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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung in einem Fahrzeug nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
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Es ist bekannt, dass insbesondere Scheibenbremsen bei einem Bremsvorgang zu einer Geräuschentwicklung, insbesondere zum Quietschen neigen. Dieses Geräusch wird im Wesentlichen durch eine oszillierende Bewegung des Bremssattels sowie der Beläge erzeugt, wodurch an der Bremsvorrichtung Schwingungen entstehen, die einen hörbaren Schall abstrahlen.
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Zur Vermeidung dieser Geräusche ist es bereits aus der
DE 37 36 126 A1 bekannt Tilger vorzusehen, vorzugsweise am Bremssattel, die eine der Eigenfrequenz der Bremsgeräusche entgegenwirkende Gegenfrequenz erzeugen.
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Für die Erzeugung der Bremsgeräusche in Form von hochfrequentem „Quietschen/Pfeiffen“ oder tieffrequentem „Brummeln/Muhen“, usw. sind mehrere Einflussfaktoren verantwortlich. Einflussfaktoren sind neben der Konstruktionsart und Massenverteilung der Bremsvorrichtung, insbesondere der Bremsscheibenverschleißzustand, der Bremsbelagverschleiß und Umweltfaktoren wie Außentemperatur, Luftfeuchtigkeit, Bremsbelag-/Bremsscheibentemperatur, welche sich ständig verändernde Störgrößen sind. Das Zusammenspiel dieser Einflussfaktoren erschwert die Abstimmung einer geräuschreduzierten Bremsanlage.
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Hinzu kommt, dass das Problem von unangenehmen Bremsgeräuschen mit der zunehmenden Elektrifizierung der Fahrzeuge immer mehr an Bedeutung gewinnt. Da die Fahrzeuge insgesamt leiser werden und bisher als normal empfundene oder akzeptable Bremsgeräusche zunehmend als störend empfunden werden, sind die bekannten Vorrichtungen zur Beseitigung von Bremsgeräuschen an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit gekommen bzw. werden als unzureichend empfunden.
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Aus der
DE 195 05 000 A1 ist ein Schwingungstilger für eine Bremseinrichtung zur Vermeidung eines Bremsenquietschens bekannt, wobei der Tilger eine über Federn geführte Schwingmasse in einem geschlossenen Gehäuse umfasst, dessen Hohlraum mit einem Fluid gefüllt ist.
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Die
DE 10 2011 076 476 A1 offenbart einen Schwingungstilger zur Vermeidung von Schwingungen einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges im Fahrbetrieb durch Fahrbahnunebenheiten.
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Die nach dem Stand der Technik zum Einsatz kommenden Tilgermassen, die an den Bremssattel/Bremssattelträger oder das Schwenklager/den Radträger geschraubt werden, sind zumeist mit einem metallischen Grundkörper versehen, an den eine Elastomerlage angekoppelt ist. Auf diese Weise wird die Eigenfrequenz der Bremsanlage verstimmt, allerdings nur in einem bestimmten und sehr eingeschränkten Frequenzbandbereich. Für eine bestimmte Frequenzstufe arbeitet der Tilger optimal, ist jedoch nicht flexibel und kann deshalb nicht auf die sich deutlich gegenüber einer Grundeinstellung verändernden Umweltfaktoren oder sich im Betrieb verändernde Störfrequenzen anpassen.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung in einem Fahrzeug mit einem Tilger zu schaffen, durch den Störfrequenzen in einem breiten Frequenzband auch unter sich verändernden Umwelt- oder Betriebsfaktoren beseitigt werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Mit dem Grundkörper erfolgt eine Grundabstimmung bezüglich der Geräuscheentwicklung. Über die elektrische Spule mit der ersten Elastomerlage auf deren Außenumfangswand und mit der zweiten bestrombaren Elastomerlage auf deren Innenumfangswand erfolgt über einen Regelkreis mit entsprechenden Eingangssignalen eine Geräuschereduzierung in einem breiten Frequenzbandbereich. Die Radial-/ und Torsionssteifigkeit der ersten Elastomerlage und die Shorehärte der zweiten Elastomerlage lassen sich vorzugsweise über zwei getrennt regelbare Stromkreise variabel steuern.
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Der Grundkörper kann bezüglich seiner Außenringkontur durch radiale und stirnseitige Aussparungen oder Ausschnitte unterbrochen sein. Die Segmente des Grundkörpers sind dabei über die Elastomerlage miteinander verbunden und ermöglichen durch eine Bewegung zueinander eine Einflussnahme auf die Radial-/Torsionsteifigkeit der ersten Elastomerlage, welche abhängig von der Stärke der Bestromung der Spule ist. Durch eine gesteuerte Strombeaufschlagung der in der zweiten Elastomerlage einvulkanisierten elektrischen Leiterbahnen lässt sich die Shorehärte der zweiten Elastomerlage entsprechend steuern und regeln und damit sehr gut an das Störfrequenzband der Geräusche anpassen. Die Bestromung der Spule und der zweiten Elastomerlage erfolgt vorzugsweise unabhängig voneinander und damit zweistufig. Die Shorehärte der ersten Elastomerlage auf der Außenumfangswand der elektrischen Spule ist vorzugsweise härter gegenüber der zweiten Elastomerlage mit den integrierten elektrischen Leiterbahnen eingestellt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Tilger in oder an dem Bremssatttel der Bremsvorrichtung angeordnet ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich über die Steuerung des Regelkreises mit den Eingangssignalen auch an klimatische Bedingungen, wie z. B. Kälte/Wärme, Luftfeuchtigkeit und Regennässe selbstständig anpassen bzw. entsprechend über Kennlinien steuern.
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Ebenso ist es möglich, in einer Ausgestaltung der Erfindung die Verschleißsituation der Bremsanlage, wie z. B. den Abrieb der Bremsscheibe und Bremsbeläge, in den Regelkreis einfließen zu lassen.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig näher beschrieben.
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Es zeigt:
- 1 Einen erfindungsgemäßen Tilger in Scheibenform,
- 2 ein Diagramm bezüglich der Steuerung des Tilgers,
- 3 einen Längsschnitt durch den Tilger.
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Ein in eine Bremsvorrichtung für Scheibenbremsen, vorzugsweise in einen Bremssattel 1 (nur gestrichelt angedeutet), eingebauter Tilger 2 ist mit einem Grundkörper 3 in Ringform versehen. Die Form des metallischen und magnetischen Grundkörpers 3 kann jedoch grundsätzlich beliebig sein und z. B. an die Form des Bremssattels 1 oder einem Freiraum im Bremssattel 1 angepasst werden. Ebenso ist es nicht erforderlich, dass der Tilger 2 in oder am Bremssattel angeordnet ist. Grundsätzlich ist für dessen Wirkungsweise auch eine Anordnung an einer anderen Stelle am Federbein des Kraftfahrzeuges möglich, wie z. B. am oder im Bremssattelträger oder am oder im Sattelgehäuse.
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Im Inneren des Grundkörpers 3 befindet sich eine elektrische Spule 4 in Ringform, die seitlich dadurch geschlossen ist, dass sie in die erste Elastomerlage einvulkanisiert ist. Zwischen der äußeren Umfangswand der Spule 4 und der inneren Umfangswand des Grundkörpers 3 befindet sich eine erste Elastomerlage 5.
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Eine zweite Elastomerlage 6, die mit elektrischen Leiterbahnen 7 versehen ist, befindet sich in Kontakt mit der inneren Umfangswand bzw. ist auf die Umfangswand der Spule 4 aufgebracht.
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Zur Befestigung des Tilgers 2 in oder am dem Bremssattel 1 ist in dessem Zentralbereich ein nicht näher dargestelltes metallisches Befestigungsteil 8, z. B. ein Verschraubungsteil, angeordnet. Zwischen dem Verschraubungsteil 8 und der ringförmigen zweiten Elastomerlage 6 befindet sich eine metallische ringförmige Innenhülse 9 mit einer Innenbohrung 10 für das Verschraubungsteil 8.
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Der Grundkörper 3 ist an seinem Außenumfang durch Ausschnitte oder Aussparungen 12 in einzelne Segmente aufgeteilt. Zusätzlich kann der Grundkörper 3 auch stirnseitig mit Aussparungen oder Ausschnitten 12 versehen sein. In den Aussparungen oder Ausschnitten 12 ist auch die erste Elastomerlage 5 eingebracht. Bei der Herstellung des Tilgers 2 kann dies gleichzeitig zusammen mit der Anbringung der ersten ringförmigen Elastomerlage 5 auf der inneren Umfangswand des Grundkörpers 3 in einem Arbeitsgang erfolgen.
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Zwischen der Umfangswand der ringförmigen Innenhülse 9 und dem Grundkörper 3 befindet sich ein Luftspalt 13 an den Stirnseiten des Tilgers 2, durch den Umgebungsluft in den Tilger 2 einströmen kann. Hierzu ist der Grundkörper 3 topfartig ausgebildet.
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Ein Isolierteil 14 in Form einer Isolierscheibe sorgt für eine elektrische Isolierung des Tilgers 2 gegenüber dem Bremssattel 1.
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Die Vermeidung von Bremsgeräuschen, insbesondere von Quietschgeräuschen, erfolgt zweistufig, je nach Erfordernissen. Die Spule 4 wird bestromt, wodurch eine „Massenanbindung“ der einzelnen metallischen Segmente des Grundkörpers 3 an die erste Elastomerlage 5 beeinflussbar ist. Die über die elektrische Spule 4 beschriebene beeinflussbare/regelbare „Masseanbindung“ ergibt sich aus der Einflussnahme auf die Radial-/ und Torsionssteifigkeit der ersten Elastomerlage 5. Dies ist vergleichbar einem Elektromagneten. Dabei entsteht durch die Spule 4 ein Magnetfeld, das durch einen metallischen Innenkern, hier dem metallischen Befestigungsteil 8 und der metallischen Innenhülse 9 erzeugt wird. Dadurch hat der Grundkörper 3 zusammen mit den Aussparungen oder Ausschnitten 12 die Wirkungsweise eines Ankers. Der Grundkörper 3 wird durch das Magnetfeld in Abhängigkeit von der Stromstärke der Bestromung der Spule 4 in Richtung auf den metallischen Innenkern des Tilgers 2 angezogen. Durch die Zugkraft auf die Ankersegmente des Grundkörpers 3 mit den Aussparungen oder Ausschnitten 12 im Umfang und in den Stirnseiten und dem Luftspalt 13 werden die Elastomerlagen in unterschiedlichen Richtungen und Stärken komprimiert und damit in ihrer Radial-/ und Torsionssteifigkeit beeinflusst.
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Die Shorehärte der zweiten Elastomerlage 6 wird durch eine Bestromung der Leiterbahnen 7 in ihrer Härte beeinflusst.
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Die Stromstärken und damit die Beeinflussung der „Masseanbindung“ der einzelnen Segmente des Grundkörpers 3 und die Shorehärte für die Elastomerlage 6 werden über einen Regelkreis entsprechend gesteuert und geregelt. Die Bestromung der Leiterbahnen 7 und der Spule 4 kann unabhängig voneinander erfolgen, wodurch die Shorehärte der zweiten Elastomerlage 6 und die Radial-/ und Torsionssteifigkeit der ersten Elastomerlage 5 über ein breites Frequenzband beeinflusst werden können, um eine Geräuschbildung beim Bremsvorgang zu vermeiden. Auf diese Weise werden die freischwingenden Massen in der Bremsvorrichtung in ihrer Eigenschaft so verändert, dass es zu einer Verstimmung der Eigenfrequenz derart kommt, dass keine Frequenzen bzw. Schwingungen der Massenkörper der Bremsvorrichtung entstehen können.
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Die 2 zeigt ein Diagramm mit einem Regel-/Steuergerät 11 zur Beeinflussung und Steuerung und Regelung des Frequenzbandes für den Tilger 2.
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Über einen Regelkreis für das Regelgerät 11 lässt sich ein breites Frequenzband erzeugen, um auf klimatische Bedingungen, wie Kälte/Wärme, Luftfeuchtigkeit, Regennässe mit einer entsprechenden Anpassung zu reagieren. Hierzu kann die Steuerung entsprechend über Kennlinien der klimatischen Bedingungen erfolgen. So muss beispielsweise bei großer Wärme die Elastomerlage 5 bezüglich ihrer Shorehärte härter ausgebildet werden und die Masse des Grundkörpers unter Umständen straffer an die Elastomerlage 5 angebunden werden.
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In das Steuergerät 11 kann auch die Verschleißsituation der Bremsanlage bzw. des Abriebes der Bremsscheibe/Bremsbeläge eingegeben werden. Ebenso ist eine selbstständige Adaption über die Laufzeit des Fahrzeugs oder der Bremsvorrichtung möglich.
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Durch die erfindungsgemäße separate bzw. unabhängig voneinander mögliche Bestromung der Spule 4 und der elektrischen Leiterbahn 7 in der Elastomerlage 6 kann die „Masseanbindung“ des Grundkörpers 3 und der ersten Elastomerlage 5 durch den Spulenstrom und die Shorehärte der Elastomerlage 6 so gesteuert werden, dass für eine Bremsvorrichtung zur Vermeidung von Bremsgeräuschen im allgemeinen nur ein Tilger 2 erforderlich ist.
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Wenn keine Bestromung erfolgt, ist gemäß 2 für das Stellglied 15 als Konstante aus der wirksamen Shorehärte der Elastomerlagen 5 und 6 nur die Masse des Grundkörpers 3 und die Masse der Spule 4 maßgebend.
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Bei einer Bestromung der Spule 4 wird ein Stellglied 16 für die Tilgermasse des Grundkörpers 3 und der ersten Elastomerlage 5 aktiviert. Mit der über die Spule 4 beeinflussbaren „Masseanbindung“ des Grundkörpers 3 kann Einfluss auf die Radial-/und Torsionssteifigkeit der ersten Elastomerlage 5 genommen werden.
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Bei einer zusätzlichen Bestromung der zweiten Elastomerlage 6 über die Leiterbahnen 7 wird ein Stellglied 17 aktiviert, das Einflusss nimmt auf die Radial-/ und Torsionssteifigkeit der ersten Elastomerlage 5 und auf die Shorehärte der zweiten Elastomerlage 6.
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In ein Stellglied 18 wird durch die Bestromung der Leiterbahn 7 die Masse des Grundkörpers 3, die Masse der ersten Elastomerlage 5 und die Masse der Spule 4 über die regelbare Shorehärte der zweiten Elastomerlage 6 in den Regelkreis eingebunden.
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In ein Messglied 19 werden Umweltdaten, wie z. B. Außentemperatur und Luftfeuchtigkeit in das Regelgerät 11 eingegeben. Die Bremsentemperatur kann über ein Messglied 20, z.B. aus einer Bremshyrauliksteuerung in den Regelkreis einfließen.
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Über ein Messglied 21 werden Audiosignale bzw. Tonaufnehmer bezüglich auftretender Bremsgeräusche in den Regelkreis eingespeist.
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Das in der 2 dargestellte Diagramm für den Regelkreis ist nur beispielhaft zu sehen. Im Rahmen der Erfindung können selbstverständlich auch noch weitere Einflussgrößen berücksichtigt werden bzw. zur Vermeidung von Bremsgeräuschen ein Regelkreis andersartig ausgebildet sein.
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Der vorstehend für die Vermeidung von Bremsgeräuschen beschriebene Tilger 2 kann in diesem oder einem ähnlichen Aufbau auch zur Vermeidung von an anderen Stellen in einem Fahrzeug entstehenden Geräuschen eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1.
- Bremssattel
- 2.
- Tilger
- 3.
- Grundkörper/Grundkörpersegmente
- 4.
- Spule
- 5.
- erste Elastomerlage
- 6.
- zweite Elastomerlage
- 7.
- elektrische Leiterbahn
- 8.
- Befestigungsteil
- 9.
- metallischer Ring/Innenhülse
- 10.
- Innenbohrung
- 11.
- Regel-/Steuergerät
- 12.
- Aussparungen
- 13.
- Luftspalt
- 14.
- Isolierscheibe
- 15.
- Stellglied
- 16.
- Stellglied
- 17.
- Stellglied
- 18.
- Stellglied
- 19.
- Messglied
- 20.
- Messglied
- 21.
- Messglied
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3736126 A1 [0003]
- DE 19505000 A1 [0006]
- DE 102013107759 A1 [0007]
- DE 102011076476 A1 [0008]
