DE102015104035B3 - Noise-insulated lining carrier and brake pad - Google Patents
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Abstract
Es handelt sich um einen Belagträger (1), insbesondere für einen Scheibenbremsbelag, mit einer strukturierten Oberfläche (2), welche sich auf der dem Reibbelag abgewandten Seite des Belagträgers (1) befindet und welche Vertiefungen (3) und offene Volumina (5) aufweist. Der Belagträger ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass diese Vertiefungen (3) und offenen Volumina (5) alle oder zum Teil mit geräuschdämmendem Material verfüllt sind.It is a lining carrier (1), in particular for a disc brake pad, with a structured surface (2) which is located on the side facing away from the friction lining of the lining carrier (1) and which has recesses (3) and open volumes (5) , The lining carrier according to the invention is characterized in that these depressions (3) and open volumes (5) are all or partly filled with sound-absorbing material.
Description
Die Erfindung betrifft einen geräuschisolierten Belagträger für einen geräuschisolierten Bremsbelag, insbesondere einen Bremsbelag für Scheibenbremsen, wie er im Anspruch 1 näher beschrieben ist. The invention relates to a noise-insulated pad carrier for a noise-insulated brake pad, in particular a brake pad for disc brakes, as described in more detail in claim 1.
Beim Einsatz von Bremsbelägen, welche grundsätzlich einen Belagträger und einen darauf befindlichen Reibbelag aufweisen und z.B. bei Scheibenbremsen für Motorräder, LKW, PKW oder Bahnanwendungen zu finden sind, kommt es zu unerwünschten Geräuschen. Diese Geräuschentwicklung ist auf das sog. Reibungsquietschen bzw. auf das Auftreten von Resonanzschwingungen im Betriebszustand zurückzuführen und ist insbesondere für die Fahrzeugindustrie problematisch, da sie die Komforteigenschaften des Fahrzeugs, z.B. PKW, insgesamt beeinträchtigt. When using brake linings, which basically have a lining carrier and a friction lining thereon, and e.g. disc brakes for motorcycles, trucks, cars or railway applications, there are unwanted noise. This noise development is due to the so-called frictional squeal or the occurrence of resonance vibrations in the operating state and is particularly problematic for the vehicle industry, since it the comfort characteristics of the vehicle, e.g. Passenger car, overall impaired.
Es sind Bremsbacken oder Bremsbeläge im Stand der Technik bekannt, die aus einem Belagträger und einem Reibbelag bestehen, sowie aus einer zwischen dem Reibbelag und dem Belagträger angeordneten Zwischenschicht als Dämpfungselement zur Vermeidung von Reibungsquietschen. Mit einer solchen Zwischenschicht lassen sich Resonanzschwingungen, die beim Bremsen auftreten, dämpfen. Solche Dämpfungsschichten sind beispielsweise aus
Weiterhin werden im Stand der Technik mehrteilige Belagträger oder Trägerplatten beschrieben, deren Trägerplatte aus zwei miteinander elastisch oder viskoelastisch verbundenen Plattenteilen gebildet ist; vgl.
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Schließlich wird im Stand der Technik auch die Verwendung von Dämpfungsblechen bei Scheibenbremsen für den Zweck der Geräuschdämpfung beschrieben, z.B.
Hierzu wird das Dämmblech, das eine im Verhältnis zum Belagträger geringe Materialdicke aufweist, auf der Seite des Belagträgers, welche den eigentlichen Reibbelag nicht trägt, mit dem Belagträger verbunden. For this purpose, the insulating sheet, which has a low in relation to the lining carrier material thickness, on the side of the lining carrier, which does not carry the actual friction lining, connected to the lining carrier.
Aus der Praxis sind zwei Verbindungsverfahren hierfür bekannt: Bei einem ersten Verfahren werden an dem Bremsbelagträger einstückige Nieterhebungen angeformt; das Dämmblech wird mit passenden Bohrungen versehen und auf den Bremsbelagträger aufgelegt. Die durch die Bohrungen im Dämmblech ragenden Nieterhebungen werden dann mittels eines Nietwerkzeuges umgeformt, wodurch das Dämmblech mit dem Bremsbelagträger vernietet wird. Ein zweites bekanntes Verfahren besteht in einem Verkleben von Bremsbelagträger und Dämmblech. From practice, two connection methods are known for this purpose: In a first method, one-piece tiller elevations are integrally formed on the brake lining carrier; The insulating sheet is provided with suitable holes and placed on the brake pad carrier. The projecting through the holes in the insulating sheet Nieterhebungen are then formed by means of a riveting tool, whereby the insulating sheet is riveted to the brake pad carrier. A second known method consists in a bonding of brake pad carrier and insulating sheet.
Bei dem ersten bekannten Verfahren wir als nachteilig angesehen, dass die Herstellung des Bremsbelagträgers aufgrund der daran vorzusehenden Nieterhebungen relativ aufwendig ist. In der Praxis erfolgt die Herstellung entweder als Gußteil oder als Stanz- und Prägeteil. Ein Gußteil erfordert eine spanende Bearbeitung der Oberfläche, um die erforderliche Form- und Maßgenauigkeit zu gewährleisten; für die Herstellung von Stanz- und Prägeteil fallen insbesondere hohe Formkosten an, weil die Formen einer hohen mechanischen Beanspruchung und einem starken Verschleiß unterliegen, was sich besonders bei Massenfertigung auf die Kosten negativ auswirkt. Auf diese Weise werden die Herstellungskosten des Bremsbelagträgers relativ hoch. Die Begriffe Bremsbelagträger und Belagträger werden für die Zwecke der Erfindung synonym verwendet. In the first known method, we considered a disadvantage that the production of the brake lining carrier is relatively expensive due to the Nieterhebungen to be provided thereon. In practice, the production takes place either as a casting or as a stamping and embossing part. A casting requires a machining of the surface to ensure the required dimensional and dimensional accuracy; For the production of stamping and embossing part fall in particular high mold costs, because the forms are subject to high mechanical stress and heavy wear, which has a negative impact on costs, especially in mass production. In this way, the manufacturing cost of the brake pad carrier are relatively high. The Terms brake lining carrier and lining carrier are used synonymously for the purposes of the invention.
Bei dem zweiten bekannten Verfahren wird als nachteilig angesehen, dass die Klebeverbindung zwischen Bremsbelagträger und Dämmblech nicht immer den im Betrieb der zugehörigen Bremse auftretenden hohen Temperaturen gewachsen ist, wodurch es zu einer Lösung der Verbindung zwischen Bremsbelagträger und Dämmblech kommen kann. Die Bremsfunktion der Bremse bleibt dann zwar erhalten, jedoch geht die Wirkung des Dämmbleches verloren. In the second known method is considered disadvantageous that the adhesive bond between the brake pad carrier and insulating sheet is not always grown in the operation of the associated brake high temperatures, which may lead to a solution of the connection between the brake pad carrier and insulating sheet. The brake function of the brake is then retained, but the effect of the insulating sheet is lost.
Während die Seite des Belagträgers, welche den Reibbelag z.B. durch Verkleben und/oder Aufpressen aufnimmt, möglichst eben und unstrukturiert ist, ist die gegenüberliegende oder Rückseite des Belagträgers, mit der der Bremsbelag am Bremssattel befestigt wird, in der Regel stark strukturiert. D.h., diese rückwärtige Belagträgeroberfläche weist Vertiefungen, Erhöhungen und auch sog. offene Volumina auf. Die Strukturierung dieser Oberfläche erfolgt aus mehreren Gründen. Einmal erlaubt sie eine deutliche Materialersparnis, was zu einer im Fahrzeugbau immer angestrebten Leichtbauweise beiträgt, und zum Anderen verleihen die auf dem Belagträger eingeprägten Strukturen diesem die erforderliche mechanische Stabilität und Steifigkeit. Die gezielte Strukturierung der Kontaktfläche zwischen Belagträger und Bremse ermöglicht z. B. die Verlagerung der Druckpunkte und damit einhergehend die Einflussnahme auf den effektiven Reibradius. Weiterhin reduzieren sich durch die Strukturierung die an einer Wärmeleitung beteiligten Kontaktflächen zwischen Belagträger und Bremse. While the side of the lining carrier which seals the friction lining is e.g. is adhered by gluing and / or pressing, as flat and unstructured as possible, the opposite or back of the lining carrier with which the brake pad is attached to the caliper, usually heavily structured. That is, this rear lining carrier surface has depressions, elevations and so-called open volumes. The structuring of this surface is done for several reasons. On the one hand, it allows a significant saving of material, which contributes to a lightweight design that is always desired in vehicle construction, and on the other hand, the structures stamped on the lining carrier give it the required mechanical stability and rigidity. The targeted structuring of the contact surface between lining carrier and brake allows z. B. the displacement of the pressure points and, consequently, the influence on the effective friction radius. Furthermore, the structuring reduces the contact surfaces between the lining carrier and the brake which are involved in heat conduction.
Bei einer strukturierten Belagträgeroberfläche ist allerdings die wirkungsvolle Aufbringung eines für die Geräuschdämpfung geeigneten Dämpfungsbleches, insbesondere durch die bevorzugte Befestigungsart des Klebens, deutlich erschwert bis praktisch nicht möglich. Durch die geringere Oberfläche in der Klebeebene aber auch durch die z.T. komplizierte Struktur in mehreren Ebenen werden sowohl die Klebung als auch die erzielbare Geräuschdämpfung deutlich begrenzt. In a structured lining carrier surface, however, the effective application of a suitable for noise damping damping plate, in particular by the preferred method of attachment of the adhesive, significantly more difficult to practically impossible. Due to the lower surface in the adhesive plane but also by the z.T. complicated structure in several levels, both the bond and the achievable noise attenuation are significantly limited.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand somit in erster Linie darin, durch geeignete Maßnahmen die Beibehaltung einer strukturierten Belagträgeroberfläche mit den damit verbundenen Vorteilen bei gleichzeitiger wirksamer und ausreichender Geräuschdämpfung zu gewährleisten. The object of the present invention was therefore primarily to ensure by appropriate measures, the maintenance of a structured lining carrier surface with the associated advantages while effective and sufficient noise attenuation.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Belagträger gelöst, der auf der dem Reibbelag abgewandten Seite, über die der Bremsbelag mit dem Bremssattel verbunden wird, eine strukturierte Oberfläche mit Vertiefungen und/oder auch offenen Volumina, die durch die gesamte Belagträgerdicke reichen können, aufweist, wobei diese Vertiefungen und/oder offenen Volumina mit schwingungs- oder geräuschdämpfenden Materialien verfüllt sind. According to the present invention, this object is achieved by a lining carrier, which on the side facing away from the friction lining, via which the brake pad is connected to the caliper, a structured surface with recesses and / or open volumes, which can extend through the entire lining carrier thickness, wherein these recesses and / or open volumes are filled with vibration or noise damping materials.
Bevorzugt erfolgt die Verfüllung bis zu einer Höhe, dass auch die vormals strukturierte Belagträgerseite eine ebene Oberfläche aufweist, auf die in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform zur zusätzlichen Geräuschdämpfung ein Dämpfungsblech, wie im Stand der Technik beschrieben, aufgebracht werden kann. Erfindungsgemäß werden jedoch bereits ohne das zusätzliche Dämpfungsblech stark verbesserte Geräuschdämpfungs- und Wärmedurchgangswerte erreicht. Die Erfindung umfasst somit beide Varianten eines Belagträgers, mit und ohne Dämpfungsblech, als auch einen entsprechenden Bremsbelag, der einen geeigneten Reibbelag auf der anderen Seite des Belagträgers aufweist. Schließlich kann auch zwischen der verfüllten Belagträgeroberfläche und dem Dämpfungsblech noch eine zusätzliche Dämmstofflage aus den aus dem Stand der Technik bekannten und den hier beschriebenen Materialien vorgesehen sein. The backfilling is preferably carried out up to a height such that the previously structured lining carrier side also has a flat surface onto which a damping plate, as described in the prior art, can be applied in a further preferred embodiment for additional noise damping. According to the invention, however, greatly improved noise damping and heat transfer properties are achieved even without the additional damping plate. The invention thus comprises both variants of a lining carrier, with and without damping plate, as well as a corresponding brake pad, which has a suitable friction lining on the other side of the lining carrier. Finally, it is also possible to provide an additional layer of insulating material from the materials known from the prior art and the materials described here between the filled lining carrier surface and the damping plate.
Die nachfolgenden Beispiele wie auch die
In einer bevorzugten Ausführungsform können einzelne gefügte Formteile in alle oder einige Vertiefungen und offenen Volumina der Belagträgeroberfläche eingebaut werden. Weiterhin ist es bevorzugt, alle oder einige der Vertiefungen und offenen Volumina mit geräuschdämpfenden und/oder wärmeleitungshemmenden Materialien auszugießen, zu verpressen, aufzukleben oder aufzuvulkanisieren. Kunststoffe würden bevorzugt geklebt, oder die Vertiefungen und offenen Volumina damit ausgegossen oder verpresst. Bei einer Verfüllung mit Gummi kann das Aufvulkanisieren eine vorteilhafte Aufbringungsmethode darstellen. Solche Befestigungsmethoden sind dem Fachmann bekannt und richten sich insbesondere nach der Art des verwendeten geräuschdämpfenden Materials. In a preferred embodiment, individual joined moldings may be incorporated into all or some recesses and open volumes of the lining carrier surface. Furthermore, it is preferable to pour out, to press, to glue or to vulcanize all or some of the depressions and open volumes with noise-damping and / or heat-conducting-inhibiting materials. Plastics would preferably be glued, or the wells and open volumes so poured out or compressed. For backfilling with rubber, vulcanization can be an advantageous method of application. Such fastening methods are known to the person skilled in the art and depend in particular on the type of noise-damping material used.
Bevorzugte Materialien sind Elastomere oder auch Elastomermischungen mit einer hohen Materialdämpfung. Bevorzugte Beispiele für solche Materialien sind HNBR-Kautschuke (hydrierter Acrylnitrilbutadien-Kautschuk) und insbesondere Fluorkautschuke. Typische Dichten für diese Materialien liegen zwischen 0,95 kg/dm3 bis 1,02 kg/dm3. Die Shore-Härte (zur Bestimmung vgl. DIN ISO 7619, ASTM D 2240) variiert auf einer Skala von 0–100 allgemein von 35 bis 98. Preferred materials are elastomers or elastomer mixtures with a high material damping. Preferred examples of such materials are HNBR rubbers (hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber) and especially fluororubbers. Typical densities for these materials are between 0.95 kg / dm 3 to 1.02 kg / dm 3 . The Shore hardness (for determination see DIN ISO 7619, ASTM D 2240) varies on a scale of 0-100 generally from 35 to 98.
Bei den erfindungsgemäß verwendeten Fluorkautschuken handelt es sich bevorzugt um eine Gruppe von Kautschuken, die als gemeinsames Merkmal Vinyliden(di)fluorid (VDF) als eines ihrer Monomere aufweisen. Die beiden wichtigsten Typen dieser Fluorkautschuke sind (a) Copolymere (Dipolymere) aus Vinylidenfluorid (VDF) und Hexafluorpropylen (HFP) und (b) Terpolymere von VDF, HFP und Tetrafluorethylen (TFE). Durch das zusätzlich eingeführte TFE haben diese Terpolymere einen höheren Fluorgehalt (68–69% bzw. 70–71%) als die Copolymere (bevorzugt zwischen 66–67%). Die Angaben in % bedeuten hier und im Folgenden stets Gewichtsprozent (Gew.-%). The fluororubbers used in the present invention are preferably a group of rubbers having as a common feature vinylidene (di) fluoride (VDF) as one of its monomers. The two most important types of these fluororubbers are (a) copolymers (dipolymers) of vinylidene fluoride (VDF) and hexafluoropropylene (HFP) and (b) terpolymers of VDF, HFP and tetrafluoroethylene (TFE). Due to the additionally introduced TFE, these terpolymers have a higher fluorine content (68-69% or 70-71%) than the copolymers (preferably between 66-67%). The data in% here and below always mean weight percent (wt .-%).
Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäß die Copolymere aus VDF und HFP, insbesondere solche mit einer Mooney-Viskosität zwischen 33 und 100 MU (8,3 Nm = 100 MU). Geeignete Fluorkautschuke – wie auch die anderen Dämpfungsmaterialien – sind im Handel erhältlich und werden z.B. von den Firmen DuPont (Viton), Solvay-Solexis (Tecnoflan), Dyneon (Fluorel), Daikin Chemical (Dai-E1) und Lanxess angeboten. Particular preference is given according to the invention to the copolymers of VDF and HFP, in particular those having a Mooney viscosity of between 33 and 100 MU (8.3 Nm = 100 MU). Suitable fluororubbers - as well as the other cushioning materials - are commercially available and are described e.g. offered by DuPont (Viton), Solvay-Solexis (Tecnoflan), Dyneon (Fluorel), Daikin Chemical (Dai-E1) and Lanxess.
Die Dämpfungsmaterialien können vorteilhaft in verschiedenen Lagen auf die strukturierte Belagträgeroberfläche aufgebracht werden. Die typische Materialstärke einer (Gummi-)Lage beträgt 0,1–0,3 mm. Diese kann z.B. auch in Sandwichanordnungen mit Stahllagen (bevorzugte Dicke 0,1–0,5 mm) angeordnet sein. The damping materials can be advantageously applied to the structured lining carrier surface in various layers. The typical material thickness of a (rubber) layer is 0.1-0.3 mm. This can e.g. also be arranged in sandwich arrangements with steel layers (preferred thickness 0.1-0.5 mm).
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung betrifft die Verwendung von Elastomeren und/oder Elastomermischungen, die eingegossene Tilgermassen aufweisen. Diese werden anhand der elastischen Eigenschaften des Elastomers und der physikalischen Masse auf bestimmte Frequenzbereiche abgestimmt, um dort schwingungsmindernd zu wirken. Hierbei werden Partikel/Granulen mit einem Durchmesserbereich von µm bis mm aus Materialien hoher Dichte, wie z.B. Stahl/Sinter, in einer flüssigen Matrix eingebettet und die strukturierten Bereiche der Rückenplatte mit diesem Gemisch aufgefüllt. Hierbei ergibt sich die Wirkfrequenz nach dem Prinzip des Masseschwingers aus der Interaktion zwischen der Elastizität der Trägermatrix und der Partikelmasse. A further embodiment of the invention relates to the use of elastomers and / or elastomer mixtures which have cast-in absorber masses. These are tuned to specific frequency ranges based on the elastic properties of the elastomer and the physical mass, in order to reduce vibration there. Hereby, particles / granules with a diameter range of μm to mm are made of high-density materials, e.g. Steel / sinter, embedded in a liquid matrix and the structured areas of the back plate filled with this mixture. Here, the effective frequency according to the principle of the mass oscillator results from the interaction between the elasticity of the carrier matrix and the particle mass.
Alle Ausführungsvarianten können zusätzlich mit einem Dämpfungsblech versehen werden, welches direkt, oder auch über eine weitere Zwischenlage aus Dämpfungsmaterial, mit der entsprechenden Oberfläche des Belagträgers verbunden, bevorzugt verklebt, wird. All variants can additionally be provided with a damping plate, which is directly, or via a further intermediate layer of damping material, connected to the corresponding surface of the lining carrier, preferably glued, is.
Die Erfindung betrifft somit sowohl einen Belagträger, der erfindungsgemäß behandelt worden ist, als auch einen Bremsbelag, insbesondere für Scheibenbremsen, der einen solchen Belagträger und auf dessen unbehandelter Oberfläche einen Reibbelag umfasst. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Minderung der Geräuschentwicklung durch einen Scheibenbremsbelag im Betriebszustand, das durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Bremsbelags gekennzeichnet ist. The invention thus relates to both a lining carrier, which has been treated according to the invention, as well as a brake pad, in particular for disc brakes, which comprises such a lining carrier and on its untreated surface a friction lining. Furthermore, the present invention relates to a method for reducing the noise by a disc brake pad in the operating state, which is characterized by the use of a brake pad according to the invention.
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Legal Events
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