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Die
Erfindung betrifft eine Scheibenbremse für ein Kraftfahrzeug, mit einer
Wärmeableitung
gemäß der im
Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.
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Bekanntlich
wird bei einem Bremsvorgang durch die zwischen Bremsscheibe und
Bremsbelägen
stattfindende Reibung Wärme
erzeugt. Die entstehende Reibungswärme bewirkt einerseits in den Materialen
der zugeordneten Bauteile aufgrund der entstehenden Wärmespannungen
unerwünschte
Belastungen und andererseits wirkt sich die entstehende Reibungswärme nachteilig
auf den Wirkungsgrad der Bremse aus. Um den allgemeinen Anforderungen
eines möglichst
kurzen Bremsweges nachzukommen, ist es daher üblich den Wirkungsgrad der Bremse
durch den Einsatz hochwertiger und kostspieliger Materialien für die Bremsscheibe
oder den Einbau mehrerer Bremsscheiben zu erhöhen bzw. durch eine gezielte
Wärmeabfuhr
eine Überhitzung des
Bremssystems zu vermeiden und damit eine bessere Leistung des Bremssystems
zu gewährleisten.
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Zudem
muss auch eine dauerhafte und stabile Fixierung der Bremsscheibe
gewährleistet
sein, um vorzeitigen Verschleiß durch
sich einstellende Unwucht oder Ver stellung der Ausrichtung senkrecht zur
Achse zu vermeiden.
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Aus
der
DE 39 42 447 A1 ist
eine Bremsscheibe mit verbesserter Wärmeableitung bekannt. Zur verbesserten
Wärmeableitung
wird hier vorgeschlagen, die auf den achsparallelen und/oder radialen
und nicht am Bremsvorgang beteiligten Flächen der Bremsscheibe und gegebenenfalls
auf den Lüftungsrippen
vorhandene Gusshaut chemisch und/oder mechanisch weitgehend zu entfernen.
Als nachteilig erweist sich hierbei, dass eine kostspielige Nachbearbeitung
der Bremsscheibe erforderlich ist.
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In
der
DE 83 34 243 U1 ist
eine Bremsanlage offenbart, bei der der Wärmestau im Bremsbecken bzw.
-belag beseitigt und dadurch für
eine entsprechende Kühlung
gesorgt wird. Hierfür
ist der im Bremssattel angeordnete Bremsbacken mit einem die Oberfläche und
Masse des Belagträgers
vergrößernd wirkenden
zusätzlichen
Kühlkörper über ein flexibles
Kupfergeflechtband gut wärmeleitend
fest oder flexibel verbunden. Nachteilig ist jedoch, dass für die Kühlung des
Bremsbackens aufwendige Umbauten des Belagträgers vorzunehmen sind.
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Eine
weitere gattungsbildende Scheibenbremse ist in der
DE 197 36 433 A1 offenbart.
Hier ist die Bremsscheibe in einem Hitzeschild angeordnet. Der Hitzeschild
weist einen drehbaren Teil, der in der Nähe einer Bremsfläche der
Scheibe zwecks Drehung mit der Scheibe angeordnet ist und einen
feststehenden Teil, der in der Nähe
der anderen Bremsfläche
der Scheibe an einem feststehenden Teil des Fahrzeugs angeordnet
ist, auf.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scheibenbremse mit einer
Wärmeableitung
für ein
Kraftfahrzeug gemäß der im
Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass
unter Vermeidung der genannten Nachteile eine Erwärmung der
Bremsscheibe verringert und zudem eine sichere Fixierung auf der
Achse gewährleistet wird.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
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Die
Unteransprüche
bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine Trennung
der Wärmeabfuhr
von den Befestigungsmitteln nicht nur eine gezielte Wärmeabfuhr
der beim Bremsvorgang entstehenden Reibungswärme von der Bremsscheibe eine Überhitzung
der Bremsscheibe verhindert werden kann und damit ein besserer Wirkungsgrad
des Bremssystems gewährleistet
wird, sondern auch die Bremsscheibe durch die von der Achse versetzte
Anlage an der Stirnseite der Hülse
mit dem Kraftschluss sicherer und anhaltend präziser auf der Achse fixiert
werden kann.
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Hierfür weist
die Scheibenbremse mit einer Wärmeableitung
für ein
Kraftfahrzeug eine auf einer Achse mitlaufenden Bremsscheibe sowie
einen mit der Bremsscheibe in Eingriff bringbaren Bremskörper auf.
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Erfindungsgemäß ist auf
der Achse eine Hülse
und ein Körper
zur Wärmeabgabe
angeordnet, wobei die Hülse über eine
senkrecht zur Achse ausgerichtete erste Stirnseite mit einer senkrecht
zur Achse ausgerichteten flächigen
Anlagefläche
der Bremsscheibe in Kontakt steht und über eine senkrecht zur Achse
ausgerichtete zweite Stirnseite mit dem Körper zur Wärmeabgabe kraftschlüssig verbunden
ist, wobei die Bremsscheibe im Bereich ihrer Nabe mehrere radial
angeordnete Befestigungselemente zur kraftschlüssigen Verbindung mit einer Schulter
der Achse aufweist, während
die Hülse
im Bereich ihrer ersten Stirnseite in axiale Richtung über diese
Schulter der Achse übersteht
und der Körper zur
Wärmeabgabe
mit seiner der Hülse
abgewandten Seite an einem Kragen der Achse anliegt. Auf eine einfache
Art und Weise ist durch diese Anordnung eine kraftschlüssige Verbindung
zwischen Bremsscheibe, Hülse
und Körper
zur Wärmeabgabe sichergestellt,
da aufgrund des axialen Überstehens der
Hülse über die
Schulter der Achse und des Anliegens des Körpers zur Wärmeabgabe an einem Kragen an
der Achse durch die kraftschlüssige
Verbindung zwischen Bremsscheibe und Achse eine Verspannung der
Bauteile realisiert ist.
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Durch
die erfindungsgemäße Anordnung
der Hülse
zwischen Bremsscheibe und einem weiteren Körper zur Wärmeabgabe ist auf eine einfache
Art und Weise eine Wärmeabfuhr
der beim Bremsvorgang zwischen Bremsscheibe und Bremskörper entstehenden
Reibungswärme
von der Bremsscheibe über
die Hülse
zu dem Körper
zur Wärmeabgabe
ermöglicht.
Durch Dimensionierung der Hülse
kann der Wärmefluss
eingestellt werden. Vorteilhaft ist dabei auch, dass weder an der
Bremsscheibe noch an den anderen Komponenten des Bremssystems aufwendige
und kostspielige Umbauarbeiten vorzunehmen sind.
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Um
zwischen Bremsscheibe und Hülse
einen gut wärmeleitenden Übergang
sicherzustellen, weist die Bremsscheibe im Bereich der Kontaktfläche mit
der ersten Stirnseite der Hülse
eine flächige
Anlagefläche
aus einem gut wärmeleitenden
Material auf.
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Vorzugsweise
sind auch die Hülse
und der Körper
zur Wärmeabgabe
aus einem gut wärmeleitenden
Material gefertigt. Dies hat den Vorteil, dass ausgehend von der
Bremsscheibe über
die Hülse zum
Körper
zur Wärmeabgabe
eine gute Wärmeleitung
gewährleistet
und somit eine hohe Wärmeabstahlung
an die Umgebung sichergestellt ist.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung sind die flächige
Anlagefläche
der Bremsscheibe und/oder die Hülse
und/oder der Körper
zur Wärmeabgabe
aus Kupfer.
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Der
Einfachheit halber sind die Befestigungselemente für die kraftschlüssige Verbindung zwischen
Bremsscheibe und Hülse
als Schrauben ausgebildet.
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Vorzugsweise
sind zwischen Kragen an der Achse und Körper zur Wärmeabgabe mehrere Gewindelöcher zur
Fixierung vorhanden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist der Körper
zur Wärmeabgabe
als ein Spritzschutz ausgebildet. Die Ausbildung des Körpers zur
Wärmeabgabe als
Spritzschutz hat den Vorteil, dass aufgrund der notwendigen großflächigen Gestaltung
des Spritzschutzes eine große
Wärmeabgabefläche zur
Verfügung
steht und somit eine gute Wärmeabstrahlung
gewährleistet
ist.
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Nach
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung ist der Körper
zur Wärmeabgabe
als ein Lüfterrad
ausgebildet. Die Ausbildung des Körpers zur Wärmeabgabe als Lüfterrad
hat den Vorteil, dass neben der passiven Kühlung aufgrund der Wärmeabstrahlung über die
Lüfterradfläche im Fahrbetrieb noch
eine aktive Kühlung
durch den durch das Lüfterrad
erzeugten Kühlluftstrom
hinzukommt.
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Vorzugsweise
ist in einem Abstand zum Körper
zur Wärmeabgabe
ein Sensor zur Temperaturüberwachung
der Bremsscheibe angeordnet.
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Weitere
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
in Verbindung mit den in der Bezeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
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In
der Beschreibung, in den Patentansprüchen, in der Zusammenfassung
und in der Zeichnung werden die in der hinten angeführten Liste
der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordnete Bezugszeichen
verwendet. In der Zeichnung bedeutet:
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1 eine
vereinfachte Seitenansicht einer Scheibenbremse eines Kraftfahrzeugs
mit einer Wärmeableitung
vor dem Zusammenbau;
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2 die
Scheibenbremse aus 1 im montierten Zustand und
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3 die
Anordnung eines Sensors zur Temperaturüberwachung.
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Die
in 1 in Schnittdarstellung mehr oder minder schematisch
dargestellte Scheibenbremse 10 eines Kraftfahrzeugs umfasst
im Wesentlichen eine mit einer Achse 12 mitlaufenden Bremsscheibe 14. Die
weiteren Komponenten der Scheibenbremse 10, wie Bremsträger, Bremssattel
etc. sind aus Gründen der Übersichtlichkeit
nicht dargestellt.
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Neben
der Bremsscheibe 14 ist auf der Achse 12 zudem
eine Hülse 16 und
ein Körper
zur Wärmeabgabe 18 angeordnet.
Die Hülse 16 weist
eine erste Stirnseite 20 und eine zweite Stirnseite 22 auf. Die
erste Stirnseite 20 der Hülse 16 ist dabei auf
die Bremsscheibe 14 und die zweite Stirnseite 22 der Hülse 16 auf
den Körper
zur Wärmeabgabe 18 ausgerichtet.
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Die
Bremsscheibe 14 weist auf der der Hülse 16 zugewandten
Seite eine flächige
Anlagefläche 24 auf,
deren Durchmesser etwas größer als
der Außendurchmesser
der Hülse 16 ist.
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Sowohl
die flächige
Anlagefläche 24 der Bremsscheibe 14,
als auch die Hülse 16 sowie
der Körper
zur Wärmeableitung 18 sind
aus Kupfer.
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Die
Befestigung der Bremsscheibe 14 mit der Achse 12 erfolgt über eine
Schraubverbindung. Hierfür
weist die Bremsscheibe 14 im Bereich ihrer Nabe mehrere
radial angeordnete Schrauben 26 auf, die mit entsprechenden
Gewindebohrungen 28 in einer Schulter 30 der Achse 12 zusammenwirken.
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Um
eine kraftschlüssige
Verbindung von Bremsscheibe 14, Hülse 16 und Körper zur
Wärmeabgabe 18 allein
durch die Schraubverbindung zwischen Bremsscheibe 14 und
Achse 12 zu gewährleisten, überragt
die Hülse 16 im
Bereich ihrer ersten Stirnseite 20 die Schulter 30 in
der Achse 12 in axiale Richtung und der Körper zur
Wärmeabgabe 18 liegt mit
seiner der Hülse 16 abgewandten
Seite an einem Kragen 32 der Achse 12 an. Durch
die Schraubverbindung zwischen Achse 12 und Bremsscheibe 14 erfolgt
somit eine Verspannung gegen den Kragen 32, was die kraftschlüssige Verbindung
zwischen Bremsscheibe 14, Hülse 16 und Körper zur
Wärmeabgabe 18 bewirkt
(vgl. 2).
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Zudem
sind in dem Kragen 32 der Achse 12 zur Fixierung
mehrere Gewindelöcher
eingebracht.
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Der
Körper
zur Wärmeabgabe 18 ist
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
als ein Lüfterrad
ausgebildet.
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Anhand
von 2, welche die mehr oder minder schematisch dargestellte
Scheibenbremse 10 aus 1 in montiertem
Zustand zeigt, wird im folgenden kurz die Wirkungsweise der Wärmeableitung beschrieben:
Aufgrund der Anordnung von Bremsscheibe 14, Hülse 16 und
Lüfterrad 18 auf
der Achse 12 findet eine Wärmeableitung der beim Bremsvorgang
in der Bremsscheibe 14 entstehenden Reibungswärme von
der Bremsscheibe 14 über
die flächige
Anlagefläche 24 der
Bremsscheibe 14 zu der Hülse 16 und von dort
zu dem Lüfterrad 18 statt.
Hierdurch ist aufgrund der größeren, zur
Verfügung
stehenden Fläche
zur Wärmeabstrahlung
eine Kühlung der
Bremsscheibe 14 gewährleistet.
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Die
beschriebenen Wärmeleitung
von der Bremsscheibe 14 zu dem Lüfterrad 18 ist in 2 durch
einen Pfeil 36 angedeutet.
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Eine
zusätzliche
Kühlung
ist durch den als Lüfterrad
ausgebildeten Körper
zur Wärmeabgabe 18 gewährleistet,
da im Fahrbetrieb, d.h. im drehenden Zustand der Achse 12,
neben der passiven Kühlung
durch Wärmeabgabe
an die Umgebung auch eine aktive Kühlung hinzukommt, die durch
einen durch das sich drehende Lüfterrad
induzierten und auf die Bremsscheibe 14 gerichteten Kühlluftstrom bedingt
ist.
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3 zeigt
die Anordnung eines Sensors 38 zur Temperaturüberwachung
der Scheibenbremse 10. Der Sensor 38 ist dabei
in einem geringen Abstand zum Körper
zur Wärmeabgabe 18 angeordnet.
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Die
Erfindung zeichnet sich dadurch aus, das durch das Vorsehen einfacher
Bauteile eine Wärmeabstrahlung
von der Bremsscheibe gewährleistet
ist und damit eine Überhitzung
der Scheibenbremse vermieden wird.
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- 10
- Scheibenbremse
- 12
- Achse
- 14
- Bremsscheibe
- 16
- Hülse
- 18
- Körper zur
Wärmeabgabe
Lüfterrad
- 20
- erste
Stirnseite der Hülse
- 22
- zweite
Stirnseite der Hülse
- 24
- flächige Anlagefläche der
Bremsscheibe
- 26
- Schrauben
- 28
- Gewindebohrungen
- 30
- Schulter
der Achse
- 32
- Kragen
der Achse
- 34
- Gewindelöcher
- 36
- Wärmeleitung
- 38
- Sensor