DE1267473B

DE1267473B - Schwingungsdaempfende Einspannung von Platten

Info

Publication number: DE1267473B
Application number: DE19661267473
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinrich Wagenfuehrer
Original assignee: Jurid Werke GmbH
Current assignee: Federal Mogul Bremsbelag GmbH
Priority date: 1966-03-19
Filing date: 1966-03-19
Publication date: 1968-05-02

Description

Schwingungsdämpfende Einspannung von Platten Die Erfindung betrifft eine schwingungsdämpfende Einspannung von Platten, welche nur mit einem Teil ihrer Berandung mit einem im Verhältnis zur Platte starren Körper verbunden sind, bestehend aus dem Berandungsteil der Platte, einem Teil des starren Körpers, einem Distanzstück zwischen Platte und starrem Körper und einem Dämpfungselement.
Insbesondere handelt es sich um kreisringförmige Platten, die mit dem Teil der Berandung, der durch den kleineren Kreisumfang gebildet wird, mit einer Nabe fest verbunden sind. Derartige kreisringförmige Platten finden beispielsweise als Bremsscheiben Verwendung. In diesem Fall laufen die Scheiben mit der Nabenachse um und können durch Anpressen eines oder mehrerer Reibelemente gegen die Kreisringfläche abgebremst werden. Beim Anpressen der Reibelemente treten Schwingungen in der Form von Biege-und Dehnwellen an der Scheibe auf, werden von ihr abgestrahlt und können sich als unangenehme Geräusche bemerkbar machen.
Die Aufgabe der Erfindung wird darin gesehen, die schallabstrahlende Platte derart zu dämpfen, daß Geräusche möglichst nicht mehr hörbar sind.
Es ist bekannt, bei Lamellenbremsen Geräusche dadurch zu dämpfen, daß zwischen den zu Schwingungen neigenden Lamellen oder der axial verschieblichen Bremsscheibe und den feststehenden Bremsenteilen Elemente aus schwingungsdämpfendem Material, insbesondere pufferförmige, aus Kunststoff hoher Temperaturbeständigkeit bestehende Körper eingefügt sind.
Abgesehen davon, daß mit dieser Maßnahme nur axial bewegliche Bremsscheiben gedämpft werden können, bei denen die Dämpfungselemente nur im Zeitraum des Bremsens anliegen, können hiermit auch nur die Biegewellen wirksam gedämpft werden.
Es ist weiter bekanntgeworden, Körperschall an der Ausbreitung auf dem Wege zu schallabstrahlenden Flächen dadurch zu hindern, daß man schalldämpfendes Material auf diesem Wege als Widerstand einschaltet, wobei die Schichtdicke des Materials und die Art seiner Verbindung an den Grenzschichten von Bedeutung sein können.
Derartige Dämpfungsmittel sind jedoch nicht anwendbar, wenn die Schwingung indem abstrahlenden Element selbst erregt wird und in diesem gedämpft werden soll.
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß das aus einem Material mit hohem Reibbeiwert und hohem mechanischem Verlustfaktor bestehende Dämpfungselement in den von dem Distanzstück mit einem Elastizitätsmodul mindestens so groß wie derjenige der Platte oder des starren Körpers gebildeten Abstand zwischen Platte und starrem Körper in Richtung zum freien Rand der Platte derart eingespannt ist, daß das mit einem übermaß gegen das Distanzstück versehene Dämpfungselement auf die Dicke des Distanzstückes zusammengedrückt wird.
Der Abstand soll hierbei von der Größenordnung der Dicke der Platte sein. Als für ein Dämpfungselement geeignet haben sich Materialien herausgestellt, deren mechanischer Verlustfaktor nach Din 53513 mindestens 10% und deren Reibbeiwert gegenüber dem Material des damit in Berührung befindlichen Konstruktionselementes mindestens 0,2 beträgt. Besonders vorteilhafte Eigenschaften weisen Dämpfungselemente auf, in denen Faserstoffe in gegenseitiger fester Bindung durch hochpolymere, organische Verbindungen vorliegen.
Solche Dämpfungselemente sind in einer Zusammensetzung bekannt, bei der Faserstoffe mit einer Vinylmasse so vollständig imprägniert sind, daß sie eine gleichförmige Dichte aufweisen.
Derartige Dämpfungselemente lassen sich jedoch nur dann anwenden, wenn keine höheren Temperaturen als 70 bis 100° C auftreten. In vielen Anwendungsfällen, auch bei dem obengenannten, ist es jedoch notwendig, Dämpfungselemente aus Materialien mit einer besseren Temperaturbeständigkeit einzusetzen.
Ein Beispiel für ein solches Material mit besonders günstigen Eigenschaften stellt die Mischung von Asbestfasern mit einem synthetischen Elastomer auf Butadienbasis, z. B. einem Kopolymerisat aus Butadien und Acrylnitril, dar.
Das den Abstand bewirkende Distanzstück braucht durchaus kein Teil für sich zu sein, sondern es kann in manchen Anwendungsfällen vorteilhaft sein, wenn das Distanzstück entweder mit dem starren Körper oder mit der Platte einstöckig ist. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Einspannung kann darin bestehen, daß der Abstand dadurch hergestellt wird, daß mit der Platte bzw. mit dem starren Körper einstöckige Vorsprünge abwechselnd klauenartig ineinandergreifen.
Die Vorspannung, unter der das Dämpfungselement eingebaut werden muß, läßt sich dadurch bestimmen, daß das Dämpfungselement, welches beim Einspannen auf die Dicke des Distanzstückes zusammengepreßt werden muß, vorteilhafterweise lhoo bis 5/ioo Übermaß gegenüber dem Distanzstück, in Abstandsrichtung gemessen, aufweist.
Es ist günstig, wenn das Dämpfungselement einen so großen Teil der Fläche der zu dämpfenden Platte wie möglich bedeckt. Bei vorteilhaften Ausführungsformen lag das Verhältnis der Berührungsfläche zwischen Dämpfungselement und Platte zur Berührungsfläche zwischen dem Distanzstück und der Platte oder dem starren Körper bei 0,2 bis 5.
In der Zeichnung ist als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Ausschnitt einer an einem starren Körper befestigten Platte dargestellt. Die Hauptschallabstrahlungsrichtungen sind durch Pfeile gekennzeichnet. Man erkennt einen Teil eines starren Körpers 1, z. B. einen Teil einer Nabe, und eine an dem starren Körper befestigte, schwingungsfähige Platte 2, z. B. eine kreisringförmige Bremsscheibe, von der ebenfalls nur ein Teilausschnitt dargestellt ist.
Die Bezeichnung »starr« des Körpers 1 soll besagen, daß er eine im Verhältnis zur Platte 2 zu vernachlässigende Schwingungsenergie abstrahlt. Zwischen dem starren Körper 1 und der Platte 2 besteht ein Abstand, welcher durch ein Distanzstück 3 gebildet wird.
In diesen Abstand wird ein Dämpfungselement 4 dadurch eingespannt, daß der Körper 1 und die Platte 2 durch Schrauben 5 miteinander verbunden sind. In der Verbindung zwischen dem Körper 1 und der Platte 2 bildet der Distanzring 3 den tragenden und das Dämpfungselement 4 den dämpfenden Teil.
Um eine gute Einspannung des Dämpfungselementes 4 zu gewährleisten, ist dieses mit einem Übermaß von lhoo bis 5/ioo gegenüber dem Distanzstück 3 ausgeführt.
Günstige Werte der Dämpfung ergeben sich weiter dadurch, daß das Verhältnis einer ersten Grenzfläche 6, die sich zwischen der Platte 2 und dem Dämpfungselement 4 befindet, zu einer zweiten Grenzfläche 7, die sich zwischen der Platte 2 und dem Distanzstück 3 befindet, 0,2 bis 5 beträgt. Die Grenzfläche 7 kann gleichzeitig als einspannende Fläche betrachtet werden.
Durch eine erfindungsgemäße Konstruktion nach Art des Ausführungsbeispiels ist die weitere Möglichkeit gegeben, die Materialien der Einzelteile dem Anwendungsfall in besonders günstiger Weise anzupassen. Zum Beispiel wählte man im Anwendungsfall der Scheibenbremse für die Platte 2, die Bremsscheibe, Grauguß mit einem Elastizitätsmodul von 12 000 kp/cm2, für den starren Körper 1, die Nabe, Stahl mit einem Elastizitätsmodul von 21000 kp/cm2 und für das Distanzstück ein ähnliches Material, dessen Elastizitätsmodul ebenfalls bei 21000 kp/cm2 lag. Diese Konstruktion bot den weiteren Vorteil, im Sinn der Aufgabenlösung, daß die Graugußscheibe an sich gute Dämpfungseigenschaften aufwies. Als Material für das Dämpfungselement erwies sich ein hochtemperaturbeständiger Reibwerkstoff mit einem Verlustfaktor von 20% und einem Reibbeiwert gegenüber Grauguß von 0,34 als überraschend geeignet. Der Reibwerkstoff enthielt Asbestfasern in Bindung durch ein Kopolymerisat aus Butadien und Acrylnitril. Der Bindungsmittelanteil betrug 33 Gewichtsprozent und der Anteil des Acrylnitrils am Bindungsmittel 28 Gewichtsprozent.

Claims

Patentansprüche: 1. Schwingungsdämpfende Einspannung von Platten, welche nur mit einem Teil ihrer Berandung mit einem im Verhältnis zur Platte starren Körper verbunden sind, bestehend aus dem Berandungsteil der Platte, einem Teil des starren Körpers, einem Distanzstück zwischen Platte und starrem Körper und einem Dämpfungselement, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einem Material mit hohem Reibwert und hohem mechanischem Verlustfaktor bestehende Dämpfungselement (4) in den von dem Distanzstück (3) mit einem Elastizitätsmodul mindestens so groß wie derjenige der Platte (2) oder des starren Körpers (1) gebildeten Abstand zwischen Platte und starrem Körper in Richtung zum freien Rand der Platte derart eingespannt ist, daß das mit einem Übermaß gegen das Distanzstück versehene Dämpfungselement auf die Dicke des Distanzstückes zusammengedrückt wird.
2. Einspannung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand von der Größenordnung der Dicke der Platte (2) ist.
3. Einspannung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (4) einen Verlustfaktor von mindestens 10% und einen Reibbeiwert gegenüber dem damit in Berührung befindlichen Konstruktionsmaterial von mindestens 0,2 aufweist.
4. Einspannung nach den Ansprüchen 1 bis 3 mit einem Faserstoffe in gegenseitiger fester Bindung durch hochpolymere, organische Verbindungen enthaltenden Dämpfungselement, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffe aus Asbestfasern und die Bindung aus einem Kopolymerisat aus Butadien und Acrylnitril bestehen.
5. Einspannung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzstück (3) entweder mit dem starren Körper (1) oder mit der Platte (2) einstöckig ist.
6. Einspannung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der starre Körper (1) als auch die Platte (2) mit ihnen einstöckige Vorsprünge aufweisen, die abwechselnd klauenartig ineinändergreifen.
7. Einspannung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übermaß des Dämpfungselements von Ihn bis 5/loo der Dicke des Distanzstückes beträgt. B. Einspannung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Berührungsfläche zwischen Dämpfungselement (4) und Platte (2) zur Berührungsfläche zwischen Distanzstück (3) und starrem Körper (1) oder Platte 0,2 bis 5 beträgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1049161; deutsche Gebrauchsmuster Nr. 1889 257, 1925 700; französische Patentschrift Nr. 385178; USA.-Patentschrift Nr. 2 468 908.