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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die vorliegende Erfindung betrifft desweiteren einen Bremsbelag, eine Bremsscheibe sowie eine Bremstrommel.
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Bei Trommel- und Scheibenbremsen von Kraftfahrzeugen, insbesondere von Nutz- oder Schienenfahrzeugen kommt es während des Bremsvorganges an den Kontaktflächen zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe oder Bremstrommel in spezifischen Situationen zu Geräuschentwicklungen, insbesondere Quietschgeräuschen. Diese Geräusche werden insbesondere bei Fahrzeugen, die vorwiegend in Wohngegenden unterwegs sind, als störend oder lärmbelästigend wahrgenommen. Auch für den Fahrer und den oder die Mitfahrer bzw. Fahrgäste eines solchen Kraftfahrzeuges werden solche Quietschgeräusche als Komforteinschränkung empfunden.
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Zur Vermeidung oder Verminderung einer solchen Geräuschentwicklung ist es aus dem Stand der Technik bekannt eine Geräuschreduzierung durch die Gestaltung der Bremsbeläge, Optimierung der Materialien der Bremsscheibe beziehungsweise Bremsbeläge zu erreichen. Zur Verhinderung solcher aus Resonanzschwingungen resultierenden Quietschgeräusche ist es auch bekannt, die Bremsbeläge mit einer Gummierung zu versehen, um solche Resonanzschwingungen zu verhindern. Ein solcher Bremsbelag ist beispielsweise aus der
DE 10 2013 108 159 A1 bekannt.
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Nachteilig an diesem aus dem Stand der Technik bekannten Maßnahmen zur Geräuschreduzierung ist, dass die Bremsbeläge, Bremsscheiben oder dergleichen aufwändiger in der Herstellung und damit auch teurer als Bremsscheiben oder Bremsbeläge ohne solche geräuschmindernden Elemente sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bremsvorrichtung eines Kraftfahrzeuges sowie einen Bremsbelag, eine Bremsscheibe und eine Bremstrommel bereitzustellen, mit der ohne zusätzliche Beschichtungen oder dergleichen eine Geräuschminderung ermöglicht ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Bremsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einen Bremsbelag mit den Merkmalen des Anspruchs 6, eine Bremsscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 7 sowie durch eine Bremstrommel mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung weist eine auf eine Achse des Kraftfahrzeugs festgelegte Bremsscheibe oder Bremstrommel auf sowie mindestens einen beim Bremsvorgang der Bremsscheibe oder der Bremstrommel angedrückten Bremsbelag. Das Andrücken des Bremsbelags an die Bremsscheibe oder die Bremstrommel erfolgt dabei mithilfe einer Zuspanneinheit mit mindestens einem Andruckelement. Der Bremsbelag und/oder die Bremsscheibe oder Bremstrommel ist bzw. sind direkt oder indirekt mit wenigstens einem Ultraschallaktuator gekoppelt ist, mit dem der Bremsbelag und/oder die Bremsscheibe oder die Bremstrommel in Schwingungen versetzbar ist.
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Mit einem solchen Ultraschallaktuator ist es ermöglicht, das entsprechende Bauteil in einen angeregten Schwingungszustand zu versetzen. Dadurch wird beim Bremsvorgang der Zustand der Haftreibung zwischen dem Bremsbelag und der Bremsscheibe beziehungsweise der Bremstrommel durch Mikrobewegungen des Bauteils vermieden, so dass sich während eines Bremsvorgangs bis zum Stillstand des Fahrzeugs nur Gleitreibung zwischen den aneinander liegenden Bauteilen einstellt und somit eine Geräusch- und Vibrationsbildung verhindert wird.
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Ein weiterer Vorteil der Versetzung des entsprechenden Bauteils in Ultraschallschwingungen besteht darin, dass die Kontaktflächen zwischen dem Bremsbelag und der Bremsscheibe oder der Bremstrommel eine verringerte Feuchtigkeit aufweisen, was eine erhöhte Betriebsbereitschaft der Bremsvorrichtung ermöglicht.
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Vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist der Ultraschallaktuator an der Bremsscheibe, der Bremstrommel, dem Bremsbelag oder dem Andruckelement angeordnet und ermöglicht damit eine direkte Übertragung der Ultraschallschwingungen auf die bei einem Bremsvorgang einander berührenden, die Abbremsung herbeiführenden Bauteile der Bremsvorrichtung.
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Denkbar ist auch, den Ultraschallaktuator an einem der Bremsscheibe, der Bremstrommel, dem Bremsbelag oder dem Andruckelement benachbarten Fahrzeugbauteil, insbesondere einer Fahrzeugachse anzubringen. Durch die feste Verbindung zwischen diesem benachbarten Bauteil mit der Bremsscheibe, der Bremstrommel, dem Bremsbelag oder dem Andruckelement ist eine Übertragung der von dem Ultraschallaktuator erzeugten Schwingungen ebenfalls möglich. Vorteil dieser Variante ist, dass an der Bremstrommel, dem Bremsbelag oder dem Andruckelement keine baulichen Veränderungen vorgenommen werden müssen.
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Der Ultraschallaktuator ist bevorzugt derart an dem Bauteil der Bremsvorrichtung angeordnet, dass die in das Bauteil eingebrachten Schwingungen tangential, horizontal oder senkrecht zur Reibfläche der Bremsscheibe oder Bremstrommel gerichtet sind.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist der Ultraschallaktuator mit einer Steuereinheit derart ansteuerbar, dass eine Aktivierung des Ultraschallaktuators bei Auslösung eines Bremsvorgangs auslösbar ist. Dadurch wird eine Schwingungsanregung des jeweiligen Bauteils der Bremsvorrichtung lediglich während eines Bremsvorgangs aktiviert.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht auf eine als Scheibenbremse ausgebildete Bremsvorrichtung mit an einem Bremsbelag angebrachtem Ultraschallaktuator,
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2 eine weitere schematische Seitenansicht der als Scheibenbremse ausgebildeten Bremsvorrichtung mit an der Bremsscheibe angebrachtem Ultraschallaktuator,
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3 eine schematische Darstellung einer als Trommelbremse ausgebildeten Bremsvorrichtung mit an einer Bremstrommel angebrachtem Ultraschallaktuator,
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4 eine weitere schematische Darstellung der als Trommelbremse ausgebildeten Bremsvorrichtung mit an einem Bremsbelag angebrachtem Ultraschallaktuator.
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In der nachfolgenden Figurenbeschreibung beziehen sich Begriffe wie oben, unten, links, rechts, vorne, hinten usw. ausschließlich auf die in den jeweiligen Figuren gewählte beispielhafte Darstellung und Position der Bremsvorrichtung, der Bremsscheibe, der Andruckelemente, der Bremsbeläge und dergleichen. Diese Begriffe sind nicht einschränkend zu verstehen, das heißt, durch verschiedene Arbeitsstellungen oder die spiegelsymmetrische Auslegung oder dergleichen können sich diese Bezüge ändern.
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In den 1 und 2 ist jeweils eine Ausführungsvariante einer als Scheibenbremse ausgebildeten Bremsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Bremsvorrichtung weist eine Bremsscheibe 2 auf, an die bei einer Bremsbetätigung an einer Reibfläche der Bremsscheibe beidseits jeweilige Bremsbeläge 3 anpressbar sind. Jeder der Bremsbeläge 3 besteht dabei im Wesentlichen aus einer Belagträgerplatte 31 und wenigstens einem an der Belagträgerplatte 31 befestigten Reibbelag 32.
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Die Bremsbeläge sind dabei vorzugsweise in einem Belagschacht eines nicht dargestellten Bremsträgers oder Bremssattels fixiert.
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Die Bremsvorrichtung weist desweiteren eine Zuspanneinheit mit mindestens einem Andruckelement 4 auf, mit dem ein jeweiliger Bremsbelag 3 bei einem Bremsvorgang an die Bremsscheibe 2 andrückbar ist.
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1 zeigt dabei eine Ausführungsvariante einer Scheibenbremse mit einer einteiligen Scheibenbremse 2, während in der in 2 gezeigten Ausführungsvariante einer Scheibenbremse 2 mit zwei durch Stege miteinander verbundene Reibplatten 21 dargestellt ist.
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Wie in 1 desweiteren gezeigt ist, ist an den Belagträgerplatten 31 ein Ultraschallaktuator 5 angeordnet, mit dem die Bremsbeläge in Schwingungen versetzbar sind. Die derart in einen angeregten Schwingungszustand versetzten Bremsbeläge 3 verhindern bei einem Bremsvorgang eine Haftreibung zwischen dem jeweiligen Bremsbelag 3 und der Bremsscheibe 2 und damit die Entstehung von unerwünschten Geräuschen oder Vibrationen.
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Bei der in 2 gezeigten Ausführungsvariante ist ein Ultraschallaktuator 5 an der Bremsscheibe 2 befestigt. Bei dieser Ausführungsvariante werden bei einem Bremsvorgang Ultraschallschwingungen auf die Bremsscheibe 2 übertragen, so dass es auch hier im Bereich der Anlagefläche der Reibfläche der Bremsscheibe 2 und dem Reibbelag 32 des Bremsbelags 3 nicht zu einer Haftreibung kommen kann, sondern stets eine Gleitreibung stattfindet.
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Denkbar ist auch die Anbringung eines solchen Ultraschallaktuators 5 an den Andruckelementen 4, da diese bei einem Bremsvorgang unmittelbar mit den Bremsbelägen 3 in Kontakt stehen und so eine Übertragung von Ultraschallschwingungen von dem Andruckelement 4 auf den jeweiligen Bremsbelag 3 stattfindet.
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Bei der in 3 gezeigten schematischen Darstellung einer Trommelbremse ist ein Ultraschallaktuator 5 an einer Bremstrommel 6 festgelegt.
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4 zeigt schematisch eine Ausführungsvariante, bei der ein Ultraschallaktuator 5 an einer Belagträgerplatte 31 eines Bremsbelages 3 der Trommelbremse festgelegt ist.
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Auch bei einer Trommelbremse ist es denkbar, den Ultraschallaktuator 5 an einem Andruckelement 4 der Trommelbremse oder einem der Bremstrommel, dem Bremsbelag oder dem Andruckelement benachbarten Fahrzeugbauteil festzulegen, so dass bei einem Bremsvorgang Ultraschallschwingungen auf die Bremstrommel 6 übertragen werden und damit der oben beschriebene Effekt erzielt wird.
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Die Anbringung des Ultraschallaktuators 5 an einem oder mehreren der oben genannten Bauteile der Bremsvorrichtung kann dabei derart erfolgen, dass die in das Bauteil eingebrachten Schwingungen tangential, horizontal oder auch senkrecht zur Reibfläche der Bremsscheibe 2 oder der Bremstrommel gerichtet sind.
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Denkbar ist auch eine Anbringung des Ultraschallaktuators 5 derart, dass die Ultraschallschwingungen sich von einem Andruckpunkt des Ultraschallaktuators 5 an dem Bauteil der Bremsvorrichtung kreisförmig über das Bauteil ausbreiten.
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Die Steuerung des Ultraschallaktuators 5 erfolgt bevorzugt über eine Steuereinheit derart, dass eine Aktivierung des Ultraschallaktuators 5 bei Auslösung eines Bremsvorgangs, beispielsweise durch Betätigen eines Bremspedals oder Bremshebels oder dergleichen auslösbar ist.
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Denkbar ist auch, einen erfindungsgemäßen Bremsbelag 3 mit einer Belagträgerplatte 31 und wenigstens einem an der Belagträgerplatte 31 festgelegten Reibbelag 32, bei dem an der Belagträgerplatte 31 wenigstens ein den Bremsbelag 3 in Schwingungen versetzbarer Ultraschallaktuator 5 angeordnet ist, in einer vorhandenen Bremsvorrichtung einzusetzen, insbesondere nachzurüsten, da hier lediglich ein Anschluss an eine Steuereinheit zur Ansteuerung des Ultraschallaktuators 5 als zusätzliches Bauteil vorgesehen werden muss.
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Die Ansteuerung erfolgt dabei vorzugsweise kabellos, denkbar ist aber auch eine Kabelanbindung des Ultraschallaktuators 5 an die Steuereinheit.
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Gleiches gilt auch für eine erfindungsgemäße Bremstrommel 6 und einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe 2 mit an diesen Bauteilen angeordnetem Ultraschallaktuator 5.
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Durch die Anbringung eines Ultraschallaktuators 5 oder mehrerer solcher Ultraschallaktuatoren 5 an einem oder mehreren Bauteilen der Bremsvorrichtung ist in baulich unaufwändiger Weise eine Geräusch- und Vibrationsbildung während eines Bremsvorgangs wirksam verhindert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013108159 A1 [0003]
