DE10353841A1

DE10353841A1 - Dämpfungskörper im Druckmittel-Kreislauf eines Bremssystems und dessen Befestigung

Info

Publication number: DE10353841A1
Application number: DE10353841A
Authority: DE
Inventors: Rolf Weiler; Dieter Kristen; Beatrice Pfalzgraf
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-11-18
Publication date: 2004-10-07

Abstract

Um einen Dämpfungskörper (8) in dem Druckmittel-Kreislauf eines Bremssystems zu fixieren, wird dieser mit einem Bauelement (1) des Druckmittel-Kreislaufes verbunden. Um einen unveränderten Dämpfungskörper (14) an einem Bauelement (1) befestigen zu können, welches seine Größe in Abhängigkeit von den jeweiligen Bremssystem ändert, ist ein Adapter (8) vorgesehen. Der Adapter (8) hat einen an das Bauelement (1) angepaßten Außendurchmesser und einen gleichbleibenden Innendurchmesser, über welchen er den Dämpfungskörper (14) aufnimmt. Als Bauelement wird vorteilhaft der Kolben (1) in dem Bremssattel des Bremssystems verwendet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Befestigung eines Dämpfungskörpers im Druckmittel-Kreislauf eines Bremssystems und den Aufbau des Dämpfungskörpers selbst. Im Fahrbetrieb eines Fahrzeuges kann es geschehen, daß bei unbetätigter Bremse in dem Druckmittel-Kreislauf des Bremssystems Druckschwankungen auftreten können. Die Ursache für derartige Schwankungen ist nicht restlos geklärt. Es ist möglich, daß Schwingungen des Fahrzeugs und geringfügige Unebenheiten auf der Oberfläche der Bremsscheibe zu Schwingungen bei den der Bremsscheibe benachbarten Bremsklötze führen, die über den Brems Kolben schließlich in den Druckmittel-Kreislauf des Bremssystems gelangen. Um hieraus resultierende Resonanzschwingungen zu vermeiden, die sich auch auf die Lenkung auswirken können ist vorgeschlagen worden in den Druckmittel-Kreislauf Dämpfungskörper einzufügen, welche die Druckschwingungen in dem Druckmittel-Kreislauf tilgen oder zumindest bedämpfen sollen.

Hinsichtlich eines möglichen Dämpfungskörpers sind viele konstruktive Ausgestaltungen denkbar. Notwendig ist es nur, daß ein derartiger Dämpfungskörper in einem Bereich des Druckmittel-Kreislaufes sich befindet, wo die zu dämpfenden Schwingungen besonders hoch sind. Als Dämpfungskörper ist eine innen hohle Dose aus Edelstahl-Blech vorgeschlagen worden, die an ihrer äußeren Mantel Fläche einen umlaufenden Rand besitzt. Hinsichtlich des Dämpfungskörpers ist zu beachten, daß dieser auch bei sehr hohem Druck in dem Druckmittel-Kreislauf sein elastisches Verhalten nicht verliert. Insbesondere soll erreicht werden, daß der Dämpfungskörper bis zu einem bestimmten Druck, beispielsweise 20 bar, sich linear abhängig von dem Druck relativ stark verformt während bei einem höheren Druck die elastische Verformung des Dämpfungskörpers möglichst gering sein soll. Näheres hierzu wird weiter unten im Zusammenhang mit Anspruch 10 und den nachfolgenden Ansprüchen erläutert.

Aufgabe der Erfindung ist es den Aufbau einer Befestigung für den Dämpfungskörper anzugeben welche einfach ausgestaltet ist und gleichzeitig für einen wirksamen Einsatz des Dämpfungskörpers in dem Druckmittel-Kreislauf sorgt. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung einen Dämpfungskörper zu beschreiben welcher innerhalb eines Druckbereiches, bei dem die zu bedämpfenden Schwingungen im wesentlichen auftreten, eine hohe Elastizität und Dämpfungswirkung erzielt, während der Dämpfungskörper oberhalb dieses Druckbereiches nur noch unwesentlich verformt werden soll. Um nun zu verhindern, daß der Dämpfungskörper innerhalb des Druckmittel-Kreislaufes seine Lage zu einem Bereich hin ändert, in dem die Druckmittel-Schwankungen geringer sind wird erfindungsgemäß vorgeschlagen den Dämpfungskörper an einem Bauteil zu befestigen, welches zu dem Druckmittel-Kreislauf gehört. Das jeweilige Bauteil hat dann eine doppelte Funktion, indem es zusätzlich noch als Halterung für den Dämpfungskörper dient.

Da der Dämpfungskörper einerseits nur Schwingungen wirksam bedämpfen soll, die in einem bestimmten Frequenzbereich liegen, erscheint es nicht notwendig die Ausgestaltung des Dämpfungskörpers im Hinblick auf die Ausgestaltung der verschiedenen Bremssysteme jeweils abzuändern. Andererseits ändern sich mit den verschiedenen Bremssystemen auch die Abmessungen der dort verwendeten Bauelemente. Um daher die Befestigung des gleichbleibenden Dämpfungskörpers in unterschiedlichen Bremssystemen sicherzustellen wird in Weiterbildung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 2 vorgeschlagen.

Es ist erwünscht, den Dämpfungskörper an einer Stelle des Druckmittel-Kreislaufes zu befestigen, an der besonders wirksam die Schwingungen in der Flüssigkeit der gedämpft werden können. Hierzu empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 3. Da mit großer Wahrscheinlichkeit die Schwingungen über den Bremskolben in den Druckmittel-Kreislauf eingebracht werden ist eine besonders wirksame der Dämpfung der Schwingungen dann möglich, wenn dies an einem Ort geschieht, in dem die Schwingungen in den Kreislauf gelangen.

Im Sattel von Bremsgehäusen befindliche Kolben besitzen aufgrund ihres Fertigungsverfahrens (Tiefziehverfahren) am Kolbenboden in der Regel einen umlaufenden Vorsprung, wodurch in Verbindung mit dem Kolbenboden ein im wesentlichen zylinderförmiger Raum gebildet wird, welcher zu dem Druckmittel-Kreislauf hin geöffnet ist. Es empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung hierbei die Merkmale nach Anspruch 4 anzuwenden, wobei der Adapter die notwendige Anpassung zwischen der Formgebung des Hohlraumes und der Form des Dämpfungskörpers schafft.

Um den Dämpfungskörper mit einfachen Mitteln in dem Adapter zu sichern empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 6. Dabei ist es nicht notwendig, daß die Verrastung über den gesamten umlaufenden Rand erfolgt. Es können auch einige über den Umfang verteilte Raststellen (beispielsweise 3) vorgesehen sein. Außer dem Einrasten sind aber auch andere Möglichkeiten der Befestigung denkbar, beispielsweise verstemmen oder verkleben.

Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß bei unterschiedlichen Bremssystemen der eingefügte Dämpfungskörper unverändert bleibt wobei über den Adapter eine Anpassung hinsichtlich des den Dämpfungskörper aufnehmenden Bauelementes ermöglicht wird. Einzelheiten hierzu sind der Merkmalskombination nach Anspruch 7 zu entnehmen.

Um den Einbau des Adapters zu vereinfachen werden hinsichtlich des Kolbens die in Anspruch 8 aufgeführten Merkmale vorgeschlagen. Dabei ist hervorzuheben, daß eine derartige Ausführung des Kolbens gleichzeitig auch das Herstellungsverfahren des Kolbens selbst unterstützt. Um zusätzlich auch noch sicherzustellen, daß nach dem einfachen Einfügen des Adapters in den Boden-Bereich des Kolbens der Adapter auch festgehalten wird werden hinsichtlich des Adapters Mittel vorgeschlagen, die ein Einklemmen des Adapters in den Aufnahmeraum bewirken.

An sich ist es denkbar, den oben näher beschriebenen Aufnahmeraum des Kolbens derart abzudichten, daß er selbst einen Dämpfungskörper bildet. Nachteilig dabei ist allerdings, daß diese Dämpfungskörper abhängig von den jeweiligen Kolbendurchmesser jeweils ein anderes Volumen einnimmt und damit einen anderen Frequenzbereich gedämpft. Verwendet man aber, wie hier vorgeschlagen immer den gleichen Dämpfungskörper mit einem gleichbleibenden Hohlraum, so muß sichergestellt werden, daß der zwischen Kolbenboden und Dämpfungskörper verbleibende Raum von Druck entlastet wird. Hierzu werden in Weiterbildung der Erfindung die Merkmale nach Anspruch 9 vorgeschlagen.

Weiter oben war schon erläutert worden, daß der Dämpfungskörper möglichst dort positioniert sein soll, wo die zu dämpfenden Schwingungen besonders hoch sind. Es ist aber auch noch zu beachten, daß durch den auf ihn einwirkenden Druck der Dämpfungskörper zusammengedrückt wird und damit eine unerwünschte Volumenaufnahme in dem hydraulischen Kreis stattfindet. Mit anderen Worten, der Weg des Bremspedals wird länger als ohne Verwendung eines Dämpfungskörpers. Es ist daher erwünscht, daß der Dämpfungskörper zwar Druckschwingungen ausgleicht, gleichzeitig soll er aber bei einem hohen Bremsdruck möglichst wenig nachgeben. Diese beiden an sich gegensätzlichen Forderungen lassen sich unter dem Gesichtspunkt erfüllen, daß die zu beseitigenden Druckschwingungen auch tatsächlich innerhalb eines Druckbereiches auftreten, der relativer niedrig ist. Damit entsteht die Forderung, daß der Dämpfungskörper in einem niedrigeren Druckbereich relativer elastisch sein soll, damit Druckschwingungen ausgeglichen werden können und daß der Dämpfungskörper in dem sich anschließenden höheren Druckbereich möglichst steif sein soll, um ein hartes Pedalgefühl zu erhalten. Auf diese Weise wird vermieden, daß das Bremssystems bei hohen Bremsdruck schwammiger wird und hierdurch den Fahrer verwirrt. Weiterhin soll so vermieden, daß bei hohem Druck der Dämpfungskörper örtlich nicht zu weit gedehnt und damit seine Elastizität reduziert beziehungsweise der Dämpfungskörper überhaupt wirkungslos gemacht oder zerstört wird. 5 zeigt in Form einer zum Teil gestrichelten Linie den erwünschten Verlauf der Abhängigkeit von dem auf den Dämpfungskörper ausgeübten Druck und der zugehörigen Volumenaufnahme des Dämpfungskörpers bei diesen Druck.

Es besteht daher zusätzlich die Aufgabe den Dämpfungskörper derart auszugestalten, daß bei ihm der erwünschte Verlauf der Abhängigkeit zwischen Druck und Volumenaufnahme weitgehend erfüllt ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch die sich aus dem Anspruch 10 ergebende Merkmalskombination. Die Lösung besteht im Prinzip darin, daß die beiden Stirnflächen des vorzugsweise einen Kreiszylinder bildenden Dämpfungskörpers mit koaxial zueinander liegenden Wellen versehen sind, wobei die Wellen der beiden Stirnflächen die gleiche Phasenlage besitzen und damit gleichsinnige Krümmungen der übereinander liegenden Maxima bzw. Minima aufweisen. Der Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, daß sich bei gleichem hohen Druck sehr viel größerer Anlageflächen zwischen den beiden Stirnflächen ergeben als für den Fall, daß die übereinander liegenden Wellen der beiden Stirnflächen gegenläufig verlaufen (wie dies beispielsweise in 1 dargestellt ist.

Einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:
1 in geschnittener Darstellung den Kolben eines Bremssystems mit einem Dämpfungskörper, der über einen Adapter an dem Kolben befestigt ist,
2 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1,
3 und 4 in aus unterschiedlicher Richtung gesehener perspektivischer Darstellung einen vergrößert gezeigten Adapter nach 1.
5 die erwünschte Abhängigkeit zwischen Volumenaufnahme und Umgebungsdruck Dämpfungskörpers und die mit dem erfindungsgemäßen Dämpfungskörper tatsächlich erreichbare Volumenaufnahme,
6 in herausgebrochener und perspektivischer Darstellung den Aufbau und die Halterung des Dämpfungskörpers in der Befestigung und
7 einen Ausschnitt des Dämpfungskörpers und dessen Verformung bei hohen Umgebungsdruck.
1 zeigt einen Schnitt durch einen in einem nicht dargestellten Bremsen-Gehäuse geführten Kolben 1. Am offenen Ende 2 des Kolbens wird ein nicht gezeigter Bremsklotz befestigt. Auf das hintere Ende 3 des Kolbens wirkt das Druckmittel ein, wobei durch Druckerhöhung der Kolben 1 in 1 nach links zur Durchführung eines Bremsvorganges verschoben wird. An seinem hinteren Ende 3 besitzt der Kolben 1 einen umlaufenden Vorsprungs 4, der in Verbindung mit dem Boden 6 des Kolbens 1 einen zu dem Druckmittel hin offenen Aufnahmeraum 5 bildet. Mit der umlaufenden inneren Mantelfläche 7 des Vorsprungs 4 ist durch Einklemmen ein Adapter 8 verbunden. Da der Durchmesser der Mantelfläche 7 zum freien Ende des Vorsprungs 4 hin zunimmt, läßt sich der Adapter 8 zwar einfach in den Aufnahmeraum 5 einfügen. Durch die scharfen Kanten von nach außen vorgespannten Laschen 10 an dem Adapter muß allerdings dafür gesorgt werden, daß der Adapter 8 nicht aus dem Aufnahmeraum 5 gleiten kann (siehe 2). Die Laschen 10 sind an der umlaufenden äußeren Mantelfläche 11 des Adapters 8 angebracht.
Mit seiner inneren Mantelfläche 12 nimmt der Adapter 8 den umlaufenden Rand 13 eines als Dämpfungs-Dose ausgestalteten Dämpfungskörpers 14 rastend auf. Hierzu besitzt der ringförmige Adapter 8 einen umlaufenden Rücksprung 15, in den der Rand 13 des Adapters 8 eingerastet. Unabhängig davon, um welches Bremssystem es sich handelt wird immer der gleiche Dämpfungskörper 14 verwendet. Das bedeutet das unabhängig von dem Bremssystem bei jedem Adapter der Durchmesser des umlaufenden Rücksprunges 15 immer gleich groß ist. Nur der Durchmesser der äußeren Mantelfläche 11 des Adapters 8 ist an den jeweiligen Durchmesser in der inneren Mantelfläche 7 des umlaufenden Vorsprungs 4 angepaßt.
Öffnungen 16 in dem Adapter 8 sorgen dafür, daß der Druck zwischen dem Aufnahmeraum 5 und der vor dem Dämpfungskörper 10 liegenden Umgebung gleich ist.
Art. 3 und 4 zeigen aus unterschiedlichen Blickrichtungen einen möglichen Aufbau des Adapters 8 in räumlicher Darstellung.
5 zeigt die Restvolumen-Aufnahme des Dämpfungskörpers in Abhängigkeit von dem herrschenden Druck in dem Druckmittel-Kreislauf eines Bremssystems. Da Versuche ergeben haben, daß die zu bedämpfenden Schwingungen im wesentlichen in einem Druckbereich zwischen 0 und 20 bar auftreten, soll in diesem Druckbereiches auch eine vergleichsweise große Volumenänderung in Abhängigkeit einer vorgegebenen Druckänderung auftreten. Überschreitet der Umgebungsdruck 20 bar so soll der Dämpfungskörper möglichst keine zusätzliche Volumenreduzierung erreichen, da hier keine Dämpfung von Schwingungen mehr erreicht werden kann und nur ein nachteiliger längerer Pedaleweg bewirkt wird. Eine bleibende Verformung des Dämpfungskörpers auf Grund eines hohen Druckes ist zu vermeiden. Die erwünschte Kennlinie ist in 5 gestrichelt eingezeichnet. Die dick eingezeichnete Linie in 5 stellt die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Dämpfungskörpers tatsächlich erreichten Meßergebnisse dar. Es zeigt sich somit, daß mit Hilfe der erfindungsgemäßen Maßnahmen man den vorgegebenen Kurvenverlauf sehr nahe kommen kann.
6 zeigt den schon weiter oben beschriebenen Kolben 1, in den der erfindungsgemäße Adapter 8 eingesetzt ist. Die genannten Bauelemente sind herausgebrochen dargestellt, in dem aus den kreisförmigen Bauelementen ein Sektor von etwa 90 Grad herausgeschnitten wurde. Ebenso wie im Zusammenhang mit 1 beschriebenen setzt sich der Dämpfungskörper 14 im wesentlichen aus zwei Stirnflächen 20, 21 zusammen, die einander gegenüber liegen und an ihren Enden dicht miteinander verbunden sind. Ebenso wie in 1 sind bei dem Ausführungsbeispiel nach 6 in die Stirnflächen 20, 21 konzentrische Wellen 23 eingeformt. Im Gegensatz zu 1 sind diese Wellen allerdings nicht um 180 Grad phasenverschoben sondern liegen gleichphasig übereinander. Das bedeutet, daß in 6 die Maxima 25 der Wellen 23 von beiden Stirnflächen 20, 21 übereinander liegen, was dementsprechend auch für die Minima 24 der Wellen 23 an beiden Stirnflächen 20, 21 gilt. Überraschend stellt sich bei dieser erfindungsgemäßen Anordnung eine Abhängigkeit von Volumenänderung zu Druckänderung ein, wie sie im Zusammenhang mit 5 gefordert wird.
In 7 ist ausschnittsweise ein Schnitt durch den Dämpfungskörper 14 gezeigt, wobei in schwach markierter Darstellung die Form des Dämpfungskörpers bei niedrigem oder keinem Umgebungsdruck (entsprechend 6) dargestellt ist, während in kräftig markierter Darstellung die Form des Dämpfungskörpers bei hohen Druck dargestellt ist. Es ist dabei zu erkennen, daß bei hohem Druck sich ein relativ großer Flächenbereich der beiden Stirnflächen 20,21 im Bereich der Maxima 25 aneinander legt während sich der Abstand der Minima 24 zueinander bei hohen Druck nur weniger stark ändert.

Claims

Befestigung für einen Dämpfungskörper (14), welcher zur Aufnahme von Druckstößen in dem Druckmittel-Kreislauf eines Bremssystems eingefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß er an einem Bauelement (1) des Druckmittelkreislaufes gehalten ist.
Befestigung nach Anspruch 1, daß der Dämpfungskörper (14) über einen die Größe des Dämpfungskörpers an eine Aufnahmeöffnung (5) des Bauelementes (1) anpassenden Adapter (8) an dem Bauelement (1) befestigt ist.
Befestigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskörper (14) an der dem Druckmittel zugewandten Bodenfläche (6) des Kolbens (1) eines Bremssattels befestigt ist.
Befestigung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (6) des Kolbens (1) einen umlaufenden Vorsprungs (4) besitzt, in den der ringförmige Adapter (8) einsetzbar ist, wobei die äußere Mantelfläche (11) des ringförmigen Adapters (8) an der Innenflächen (7) des Vorsprungs (4) befestigbar ist.
Befestigung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskörper (14) eine aus Edelstahl-Blech geformte Dose ist, die einen umlaufenden äußeren Rand (13) aufweist.
Befestigung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Adapter (8) an seiner inneren Mantelfläche einen zumindest abschnittsweise umlaufenden Rücksprung (15) be sitzt, in den der äußere Rand (13) der Dose einrastbar ist.
Befestigung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (8) einen den Durchmesser der Dose (14) entsprechenden, gleichbleibenden Innendurchmesser, besitzt während der Außendurchmesser des Adapters an den jeweiligen Durchmesser des umlaufenden Vorsprungs (4) des Kolbens angepaßt ist.
Befestigung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des umlaufenden Vorsprungs (4) sich zum Boden (6) des Kolbens (1) hin verjüngt und daß die äußere Mantelfläche des Adapters (8) Widerhaken vorzugsweise in Form von federnden Laschen (10) besitzt, die einen Herausgleiten des Adapters entgegen seiner Einbaurichtung verhindern.
Befestigung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (8) mindestens eine Öffnung (16) besitzt, die für eine Strömungsverbindung zwischen dem durch die Verbindung verschlossenen Raum (5) am Boden (6) des Kolbens (1) und der Umgebung sorgt.
Dämpfungskörper (14), welcher zur Aufnahme von Druckstößen in einem Druckmittel-Kreislauf eines Bremssystems eingefügt ist, insbesondere zur Befestigung gemäß Anspruch 1, wobei der Dämpfungskörper (14) aus einer innen hohlen Dose insbesondere aus Edelstahl-Blech gebildet ist und wobei das die Stirnflächen (20, 21) der Dose (14) bildende Blech gewellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dose die Form eines Kreiszylinders besitzt, daß die Wellen (23) des Bleches an einer Stirnfläche (20 bzw. 21) zueinander konzentrisch liegen und daß die an den beiden einander gegenüberliegenden Stirnflächen (20, 21) des Kreiszylinders vorgesehenen Wellen (23) derart ausgerichtet sind, daß in Längsrichtung des Zylinders die Maxima (25) und Minima (24) der Wellen jeweils mit gleichsinniger Krümmung im, wesentlichen übereinanderliegen.
Dämpfungskörper (14) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der radial außen liegenden Maxima (25) und Minima (24) der Wellen (23) größer oder gleich der Höhe der Maxima (25) und Minima (24) der radial weiter innenliegenden Wellen (23) ist.
Dämpfungskörper (14) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskörper derart aufgebaut ist, daß bei einem auf die Dose wirkenden Druck von mindestens 20 Bar zumindest ein Teil der Maxima (25) sich aneinander anlegen und so in diesem Bereich eine weitere Volumenänderung verhindern.
Dämpfungskörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß an einer ersten Stirnseite (20) die Höhe des Maximums (25) zumindest einer Wellen (23) größer ist als bei dem Maximum (25) der auf der gegenüberliegenden zweiten Stirnseiteseite (21) befindlichen zugeordneten Welle.
Dämpfungskörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebung der Dose (14) derart gewählt ist, daß bei Druckwerten über 20 bar bei gleicher Druckänderung die Volumenänderung sehr viel geringer ist als bei Druckänderungen bei einem unterhalb von 20 bar liegenden Druckwert (5).
Befestigung gemäß Anspruch 3 eines Dämpfungskörpers nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stirnseite (20) dem Kolben abgewandt ist und die zweite Stirnseite (21) dem Kolben zugewandt ist.