DE10141698A1 - Vibration-damped component of a motor vehicle - Google Patents

Abstract

The invention relates to a vibration-damped component for a motor vehicle, in particular a vibration-damped brake disc. According to the invention, the interior of the component (1) is provided with at least one cavity (12), adjacent to the sound-emitting external surfaces (8) thereof, which is at least partly filled with at least one material (16) with high material damping, such as sand, concrete, bituminous mass or liquid. The cavity (12) can be prepared during the casting process of cast items such as brake discs.

Description

Translated fromGerman

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem schwingungsgedämpften Bauelement eines Kraftfahrzeugs, insbesondere von einer schwingungsgedämpften Bremsscheibe, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, sowie von einem Verfahren zur Herstellung gegossener schwingungsgedämpfter Bauelemente eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Herstellung gegossener schwingungsgedämpfter Bremsscheiben gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 6.The invention is based on a vibration-dampedComponent of a motor vehicle, in particular onevibration-damped brake disc, according to the preamble ofClaim 1, as well as a process for producing castvibration-damped components of a motor vehicle,especially for the production of cast vibration dampersBrake discs according to the preamble of claim 6.

Bremsvorgänge oder Korrosion können an Reibflächen von Bremsscheiben Unebenheiten, Welligkeiten oder wechselnde Reibungsbedingungen hervorrufen, welche bei angepressten Bremsbelägen zu einer Schwingungserregung und damit zu Körperschall, insbesondere zu Biegeschwingungen der Bremsscheiben führen. Dieser Körperschall wird über die relativ großen Außenflächen der Bremsscheibe als Luftschall abgestrahlt, der in der Praxis beispielsweise als störendes Quietschgeräusch auftritt. Zwar werden Bremsscheiben aus Materialien mit relativ hoher Werkstoffdämpfung hergestellt und bestehen in der Regel aus Gusseisen oder Stahlguss, jedoch ist die Werkstoffdämpfung nicht groß genug, um die Geräusche vollständig zu unterbinden.Braking or corrosion can occur on friction surfacesBrake discs bumps, ripples or changingCause friction conditions, which when pressedBrake pads to excite vibrations and thus to structure-borne noise,lead in particular to bending vibrations of the brake discs. ThisStructure-borne noise is generated over the relatively large outer surfaces of theBrake disc radiated as airborne sound, which in practice, for example, asannoying squeaking noise occurs. Brake discs are outManufactured materials with relatively high damping andusually consist of cast iron or cast steel, but theMaterial damping is not large enough to completely eliminate the noiseprevention.

Aus der gattungsbildenden US 5,855,257 ist eine Bremsscheibe bekannt, bei welcher die Dämpfung durch zusätzlich angebrachte Reibungsdämpfer in Form von am Umfang der Bremsscheibe angeordneten Reibringen erhöht wird. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass vor dem Hintergrund hoher Betriebstemperaturen die Reibringe mit der Bremsscheibe verbacken können und somit der energieverzehrende Mechanismus der Mikroreibung zwischen dem Reibring und der Umfangsfläche der Bremsscheibe unterbunden wird.From the generic US 5,855,257 is a brake discknown, in which the damping by additional attachedFriction damper in the form of on the circumference of the brake discarranged friction rings is increased. The disadvantage here, however, is that beforeBackground of high operating temperatures the friction rings with theBrake disc can bake and thus the energy-consumingMechanism of micro friction between the friction ring and theCircumferential surface of the brake disc is prevented.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die durch Schwingungserregung hervorgerufenen Körperschallschwingungen des Bauelements führen gleichzeitig zu einer Schwingungserregung des in den Hohlräumen befindlichen Materials, dessen hohe Werkstoffdämpfung zu einer Reduzierung der im System vorhandenen Schwingungsenergie und damit auch zur Reduzierung des abgestrahlten Luftschalls führt. Bei dem in die Hohlräume eingefüllten Dämpfungsmaterial handelt es sich um Werkstoffe, deren Dämpfungsverhalten größer ist als dasjenige des jeweiligen Bauelements, wie dies beispielsweise bei Sand, insbesondere Quarzsand, Beton, Bitumen oder zähen Flüssigkeiten der Fall ist. Im Falle eines granularen Mediums wie beispielsweise Sand oder Quarzsand sorgt die an den Korngrenzflächen vorhandene erhöhte Reibung für den Dämpfungseffekt, im Falle von viskosen Flüssigkeiten die zwischen den Flüssigkeitsschichten wirkenden dynamischen Scherkräfte. Weil das Dämpfungsmaterial in Hohlräumen eingeschlossen ist, ist es unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen, was insbesondere bei Vorhandensein einer aggressiven Umgebung von Vorteil ist.The caused by vibration excitationStructure-borne noise vibrations of the component lead to aVibration excitation of the material in the cavities, thehigh material damping for a reduction in the systemexisting vibration energy and thus also to reduce theradiated airborne sound. The one filled in the cavitiesDamping material is materials whoseDamping behavior is greater than that of the respective component, such as thisfor example with sand, in particular quartz sand, concrete, bitumenor viscous liquids. In the case of a granularMedium such as sand or quartz sand ensures that theGrain interfaces present increased friction for the damping effect,in the case of viscous liquids between theDynamic shear forces acting on layers of liquid. Because thatDamping material is enclosed in cavities, it is insensitiveagainst external influences, which is especially true when presentin an aggressive environment.

Als bevorzugte Anwendung der Erfindung wird das Bauelement durch eine ringförmige Bremsscheibe gebildet, welche aus einer topfförmigen Nabe und einer Bremsringscheibe besteht. Dann ist der zumindest eine, mit dem Dämpfungsmaterial gefüllte Hohlraum in der Bremsringscheibe ausgebildet und beinhaltet sich von einer radial äußeren Umfangsfläche der Bremsringscheibe nach radial innen erstreckende Sacklöcher, welche durch Stopfen oder Deckel verschlossen sind. Durch die Erfindung wird es somit möglich, kostengünstige Bremsscheiben aus Gusseisen mit einem hohen Dämpfungsgrad zu versehen, wie ihn sonst nur wesentlich teurere Keramik-Bremsscheiben aufweisen. Vorzugsweise werden die Sacklöcher durch Bohren hergestellt, danach mit dem Werkstoff mit hoher Materialdämpfung aufgefüllt und endseitig durch Kernstopfen nach DIN 907 oder Deckel nach DIN 442 oder nach DIN 443 verschlossen.The component is the preferred application of the inventionformed by an annular brake disc, which consists of acup-shaped hub and a brake ring disc. Then it isat least one cavity filled with the damping material in theBrake ring disc designed and includes a radialouter circumferential surface of the brake ring disc radially inwardextending blind holes, which are closed by plugs or lidsare. The invention thus makes it possible to be inexpensiveCast iron brake discs with a high degree of damping tooprovided, as otherwise only much more expensive ceramic brake discsexhibit. The blind holes are preferably drilledmanufactured, then filled with the material with high material dampingand at the end with core plugs according to DIN 907 or covers according to DIN442 or closed according to DIN 443.

Eine besonders kostengünstige Fertigung des schwingungsgedämpften Bauelements ergibt sich, wenn es sich um ein gegossenes Bauelement gemäß Anspruch 6 handelt, insbesondere um eine gegossene Bremsscheibe aus Stahlguss oder Gusseisen mit Kugelgraphit. Dann können die Hohlräume bereits beim Gießen der Bremsscheibe durch Verwendung von Gießkernen hergestellt werden, welche während des Gießprozesses an der radial inneren oder radial äußeren Umfangsfläche der Bremsscheibe durch Kernstützen gehalten sind, die durch als Kernstützlöcher fungierende Öffnungen ragen. Dabei kann der Gießkern selbst aus dem Material mit hoher Werkstoffdämpfung bestehen und nach dem Gießvorgang in der Bremsscheibe verbleiben.A particularly inexpensive manufacture of theVibration-damped component results when it is a castComponent according to claim 6, in particular acast brake disc made of cast steel or nodular cast iron.Then the cavities can be found when casting the brake discare produced by using casting cores whichduring the casting process on the radially inner or radially outerCircumferential surface of the brake disc are held by core supports thatprotrude through openings that act as core support holes. It canthe casting core itself is made of material with high material dampingexist and remain in the brake disc after the casting process.

Alternativ wird der Gießkern nach dem Gießvorgang entfernt und durch das Material mit hoher Werkstoffdämpfung ersetzt. Abschließend werden die als Kernstützlöcher fungierenden Öffnungen der mit dem Dämpfungswerkstoff gefüllten Hohlräume vorzugsweise durch Kernstopfen nach DIN 907 oder Deckel nach DIN 442 oder nach DIN 443 verschlossen.Alternatively, the casting core is removed after the casting process and throughreplaced the material with high material damping. Finallythe openings, which act as core support holes, with theDamping material filled cavities preferably throughCore plug according to DIN 907 or cover according to DIN 442 or according to DIN443 closed.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigtEmbodiments of the invention are in the drawingshown and explained in more detail in the following description. In theShows drawings

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Bremsscheibe als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung;Figure 1 is a side view of a brake disc as a preferred embodiment of the invention.

Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie II-II vonFig. 1;Fig. 2 is a cross-sectional view along the line II-II ofFig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Bremsscheibe;Fig. 3 is a side view of another embodiment of a brake disc;

Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie IV-IV vonFig. 3.FIG. 4 shows a cross-sectional view along the line IV-IV ofFIG. 3.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

InFig. 1 ist in einer Seitenansicht eine Bremsscheibe1 als bevorzugtes Anwendungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Bremsscheibe1 ist vorzugsweise als einstückiges Bauteil aus Stahlguss ausgebildet und dient für die Scheibenbremsanlage eines Kraftfahrzeugs. Für die Befestigung der Bremsscheibe1 an einer nicht dargestellten Achse ist diese mit einer topfförmigen Nabe2 versehen, wie insbesondere ausFig. 2 hervorgeht. Von der topfförmigen Nabe2 ragt in radialer Richtung eine Bremsringscheibe4 weg, deren Ebene senkrecht zur Rotationsachse6 der topfförmigen Nabe2 verläuft. Die Seitenflächen der Bremsringscheibe1 bilden voneinander weg weisende Reibflächen8 für in den Figuren nicht dargestellte Bremsbeläge der Scheibenbremsanlage.InFig. 1 a side view of a brake disc1 is shown as a preferred application of the invention. The brake disc1 is preferably designed as a one-piece component made of cast steel and is used for the disc brake system of a motor vehicle. For the attachment of the brake disc1 to an axle, not shown, it is provided with a cup-shaped hub2 , as can be seen in particular inFIG. 2. A brake ring disc4 projects from the cup-shaped hub2 in the radial direction, the plane of which is perpendicular to the axis of rotation6 of the cup-shaped hub2 . The side surfaces of the brake ring disc1 form mutually facing friction surfaces8 for brake pads of the disc brake system, not shown in the figures.

Wie anhand vonFig. 1 undFig. 2 hervorgeht, erstrecken sich ausgehend von einer radial äußeren Umfangsfläche10 der Bremsringscheibe4 Sacklöcher12 nach radial innen, vorzugsweise bis in unmittelbare Nachbarschaft der radial inneren Umfangsfläche14. Die Sacklöcher12 sind über den gesamten Umfang der Bremsringscheibe4 verteilt und mit Umfangsabstand zueinander angeordnet, wobei inFig. 1 aus Übersichtlichkeitsgründen nur einige der Sacklöcher12 dargestellt sind. Bezogen auf die Dicke der Bremsringscheibe4 befinden sich die Sacklöcher12 angrenzend oder in Nachbarschaft zu den beiden Reibflächen8, wie insbesondereFig. 2 zeigt.As can be seen fromFig. 1 andFig. 2 is apparent, extending from a radially outer peripheral surface10 of the brake disk ring4 blind holes12 radially inwardly, preferably into the immediate vicinity of the radially inner circumferential surface14. The blind holes12 are distributed over the entire circumference of the brake ring disk4 and are arranged at a circumferential distance from one another, only a few of the blind holes12 being shown inFIG. 1 for reasons of clarity. In relation to the thickness of the brake ring disk4 , the blind holes12 are adjacent or in the vicinity of the two friction surfaces8 , as shown in particular inFIG. 2.

Die Sacklöcher12 sind zumindest teilweise mit einem Material16 mit hoher Werkstoffdämpfung, wie beispielsweise Sand, insbesondere Quarzsand, Bitumen, Beton oder einer viskos zähen Flüssigkeit gefüllt und endseitig durch einen Stopfen18 oder Deckel dicht verschlossen. Die Materialdämpfung des eingebrachten Werkstoffs16 ist dabei höher als diejenige des Bremsscheibenwerkstoffs, um eine Erhöhung der Gesamtwerkstoffdämpfung zu erzielen. Als Stopfen18 oder Deckel werden vorzugsweise Kernstopfen nach DIN 907 oder Deckel nach DIN 442 oder nach DIN 443 verwendet. Die Sacklöcher12 werden gemäß der inFig. 1 undFig. 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform durch Bohren hergestellt.The blind holes12 are at least partially filled with a material16 with high material damping, such as sand, in particular quartz sand, bitumen, concrete or a viscous viscous liquid, and are sealed at the end by a stopper18 or cover. The material damping of the introduced material16 is higher than that of the brake disc material in order to achieve an increase in the overall material damping. Core plugs according to DIN 907 or lids according to DIN 442 or DIN 443 are preferably used as plugs18 or lids. The blind holes12 are illustrated inFIG. 1 andFIG. 2 preferred embodiment, prepared according to by drilling.

Gemäß einer inFig. 3 undFig. 4 gezeigten weiteren Ausführungsform einer aus einer topfförmigen Nabe2' und einer Bremsringscheibe4' bestehenden Bremsscheibe1' werden die mit Dämpfungsmaterial befüllbaren Hohlräume12' beim Gießen der Bremsscheibe1' durch Verwendung von Gießkernen16' gefertigt, welche während des Gießprozesses an der radial inneren Umfangsfläche14' der Bremsscheibe1' durch nicht dargestellte Kernstützen gehalten sind, die durch als Kernstützlöcher fungierende Öffnungen20' an der radial inneren Umfangsfläche14' ragen. Die Hohlräume12' können sich wie beim vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel in radialer Richtung erstrecken, mit Umfangsabstand zueinander angeordnet und bezogen auf die Dicke der Bremsringscheibe1' in Nachbarschaft zu den beiden Reibflächen8' angeordnet sein. Darüber hinaus sind sie in Umfangsrichtung durch innere Rippen22' voneinander getrennt. Hierbei kann, wie bei der inFig. 3 undFig. 4 gezeigten Ausführungsform der Fall ist, der Gießkern16' selbst aus dem Werkstoff mit hoher Materialdämpfung bestehen und nach dem Gießvorgang in der Bremsscheibe1' verbleiben. Alternativ wird der Gießkern16' nach dem Gießvorgang entfernt und durch den Werkstoff mit hoher Materialdämpfung ersetzt. Die als Kernstützlöcher fungierenden Öffnungen20' werden abschließend vorzugsweise durch Kernstopfen18' nach DIN 907 oder Deckel nach DIN 442 oder nach DIN 443 verschlossen.According to a inFig. 3 andFig. Shown another embodiment 4 of a group consisting of a pot-shaped hub2 'and a brake washer4' brake disk1 ', the can be filled with damping material cavities12' during the casting of the brake disc1 'by the use of casting cores16' made which are held during the casting process on the radially inner peripheral surface14 'of the brake disc1 ' by core supports (not shown) which protrude through openings20 'which act as core support holes on the radially inner peripheral surface14 '. As in the exemplary embodiment described above, the cavities12 'can extend in the radial direction, be arranged at a circumferential distance from one another and, in relation to the thickness of the brake ring disk1 ', be arranged in the vicinity of the two friction surfaces8 '. In addition, they are separated from one another in the circumferential direction by inner ribs22 ′. Here, as in the embodiment shown inFig. 3 andFig. 4 embodiment, the case, the casting core16 'themselves are made of the material with high material damping, and after the casting in of the brake disc1' remain. Alternatively, the casting core16 'is removed after the casting process and replaced by the material with high material damping. The openings20 'functioning as core support holes are finally closed preferably by core plugs18 ' according to DIN 907 or covers according to DIN 442 or DIN 443.

Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf Bremsscheiben1,1' beschränkt, vielmehr kann sie zur Schwingungsdämpfung für beliebige schwingungserregte Bauelemente von Kraftfahrzeugen wie beispielsweise Bremssättel, Getriebegehäuse, Pumpengehäuse, Motorblöcke und dergleichen eingesetzt werden.The application of the invention is not limited to brake disks1 ,1 ', rather it can be used for vibration damping for any vibration-excited components of motor vehicles, such as, for example, brake calipers, transmission housings, pump housings, engine blocks and the like.

Claims (11)

Translated fromGerman

1. Schwingungsgedämpftes Bauelement eines Kraftfahrzeugs, insbesondere schwingungsgedämpfte Bremsscheibe,dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Bauelements (1;1') und angrenzend an dessen schallabstrahlende Außenflächen (8;8') wenigstens ein geschlossener, zumindest teilweise mit mindestens einem Material (16,16') mit hoher Werkstoffdämpfung wie beispielsweise Sand, Beton, Bitumenmasse oder Flüssigkeit gefüllter Hohlraum (12;12') vorgesehen ist.1. Vibration-damped component of a motor vehicle, in particular vibration-damped brake disc,characterized in that in the interior of the component (1 ;1 ') and adjacent to its sound-radiating outer surfaces (8 ;8 ') at least one closed, at least partially with at least one material (16 ,16 ') with high material damping such as sand, concrete, bitumen or liquid-filled cavity (12 ;12 ') is provided.2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es durch eine einstückige Bremsscheibe (1;1') aus Stahlguß oder Gußeisen mit Kugelgraphit gebildet wird, welche aus einer topfförmigen Nabe (2;2') und einer Bremsringscheibe (4;4') besteht.2. Component according to claim 1, characterized in that it is formed by a one-piece brake disc (1 ;1 ') made of cast steel or spheroidal graphite cast iron, which consists of a cup-shaped hub (2 ;2 ') and a brake ring disc (4 ;4 ' ) consists.3. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Hohlraum (12) in der Bremsringscheibe (4) ausgebildet ist und sich von einer radial äußeren Umfangsfläche (10) der Bremsringscheibe nach radial innen erstreckende Sacklöcher (12) beinhaltet, welche durch Stopfen (18) oder Deckel verschlossen sind.3. Component according to claim 2, characterized in that the at least one cavity (12 ) is formed in the brake ring disc (4 ) and from a radially outer circumferential surface (10 ) of the brake ring disc includes radially inwardly extending blind holes (12 ), which through Plug (18 ) or cover are closed.4. Bauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sacklöcher (12) durch Bohren hergestellt sind.4. The component according to claim 3, characterized in that the blind holes (12 ) are made by drilling.5. Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stopfen durch Kernstopfen (18) nach DIN 907 und die Deckel durch Deckel nach DIN 442 oder nach DIN 443 gebildet werden.5. The component according to claim 4, characterized in that the plugs are formed by core plugs (18 ) according to DIN 907 and the covers by covers according to DIN 442 or DIN 443.6. Verfahren zur Herstellung gegossener schwingungsgedämpfter Bauelemente eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Herstellung gegossener schwingungsgedämpfter Bremsscheiben, dadurch gekennzeichnet, dass während des Gießprozesses im Inneren des Bauelements (1;1') und angrenzend an dessen schallabstrahlende Außenflächen (8;8') wenigstens ein geschlossener, zumindest teilweise mit mindestens einem Material (16;16') mit hoher Werkstoffdämpfung wie beispielsweise Sand, Beton, Bitumenmasse oder Flüssigkeit befüllbarer Hohlraum (12;12') hergestellt wird.6. A method for producing cast vibration-damped components of a motor vehicle, in particular for the production of cast vibration-damped brake discs, characterized in that at least one closed one during the casting process inside the component (1 ;1 ') and adjacent to its sound-radiating outer surfaces (8 ;8 ') , at least partially with at least one material (16 ;16 ') with high material damping such as sand, concrete, bitumen or liquid fillable cavity (12 ;12 ').7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das gegossene schwingungsgedämpfte Bauelement durch eine einstückige Bremsscheibe (1;1') aus Stahlguß oder Gußeisen mit Kugelgraphit gebildet wird, welche aus einer topfförmigen Nabe (2;2') und einer Bremsringscheibe (4;4') besteht.7. The method according to claim 6, characterized in that the cast vibration-damped component is formed by a one-piece brake disc (1 ;1 ') made of cast steel or cast iron with nodular graphite, which consists of a cup-shaped hub (2 ;2 ') and a brake ring disc (4th ;4 ') exists.8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume (12') in der Bremsringscheibe (4') ausgebildet und durch Verwendung von Gießkernen gefertigt sind, welche während des Gießprozesses an der radial inneren Umfangsfläche (14') der Bremsringscheibe (4') durch Kernstützen gehalten sind, die durch als Kernstützlöcher fungierende Öffnungen (20') ragen.8. The method according to claim 7, characterized in that the cavities (12 ') in the brake ring disc (4 ') are formed and manufactured by using casting cores, which during the casting process on the radially inner peripheral surface (14 ') of the brake ring disc (4th ') are held by core supports which protrude through openings (20 ') which act as core support holes.9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießkern aus dem Material (16') mit hoher Werkstoffdämpfung besteht und nach dem Gießvorgang in der Bremsscheibe (1') verbleibt.9. The method according to claim 8, characterized in that the casting core consists of the material (16 ') with high material damping and remains in the brake disc (1 ') after the casting process.10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießkern nach dem Gießvorgang entfernt und durch das Material (16') mit hoher Werkstoffdämpfung ersetzt wird.10. The method according to claim 8, characterized in that the casting core is removed after the casting process and replaced by the material (16 ') with high material damping.11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die als Kernstützlöcher fungierenden Öffnungen (20') durch Kernstopfen (18') nach DIN 907 oder durch Deckel nach DIN 442 oder DIN 443 verschlossen werden.11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that the openings (20 ') functioning as core support holes are closed by core plugs (18 ') according to DIN 907 or by covers according to DIN 442 or DIN 443.