DE69516393T2

DE69516393T2 - Trommelbremse

Info

Publication number: DE69516393T2
Application number: DE69516393T
Authority: DE
Inventors: Teizo Shimorura; Shigeru Tanaka; Shinichi Tanaka
Original assignee: Hino Motors Ltd; Hino Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 1994-09-02
Filing date: 1995-09-01
Publication date: 2000-08-31
Anticipated expiration: 2015-09-02
Also published as: KR960706029A; EP0727591A4; WO1996007833A1; KR100395821B1; US5887686A; CA2174088A1; EP0727591B1; DE69516393D1; EP0727591A1; CN1075607C; CN1134741A

Description

[Technisches Gebiet]

Die Erfindung wird für Motorfahrzeugbremsen, insbesondere für Trommelbremsen verwendet. Sie betrifft eine Technik zur Reduzierung des sogenannten "Bremsgeräuschs", das beim Bremsen eines Motorfahrzeuges auftritt.

[Technologischer Hintergrund]

Es wurde viel Forschung mit dem Ziel durchgeführt, um das Bremsgeräusch (das unfreundliche "Kreischgeräusch"), das beim Bremsen eines Motorfahrzeuges auftritt, zu reduzieren; viele Vorschläge wurden zu seiner Verminderung gemacht. Der Anmelder hat eine genaue Studie dieses Problems über lange Zeit durchgeführt.
Die in dem ungeprüften japanischen Patent Nr. 3-288 028, welche eine frühere Anmeldung des Anmelders ist, beschriebene Technik umfaßt das Befestigen eines Druckelements an der Innenseite der Felge der Bremsbacke durch ein Zwischenreibelement. Die in dem ungeprüften japanischen Patent Nr. 1-659 44 offenbarte Technik ist eine ältere Technik, die äquivalent zu der früheren Anmeldung der Anmelderin ist und das Befestigen eines Reibelements an der Innenseite der Felge einschließt.
Die in dem ungeprüften japanischen Gebrauchsmuster 3-844 36 beschriebene Technik betrifft, ebenso wie die frühere Anmeldung der Anmelderin, ein Unterdrücken der Bremsbackenvibrationen durch Befestigen eines Gewichts an der Felgeninnenseite. Zu dem Zeitpunkt in dem diese Technik offenbart wurde, war die Idee, ein elastisches Element zwischen das Gewicht und die Felge zu legen, noch nicht aufgekommen.
Nachfolgende experimentelle Studien haben die Richtigkeit der Analyse und der Erklärung des Bremsgeräuschs bestätigt, die in dem vorgenannten, ungeprüften japanischen Patent Nr. 3-288 028 gegeben wurde, insbesondere das zu Fig. 8 der Veröffentlichung erklärte Phänomen. (Dieses Phänomen wird mit den in der vorliegenden Anmeldung offenbarten Ausführungsbeispielen beschrieben werden.) Es wurde nämlich herausgefunden, daß die Hauptursache des Bremsgeräuschs in der Vibration der Bremsbacke liegt und daß eine Bremsbacke in radialer Richtung, wie durch die gepunktete Linie in Fig. 27 gezeigt, vibriert.
Das Bremsgeräusch wird durch die vorgenannte Technik reduziert, insbesondere für den Fall von auf gewöhnlichen Stadtstraßen fahrenden kleinen Personenautos; wobei es auf ein Maß reduziert wird, bei dem es für praktische Anwendung kaum noch ein Problem darstellt. Jedoch tritt das Phänomen des Bremsgeräuschs weiterhin unter einigen Bedingungen (wobei diese Bedingungen nicht klar sind) für Arbeitsfahrzeuge auf und macht zur Lösung des Problems weitere Forschungen erforderlich.
EP-A-092470 beschreibt einen Vibrationsdämpfer für eine Trommelbremse. Der Vibrationsdämpfer besitzt zwei Segmente, die an einer Trägerplatte befestigt sind, welche an der Trommelbremse durch Reibung unter Wirkung eines Bremsantriebs eingreifen. Der Dämpfer besitzt ein Fliegengewicht, das an der Trägerplatte durch ein flexibles Element an dem äußeren Rand der Platte befestigt ist. Das Dämpferplattenträgerblatt reicht durch das Fliegengewicht, so daß seine beiden Enden auf beiden Seiten des Fliegengewichts vorstehen, wobei die Enden an der Platte durch Nieten befestigt sind. Ein zweites flexibles Element ist zwischen dem Fliegengewicht und der Platte angeordnet.
DE-29 14 629 beschreibt ein Gerät zum Abdämpfen eines Bremsquietschens bei Motorfahrzeugen, insbesondere bei Bussen. Die Bremsbacke besitzt auf einer Seite eine Schicht aus viscoelastischem Material mit einer hohen inneren Dämpfungswirkung. Die Schicht liegt gegen eine frequenzabgestimmte Wirkmasse an und kann eine Reibungsbeschichtung auf einer oder beiden Seiten besitzen. Es kann ebenfalls eine radiale Bohrung in der Schicht, der Bremsbacke und der Masse vorgesehen sein, die einen Bolzen mit einer Feder aufnimmt, um die Schicht und die Masse zusammenzupressen. Alternativ können die Komponenten miteinander verklebt sein.
FR-823758 beschreibt einen Dämpfer, in welchem eine Stange an dem zu dämpfenden Gerät befestigt ist. Ein Gewicht ist nachfolgend an der Stange über einen elastischen Körper befestigt.
Die Erfinder haben das Phänomen des Bremsgeräusches beobachtet und die Ergebnisse dieser Beobachtungen in verschiedener Hinsicht analysiert. Sie haben Experimente und Analysen zur Vibration ausgeführt und haben konkrete Mittel zur Unterdrückung der Bremsbackenvibration studiert. Die vorgenannten Experimente und Analysen haben neue Forschungsverfahren einbezogen, wie beispielsweise das Anzeigen von Vibrationen auf einem Computerbildschirm in einer vergrößerten Form und dem Korrelieren dieser mit der Frequenzcharakteristik des erzeugten Tons. Als Ergebnis dieser Studien schlagen die Erfinder eine in dieser Anmeldung offenbarte Technik vor. Die ausgeführten Experimente haben gezeigt, daß diese Technik wesentlich nutzbringender ist, als die bisher bekannten Maßnahmen.
Aufgaben der vorliegenden Erfindung bestehen darin: Bremsgeräusche zu reduzieren; eine Technik bereitzustellen, die bei Anwendung in Bremsbacken unterschiedlicher Größen geeignet ist, das Bremsgeräusch zu reduzieren, wobei die Reduzierung in einer optimal effizienten Weise und nicht durch ein empirisches Anpassen erzielt werden soll; ein Bremsgeräusch bei großen Fahrzeugen mit großen Bremsbacken derart zuzulassen, daß es für praktische Aufgaben hinreichend reduziert ist; eine Bremsgeräuschreduktionstechnik bereitzustellen, deren Wirkung bei einem Wechsel des Bremsbelags konstant bleibt; und es zu ermöglichen, daß das Bremsgeräusch durch billige zusätzliche Teile reduziert werden kann. Weitere Aufgaben der Erfindung sind: die Zuverlässigkeit durch Unterdrücken einer Verschlechterung eines elastischen Körpers oder eines Klebers zu verbessern und durch Verlust an Vibrationsdämpfung eines elastischen Körpers und eine Vibrationsdämpfungseinrichtung bereitzustellen, die effektiv die zusätzlichen Teile erhalten kann selbst in Umgebungen, die hohen Temperaturen und starker Vibration ausgesetzt sind.

[Offenbarung der Erfindung]

Erfindungsgemäß stellen wir eine Bremsbacke bereit, in welcher ein Gewicht durch einen elastischen Körper an die Felge angepaßt ist, an welche der Bremsbelag angebracht wurde, wobei ein Metallrohr senkrecht auf der Felge steht und das Gewicht an dem Rohr durch den elastischen Körper angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Träger an dem Rohr befestigt ist, mit einem Abstand mindestens teilweise zwischen dem Träger und dem Rohr, wobei der elastische Körper ringförmig ist und in einer solchen Weise ausgebildet ist, daß er den Träger umschließt und der Stab durch die Mitte des elastischen Körpers verläuft, wobei das Gewicht ringförmig derart ausgebildet ist, daß er den elastischen Körper umschließt, und wobei, wenn die Masse des Gewichts m ist und die Federkonstante des elastischen Körpers k ist, die Eigenfrequenz des durch den elastischen Körper befestigten Gewichts durch:
f&sub0; = (1/(2π) (k/m)
gegeben ist und derart gewählt ist, um ungefähr gleich der Frequenz fS des Bremsgeräusches durch diese Bremsbacke oder niedriger als die Bremsgeräuschfrequenz fS zu sein.
Das wichtigste kennzeichnende Merkmal dieser Erfindung besteht nicht einfach darin, daß ein Gewicht eingebaut ist, sondern daß ein Gewicht durch einen elastischen Zwischenkörper eingebaut ist. Der Einbau des Gewichts durch einen elastischen Zwischenkörper erweitert den Bereich der freien Oszillation des Gewichts und führt zu einer Eigenfrequenz, die für das Gewicht in Übereinstimmung mit den Eigenschaften des elastischen Körpers beobachtet wird. Die Schwingung des Oszillationselements wird auf das Gewicht übertragen, wobei das schwingende Element und die Masse in Phase schwingen, wenn dies im niedrigen Frequenzbereich stattfindet. Das folgende Phänomen wird beobachtet: Nämlich die Schwingung des Schwingungskörpers und das Gewicht geraten langsam aus Phase, wenn die Frequenz der Schwingung ansteigt, und ab oder oberhalb einer bestimmten Frequenz kehrt sich die Phasendifferenz zwischen der Schwingung des Schwingungskörpers und der Schwingung des Gewichts um. Die Schwingung des Schwingungskörpers und die Vibration des Gewichts werden in der Phase gegenläufig, was bedeutet, daß die Schwingungsenergie in Wärmeenergie durch Deformation des elastischen Körpers umgewandelt wird, mit dem Ergebnis, daß die Vibration des Schwingungskörpers unterdrückt ist. Dies ist das Prinzip der die vorliegenden Erfindung.
Ein wichtiges kennzeichnendes Merkmal besteht nicht darin, daß ein Gewicht direkt an dem Element, von dem die Vibration ausgeht, befestigt ist, sondern daß das Gewicht durch einen elastischen Zwischenkörper befestigt ist. Durch Befestigen des Gewichtes mit einem elastischen Zwischenkörper kann bei genauer Betrachtung die Vibration und das Geräusch mit einer Frequenz in der Nähe oder größer als die Eigenfrequenz, welche sich durch die Eigenschaften des elastischen Körpers und durch das Gewicht bestimmt, wirkungsvoll unterdrückt werden. Es wurde durch Experimente bestätigt, daß diese Unterdrückung nicht auf Frequenzen oberhalb der Eigenfrequenz beschränkt ist und daß Schwingungen mit Frequenzen in der Nähe und unterhalb der Eigenfrequenz ebenfalls unterdrückt werden, aufgrund der Phasenbeziehung zwischen Bremsbackenschwingung und Schwingung des Gewichts.
Das oben genannte Gewicht kann direkt an der Felge durch den elastischen Körper befestigt sein oder ein senkrecht auf der Felge stehender Stab kann vorgesehen sein, und das vorgenannte Gewicht kann an diesem Stab durch den oben genannten elastischen Körper befestigt sein. Die Stelle, an welcher das vorgenannte Gewicht befestigt ist, befindet sich bevorzugt innerhalb der Felge, an der Seite des Stegs oder oben auf dem Steg. Hierbei bezeichnet "Stab" weitgehend ein stabförmiges Element und Teile, die für gewöhnlich als "Stifte" bezeichnet werden, fallen ebenfalls unter den Ausdruck "Stab".
Der elastische Körper kann ringförmig geformt sein und der oben genannte Stab kann durch die Mitte dieses elastischen Körpers verlaufen. Metall kann für den Stab verwendet werden und das ringförmige Gewicht kann vorgesehen werden, um den vorgenannten elastischen Körper zu umfassen. Der Stab kann zylindrische Form besitzen. "Ringförmig" schließt hierbei Körper ein, deren Querschnitt senkrecht zur Achse polygonal ist, ebenso wie Körper, bei denen dieser Querschnitt kreisförmig ist.
Ein Träger kann an dem Stab befestigt sein, wobei ein Abstand zwischen dem Träger und dem Stab vorgesehen ist; der elastische Körper ist vorgesehen, um den Träger zu umfassen, und ein ringförmiges Gewicht ist vorgesehen, um den elastischen Körper zu umfassen. Dieser Aufbau besitzt den Vorteil, daß Wärme von dem Abstand zwischen dem Träger und dem Stab fort transportiert wird. Zusätzlich wird in dem Bremsbelag erzeugte Wärme daran gehindert, direkt übertragen zu werden, indem eine Ausnehmung in der Nähe von der Stelle, an der das Gewicht montiert ist, zuvor geformt wird, wobei die Ausnehmung dort geformt ist, wo der Bremsbelag mit der Felge verbunden ist.
Wenn ein Gewicht durch einen elastischen Zwischenkörper an der Innenseite der Felge oder der Seite des Stegs befestigt ist, kann eine Abdeckung über diesem angeordnet werden, so daß - selbst wenn beim Bremsen Abnutzungspulver erzeugt wird - dieses Abnutzungspulver daran gehindert wird, sich an dem elastischen Körper und dem Gewicht anzusammeln.
Durch Analyse der Daten, die bei tatsächlichen Messungen gewonnen wurden, gelang es den Erfindern, mathematische Ausdrücke für den Bereich in welchem die vorgeschlagene Technik wirkungsvoll ist, zu formulieren; und sie haben bestätigt, daß innerhalb dieses Bereichs eine sehr wirksame Gegenmaßnahme gewonnen wurde. Diese mathematischen Ausdrücke werden nachfolgend näher beschrieben.
Bei einer Trommelbremse wird das Bremsen durch Reibung zwischen der innen liegenden Oberfläche der Bremstrommel und der außen liegenden Oberfläche des Bremsbelags erzielt. In der Folge steigt die Temperatur der Felge, an welcher der Bremsbelag befestigt ist, und des Stegs, welcher die Felge trägt, auf eine erhöhte Temperatur durch die beim Bremsen erzeugte Wärme an. Ein elastischer Körper und ein Gewicht, die an der Felge oder dem Steg befestigt sind, sind ebenfalls dieser Wärme ausgesetzt. Weil das Gewicht und der elastische Körper sowie der elastische Körper und der Steg oder die Felge durch Kleben befestigt sind, ist der verwendete Klebstoff ebenfalls durch die Wärme betroffen.
Dies beschleunigt die Abnutzung des elastischen Körpers und des Klebstoffs. Weiterhin vermindert die Ansammlung von Abnutzungspulver, das von dem Bremsbelag während des Bremsens erzeugt wird, ebenfalls die Vibrationsdämpfungswirkung des elastischen Körpers. Obwohl für praktische Anwendungen es ausreicht, einfach ein Gewicht an dem Steg oder der Felge durch einen elastischen Körper zu befestigen, wurde festgestellt, daß die Abnutzung des elastischen Körpers und des Klebstoffes sowie der Verlust an Vibrationsdämpfungswirkung des elastischen Körpers vermieden werden können, durch die Verwendung eines Stabes, an welchem das Gewicht und der elastische Körper befestigt sind. Es wurde bestätigt, daß die Zuverlässigkeit auf diese Weise erhöht werden kann.
Eine erfindungsgemäße Bremsbacke kann ebenfalls in einer Trommelbremse verwendet werden, um den Vorteil der vorliegenden Erfindung zu erzielen.
Die oben genannte Formulierung eines mathematischen Ausdrucks wird nun erläutert. Diese mathematischen Ausdrücke gelten sowohl für den Fall, in dem das Gewicht an der Bremsbacke befestigt ist als auch in dem Fall, in dem es an der Backenplatte befestigt ist.
Es sei m die Masse eines Gewichts und es sei k die Federkonstante eines elastischen Körpers, der zwischen der Masse und einem oszillierenden Element (Bremsbacke, Rückplatte, etc.) sitzt, wobei die Eigenfrequenz des so an dem oben genannten elastischen Körper befestigten Gewichts sich ergibt zu:
f&sub0; = (1/(2π)) (k/m)
Experimentelle Untersuchungen haben bestätigt, daß es wirkungsvoll ist, die Eigenfrequenz ungefähr gleich oder kleiner als die Hauptfrequenzkomponente fS des Bremsgeräusches, das durch die Bremsbacke erzeugt wird, zu wählen. Beispielsweise durch folgende Setzung zwischen der Bremsgeräuschfrequenz fS und der Eigenfrequenz f&sub0;:
fS > 2f&sub0;,
wobei diese Technik über einen weiten Bereich von Bremsgeräuschfrequenzen fS wirkungsvoll ist.
In Fällen, in denen der besondere Aufbau der Bremsbacken zu einer Bremsgeräuschfrequenz fS führt, die fast aus einer festen Frequenz besteht, hat es sich herausgestellt, daß eine Gewichtsreduzierung mit folgender Vorgehensweise erreicht wird: Reduzieren der Masse m des Gewichts, so daß die oben genannte Eigenfrequenz f&sub0; nahe an die Bremsgeräuschfrequenz fS gebracht wird.
Es wurde mit anderen Worten festgestellt; daß die Vibrationsdämpfung einer Frequenz fS wirkungsvoll ist, wenn, um die Masse m des Gewichts zu reduzieren, f&sub0; ungefähr fS entspricht. Das heißt, es wurde festgestellt, daß wenn die Form der Felge derart ist, daß die Bremsgeräuschfrequenz als weitgehend konstant im Wert angesehen werden kann, es wirkungsvoll für f&sub0; ist, ungefähr gleich oder sogar nur geringfügig größer als die Bremsgeräuschfrequenz fS durch die Bremsbacke zu sein.
Diese mathematischen Ausdrücke werden nun mit qualitativen Zusammenhängen erklärt. Wenn ein Vibrationskörper (in diesem Fall eine Bremsbacke, eine Rückplatte einer Trommelbremse, ein Radzylinder, etc.) vibriert und wenn ein Gewicht an diesem Oszillationselement durch einen elastischen Zwischenkörper befestigt wurde, dann oszilliert das Gewicht bei niedrigen Frequenzen in Phase mit dem Oszillationselement. Jedoch wenn die Frequenz ansteigt, wird die Schwingung des Gewichts zu der Schwingung des oszillierenden Elements außer Phase geraten, und wenn eine bestimmte Frequenz überschritten ist, wird die Schwingung des Gewichts die entgegengesetzte Phase aufweisen, d. h. der Phasenunterschied wird 180º betragen. Dies bedeutet, daß Schwingungsenergie in Wärmeenergie durch die Verformung des elastischen Körpers umgewandelt wird, mit dem Ergebnis, daß die Schwingung des oszillierenden Elements unterdrückt wird. Mit anderen Worten, um eine Schwingung zu unterdrücken, sollte eine Frequenz gewählt werden, bei welcher die Schwingung des Gewichts in der Phase entgegengesetzt ist und bei welcher eine deutliche Erzeugung von akustischen Geräuschen stattfindet.
Anstelle eines einzelnen Gewichts können auch mehrere Gewichte auf der Innenseite der oben genannten Felge oder des vorgenannten Steges befestigt werden, wobei jedes der Gewichte durch einen oben genannten Zwischenkörper befestigt ist. Wenn ein weiter Bereich von Bremsgeräuschfrequenzen vorliegt, ist es wirkungsvoll, wenn die entsprechenden Eigenfrequenzen von diesen mehreren Gewichten sich geringfügig voneinander unterscheiden. Die Federkonstante eines elastischen Körpers wird durch die Art des Materials aus dem er hergestellt ist und durch seine Form bestimmt. Ein wärmebeständiges Gummi oder anderes Kunststoffmaterial ist geeignet, um als Material für den elastischen Körper verwendet zu werden, wobei die Form von diesem bevorzugt auf einer theoretischen und experimentellen Basis derart gewählt wird, daß die oben genannten Gleichungen erfüllt sind.
Die Erfinder haben wiederholt Experimente ausgeführt, die unterschiedliche Bedingungen setzen, und haben dadurch empirisch bestätigt, daß das beim Bremsen eines Motorfahrzeugs auftretende Bremsgeräusch wirkungsvoll reduziert werden kann. Es wurde jedes Mal bestätigt, daß, wenn ein Gewicht der oben beschriebenen Art durch einen elastischen Körper an einer Bremsbacke, welche Geräusche erzeugt, befestigt wurde, das Geräusch stark reduziert wurde, und daß es wieder auftritt, wenn das Gewicht entfernt wurde.
Weil der elastische Körper und das Gewicht billige Teile mit einem einfachen Aufbau sind, ermöglicht die durch diese Anmeldung gelehrte Erfindung, das Bremsgeräusch für praktische Zwecke ausreichend zu reduzieren, ohne das Auftreten größerer Kosten. Weiterhin verändert sich seine Wirkung nicht, wenn der Bremsbelag ausgetauscht wird.
Etwas konkreter darstellt: Die Frequenz des Bremsgeräusches ist allgemein keine einheitliche Frequenz, sondern vielmehr eine Mischung aus vielen Frequenzen und nach Messungen besteht sie hauptsächlich aus Frequenzkomponenten oberhalb von 1 kHz. Noch genauer bilden die Frequenzkomponenten in einem Bereich zwischen 1,4 kHz bis 2 kHz das unerwünschte Geräusch.
Demgemäß ist es bevorzugt, die Eigenfrequenz f&sub0; des oben genannten Gewichtes, das durch einen elastischen Körper befestigt ist in der Nähe von 1 kHz oder weniger als diesem zu wählen. Experimentelle Bestätigung von diesem hat unter einer Vielzahl von verschiedenen Bedingungen ergeben, daß die Wahl der Eigenfrequenz f&sub0; oberhalb von 500 Hz für einen weiten Bereich von Frequenzen wirkungsvoll ist und daß das Setzen der Eigenfrequenz f&sub0; sogar auf niedriger als 100 Hz wirkungsvoll zur Geräuschreduzierung in einem sogar noch größeren Frequenzbereich ist. Die Eigenfrequenz f&sub0; sogar noch niedriger zu wählen, kann erwogen werden, jedoch steigt die Masse des Gewichtes an und das elastische Material wird weicher, so daß es daher fraglich ist, ob dies fertigungstechnisch effektiv wäre und ob ein gutes elastisches Material billig erhalten werden könnte.
Andererseits, da die Felge das Element ist, in welchem die Wärme durch Reibung zwischen der Bremstrommel und dem Bremsbelag erzeugt wird, muß das für den elastischen Körper ausgewählte Material ebenfalls eine ausreichende Wärmebeständigkeit und Haltbarkeit aufweisen. Mit dieser Anforderung ist die Auswahl eines besonders geringen Wertes der Eigenfrequenz f&sub0; problematisch. Die hierin dargestellten Experimente wurden unter Verwendung von synthetischem Gummi (oder Kunststoffmaterialien) mit verschiedenen Elastizitätsmodulen für das elastische Material und einem Metall (speziell Blei) für das Gewicht ausgeführt.
Die Studien zeigen, daß es möglich ist, geeignetes synthetisches Gummi (oder Kunststoffmaterial) auszuwählen, das auch eine hervorragende Wärmebeständigkeit besitzt, und daß es fertigungstechnisch überlegen ist, die Eigenfrequenz f&sub0; auf ungefähr 100 Hz oder geringfügig höher bis ungefähr 200 Hz zu setzen, indem das Gewicht eine Masse in der Größenordnung von einigen 100 g bekommt, was für praktische Zwecke geeignet ist.

[Kurze Erläuterung der Zeichnungen]

Fig. 1 zeigt eine teilweise Seitenansicht, die den Aufbau eines ersten Vergleichsbeispiels zeigt.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Aufbaus eines ersten Vergleichsbeispiels.
Fig. 3 (a) und (b) zeigen gemessene Werte der Vibrationsfrequenz und des Bremsgeräuschniveaus während des Bremsens, in dem ersten Vergleichsbeispiel bzw. in einem Beispiel aus dem Stand der Technik.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht der äußeren Erscheinung eines Teststücks gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel.
Fig. 5 (a) und (b) zeigen die Ergebnisse des Vibrationsdämpfungstests des ersten Vergleichsbeispiels bzw. bei einem Beispiel aus dem Stand der Technik.
Fig. 6 (a) zeigt die Vibrationsdämpfung vor einem Wärmezerstörungstest im Fall des ersten Vergleichsbeispiels. Fig. 6 (b)-(h) zeigt die Vibrationsdämpfung nach einem Wärmezerstörungstest im Fall des ersten Vergleichsbeispiels.
Fig. 6 (i) zeigt die Vibrationsdämpfung in dem Fall eines Beispiels aus dem Stand der Technik.
Fig. 7 (a) zeigt schematisch den Aufbau des ersten Vergleichsbeispiels.
Fig. 7 (b) zeigt schematisch die Situation, wenn dieser Aufbau Schwingungen ausgesetzt ist.
Fig. 8 (a) zeigt schematisch eine andere Art des Aufbaus zur Dämpfung der Vibrationsenergie. Fig. 8 (b) zeigt schematisch die Situation, wenn dieser Aufbau Schwingungen ausgesetzt ist.
Fig. 9 ist eine teilweise Seitenansicht, die die Situation zeigt, in der elastische Körper und Gewichte auf der Innenseite der Felge in einem zweiten Vergleichsbeispiel befestigt sind.
Fig. 10 ist eine Ansicht in Richtung von Pfeil A in Fig. 9 in dem zweiten Vergleichsbeispiel.
Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht, die die Situation zeigt, in der die elastischen Körper und Gewichte auf der Innenseite der Felge in dem zweiten Vergleichsbeispiel befestigt sind.
Fig. 12 (a) und (b) sind perspektivische Ansichten, die den äußeren Eindruck und die Form von "Beispielen" nach dem zweiten Vergleichsbeispiel zeigen.
Fig. 13 (a) und (b) zeigt die Ergebnisse von Hammerschlagtests für das zweite Vergleichsbeispiel.
Fig. 14 (a) und (b) zeigen die Ergebnisse von Hammerschlagtests für das zweite Vergleichsbeispiel bzw. für ein Beispiel nach dem Stand der Technik.
Fig. 15 (a) und (b) zeigt die Ergebnisse von Hammerschlagtests für das zweite Vergleichsbeispiel bzw. für ein Beispiel nach dem Stand der Technik.
Fig. 16 ist eine teilweise Seitenansicht, die den Aufbau eines dritten Vergleichsbeispiels zeigt.
Fig. 17 ist eine teilweise geschnittene Ansicht aus der Richtung des in Fig. 16 gezeigten Pfeils B in dem Fall, in dem ein Gewicht oder ein elastischer Körper an beiden Seiten des Stegs in dem dritten Vergleichsbeispiel befestigt wurden.
Fig. 18 ist eine teilweise Schnittansicht aus Richtung des in Fig. 16 gezeigten Pfeils B für den Fall, daß ein Gewicht und ein elastischer Körper an beiden Seiten des Stegs in diesem dritten Vergleichsbeispiel befestigt werden.
Fig. 19 ist eine Schnittansicht in der Umfangsrichtung der Bremsbacke, die die Anordnung einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Fig. 20 ist eine teilweise Ansicht, die die Anordnung eines vierten Vergleichsbeispiels zeigt.
Fig. 21 ist eine teilweise Draufsicht, die die Anordnung des vierten Vergleichsbeispiels zeigt.
Fig. 22 ist eine Seitenansicht einer Trommelbremse, die die Anordnung der Hauptteile eines fünften Vergleichsbeispiels zeigt.
Fig. 23 dient zur Erläuterung der Versuchsbeispiele nach dem fünften Vergleichsbeispiel.
Fig. 24 zeigt den Geräuschpegel während des Bremsens nach verschiedenen Reiseentfernungen mit dem fünften Vergleichsbeispiel.
Fig. 25 zeigt eine tatsächliche Aufnahme des Geräuschpegels während des Bremsens als eine Funktion der Frequenz in dem fünften Vergleichsbeispiel.
Fig. 26 ist eine Frontansicht der Innenseite einer Trommelbremse, die die Anordnung eines sechsten Vergleichsbeispiels zeigt.
Fig. 27 erläutert die Art der Bremsbackendeformation, wenn das Bremsgeräusch während des Bremsens erzeugt wird.

[Optimale Anordnungen zum Einbau der Erfindung]

Ausführungsformen dieser Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen erläutert.

(Erstes Vergleichsbeispiel)

Fig. 1 ist eine teilweise Seitenansicht, die die Anordnung eines ersten Vergleichsbeispiels zeigt, und Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht desselben.
Nach diesem ersten Vergleichsbeispiel ist eine hohle zylindrische Stange 6a senkrecht an der Innenseite der Felge 3, an welcher der Bremsbelag 2 befestigt wurde, vorgesehen, wobei der Bremsbelag 2 gegen die Bremstrommel 1 gepreßt wird und eine Bremskraft durch den Reibungswiderstand erzeugt, und wobei ein Gewicht 5a an der Stange 6a durch einen ringförmigen elastischen Körper 4a befestigt ist. Es sei m die Masse des Gewichts 5a und k die Federkonstante des elastischen Körper 4a, wobei die Eigenfrequenz des Gewichts 5a, das durch den elastischen Körper 4a befestigt ist, sich ergibt zu:
f&sub0; = (1/(2π) (k/m)
und kleiner als die Bremsfrequenz fS ist, die durch den Bremsbelag 2 erzeugt wird.
Erklärungen werden nun für den Test eines ersten Vergleichsbeispiels, das in dieser Weise aufgebaut ist, gegeben.

(Test 1-1)

Zuerst werden die Ergebnisse von Messungen der Bremsgeräusche eines mittelgroßen Busses erläutert.
Fig. 3(a) und Fig. 3(b) wurden gewonnen, indem ein Mikrophon in der Nähe einer Bremse des getesteten Fahrzeugs angeordnet wurde, der durch die Bremse erzeugte Ton in ein elektrisches Signal umgesetzt wurde, dieses elektrischen Signals unter Verwendung eines breitbandakustischen Signalverstärkers verstärkt wurde und seine Frequenzkomponente mit einem Spektralanalysator analysiert wurde. Die Frequenz ist entlang der horizontalen Achse aufgetragen und die vertikale Achse zeigt das Lautstärkeniveau in dB, welches ein relatives Maß der Tonintensität ist. Fig. 3(a) gibt die Ergebnisse von Messungen, die an einer Bremse, die das erste Vergleichsbeispiel darstellt, ausgeführt wurden, während Fig. 3(b) einen Vergleich zeigt. Die Ergebnisse in diesem Vergleich wurden durch dieselben Messungen derselben Bremseinheit desselben Fahrzeugs erhalten, wobei der Unterschied lediglich darin besteht, daß die wesentlichen Elemente des Vergleichsbeispiels, d. h. das Gewicht und der elastische Körper, entfernt wurden. Dies sind die Ergebnisse von Lauftests an einem mittelgroßen Bus und keine simulierten Elemente wurden irgendwie in dem Test berücksichtigt.
Wie aus Fig. 3(b) ersichtlich, konzentrieren sich die Bremsgeräusche mit ihrer Tonenergie in drei Spitzen: Nämlich einer hohen Spitze in der Nähe einer Frequenz von ungefähr 1,5 kHz, einer kleinen Spitze bei 2,25 kHz und einer mittelgroßen Spitze bei 3 kHz, wobei diese von einer Hinterradbremse während eines Lauftests eines mittelgroßen Busses erzeugt wurden. Ein Test wurde anschließend ausgeführt, in dem, um dem Bremsgeräusch entgegenzuwirken, vier Gewichte an der Felge 3 durch elastische Körper, wie in Fig. 4 gezeigt (d. h., acht Gewichte wurden pro Rad befestigt) verwendet. Als Ergebnis wurden, wie in Fig. 3(a), Bremsgeräusche, die hohe Spitzen zeigen, eliminiert, wobei das Bremsgeräuschniveau unterhalb von 30 dB über den gesamten Meßbereich bis zu 4 kHz lag. Dies ist der allgemeine Geräuschpegel und gibt daher einem Zuhörer den Eindruck, daß das Bremsgeräusch verschwunden ist.

(Test 1-2)

Ein Test der Vibrationsdämpfungseigenschaften wurde ebenfalls vor und nach dem Befestigen der Gewichte ausgeführt. Dieser Test verwendet eine Bremseinheit eines mittelgroßen Bus und weist die folgenden Schritte auf: Auf den Radzylinder den Druck (30 kg/cm²) während des gewöhnlichen Bremsens (als Verlangsamung ausgedrückt, ungefähr 2 m/s² oder 0,2 g) zu geben, Schlagen der Bremstrommel mit einem Hammer mit einer festen Kraft und Messen der sich ergebenden Vibration. Ergebnisse von diesem Test sind in Fig. 5(a) und (b) wiedergegeben, in welchen die horizontale Achse die Zeitachse ist und die vertikale Achse die Amplitude der akustischen Vibration zeigt.
Fig. 5(a) gibt die Vibrationsdämpfungscharakteristik an, wenn Gewichte in diesem Vergleichsbeispiel, wie in Fig. 4 gezeigt, befestigt wurden. Fig. 5(b) ist ein Vergleich, der durch Messungen mit derselben Bremseinheit, jedoch mit den Gewichten und elastischen Körpern einfach entfernt, durchgeführt wurde. Fig. 5(a) und (b) zeigen beide die Wellenform, die an einem Oszilloskop beobachtet wird, wenn die akustische Vibration in ein elektrisches Signal durch einen Aufnehmer umgewandelt wurde und dieses elektrische Signal durch einen Breitbandverstärker verstärkt wurde. Die Zeit ist entlang der horizontalen Achse aufgezeichnet und die Vibrationsamplitude in der vertikalen Achse gezeigt. Diese Ergebnisse zeigen, daß die akustischen Schwingungen größtenteils durch Einbau dieser Erfindung reduziert werden können.

(Test 1-3)

Eine Erklärung wird nun für einen Zerstörungstest an einem praktischen Gerät gegeben.
Ein Hitzezerstörungstest wurde an dem ersten Vergleichsbeispiel (siehe Fig. 1) ausgeführt. Dieser schließt ein, das erste Vergleichsbeispiel in ein tatsächliches Fahrzeug einzubauen, das Fahrzeug auf Standardstraßen für Temperaturauswertung (vergleichbar zu einer typischen steilen Bergstraße in Japan) zu fahren, Messen der Temperatur der Bremsbacken und anschließend Wählen der Bedingungen für einen beschleunigten Zerstörungstest auf Basis der beobachteten Änderung der Bremsbackentemperatur. Eine Bremsbacke gemäß einem Vergleichsbeispiel wurde anschließend in einer Temperaturkammer angeordnet und auf Basis der oben genannten Bedingungen wiederholt dem Temperaturzyklus ausgesetzt, um eine beschleunigte Zerstörung zu erzeugen. Der Vibrationsdämpfungstest wurde anschließend ausgeführt.
Fig. 6 zeigt die Ergebnisse des letzteren Tests. Fig. 6(a) gibt die Ergebnisse in dem Fall einer neuen Bremse vor dem Wärmezerstörungstest, während Fig. 6(b)-(g) entsprechend die Ergebnisse nach dem Wärmezerstörungstest, der 8.000 km bis 800.000 km entspricht, zeigt. Fig. 6(h) gibt die Ergebnisse wieder, die erhalten wurden, wenn eine Anordnung nach dem ersten Vergleichsbeispiel an einem tatsächlichen Fahrzeug befestigt war, das 4000 km gelaufen ist (dabei eine Maximaltemperatur von 200ºC erreicht hat). Fig. 6(i) ist ein Vergleich und zeigt die Testergebnisse, wenn dies Vergleichsbeispiel nicht angewendet wurde, d. h., wenn die Ge wichte und elastischen Körper entfernt wurden. Aus diesen Ergebnissen wird deutlich, daß eine Anordnung gemäß dieser Erfindung eine Lebensdauer gleich der des Fahrzeugs selber sicherstellt und garantiert, daß die Vibrationsdämpfungseigenschaft nach Verstreichen der Zeit ungefähr die gleiche ist wie die bei einer neuen Bremse.
Nachfolgend wird die Art der Vibration des ersten Vergleichsbeispiels erklärt.
Fig. 7 zeigt schematisch den Aufbau zur Dämpfung der Vibrationsenergie gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel, während Fig. 8 schematisch einen bislang bekannten Aufbau zur Dämpfung der Vibrationsenergie zeigt, der Stahlplatten verwendet. Fig. 7(a) und Fig. 8(a) zeigen den Zustand des Aufbaus bevor diese Schwingungen ausgesetzt waren, während Fig. 7(b) und 8(b) den Zustand zeigen, nachdem sie Schwingungen ausgesetzt worden sind. Der Aufbau des ersten Vergleichsbeispiels in Fig. 7 besitzt eine Stange 6a, die senkrecht an der Innenseite der Felge 3 vorgesehen ist, und ein Gewicht 5a, das an dieser Stange 6a durch einen elastischen Körner 4(a) befestigt ist. Demgemäß wird die Vibration, die durch die Felge 3 beim Bremsen erzeugt wird, auf die Stange 6a übertragen, wodurch, wie in Fig. 7(b) gezeigt, das Gewicht 5a eine große Verschiebung in vertikaler Richtung durch den elastischen Körper 4a erfährt, mit dem Ergebnis, daß die Vibrationsenergie in Form von Wärmeenergie verbraucht wird. Bei einem Aufbau der Stahlplatten, wie in Fig. 8 gezeigt, ist der elastische Körper 12 zwischen den Stahlplatten 11 angeordnet, wodurch die Stahlplatten 11, wie in Fig. 8b gezeigt, deformiert werden, wenn sie Schwingungen ausgesetzt sind, mit dem Ergebnis, daß die Vibrationsenergie in Wärme umgewandelt wird. Im Vergleich mit dem Aufbau des ersten Vergleichsbeispiels wird deutlich, daß die Verformung eines elastischen Körpers 4 größer als die Verformung des elastischen Körpers 12 ist, mit der Folge, daß die Dämpfung der Schwingungsenergie effizienter ausgeführt wird.

(Zweites Vergleichsbeispiel)

Fig. 9 ist eine teilweise Seitenansicht, die elastische Körper und Gewichte an der Außenseite der Felge in einem zweiten Vergleichsbeispiel zeigen. Fig. 10 ist eine Ansicht von diesem zweiten Vergleichsbeispiel, aus Richtung des Pfeils A in Fig. 9 gesehen. Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht dieses zweiten Vergleichsbeispiels.
Der Aufbau des zweiten Vergleichsbeispiels weist mehrere Gewichte 5b auf, die mit Klebstoff oder durch entsprechende elastische Körper 4b an der Innenseite der Felge 3 befestigt sind, an welcher der Bremsbelag 2 befestigt ist, wobei der Bremsbelag 2 gegen die Bremstrommel 1 gepreßt wird und eine Bremskraft durch den Reibungswiderstand erzeugt. Es sei m die Masse eines Gewichts 5b und k die Federkonstanten der elastischen Körper 4b, wobei die Eigenfrequenz des Gewichts 5b, das durch den elastischen Körper 4b befestigt ist, sich ergibt zu:
f&sub0; = (1/(2π)) (k/m)
und niedriger als die Bremsgeräuschfrequenz fS ist, die durch den Bremsbelag 2 erzeugt wird.
Nachfolgend werden Erklärungen für die Ergebnisse der Tests mit dem zweiten Vergleichsbeispiel, das in dieser Weise aufgebaut ist, gegeben.

(Test 2-1)

Fig. 12 zeigt die Form der Gewichte 5b und elastischen Körpern 4b, die in diesem Test verwendet wurden. Die Verbindung eines Gewichts 5b und eines elastischen Körpers 4b wird nachfolgend als ein "Beispiel" bezeichnet werden. Fig. 12(a) zeigt den Aufbau von Beispiel 1, während Fig. 12(b) den Aufbau des Beispiels 2 zeigt. Blei wurde währenddessen als Material für die Gewichte verwendet und Nitril- Gummi einer Härte von 60 wurde als elastischer Körper verwendet. Beispiel 1 war größer, mit einem 60 mm · 28 mm · 10 mm Gewicht bei einer Masse von 300 g und einem 60 mm · 28 mm · 5 mm elastischem Körper. Beispiel 2 war kleiner mit einem 27 mm · 22 mm · 10 mm Gewicht bei einer Masse von 100 g und einem 27 mm · 22 mm · 5 mm elastischen Körper. Eine größere Anzahl von diesen Beispielen 1 und 2 wurde vorbereitet.
In erster Linie zeigt Fig. 13 die Ergebnisse der Vibrationstests mit Proben alleine, d. h. bevor die oben genannten Beispiele an die Bremsbacken geklebt wurden. Fig. 13(a) zeigt die mit Beispiel 1 erhaltenen Ergebnisse, während Fig. 13(b) die mit Beispiel 2 erhaltenen Ergebnisse zeigt. Der Test mit den Proben alleine wurde wie folgt durchgeführt. Jeweils eine Probe 1 und eine Probe 2 wurden getrennt an eine große Oberflächenplatte geklebt und ein Hammer wurde verwendet, um in deren Nähe aufzuschlagen. Aufnehmer (akustisch-elektrische Transduktoren) waren an den Proben und der Plattenoberfläche befestigt, wobei deren entsprechende akustischen Schwingungen in elektrische Signale umgewandelt wurden. Dies elektrischen Signale wurden jeweils durch einen Breitbandverstärker verstärkt, eine Frequenzanalyse unter Verwendung eines Zweikanalspektralanalysators ausgeführt und die Vibrationsamplitude des Gewichts und die Phasendifferenz zwischen den Vibrationen des Gewichts und der Plattenoberfläche aufgezeichnet. In Fig. 13 ist die Frequenz auf der horizontalen Achse gezeigt, während die Amplitude und die Phasendifferenz entsprechend einer gegebenen Frequenz an der vertikalen Achse gezeigt sind. Die Vibrationsamplitude ist auf einer logarithmischen Skala und in relativen Werten aufgetragen. Die Einheiten der Phasendifferenz sind Grad.
Betrachtet man die Testergebnisse in Fig. 13, so wird deutlich, daß in Fig. 13(a) die Schwingung des Gewichts eine große Amplitude in der Nähe von 1000 Hz aufweist und daß die Amplitude langsam bei höheren Frequenzen als dieser abfällt. Es ist ebenfalls deutlich, daß obwohl die Phasendifferenz zwischen der an der Plattenoberfläche anliegenden Schwingung und der Schwingung des Gewichts in dem niedrigeren Frequenzbereich ungefähr Null beträgt, ein Phasenabfall entsprechend einer Amplitudenspitze in der Nähe von 200 Hz auftritt. Es wird weiterhin deutlich, daß die Phasendifferenz mit zunehmender Frequenz ansteigt, wobei diese beinahe -180º erreicht, wenn die Vibrationsfrequenz 1000 Hz übersteigt. Mit anderen Worten, die Vibration des Gewichts wird gegenphasig zu der an der Plattenoberfläche anliegenden Schwingung. Dies Testergebnis zeigt, daß die Schwingung des Gewichts die anliegende Vibration dämpft. In Fig. 13(b) ist wegen der kleineren Masse die Frequenz bei welcher die Amplitude groß ist, geringfügig kleiner und die Frequenz, bei welcher die Schwingung des gegenphasig wird zu der der Plattenoberfläche wird ebenfalls kleiner.
Testergebnisse in dieser Art zeigen, daß, wenn ein Teil wie Probe 1 oder Probe 2 an der Bremsbacke befestigt ist, die Vibration des Gewichts gegenphasig bei Frequenzen von ungefähr 1000 Hz oder 800 Hz werden, und daß die Vibration des Gewichts derart wirkt, daß sie die Vibration der Bremsbacke unterdrücken.

(Test 2-2)

Nachfolgend werden die Ergebnisse der Tests mit Bremsbacken erklärt.
Die Tests wurden durchgeführt mit Bremsbacken, an welchen die oben beschriebenen Proben in der in Fig. 9 bis Fig. 11 gezeigten Art befestigt wurden. Die Ergebnisse dieser Tests sind in Fig. 14 gezeigt, die eine Aufnahme der Schwingungs amplitudendämpfung zeigt, die mit einer Bremsbacke erhalten wurde, die auf einem Schwamm angeordnet und auf die einmal mit einem Hammer geschlagen wurde. D. h., ein Aufnehmer war an der Bremsbacke befestigt, die Vibration wurde in ein elektrisches Signal umgewandelt und dieses elektrische Signal durch einen Breitbandverstärker verstärkt und anschließend unter Verwendung eines Oszilloskops beobachtet. In Fig. 14 zeigen die horizontalen Achsen die Zeit und die vertikalen Achsen die relative Stärke der Amplitude.
Fig. 14(a) gibt die Testergebnisse für das zweite Vergleichsbeispiel (siehe Fig. 11) wieder, während Fig. 14(b) einen Vergleich darstellt. Dieser Vergleich gibt die Testergebnisse wieder, bei welchen ähnliche Messungen durchgeführt wurden, nachdem die Proben von einer Bremsbacke gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel entfernt wurden. Fig. 14 zeigt, daß mit dieser Ausführungsform der Erfindung die Vibration nach Anwendung des Hammerschlags nicht weiter besteht und daß sie sofort absorbiert und gedämpft wird. Mit anderen Worten, es ist zu sehen, daß die Vibration einer Bremsbacke wirkungsvoll mit Hilfe dieser Erfindung gedämpft wird. Die akustischen Antworten, welche in Fig. 14(a) und Fig. 14(b) gezeigt sind, sind ebenfalls mit dem Ohr klar unterscheidbar.

(Test 2-3)

Nachfolgend wird ein an einem praktischen Fahrzeug ausgeführter Test mit Bezug auf Fig. 15 erklärt.
Ein Gewicht mit einer Masse von 300 g, zwei Gewichte mit einer Masse von 200 g und ein Gewicht mit einer Masse von 100 g wurden befestigt, wobei jedes mit einem dazwischenliegenden elastischen Körper an der Bremsbacke in der in Fig. 11 gezeigten Art befestigt ist und die Bremsbacke an ein Fahrzeug angebaut ist. Der Test wurde ausgeführt mit dem Fahrzeug auf Bodenhöhe geparkt. Waren die Bremsen einmal angezogen, wurde ein Aufnehmer an der Bremstrommel derart befestigt, daß jegliches akustische Signal in ein elektrisches Signal umgewandelt werden würde. Ein Verstärker wurde verwendet, um das sich ergebende elektrische Signal zu verstärken und ein Probenoszilloskop wurde verwendet, um dies zu beobachten. Fig. 15 zeigt die Aufnahmen der Vibrationsdämpfungswellenform nachdem die Bremstrommel einmal mit einem Hammer getroffen wurde.
Wenn weder Gewichte noch elastische Körper befestigt wurden, wird eine große Amplitudenschwingung und ihr Nachhall, wie in Fig. 15(b) gezeigt, erzeugt. Wenn die Gewichte und die elastischen Körper befestigt wurden, wird deutlich, daß die Amplitude kleiner war und daß die Vibration während des Bremsens, wie in Fig. 15(a) gezeigt, gedämpft war.

(Test 2-4)

Nachfolgend wurde ein Lauftest an dem oben genannten tatsächlichen Fahrzeug ausgeführt. All die Gewichte und elastischen Körper nach dem zweiten Vergleichsbeispiel wurden von dem Fahrzeug entfernt und dieses gefahren. Bei Betätigen der Bremsen wurde ein lautes Geräusch erzeugt. Es wurde anschließend sichergestellt, daß wenn die oben beschriebenen Maßnahmen durchgeführt wurden, überhaupt kein Geräusch erzeugt wurde. Dies wurde für mehrere Fahrten und Bremsbedingungen bestätigt. Es wurde ebenfalls bestätigt, daß, wenn die Gewichte und elastischen Körper erneut entfernt wurden, das Bremsgeräusch wieder auftrat.
Wie aus diesen Testergebnissen deutlich wird, ist das durch das Bremsen erzeugte Geräusch durch die Gewichte 5b, durch elastische Körper 4b befestigt, gedämpft und das Auftreten von Bremsgeräuschen für praktische Zwecke hinreichend reduziert.
Das oben genannte zweite Vergleichsbeispiel wurde anhand des Befestigens der Gewichte und elastischen Körper mit Klebstoff erklärt. Obwohl Befestigen unter Verwendung eines Klebstoffs eine ausreichende Stärke für praktische Zwecke gibt, kann ein mechanisches Befestigungsteil verwendet werden, um die Befestigung noch sicherer zu machen. Ein Bolzen oder Stift kann als Befestigungsteil verwendet werden und dies kann durch das Gewicht 5b, den elastischen Körper 4b und die Felge 3 verlaufen. In diesem Fall sollte ein Hohlraum in der Oberfläche der Bremsbeschichtung in der Nähe des Bereichs des Befestigungsteils verwendet werden (dieser Hohlraum entspricht dem Hohlraum 13 in Fig. 19).

(Drittes Vergleichsbeispiel)

Fig. 16 ist eine teilweise Seitenansicht, die die Anordnung eines dritten Vergleichsbeispiels zeigt. Fig. 17 ist eine teilweise Schnittansicht in Richtung des in Fig. 16 gezeigten Pfeil B für den Fall, daß ein Gewicht oder ein elastischer Körper an beiden Seiten des Stegs in dieser dritten Ausführungsform der Erfindung befestigt ist. Fig. 18 ist eine teilweise Schnittansicht, gesehen aus der Richtung des in Fig. 16 gezeigten Pfeils B, wobei ein Gewicht und ein elastischer Körper an einer Seite des Stegs in dem dritten Vergleichsbeispiel befestigt wurden.
In diesem dritten Vergleichsbeispiel ist ein Durchgangsloch in dem Steg 3a vorgesehen, eine Buchse 17 ist über den Stift 16a oder 16b, der in das Durchgangsloch eingesetzt wurde, gesetzt und ein elastischer Körper 4c ist an dem äußeren Umfang dieser Buchse 17 verankert, wobei der elastische Körper 4c von einem ringförmigen Gewicht 5c umfaßt ist. Der elastische Körper 4c und das Gewicht 5c sind auf beiden Seiten des Stegs 3a, wie in Fig. 17 gezeigt, oder auf einer Seite des Stegs 3a, wie in Fig. 18 gezeigt, angeordnet und sind durch Verstemmen von einem Ende des Stifts 16a und 16b befestigt. Abstände sind an beiden Seiten des Gewichts 5c und des elastischen Körpers 4c vorgesehen, so daß sie nicht in Kontakt mit den Seiten des Stegs 3a kommen und die Enden des Stifts 16a und des Stifts 16b in der Folge vibrieren.
Diese Anordnung stellt eine einfache und sichere Art des Befestigens der Gewichte und des elastischen Körpers dar und ist für praktische Verwendung eine hervorragende Anordnung. Es wurde festgestellt, daß Bremsgeräusche durch diese Anordnung ebenso gut reduziert werden.

(Ausführungsform der Erfindung)

Fig. 19 ist eine Schnittansicht in Umfangsrichtung einer Bremsbacke und zeigt die Anordnung einer Ausführungsform der Erfindung.
In dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Stange 6b senkrecht an dem oberen Ende des Stegs 3a vorgesehen, und ein Hohlraum 13 ist in einer Position auf dem Bremsbelag 2 vorgesehen, die der Stange 6b entspricht. Diese Ausführungsform ist zur Dämpfung der Vibration, die aus der Verformung des Stegs 3 während des Bremsens erzeugt wird und zur Erzeugung des Bremsgeräusches in ähnlicher Weise zu den oben beschriebenen Vergleichsbeispielen, ebenso geeignet.

(Viertes Vergleichsbeispiel)

Fig. 20 ist eine teilweise Seitenansicht, die die Anordnung einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt. Fig. 21 ist eine teilweise Draufsicht, die die Anordnung des vierten Vergleichsbeispiels zeigt.
In dem vierten Vergleichsbeispiel sind mehrere Gewichte 5e durch Kleben mit den entsprechenden elastischen Körpern 4e an beiden Seiten des Steges 3a, der die Felge 3 trägt, an welcher der Bremsbelag 2 befestigt ist, befestigt, wobei der Bremsbelag 2 gegen die Bremstrommel 1 gepreßt wird und Bremskraft durch den Reibungswiderstand erzeugt wird. Dicht verschlossene Abdeckungen 20 sind um diese elastischen Körper 4e und die Gewichte 5e mit einem ausreichenden Abstand zum freien Schwingen angeordnet. Die Abdeckungen 20 stellen sicher, daß Abriebspulver, welches durch Abnutzung des Bremsbelags entsteht, sich nicht direkt an den Gewichten 5e und den elastischen Körpern 4e ablagert und nicht deren Masse oder Schwingungseigenschaften ändert.

(Fünftes Vergleichsbeispiel)

Fig. 22 ist eine Seitenansicht einer Trommelbremse und zeigt die Anordnung der Hauptteile eines fünften Vergleichsbeispiels.
In diesem fünften Vergleichsbeispiel werden Gewichte 5f durch elastische Körper 4f an der Oberfläche der Rückwand 21 befestigt. Dieses fünfte Vergleichsbeispiel verhindert die Resonanz der Rückwand 21 durch Vibration, die durch das Bremsen erzeugt wird und ermöglicht ebenfalls eine Unterdrückung des Bremsgeräuschs in einer ähnlichen Weise zu den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen. In der in Fig. 22 gezeigten Anordnung sind elastische Körper 4f an die Rückwand 21 geklebt. Gewichte 5f und elastische Körper 4f können jedoch zuverlässig gegen ein Abfallen durch die Verwendung von Stangen oder Bolzen an den Stellen, die durch gestrichpunktete Linien in Fig. 22 gezeigt sind, gesichert werden.

(Test 3)

Gewichte 5f wurden durch elastische Körper 4f an acht Stellen, die mit P1-P8 bezeichnet sind, auf der Oberfläche der Rückwand 21 (siehe Fig. 23) befestigt, und dieser Aufbau wurde an einem kleinen Bus, der Bremsgeräusche erzeugt hat, befestigt. Ein Fahrtest wurde ausgeführt. Dieser zeigte, daß das Bremsgeräusch, welches ungefähr 120 dB (A) in einer Entfernung von 1 m von den Bremsen war, auf 80 dB (A) reduziert wurde, was für praktische Zwecke ein vernachlässigbares Niveau ist.
Fig. 24 zeigt die ausgezeichneten Geräuschpegel während des Bremsens bei verschiedenen Reiseentfernungen mit dem fünften Vergleichsbeispiel. Um diese Daten zu erhalten, wurden neue Bremsen in einen mittelgroßen Bus eingebaut. Nachdem dieser ungefähr 5000 km gelaufen war und Bremsgeräusche erzeugt wurden, wurden acht Gewichte 5f durch elastische Körper 4f, so wie oben beschrieben, an der Rückwand 21 eines Rades befestigt. Lauftests von ungefähr 400 km wurden anschließend wiederholt ausgeführt. Die Erzeugung von Bremsgeräuschen von Rädern an beiden Seiten des Fahrzeugs wurde während dieser Lauftests durch Installation von Mikrophonen 1 m hinter den Rädern an beiden Seiten des Fahrzeugs und durch Befestigen von Vibrationsbeschleunigungsaufnehmern auf der Rückwand 21 beobachtet. Wie in Fig. 24 dargestellt, wurde festgestellt, daß das Bremsgeräusch mit einem Maximalwert von 120 dB bei den Rädern auftrat, an welchen elastische Körper 4f und Gewichte 5f nicht befestigt worden sind, wohingegen kein Bremsgeräusch bei Rädern auftrat, an denen diese befestigt worden sind, da an diesen Rädern der Hintergrundsgeräuschpegel von 80 dB niemals überschritten wurde.
Fig. 25 zeigt Messungen von Bremsgeräuschen bei diesem fünften Vergleichsbeispiel, wobei diese Messungen mit einem Spektralanalysator einfacher Art, der geeignet ist, mit dem Fahrzeug transportiert zu werden, gewonnen wurden. Die horizontale Achse gibt die Frequenz und die vertikale Achse gibt den Geräuschpegel in einer logarithmischen Skala an. Vor dem Einbau dieser Erfindung wurden Bremsgeräusche bei einer Frequenz von 660 Hz beobachtet, jedoch durch Befestigen der Gewichte 5f durch elastische Körper 4f an der Rückwand 21 viel der Bremsgeräuschpegel zu der durch das x-Symbol gezeigten Position in Fig. 25, wodurch angezeigt wird, daß das Auftreten von Bremsgeräuschen unterdrückt wurde. Dies wurde ebenfalls klar mit dem Ohr festgestellt.
Wie oben erläutert, kann die vorliegende Erfindung in einer optimal wirkungsvollen Weise und einfach durch Hinzufügen von billigen Teilen, die während des Bremsens eines Motorfahrzeugs auftretenden Bremsgeräusche reduzieren. Dies ist besonders effektiv, wenn sie bei einem großen Fahrzeug mit großen Bremsbacken 8 angewendet wird und sie kann die Reduktion des Bremsgeräuschs ohne Änderung der Wirkung erzielen, wenn der Bremsbelag gewechselt wird.
Weil der elastische Körper und das Gewicht durch eine Abdeckung eingeschlossen sind, kann weiterhin Abriebspulver, das durch den Bremsbelag während des Bremsens erzeugt wird, daran gehindert werden, sich an dem elastischen Körper und dem Gewicht anzusammeln, mit dem Ergebnis, daß es möglich ist, die Zerstörung des elastischen Körpers und des Klebstoffs sowie den Verlust der Trägerfunktion des elastischen Körpers zu verhindern. Die Zuverlässigkeit kann dadurch weiter verbessert werden.

(Sechstes Vergleichsbeispiel)

Fig. 26 zeigt eine Vorderansicht der Innenseite einer Trommelbremse, die die Anordnung des sechsten Vergleichsbeispiels zeigt. Das sechste Vergleichsbeispiel besitzt: eine Bremstrommel 1, einen Bremsbelag 2, der gegen die Innenseite der Bremstrommel 1 gepreßt wird und der eine Bremskraft durch die Reibung aufbringt, ein Paar Bremsbacken 8, an deren äußerem Umfang der Bremsbelag 2 befestigt wurde, ein Armkreuz 22, das jeweils ein Ende der Bremsbacken 8 hält, so daß sie sich frei drehen können, einen Radzylinder 23, der den Druck an das andere Ende von jeder Bremsbacke 8 anlegt, und eine Rückwand (nicht gezeigt), die den Radzylinder 23 und das Armkreuz 22 trägt und welche die Öffnung der Bremstrommel 1 abdeckt. Das Gewicht 5h ist durch einen elastischen Körper 4h an der Außenseite des Radzylinders 23 befestigt. In dem sechsten Vergleichsbeispiel sei m die Masse des Gewichts 5h ebenfalls und k die Federkonstante des elastischen Körpers 4h, wobei die Eigenfrequenz des durch den elastischen Körper 4h befestigten Gewichts 5h gegeben ist durch:
f&sub0; = (1/(2π)) (k/m)
wobei diese derart gewählt ist, daß sie niedriger als die Bremsgeräuschfrequenz fS liegt, die durch den Bremsbelag 2 erzeugt wird.
In diesem sechsten Vergleichsbeispiel wird durch das mit dem elastischen Körper 4h an dem Radzylinder 23 befestigte Gewicht 5h die durch das Bremsen erzeugte Vibration gedämpft und das Auftreten von Bremsgeräuschen für praktische Zwecke ausreichend gedämpft. Weiterhin wird, da der elastische Körper 4h und das Gewicht 5h an dem Radzylinder 23 befestigt sind, der nicht direkt der erzeugten Wärme aus gesetzt ist, ein früher Verschleiß des elastischen Körpers 4h und des Klebstoffs verhindert.

Claims

1. Bremsbacke, an der ein Gewicht (5d) durch einen elastischen Körper (4d) an der Felge, die mit dem Bremsbelag versehen ist, angebracht ist, wobei ein Metallstab (6b) senkrecht an der Felge vorgesehen und das Gewicht an dem Stab durch den elastischen Körper angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Träger (7) an dem Stab mit einem wenigstens teilweisen Abstand zwischen diesem Träger (7) und dem Stab (3) angebracht ist, wobei der elastische Körper (4d) ringförmig derart ausgebildet ist, daß er den Träger (7) umschließt und der Stab durch die Mitte des elastischen Körpers läuft, wobei das Gewicht ringförmig derart ausgebildet ist, daß er den elastischen Körper (4d) umschließt, und wobei, wenn die Masse des Gewichts m und die Federkonstante des elastischen Körpers k ist, die Eigenfrequenz des durch den elastischen Körper angebrachten Gewichts gegeben ist durch:

f&sub0; = (1/(2π)) (k/m)

und diese so gewählt ist, daß sie ungefähr gleich der Frequenz fS des durch die Bremsbacke erzeugten Bremsgeräusches oder kleiner als die Bremsgeräuschfrequenz fS ist.

2. Bremsbacke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Position, in welcher das Gewicht angebracht ist, innerhalb der Felge (3) liegt.

3. Bremsbacke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Position, in welcher das Gewicht angebracht ist, der Steg (3a) der Felge (3) ist.

4. Bremsbacke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Position, in welcher das Gewicht befestigt ist, an der Seite des Stegs (3a) liegt.

5. Bremsbacke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Position, in welcher das Gewicht befestigt ist, an der Oberseite des Stegs (3a) liegt.

6. Bremsbacke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (6b) eine zylindrische Form aufweist.

7. Bremsbacke nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausnehmung (13) in der Oberfläche des Bremsbelags (2) geformt ist, dort wo sie auf die Felge (3) trifft, in der Nähe der Position, in der das Gewicht angebracht ist.

8. Bremsbacke nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abdeckung über dem Gewicht und dem elastischen Körper angeordnet ist.

9. Trommelbremse mit einer Bremsbacke nach einem der Ansprüche 1 bis 8.