DE102015116607A1

DE102015116607A1 - Gedämpfte Bremskomponenten und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102015116607A1
Application number: DE102015116607.0A
Authority: DE
Inventors: Yuri Anatoly KARPENKO; J. Chris OAKWOOD; Peter KOWALOW; Charles K. Evans
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-10-02
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2016-04-07
Also published as: RU2015140757A; MX2015013623A; US20160097433A1; CN105485213B; US9841072B2; CN105485213A

Abstract

Eine Bremskomponente für ein Kraftfahrzeug kann einen Körper und mindestens ein Kabel, das innerhalb des Körpers angeordnet ist, umfassen. Das mindestens eine Kabel kann mehrere Drähte umfassen, die relativ zueinander angeordnet sind, wobei jeder der mehreren Drähte eine Fläche aufweist, die in Gleitkontakt mit Flächen benachbarter Drähte der mehreren Drähte steht. Während des Bremsens des Kraftfahrzeugs kann die Gleitbewegung der Flächen der mehreren Drähte relativ zueinander eine Resonanzfrequenz der Komponente dämpfen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Fahrzeugbremskomponenten mit erhöhter Dämpfungsfähigkeit. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung Bremskomponenten mit Kabeln, die innerhalb der Komponenten angeordnet sind, und Verfahren zum Herstellen solcher Komponenten.
Hintergrund
Kraftfahrzeugscheibenbremssysteme verwenden im Allgemeinen jeweils eine Bremsscheibe an jedem Rad. Jede Scheibe umfasst beispielsweise im Allgemeinen zwei entgegengesetzt gerichtete ringförmige Reibungsflächen, die während des Betriebs der Bremsen mit zwei Blöcken aus Reibungsmaterial (z. B. Bremsklötze) ineinandergreifen, die aufeinander zu bewegt werden und in Kontakt mit den beiden Reibungsflächen gebracht werden, so dass Reibungskräfte auftreten und die Drehung der Scheibe und somit das Rad des Fahrzeugs verlangsamen.
Bei leichtem Bremsdruck (der zum Beispiel verwendet wird, um die Geschwindigkeit des Fahrzeuges zu steuern), können Bremsklötze jedoch nur in teilweisen Kontakt mit den Scheibenflächen kommen, was zu instabilen Reibungskräften zwischen der Scheibe und den Bremsklötzen führt. Dieses instabile Verhalten des Scheibe/Klotz-Reibungspaares kann hohe dynamische Kontaktkräfte erzeugen, die beispielsweise starke Schwingungen der Bremsklötze anregen können. Da herkömmliche Bremsscheiben (die im Allgemeinen aus einem grauen Gusseisen ausgebildet sind) mehrere Resonanzfrequenzen in dem hörbaren Frequenzbereich aufweisen, können die Schwingungen der Bremsklötze ihrerseits Resonanzschwingungen in der Bremsscheibe anregen, die ein unangenehmes Quietschgeräusch während des Betriebs der Bremse erzeugen.
Um ein Auftreten des Quietschgeräuschs zu verhindern, können Bremskomponenten wie beispielsweise Bremsklötze und -scheiben mit Dämpfern ausgebildet sein, um Bremsklotzschwingungen zu reduzieren und Scheibenresonanzschwingungen zu unterdrücken. Herkömmliche gedämpfte Klötze und Scheiben können beispielsweise Dämpfer umfassen, die eine Reibungsdämpfung (d. h. Coulomb-Dämpfung) aus dem Kontaktdruck zwischen zwei Oberflächen, die eine relative Ganzkörperbewegung zwischen einander aufweisen (d. h. ein vollständiger Schlupf kann sich zwischen den Oberflächen entwickeln), nutzen. Solche Dämpfer können beispielsweise feste Einsätze und Dämpfungsringe umfassen, die einen Kontaktdruck zwischen einer Oberfläche des Einsatzes/Rings und einer Oberfläche des/der Klotzes/ Scheibe oder einem Füllmaterial innerhalb des/der Klotzes/Scheibe zu erzeugen.
Obwohl solche gedämpften Scheibe/ Klotz-Ausführungen eine gewisse Schwingungsunterdrückung bereitstellen, variiert die Dämpfungswirksamkeit solcher Ausführungen mit der Bremsentemperatur. Der Vollschlupfzustand zwischen den Gleitoberflächen solcher Komponenten ändert sich beispielsweise mit der Bremsentemperatur, was zu einer Änderung des Kontaktdruckes zwischen den Oberflächen und einer daraus resultierenden Änderung der Dämpfungswirksamkeit (d. h. einer Abnahme der Dämpfungswirksamkeit) führen kann. Da der Betriebstemperaturbereich für eine herkömmliche Bremskomponente sehr groß ist (beispielsweise von etwa –40 °C nach einer Übernachtung in einem kalten Klima während des Winters bis zu etwa 500 °C bei einer Notbremsung von einer hohen Geschwindigkeit oder bei einer kontinuierlichen Verwendung der Bremsen während der Fahrt in einem bergigen Gebiet), ist die Reibungsdämpfungswirksamkeit solcher Entwürfe auch sehr variabel und kann Quietschgeräusche unter bestimmten Temperaturbedingungen nicht verhindern.
Es kann daher vorteilhaft sein, eine Bremskomponente (wie beispielsweise eine Bremsscheibe und/oder einen Bremsklotz) mit einer verbesserten Dämpfungsfähigkeit, die durchgehend Bremsquietschgeräusche verhindert, bereitzustellen. Es kann auch vorteilhaft sein, eine Bremskomponente mit einer unveränderlichen Dämpfungswirksamkeit, die unberührt von Bremstemperaturänderungen ist, bereitzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann eine Bremskomponente für ein Kraftfahrzeug einen Körper und mindestens ein Kabel, das innerhalb des Körpers angeordnet ist, umfassen. Das mindestens eine Kabel kann mehrere Drähte umfassen, die relativ zueinander angeordnet sind, wobei jeder der mehreren Drähte eine Fläche aufweist, die in Gleitkontakt mit Flächen benachbarter Drähte der mehreren Drähten angeordnet ist. Während des Bremsens des Kraftfahrzeugs kann die Gleitbewegung der Flächen der mehreren Drähte relativ zueinander eine Resonanzfrequenz der Komponente dämpfen.
Gemäß verschiedenen weiteren beispielhaften Ausführungsformen kann eine Bremsscheibe zum Anbringen an einem Rad eines Kraftfahrzeugs einen Backenabschnitt und mindestens ein Kabel, das innerhalb des Backenabschnitts angeordnet ist, umfassen. Das mindestens eine Kabel kann mehrere Drähte umfassen, die relativ zueinander angeordnet sind, wobei jeder der mehreren Drähte eine Fläche aufweist, die in Gleitkontakt mit Flächen benachbarter Drähte der mehreren Drähte angeordnet ist. Während des Bremsens des Kraftfahrzeugs kann die Gleitbewegung der Flächen der mehreren Drähte relativ zueinander eine Resonanzfrequenz der Scheibe dämpfen.
Gemäß verschiedenen weiteren beispielhaften Ausführungsformen kann eine Bremsklotzanordnung für ein Kraftfahrzeug eine starre Trägerstruktur und ein durch die starre Trägerstruktur getragenes Reibungsmaterial umfassen. Die Anordnung kann ferner mindestens ein Kabel umfassen. Das mindestens eine Kabel kann mehrere Drähte umfassen, die relativ zueinander angeordnet sind, wobei jeder der mehreren Drähte eine Fläche aufweist, die in Gleitkontakt mit Flächen benachbarter Drähte der mehreren Drähte angeordnet ist. Während eines Bremsens des Kraftfahrzeugs kann die Gleitbewegung der Flächen der mehreren Drähte relativ zueinander eine Resonanzfrequenz des Bremsklotzes dämpfen.
Gemäß verschiedenen weiteren beispielhaften Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Herstellen einer Bremskomponente für ein Kraftfahrzeug ein Anordnen mindestens eines Kabels innerhalb der Bremskomponente umfassen. Das mindestens eine Kabel kann mehrere Drähte in Gleitkontakt miteinander umfassen. Das mindestens eine Kabel kann innerhalb der Bremskomponente so angeordnet werden, dass das mindestens eine Kabel während des Bremsens des Kraftfahrzeuges dazu ausgelegt ist, eine Resonanzfrequenz der Komponente durch Reibung, die durch eine Gleitbewegung zwischen den mehreren Drähten erzeugt wird, zu dämpfen.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Offenbarung werden teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt, teilweise aus der Beschreibung offensichtlich oder können beim Umsetzen der Offenbarung verstanden werden. Die Merkmale und Vorzüge der Offenbarung werden durch die Elemente und Kombinationen, auf die besonders in den angehängten Ansprüchen hingewiesen wird, umgesetzt und erreicht.
Es sollte verstanden werden, dass sowohl die vorangegangene allgemeine Beschreibung als auch die folgende genaue Beschreibung nur beispielhaft und erläuternd sind und für die Offenbarung, wie sie beansprucht wird, nicht einschränkend sind.
Die beigefügten Zeichnungen, die in dieser Beschreibung enthalten sind und einen Teil davon bilden, zeigen Ausführungsformen der Offenbarung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Offenbarung zu erklären.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Wenigstens einige Eigenschaften und Vorteile werden durch die folgende genaue Beschreibung von Ausführungsformen, die damit konsistent sind, deutlich, wobei die Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen betrachtet werden sollte, wobei:
1 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer gedämpften Bremsscheibe gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
2 eine Draufsicht der Bremsscheibe von 1, von der ein Abschnitt abgenommen ist, um einen Kabeleinsatz zu zeigen, ist;
3 eine Draufsicht des Kabeleinsatzes der Bremsscheibe von 1 ist;
4 eine Seitenansicht der Bremsscheibe von 1 ist;
5 eine Querschnittsansicht der Bremsscheibe von 1 ist, die entlang der Linie 5-5 von 4 geschnitten ist;
6 eine vergrößerte teilweise Querschnittsansicht der Bremsscheibe von 1 ist;
7 eine genaue Ansicht eines Kabels des Kabeleinsatzes der Bremsscheibe von 1 ist;
8 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Form zum Gießen der Bremsscheibe von 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
9 eine Draufsicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer gedämpften Bremsscheibe gemäß der vorliegenden Offenbarung ist, von der ein Abschnitt abgenommen ist, um einen Kabeleinsatz zu zeigen;
10 eine Draufsicht des Kabeleinsatzes der Bremsscheibe von 9 ist;
11 noch eine weitere Draufsicht einer anderen beispielhaften Ausführungsform einer gedämpften Bremsscheibe gemäß der vorliegenden Offenbarung ist, von der ein Abschnitt abgenommen ist, um einen Kabeleinsatz zu zeigen;
12 eine Draufsicht des Kabeleinsatzes der Bremsscheibe von 11 ist;
13 eine Draufsicht noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer gedämpften Bremsscheibe gemäß der vorliegenden Offenbarung ist, von der ein Abschnitt abgenommen ist, um einen Kabeleinsatz zu zeigen;
14 eine Draufsicht des Kabeleinsatzes der Bremsscheibe von 13 ist;
15 eine vergrößerte teilweise Querschnittsansicht noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer gedämpften Bremsscheibe gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
16 eine perspektivische Ansicht eines Kabeleinsatzes der Bremsscheibe von 15 ist;
17 eine vergrößerte teilweise Querschnittsansicht noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer gedämpften Bremsscheibe gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
18 eine vergrößerte teilweise Querschnittsansicht noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer gedämpften Bremsscheibe gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
19 eine vergrößerte teilweise Querschnittsansicht noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer gedämpften Bremsscheibe gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
20 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines gedämpften Bremsklotzes gemäß der vorliegenden Offenbarung ist, wobei Abschnitte abgenommen sind, um die verschiedenen Schichten des Bremsklotzes zu zeigen;
21 eine Seitenansicht des Bremsklotzes von 20 ist; 22 eine Querschnittsansicht des Bremsklotzes von 20 ist, die entlang der Linie 22-22 von 21 genommen ist und ein in einem Unterschichtmaterial des Bremsklotzes eingebettetes Kabel zeigt;
23 eine Querschnittsansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines gedämpften Bremsklotzes gemäß der vorliegenden Offenbarung ist, die ein in einem Unterschichtmaterial des Bremsklotzes eingebettetes Kabel zeigt;
24 eine Querschnittsansicht noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines gedämpften Bremsklotzes gemäß der vorliegenden Offenbarung ist, die ein in einem Unterschichtmaterial des Bremsklotzes eingebettetes Kabel zeigt;
25 eine Querschnittsansicht noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines gedämpften Bremsklotzes gemäß der vorliegenden Offenbarung ist, die ein in einem Unterschichtmaterial des Bremsklotzes eingebettetes Kabel zeigt;
26 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer gedämpften Bremssattelanordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist, die ein in dem Bremssattel und einem Verankerungsträger des Aufbaus eingebettetes Kabel zeigt;
27 eine perspektivische Ansicht des Bremssattels der Anordnung von 26 ist;
28 eine perspektivische Ansicht eines Kabeleinsatzes des Bremssattels von 27 ist;
29 eine perspektivische Ansicht des Verankerungsträgers von 26 ist;
30 eine perspektivische Ansicht eines Kabeleinsatzes des Verankerungsträgers von 29 ist;
31 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Achsschenkels gemäß der vorliegenden Offenbarung ist; und
32 eine perspektivische Ansicht eines Kabeleinsatzes des Achsschenkels von 31 ist;
Obwohl die folgende genaue Beschreibung Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen nimmt, werden für Fachleute viele Alternativen, Abwandlungen und Variationen davon ersichtlich sein. Dementsprechend soll der beanspruchte Gegenstand als weit gefasst betrachtet werden.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es wird nun ausführlich auf verschiedene Ausführungsformen Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Die verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen sind nicht dazu gedacht, die Offenbarung zu beschränken. Im Gegenteil soll die Offenbarung Alternativen, Abwandlungen und Äquivalente abdecken.
Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen sieht die vorliegende Offenbarung Bremskomponenten vor, die Kabel nutzen, die innerhalb der Komponenten angeordnet (z. B. eingebettet) sind, um die Dämpfungsfähigkeit der Komponenten zu verbessern. Zum Beispiel nutzen die hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen Reibung, die durch relative Bewegung (z. B. Gleiten) zwischen den einzelnen Drähten des eingebetteten Kabels entsteht, (d. h. Coulomb-Reibung), um eine Resonanzfrequenz der Komponente zu dämpfen. Hier beschriebene verschiedene beispielhafte Ausführungsformen sehen beispielsweise eine Bremskomponente vor, die mindestens ein Kabel umfasst, das innerhalb eines Körpers der Komponente angeordnet ist. Das mindestens eine Kabel umfasst mehrere Drähte, die relativ zueinander angeordnet sind, wobei jeder der mehreren Drähte eine Fläche aufweist, die in Gleitkontakt mit Flächen benachbarter Drähte der mehreren Drähte ist, so dass eine Gleitbewegung der Flächen relativ zueinander eine Resonanzfrequenz der Komponente dämpfen kann. Mit anderen Worten kann das mindestens eine Kabel während des Bremsens des Kraftfahrzeugs die Resonanzfrequenz der Komponente mittels Coulomb-Reibung dämpfen, die durch die Gleitbewegung zwischen den Flächen der einzelnen Drähte des Kabels erzeugt wird.
Außerdem kann das mindestens eine Kabel aufgrund seiner flexiblen Struktur relativ große elastische Verzerrungen ohne merkliche Änderung des Kontaktdrucks zwischen den einzelnen Drähten des Kabels erfahren. So sind Bremskomponenten gemäß der vorliegenden Offenbarung (die auf eine "statische" Zwischendrahtreibungskraft setzen, um unerwünschte Bremsquietschgeräusche zu dämpfen) auch relativ unempfindlich gegen Bremstemperaturänderungen.
Wie durch Fachleute auf dem Gebiet verstanden wird, ist die Coulomb-Reibung eine vereinfachte Quantifizierung der Reibungskraft, die zwischen zwei trockenen Oberflächen, die in Kontakt miteinander sind, vorhanden ist. Dementsprechend wird auch von Fachleuten auf dem Gebiet verstanden, dass die Coulomb-Reibungs-Dämpfung (auch Coulomb-Dämpfung genannt), wie sie hier verwendet wird, die Wirkung der Reibungskraft ist, Energie aus einer schwingenden Komponente und/oder einem schwingenden System abzuführen. Mit anderen Worten bezieht sich die Coulomb-Dämpfung auf einen Typ von gleichmäßiger mechanischer Dämpfung, bei der Energie mittels Gleitreibung absorbiert wird. Zum Beispiel wird gemäß der vorliegenden Offenbarung kinetische Energie von einer schwingenden Bremskomponente durch die Gleitreibung in thermische Energie oder Wärme umgewandelt.
1–7 veranschaulichen eine beispielhafte Ausführungsform einer gedämpften Bremsscheibe 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Die Bremsscheibe 100 umfasst einen Körper 101 und mindestens ein Kabel 108 (zum Beispiel zwei Kabel 108, die in der beispielhaften Bremsscheibe 100 gezeigt sind), das innerhalb des Körpers 101 angeordnet ist. Der Körper 101 umfasst einen festen Backenabschnitt 102 und eine Montagefläche 104. In verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen erstreckt sich die Montagefläche 104 von dem Backenabschnitt 102, um die Bremsscheibe 100 mit einem Rad (nicht gezeigt) eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) über beispielsweise einen Achsschenkel 700 (siehe 31) zu verbinden.
In verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen sind die Kabel 108 innerhalb des festen Backenabschnitts 102 eingebettet. Wie weiter unten ausführlicher erläutert sehen verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ein Einbetten der Kabel 108 innerhalb des Backenabschnitts 102 während des Scheibengussprozesses vor, so dass die Kabel 108 mittig innerhalb des Backenabschnitts 102 angeordnet sind. In verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen und wie vielleicht am besten in 2 und 3 dargestellt sind die Kabel 108 als ein Einsatz 107 ausgebildet, der innerhalb des Backenabschnitts 102 angeordnet ist. Der Einsatz 107 kann beispielsweise mindestens ein Positionierungsmerkmal 109 (beispielsweise sieben Positionierungsmerkmale 109, die in der beispielhaften Bremsscheibe 100 gezeigt sind) umfassen, das dazu ausgelegt ist, sowohl die Kabel 108 zusammenzuhalten als auch die Form jedes Kabels 108 (und die gesamte Form des Einsatzes 107) zu halten. Wie ebenfalls unten erläutert wird in verschiedenen weiteren Ausführungsformen das mindestens eine Positionierungsmerkmal 109 auch während des Scheibengussprozesses verwendet, um den Einsatz 107 innerhalb einer Gussform 120 zu positionieren (siehe 8). Auf diese Weise können die Kabel 108 geeignet innerhalb des Backenabschnitts 102 (der gegossenen Scheibe 100) angeordnet und ausgerichtet werden, um ihre Dämpfungsfähigkeit zu maximieren.
Wie oben kann der Einsatz 107 beispielsweise relativ mittig innerhalb des Backenabschnitts 102 angeordnet sein, um die Freilegung der Kabel 108 zu verhindern, wenn die Abnutzung der Scheibe 100 beginnt (d. h. wenn die Abnutzung des Backenabschnitts 102 beginnt). In verschiedenen Ausführungsformen, in denen der Backenabschnitt 102 beispielsweise eine Dicke t von etwa 12 mm aufweist, kann jedes Kabel 108 so angeordnet sein, dass eine Außenfläche des Kabels 108 mindestens etwa 3 mm von einer Außenfläche der Scheibe 100 entfernt ist. Mit anderen Worten kann jedes Kabel 108 so angeordnet sein, dass ein Abstand D_R von wenigstens etwa 3 mm zwischen dem Kabel 108 und einer Außenfläche des Backenabschnitts 102 vorhanden ist (siehe 6).
Wie vielleicht am besten in der vergrößerten Ansicht von 7 dargestellt umfasst jedes Kabel 108 mehrere Drähte 114. In verschiedenen Ausführungsformen weist beispielsweise jedes Kabel 108 einen Durchmesser d_c von etwa 3 mm bis etwa 6 mm auf und umfasst etwa 7 bis etwa 60 Drähte 114. Fachleute auf dem Gebiet werden jedoch verstehen, dass das Kabel 108 in 7 nur beispielhaft ist und eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen soll. Die vorliegende Offenbarung zieht daher Kabel 108 mit einer beliebigen Anzahl, einem beliebigen Typ und/oder einer beliebigen Anordnung (d. h. Abmessung und/oder Geometrie) von Drähten 114 in Betracht, die sich auf eine bestimmte Anwendung beziehen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Drähte 114 beispielsweise ein Spirallitzenkabel, Paralleldrahtlitzenkabel oder ein verschlossenes Litzenkabel 108 bilden, wie von Fachleuten verstanden wird. Fachleute auf dem Gebiet werden verstehen, dass die Drähte 114 (die nämlich jedes Kabel 108 bilden) jeweils den gleichen Durchmesser (beispielsweise d_w, wie in 7 gezeigt) oder unterschiedliche Durchmesser haben können.
Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen können die Drähte 114 während des Scheibengussprozesses an dem Außendurchmesser jedes Kabels 108 starr mit dem Gusseisen der Scheibe 100 verbunden werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann, um zu verhindern. dass die Drähte 114 sich (d. h. an dem Außendurchmesser des Kabels 108) von der Scheibe 100 trennen, beispielsweise ein Kabel 108 mit einem ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie dem des Eisens der Scheibe 100 und einem höheren Schmelzpunkt als dem des Eisens der Scheibe 100 gewählt werden. Auf diese Weise wird der Einsatz 107 fest an seinem Platz innerhalb der Scheibenbacke 102 gehalten und eine relative Ganzkörperbewegung zwischen Innenflächen der Scheibenbacke 102 und Außenflächen der Kabel 108 verhindert (d. h. verhindert, dass sich ein vollständiger Schlupf zwischen Flächen der Scheibe 100 und der Kabel 108 entwickelt). Diese Bindung kann zusätzlich dabei helfen, die strukturelle Integrität der Scheibe 100 aufrechtzuerhalten, die ansonsten aufgrund des eingebetteten Kabels 108 beeinträchtigt sein könnte.
Wie ebenfalls in 7 gezeigt sind die Drähte 114 jedes Kabels 108 in Kontakt miteinander, so dass ein Zustand der Coulomb-Reibung zwischen den Drähten 114 existiert. Mit anderen Worten sind jeweilige Flächen 116 der Drähte 114 in Kontakt miteinander, so dass eine Reibungskraft (Coulomb-Reibung) zwischen jedem jeweiligen Paar von Kontaktflächen 116 der Drähte 114 vorhanden ist. Während des Bremsens des Kraftfahrzeugs können die Kabel 108 daher eine Resonanzfrequenz der Scheibe 100 mittels der Coulomb-Reibung zwischen den Drähten 114 dämpfen, die arbeitet, um die kinetische Energie der Scheibe 100 (die nämlich von den Schwingungen der Scheibe 100 erzeugt wird) zu absorbieren und sie in Wärmeenergie umzuwandeln. Wie von Fachleuten auf dem Gebiet verstanden wird, ist die Dämpfungsfähigkeit jedes Kabels 108 eine Funktion der gesamten Kontaktfläche der einzelnen Drähte 114, die das Kabel 108 bilden. Je größer die Kontaktfläche zwischen den Drähten 114 ist, je höher ist dementsprechend die Dämpfungsfähigkeit des Kabels 108. Auf diese Weise können die Größe, die Dichte und die Beabstandung der Drähte 114 basierend auf einer gewünschten Dämpfungsfähigkeit der Kabel 108 gewählt werden.
Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann das mindestens eine Kabel 108 geformt und/oder ausgebildet sein, um ein bestimmtes Muster oder eine räumliche Verteilung der Dämpfungsfähigkeit über den Backenabschnitt 102 bereitzustellen, um die Dämpfungsfähigkeit am meisten in den Bereichen des Backenabschnitts 102 zu erhöhen, die während der Scheibenresonanzen die höchsten Schwingungsamplituden aufweisen. Wie in 1–7 dargestellt können in verschiedenen Ausführungsformen die Kabel 108 beispielsweise eine Reihe von kreisförmigen Ringen bilden, die die Dämpfungsfähigkeit des festen Scheibenbackenabschnitts 102 erhöhen. Die vorliegende Offenbarung zieht jedoch Bremsscheiben in Betracht, die basierend auf einer bestimmten Anwendung eine beliebige Anzahl, Anordnung (d. h. Abmessung und/oder Geometrie), Form (d. h. Muster) und/oder Ausrichtung der Kabel 108 umfassen, die eine beliebige Anzahl und/oder Anordnung von Drähten 114 aufweisen. Fachleute auf dem Gebiet werden daher verstehen, dass die Bremsscheibe 100, die in 1–7 gezeigt ist, nur beispielhaft ist und dazu dient, eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zu veranschaulichen. Dementsprechend können gedämpfte Bremsscheiben gemäß der vorliegenden Offenbarung verschiedene Anordnungen und/oder Ausrichtungen der Backen und der Kabel (z. B. Einsätze), die darin angeordnet sind, aufweisen, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung und der Ansprüche abzuweichen, und sind nicht an spezifische Geometrien und/oder Ausrichtungen gebunden.
Somit kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine gedämpfte Bremsscheibe Einsätze mit einer unterschiedlichen Anzahl von Kabeln aufweisen, die verschiedene Muster bilden (d. h. verschiedene räumliche Verteilungen haben). Wie in 9–12 dargestellt kann eine gedämpfte Bremsscheibe 150, 160 in verschiedenen Ausführungsformen beispielsweise jeweils einen Einsatz 157, 167 umfassen, der ein Kabel 158, 168 aufweist, das ein Wellenmuster bildet (beispielsweise eine Sinuswelle, wobei eine Periode einer Welle, die durch das Kabel 158 gebildet wird, größer als eine Periode einer Welle ist, die durch das Kabel 168 gebildet wird). Und in verschiedenen weiteren Ausführungsformen kann eine gedämpfte Bremsscheibe 170 einen Einsatz 177 umfassen, der Kabel 178 aufweist, die ein Muster bilden, das kreisförmige Ringe mit einem Wellenmuster (z. B. einer Sinuswelle) kombiniert, wie in den 13 und 14 dargestellt. Ähnlich wie bei dem obigen Einsatz 107 der Scheibe 100 kann jeder der Einsätze 157, 167, 177 auch jeweils mindestens ein Positionierungsmerkmal 159, 169, 179 umfassen, das beispielsweise verwendet wird, um den Einsatz 159, 169, 179 innerhalb einer Gussform während des Scheibengussprozesses zu positionieren.
Gemäß verschiedenen weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann eine gedämpfte Bremsscheibe einen belüfteten Backenabschnitt aufweisen. 15–19 veranschaulichen beispielsweise eine beispielhafte Ausführungsform einer gedämpften belüfteten Bremsscheibe 200 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Die Bremsscheibe 200 umfasst einen Backenabschnitt 202, der einen äußeres Reibungselement 203 aufweist, das mit einem inneren Reibungselement 205 durch mehrere Rippenelemente 206 verbunden ist. Die Bremsscheibe 200 umfasst beispielsweise ferner eine Montagefläche 204, die sich von dem inneren Reibungselement 205 erstreckt, um die Bremsscheibe 200 mit einem Rad (nicht dargestellt) eines Kraftfahrzeugs (nicht gezeigt) zu verbinden. Auf diese Weise ist das äußere Reibungselement 203 so ausgelegt, dass es von dem Fahrzeug weg weist, wenn die Scheibe 200 an dem Rad befestigt ist, und das innere Reibungselement 205 so ausgelegt, dass es in Richtung des Fahrzeugs weist, wenn die Scheibe 200 mit dem Rad verbunden ist.
Ähnlich wie die Bremsscheibe 100 umfasst die Bremsscheibe 200 mindestens ein Kabel 208 (beispielsweise vier Kabel 208, die in der beispielhaften Bremsscheibe 200 gezeigt sind), das in dem Backenabschnitt 202 eingebettet ist, wobei jedes Kabel 208 mehrere Drähte 214 umfasst, die in Kontakt miteinander sind, so dass ein Zustand der Coulomb-Reibung zwischen den Drähten 214 vorhanden ist. Wie oben ziehen verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ein Einbetten von Kabeln 208 innerhalb des Backenabschnitts 202 während des Scheibengussprozesses in Betracht. Bei verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen sind die Kabel 208 in einer oder beiden des äußeren und des inneren Reibungselements 203 und 205 eingebettet. Wie beispielsweise in 15 und 16 gezeigt sind in verschiedenen Ausführungsformen die Kabel 208 als Einsätze 207 ausgebildet, die jeweils in dem äußeren und dem inneren Reibungselement 203 und 205 eingebettet sind. Jeder Einsatz 207 kann beispielsweise mindestens ein Positionierungsmerkmal 209 (beispielsweise sieben Positionierungsmerkmale 209, die auf jedem beispielhaften Einsatz 207 dargestellt sind) umfassen, das wie oben dazu ausgelegt ist, die Kabel 208 zusammenzuhalten, die Form jedes Kabels 208 (und die Gesamtform jedes Einsatzes 207) aufrechtzuerhalten und jeden Einsatz 207 innerhalb der Gussform zu positionieren. Somit können die Kabel 208, wie oben gezeigt, geeignet innerhalb des jeweiligen Reibungselements 203, 205 (der gegossenen Scheibes 200) angeordnet und ausgerichtet werden, um ihre Dämpfungsfähigkeit zu maximieren.
Ähnlich wie der Einsatz 107 kann jeder Einsatz 207 beispielsweise relativ mittig innerhalb des jeweiligen Reibungselements 203, 205 angeordnet sein, um die Freilegung der Kabel 208 zu verhindern, wenn die Abnutzung der Scheibe 200 beginnt (d. h. wenn die Abnutzung des Backenabschnitts 202 beginnt). In verschiedenen Ausführungsformen, in denen beispielsweise jedes Reibungselement 203, 205 eine Dicke T von etwa 7 mm bis etwa 13 mm aufweist, kann jedes Kabel 208 so angeordnet sein, dass eine Außenfläche des Kabels 208 mindestens etwa 3 mm von einer Außenfläche der Scheibe 200 und mindestens etwa 5 mm von einer Umfangskante der Scheibe 200 entfernt ist. Mit anderen Worten kann jedes Kabel 208 so angeordnet sein, dass es einen Abstand D_f von mindestens etwa 3 mm zwischen dem Kabel 208 und einer Außenseite des Backenabschnitts 202 und einen Abstand D_p von mindestens etwa 5 mm zwischen dem Kabel 208 und einer Umfangskante des Backenabschnitts 202 gibt (siehe 15).
Wie oben beschrieben, können die Kabel 208 so geformt und/oder ausgebildet sein, dass sie ein bestimmtes Muster oder eine bestimmte räumliche Verteilung der Dämpfungsfähigkeit über den Backenabschnitt 202 bereitstellen, um die Dämpfungsfähigkeit am meisten in den Bereichen der Backe 202 zu erhöhen, die die höchsten Schwingungsamplituden während der Scheibenresonanzen aufweisen. Wie in 15 und 16 dargestellt können in verschiedenen Ausführungsformen die Kabel 208 beispielsweise eine Reihe von kreisförmigen Ringen bilden, die die jeweilige Dämpfungsfähigkeit des äußeren und des inneren Reibungselements 203 und 205 erhöhen. Ebenfalls wie oben sieht die voreingestellte Offenbarung jedoch belüftete Bremsscheiben vor, die eine beliebige Anzahl, Anordnung (d. h. Abmessung und/oder Geometrie), Form (d. h. Muster) und/oder Ausrichtung der Kabel 208 umfassen, die eine beliebige Anzahl und/oder Anordnung von Drähten 214 aufweisen.
Fachleute auf dem Gebiet werden daher verstehen, dass die belüftete Bremsscheibe 200, die in 15 und 16 dargestellt ist, nur beispielhaft ist und dazu dient, eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zu veranschaulichen. Dementsprechend können gedämpfte belüftete Bremsscheiben gemäß der vorliegenden Erfindung verschiedene Anordnungen und/oder Ausrichtungen der Reibungselemente und Kabel (beispielsweise Einsätze), die darin angeordnet sind, aufweisen, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung und der Ansprüche abzuweichen, und sind nicht durch irgendwelche spezifische Geometrien und/oder Ausrichtungen gebunden. Ferner kann das äußere Reibungselement 203 eine andere Einsatzanordnung als das innere Reibungselement 205 aufweisen (siehe 17). Wie in 17–19 dargestellt kann in verschiedenen Ausführungsformen eine gedämpfte belüftete Bremsscheibe 250, 260, 270 beispielsweise jeweils die Einsätze 257, 267, 277 umfassen, die Kabel 258, 268, 278 aufweisen, die in verschiedenen Anordnungen angeordnet sind und unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
Fachleute auf dem Gebiet werden ferner verstehen, dass die Bremsscheiben 100, 200, 250, 260, 270 in 1–19 lediglich beispielhaft sind und nur eine Art von Bremskomponente, die von der vorliegenden Offenbarung in Erwägung gezogen wird, veranschaulichen sollen. Wie nachstehend anhand 20–32 dargestellt zieht die vorliegende Erfindung verschiedene weitere Typen und Anordnungen von Bremskomponenten in Betracht, die Kabel nutzen, die innerhalb der Komponenten angeordnet sind, um die Dämpfungsfähigkeit der Komponenten zu verbessern.
Verschiedene zusätzliche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ziehen beispielsweise Bremsklötze in Betracht, die die Coulomb-Reibung zwischen den einzelnen Drähten des Kabels, das innerhalb des Klotzes angeordnet ist, verwenden, um eine Resonanzfrequenz des Klotzes zu dämpfen. 20–22 veranschaulichen eine beispielhafte Ausführungsform einer gedämpften Bremsklotzanordnung 300 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Der Bremsklotz 300 umfasst eine starre Trägerstruktur 302 wie beispielsweise eine metallische Trägerplatte und ein Reibungsmaterial 304, das von der starren Trägerstruktur 302 getragen wird. Das Reibungsmaterial 304 wird beispielsweise aus einem Material und/oder einer Kombination von Materialien hergestellt, die einen hohen Reibungskoeffizienten aufweisen und auch eine große Wärmemenge absorbieren und abführen können. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Reibungsmaterial 304 beispielsweise ein asbestfreies organisches, halbmetallisches und/oder keramisches Material umfassen.
Fachleute auf dem Gebiet werden jedoch verstehen, dass die Bremsklötze gemäß der vorliegenden Offenbarung verschiedene Typen und/oder Anordnungen der Trägerstrukturen und Reibungsmaterialien, die aus verschiedenen Materialien gebildet sind, basierend auf einer bestimmten Bremsanwendung umfassen können. Weiterhin können Bremsklötze gemäß der vorliegenden Offenbarung zusätzliche Komponenten und/oder Materialien umfassen, die beispielsweise eine Beilage 310 umfassen, die an einer Außenfläche der Trägerstruktur angebracht ist (siehe 20), um dabei zu helfen, geringfügige Unterschiede (die manchmal zu Lärm führen können) zwischen der Trägerstruktur und einem Bremssattel, an dem sie befestigt ist, zu korrigieren.
Bei verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen ist das Reibungsmaterial 304 an eine Oberfläche der Trägerplatte 302 gebunden, um eine Reibungsfläche zu erzeugen, die dazu ausgelegt ist, einer Bremsscheibe zugewandt zu sein, wenn sie in dem Kraftfahrzeug (nicht gezeigt) angeordnet ist, und die Beilage 310 ist an eine gegenüberliegenden Oberfläche der Trägerplatte 302 gebunden (die dazu ausgelegt ist, an einem Bremssattel angebracht zu sein (siehe 27), wenn sie innerhalb des Fahrzeugs angeordnet ist). In verschiedenen Ausführungsformen können beispielsweise zwei Bremsklötze 300 innerhalb des Bremssattels enthalten sein (d. h. über einem Backenabschnitt der Scheibe angeordnet sein), wobei ihre Reibungsflächen der Scheibe zugewandt sind. Auf diese Weise kann dann, wenn die Bremsen angewendet werden, der Bremssattel die zwei Klötze 300 auf der sich drehenden Scheibe zusammenklemmen oder zusammendrücken, um das Fahrzeug zu verlangsamen und/oder zu stoppen.
Ähnlich wie die obigen gedämpften Bremsscheiben umfasst die Bremsklotzanordnung 300 gemäß verschiedener beispielhafter Ausführungsformen auch mindestens ein Kabel 308, das innerhalb des Bremsklotzes 300 angeordnet ist (beispielsweise ein Kabel 308, das in dem beispielhaften Bremsklotz 300 dargestellt ist). In verschiedenen Ausführungsformen kann beispielsweise das Kabel 308 innerhalb des Reibungsmaterials 304 angeordnet sein. Wie vielleicht am besten in 22 gezeigt kann der Bremsklotz 300 in verschiedenen weiteren Ausführungsformen ein Unterschichtmaterial 306 umfassen, das zwischen der Trägerstruktur 302 und dem Reibungsmaterial 304 angeordnet ist, und das Kabel 308 kann innerhalb des Unterschichtmaterials 306 angeordnet sein.
Das Kabel 308 kann beispielsweise innerhalb des Unterschichtmaterials 306 angeordnet und ausgerichtet sein, um seine Dämpfungsfähigkeit zu maximieren. Ähnlich wie bei den obigen Kabeleinsätzen kann das Kabel 308 in verschiedenen Ausführungsformen relativ mittig in dem Unterschichtmaterial 306 angeordnet sein, um die Freilegung des Kabels 308 zu minimieren, wenn die Abnutzung des Bremsklotzes 300 beginnt (wenn z. B. das Reibungsmaterial 304 abgetragen wird, um das Unterschichtmaterial 306 freizulegen). In verschiedenen Ausführungsformen kann das Kabel 108 beispielsweise so angeordnet sein, dass das Kabel 108 mindestens etwa 2 mm bis etwa 3 mm von einem äußeren Rand des Unterschichtmaterials 306 (und von der Trägerstruktur 302) entfernt ist. Mit anderen Worten kann das Kabel 108 so angeordnet sein, dass es einen Abstand D_U von mindestens etwa 2 mm bis etwa 3 mm zwischen irgendeinem Abschnitt des Kabels 108 und einem äußeren Umfang des Unterschichtmaterials 306 gibt (siehe 22).
Ähnlich wie die Kabel 108 oben umfasst das Kabel 308 mehrere Drähte (nicht dargestellt). In verschiedenen Ausführungsformen weist das Kabel 308 beispielsweise einen Durchmesser von etwa 1 mm bis etwa 3 mm auf und umfasst etwa 3 bis etwa 20 Drähte, die jeweils einen Durchmesser von etwa 0,1 mm bis etwa 1,4 mm aufweisen. Ebenfalls wie oben sind die Drähte des Kabels 308 in Kontakt miteinander, so dass ein Zustand der Coulomb-Reibung zwischen den Drähten besteht. Somit kann das Kabel 308 ähnlich wie die Kabel 108 während des Bremsens des Kraftfahrzeugs eine Resonanzfrequenz des Bremsklotzes 300 mittels der Coulomb-Reibung zwischen den Kontaktflächen der Drähte, die arbeitet, um die kinetische Energie des Bremsklotzes 300 zu absorbieren und sie in Wärmeenergie umzuwandeln, dämpfen.
Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen ist das Kabel 308 lose innerhalb des Unterschichtmaterials 306 angeordnet, so dass sich eine relative Ganzkörperbewegung zwischen Innenflächen des Unterschichtmaterials 306 und einer Außenfläche des Kabels 108 entwickeln kann (d. h. ein vollständiger Schlupf zwischen den Oberflächen des Unterschichtmaterials 306 und des Kabels 108 ermöglicht wird). Auf diese Weise gibt es auch eine Reibungskraft (Coulomb-Reibung) zwischen den Kontaktflächen des Unterschichtmaterials 306 und des Kabels 308, die auch dazu beitragen kann, die Resonanzfrequenz des Bremsklotzes 300 während des Bremsens des Kraftfahrzeugs zu dämpfen.
Ähnlich wie die obigen Kabel 108 kann das mindestens eine Kabel 308 geformt und/oder ausgebildet sein, um ein bestimmtes Muster oder eine räumliche Verteilung der Dämpfungsfähigkeit über dem Unterschichtmaterial 306 bereitzustellen, um die Dämpfungsfähigkeit am meisten in den Bereichen des Unterschichtmaterials 306 zu erhöhen, die die höchsten Schwingungsamplituden während der Bremsklotzresonanzen aufweisen. Wie in 20–22 dargestellt kann das Kabel 308 in verschiedenen Ausführungsformen beispielsweise ein Wellenmuster (z. B. eine Sinuswelle) bilden, das die Dämpfungsfähigkeit des Bremsklotzes 300 erhöht. Die vorliegende Offenbarung erwägt jedoch Bremsklötze, die eine beliebige Anzahl, Anordnung (d. h. Abmessung und/oder Geometrie), Form (d. h. Muster) und/oder Ausrichtung der Kabel 308 umfassen, die eine beliebige Anzahl und/oder Anordnung von Drähten aufweisen. Fachleute auf dem Gebiet werden daher verstehen, dass der Bremsklotz 300, der in 20–22 dargestellt ist, nur beispielhaft ist und nur eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen soll.
Dementsprechend können gedämpfte Bremsklötze gemäß der vorliegenden Offenbarung verschiedene Anordnungen und/oder Ausrichtungen von Unterschichtmaterialien und Kabeln, die darin angeordnet sind, aufweisen, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung und der Ansprüche abzuweichen, und sind nicht an irgendwelche speziellen Geometrien und/oder Ausrichtungen gebunden. Wie in 23–25 dargestellt kann ein gedämpfter Bremsklotz 350, 360, 370 in verschiedenen Ausführungsformen beispielsweise jeweils mehrere Kabel 358, 368, 378 umfassen, die innerhalb der jeweiligen Unterschichtmaterialien 356, 366, 376 angeordnet sind.
Verschiedene zusätzliche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erwägen Bremssattelanordnungen, die einen Bremssattel und einen Verankerungsträger umfassen, die die Coulomb-Reibung zwischen einzelnen Drähten von Kabeln, die innerhalb der Anordnung angeordnet sind, verwenden, um eine Resonanzfrequenz der Anordnung (d. h. des Bremssattels und/oder des Verankerungsträgers) zu dämpfen. 26–30 veranschaulichen eine beispielhafte Ausführungsform einer gedämpften Sattelanordnung 400 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Wie in 26 gezeigt umfasst die Sattelanordnung 400 einen Bremssattel 500 und einen Verankerungsträger 600, der dazu ausgelegt ist, einen Bremsklotz an dem Sattel 500 zu montieren. Wie oben können in verschiedenen Ausführungsformen zwei Bremsklötze in dem Bremssattel 500 enthalten sein (der nämlich über einem Backenabschnitt einer Scheibe angeordnet ist), wobei ihre Reibungsflächen der Scheibe zugewandt sind. Auf diese Weise klemmt oder drückt der Bremssattel 500 dann, wenn die Bremsen angewendet werden, die beiden Kötze auf der sich drehenden Scheibe zusammen, um das Fahrzeug zu verlangsamen und/oder anzuhalten.
Ähnlich wie die obigen gedämpften Bremsscheiben und Bremsklötze umfasst die Sattelanordnung 400 gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen auch mindestens ein Kabel, das innerhalb der Anordnung 400 angeordnet ist. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann beispielsweise ein Kabel 508 innerhalb des Sattels 500 eingebettet sein, wie in 28 gezeigt. In verschiedenen weiteren Ausführungsformen kann ein Kabel 608 in dem Verankerungsträger 600 eingebettet sein, wie in 30 gezeigt. Ähnlich wie bei der obigen Bremsscheibe 100 erwägen verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ein Einbetten der jeweiligen Kabel 508, 608 innerhalb des Bremssattels 500 und des Verankerungsträgers 600 während des Gussprozesses, so dass die Kabel 508, 608 angeordnet werden, um die jeweilige Dämpfungsfähigkeit jeder Komponente zu maximieren.
Wie jeweils in 28 und 30 gezeigt sind die Kabel 508, 608 in verschiedenen Ausführungsformen als Einsätze 507, 607 ausgebildet, die jeweils innerhalb des Bremssattels 500 und des Verankerungsträgers 600 eingebettet sind. Ähnlich wie der Einsatz 107 oben kann jeder Einsatz 507, 508 beispielsweise jeweils mindestens ein Positionierungsmerkmal 509, 609 (beispielsweise drei Positionierungsmerkmale 509, 609, die in dem beispielhaften Sattel 500 und dem beispielhaften Verankerungsträger 600 dargestellt sind) umfassen, die während des Gussprozesses verwendet werden, um jeden Einsatz 507, 607 innerhalb einer Gussform anzuordnen. Auf diese Weise können die Kabel 508, 608 jeweils geeignet innerhalb des Bremssattels 500 und des Verankerungsträgers 600 angeordnet und ausgerichtet werden, um die jeweilige Dämpfungsfähigkeit jeder Komponente zu maximieren.
Wie die Kabel 108 und 308 umfassen die Kabel 508, 608 jeweils eine mehrere Drähte (nicht dargestellt), die in Kontakt miteinander sind, so dass ein Zustand der Coulomb-Reibung zwischen den Kontaktflächen der Drähte besteht. Somit können die die Kabel 508, 608 ähnlich wie die Kabel 108, 308 während des Bremsens des Kraftfahrzeugs jeweils eine Resonanzfrequenz des Bremssattels 500 und des Verankerungsträgers 600 (und die gesamte Resonanzfrequenz der Sattelanordnung 400) mittels der Coulomb-Reibung zwischen den Drähten, die arbeitet, um die kinetische Energie der Sattelanordnung 400 zu absorbieren und in Wärmeenergie umzuwandeln, dämpfen.
Fachleute auf dem Gebiet werden jedoch verstehen, dass die Sattelanordnung 400, die den Bremssattel 500 und den Verankerungsträger 600 umfasst und in 26–30 dargestellt ist, nur beispielhaft ist und eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen soll. Dementsprechend können Bremssattelanordnungen gemäß der vorliegenden Offenbarung verschiedene Anordnungen aufweisen, die verschiedene Anordnungen von Bremssätteln und Verankerungsträgern umfassen, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung und der Ansprüche abzuweichen, und sind nicht an irgendwelche bestimmte Entwürfe, Geometrien und/oder Ausrichtungen gebunden.
Fachleute auf dem Gebiet werden ferner verstehen, dass die vorliegende Offenbarung Sattelanordnungen 400 erwägt, die eine beliebige Anzahl, Anordnung (d. h. Abmessung und/oder Geometrie), Form (d. h. Muster) und/oder Ausrichtung von Kabeln 508, 608 umfassen, die eine beliebige Anzahl und/oder Anordnung von Drähten aufweisen und innerhalb des Bremssattels 500 und/oder des Verankerungsträgers 600 eingebettet sind.
Verschiedene weitere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erwägen Achsschenkel, die die Coulomb-Reibung zwischen einzelnen Drähten von Kabel, die innerhalb des Achsschenkels angeordnet sind, nutzen, um eine Resonanzfrequenz des Achsschenkels zu dämpfen. 31 und 32 zeigen eine beispielhafte Ausführungsform eines gedämpften Achsschenkels 700 gemäß der vorliegenden Offenbarung. In verschiedenen Ausführungsformen kann beispielsweise eine Rad- und Reifenanordnung eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) an der Fahrzeugaufhängung über den Achsschenkel 700 befestigt sein (d. h. der Achsschenkel 700 ermöglicht, dass sich der Reifen bzw. das Rad dreht, während er bzw. es in einer stabilen Bewegungsebene gehalten wird).
Ähnlich wie die obigen Bremskomponenten umfasst der Achsschenkel 700 gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen mindestens ein Kabel 709, das beispielsweise während des Gussprozesses innerhalb des Achsschenkels 700 eingebettet wird. Wie in 32 gezeigt ist in verschiedenen Ausführungsformen das Kabel 708 als ein Einsatz 707 ausgebildet, der innerhalb des Achsschenkels 700 eingebettet ist. Der Einsatz 707 kann beispielsweise mindestens ein Positionierungsmerkmal 709 (beispielsweise drei Positionierungsmerkmale 709, die in dem beispielhaften Achsschenkel 700 gezeigt sind) umfassen, das während des Gussprozesses verwendet wird, um den Einsatz innerhalb einer Gussform zu positionieren.
Wie die oben diskutierten Kabel umfasst das Kabel 708 mehrere Drähte (nicht dargestellt), die in Kontakt miteinander sind, so dass ein Zustand der Coulomb-Reibung zwischen den Kontaktflächen der Drähte besteht. Somit kann das Kabel 708 während des Bremsens des Kraftfahrzeugs eine Resonanzfrequenz des Achsschenkels 700 mittels der Coulomb-Reibung zwischen den Drähten dämpfen.
Die vorliegende Erfindung erwägt ferner Verfahren zum Herstellen einer Bremskomponente wie beispielsweise der Komponenten 100, 150, 160, 170, 200, 250, 260, 270, 300, 350, 360, 370, 400, 500, 600 und 700, die oben unter Bezugnahme auf 1–32 beschrieben sind, um die Dämpfungsfähigkeit der Komponente zu erhöhen. Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann, um die Dämpfungsfähigkeit der Bremskomponente 100, 150, 160, 170, 200, 250, 260, 270, 300, 350, 360, 370, 400, 500, 600, 700 zu erhöhen, mindestens ein Kabel 108, 158, 168, 178, 208, 258, 268, 278, 308, 358, 368, 378, 408, 508, 608, 708 innerhalb der Bremskomponente 100, 150, 160, 170, 200, 250, 260, 270, 300, 350, 360, 370, 400, 500, 600, 700 angeordnet werden.
In verschiedenen Ausführungsformen kann beispielsweise das mindestens eine Kabel 108, 158, 168, 178, 208, 258, 268, 278, 308, 358, 368, 378, 408, 508, 608, 708 mehrere Drähte umfassen, die in Gleitkontakt miteinander stehen. Das mindestens eine Kabel 108, 158, 168, 178, 208, 258, 268, 278, 308, 358, 368, 378, 408, 508, 608, 708 kann, beispielsweise innerhalb der Bremskomponente 100, 150, 160, 170, 200, 250, 260, 270, 300, 350, 360, 370, 400, 500, 600, 700 so angeordnet werden, dass das mindestens eine Kabel 108, 158, 168, 178, 208, 258, 268, 278, 308, 358, 368, 378, 408, 508, 608, 708 während des Bremsens des Kraftfahrzeuges eine Resonanzfrequenz der Komponente 100, 150, 160, 170, 200, 250, 260, 270, 300, 350, 360, 370, 400, 500, 600, 700 mittels Reibung, die durch eine Gleitbewegung zwischen den mehreren Drähten erzeugt wird, dämpft.
Die Bremskomponenten 100, 150, 160, 170, 200, 250, 260, 270, 300, 350, 360, 370, 400, 500, 600, 700 können unter Verwendung beliebiger bekannter Verfahren und/oder Techniken, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind, hergestellt werden. In verschiedenen Ausführungsformen können die Komponenten 100, 150, 160, 170, 200, 250, 260, 270, 400, 500, 600, 700 beispielsweise aus einer Metallschmelze wie beispielsweise Eisen gegossen werden, die in eine Form gegossen wird. In verschiedenen weiteren Ausführungsformen können die Komponenten aus einem zusammengesetzten Material wie beispielsweise kohlenstofffaserverstärktem Kohlenstoff, einem keramischen Matrixverbundstoff oder einer Verbundmaterialmischung mit einem Phenolkunstharz, das in einer Heizpresse heiß geformt wird, geformt werden.
Unter Bezugnahme auf die oben beschriebene und in den 1–8 dargestellte Bremsscheibe 100 können beispielsweise gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen mehrere Kabel 108 in einem Backenabschnitt 102 der Scheibe 100 während des Gussprozesses eingebettet werden. Wie in 8 dargestellt können in verschiedenen Ausführungsformen die Kabel 108 zu mindestens einem Einsatz 107 (ein Einsatz 107 ist in der beispielhaften Ausführungsform von 8 gezeigt) ausgebildet sein, der in einer Gussform 120 angeordnet wird, die dazu ausgelegt ist, die Scheibe 100 zu bilden. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Einsatz 107 beispielsweise in der Gussform 120 angeordnet werden, indem der Einsatz 107 zwischen einem oberen Muster 130 der Gussform 120 und einem unteren Muster 140 der Gussform 120 positioniert wird.
Der Einsatz 107 kann beispielsweise zwischen dem oberen und unteren Muster 130 und 140 positioniert werden, indem mindestens ein Positionierungsmerkmal 109 (vier Positionierungsmerkmale 109, die in der beispielhaften Ausführungsform von 8 gezeigt sind) an dem Einsatz 107 nach mindestens einem entsprechenden Positionierungsmerkmal 139, 149 in jeweils dem oberen und dem unteren Muster 130 und 140 ausgerichtet wird. Auf diese Weise können die Kabel 108 geeignet innerhalb der Gussform 120 angeordnet und ausgerichtet werden.
In verschiedenen weiteren Ausführungsformen können nach dem Gießen der Bremsscheibe 100 Abschnitte der Positionierungsmerkmale 109, die sich über einen Umfang der Scheibe 100 hinaus erstrecken (siehe 1), enttrichtert (oder entfernt) werden, wie von Fachleuten auf dem Gebiet verstanden wird.
Obwohl die vorliegende Offenbarung im Hinblick auf beispielhafte Ausführungsformen offengelegt worden ist, um ein besseres Verständnis der Offenbarung zu ermöglichen, versteht es sich, dass die Offenbarung auf verschiedene Weisen ausgeführt sein kann, ohne von dem Prinzip der Offenbarung abzuweichen. Daher sollte die Offenbarung so verstanden werden, dass sie alle möglichen Ausführungsformen umfasst, die ausgeführt werden können, ohne von dem Prinzip der Offenbarung, das in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist, abzuweichen. Obwohl die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf Kraftfahrzeuge beschrieben worden ist, werden Fachleute auf dem Gebiet verstehen, dass die vorliegenden Lehren so, wie sie offenbart sind, ebenso gut für jede Art von Fahrzeug mit einem Bremssystem, das Bremsscheiben verwendet, funktionieren.
Für die Zwecke dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche sollen alle Zahlen, die Mengen, Prozente oder Verhältnisse ausdrücken, und andere in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendete numerische Werte so verstanden werden, dass sie in allen Fällen mit dem Attribut "etwa" versehen sind, sofern es nicht anders angegeben ist. Dementsprechend sind die in der schriftlichen Beschreibung und den Ansprüchen dargelegten numerischen Parameter, wenn es nicht anders angegeben ist, Näherungswerte, die abhängig von den gewünschten Eigenschaften, die man versucht, durch die vorliegende Offenbarung zu erhalten, variieren können. Zumindest, aber nicht als Versuch, die Anwendung der Äquivalenzlehre auf den Umfang der Ansprüche einzuschränken, sollte jeder numerische Parameter zumindest mit Hinblick auf die Anzahl der angegebenen signifikanten Stellen und durch Anwenden gewöhnlicher Rundungstechniken interpretiert werden.
Es ist zu beachten, dass, so wie sie in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen verwendet werden, die Singularformen "einer", "eine" und "ein" und "der, "die, "das" Pluralformen einschließen, sofern sie nicht ausdrücklich und eindeutig auf eine Bedeutung beschränkt sind. So kann beispielsweise der Bezug auf "Sensor" zwei oder mehr verschiedene Sensoren umfassen. Wie hier verwendet, soll der Begriff "umfassen" und seine grammatikalischen Varianten nicht einschränkend sein, so dass eine Aufzählung der Elemente in einer Liste nicht zum Ausschluss von anderen ähnlichen Elementen dient, die zu den aufgelisteten Elementen hinzugefügt werden können oder diese ersetzen können.
Es ist für Fachleute auf dem Gebiet ersichtlich, dass verschiedene Abwandlungen und Variationen an dem System und dem Verfahren der vorliegenden Offenbarung vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der Lehren abzuweichen. Andere Ausführungsformen der Offenbarung werden Fachleuten auf dem Gebiet aus der Betrachtung der Beschreibung und der Verwirklichung der hier offenbarten Lehren klar werden. Die vorliegende Beschreibung und Ausführungsform sollen nur als beispielhaft angesehen werden.

Claims

Bremskomponente für ein Kraftfahrzeug, die Folgendes umfasst: einen Körper; und mindestens ein Kabel, das innerhalb des Körpers angeordnet ist, wobei das mindestens eine Kabel mehrere Drähte umfasst, die relativ zueinander angeordnet sind, wobei jeder der mehreren Drähte eine Fläche aufweist, die in Gleitkontakt mit Flächen benachbarter Drähte der mehreren Drähte steht, wobei die Gleitbewegung der Flächen der mehreren Drähte relativ zueinander während des Bremsens des Kraftfahrzeugs eine Resonanzfrequenz der Komponente dämpft.
Bremskomponente nach Anspruch 1, wobei die Bremskomponente eine Bremsscheibe ist.
Bremskomponente nach Anspruch 1, wobei die Bremskomponente ein Bremsklotz ist.
Bremskomponente nach Anspruch 1, wobei die Bremskomponente einen Bremssattel, einen Bremssattel-Verankerungsträger und/oder einen Achsschenkel umfasst.
Bremsscheibe zur Befestigung an einem Rad eines Kraftfahrzeugs, die Folgendes umfasst: einen Backenabschnitt; und mindestens ein Kabel, das innerhalb des Backenabschnitts angeordnet ist, wobei das mindestens eine Kabel mehrere Drähte umfasst, die relativ zueinander angeordnet sind, wobei jeder der mehreren Drähte eine Fläche aufweist, die in Gleitkontakt mit Flächen benachbarter Drähte der mehreren Drähte steht, wobei die Gleitbewegung der Flächen der mehreren Drähte relativ zueinander während des Bremsens des Kraftfahrzeugs eine Resonanzfrequenz der Scheibe dämpft.
Bremsscheibe nach Anspruch 5, wobei der Backenabschnitt ein äußeres Reibungselement und ein inneres Reibungselement umfasst und wobei das mindestens eine Kabel zwischen dem äußeren Reibungselement und dem inneren Reibungselement angeordnet ist.
Bremsscheibe nach Anspruch 5 oder 6, wobei das mindestens eine Kabel mehrere Kabel umfasst, die innerhalb des Backenabschnitts angeordnet sind.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das mindestens eine Kabel einen kreisförmigen Ring bildet.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das mindestens eine Kabel ein Wellenmuster bildet.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei das mindestens eine Kabel einen Einsatz umfasst.
Bremsscheibe nach Anspruch 10, wobei der Einsatz mindestens ein Positionierungsmerkmal umfasst.
Bremsscheibe nach Anspruch 11, wobei das mindestens eine Positionierungsmerkmal mindestens eine Positionierungslasche umfasst.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 5 bis 12, wobei der Backenabschnitt ein äußeres Reibungselement, ein inneres Reibungselement und mehrere Rippenelemente, die das äußere Reibungselement mit dem inneren Reibungselement verbinden, umfasst, und wobei das mindestens eine Kabel innerhalb des äußeren Reibungselements und/oder des inneren Reibungselements angeordnet ist.
Bremsklotzanordnung für ein Kraftfahrzeug, die Folgendes umfasst: eine starre Trägerstruktur; ein Reibungsmaterial, das durch die starre Trägerstruktur getragen wird; und mindestens ein Kabel, wobei das mindestens eine Kabel mehrere Drähte umfasst, die relativ zueinander angeordnet sind, wobei jeder der mehreren Drähte eine Fläche aufweist, die in Gleitkontakt mit Flächen benachbarter Drähte der mehreren Drähte steht, wobei die Gleitbewegung der Flächen der mehreren Drähte relativ zueinander während des Bremsens des Kraftfahrzeugs eine Resonanzfrequenz des Bremsklotzes dämpft.
Bremsklotzanordnung nach Anspruch 14, wobei das mindestens eine Kabel innerhalb des Reibungsmaterials angeordnet ist.
Bremsklotzanordnung nach Anspruch 14, die ferner ein Unterschichtmaterial umfasst, das zwischen der Trägerstruktur und dem Reibungsmaterial angeordnet ist, wobei das mindestens eine Kabel in dem Unterschichtmaterial angeordnet ist.
Bremsklotzanordnung nach Anspruch 16, wobei das mindestens eine Kabel so angeordnet ist, dass eine Fläche des mindestens einen Kabels dazu ausgelegt ist, in Gleitkontakt mit einer Fläche des Unterschichtmaterials zu stehen; und wobei das mindestens eine Kabel dazu ausgelegt ist, während des Bremsens des Kraftfahrzeugs die Resonanzfrequenz des Bremsklotzes mittels Reibung, die durch eine Gleitbewegung zwischen den Flächen des mindestens einen Kabels und des Unterschichtmaterials erzeugt wird, zu dämpfen.
Bremsklotzanordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei das mindestens eine Kabel mehrere Kabel umfasst.
Verfahren zum Herstellen einer Bremskomponente für ein Kraftfahrzeug, das Folgendes umfasst: Anordnen mindestens eines Kabels innerhalb der Bremskomponente, wobei das mindestens eine Kabel mehrere Drähte aufweist, die in Gleitkontakt miteinander stehen, wobei das mindestens eine Kabel innerhalb der Bremskomponente so angeordnet wird, dass das mindestens eine Kabel dazu ausgelegt ist, während des Bremsens des Kraftfahrzeugs eine Resonanzfrequenz der Komponente durch Reibung, die durch eine Gleitbewegung zwischen den mehreren Drähten erzeugt wird, zu dämpfen.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Bremskomponente eine Bremsscheibe umfasst und wobei das Anordnen ein Platzieren von mindestens einem Einsatz, der das mindestens eine Kabel umfasst, in einer Gussform, die dazu ausgelegt ist, die Bremsscheibe zu bilden, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Platzieren ein Positionieren des Einsatzes zwischen einem oberen Muster der Gussform und einem unteren Muster der Gussform umfasst.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Positionieren ein Ausrichten mindestens eines Positionierungsmerkmals an dem Einsatz nach mindestens einem entsprechenden Positionierungsmerkmal jeweils in dem oberen und dem unteren Muster umfasst.
Verfahren nach Anspruch 22, das nach dem Gießen der Bremsscheibe ferner ein Entfernen von Abschnitten des mindestens einen Positionierungsmerkmals an dem Einsatz, die sich über einen Umfang der Bremsscheibe hinaus erstrecken, umfasst.