DE10254344A1

DE10254344A1 - Radtilger für ein luftbereiftes Rad

Info

Publication number: DE10254344A1
Application number: DE10254344A
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Dr.-Ing. Rutz; Peter Tattermusch
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2002-11-21
Publication date: 2004-06-03
Also published as: WO2004046575A1; EP1563200A1; US20050241899A1; JP2006518296A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Radtilger für ein luftbereiftes Rad und mit einer dem Rad zugeordneten Bremse, wobei ein Bremssattel (1) der Bremse eine Bremsscheibe (2) umgreift. Zumindest ein Teil des Bremssattels (1, 8) bildet einen Bestandteil einer schwingenden Tilgermasse.

Description

Die Erfindung betrifft einen Radtilger für ein luftbereiftes Rad nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Sicherstellung einer hinreichenden Dämpfung von Radbewegungen bei Fahrzeugen ist eine Mindestdämpferleistung des üblichen Stossdämpfers erforderlich. Diese wird bei Fahrzeugen mit variabler Dämpfung im so genannten Komfortbetrieb entsprechend eingestellt. Eine Steigerung des Fahrkomforts darüber hinaus, etwa durch weniger Dämpferleistung, würde zum Unterschreiten der Mindestdämpfung des Rades führen und damit die Fahrsicherheit, etwa durch das so genannte Radspringen, beeinträchtigen. Dem wird durch Einsatz von geeignet abgestimmten, schwimmend aufgehängten Zusatzmassen am Rad oder am Radträger entgegengewirkt. Durch die Zusatzmassen wie Radtilger, deren typische Massen zwischen 5–15 kg liegen, kann die Dämpferleistung weiter vermindert werden, ohne dass die Fahrsicherheit beeinträchtigt wird. Allerdings werden dadurch bei sinkenden Gesamtfahrzeugmassen die ungefederten Massen der Radaufhängungen immer größer, womit sich ein Zielkonflikt bei der Auslegung von Federung und Dämpfung verschärft.

Radtilger und deren Wirkung an sich sind bekannt. In der DE 100 34 603 A1 ist ein solches System offenbart. Dort ist ein Fahrwerk für ein Fahrzeug mit luftbereiften Rädern beschrieben, bei denen die Radaufhängungen einzeln mit Feder-Dämpferelementen gegen den Fahrzeugaufbau abgestützt sind und bei denen im Bereich der einzelnen Räder zusätzliche, mittels eigenständiger Feder-Dämpfersystemen gelagerte Tilgermassen vorgesehen sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Fahrkomfort zu verbessern, ohne zusätzliche Tilgermassen vorsehen zu müssen.

Gemäss der Erfindung wird ein Bremssattel als schwingende Tilgermassen eingesetzt. Der Vorteil ist, dass der Tilgereffekt erreicht wird, indem eine bereits vorhandene Masse im Fahrzeug verwendet wird. Der Fahrkomfort wird verbessert, ohne das Gesamtgewicht zu erhöhen. Dies wirkt sich günstig auf Kosten, Kraftstoff- und Ressourcenverbrauch aus. Darüber hinaus wird durch die Abkopplung der Bremssättel erreicht, dass die zu bedämpfenden ungefederten Massen eines Fahrzeugs verringert werden, was sich günstig auf die Tilgerwirkung und damit auch auf die Raddämpfung auswirkt.

Günstig ist weiterhin, dass für die Erhöhung der Tilgermasse praktisch kein zusätzlicher Raumbedarf für zusätzliche Massen am Radträger erforderlich wird. Üblicherweise ist dort kein nutzbarer Bauraum verfügbar.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung und den weitern Ansprüchen zu entnehmen.
Dabei zeigen:
1 Eine Prinzipdarstellung eines bevorzugten Radtilgers,
2 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Anordnung mit zwei Bremssätteln,
3 eine bevorzugte Ausgestaltung mit zwei Bremssätteln und einem Gummilager und
4 ein Detail einer bevorzugten Ausgestaltung mit einer hydraulischen Dämpfung.
Gemäß der Erfindung wird als Radtilger für ein luftbereiftes Rad zumindest ein Teil eines Bremssattels der Bremse einer schwingenden Tilgermasse zugeordnet. Dabei können ein oder mehrere Bremssättel eines Rades der Tilgermasse zugeordnet sein. Es ist möglich, den gesamten Bremssattel oder nur Teile davon als Tilgermasse zu verwenden, vorzugsweise einen üblichen sogenannten Schirmrahmen oder Schwimmrahmen des Bremssattels.
Besonders günstig ist, dass die Gewichte der Komponenten, welche erfindungsgemäß als Tilgermasse verwendet werden, im Bereich von typischerweise 5 bis 15 kg liegen. Dies ist ein Bereich, der im Sinne einer Schwingungsdämpfung tatsächlich wirksam ist.
In den folgenden Figuren sind gleichartige bzw. gleichwirkende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines bevorzugten Radtilgers in Draufsicht auf die Anordnung. Ein Bremssattel 1 ist an einer Bremsscheibe 2 angeordnet und umgreift diese in bekannter Weise. Der Bremssattel 1 ist an einem Hebel 9 geführt. Der Hebel 7 weist zum Achsschenkel 4 hin, wobei der Hebel 7 bezogen auf das Rad bzw. die Bremsscheibe 2 exzentrisch drehbar am Achsschenkel 4 gelagert ist. Der Hebel 7 ist dazu an einem Anlenkpunkt 6 am Achsschenkel 4 angelenkt. Dadurch kann der Bremssattel 1 in vertikaler Richtung schwingen, wie durch den Pfeil angedeutet ist.
Zweckmäßigerweise kann der Hebel 7 durch einen Bremsstator gebildet sein.
Der Hebel 7 ist flächig ausgeführt und ist im wesentlichen parallel zur Flachseite der Bremsscheibe 2 beweglich.
Aufgrund der wirksamen Gewichte von Bremssätteln zwischen typischerweise 5 kg bis 15 kg ist es sinnvoll, zusätzlich zur Abstützung der Bremskräfte den Bremssattel 1 elastisch zu lagern und zu dämpfen. Dies ist in der Figur schematisch durch allgemein als Feder-Dämpferelemente 3 bezeichnete Komponenten symbolisiert. Ein typischer Wert für die Amplitude des Bremssattels 1 liegt bei etwa ± 10 bis 25 mm.
Ein Teil eines nicht weiter dargestellten Achsschenkels 4 ist zweckmäßigerweise so ausgeführt, dass der Raum zwischen Schenkeln des Achsschenkels 4 zur Aufnahme des schwingenden Bremssattels 1 ausgebildet ist, z.B. hufeisenförmig. Der Anlenkpunkt 6 befindet sich dann im Scheitel des hufeisenförmigen Achsschenkels 4. Dabei sind am Hebel 9 Anschlagsmittel 5 angeformt und/oder angeordnet, welche einen Abstandshalter zu den Schenkeln des Achsschenkels 4 bilden. Zweckmäßigerweise erfolgt der Anschlag möglichst weich.
Es ist vorteilhaft, die Dämpferkraft abhängig von der Geschwindigkeit des Bremssattels 1 bzw. der Tilgermasse einzustellen. Dies kann z.B. über eine Kennlinie erfolgen, die in einem Steuergerät abgelegt ist und anhand derer die Dämpfung der Feder-Dämpferelemente 3 eingestellt wird. Bis kurz vor dem Auftreffen des Anschlagsmittels 5 auf dem Achsschenkel 4 ist es günstig, eine harte Dämpfung einzustellen.
In 2 ist eine bevorzugte Ausgestaltung dargestellt, bei der mehrere Bremssättel miteinander gekoppelt sind. Eine symmetrische Anordnung ist besonders für eine nichtangetriebene Achse günstig, insbesondere eine Vorderachse, während eine einseitige Anordnung wie in 1 für eine angetriebene Achse, insbesondere eine Hinterachse, günstig ist.
Ein erster Bremssattel 1 ist über ein Koppelelement 12 mit einem zweiten, vorzugsweise diametral gegenüberliegenden Bremssattel 8 gekoppelt. Dabei ist ein erster Hebel 7 des ersten Bremssattels 1 mit einem zweiten Hebel 9 des zweiten Bremssattels 8 über das Koppelelement 12 gekoppelt. Der erste Hebel 7 und der zweite Hebel 9 überlappen daher zumindest bereichsweise. Der erste Hebel 7 ist mit einem Lagerpunkt 6 und der zweite Hebel 9 mit einem Lagerpunkt 10 an einem nicht dargestellten Achsschenkel angelenkt. Das Koppelelement 12 greift durch beide Hebel 7, 9 hindurch.
Durch die Kopplung wird eine gemeinsame Hubbewegung der beiden Bremssättel 1, 8 erzwungen. Damit ist sichergestellt, dass immer beide Bremssattel-Massen synchron schwingen, d.h. beide werden nach oben ausgelenkt oder beide werden nach unten ausgelenkt. Bei gleich großen Bremssattel-Massen treten Kräfte praktisch nur in Vertikalrichtung auf. Federung und Dämpfung, hier durch die Feder-Dämpferelemente 3 für den ersten Bremssattel 1 und die Feder-Dämpferelemente 11 für den zweiten Bremssattel 8 dargestellt, können zwischen beiden Einzelmassen des ersten und zweiten Bremssattels 1, 8 oder zwischen jeder Einzelmasse des ersten bzw. zweiten Bremssattels 1, 8 und dem nicht dargestellten Achsschenkel erfolgen. Dadurch ergibt sich ein Aggregat, das nur an den beiden Lagerpunkten 6, 10 für den ersten und den zweiten Hebel 7, 9 am Achsschenkel eingelenkt ist und intern gefedert und gedämpft wird.
Vorzugsweise ist das Koppelelement 12 durch ein Gummilager gebildet. Günstig ist auch ein hydraulisch gedämpftes Gummilager.
In 3 ist eine bevorzugte Ausgestaltung einer Kopplung mit einem Gummilager dargestellt. Die Masse des ersten Bremssattels 1 ist durch einen Massepunkt ml und die Masse des zweiten Bremssattels 8 durch einen Massepunkt m2 veranschaulicht. Die gestrichelten Linien um den ersten und den zweiten Hebel 7, 9 bzw. Bremssattel 1, 8 sollen die maximale Auslenkung der Elemente im schwingenden Zustand andeuten. Typischerweise kann der Bremssattel 1, 8 um einige Millimeter, besonders bevorzugt um 10 bis 25 mm, nach unten und/oder oben ausgelenkt werden.
Dreht sich das Rad bzw. die Bremsscheibe 2 in Pfeilrichtung 15, so wird beim Bremsen der erste Bremssattel 1 in Drehrichtung ausgelenkt. Ohne Kopplung würde der zweite Bremssattel ebenfalls in Pfeilrichtung 15 bewegt. Das Koppelelement 12, das vorzugsweise als hydraulisch gedämpftes Gummilager ausgeführt ist, sperrt jedoch, so dass die Bewegung des zweiten Bremssattels 8 in Pfeilrichtung 15 behindert wird. Beim Schwingen der Bremssättel 1, 8 verformt sich das Koppelelement 12, so dass beide Bremssättel 1, 8 synchron und in Phase schwingen. Federung und Dämpfung wird nunmehr durch ein Feder-Dämpferelement 20 zwischen dem Hebel 7 des ersten Bremssattels 1 und dem Hebel 9 des zweiten Bremssattels 8 bewirkt. Es kann auch ein weiteres Feder-Dämpferelement 21 zwischen dem ersten und dem zweiten Bremssattel 1, 8 vorgesehen sein, so dass beidseits des Koppelelements 12 ein Feder-Dämpferelement 20, 21 angeordnet ist. Die Feder-Dämpferelemente 20, 21 sind bevorzugt als hydraulisch gedämpfte Gummilager ausgebildet. Federung und/oder Dämpfung erfolgt in diesem Fall zwischen den beiden Hebeln 7, 9, kann aber auch zwischen Bremssattel 1, 8 bzw. Hebel 7, 9 und Achsschenkel erfolgen.
Für die Auslegung der Abstützung für das Bremsmoment dient der Abstand a zwischen den beiden Lagerpunkten 6, 10. Zur Auslegung des Federwegs s_F des Feder-Dämpferelements 20, 21 dient der Federweg mit
In 4 ist zur Veranschaulichung ein Detail der Anordnung in 3 herausgestellt. Der Bremssattel 1 ist mit einem Hebel 7, vorzugsweise einem Bremsstator, verbunden. Das dem Bremssattel 1 entgegengesetzte Ende des Hebels 7 weist einen Lagerpunkt 6 auf , um den der Hebel 7 schwenkbar ist und mit dem der Hebel 7 mit einem nicht dargestellten Achsschenkel angelenkt ist. Auf der Symmetrielinie L der Anordnung zwischen Lagerpunkt 6 und Bremssattel 1 ist ein Koppelelement 12 angeordnet. Zwischen Lagerpunkt 6 und Koppelelement 12 auf der Symmetrielinie ist ein Feder-Dämpferelement 20 vorgesehen. Weiterhin kann auf der Symmetrielinie L zwischen Koppelelement 12 und Bremssattel 1 ein weiteres Feder-Dämpferelement 21 vorgesehen sein. Das Koppelelement 12 verbindet die Anordnung mit einer zweiten, nicht dargestellten Anordnung gemäß der Anordnung in 2 oder 3. Das Koppelelement 12 ist als hydraulisches Gummilager ausgebildet. Wird der Bremssattel 1 in vertikaler Richtung senkrecht zur Symmetrielinie ausgelenkt, so sperrt das Koppelelement und verhindert ein Auslenken des zweiten, nicht dargestellten Bremssattels in dieselbe Richtung.
Federung und Dämpfung erfolgt über das Feder-Dämpferelement 20 zwischen dem ersten Hebel 7 und dem nicht dargestellten Hebel der korrespondierenden, angekoppelten Vorrichtung. Dabei können die Weichheit und Steifigkeit in vertikaler und/oder horizontaler Richtung durch eine geeignete Orientierung und/oder Ausgestaltung des Feder-Dämpferelements 20, 21 in bezug auf das Koppelelement 12 eingestellt werden. In der Figur ist das Koppelelement 12 in vertikaler Richtung steif, während das Feder-Dämpferelement 20, 21 in vertikaler Richtung weich ausgebildet ist.

1: erster Bremssattel
2: Bremsscheibe
3: erstes Feder-Dämpferelement
4: Achsschenkelteil
5: Anschlagsmittel
6: erster Lagerpunkt
7: erster Hebel
8: zweiter Bremssattel
9: zweiter Hebel
10: zweiter Lagerpunkt
11: zweites Feder-Dämpferelement
12: Koppelelement
15: Pfeilrichtung
20: erster hydraulischer Feder-Dämpfer
21: zweiter hydraulischer Feder-Dämpfer

Claims

Radtilger für ein luftbereiftes Rad und mit einer dem Rad zugeordneten Bremse, wobei ein Bremssattel (1) der Bremse eine Bremsscheibe (2) umgreift, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Bremssattels (1, 8) einen Bestandteil einer schwingenden Tilgermasse bildet.
Radtilger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schirmrahmen des Bremssattels (1, 8) die Tilgermasse bildet.
Radtilger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bremssattel (1, 8) ein Feder-Dämpferelement (3, 11, 20, 21) zugeordnet ist.
Radtilger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremssattel (1, 8) an einem Hebel (7, 9) geführt ist.
Radtilger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (7, 9) durch einen Bremsstator gebildet ist.
Radtilger nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (7, 9) mit einem Lagerpunkt (6, 10) an einem Achsschenkel (4) angelenkt ist.
Radtilger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich des Achsschenkels (4) an der Bremsscheibe (2) hufeisenförmig ausgebildet ist und in einem Scheitel des Achsschenkels (4) der Lagerpunkt (6, 10) des Hebel (7, 9) vorgesehen ist.
Radtilger nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum zwischen Schenkeln des Achsschenkels (4) zur Aufnahme des schwingenden Bremssattels (1) ausgebildet ist.
Radtilger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Hebel (7) Anschlagsmittel (5) angeformt und/oder angeordnet sind, welche Abstandshalter zu den Schenkeln des Achsschenkels (4) bilden.
Radtilger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremssattel (1, 8) gerade geführt ist.
Radtilger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Bremssättel (1, 8) eines Rades der Tilgermasse zugeordnet sind.
Radtilger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Bremssättel (1, 8) durch ein Koppelelement (12) miteinander gekoppelt sind.
Radtilger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (12) durch beide Hebel (7, 9) hindurchgreift.
Radtilger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (12) ein hydraulisch gedämpftes Lager ist.
Radtilger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (20, 21) zur Federung und/oder Dämpfung zwischen dem ersten und dem zweiten Bremssattel (1, 8) vorgesehen ist.
Radtilger nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (20, 21) zur Federung und/oder Dämpfung zwischen dem ersten und dem zweiten Bremssattel (1, 8) ein hydraulisch gedämpftes Gummilager vorgesehen ist.
Radtilger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (3, 11) zur Federung und/oder Dämpfung zwischen den Bremssätteln (1, 8) und einem Achsschenkel (4) vorgesehen sind.
Radtilger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremssättel (1, 8) sich diametral gegenüberliegend an der Bremsscheibe (2) angeordnet sind.