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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Scheibenbremsen oder
Scheibenkupplungen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Scheibenbremsen-
oder Scheibenkupplungsvorrichtung mit einem tragenden Gehäuse, einem
aus Reibmaterial bestehenden Bremsbelag, einem Bremsbelaghalterungselement,
auf dem dieser Bremsbelag angebracht wird und das in Bezug auf das
tragende Gehäuse
beweglich ist, und ein kolbenbetätigtes
Stellglied, das einen Kolben aufweist, der in Bezug auf das tragende
Gehäuse
beweglich ist, um den Bremsbelag in axialer Richtung gegen eine
Scheibe der Bremse oder der Kupplung zu drücken und in dem außerdem Dämpfungsmittel
mit dem Kolben verbunden sind.
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Dämpfungsmittel
werden verwendet, um die Schwingungen zu dämpfen, die während des
Betriebes auftreten, wenn der Bremsbelag gegen die rotierende Scheibe
gepresst wird, und die von einem unangenehmen Geräusch begleitet
sind.
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Eine
mit Schwingungsdämpfungsmitteln ausgerüstete Vorrichtung
des oben bezeichneten Typs ist in der Druckschrift Nr.
WO 0127489A1 beschrieben
und dargestellt. Diese Druckschrift bezieht sich speziell auf eine
Scheibenbremse für
Kraftfahrzeuge, bei der die Dämpfungsmittel
durch eine schwingungsfreie Halterung oder einen aus Gummi bestehenden
Silent-Block gebildet sind, die zwischen dem Kolben des Stellgliedes
und dem entsprechenden tragenden Gehäuse eingebaut werden.
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Die
oben erwähnte
Lösung
ist jedoch aus einer Reihe von Gründen darunter insbesondere
die Kosten und die entsprechende Belastung der schwingungsfreien
Halterung, nicht völlig
zufrieden stellend.
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Eine
wie im Oberbegriff von Anspruch 1 erläuterte Scheibenbremse ist von
JP-A-08 210 398 und
US 5 377 802 bekannt.
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Zweck
der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung
des zu Anfang der vorliegenden Beschreibung bezeichneten Typs, die
einen äußerst einfachen
Aufbau, verhältnismäßig geringe
Kosten und reduzierte Gesamtabmessungen aufweist und gleichzeitig
eine hohe Aufnahmefähigkeit
zur Dämpfung
der Laufschwingungen garantieren wird.
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Im
Hinblick auf die Erreichung dieses Zweckes ist die Aufgabe der Erfindung
eine wie in Anspruch 1 definierte Vorrichtung.
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Formgedächtniswerkstoffe
sind bekannt geworden und wurden einige Zeit lang in einem breiten Bereich
von Gebieten angewandt. Sie werden typischerweise durch Metalllegierungen
gebildet, die die Eigenschaft besitzen, vom martensitischen Zustand in
den austenitischen Zustand überzugehen,
wenn sich die Temperatur über
einen Umwandlungswert hinaus ändert.
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Im
austenitischen Zustand zeigen Metalllegierungen mit Formgedächtnis,
die typischerweise auf Nickel und Titan basierende Legierungen sind, „überelastische" Eigenschaften d.
h. sie sind in der Lage, eine elastische Aufnahme auch von erheblichen
Verformungen zu bewirken. In diesen Zuständen zeigt der Werkstoff mit
Formgedächtnis
ein Belastungs-Formänderungs-Diagramm
(siehe die angefügte 1)
mit einer verhältnismäßig ausgedehnten
Hysterese, die auf relativ hohe Dämpfkapazitäten hinweist. Mit Bezug auf 1 bezieht
sich das darin dargestellte Diagramm auf eine Formgedächtnislegierung,
die eine Umwandlungstemperatur zeigt, die niedriger ist als die
Umgebungstemperatur, so dass sich der Werkstoff bei dieser Temperatur
oder bei höheren
Temperaturen bereits in einem austenitischen Zustand befindet. Bei
diesen Bedingungen führt
eine auf das Formgedächtniselement
aufgebrachte Belastung anfänglich
zu einer entsprechenden linearen Schwankung der Formänderung
(Abschnitt OA des Diagramms). Wie gesagt wurde, wird angenommen, dass
die Temperatur T größer oder
gleich der Umgebungstemperatur Tamb ist,
die wiederum höher
als die Übergangstemperatur
Tt des Formgedächtniselements ist. Wenn die
Belastung über
den dem Punkt A des Diagramms entsprechenden Wert hinaus zunimmt,
gibt es eine weitere Formänderung
des Elements bei konstanter Belastung, in deren Verlauf der Übergang
vom austenitischen Zustand in den martensitischen Zustand auftritt.
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Wenn
die Belastung beginnend von dem Zustand, der dem Punkt B des Diagramms
entspricht, verringert wird, führt
diese Belastung zu einer entsprechenden Formänderung für einen ersten Abschnitt BC,
dem sich eine Veränderung
der Formänderung
bei konstanter Belastung für
einen Abschnitt CD anschließt,
in dem die Rückkehr
aus dem martensitischen Zustand in den austenitischen Zustand und schließlich eine
Rückkehr
des Elements in den Zustand einer Formänderung für den Endabschnitt DO praktisch
von Null auftritt. Wie ersichtlich ist, besitzt das Diagramm einen
ausgedehnten Bereich der Hysterese, der auf die Dämpfungskapazität des Elements
hindeutet.
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In
der bevorzugten Ausführung
wird das Formgedächtniselement
durch ein Plattenelement gebildet, das zwischen dem kolbenbetätigten Stellglied
und dem Bremsbelaghalterungselement eingebaut wird. Alternativ dazu
ist es möglich,
ein aus Verbundwerkstoff bestehendes Bremsbelaghalterungselement
mit einer Matrix aus beliebigem Material ins Auge zu fassen, in
dem ein oder mehrere Formgedächtniselemente
integriert sind.
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Es
soll angemerkt werden, dass die Nutzung eines Formgedächtniselements
in Verbindung mit einer Funktionsvorrichtung einer Scheibenbremse
von der Druckschrift Nr.
JP
59080534 bekannt ist. Diese Druckschrift zeigt jedoch ein
Formgedächtniselement,
das durch eine Spiralfeder gebildet wird, die sich mit der Temperaturerhöhung aufgrund
der Funktion der Bremse dadurch verlängert, dass der Bremsbelag
gegen die Scheibe gepresst wird. So ausgeführt und angebracht, besitzt
das Formgedächtniselement
dann die Funktion einer Vorrichtung zur Unterstützung des kolbenbetätigten Stellgliedes,
das den Bremsbelag zwangsläufig
gegen die Scheibe presst. Im Fall der vorliegenden Erfindung wird
stattdessen das Formgedächtniselement
so eingebaut, dass keine Druckkraft auf den Bremsbelag ausgeübt wird,
sondern einfach so konstruiert ist, um die darauf übertragenen
Schwingungen zu dämpfen.
Dies wird klar ersichtlich, wenn die bevorzugte Ausführung in Betracht
gezogen wird, in der das Formgedächtniselement
durch eine zum Bremsbelag parallele Platte gebildet wird. Andererseits
wird das Formgedächtniselement
der Druckschrift Nr.
JP 59080534 nicht funktionsfähig zwischen
der gesamten Fläche
des Bremsbelages und dem entsprechenden Stellglied eingebaut, so
dass keine Kapazität
zur Dämpfung der
Schwingungen möglich
ist, wenn sich das Bremsbelaghalterungselement in direktem Kontakt
mit der entsprechenden Stellgliedvorrichtung befindet. Es wird deshalb
klar ersichtlich, dass die angeführte
japanische Druckschrift in einer Scheibenbremse nicht die Verwendung
eines Formgedächtniselements
für den
Zweck vorwegnimmt, eine Dämpfung
der Schwingungen, die während
des Betriebs der Bremse auftreten, zu erreichen.
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden sich
aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen
ergeben, die ausschließlich
durch ein nicht einschränkendes
Beispiel vorgesehen sind und in denen:
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1 stellt
ein bereits oben erörtertes
Belastungs-Formänderungs-Diagramm
für das
in der bevorzugten Ausführung
der Erfindung verwendete Formgedächtniselement
dar; und
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2 ist
eine schematische Querschnittdarstellung einer mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ausgerüsteten
Scheibenbremse.
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In 2 bezeichnet
die Bezugszahl 1 im Ganzen einen Scheibenbremsen-Bremssattel
für Kraftfahrzeuge,
der ein tragendes Gehäuse 2 aufweist,
das mit zumindest zwei kolbenbetätigten
Vorrichtungen 3 ausgerüstet
ist, um zwei entsprechende Bremsbeläge 4 in axialer Richtung
an die gegenüber liegenden
Flächen
des Umfangsbereichs einer am Rad des Kraftfahrzeuges drehbar befestigten
Scheibe 5 zu pressen. Jeder Bremsbelag 4 weist
eine aus Reibmaterial bestehende Dichtung 6 auf, die von
einem Bremsbelaghalterungselement 7 getragen wird, das
der Druckkraft eines Kolbens 8 ausgesetzt ist, der in einem
Hohlraum 9 des Gehäuses 2 verschiebbar
eingebaut ist. Die Kolben 8 werden gegen die Bremsbelaghalterungselemente 7 mittels
Druckfluid gepresst, das durch Rohrleitungen 10 zugeführt wird. Die
Einzelheiten der Konstruktion, die das tragende Gehäuse 2,
die Bremsbeläge 4 und
die Bremsbelaghalterungselemente 7, die Kolben 8 und
die entsprechende Einrichtung zum Zuführen von Druckfluid betreffen,
sind hier nicht dargestellt, weil sie in jeder bekannten Art und
Weise hergestellt werden können.
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Erfindungsgemäß ist zwischen
jedem Bremsbelaghalterungselement 7 und dem jeweiligen Betätigungskolben 8 eine
Platte 11 eingebaut, die durch einen Formgedächtniswerkstoff,
typischerweise eine auf Nickel und Titan basierende Metalllegierung,
gebildet wird.
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Wie
ersichtlich ist, wird das Formgedächtniselement gänzlich zwischen
dem jeweiligen Kolben 8 und dem jeweiligen Bremsbelaghalterungselement 4 eingebaut,
um einen direkten Kontakt zwischen ihnen zu verhindern.
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Bei
Betrieb werden die Schwingungen, denen die Scheibe
5 beim
Bremsen ausgesetzt ist, durch jedes Formgedächtniselement
11 gedämpft. Das
Formgedächtniselement
wird so geformt und eingebaut, dass im Gegensatz zu dem, was in
der von
JP 59080534 bekannten
Vorrichtung beschrieben ist, kein Druck in Bezug auf das jeweilige
Bremsbelaghalterungselement
7 ausgeübt wird. Die Funktion des Elements
11 ist
tatsächlich
nur die, die Schwingungen während
des Betriebes zu dämpfen, womit
das Geräusch
der Bremse auf ein Minimum reduziert wird.
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In
einer abweichenden Ausführung
sind ein oder mehrere Formgedächtniselemente
in dem Bremsbelaghalterungselement 7 selbst integriert, das
in diesem Fall durch einen Verbundwerkstoff mit einer Matrix von
einem beliebigen Material gebildet ist, in der ein oder mehrere
Formgedächtniselemente einbezogen
sind.
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Erfindungsgemäß wird das
Formgedächtniselement
in der Weise gewählt,
dass es eine Umwandlungstemperatur zeigt, die fühlbar niedriger ist als die
Umgebungstemperatur, so dass der Formgedächtniswerkstoff bereits bei
Umgebungstemperatur oder höheren
Temperaturen (auf denen die Vorrichtung infolge der durch Bremsen
erzeugten Wärme sein
kann) im austenitischen Zustand ist. Auf diese Weise zeigt der Formgedächtniswerkstoff
die überelastischen
Eigenschaften, die mit Bezug auf das Diagramm von 1 oben
hervorgehoben worden sind.
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Ohne
Schaden für
das Prinzip der Erfindung können
die Konstruktionsdetails und die Ausführungen in Bezug auf das, was
hier ausschließlich
beispielhaft beschrieben und dargestellt ist, natürlich breit
variieren, ohne dadurch vom Umfang der vorliegenden Erfindung, wie
in den Ansprüchen
definiert, abzuweichen.