DE202012004636U1

DE202012004636U1 - Dämpferelement und Bremse mit Dämpferelementen

Info

Publication number: DE202012004636U1
Application number: DE202012004636U
Authority: DE
Original assignee: Intorq & Co KG GmbH
Current assignee: Intorq & Co KG GmbH
Priority date: 2012-05-10
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2013-08-12
Anticipated expiration: 2022-05-11

Abstract

Federndes hydraulisches Dämpferelement (7), insbesondere für eine Bremse nach Anspruch 11 oder 12, eine erste mit einem Hydraulikfluid befüllte Kammer (8) und eine zweite mit einem Hydraulikfluid befüllte Kammer (9) und ein der Kompression des Dämpferelements (7) entgegenwirkendes Rückstellelement (10) aufweisend, wobei die Kammern (8, 9) durch einen ersten Strömungskanal (11) und einen zweiten Strömungskanal (12) miteinander verbunden sind, wobei die erste Kammer (8) ein von dem Kompressionszustand des Dämpfungselements abhängiges Volumen aufweist, wobei der erste Strömungskanal (11) ein Rückschlagventil (13) aufweist, dass das Ausströmen des Hydraulikfluids aus der ersten Kammer (8) durch den ersten Strömungskanal (11) verhindert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremse mit Dämpferelementen und ein Dämpferelement.
Bei Bremsen, insbesondere bei Vollflächenscheibenbremsen entstehen beim Öffnen und Schließen der Bremse schlagartige Geräusche, wenn Teile der Bremse beim Öffnen oder Schließen der Bremse aneinander anschlagen. Dabei kann zwischen dem Lüft- oder Anziehgeräusch beim Öffnen der Bremse und dem Verknüpf- oder Abfallgeräusch beim Schließen der Bremse unterschieden werden. Ersteres Geräusch tritt auf, wenn ein bewegliches Element der Bremse, normalerweise die sogenannte Ankerscheibe, auf den Grundkörper der Bremse aufschlägt, von dem sie beispielsweise mit Magneten angezogen wird. Die Geräusche beim Schließen der Bremse entstehen dementsprechend, wenn das bewegliche Element der Bremse, normalerweise die Ankerscheibe, auf sein bewegliches Gegenelement, beispielsweise einen axial beweglichen Rotor, aufschlägt. Diese Geräusche sollen nach Möglichkeit vermieden oder reduziert werden.
Hierfür sind im Stand der Technik bereits Lösungen bekannt. So offenbart die EP 1 294 632 B1 ein hydraulisches System, welches u. a. eine Dämpfungsfunktion für die Bewegungen der beweglichen Teile der Bremse aufweist. Bei diesem System ist das Gehäuse der Bremse an einen externen Hydraulikkreislauf angeschlossen. Das hydraulische System dient hierbei auch vor allem der Möglichkeit einer manuellen Betätigung der Bremse, die Geräuschdämpfung ist nur eine Funktion des Hydraulikkreislaufs und im Hinblick auf den Aspekt der Geräuschdämpfungsfunktion mit einem zu hohen konstruktiven Aufwand und dem Nachteil einer deutlichen Vergrößerung des Bauraumes der Bremse verbunden.
Die DE 602 02 219 T2 offenbart eine Bremse, bei der Dämpferelemente zwischen der Ankerscheibe, die beweglich ist, und dem ortsfesten Grundkörper der Bremse angeordnet sind, wobei Dämpferelemente unterschiedlicher Federkonstante verwendet werden, so dass ein Teil der Dämpferelemente permanent in Grundkörper und Ankerscheibe anliegt und so eine Dämpfungswirkung nicht nur beim Öffnen, sondern auch beim Schließen der Bremsen entfalten. Der Dämpfungseffekt ist hierbei jedoch beim Schließen der Bremse deutlich schwächer ausgeprägt als beim Öffnen der Bremse, da die Dämpfungselemente beim Schließen der Bremse mit ihrer Federvorspannung in Richtung der Bewegungsrichtung der Ankerscheibe wirken und nicht in die ihr entgegengesetzte.
Weitere Lösungen sind auch aus der DE 79 22 264 U1 und der DE 89 13 767 U1 bekannt, welche geteilte Ankerscheiben mit Dämpfungsschichten zwischen den Teilen der Ankerscheibe vorsehen. Derartige Dämpferschichten können jedoch erst dann eine Wirkung entfalten, wenn die Ankerscheibe bereits auf die entsprechende Gegenflächen an Rotor oder Grundkörper der Bremse aufgeschlagen ist. Die Aufprallgeschwindigkeit wird jedoch nicht vor dem Aufprall selbst reduziert, was sich zu Lasten des Dämpfungseffektes auswirkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bremse mit Dämpferelementen und ein Dämpferelement aufzuzeigen, die es ermöglichen, mit geringem konstruktiven Aufwand und ohne Vergrößerung des Bauraumes der Bremse eine verbesserte Dämpfungswirkung zu erzielen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Dämpferelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Bremse mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Die Merkmale der abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen.
Das erfindungsgemäße federnde hydraulische Dämpferelement weist eine erste und eine zweite mit einem Hydraulikfluid gefüllte Kammer und ein Rückstellelement auf. Die Kammern sind durch einen ersten und einen zweiten Strömungskanal miteinander verbunden. Dabei ist das Volumen der ersten Kammer von dem Kompressionszustand des Dämpferelements abhängig. Vorteilhafterweise ist das Dämpferelement derart gestaltet, dass es entlang einer Achse zusammengeschoben werden kann, wobei der sich so ergebende Grad der Stauchung des Dämpferelements dem Kompressionszustand entspricht. Der erste Strömungskanal weist ein Rückschlagventil auf, das das Ausströmen des Hydraulikfluids aus der ersten Kammer durch den ersten Strömungskanal verhindert. Hierdurch kann das Hydraulikfluid beim Stauchen des Dämpferelements nur durch den zweiten Strömungskanal aus der ersten Kammer in die zweite Kammer austreten, wodurch sich ein höherer Strömungswiderstand ergibt als bei der entsprechenden Gegenbewegung, bei der Hydraulikfluid von der zweiten in die erste Kammer zurückströmt, da sich deren Volumen bei abnehmender Stauchung des Dämpferelements vergrößert. Letztere Bewegung wird durch das Rückstellelement. bewirkt, wobei durch das Rückschlagventil die hydraulische Dämpfung der Rückstellbewegung mit einem geringeren Widerstand entgegenwirkt als der Stauchung des Dämpferelements.
Vorzugsweise ist das Dämpferelement so ausgebildet, dass das Ausströmen des Hydraulikfluids aus der ersten Kammer durch den ersten Strömungskanal ohne einen Totweg verhindert wird. Das bedeutet, dass beim Stauchen des Dämpferelements die Sperrung des ersten Strömungskanals von Beginn der Stauchbewegung an vorliegt und nicht erst nach einem bereits zurückgelegten Stauchweg, dem Totweg, in dem das Hydraulikfluid beide Strömungskanäle passieren kann, der erste Strömungskanal gesperrt wird. Hierfür kann vorteilhafterweise das Rückschlagventil derart ausgestaltet sein, dass es bei unbewegtem Dämpferelement geschlossen ist. Dies kann beispielsweise durch eine federnde Vorspannung bewirkt sein, durch die das Rückschlagventil im geschlossenen Zustand gehalten wird.
Vorzugsweise weist das Dämpferelement einen in einem Gehäuse verschieblich gelagerten Kolben auf. Das Gehäuse ist dabei vorzugsweise becherförmig gestaltet und die erste Kammer zwischen der Stirnseite des Kolbens und dem Gehäuse angeordnet. Das so gestaltete Dämpferelement ist entlang einer Achse zusammenschiebbar, wobei sich bei zunehmender Stauchung das Volumen der ersten Kammer proportional zum Weg des Kolbens im Gehäuse verkleinert.
Um eine kompakte Bauweise zu erzielen, ist es vorteilhaft, das Rückschlagventil im Kolben anzuordnen. Der zweite Strömungskanal kann durch einen Ringspalt zwischen dem Kolben und dem Gehäuse realisiert werden. Das Hydraulikfluid strömt dann bei der Stauchung des Dämpfungselements durch diesen Ringspalt am Kolben vorbei, wobei die Strömungsrichtung der Bewegungsrichtung des Kolbens entgegengesetzt ist.
Das Rückstellelement kann auf unterschiedliche Weise ausgeführt sein. Eine Möglichkeit ist, zwischen dem Gehäuse und dem Kolben eine Feder vorzusehen. Alternativ kann auch ein pneumatisches Rückstellelement, beispielsweise in Form eines Gasraumes vorgesehen werden. Weiterhin ist es möglich, einen Teil der Begrenzung der zweiten Kammer elastisch zu gestalten, so dass die zweite Kammer sich bei Stauchung des Dämpferelements ausdehnen kann und dabei eine elastische Gegenkraft gegen die Stauchbewegung aufbaut. Grundsätzlich ist es auch möglich, Rückstellelemente der beschriebenen Arten miteinander zu kombinieren, um die notwendige Rückstellkraft aufzubringen.
Ebenfalls ist es möglich, insbesondere wenn eine Feder oder ein anderes festes elastisches Rückstellelement verwendet werden, ein bewegliches Dichtelement zwischen Kolben und Gehäuse vorzusehen, welches der Begrenzung der zweiten Kammer dient und durch seine relativ zu Kolben und Gehäuse bewegliche Anordnung ein variables Volumen der zweiten Kammer bewirkt. Wird bei Stauchung des Dämpferelements Hydraulikfluid aus der ersten Kammer verdrängt, so kann die zweite Kammer das in diese eintretende Hydraulikfluid durch Volumenvergrößerung aufnehmen.
Derartige vorteilhafte Dämpferelemente stellen für sich geschlossene hydraulische Systeme dar und können so in beliebiger Anzahl miteinander kombiniert werden. Dadurch ist es möglich, bei Bremsen verschiedener Baugröße oder unterschiedlicher wirkender Kräfte durch die Variation der Anzahl der Dämpfungselemente die Dämpfungswirkung an die Bedürfnisse der Bremse anzupassen.
Ein weiterer Vorteil bei der Anwendung derartiger Dämpferelemente in Bremsen ist, dass die elastische Kraftkomponente lediglich im Hinblick auf die Rückstellwirkung dimensioniert sein muss, wofür wesentlich geringere Kräfte benötigt werden als zum Dämpfen der Bewegungen der Bauteile der Bremse, insbesondere der Ankerscheibe. Die Dämpfungswirkung wird dagegen durch das hydraulische als reines Dämpfungsglied im physikalischen Sinn wirkende System aufgebracht, was den Vorteil hat, dass die Dämpfungswirkung weitgehend unabhängig vom Stauchungsgrad des Dämpfers ist. Die Dämpfungswirkung ist daher unempfindlich gegenüber Änderungen der Wegstrecken, die beim Öffnen und Schließen von der Ankerscheibe der Bremse zurückgelegt werden. So kann eine zuverlässige Dämpfungswirkung auch dann gewährleistet werden, wenn sich die zurückgelegten Wegstrecken aufgrund des Verschleißes der Reibbeläge ändern. Gleichzeitig können die Rückstellelemente jedoch so ausgelegt werden, dass in jedem Betriebszustand der Bremse aufgrund der Federvorspannung der Rückstellelemente eine sichere Anlage der Dämpferelemente gewährleistet ist.
Bei der erfindungsgemäßen Bremse ist es daher möglich, die Dämpferelemente nicht nur zwischen Ankerscheibe und Grundkörper anzuordnen, sondern auch zwischen einem zum Grundkörper ortsfest angeordneten Gegenelement, insbesondere einem Gegenflansch, gegen den der Bremsrotor von der Ankerscheibe angedrückt wird. Da die Rückstellelemente nur verhältnismäßig geringe Kräfte auf bringen, kann das Dämpfungselement so eine zufriedenstellende Dämpfungswirkung durch die hydraulische Dämpfung erzielen, ohne dass wenn mit zunehmendem Verschleiß der Stauchungsgrad der Dämpferelemente bei geschlossener Bremse zunimmt, eine spürbare Reduzierung der Bremswirkung durch zunehmende Gegenkräfte der Dämpferelemente einsetzt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 bis 4 schematisch näher erläutert.
1 zeigt ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Dämpferelement mit einem mechanischen Rückstellelement.
2 zeigt schematisch ein weiteres beispielhaftes Dämpferelement mit einem mechanischen und einem pneumatischen Rückstellelement.
3 zeigt schematisch ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Dämpferelement mit einem pneumatischen Rückstellelement und einer als weiteres Rückstellelement wirkenden elastischen Begrenzung der zweiten Kammer.
4 zeigt schematisch eine beispielhafte erfindungsgemäße Bremse mit einem erfindungsgemäßen Dämpferelement.
Das beispielhafte erfindungsgemäße Dämpferelement 7 gemäß 1 weist ein becherförmiges Gehäuse 14 auf, in dem ein Kolben 15 verschieblich angeordnet ist. Die erste Kammer 8 ist zwischen der Stirnseite 15a und dem Gehäuse 14 angeordnet. In der ersten Kammer 8 befindet sich weiterhin ein zwischen der Stirnseite 15a des Kolbens 15 und dem Gehäuse 14 angeordnetes Rückstellelement 10 in Form einer Feder. Das Hydraulikfluid kann bei einer Stauchung des Dämpferelementes 7 durch den als Ringspalt ausgebildeten zweiten Strömungskanal 12 aus der ersten Kammer 8 in die zweite Kammer 9 austreten. Diese wird durch ein bewegliches Dichtelement 19 begrenzt, das zwischen der Kolbenstange 18 und dem Gehäuse 14 angeordnet und in Bewegungsrichtung des Kolbens verschieblich ist, so dass sich das Volumen der zweiten Kammer 9 an die Menge des in der zweiten Kammer 9 befindlichen Hydraulikfluids anpassen kann. Im Zentrum des Kolbens 15 ist ein Rückschlagventil 13 angeordnet, dass den ersten Strömungskanal 11 bei einer Stauchung des Dämpferelementes 7 verschließt. Während der Rückstellbewegung öffnet das Rückschlagventil 13 und gibt so den ersten Strömungskanal 11 frei.
Im gezeigten Beispiel ist weiterhin eine Bohrung 20 in der Kolbenstange 18 vorgesehen, die das Rückschlagventil 13 mit der zweiten Kammer 9 verbindet und so einen Teil des ersten Strömungskanals 11 bildet. Das bewegliche Dichtelement 19 ist im gezeigten Beispiel als Quadring ausgebildet, alternativ ist auch eine andere Ausführung, beispielsweise als O-Ring, möglich.
Das beispielhafte erfindungsgemäße Dämpferelement 7 gemäß der 2 weist als Unterschied zu dem beispielhaften erfindungsgemäßen Dämpferelement gemäß 1 ein unbewegliches Dichtelement 21 auf. Neben dem Rückstellelement 10 ist ein pneumatisches Rückstellelement vorgesehen. Dies ist in Form eines in der Kolbenstange 18 aufgenommenen Gasspeicherelements 16 ausgeführt, bei dem es sich beispielsweise um einen Schwamm handeln kann, der in seinen Poren ein Gasvolumen einschließt, welches bei der Stauchung des Dämpferelements 7 durch das Hydraulikfluid komprimiert wird.
Das beispielhafte erfindungsgemäße Dämpferelement 7 gemäß 3 weist ebenfalls ein solches pneumatisches Rückstellelement auf, zusätzlich wirkt ein als Faltenbalg ausgeführtes elastisches Dichtelement 17, das in Kolbenstange 18 und Gehäuse 14 befestigt ist, als weiteres Rückstellelement. Bei einer Stauchung des Dämpferelements 7 kann sich das elastische Dichtelement 17 ausdehnen, um das Volumen der zweiten Kammer 9 zu vergrößern, wobei es aufgrund seiner elastischen Eigenschaften einen Gegendruck auf das Hydraulikfluid und damit eine weitere Rückstellkraft ausübt. Die Kombinationen der Rückstellelemente in den gezeigten Beispielen sind beispielhaft. Es sind grundsätzlich auch andere Kombinationen der beispielhaft gezeigten Rückstellelemente möglich.
Die schematische Darstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Bremse gemäß 4 zeigt einen Grundkörper 1, in dem Elektromagnete als Lüftelemente 6 angeordnet sind. Der Grundkörper 1 ist ortsfest zum Gegenelement 2 angeordnet. Zwischen dem Grundkörper 1 und dem Gegenelement 2 befinden sich die axial entlang der Achse X verschiebliche Ankerscheibe 3 und der axial entlang der Achse X verschiebliche und um diese drehbare Bremsrotor 4. Beim Schließen der Bremse drücken die als Andruckfedern ausgeführten Andruckelemente 5 die Ankerscheibe 3 gegen den Bremsrotor 4 und diesen dadurch an das Gegenelement 2.
Erfindungsgemäß ist mindestens ein Dämpferelement 7 zwischen der Ankerscheibe 3 und dem Gegenelemente 2 angeordnet. Vorteilhafterweise ist wenigstens ein weiteres Dämpferelement 7 zwischen dem Grundkörper 1 und der Ankerscheibe 3 angeordnet. Es kann auch jeweils eine Mehrzahl Dämpferelemente vorgesehen sein, um die resultierende Dämpfungswirkung an die Erfordernisse der jeweiligen Bremse anzupassen. Vorteilhaft ist es dabei, Dämpferelemente verschiebbar anzuordnen, so dass sie beispielsweise mittels eines Gewindes entlang der Achse X verschoben werden können, beispielsweise wenn starker Verschleiß eine Veränderung der Wegstrecken, die die Ankerscheibe 3 beim Öffnen und Schließen der Bremse zurücklegt, bewirkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1294632 B1 [0003]
DE 60202219 T2 [0004]
DE 7922264 U1 [0005]
DE 8913767 U1 [0005]

Claims

Federndes hydraulisches Dämpferelement (7), insbesondere für eine Bremse nach Anspruch 11 oder 12, eine erste mit einem Hydraulikfluid befüllte Kammer (8) und eine zweite mit einem Hydraulikfluid befüllte Kammer (9) und ein der Kompression des Dämpferelements (7) entgegenwirkendes Rückstellelement (10) aufweisend, wobei die Kammern (8, 9) durch einen ersten Strömungskanal (11) und einen zweiten Strömungskanal (12) miteinander verbunden sind, wobei die erste Kammer (8) ein von dem Kompressionszustand des Dämpfungselements abhängiges Volumen aufweist, wobei der erste Strömungskanal (11) ein Rückschlagventil (13) aufweist, dass das Ausströmen des Hydraulikfluids aus der ersten Kammer (8) durch den ersten Strömungskanal (11) verhindert.
Dämpferelement (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpferelement (7) einen in einem, vorzugsweise becherförmigen, Gehäuse (14) verschieblich gelagerten Kolben (15) aufweist, wobei die erste Kammer (8) zwischen der Stirnseite (15a) des Kolbens (15) und dem Gehäuse (14) angeordnet ist.
Dämpferelement (7) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (13) im Kolben (15) angeordnet ist.
Dämpferelement (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Strömungskanal (12) ein Ringspalt zwischen Kolben (15) und Gehäuse (14) ist.
Dämpferelement (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (10) eine zwischen dem Gehäuse (14) und dem Kolben (15) angeordnete Feder ist.
Dämpferelement (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement ein pneumatisches Rückstellelement ist.
Dämpferelement (7) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (10) ein zellular aufgebautes Gasspeicherelement (16), insbesondere einen Schwamm, aufweist.
Dämpferelement (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein elastisches Dichtelement (17), insbesondere ein Faltenbalg, an der Kolbenstange (18) des Kolbens (15) angeordnet, insbesondere befestigt, ist.
Dämpferelement (7) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Dichtelement (17) als Rückstellelement wirkt.
Dämpferelement (7) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kolben (15) und Gehäuse (14) ein relativ zu Kolben (15) und Gehäuse (14) bewegliches Dichtelement (19), vorzugsweise ein Quadring oder O-Ring, angeordnet ist.
Bremse, insbesondere elektromagnetisch betätigbare Federdruckbremse, einen Grundkörper (1) und ein Gegenelement (2), insbesondere einen Gegenflansch, aufweisend, wobei Grundkörper (1) und Gegenelement (2) ortsfest zueinander angeordnet und beabstandet sind, wobei zwischen dem Grundkörper (1) und dem Gegenelement (2) eine bewegliche Ankerscheibe (3) mit einem Reibbelag und ein beweglicher Bremsrotor (4), insbesondere eine Bremsscheibe, angeordnet sind, wobei die Bremse Andruckelemente (5), insbesondere zwischen Grundkörper (1) und Ankerscheibe (3) angeordnete Druckfedern, und Lüftelemente (6), insbesondere im Grundkörper angeordnete Elektromagnete, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein federndes hydraulische Dämpferelement (7), insbesondere ein Dämpferelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, zwischen der Ankerscheibe (3) und dem Gegenelement (2) derart angeordnet ist, dass es in jedem Betriebszustand der Bremse mit Federvorspannung anliegt.
Bremse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, das zwischen dem Grundkörper (1) und der Ankerscheibe (3) dass mindestens ein Dämpferelement (7), insbesondere ein Dämpferelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, derart angeordnet ist, dass es in jedem Betriebszustand der Bremse mit Federvorspannung anliegt.
Bremse nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl Dämpferelemente (7) zwischen dem Grundkörper (1) und der Ankerscheibe (3) und/oder zwischen der Ankerscheibe (3) und dem Gegenelement (2) angeordnet sind.
Bremse nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Dämpferelement (7) verschiebbar angeordnet ist.