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Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsenabdeckung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Derartige Bremsenabdeckungen kommen bevorzugt an Scheibenbremsen von Kraftfahrzeugen zum Einsatz.
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Fahrzeugbremsen wandeln kinetische und potentielle Energie des Fahrzeugs durch Reibung in Wärme um. Diese Wärme wird zunächst in den Bremsscheiben gespeichert. Durch Wärmeleitung und Strahlung geben die Bremsscheiben diese Energie anschließend an ihre Umgebung ab. Zudem wird durch freie und erzwungene Konvektion Wärme von den Bremsscheiben abgeführt.
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Die Beaufschlagung der Bremsscheiben mit Schnee und Wasser führt bei einem Bremsvorgang zu einem anfänglich verminderten Reibwert und beeinträchtigt das Ansprechverhalten der Bremse. Eine Benetzung mit Salzwasser kann zudem zu einer anhaltenden Infizierung der Reibpaarung führen, da die von den Straßenmeistereien verwendeten Salzlösungen gute Adhäsionseigenschaften aufweisen. Das Eindringen von Silikaten in die Reibpaarung äußert sich durch eine Riefenbildung an den Bremsscheiben, was wiederum das Komfortverhalten der Bremse beeinträchtigt.
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Aus den vorstehend genannten Gründen werden Scheibenbremsen bzw. deren Bremsscheiben durch fahrzeuginnenseitig angebrachte Bremsenabdeckbleche geschützt. Der Schutz der fahrzeugaußenseitigen Reibfläche obliegt der Gestaltung der Felgendurchbrüche, die einerseits ein Eindringen von Fremdkörper verhindern müssen und andererseits eine größtmögliche Kühlleistungen gewähren sollen.
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Dieser Zielkonflikt zwischen Kühlleistung und Schutzfunktion besteht auch bei der Gestaltung von Bremsenabdeckblechen. Herkömmlicherweise besitzen diese Bleche aus Stahl oder Aluminium eine geschlossene Struktur, d. h. sie weisen zur Erzielung einer größtmöglichen Schutzfunktion keine Durchbrüche auf. Beispiele für solche Bremsenabdeckbleche sind unter anderem aus
DE 101 55 645 A1 ,
DE 101 02 761 A1 und
DE 103 36 798 A1 bekannt.
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Durch die geschlossene Struktur werden jedoch die Konvektionseigenschaften negativ beeinflusst und die Strahlung behindert, so dass das mögliche Kühlleistungspotential nicht vollständig ausgeschöpft wird. Oftmals wird aus Gründen der Kühlung die Bremse größer dimensioniert, als dies für die benötigte Bremsleistung nötig wäre. Damit einher gehen ein höheres Bauteilgewicht und höhere Fertigungskosten.
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Aus dem Stand der Technik ist weiterhin bekannt, auf Seiten des Bremsenabdeckblechs eine oder mehrere Lufteinlassöffnungen auszubilden und so einen Luftstrom an der Bremsscheibe vorbeizuleiten. In
DE 31 20 021 A1 wird eine Scheibenbremse beschrieben, bei der ein solcher Kühlluftstrom an der Bremsscheibe vorbeigeführt und über die Radschüssel des Rades wieder abgegeben wird. Überdies ist bekannt, sowohl die Einlassöffnung als auch die Auslassöffnung an einem Bremsenabdeckblech vorzusehen. Beispiele hierfür sind unter anderem in
JP S57 929 A und
JP S59 200821 A offenbart.
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Ferner ist aus
JP S58 142039 A ein Bremsenabdeckblech bekannt, das in einem die Bremsscheibe axial abdeckenden Bereich ein Ventilationsgitter aufweist. Dazu sind an einem scheibenförmigen Grundkörper aus Blech mehrere lamellen- oder gitterartige Einsätze befestigt. Allerdings gestaltet sich die Herstellung derartiger Bremsenabdeckbleche schwierig.
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Eine Bremsenabdeckung der eingangs genannten Art ist aus
DE 43 44 051 A1 bekannt. Dieses weist über seine Scheibenfläche verteilt angeordnete schlitzförmige Luftdurchtritte auf, welche durch aus der Scheibenebene zur einen und zur anderen Scheibenseite hin ausgestellte radial ausgerichtete Stege gebildet sind.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Bremsenabdeckung zu schaffen, die einen ausreichenden Schutz der Bremsscheibe gegen das Vordringen von Wasser und Schmutzpartikeln gewährleistet, gleichzeitig jedoch eine höhere Wärmeabfuhr von der Bremsscheibe ermöglicht. Überdies soll sich die Bremsenabdeckung einfach und kostengünstig herstellen lassen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Bremsenabdeckung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
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Hierdurch wird eine Bremsenabdeckung erhalten, die bei Gewährleistung einer ausreichenden Schutzfunktion eine höhere Wärmeabfuhr ermöglicht und gleichzeitig besonders einfach und kostengünstig herstellbar ist. Zudem besitzt die erfindungsgemäße Bremsenabdeckung ein besonders geringes Bauteilgewicht.
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Im Unterschied zu den obengenannten, herkömmlichen Bremsenabdeckungen ist bei der erfindungsgemäßen Bremsenabdeckung durch die Gitterstruktur eine erhöhte Wärmeabfuhr durch Strahlung möglich. Zudem verhindert die Gitterstruktur, dass sich die Bremsenabdeckung selbst zu stark aufheizt.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Patentansprüche.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der gesamte bremsscheibenparallele Bereich der Bremsenabdeckung, mit Ausnahme von Befestigungsabschnitten für die Bremsenabdeckung, die Gitterstruktur des Ventilationsgitters auf. Die Gitterstruktur definiert hierbei im Wesentlichen die Struktursteifigkeit des Bauteils, die im Vergleich zu herkömmlichen Blechen deutlich erhöht ist, wodurch Schwingungsprobleme vermieden werden. Überdies wird so eine maximale Wärmeabfuhr gewährleistet.
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In das Ventilationsgitter können beispielsweise Befestigungssockel eingeformt sein, über die die Bremsenabdeckung an einem Radträger oder dergleichen befestigt wird und welche somit als Befestigungsabschnitte für die Bremsenabdeckung dienen. Diese Befestigungssockel können zur Erhöhung der Steifigkeit als Mulden ausgebildet werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung besteht das Ventilationsgitter aus Längsstegen und Querstegen. Dabei kann die Dicke dieser Stege kleiner als deren Tiefe in Richtung der Bremsscheibe gewählt werden.
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Vorzugsweise liegen die von der Bremsscheibe abgewandten Stegkanten in einer sich über die gesamte Stirnseite der Bremsenabdeckung erstreckenden Ebene, wodurch scharfkantige Ecken und Kanten, an denen sich ansonsten Gegenstände verfangen könnten, vermieden werden.
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Um zu verhindern, dass insbesondere bei geringer Tiefe der Stege Schmutzpartikel und Wasser zu der Bremsscheibe vordringen können, sind gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Längsstege, die am Fahrzeug im wesentlichen in Vertikalrichtung verlaufen, gegenüber der Haupterstreckungsebene des Ventilationsgitters angewinkelt
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Bevorzugt sind die Stege jedoch so angeordnet, dass diese bei Betrachtung in Axialrichtung der Bremsscheibe überlappungsfrei sind. Dies gewährleistet eine gute Wärmeabfuhr insbesondere durch Strahlung.
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Durch eine besondere Abstimmung der Gitterabmessung des Ventilationsgitters lässt sich für den oben erläuterten Zielkonflikt ein Kompromiss finden, der im Hinblick sowohl auf die Schutzfunktion als auch auf die Wärmeabfuhr gute Eigenschaften aufweist.
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In Bezug auf den Anstellwinkel der Stege hat sich es bei einer Gitterstruktur als besonders günstig herausgestellt, wenn der Anstellwinkel zu einer Senkrechten der Haupterstreckungsebene im Bereich von 0 bis 30 Grad liegt. Besonders bevorzugt wird der Bereich von 8 bis 15 Grad.
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Aus den gleichen Gründen wird in vorteilhafter Ausgestaltung das Verhältnis der Stegdicke zu der Weite der Ventilationsöffnungen zwischen benachbarten Stegen im Bereich von 0,1 bis 0,4, vorzugsweise von 0,2 bis 0,3 gewählt.
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An den Stegen ist ein Verhältnis von Dicke zu Tiefe im Bereich von 0,2 bis 0,4 zu bevorzugen.
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Hinsichtlich des Verhältnisses der Weite der Ventilationsöffnungen zu der Tiefe der Stege sind Werte im Bereich von 0,9 bis 1,5, vorzugsweise im Bereich von 1,1 bis 1,3 besonders vorteilhaft.
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Weiterhin sollte an einer Bremse für ein Kraftfahrzeug die Tiefe der Stege gemessen in Axialrichtung der Bremsscheibe mindestens 8 mm betragen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können in das Ventilationsgitter weitere Komponenten integriert werden. So ist es beispielsweise möglich, ein Strahlungsschutzschild für ein umgebendes Bauteil wie einen Bremsschlauch oder einen Drehzahlsensor an die Bremsenabdeckung anzuformen.
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Auch Befestigungsorgane, wie beispielsweise ein Spreizdübel, können unmittelbar an die Bremsenabdeckung angeformt sein.
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Zur Herstellung der Bremsenabdeckung eignen sich an sich bekannte Verfahren zur Formgebung von Kunststoffteilen. Vorzugsweise ist die Bremsenabdeckung jedoch als Spritzgussteil ausgebildet.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
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1 ein Ausführungsbeispiel für eine Bremsenabdeckung nach der Erfindung in Blickrichtung einer (nicht dargestellten) Bremsscheibe,
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2 einen Schnitt entlang der Linie A-A in 1, und
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3 einen Schnitt entlang der Linie B-B in 1.
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Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Bremsenabdeckung 1, die im Unterschied zu bisher gebräuchlichen Bremsenabdeckblechen in Kunststoff ausgeführt ist. Kunststoffe sind im Vergleich zu Stahl und Aluminium schlechte Wärmeleiter, so dass die erfindungsgemäße Bremsenabdeckung 1 die eingebrachte Wärme nicht im gewohnten Maße abführen kann. Durch eine gitterartige Struktur insbesondere der der Bremsscheibe gegenüberliegenden Stirnseite 2 wird jedoch eine gute Konvektion ermöglicht und die Strahlung der Bremsscheibe kaum behindert.
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In Axialrichtung ist somit die Bremsenabdeckung 1 nahezu vollständig geöffnet. Bei Betrachtung in Richtung der Bremsscheibe beträgt der Anteil der offenen Fläche bezogen auf die gesamte Fläche der Bremsenabdeckung 1 mehr als 60 Prozent.
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Wie 1 zeigt, umfasst die Bremsenabdeckung 1 einen ringförmigen Flanschabschnitt 3, der diese radial begrenzt und eine Bremsscheibe gegebenenfalls umgreift. Für die Radnabe und einen Bremssattel ist eine Aussparung 4 vorgesehen, die von einem umlaufenden Steg 5 begrenzt wird. Der Bereich zwischen dem ringförmigen Flanschabschnitt 3 und dem umlaufenden Steg 5 ist als integrales Ventilationsgitter 6 ausgebildet, das sich mit Ausnahme von Befestigungsabschnitten 7 über den gesamten bremsscheibenparallelen Bereich der Bremsenabdeckung 1 erstreckt.
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Dieses Ventilationsgitter 6 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus Längsstegen 8 und Querstegen 9 gebildet, so dass sich quadratische Ventilationsöffnungen 10 ergeben. Anstelle des in 1 gezeigten Gittermusters sind jedoch auch andere Formen möglich. So können beispielsweise die Ventilationsöffnungen 10 auch rechteckig oder rautenförmig ausgebildet sein. Praktikabel sind auch Gittermuster mit runden, dreieckigen, sechseckigen oder sonstigen, n-eckigen Formen. Überdies können verschiedene Öffnungsformen miteinander kombiniert werden.
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Wie insbesondere den 2 und 3 entnommen werden kann, geht die Gitterstruktur ohne merkliche Ecken und Kanten in den Flanschabschnitt 3 über, so dass sich von außen ein glattes Erscheinungsbild einstellt. Dadurch wird vermieden, dass Gegenstände an Vorsprüngen oder dergleichen hängenbleiben können.
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Eine Unterbrechung erfährt die Gitterstruktur lediglich an den bereits genannten Befestigungsabschnitten 7, die hier beispielhaft als in das Ventilationsgitter 6 eingeformte, muldenförmige Befestigungssockel ausgebildet sind.
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In Abwandlung des Ausführungsbeispiels können an der Bremsenabdeckung 1 auch andere Befestigungseinrichtungen integral angeformt sein, über die sich die Bremsenabdeckung 1 am Fahrzeug befestigen lässt. Als Beispiel sei hier ein Befestigungsorgan in Form eines Spreizdübels genannt, das an der Innenseite der Bremsenabdeckung 1 vorgesehen ist.
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Auch weitere Komponenten, die bisher separat befestigt werden mussten, wie beispielsweise ein Strahlungsschutzschild oder eine Befestigungskonsole für ein umgebendes Bauteil, z. B. ein Bremsschlauch oder ein Drehzahlsensor, können unmittelbar an die Bremsenabdeckung 1 angeformt sein. Diese ist vorzugsweise als Spritzgussteil ausgebildet. Jedoch können auch andere formgebende Verfahren für Kunststoffteile zum Einsatz kommen.
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Wie vorstehend erläutert, wird durch die in Axialrichtung offene Gitterstruktur eine gute Wärmeabfuhr bei einer Bremsenabdeckung 1 aus Kunststoff erzielt. Gleichzeitig wird jedoch auch ein guter Schutz gegen das Vordringen von Wasser und Schmutzpartikeln angestrebt. Im Fahrbetrieb erfolgt die Schmutzbeaufschlagung in der Regel in spitzem Winkel aus der Fahrzeuglängsrichtung. Silikate und Wasser werden durch die Reifen der vorausfahrenden Fahrzeuge von der Straße aufgenommen und können so an die Radbremsen gelangen. Hinterradbremsen unterliegen zusätzlich dem Bewurf durch die Vorderräder. Gerade bei Kurvenfahrt wird z. B. die linke Hinterradbremse von dem nach rechts eingeschlagenen rechten Vorderrad bestrahlt.
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Die Stege 8 und 9 des Ventilationsgitters 6 weisen daher eine gewisse Tiefe auf, damit die Bremsscheibe aus der zuvor beschriebenen Verschmutzungsrichtung nicht direkt bestrahlt werden kann.
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Dabei haben sich die folgenden Dimensionierungsvorschriften als besonders vorteilhaft erwiesen. Zum einen ist die Dicke der Stege 8 und 9 kleiner als deren Tiefe in Richtung der Bremsscheibe. An den Stegen 8 und 9 empfiehlt sich für das Verhältnis von Dicke zu Tiefe ein Bereich von 0,2 bis 0,4.
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Die Tiefe der Stege 8 und 9 sollte gemessen in Axialrichtung der Bremsscheibe mindestens 8 mm betragen. Mit zunehmender Tiefe der Stege 8 bzw. 9 gewinnt die Bremsenabdeckung 1 zudem an Schwingfestigkeit, so dass diese die am Fahrzeug auftretenden Beschleunigungen gut erträgt.
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Das Verhältnis der Stegdicke zu der Weite der Ventilationsöffnungen 10 zwischen benachbarten Stegen 8 und 9 wird im Bereich von 0,1 bis 0,4, vorzugsweise von 0,2 bis 0,3 gewählt.
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Für das Verhältnis der Weite der Ventilationsöffnungen 10 zu der Tiefe der Stege 8 und 9 sind Werte im Bereich von 0,9 bis 1,5, vorzugsweise im Bereich von 1,1 bis 1,3 vorteilhaft.
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Von Vorteil ist zudem, wenn die am Fahrzeug im Wesentlichen in vertikaler Richtung verlaufenden Längsstege 8 schräg zur Fahrzeuginnenseite nach hinten verlaufen, damit Schmutzpartikel und Wassertropfen, die auf diese auftreffen, nicht zur Bremsscheibe gelenkt werden.
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Entsprechend sind die Längsstege 8 bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel gegenüber der Haupterstreckungsebene des Ventilationsgitters 6 angewinkelt. Der Anstellwinkel zu einer Senkrechten der Haupterstreckungsebene liegt im Bereich von 0 bis 30 Grad. Bei dem Ausführungsbeispiel liegt dieser Winkel im Bereich von 8 bis 15 Grad.
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Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bremsenabdeckung
- 2
- Stirnseite
- 3
- Flanschabschnitt
- 4
- Aussparung
- 5
- umlaufender Steg
- 6
- Ventilationsgitter
- 7
- Befestigungsabschnitt
- 8
- Längssteg
- 9
- Quersteg
- 10
- Ventilationsöffnung
