämpfern (130, 300, 450) einstückig mit dem Rotor (20, 210, 360) ausgebildet ist.
Fahrzeugbremsenanordnung nach Anspruch 1, wobei wenigstens einer der Mehrzahl von konzentrierten Massendämpfern (130, 300, 450) entlang dem Außendurchmesser des Rotors (20, 210, 360) positioniert ist.
Fahrzeugbremsenanordnung nach Anspruch 1, wobei wenigstens einer der konzentrierten Massendämpfer eine Masse von 0,2 Gramm hat.
Fahrzeugbremsenanordnung nach Anspruch 1, wobei wenigstens einer der konzentrierten Massendämpfer eine Masse von wenigstens 50 Gramm hat.
Fahrzeugbremsenanordnung nach Anspruch 7, wobei wenigstens einer der konzentrierten Massendämpfer eine Masse von 20 Gramm hat.
Fahrzeugbremsenanordnung mit reduziertem Quietschen, aufweisend: einen Bremsbelag (650, 700), welcher derart wirksam ist, dass er eine Bremskraft auf einen Bremsrotor oder eine Bremstrommel ausübt, und welcher einer Schwingung während des Bremsens ausgesetzt ist; und einen Dämpfer (680, 730, 750, 900, 1050, 1250, 1450, 1550), der an dem Bremsbelag angebracht und derart konfiguriert ist, dass er eine Quietschen reduzierende Schwingung in dem Bremsbelag erzwingt, wobei der Dämpfer aufweist: (i) eine erste Masse (770, 990, 1070, 1270, 1470, 1570); (ii) eine zweite Masse (760, 910, 1060, 1260, 1460, 1560), die über einen ersten Schaft (790, 940, 1090, 1290, 1490, 1590) mit der ersten Masse verbunden ist; und (iii) eine dritte Masse (780, 930, 1080, 1280, 1480, 1580), die über einen zweiten Schaft (800, 950, 1110, 1310, 1500, 1600) mit der ersten Masse verbunden ist.
Fahrzeugbremsenanordnung nach Anspruch 9, wobei der Dämpfer (680, 730, 750, 900, 1050, 1250, 1450, 1550) an einer Innenfläche des Bremsbelags (650, 700) angebracht ist.
Fahrzeugbremsenanordnung nach Anspruch 9, wobei der Dämpfer (1450, 1550) entlang einer Längsachse (L5; L6) symmetrisch ist.
Fahrzeugbremsenanordnung nach Anspruch 9, wobei der Dämpfer (750, 900, 1050, 1250) entlang einer Längsachse (L1, L2, L3, L4) asymmetrisch ist.
Fahrzeugbremsenanordnung nach Anspruch 9, wobei der Dämpfer (1050, 1250) einen Einschnitt (1100, 1120, 1300, 1320) in wenigstens einem von dem ersten Schaft (1090, 1290) und dem zweiten Schaft (1110, 1310) aufweist.
Fahrzeugbremsenanordnung nach Anspruch 9, wobei wenigstens einer von dem ersten Schaft (1490, 1590) und dem zweiten Schaft (1500, 1600) zylindrisch ist.
Fahrzeugbremsenanordnung nach Anspruch 9, wobei wenigstens eine von der ersten Masse (1470, 1570), der zweiten Masse (1460, 1560) und der dritten Masse (1480, 1580) zylindrisch ist.
Verfahren zur Herstellung einer Bremsenanordnung, die derart konfiguriert ist, dass sie Geräusche während des Bremsens reduziert, umfassend: Bereitstellen eines Bremsbelags (70, 240, 390, 650, 700); Bilden eines Rotors (20, 210, 360) oder einer Trommel, die derart konfiguriert sind, dass sie mit dem Bremsbelag zusammenwirken; Bestimmen eines Schwingungsmodus in einer Ebene für wenigstens eines von dem Rotor, der Trommel und dem Bremsbelag; Identifizieren eines Schwingungsmodus außerhalb der Ebene für wenigstens eines von dem Rotor, der Trommel und dem Bremsbelag; und Einbeziehen eines Dämpfers (130, 300, 450, 680, 730, 750, 900, 1050, 1250, 1450, 1550) in wenigstens eines vom dem Rotor, der Trommel und dem Bremsbelag, um einen Schwingungsmodus für den Rotor, die Trommel oder den Bremsbelag in den Schwingungsmodus in der Ebene und den Schwingungsmodus außerhalb der Ebene während des Bremsens zu teilen.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend: Bilden des Dämpfers (750, 900, 1050, 1250, 1450, 1550) derart, dass er wenigstens drei Massen (770, 990, 1070, 1270, 1470, 1570; 760, 910, 1060, 1260, 1460, 1560; 780, 930, 1080, 1280, 1480, 1580) aufweist, die durch Schäfte (790, 940, 1090, 1290, 1490, 1590; 800, 950, 1110, 1310, 1500, 1600) miteinander verbunden sind, die sich zwischen wenigstens zwei Massen erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend: Einschneiden wenigstens eines Schaftes (1090, 1290; 1110, 1310) derart, dass die Schwingung von wenigstens einer der Massen während des Bremsens erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend: Einbeziehen eines anderen Dämpfers (130, 300, 450) in den Rotor (20, 210, 360); und Rotationssymmetrieren der Dämpfer (130, 300, 450) in Bezug auf den Rotor (20, 210, 360).
Verfahren nach Anspruch 19, ferner umfassend: Anbringen der Dämpfer (130, 300) an den Rotor (20, 210) an diametral gegenüberliegenden Stellen in Bezug auf den Rotor (20, 210).