-
Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft einen Bremssystemdämpfer mit einem Raum, in dem ein hydraulischer Druck anzulegen ist.
-
Fahrzeugbremssysteme, insbesondere Hydraulikbremssysteme, dienen zum Verzögern der Fahrgeschwindigkeit von Fahrzeugen, wie etwa PKWs und LKWs. im Betrieb solcher Bremssysteme treten verschiedene dynamische Effekte auf, unter anderem Druckschwankungen, die zu Schwingungen und dadurch zu unerwünschten Geräuschen und Vibrationen führen können. Um solche Schwingungen zu minimieren, werden Bremssystemdämpfer, im Folgenden auch Dämpfer genannt, eingesetzt. Diese Dämpfer umfassen einen Raum, in dem hydraulischer Druck anzulegen ist. Der Druck stammt von hydraulischer Kraft, die über ein zugehöriges hydraulisches Medium, insbesondere Bremsflüssigkeit, in einer Leitung übertragen wird.
-
Bekannt sind Dämpfer mit einer Membran, sogenannte Membrandämpfer. Die Membran ist oftmals aus einem Elastomer hergestellt, das heißt aus einem formfesten, aber elastisch verformbaren Kunststoff. Membrandämpfer existieren in verschiedenen Formen. Verwendet werden beispielsweise scheibenförmige, ebene oder topfartige Membranen. Die Membran trennt dabei den unter hydraulischem Druck stehenden Raum von einer Dämpferkammer ab, in der sich in allgemein bekannter Weise ein gasförmiges und damit kompressibles Medium befindet. Als Medium wird aus Gründen der Einfachheit der Gesamtanordnung oftmals Luft verwendet.
-
Ferner ist aus
DE 10 2015 111 803 A1 eine Dämpfungsvorrichtung bekannt, bei der mindestens ein porös ausgeführtes, insbesondere mehrlagiges Dämpfungselement frei beweglich in einem Bauraum integriert angeordnet ist.
-
Aus
DE 10 2008 047 303 A1 ist eine Pulsationsdämpfungskapsel zur Pulsationsdämpfung bei elektronisch geregelten Fahrzeugbremsanlagen bekannt, bei der in einer Wandung ein kompressibler Füllkörper mit einer oder mehreren Ausnehmungen darin angeordnet ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und kostengünstige Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen in einem Bremssystem bereitzustellen.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist mit einem Bremssystemdämpfer gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen genannt.
-
Gemäß der Erfindung ist ein Bremssystemdämpfer mit einem Raum geschaffen, in dem ein hydraulischer Druck anzulegen ist, wobei in dem Raum ein elastischer und zugleich poröser Block vorgesehen ist.
-
Ein Block ist elastisch, wenn er seine Form unter Krafteinwirkung verändert und bei Wegfall der einwirkenden Kraft weitestgehend oder auch vollständig in seine Ursprungsform zurückkehrt. Allerdings kann ein Block, nur weil er elastisch ist, damit nicht sein Gesamtvolumen verändern. Daher kann mit einem rein elastischen Block alleine nicht die gewünschte Dämpfungswirkung erzielt werden. Stattdessen ist der erfindungsgemäße Block darüber hinaus ferner porös gestaltet, er weist also eine Vielzahl Poren auf. Diese Poren stellen gemäß der Erfindung kleine Raumabschnitte bereit, in denen sich dann ein kompressibles, insbesondere gasförmiges Medium befinden kann. Damit ist der erfindungsgemäße Block insgesamt kompressibel und kann damit die gewünschte Dämpfungswirkung erzielen.
-
Mittels der Vielzahl an Poren wird von jeder einzelnen Pore ein Teil einer Gesamtdämpfungswirkung übernommen. Ein Totalausfall eines solchen Dämpfungssystems ist aufgrund der Vielzahl an Poren sehr unwahrscheinlich. Bei Beschädigung, Zerstörung bzw. Ausfall einzelner Poren bleibt die Dämpfwirkung durch die weiteren Poren weitestgehend erhalten.
-
Die insgesamt erzielte Dämpfwirkung kann bei dieser Menge einzelner Poren als Dämpfelemente dadurch variabel gestaltet werden, dass die Poren unterschiedlich groß und in verschiedenen Raumabschnitten angeordnet werden. Ferner können die zugehörigen Porenwände aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden. Die Poren können auch in unterschiedlicher Anzahl vorgesehen werden. Das derartige gezielte Skalieren erlaubt eine einfache Anpassung der Bremssystemdämpfers an unterschiedlichste Kunden- und Funktionsanforderungen. Dadurch können verschiedenste Anforderungen hinsichtlich einer Dämpfung von hör- und spürbaren Schwingungen, sogenanntes Noise, Vibration and Harshness (NVH), vorteilhaft erfüllt werden.
-
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass beim Einsatz eines Membrandämpfers, unabhängig von seiner Form, ein Totalausfall des Dämpfers nicht vollständig ausgeschlossen werden kann. Sofern die Membran zerstört wird bzw. ihre Funktion verliert, ist die Dämpfwirkung im Bremssystem nicht mehr aufrechtzuhalten. Zudem sind die Membranen in ihrer geometrischen Gestaltung eingeschränkt. Auch die Kombination unterschiedlicher Materialien in einer Membran lässt sich nur aufwendig realisieren.
-
Um eine ausreichende Dämpfwirkung eines Membrandämpfers zu erzielen, ist es erforderlich, ausreichend große Räume zu beiden Seiten der Membran bereitzustellen, damit diese entsprechend große Mengen an Bremsflüssigkeit aufnehmen und abgeben. In modernen Bremssystemen verwendete Bauteile, wie Pumpen, Ventile und Leitungen, werden zur Einsparung von Gewicht und Kosten vornehmlich dicht gepackt angeordnet. Dadurch ist nur ein begrenzter Bauraum für den Dämpfer vorhanden.
-
Mit dem erfindungsgemäßen Bremssystemdämpfer sind auch diese Nachteile bekannter Techniken vorteilhaft überwunden.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Bremssystemdämpfer ist ferner vorzugsweise der Raum mittels einer Membran begrenzt. Die Membran stellt eine Trennschicht zwischen dem mit hydraulischem Druck belegten Raum und weiteren Raumteilen bereit, die insbesondere den erfindungsgemäßen elastischen, porösen Block beinhalten.
-
Insbesondere ist dabei vorteilhaft der elastische, poröse Block an mindestens einer Seitenfläche von der Membran bedeckt. Die derartige Membran stellt damit sicher, dass der elastische, poröse Block vollständig fluiddicht von dem mit hydraulischem Druck belegten Raum getrennt ist. Hinsichtlich des Materials und der Ausführung sind dabei erfindungsgemäß folgede Varianten bevorzugt: Eine Kompbination aus Membran und Schaum bzw. einem poröser Block, wobei beide aus demselben Grundmaterial oder aus unterschiedlichen Materialsystemen hergestellt sind. Die Membran ist dann vorzugsweise aus Kunststoff und der Schaum aus Elastomer hergestellt, oder die Membran ist aus Elastomer und der Schaum aus einem thermoplastischen Elastomer hergestellt. Alternativ ist ein Schaum bzw. poröser Block mit einer verdichteten, nicht-porösen Randschicht versehen. Dann ist quasi der proröse Block mit einer integrierten Membran aus dem gleichen Grundmaterial versehen.
-
Der erfindungsgemäße, elastische, poröse Block ist gemäß einer Weiterbildung ferner vorteilhaft mit einer Vielzahl Poren gestaltet, die jeweils gasdicht gestaltet sind. Die derart vollständig voneinander getrennten Poren stellen dann jeweils einzelne federnde Elemente dar, die für sich je autark und voneinander unabhängig wirken können. Damit ist die Ausfallsicherheit der derartigen Anordnung besonders hoch.
-
Der elastische, poröse Block gemäß der Erfindung ist vorzugsweise ferner mit einer Vielzahl Poren gestaltet, die verschiedene Größen haben. Die Poren können so an die jeweils zu erzielende Dämpfungswirkung angepasst und im Hinblick auf ihre Größe und Anordnung adaptiert sein.
-
Zusätzlich zu der oben genannten erfindungsgemäßen Lösung kann bei dem Bremssystemdämpfer gemäß der Erfindung an dem elastischen, porösen Block auch mindestens ein Hohlraum angeordnet sein, dessen Volumen erheblich größer als das größte Volumen der Poren gestaltet ist. Der derartige Hohlraum bildet ein einziges, im Vergleich zu den einzelnen Poren großvolumiges elastisches Element, das als solches eine große Feder- und damit Dämpfungswirkung bereitstellen kann. Zugleich bildet der ansonsten vorgesehene poröse Block mit seiner Wandungsstruktur um die dortigen Poren herum einen Verformungsbereich, dessen Formverstellung kinetische Energie benötigt und damit Energie aus dem mit Schwingungen herangeführten hydraulischen Medium kompensieren kann.
-
Der erfindungsgemäße elastische, poröse Block ist ferner gemäß der Erfindung mit einer sich in einer Längsrichtung des Raumes ändernden Dicke gestaltet. Der Block weist damit unterschiedlich dicke Abschnitte auf, die entsprechend unterschiedliche Dämpfungswirkung auf anströmendes hydraulisches Medium erzeugen. Der derartige Block ist dabei dadurch strömungsmechanisch zu optimierten, dass seine Gestalt mit veränderlicher Dicke versehen ist. Je nach Bauraum und Zu- bzw. Abfluss ist dabei die Geometrie derart angepasst, dass sich eine strömungstechnisch optimale Wirkung und zugleich eine vereinfache geometrische Form ergeben, die gut zu fertigen ist.
-
Erfindungsgemäß ist der elastische, poröse Block in Längsrichtung des Raumes keilförmig gestaltet. Die Keilform ergibt eine über die Längserstreckung hinweg sich gleichmäßig ändernde, insbesondere ansteigende Dicke. Damit ergibt sich zugleich eine besonders vorteilhafte, gleichmäßig zunehmende Dämpfungswirkung in Längsrichtung.
-
Der Raum des erfindungsgemäßen Bremssystemdämpfers ist von einem Gehäuse umgrenzt, wobei gemäß der Erfindung bezogen auf die Längsrichtung ein Zufluss in den Raum hinein an einer dem elastischen, porösen Block gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses ausgebildet ist. Das in den Raum zugeführte Medium wird damit zentral an einem Endbereich des Raumes zugeführt und kann sich in diesem mit geringem Strömungswiderstand verteilen. Erst dann trifft das Medium auf den erfindungsgemäßen Block. Auf diese Weise kann am Block eine vergleichsweise große Anströmfläche angesprochen und genutzt werden.
-
Der Raum ist ferner vorteilhaft von einem Gehäuse umgrenzt, bei dem bezogen auf die Längsrichtung ein Abfluss aus dem Raum heraus an einer dem elastischen, porösen Block gegenüberliegenden Längsseite des Gehäuses ausgebildet ist. Der derartige Abfluss bedarf es, dass das strömende Medium in dem Raum im rechten Winkel umgelenkt werden muss. Das Medium wird auf diese Weise vor dem erfindungsgemäßen Block aufgestaut. Ferner kann mit dem derartigen Abfluss der Abstand des Abflusses von der Anströmfläche des Blocks, also von dessen Oberfläche, in vorteilhafter Weise an die jeweils zu erfüllenden Dämpfungserfordernisse angepasst sein.
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
- 1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bremssystemdämpfers,
- 2 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bremssystemdämpfers,
- 3 einen Längsschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bremssystemdämpfers,
- 4 einen Längsschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bremssystemdämpfers und
- 5 einen Längsschnitt eines fünften Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bremssystemdämpfers.
-
In 1 ist eine Bremssystemdämpfer 10 dargestellt. Der Bremssystemdämpfer 10 beinhaltet einen von einem länglichen Gehäuse 12 umgebenen, zylindrischen Raum 14, an dem ein hydraulischer Druck anzulegen ist, indiziert durch einen Pfeil 16. Dazu ist an einer bezogen auf den zylindrischen Raum 14 stirnseitigen ersten Gehäusewand 18a ein Anschluss 20 ausgebildet. Der Anschluss 20 dient sowohl zum Zuführen eines hydraulischen Mediums, vorliegend Bremsflüssigkeit, in den Raum 14 hinein, als auch zum Abführen des hydraulischen Mediums aus dem Raum 14 heraus.
-
In dem Raum 14 befindet sich ein elastischer Dämpfungskörper in Gestalt eines keilförmigen Blockes 22. Dabei ist die Keilspitze 24 des Blockes 22 dem Anschluss 20 zugewandt angeordnet und der Keilstumpf 26 von dem Anschluss 20 angewandt ausgerichtet. Die Dicke dieses Keiles ändert sich also in Längsrichtung des Raumes 14, die Dicke nimmt ausgehend von der stirnseitigen ersten Gehäusewand 18a in Richtung zu der gegenüberliegenden stirnseitigen zweiten Gehäusewand 18b stetig zu.
-
Wenn an dem Raum 14 der hydraulische Druck angelegt ist und dieser Druck zunimmt, wird durch den Anschluss 20 Bremsfluid in den Raum 14 hineingedrängt. Dabei wird der elastische Block 22 von Bremsfluid umgeben und von diesem zusammengedrängt bzw. komprimiert. Zugleich treten beim Eintritt des Bremsfluids in den Raum 14 Schwingungen auf. Der elastische Block 22 wirkt nun dämpfend auf diese Schwingungen, indem er sich komprimiert und erst danach wieder zeitverzögert expandiert, wenn der Druck im Verlauf der Schwingungen weniger wird. Dabei wird insbesondere die zugehörige Amplitude einer solchen Schwingung verringert.
-
Im Raum 14 ist der elastische Block 22 gezielt derart gestaltet, dass weitgehend alle hör- und spürbaren Schwingungen eines zugehörigen Bremssystems gedämpft sind. Der Block 22 ist dazu fast vollständig aus einem elastischen und zugleich porösen Kunststoff gestaltet, der eine Vielzahl gasdichter Poren aufweist. Diese Poren sind damit als solche kompressibel, wodurch der Block 22 insgesamt das Verhalten eines kompressiblen Körpers aufweist. Dieser poröse Teil 28 des Blockes 22 wird hier auch als Schaum bzw. Schwamm, insbesondere Elastomerschaum bzw. Elastomerschwamm, bezeichnet.
-
Der poröse Teil 28 ist an seiner dem Anschluss 20 zugewandten Seite von einer Membran 30 bedeckt, die zwischen dem Teil 28 und dem mit hydraulischem Medium gefüllten, restlichen Teil 32 des Raumes 14 eine Art abdichtende, vorliegend fluid- und insbesondere gasdichte Grenzfläche bzw. Haut bildet.
-
Die Poren des porösen Blocks 22 haben dabei insbesondere verschiedene Größen, wodurch innerhalb des Blockes 22 Bereiche bzw. Abschnitte geschaffen werden können, die unterschiedliches Dämpfungsverhalten aufweisen.
-
In 2 ist eine weitere Bremssystemdämpfer 10 veranschaulicht, der hinsichtlich seiner äußeren Beschaffenheit ähnlich zu dem in 1 gezeigten Bremszylinderdämpfer 10 gestaltet ist. Der Bremsystemdämpfer 10 gemäß 2 weist jedoch im Inneren einen kleineren Elstomerschaum und stattdessen eine erheblich dickere Membran 30 auf. Konkret ist die Membran 30 bei diesem Ausführungsbeispiel hinsichtlich ihrer Dicke zwischen einem Viertel und einem Drittel der Dicke des restlichen Elastomerschaums.
-
Die 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines ebenfalls wieder ähnlich dimensionierten und angeordneten Bremssystemdämpfers 10, bei dem mittels einer vergleichsweise dicken Membran 30 und einer der zweiten Gehäusewand 18b zugewandten Membranwand 34 eine Grundsteifigkeit des zugehörigen Blockes 22 geschaffen ist. Unter diesen stützenden Teilen der Membran 30 und der Membranwand 34 befindet sich ein vergleichsweise groß dimensionierter Hohlraum 36, der wollständig hohl sein kann oder aber, was vorliegend bevorzugt ist, teilweise oder auch ganz mit einem Elastomerschaum gefüllt sein kann.
-
Die 4 zeigt schließlich eine Variante eines Blockes 22 an einem Bremssystemdämpfer 10, bei dem die Membran 30 in Längsrichtung betrachtet eine zunehmende Dicke aufweist. Ferner ist die Membranwand 34 gemäß 4 dünner gestaltet, als die Membranwand 34 gemäß 3. Diese Variationen bei der Membran 30 und der Membranwand 34 verdeutlichen, wie bei dem Block 22 in vorteilhafter Weise mittels Anpassung diverser Größen auf das Dämpfungsverhalten in vielfältiger und zugleich sehr einfacher sowie kostengünstiger Weise Einfluss genommen werden kann.
-
Mit der 5 ist schließlich verdeutlicht, dass an dem Bremssystemdämpfer 10 nicht nur im Bereich des Blocks 22 auf dessen Dämpfungseigenschaften Einfluss genommen werden kann, sondern auch im Bereich des Gehäuses 12. So ist dargestellt, dass das Gehäuse nicht nur einen Anschluss 20 als Ein- und Auslass aufweist, sondern einen Zufluss-Anschluss 38 und einen Abfluss-Anschluss 40. Dabei befindet sich der Zufluss-Anschluss 38 an der Längsseite des Gehäuses 12 an dessen der Keilspitze 24 zugewandten Endbereich und der Abfluss-Anschluss 40 an derselben Längsseite des Gehäuses 12 an dessen dem Keilstumpf 26 zugewandten Endbereich.
-
Mit dem derart an einer Längsseite des Gehäuses 12 angeordneten Zufluss-Anschluss 38 und Abfluss-Anschluss 40 ist in dem Teil 32 des Raumes 14 ein vollständiges Umlenken des dort strömenden hydraulischen Mediums erforderlich. Dieses Umlenken findet unmittelbar vor dem als Dämpfer wirkenden, elastischen und zugleich porösen Block 22 statt, der dort entsprechend besonders gut und zielgerichtet zur Wirkung kommt.
