DE10218907A1

DE10218907A1 - Fahrwerk-Baugruppe für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10218907A1
Application number: DE10218907A
Authority: DE
Inventors: Joerg Brecht; Carsten Fiedler; Wolfgang Hoffrichter
Original assignee: TMD Friction Europe GmbH
Current assignee: TMD Friction Europe GmbH
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2003-12-04
Also published as: ZA200408581B; JP4485212B2; AU2003233986B2; WO2003091595A1; PL371559A1; US20060096814A1; KR20040097391A; ATE329176T1; AU2003233986A1; BR0309541A; DE50303704D1; EP1502039B1; EP1502039A1; JP2005533225A

Abstract

Die Baugruppe weist eine Bremsanlage auf, die reibinduzierte Schwingungen erzeugt. Mindestens ein Bauteil der Baugruppe ist den reibinduzierten Schwingungen ausgesetzt. DOLLAR A Das Bauteil kann als Bremsbelag (9) ausgebildet sein, der eine Trägerplatte (5) und einen Reibbelag (10) aufweist. Die Trägerplatte (5) und der Reibbelag (10) bilden zwei Hohlräume, die mit Füllungen (2) aus energieabsorbierendem Material gefüllt und von einem Dämpfungsblech (7) abgedeckt sind. Wenn der Bremsbelag (9) in reibinduzierte Schwingungen versetzt wird, dissipieren die Füllungen (2) Schwingungsenergie und tragen somit dazu bei, störende Bremsgeräusche zu vermeiden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrwerk-Baugruppe für Kraftfahrzeuge, mit einer Bremsanlage, die reibinduzierte Schwingungen erzeugt, und mit mindestens einem Bauteil, daß den reibinduzierten Schwingungen ausgesetzt.
Schwingungen von Maschinen und Antrieben bzw. von deren Bauteilen sind oftmals unerwünscht. Dies gilt insbesondere für reibinduzierte Schwingungen, die in einem sehr breiten Frequenzbereich von ca. 300 Hz bis 15000 Hz auftreten und dabei zu sehr lauten und störenden Quietschgeräuschen führen. Besonders auffallend und lästig sind diese Quietschgeräusche bei Kraftfahrzeugbremsen.
Bekannt sind primäre und sekundäre Gegenmaßnahmen. Bei den primären Gegenmaßnahmen versucht man, durch Anbringung von Zusatzmassen die Eigenfrequenz des Systems zu verschieben oder über elastisch gelagerte Tilgermassen durch phasenverschobene Schwingungen die Bauteil-Schwingungen zu tilgen. Beide Maßnahmen sind nur in einem schmalen Frequenzband wirksam und können außerhalb dieses Frequenzbandes sogar zu einer Verstärkung der Schwingungen führen. Zu den sekundären Maßnahmen gehören auf dem Sektor der Bremsen und Kupplungen sogenannte Dämpfungsbleche, -folien oder -lacke, die auf der Reibbelag-Trägerplatte aufgebracht und so angeordnet werden, daß sie zwischen der Trägerplatte und deren Widerlager dämpfend oder entkoppelnd wirken. Da sie in der Kraftwirklinie liegen und dementsprechend hohen Belastungskräften ausgesetzt sind, können frühzeitige Schäden auftreten, die zu einer Funktionsbeeinträchtigung führen.
Den reibinduzierten Schwingungen können nicht nur die Bauteile der eigentlichen Bremsanlage ausgesetzt sein, wie etwa Bremsscheibe oder -trommel, Bremssattel, Bremsbelag, Kolben u. dgl., sondern auch benachbarte Fahrwerk-Bauteile, wie etwa Federbein, Spritzblech, Radkasten-Innenverkleidung, Achsenteile u. dgl.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und zuverlässige Verminderung bzw. Vermeidung von Bauteil- Schwingungen zu ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs genannte Baugruppe erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß dem den reibinduzierten Schwingungen ausgesetzten Bauteil mindestens ein Hohlraum zugeordnet ist, der eine energieabsorbierende Füllung enthält.
Die Füllung wird frequenzunabhängig in schwingende Bewegung versetzt und dissipiert die in das Bauteil eingetragene Schwingungsenergie durch innere Reibung. Die Anordnung kann so getroffen werden, daß etwaige auf das Bauteil einwirkende mechanische Beanspruchungen die Funktion der energieabsorbierenden Füllung nicht beeinträchtigen können. Vorzugsweise wird man den Hohlraum in der Nähe von hohen Bewegungsamplituden der zu dämpfenden Schwingungsmoden anordnen.
Bevorzugt weist die energieabsorbierende Füllung des Hohlraums ein partikelförmiges Material auf, insbesondere Sand, Strahlgut, Glaspulver, Gußpulver, Kunststoffpartikel oder dergleichen. Als Alternative kommt eine viskoelastische Flüssigkeit oder ein pastöses Medium in Frage. In beiden Fällen ist es vorteilhaft, daß die energieabsorbierende Füllung mindestens einen in der Füllung bewegbaren Festkörper enthält, dessen Bewegungen die dissipative Energieabsorption der Füllung unterstützen.
Eine weitere, ebenfalls vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, daß die energieabsorbierende Füllung ein gummielastisches Material, beispielsweise Gummi oder Kork, aufweist, das mindestens einen Festkörper enthält.
In jedem Falle muß der Festkörper nicht unbedingt starr sein; vielmehr kann er auch verformbar sein.
Die energieabsorbierende Füllung sollte den Hohlraum vorteilhafterweise mindestens weitgehend ausfüllen.
In wesentlicher Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Hohlraum mindestens teilweise im Bauteil angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich besteht die Möglichkeit, daß der Hohlraum mindestens teilweise von einem Behälter gebildet wird, der am Bauteil angeordnet ist. Der Behälter kann dauerhaft, beispielsweise durch Kleben, Einpressen, Anpressen, Nieten, Schweißen, Fließpressen, Einrollen, Angießen, etc. oder auch lösbar durch Stecken oder Schrauben am Bauteil befestigt sein.
Hauptanwendungsgebiet der Erfindung ist die Bremsen- und Kupplungstechnik, insbesondere die Bremsentechnik. Daher wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß der Hohlraum einem eine Trägerplatte und einen Reibbelag aufweisenden Brems- oder Kupplungsbelag zugeordnet ist.
Diesbezüglich bestehen vielfältige Möglichkeiten zum Umsetzen des erfindungsgemäßen Konzepts.
So kann der Hohlraum von einem Sandwich-Dämpfungsblech gebildet werden, welches mit der Trägerplatte verklebt wird. Bevorzugt wird man das mit dem energieabsorbierenden Material gefüllte Dämpfungsblech nur auf denjenigen Bereichen der Trägerplatte anordnen, in die keine Kräfte eingeleitet werden.
Ferner kann die Trägerplatte mit zusätzlichen Stopfenlöchern versehen sein, in die nach Fertigstellung des Brems- oder Kupplungsbelags Näpfe eingepreßt werden, die mit dem energieabsorbierenden Material gefüllt sind. Um die zusätzlichen Stopfenlöcher während der Herstellung des Brems- oder Kupplungsbelags von Reibmaterial freizuhalten, weist die Spiegelplatte entsprechende Stempel auf.
Die Trägerplatte kann mit kreisförmigen oder nutförmigen Vertiefungen versehen werden, die nach dem Verpressen des Reibmaterials mit dem energieabsorbierenden Material gefüllt werden. Zur Abdichtung wird ein einfaches Dämpfungsblech oder, falls es sich um eine Sandwich-Trägerplatte handelt, das zweite Blech der Sandwich-Platte aufgeklebt.
Näpfe, die mit dem energieabsorbierenden Material gefüllt sind, können auch nach dem "Nelson-Verfahren" mit der Trägerplatte verschraubt werden.
Beim Vertaumeln von Dämpfungsblech/Kolbenfeder kann ein Napf mitvertaumelt werden, den man mit dem energieabsorbierenden Material füllt und anschließend mit einem Deckel verschließt.
Ferner besteht die Möglichkeit, ein Dämpfungsblech durch Tiefziehen mit mindestens einem Napf zu versehen. Nach Füllen des Napfes wird das Dämpfungsblech mit der Trägerplatte verklebt.
Eine besonders vorteilhafte Ausbildung besteht darin, daß der Hohlraum mindestens teilweise im Reibbelag angeordnet ist. Die energieabsorbierende Füllung kann sodann außerdem die Funktion einer Verschleißanzeige übernehmen, und zwar vor allen Dingen dadurch, daß sie nach entsprechendem Verschleiß des Reibbelages einen akustischen Effekt erzeugt.
Soll der Hohlraum völlig im Reibbelag angeordnet sein, so erzeugt man mittels eines Stempels eine Vertiefung im vorverdichteten Reibmaterial, in die die energieabsorbierende Füllung eingebracht wird, und zwar entweder als Pulver oder abgefüllt in PE-Säckchen. Anschließend wird der Brems- oder Kupplungsbelag normal gepreßt und gehärtet.
Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, die Trägerplatte mit mindestens einem zusätzlichen Stopfenloch zu versehen, das wahrend der Herstellung des Brems- oder Kupplungsbelags durch einem Stempel der Spiegelplatte gegen den Eintritt von Reibmaterial geschützt wird. Anschließend bohrt man das Reibmaterial in Fortsetzung des Stopfenloches aus, füllt den entstandenen Hohlraum mit energieabsorbierendem Material und verschließt ihn durch Aufkleben eines Dämpfungsblechs oder eines einen Teil der Trägerplatte bildenden Blechs.
Anstelle des Aufbohrens des Reibmaterials kann die Vertiefung auch durch einen entsprechend verlängerten Stempel der Spiegelplatte erzeugt werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 bis 5 verschiedene, eine energieabsorbierende Füllung enthaltende Behälter;
Fig. 6 bis 9 verschiedene Behälter-Befestigungsmöglichkeiten;
Fig. 10 einen Grundriß einer Trägerplatte;
Fig. 11 einen Schnitt durch einen Bremsbelag.
Fig. 1 zeigt einen Behälter 1, der eine Füllung 2 aus energieabsorbierendem Material enthält. Die Füllung 2 besteht aus partikelförmigem Material, nämlich aus Strahlgut, welches den Behälter 1 fast vollständig ausfüllt.
Der Behälter 1 mit der Füllung 2 ist dazu vorgesehen, mit einem schwingungsanfälligen Bauteil verbunden zu werden. Sobald das Bauteil in Schwingungen versetzt wird, bewegt sich das Material der Füllung 2 innerhalb des Behälters 1 und dissipiert Schwingungsenergie. Dadurch werden die Schwingungen des Bauteils zumindest vermindert, wenn nicht gar völlig unterdrückt.
Der Behälter 1 nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 lediglich dadurch, daß sein Boden offen ist.
Gleiches gilt für den Behälter 1 nach Fig. 3. Abgesehen davon weist dieser Behälter 1 in seinem Deckel eine Öffnung 3 auf, die für den Durchgang einer Schraube zum Verschrauben mit dem Bauteil gedacht ist. Außerdem nimmt hier die Füllung 2 den gesamten Innenraum des Behälters 1 ein.
Bei dem Behälter 1 nach Fig. 4 besteht die Füllung 2 nicht aus pulverförmigem Material, sondern aus einer viskoelastischen Flüssigkeit, die zwei Festkörper 4 enthält. Letztere können sich, sobald das zugehörige Bauteil in Schwingungen versetzt wird, innerhalb der Flüssigkeit bewegen und damit zur Dissipation der Schwingungsenergie beitragen.
Wie oben bereits ausgeführt, kommt eine Vielzahl anderer Materialien für die Füllung 2 in Frage. In jedem Falle können Festkörper 4 in der Füllung 2 enthalten sein.
Nach Fig. 5 bildet der Behälter 1 ein Sandwich-Dämpfungsblech für einen Bremsbelag.
Fig. 6 zeigt die Befestigung des Behälters 1 auf einer Trägerplatte 5 eines Bremsbelags. Mit der Trägerplatte 5 ist eine Schraube 6 verbunden, und zwar nach dem "Nelson-Verfahren". Auf diese ist der Behälter 1 aufgeschraubt.
Von dieser Art der Befestigung unterscheidet sich die nach Fig. 7 dadurch, daß beim Vertaumeln eines Dämpfungsblechs 7 der Behälter 1 mit vertaumelt wird. Der Behälter 1 ist oben offen und wird nach dem Befüllen mittels eines Deckels 8 verschlossen.
Fig. 8 zeigt einen Bremsbelag 9, dessen Trägerplatte 5 mit einem Reibbelag 10 versehen ist. Die Trägerplatte 5 weist zwei Öffnungen auf, in die die Behälter 1 eingepreßt sind.
Nach Fig. 9 werden die Behälter 1 vom Dämpfungsblech 7 gebildet. Das Dämpfungsblech 7 weist hierzu entsprechende, tiefgezogene Näpfe auf.
Nach Fig. 10 ist die Trägerplatte 5 mit Vertiefungen versehen, die zur Aufnahme der Füllungen 2 dienen. Das Material der Füllungen 2 kann in würstchenförmigen Tüten abgefüllt sein. Auch kann es in einem Bindemittel, z. B. Wachs enthalten sein, welches sich beim Härten zersetzt. Das Material wird in die Vertiefungen eingepreßt, woraufhin das Aufpressen des Reibbelags erfolgt.
Bei dem Bremsbelag 9 nach Fig. 11 ist die Trägerplatte 5, ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 8, mit zwei Öffnungen versehen. Beim Aufpressen des Reibbelags werden diese Öffnungen von entsprechenden Stempeln der Spiegelplatte reibmaterialfrei gehalten. Anders als bei der Ausführungsform nach Fig. 8 ragen diese Stempel bei dem Bremsbelag 9 nach Fig. 11 in das Reibmaterial hinein. Die Füllungen können sich also in das Reibmaterial hineinerstrecken. Das aufgeklebte Dämpfungsblech 7 dichtet die Öffnungen ab. Der große Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß die Füllungen gleichzeitig die Funktion einer Verschleißanzeige erfüllen.
Die Öffnungen, die sich in das Reibmaterial hineinerstrecken, können auch ausgebohrt werden.
Es versteht sich, daß zwischen der Trägerplatte und dem Reibbelag eine Underlayer angeordnet sein kann.

Claims

1. Fahrwerk-Baugruppe für Kraftfahrzeuge, mit einer Bremsanlage, die reibinduzierte Schwingungen erzeugt, und mit mindestens einem Bauteil, das den reibinduzierten Schwingunen ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bauteil mindestens ein Hohlraum zugeordnet ist, der eine energieabsorbierende Füllung (2) enthält.

2. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die energieabsorbierende Füllung (2) des Hohlraums ein partikelförmiges Material aufweist.

3. Baugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das partikelförmige Material Sand, Strahlgut, Glaspulver, Gußpulver, Kunststoffpartikel o. dgl. aufweist.

4. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die energieabsorbierende Füllung eine viskoelastische Flüssigkeit oder ein pastöses Medium aufweist.

5. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die energieabsorbierende Füllung (2) mindestens einen in der Füllung bewegbaren Festkörper (4) enthält.

6. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die energieabsorbierende Füllung (2) ein gummielastisches Material, beispielsweise Gummi oder Kork aufweist, welches mindestens einen Festkörper (4) enthält.

7. Baugruppe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörper (4) verformbar ist.

8. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die energieabsorbierende Füllung (2) den Hohlraum mindestens weitgehend ausfüllt.

9. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum mindestens teilweise im Bauteil angeordnet ist.

10. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum mindestens teilweise von einem Behälter (1) gebildet wird, der am Bauteil angeordnet ist.

11. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum einem eine Trägerplatte (5) und einen Reibbelag (10) aufweisenden Brems- oder Kupplungsbelag (9) zugeordnet ist.

12. Baugruppe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum mindestens teilweise im Reibbelag (10) angeordnet ist.