DE102012020293A1

DE102012020293A1 - Verfahren zum Abstimmen der Eigenfrequenzen schwingungsbeanspruchter Bauteile an Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE102012020293A1
Application number: DE201210020293
Authority: DE
Inventors: Sebastian Schindler; Alexander Steigerwald
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2013-11-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abstimmen der Eigenfrequenzen schwingungsbeanspruchter Bauteile an Kraftfahrzeugen, insbesondere an Bauteilen von Bremssystemen, wobei die Eigenfrequenzen durch Einstellung der Masse eines oder mehrerer Bauteile derart ausgelegt werden, dass Schwingungsüberlagerungen beziehungsweise Resonanzschwingungen im Betrieb weitgehendst vermieden sind. Zur Einhaltung enger Frequenzbereiche der Bauteile wird vorgeschlagen, dass in zumindest ein Bauteil (10) an nicht strukturschwächender Stelle zumindest eine Bohrung (16) eingebracht wird, dass die Eigenfrequenz des Bauteils (10) dann individuell vermessen wird und dass bei einer Abweichung die gewünschte Eigenfrequenz durch Vergrößern/Vertiefen der Bohrung (16) oder durch Einfügen eines mehr oder minder massebehafteten Stopfens (18) eingestellt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abstimmen der Eigenfrequenzen schwingungsbeanspruchter Bauteile an Kraftfahrzeugen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist zum Beispiel durch die DE 199 25 004 A1 bekannt, bei Bremssystemen für Kraftfahrzeuge die Eigenfrequenzen der Bauteile wie insbesondere Bremssättel, Bremsscheiben, etc. so auszulegen, dass bei Schwingungsanregungen beziehungsweise im Bremsbetrieb keine Resonanzschwingungen bzw. Schwingungsüberlagerungen auftreten können, die sich hörbar als Bremsenquietschen darstellen. Auch mechanische Überbeanspruchungen einzelner Bauteile können daraus resultieren. Als Abhilfe wird vorgeschlagen, dass zum Beispiel der Eigenfrequenzbereich des Bremssattels außerhalb des Eigenfrequenzbereichs der Bremsscheibe oder auch anderer im Bremssystem befindlicher Bauteile liegt. Bei der Serienfertigung von Kraftfahrzeugen kann aber nicht ausgeschlossen werden, dass diese relativ nahe aneinander liegenden Frequenzbereiche eingehalten werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorzuschlagen, mit dem in einem engen Toleranzband die aufeinander abgestimmten Frequenzbereiche zumindest von ausgewählten, schwingungsbeanspruchten Bauteilen herstellbar sind.
Die Lösung der verfahrensgemäßen Aufgabe ist in den Merkmalen des Patentanspruchs 1 angeführt. Vorteilhafte Weiterbildungen und eine besonders zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass in zumindest ein Bauteil an nicht strukturschwächender Stelle zumindest eine Bohrung eingebracht wird, dass die Eigenfrequenz des Bauteils dann individuell vermessen wird und dass bei einer Abweichung die gewünschte Eigenfrequenz durch Vergrößern/Vertiefen der Bohrung oder durch Einfügen eines mehr oder minder massebehafteten Stopfens eingestellt wird. Die Erfindung setzt quasi dort ein, wo nach konstruktiver Festlegung der Eigenfrequenzen der Bauteile diese im Fertigzustand sind. Dabei ist an dem zumindest einen Bauteil durch die eingebrachte Bohrung eine einfache, prozesssichere Maßnahme getroffen, die bei Fertigungstoleranzen eine einfache Nachjustierung der Eigenfrequenz durch Gewichtsreduktion (Bohrung vergrößern/vertiefen) oder Gewichtserhöhung (Stopfen) ermöglicht.
Besonders bevorzugt kann die Eigenfrequenz der Bauteile mit der zumindest einen Bohrung mit einer Inline-Frequenzmessung vorher und gegebenenfalls nachher eingestellt werden.
Eine besonders zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bei einem Bremssystem für Kraftfahrzeuge besteht darin, dass der Bremssattel einer Scheibenbremse und/oder die Bremsscheibe und/oder der den Bremssattel tragende Radträger mit zumindest einer Bohrung versehen ist, die nach Vermessung der Eigenfrequenz definiert verändert oder mit einem massebehafteten Stopfen versehen ist. Ist die Eigenfrequenz des betreffenden Bauteils zu niedrig, so kann durch Gewichtsreduktion beziehungsweise Aufweiten oder Vertiefen der Bohrung dies korrigiert werden, während bei einer zu hohen Eigenfrequenz ein mehr oder minder massebehafteter Stopfen eingesetzt wird.
Die Bohrung kann funktions- und fertigungstechnisch günstig in zumindest einen an das Bauteil angeformten Butzen eingebracht sein. Der Butzen ist sozusagen an das Bauteil angehängt, beeinträchtigt also nicht dessen Festigkeit, ermöglicht aber in einfacher Weise dessen Abstimmung auf die geforderte Eigenfrequenz.
Die Stopfen können zu einer definierten, einfach beherrschbaren Einstellung der Eigenfrequenz unterschiedliche Längen aufweisen und/oder unterschiedlich tief in die Bohrung eingepresst sein und/oder es können Stopfen unterschiedlicher Materialdichte verwendet sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:
1 eine raumbildliche Ansicht eines Bremssattels eines Bremssystems für Kraftfahrzeuge mit seitlich der Bremsbelagführungen angeformten Butzen mit eingearbeiteten Bohrungen; und
2 einen Schnitt gemäß Linie II-II der 1 durch eine Bohrung des Bremssattels mit einem zur definierten Einstellung der Eigenfrequenz eingesetzten Stopfen.
In der 1 ist ein Bremssattel 10 soweit nicht beschrieben bekannter Bauart dargestellt, der an einem Radträger des Kraftfahrzeugs befestigt ist. Das Gehäuse 12 des Bremssattels 10 trägt in üblicher Weise in einen Schacht 14 eingesetzte Bremsbeläge (nur angedeutet), die beiderseits einer Bremsscheibe (nicht dargestellt) angeordnet und mittels in dem Gehäuse 12 des Bremssattels 10 verschiebbar geführter Hydraulikkolben an die Bremsscheibe anpressbar sind. Mit Bezug auf den Aufbau des Bremssattels 10 wird zudem auf die DE 199 25 004 A1 verwiesen, in der ein baugleicher Bremssattel beschrieben ist. Insofern wird auch auf die DE 199 25 004 A1 verwiesen.
In der 1 oberhalb und unterhalb des Schachtes 14 sind an das Gehäuse 12 des Bremssattels 10 in nicht die Festigkeit des Bremssattels 10 beeinträchtigenden Bereichen Butzen 12a angeformt, in die Bohrungen 16 (Sacklochbohrungen oder durchgehende Bohrungen) eingearbeitet sind.
Der Bremssattel 10 und gegebenenfalls andere Bauteile des Bremssystems des Kraftfahrzeugs, wie die Bremsscheibe, der Radträger oder ein Schwenklager, etc. sind auf definierte Eigenfrequenzbereiche zur Vermeidung von durch den Bremsvorgang angeregte Schwingungsüberlagerungen beziehungsweise Resonanzschwingungen ausgelegt.
In einer Inline-Frequenzmessung zum Beispiel durch „Anschlagen” des Bauteils (hier der Bremssattel 10) wird überprüft, ob die Eigenfrequenz innerhalb eines definierten Toleranzbereichs liegt.
Ist dies nicht der Fall, so kann zur Erhöhung der Eigenfrequenz in fertigungstechnisch einfacher Weise die Bohrung 16 erweitert oder vertieft (im Falle einer Sacklochbohrung) beziehungsweise das Gewicht des Bremssattels 10 reduziert werden. Dessen Festigkeitseigenschaften werden dabei nicht beeinträchtigt.
Im umgekehrten Falle werden zum Vermindern der Eigenfrequenz des Bremssattels 10 in die ursprünglichen Bohrungen 16 (vgl. 2) in ihrer Länge und Materialdichte unterschiedliche Stopfen 18 mit Presssitz eingesetzt und damit die Eigenfrequenz des Bremssattels 10 durch Erhöhung dessen Gewichts auf den gewünschten Wert korrigiert.
Die Stopfen 18 können neben ihrer unterschiedlichen Länge auch mit unterschiedlichen Materialien gebildet sein, zum Beispiel aus Stahl, Leichtmetall, gegebenenfalls auch aus schwingungsdämpfendem Gummi oder Kunststoff.
Nach erfolgter Korrektur des Bremssattels 10 oder gegebenenfalls auch weiterer Bauteile des Bremssystems des Kraftfahrzeugs kann eine nochmalige Inline-Frequenzmessung durchgeführt werden, wobei dies bei gegebenen Erfahrungswerten auch entfallen kann.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann auch an anderen, schwingungsbeanspruchten Bauteilen eingesetzt sein, zum Beispiel um unzulässige Vibrationen oder Störgeräusche im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs auszuschließen.
Anstelle der zwei an dem Bremssattel 10 dargestellten Bohrungen 16 können auch nur eine Bohrung 16 oder mehr als zwei Bohrungen 16 je nach Anwendungsfall vorgesehen sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19925004 A1 [0002, 0013, 0013]

Claims

Verfahren zum Abstimmen der Eigenfrequenzen schwingungsbeanspruchter Bauteile an Kraftfahrzeugen, insbesondere an Bauteilen von Bremssystemen, wobei die Eigenfrequenzen durch Einstellung der Masse eines oder mehrerer Bauteile derart ausgelegt werden, dass Schwingungsüberlagerungen beziehungsweise Resonanzschwingungen im Betrieb weitgehendst vermieden sind, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest ein Bauteil (10) an nicht strukturschwächender Stelle zumindest eine Bohrung (16) eingebracht wird, dass die Eigenfrequenz des Bauteils (10) dann individuell vermessen wird und dass bei einer Abweichung die gewünschte Eigenfrequenz durch Vergrößern/Vertiefen der Bohrung (16) oder durch Einfügen eines mehr oder minder massebehafteten Stopfens (18) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenfrequenz der Bauteile (10) mit der zumindest einen Bohrung (16) mit einer Inline-Frequenzmessung bestimmt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Bremssystem für Kraftfahrzeuge der Bremssattel (10) einer Scheibenbremse und/oder die Bremsscheibe und/oder der den Bremssattel tragende Radträger mit zumindest einer Bohrung (16) versehen ist, die nach Vermessung deren Eigenfrequenz definiert verändert oder mit einem massebehafteten Stopfen (18) versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (16) in einen an das Bauteil (10) angeformten Butzen (12a) eingebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stopfen (18) unterschiedliche Längen aufweisen und/oder unterschiedlich tief in die Bohrung (16) eingepresst sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Stopfen (18) unterschiedlicher Materialdichte verwendet sind.