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Die Offenbarung betrifft ein Staubschutzblech für ein Scheibenbremssystem und eine Scheibenbremsanordnung, die ein Staubschutzblech umfasst.
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Ingenieure haben verschiedene Ansätze entwickelt, um Quietschgeräusche (tonale laute Geräusche, die in einem Frequenzbereich zwischen 1000 und 16000 Hz auftreten) zu reduzieren, die beim Bremsen von Fahrzeugen mit Scheibenbremsen entstehen. In der Vergangenheit wurden verschiedene Lösungen entwickelt, wie z. B. aufgeklebte Zwischenbleche auf der Rückenplatte einer Scheibenbremse oder Fasen an den Bremsbelägen der Scheibenbremse. Andere Lösungen zur Verbesserung des Geräusch-, Vibrations- und Rauhigkeitsverhaltens (NVH) von Bremssystemen bestehen in einer Verwendung zusätzlicher Masse in bestimmten Bereichen von Träger oder Bremssattel oder einer Verwendung von Schmiermitteln oder Fett in Kontaktbereichen zwischen beweglichen Teilen. Diese Lösungen sind jedoch oft nicht robust genug oder verbessern das NVH-Verhalten nur unter bestimmten Bremsbedingungen, z. B. bei niedrigen/hohen Frequenzen oder bei kalten/warmen Temperaturen.
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Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist die Einführung eines neuen Ansatzes zur Verringerung von Quietschgeräuschen, die von Scheibenbremssystemen ausgehen.
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Dieses Ziel wird durch eine Staubschutzplatte gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und durch ein Bremssystem gemäß Anspruch 14 erreicht.
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Die Staubschutzplatte gemäß der vorliegenden Offenbarung ist so konfiguriert, dass diese mit einem Scheibenbremssystem verwendet werden kann, und umfasst eine scheibenartige Struktur mit einer der Bremsscheibe zugewandten Seite und einer der Bremsscheibe abgewandten Seite. Die scheibenartige Struktur umfasst ein oder mehrere Befestigungselemente zum Befestigen der Staubschutzplatte an dem Scheibenbremssystem, so dass die der Bremsscheibe zugewandte Seite einer Bremsscheibe des Scheibenbremssystems zugewandt ist. Weiterhin weist die scheibenartige Struktur an der der Bremsscheibe zugewandten Seite eine konkave Vertiefung auf, die als eine Seitenwand eine stufenartige Struktur umfasst, und wobei die Vertiefung innerhalb der Staubschutzplatte so positioniert ist, dass die Vertiefung in Bezug auf eine Drehachse der Bremsscheibe exzentrisch ist, wenn die Staubschutzplatte an dem Scheibenbremssystem angebracht ist.
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Die Staubschutzplatte gemäß der vorliegenden Offenbarung basiert auf der Erkenntnis, dass es zur Verbesserung des NVH-Verhaltens vorteilhaft ist, alle Komponenten einer Scheibenbremsanlage zu berücksichtigen. Im Stand der Technik wurden Staubschutzplatten meist dazu verwendet, die Ausbreitung von Abrieb, der von einer Scheibenbremse stammt, zu verringern. Die Idee der vorliegenden Offenbarung ist es nun, eine Staubschutzplatte bereitzustellen, die so konfiguriert ist, von der Bremsscheibe oder anderen Bremskomponenten ausgehende Schallwellen zu absorbieren und zu ableitet. Neben einem insgesamt verbesserten NVH-Verhalten sind Modifikationen der Staubschutzplatte vorteilhaft, da diese Modifikationen keine strukturellen Änderungen der Bremskomponenten oder das Hinzufügen von Fasen oder Zwischenblechen erfordern. Daher ist dies auch ein sehr wirtschaftlicher Ansatz.
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Darüber hinaus ist die oben beschriebenen Vertiefungen der Staubschutzplatte besonders gut geeignet, um eine zusätzliche Dämpfungswirkung zu erzielen und damit die Übertragung von Geräuschen durch den Boden einer Fahrzeugkarosserie in das Innere des Fahrzeugs zu verringern. Akustik ist in der Regel ein Luftschallproblem, nicht ein Körperschallproblem. Die Idee, eine Vertiefung in die Staubschutzplatte einzubauen, konzentriert sich auf die Hauptursache der Geräuschentwicklung, nämlich den Luftschall, der axial von der Scheibe erzeugt wird.
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Die Vertiefung verbessert durch ihre stufenförmige Struktur die Ableitung bzw. Verzerrung von Quietschgeräuschwellen.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Staubschutzplatte beschrieben.
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Der in dieser Offenbarung verwendete Begriff „exzentrisch“ bedeutet, dass die Vertiefung innerhalb der Staubschutzplatte so positioniert ist, dass eine Drehachse der Bremsscheibe nicht durch einen Mittelpunkt oder einen tiefsten Punkt der Vertiefung verläuft. Bei einigen Varianten verläuft die Achse nicht durch einen Teil der Vertiefung.
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In einer Ausführungsform umgibt die Seitenwand die Vertiefung vollumfänglich. Das bedeutet, dass alle Seitenwände der Vertiefung die stufenförmige Struktur aufweisen. Dies verbessert die Dissipation und Verzerrung der Quietschgeräuschwellen.
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In einer anderen Ausführungsform weist jede in der stufenartigen Struktur enthaltene Stufe alternativ oder zusätzlich eine Höhe, in senkrechter Richtung zu einer Ebene der der Bremsscheibe zugewandten Seite, in einem Bereich zwischen 15 mm und 30 mm auf.
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In einer weiteren Ausführungsform sind jeweils zwei benachbarte Stufen der stufenartigen Struktur zusätzlich oder alternativ durch einen Absatz getrennt, und jeder Absatz hat in einer Richtung parallel zu einer Ebene der der Bremsscheibe zugewandten Seite eine Breite im Bereich zwischen 20 mm und 25 mm.
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In einer anderen Ausführungsform umfasst die stufenförmige Struktur zusätzlich oder alternativ mindestens zwei Stufen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Vertiefung in einer Ebene parallel zu der der Bremsscheibe zugewandten Seite zusätzlich oder alternativ zumindest teilweise oval geformt. Die Form der Einbuchtung ist der Form des menschlichen Ohrs nachempfunden und erweist sich als besonders wirksam zur Reduzierung des NVH-Verhaltens.
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Im Folgenden werden zusätzliche Merkmale im Zusammenhang mit der Vertiefung beschrieben, die hilfreich für eine weitere Verbesserung des NVH-Verhaltens sind.
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Bei einer dieser Entwicklungen befindet sich alternativ oder zusätzlich ein Kanal am Boden der Vertiefung.
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In einer weiteren Variante bildet der Kanal ein Durchgangsloch durch die scheibenartige Struktur.
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In einer anderen Variante ist der Kanal zusätzlich oder alternativ zumindest teilweise mit einer weichen Beschichtung versehen. In Varianten kann die weiche Beschichtung aus Polyethylen, Polyvinylchlorid, Epoxidharz und/oder gesättigtem Polyester hergestellt sein. Es hat sich gezeigt, dass weiche Beschichtungen das NVH-Verhalten zusätzlich verbessern. In weiteren Varianten dieser Entwicklung liegt eine Dicke der weichen Beschichtung in einem Bereich zwischen 0,05 mm und 0,12 mm, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,05 mm und 0,1 mm.
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In einer anderen Ausführungsform befindet sich zusätzlich oder alternativ ein Reservoir mit einer viskosen Flüssigkeit an einem Boden der Vertiefung. In Experimenten wurde festgestellt, dass Flüssigkeiten im Allgemeinen einen positiven Einfluss auf das NVH-Verhalten haben. Viskose Flüssigkeiten haben den zusätzlichen Vorteil, dass sie über einen längeren Zeitraum im Reservoir verbleiben, ohne dass sie nachgefüllt werden müssen. Eine solche viskose Flüssigkeit kann z. B. ein Industrieöl sein. In einer Variante dieser Entwicklung befindet sich das Reservoir am Boden eines wie oben beschriebenen Kanals.
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In einer anderen Ausführungsform der Staubschutzplatte umfasst die scheibenartige Struktur zwei oder mehr Vertiefungen. Während bereits eine einzelne Einbuchtung das NVH-Verhalten verbessert, kann auch eine Vielzahl solcher Einbuchtungen das NVH-Verhalten verbessern.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Staubschutzplatte in einem zur Vertiefung gehörenden Bereich zusätzlich oder alternativ aus Silikon, Weich- oder Hartplastik oder Phenol hergestellt.
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In einer anderen Ausführungsform ist zusätzlich oder alternativ ein akustischer Sensor an einem Boden der Vertiefung angeordnet. Die Informationen des Akustiksensors können sowohl für Forschungszwecke als auch für die aktive Initialisierung von Gegenmaßnahmen genutzt werden, wenn zum Beispiel bestimmte Grenzwerte bzgl. Amplitude oder Frequenz akustischer Welle bestimmt wurden.
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In einer Variante dieser Entwicklung ist der Akustiksensor so konfiguriert, dass er sensorische Informationen, die auf vom Sensor erfasste akustische Wellen hinweisen, an einen Aktor weitergibt.
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Darüber hinaus betrifft die Offenbarung auch eine Scheibenbremsanordnung. Die Scheibenbremsanordnung umfasst ein Scheibenbremssystem mit einer Bremsscheibe und einer Staubschutzplatte entsprechend einer der oben beschriebenen Ausführungsformen, wobei die Staubschutzplatte am Scheibenbremssystem so befestigt ist, dass die der Bremsscheibe zugewandte Seite der Bremsscheibe zugewandt ist.
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Im Folgenden werden, beginnend mit einer kurzen Zusammenfassung der Figuren, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der Staubschutzplatte und der Scheibenbremsanordnung gemäß dieser Offenbarung beschrieben.
- 1a zeigt eine Seitenansicht einer aus dem Stand der Technik bekannten Scheibenbremsanordnung, die die Lage einer Staubschutzplatte zeigt;
- 1b zeigt eine Frontalansicht der in 1a gezeigten Scheibenbremsanordnung;
- 2a zeigt eine Querschnittsansicht einer Bremsscheibe mit einer Ausführungsform der Staubschutzplatte gemäß der Idee dieser Offenbarung;
- 2b zeigt eine Frontalansicht der in 2a gezeigten Ausführungsform der Staubschutzplatte;
- 3a zeigt eine Querschnittsansicht einer Bremsscheibe mit einer anderen Ausführungsform der Staubschutzplatte gemäß der Idee dieser Offenbarung;
- 3b zeigt eine Frontalansicht der in 3a gezeigten Ausführungsform der Staubschutzplatte;
- 4 zeigt eine Querschnittsansicht einer Bremsscheibe zusammen mit zwei Staubschutzplatten gemäß der Idee dieser Offenbarung;
- 5 zeigt eine Querschnittsansicht einer Bremsscheibe die zwischen zwei Staubschutzplatten gemäß der Idee dieser Offenbarung angeordnet ist;
- 6a zeigt eine Ansicht eines Kanals, der in einer Ausführungsform der Staubschutzplatte gemäß der Idee dieser Offenbarung enthalten ist;
- 6b zeigt eine Ansicht eines Kanals, der in einer Ausführungsform der Staubschutzplatte gemäß der Idee dieser Offenbarung enthalten ist;
- 7a zeigt eine Ansicht eines Kanals, der in einer weiteren Ausführungsform der Staubschutzplatte gemäß der Idee dieser Offenbarung enthalten ist; und
- 7b zeigt eine Ansicht eines Kanals, der in einer weiteren Ausführungsform der Staubschutzplatte gemäß der Idee dieser Offenbarung enthalten ist.
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Im Folgenden wird eine detaillierte Beschreibung der Abbildungen gegeben. Zunächst wird eine Scheibenbremsanordnung nach dem Stand der Technik anhand von 1a und 1b beschrieben.
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1a zeigt eine Seitenansicht einer aus dem Stand der Technik bekannten Scheibenbremsanordnung 100, die die Lage 102 einer Staubschutzplatte zeigt.1b zeigt eine Frontalansicht der in 1a gezeigten Scheibenbremsanordnung.
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Das Scheibenbremssystem 100 ist eine Schwimmsattelbremse, die einen Bremssattel 104, einen Kolben 106 und zwei Rückenplatten 108a und 108b mit Reibmaterial 109a und 109b auf beiden Seiten einer Bremsscheibe 110 umfasst. Weiterhin umfasst die Scheibenbremssystem 100 eine Vielzahl von Führungsstiften 112 zur Ausrichtung des Bremssattels 104 und der Bremsscheibe 110 sowie eine Vielzahl von Verbindungsstiften 114 zur Verbindung des Bremssattels 104 mit einer Achse eines Fahrzeugs. Die Rückenplatten 108a und 108b werden durch eine Vielzahl von Trägern 116 befestigt. Weiterhin wird eine Drehachse Ader Bremsscheibe gezeigt.
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Außerdem deutet eine Klammer 118 einen Bereich der Bremsscheibe 110 an, der normalerweise durch eine Staubschutzplatte abgedeckt ist, wobei eine Staubschutzplatte zur Abdeckung einer Vorder- und einer Rückseite der Bremsscheibe 110 verwendet werden kann.
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Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen einer Staubschutzplatte gemäß der Idee dieser Offenbarung unter Bezugnahme auf die beschrieben.
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2a zeigt eine Querschnittsansicht einer Bremsscheibe 210 mit einer Ausführungsform 220 der Staubschutzplatte gemäß der Idee dieser Offenbarung. 2b zeigt eine Frontalansicht der in 2a gezeigten Ausführungsform 220 der Staubschutzplatte. Die Querschnittsansicht von 2a ist entlang einer Achse A durch die Staubschutzplatte 220 angeordnet, wie in 2b gezeigt.
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Die Staubschutzplatte 220 ist für ein Scheibenbremssystem, wie es in 1a und 1b dargestellt ist, und umfasst eine scheibenartige Struktur 221 mit einer der Bremsscheibe zugewandten Seite 234 und einer der Bremsscheibe abgewandten Seite 236. Darüber hinaus umfasst die scheibenartige Struktur 221 zwei Befestigungselemente 228A und 228B zur Befestigung der Staubschutzplatte 220 am Scheibenbremssystem, so dass die der Bremsscheibe zugewandte Seite 234 einer Bremsscheibe 210 des Scheibenbremssystems zugewandt ist.
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Weiterhin umfasst die scheibenartige Struktur 221 an der der Bremsscheibe zugewandten Seite 234 eine konkave Vertiefung 222, die als eine Seitenwand 223 eine stufenartige Struktur 224 umfasst, und wobei die Vertiefung 222 innerhalb der taubschutzplatte 220 so positioniert ist, dass die Vertiefung 222 in Bezug auf eine Drehachse 238 der Bremsscheibe 210 exzentrisch ist, wenn die Staubschutzplatte 220 an dem Scheibenbremssystem angebracht ist.
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Bei der in den 2a und 2b gezeigten Ausführungsform der Staubschutzplatte umgibt die Seitenwand 223 der Staubschutzplatte 220 die Vertiefung 222 vollumfänglich, so dass auch die stufenartige Struktur 224 die Vertiefung 222 vollumfänglich umgibt. Die stufenförmige Struktur 224 umfasst drei Stufen. Außerdem ist die Vertiefung 222 teilweise oval geformt.
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Darüber hinaus umfasst die Vertiefung 222 einen Kanal 226, der an einem Boden 230 der Vertiefung 222 angeordnet ist. Bei der in 2a und 2b gezeigten Ausführungsform der Staubschutzplatte ist der Kanal ein Durchgangsloch durch die scheibenförmige Struktur 221.
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Nachfolgend wird eine weitere Ausführungsform einer Staubschutzplatte gemäß der Idee der Offenbarung unter Bezugnahme auf 3a und 3b beschrieben.
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3a zeigt eine Querschnittsansicht einer Bremsscheibe mit einer anderen Ausführungsform einer Staubschutzplatte 320 gemäß der Idee dieser Offenbarung. 3b zeigt eine Frontalansicht der in 3a gezeigten Ausführungsform 320 der Staubschutzplatte.
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In den Abbildungen werden die gleichen Bezugszeichen für die gleichen Merkmale verwendet. Um die Beschreibung der Abbildungen zu fokussieren, werden in diesem Dokument nur neue Merkmale im Detail beschrieben. Für eine detailliertere Beschreibung der zuvor gezeigten Merkmale wird der Leser auf die Beschreibung der vorhergehenden relevanten Figuren verwiesen.
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Die Staubschutzplatte 320 ist mit der Staubschutzplatte 320 identisch, abgesehen von der Ausführung der Vertiefung. Die Staubschutzplatte 320 umfasst eine Vertiefung 322 mit einer stufenförmigen Struktur 324. Die stufenförmige Struktur 324 umfasst fünf Stufen (siehe z. B. 340), die durch eine Terrasse (siehe z. B. 342) voneinander getrennt sind. Bei dem in 3a und 3b gezeigten Ausführungsbeispiel weist jede in der stufenartigen Struktur 324 enthaltene Stufe eine Höhe, in senkrechter Richtung zu einer Ebene der der Bremsscheibe zugewandten Seite 234, in einem Bereich zwischen 15 mm und 30 mm auf. Weiterhin sind jeweils zwei benachbarte Stufen der stufenartigen Struktur 324 durch einen Absatz getrennt und jeder Absatz hat in einer Richtung parallel zu einer Ebene der der Bremsscheibe zugewandten Seite eine Breite im Bereich zwischen 20 mm und 25 mm.
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Außerdem ist im Gegensatz zur Staubschutzplatte 220 eine Seitenwand 323 der Vertiefung 322 nur teilweise um die Vertiefung 322 herumgeführt, da ein Durchgangsloch 332 für eine Achse teilweise innerhalb der Vertiefung 322 angeordnet ist.
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Die in den 3a-4b gezeigten Ausführungsformen von Staubschutzplatten weisen jeweils eine Vertiefung auf. Andere Ausführungsformen des Staubschutzes weisen jedoch eine Vielzahl von Vertiefungen auf. Solch ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
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4 zeigt eine Querschnittsansicht einer Staubschutzplatte 420 gemäß der Idee dieser Offenbarung, die zwei Vertiefungen 422A und 422B aufweist.
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Die Vertiefungen 422A und 422B sind nur schematisch dargestellt. Sie sind auf der scheibenförmigen Struktur 421 angeordnet und umgeben ein Durchgangsloch 432 für eine Achse. Die Vertiefungen sind beide aus Silizium gefertigt.
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Ausführungsformen der Staubschutzplatte gemäß der Idee dieser Offenbarung können nicht nur auf einer Seite einer Bremsscheibe verwendet werden, sondern auch auf beiden Seiten, wie in 5 gezeigt wird.
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5 zeigt eine Querschnittsansicht einer Scheibenbremse 510 die zwischen zwei Staubschutzplatten 520A und 520B gemäß der Idee dieser Offenbarung angeordnet ist.
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Die Scheibenbremse 510 ist Teil eines Scheibenbremssystems, das zu einer Scheibenbremsanordnung gehört. Die beiden Staubschutzplatten 520A und 520B werden so an dem Scheibenbremssystem befestigt, dass eine der Bremsscheiben zugewandten Seite 534A und 534B der Bremsscheibe 510 zugewandt ist.
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In verschiedenen Ausführungsformen der Staubschutzplatte gemäß der Idee dieser Offenbarung, die einen Kanal innerhalb der Vertiefung aufweisen, ist der Kanal unterschiedlich realisiert. Verschiedene, beispielhafte Realisierungen werden im Folgenden unter Bezugnahme auf 6a-7b beschrieben.
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6a zeigt eine Ansicht eines Kanals 626A, der in einer Ausführungsform der Staubschutzplatte gemäß der Idee dieser Offenbarung enthalten ist.
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Der in 6A gezeigte Kanal 626A ist mit einer weichen Beschichtung 627 beschichtet, wobei eine Dicke der weichen Beschichtung in einem Bereich zwischen 0,05 mm und 0,1 mm liegt.
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6b zeigt eine Ansicht eines Kanals 626B, der in einer anderen Ausführungsform der Staubschutzplatte gemäß der Idee dieser Offenbarung enthalten ist.
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Bei dem in 6B gezeigte Kanal 626B ist, im Gegensatz zu dem in 6A gezeigten Kanal, auch die umgebenden Vertiefung mit einer weichen Beschichtung 628 beschichtet, wobei eine Dicke der weichen Beschichtung in einem Bereich zwischen 0,05 mm und 0,1 mm liegt.
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7a zeigt eine Ansicht eines Kanals 726A, der in einer anderen Ausführungsform der Staubschutzplatte gemäß der Idee dieser Offenbarung enthalten ist.
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In bevorzugten Ausführungsformen der Staubschutzplatte gemäß dieser Offenbarung befindet sich am Boden der Vertiefung ein Reservoir mit einem Industrieöl. In der in 7A gezeigten Ausführungsform ist der Kanal 726A nicht als Durchgangsloch ausgeführt, sondern es befindet sich ein Reservoir 727 am Boden des Kanals 726A.
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7b zeigt eine Ansicht eines Kanals 726B, der in einer weiteren Ausführungsform der Staubschutzplatte gemäß der Idee dieser Offenbarung enthalten ist.
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In der in 7B gezeigten Ausführungsform umfasst das Staubblatt einen akustischen Sensor 728, der im Kanal 726B angeordnet ist. Der akustische Sensor 728 ist elektrisch mit einer Betätigungseinrichtung 730 verbunden, die ein vom akustischen Sensor 728 geliefertes Messsignal aufnimmt.
