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Die
Erfindung betrifft einen Antrieb für kraftfahrzeugtechnische Komponenten
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Bei
Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen werden durch das Bremsen, insbesondere
aus hohen Geschwindigkeiten, die Bremsbeläge, die Bremsscheiben, die
Bremssättel
und die Bremsflüssigkeit regelmäßig hohen
Temperaturen ausgesetzt. Die beim Bremsvorgang entstehende Wärme gelangt über die
Bremsleitungen in die Bremsflüssigkeit,
die dadurch stark erhitzt wird. Der zwangsweise gelöste Wasseranteil
in der hydroskopischen Bremsflüssigkeit
setzt die Siedetemperatur stark herab. Bei starker Wärmeeindringung
besteht darum die Gefahr einer Dampfblasenbildung. Das gesamte Bremssystem
wird weich und führt
zu einem sogenannten Bremsfading, was zu erheblich verlängerten
Bremswegen führt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Antrieb
so auszubilden, daß er
einfach und kostengünstig
herstellbar ist und problemlos arbeitet.
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Diese
Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Antrieb
erfindungsgemäß mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Beim
erfindungsgemäßen Antrieb
erfolgt die Antriebsverbindung zwischen dem antreibenden und dem
angetriebenen Bauteil über
Magnetkräfte.
Eine solche Antriebsverbindung ist zuverlässig im Einsatz.
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So
kann beispielsweise mit einem solchen Antrieb ein Umwälzelement
angetrieben werden, das sich in der Bremsflüssigkeit befindet, die durch
dieses Umwälzelement
umgewälzt
wird. Dadurch entsteht ein Temperaturausgleich, der eine nachteilige Dampfblasenbildung
zuverlässig
verhindert, auch wenn sehr stark und lang gebremst wird.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der
Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die
Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 im
Axialschnitt eine durch einen erfindungsgemäßen Antrieb antreibbare Kühleinrichtung für Bremsflüssigkeit,
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2 in
einer Darstellung entsprechend 1 eine zweite
Ausführungsform
einer Kühleinrichtung
für Bremsflüssigkeit,
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3 im
Axialschnitt die in das Bremssystem eingebaute Kühleinrichtung gemäß 1,
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4 ein
weiteres Bremssystem mit einer Kühleinrichtung
gemäß 1.
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Die
Kühleinrichtung
gemäß 1 ist
in eine Bremsleitung 1 integriert, die auch als Schlauch
ausgebildet sein kann. Mit dieser Kühleinrichtung ist es möglich, die
Bremsflüssigkeit
so zu kühlen,
daß die Gefahr
einer Dampfblasenbildung nicht besteht. Die Kühleinrichtung hat ein vorzugsweise
zylindrisches Gehäuse 2 mit
einer zentralen axialen Durchgangsbohrung 3. Die beiden
Enden der Durchgangsbohrung 3 sind erweitert ausgebildet.
In diese Enden ist jeweils ein Kupplungsstück 4, 5 eingesetzt,
mit denen die Enden zweier Bremsleitungsabschnitte 6, 7 dichtend
an das Gehäuse 2 angeschlossen
werden. Die Kupplungsstücke 4, 5 haben
jeweils einen Ringansatz 8, 9, mit dem die Kupplungsstücke 4, 5 axial
aus dem Gehäuse 2 ragen und
in die die Enden der Bremsleitungsabschnitte 6, 7 dichtend
eingesetzt sind. Die Kupplungsstücke 4, 5 ragen
mit einem zentralen Ansatz 10, 11 in die Durchgangsbohrung 3 des Gehäuses 2.
Die Ansätze 10, 11 sind
hohl und stirnseitig geschlossen. Die Ansätze 10, 11 sind
jeweils mit Radialöffnungen 12, 13 versehen,
die in eine axiale Bohrung 14, 15 der Kupplungsstücke 4, 5 münden. Der
Durchmesser dieser Bohrungen 14, 15 entspricht
dem Innendurchmesser der Bremsleitung 1. Der Außendurchmesser
der Ansätze 10, 11 ist
kleiner als der Durchmesser der Axialbohrung 3.
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Zwischen
den beiden Ansätzen 10, 11 befindet
sich ein Anker 16, der in Form einer Schnecke ausgebildet
ist, die um ihre Achse 17 drehbar angetrieben werden kann.
Mit dem Wendelsteg 18 ist der Anker 16 an der
Innenwand der Durchgangsbohrung 3 geführt. Die beiden Enden 19, 20 des
Ankers 16 sind jeweils kalottenförmig ausgebildet und liegen
mit nur geringem Abstand den ebenfalls kalottenförmig ausgebildeten Enden der
Ansätze 10, 11 der
Kupplungsstücke 4, 5 gegenüber. Der
Anker 16 ist auf diese Weise axial in der Durchgangsbohrung 3 durch
die Kupplungsstücke 4, 5 lagegesichert.
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Der
Anker 16 wird von wenigstens einer Spule 21 umgeben,
die in der Wandung des Gehäuses 2 untergebracht
ist.
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Die
in der Bremsleitung 1 befindliche Bremsflüssigkeit
gelangt über
die Radialöffnungen 12, 13 der
Kupplungsstücke 4, 5 in
die Durchgangsbohrung 3. Die Bremsflüssigkeit wird durch den rotierenden Anker 16 umgewälzt, wobei
die Bremsflüssigkeit durch
den Wendelsteg 18 axial vom einen Bremsleitungsabschnitt 6 zum
anderen Bremsleitungsabschnitt 7 und umgekehrt transportiert
wird. Auf diese Weise wird die Bremsflüssigkeit umgewälzt, wodurch ein
Temperaturausgleich stattfindet. Die Bremsflüssigkeit wird darum so stark
abgekühlt,
daß eine Dampfblasenbildung
der Bremsflüssigkeit
nicht zu befürchten
ist. Am Gehäuse 2 können zusätzlich Kühler oder
Kühlkörper eingesetzt
werden, die die Bremsflüssigkeit
zusätzlich
zum Umwälzen
kühlen.
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Die
Spule 21 ist Teil eines Elektromotors, der so klein ausgelegt
ist, daß er
inklusive des Ankers 16 in der Bremsleitung 1 bzw.
im Gehäuse 2 (Bremssattel)
untergebracht werden kann. Der zum Betreiben dieses Elektromotors
notwendige Strom kann durch an einem rotierenden Teil des Rades
befestigte Magnete erzeugt werden. Diese Magnete können beispielsweise
an der Bremsscheibe oder an der Radaufhängung angeordnet sein. Über die
sich bewegenden Magnete wird über
die Spule 21 ein Drehfeld erzeugt, durch welches der Anker 16 um
seine Achse 17 drehbar angetrieben wird.
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Mit
einer solchen Ausbildung des Elektromotors ist eine separate Stromzuführung von
außen nicht
notwendig. Die Kühleinrichtung
arbeitet stets dann, wenn die Räder
des Kraftfahrzeuges drehen. Der Anker 16 bildet eine Mikropumpe,
mit der in konstruktiv einfacher Weise die Bremsflüssigkeit
umgewälzt
und durch die vorhandene Menge gekühlt wird. Da der Anker 16 direkt
im Gehäuse 2 bzw.
im Bremssattel untergebracht ist, ist ein zusätzlicher Bauraum für die Kühleinrichtung
nicht erforderlich. Der Anker 16 bildet eine Förderspindel,
deren Wendelsteg 18 die Bremsflüssigkeit zuverlässig umwälzt. Die
Spule 21 mit ihren Wicklungen, die das Drehfeld erzeugen, umgeben
den Anker 16, der aus magnetischem Material besteht.
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Bei
einer anderen (nicht dargestellten) Ausführungsform ist anstelle der
Spindelpumpe eine Schraubenpumpe vorgesehen, die als Gleichstrommotor
ausgeführt
ist. Diese Schraubenpumpe hat wenigstens ein Förderelement, mit dem die Bremsflüssigkeit
beim Rotieren der Schraubenpumpe umgewälzt wird. Diese Förderelemente
können
beispielsweise schaufelförmig
ausgebildet sein und von einem Ankergrundkörper etwa radial abstehen.
Der Anker wird von mehreren parallel angeordneten Spulen umgeben,
die in Verbindung mit den rotierenden Magneten ein Drehfeld erzeugen,
durch das der aus magnetischem Material bestehende Anker um seine Achse
drehbar angetrieben wird.
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Bei
den beiden zuvor beschriebenen Ausführungsformen befindet sich
der Anker 16 innerhalb der Bremsflüssigkeit. Es ist daher für das Bremssystem und
die Kühleinrichtung
unerheblich, welcher Druck in der Bremsflüssigkeit herrscht.
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2 zeigt
eine Ausführungsform,
bei der anstelle eines rotierenden Ankers ein axial beweglicher
Anker 16 eingesetzt wird. Er befindet sich in einer Kammer 22 des
Gehäuses 2.
In die Kammer 22 münden
zwei fluchtend zueinander liegende axiale Bohrungen 23, 24,
an welche die Bremsleitungsabschnitte 6, 7 angeschlossen
sind. Der Anker 16 hat eine ihn axial durchsetzende Bohrung 25,
die mit den Bohrungen 23, 24 fluchtet. Die Bohrung 25 geht
in einen im Durchmesser erweiterten Abschnitt 26 über, in
dem sich ein Ventilkörper 27 eines
Rückschlagventiles 28 befindet.
Die Innenwand 29 hat eine radiale Schulter 30,
auf der sich ein Ring 31 abstützt, der an der Innenwand 32 des
an die Schulter 30 anschließenden Bohrungsabschnittes 33 dichtend
anliegt. An der vom Ventilkörper 27 abgewandten
Stirnseite des Ringes 31 stützt sich das eine Ende einer
Druckfeder 34 ab, die mit ihrem anderen Ende am Boden 35 einer
zentralen Vertiefung 36 anliegt, die in einem Boden 37 des
Gehäuses 2 vorgesehen
ist. Die Bohrung 23 mündet
zentral in den Boden 35 der Vertiefung 36. Mit
der Druckfeder 34 wird der Anker 16 gegen eine zentrale
Erhöhung 38 eines
Deckels 39 des Gehäuses 2 gedrückt. Zentral
in die Erhöhung 38 mündet die
Bohrung 24, die den Gehäusedeckel 39 axial durchsetzt.
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Der
Innendurchmesser der Kammer 22 ist größer als der Außendurchmesser
des Ankers 16, der aus magnetischem Material besteht. Er
wird von der Spule 21 umgeben, die im Gehäuse 2 untergebracht
ist. Durch Bestromen der Spule 21 wird der Anker 16 zusammen
mit dem Rückschlagventil 28 gegen
die Kraft der Druckfeder 34 axial verschoben. Der Rückhub bei
ausgeschalteter Spule 21 erfolgt durch die Druckfeder 34,
die den Anker 16 bis zur Anlage an der Erhöhung 38 verschiebt.
Die Bremsflüssigkeit
wird auf diese Weise in eine Richtung gepumpt. Das Zurückfließen der
Bremsflüssigkeit
wird durch das Rückschlagventil 28 verhindert.
Durch diesen Pumpeffekt wird die Bremsflüssigkeit ebenfalls umgewälzt und
dadurch eine optimale Kühlung
der Bremsflüssigkeit
erreicht. Zusätzlich
können
wie bei den vorigen Ausführungsbeispielen
Kühler
oder Kühlkörper eingesetzt
werden.
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Damit
ein Druck in der Bremsflüssigkeit
beim Bremsvorgang aufgebaut werden kann, ist das radiale Spiel zwischen
dem Anker 16 und der Innenwand 40 der Kammer 22 ausreichend
groß.
Der Bremsdruck läßt sich
dadurch sehr schnell aufbauen, obwohl in der Bremsleitung die Kühlpumpe
untergebracht ist.
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Der
Ventilkörper 27 liegt
in der Schließstellung
an einem Ventilsitz 41 am Ende der Bohrung 25 dichtend
an. Durch den Ring 31 ist der Ventilkörper 27 axial gegen
Herausfallen gesichert. Da der Ring 31 versenkt im Anker 16 angeordnet
ist, greift die Druckfeder 34 mit ihrem entsprechenden
Ende in den Anker 16 ein. Da auch das andere Ende der Druckfeder 34 in
der Vertiefung 36 liegt, ist die Druckfeder 34 einwandfrei
zentriert. Da der Anker 16 von der Bremsflüssigkeit
umspült
wird, wird in Verbindung mit der zentrierten Druckfeder 34 sichergestellt,
daß der Anker 16 seine
zentrale Lage innerhalb der Kammer 22 bei seinem Hub beibehält.
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Wie
schon bei den vorigen Ausführungsformen
ist das Gehäuse 2 der
Bremssattel des Bremssystems des Kraftfahrzeuges.
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3 zeigt
einen Bremssattel 42 einer Bremsanlage 3 eines
Kraftfahrzeuges. In ihn greift der äußere Rand einer Bremsscheibe 43 ein,
die drehfest mit dem Kraftfahrzeugrad verbunden ist. Im Bremssattel 42 sind
auf beiden Seiten der Bremsscheibe 43 die Bremseinheiten 44 und 45 mit
den Bremsbelägen 46, 47 untergebracht.
Beim Bremsvorgang liegen die Bremsbeläge 46, 47 am äußeren Rand
der Bremsscheibe 43 an.
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Die
Bremseinheiten 44, 45 werden durch die Bremsflüssigkeit
in bekannter Weise betätigt.
Im Bremssattel 42 befinden sich Bohrungen 48,
durch die Bremsflüssigkeit
zu Kammern 49, 50 strömt. Wird das Bremspedal 51 betätigt, wird
die Bremsflüssigkeit
unter Druck gesetzt, so daß die
Bremseinheiten mit ihren Bremsbelägen 46, 47 gegen
die Bremsscheibe 43 gepreßt werden.
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An
den Bremssattel 42 sind zwei Bremsleitungen 1, 1' angeschlossen, über welche
die Bremsflüssigkeit
zugeführt
wird. In der Bremseinleitung 1' sitzt die Kühleinrichtung gemäß 1.
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Am
Umfang der Bremsscheibe 43 ist wenigstens ein Magnet 52 befestigt,
der beim Drehen der Bremsscheibe zwischen Spulen 53, 54 rotiert,
die bremssattelseitig fest angeordnet sind. Die beiden Spulen 53, 54 sind über Leitungen 55, 56 an
die Spule 21 der Kühleinrichtung
angeschlossen. Die an der Bremsscheibe 43 befestigten Magnete 52 bewegen sich
durch die Spule 53 und erzeugen ein Drehfeld (Wechselstrom),
mit dem die Kühleinrichtung
betrieben wird.
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Die
Bremsanlage ist mit einem ABS-Gerät 57 ausgestattet.
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4 zeigt
eine Bremsanlage, bei der die Kühleinrichtung
entsprechend dem Ausführungsbeispiel
nach 2 im Bremssattel 42 untergebracht ist. Die
Kühleinrichtung
hat den in Form einer Förderspindel
ausgebildeten Anker 16, der von der im Bremssattel 42 untergebrachten
Spule 21 umgeben ist. Sie ist über die Leitungen 55, 56 mit
der bremssattelseitigen Spule 53 leitungsverbunden, in
die die am Umfang der Bremsscheibe 43 befestigten Magnete 52 eingreifen.
Durch die rotierenden Magnete 52 wird das Drehfeld erzeugt,
mit dem über
die Spule 21 die Förderspindel 16 drehbar
angetrieben wird.
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An
das ABS-Gerät 57 ist
eine doppelwandige Bremsleitung 1 angeschlossen, in der
die Bremsflüssigkeit
zirkuliert. Die Bremsleitung 1 hat ein Innenrohr 58,
das mit Abstand von einem Außenrohr 59 umgeben
ist. Das Innenrohr 58 mündet
in die Kammer 50 im Bremssattel 42. Das Außenrohr 59 ist
kürzer
als das Innenrohr 58 und sitzt mit seinem einen Ende abgedichtet
in einer Vertiefung 60 des Bremssattels 42. Die
Vertiefung 60 schließt
an eine im Durchmesser kleinere Bohrung 61 an, durch die
das Innenrohr 58 ragt und die sich bis in die Kammer 50 erstreckt.
Der Durchmesser der Bohrung 61 ist größer als der Außendurchmesser
des Innenrohres 51. Das in der Bohrung 61 befindliche
Ende des Innenrohres 58 ist im Außendurchmesser erweitert und
sitzt abgedichtet fest in dieser Bohrung 61. Im Bereich
zwischen diesem verdickten Ende des Innenrohres 58 und
dem Ende des Außenrohres 59 wird
ein Ringraum 62 gebildet, in den radial die Bohrung 3 mündet, in
der die Kühleinrichtung
gemäß 1 untergebracht
ist.
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In
der doppelwandigen Bremsleitung 1 zirkuliert die Bremsflüssigkeit,
die beim Durchgang durch die Kühleinrichtung
durch deren Förderspindel 16 in der
anhand von 1 beschriebenen Weise umgewälzt wird.
Bei Betätigen
des Bremspedales 51 wird die Bremsflüssigkeit unter Druck gesetzt,
so daß die die
Bremsbeläge 46, 47 tragenden
Bremskolben 63, 64 mit Druck beaufschlagt werden.
Die Bremskolben 63, 64 begrenzen entsprechend
der vorigen Ausführungsform
die Kammern 49, 50 im Bremssattel 42. Auf
diese Weise werden die Bremsbeläge 46, 47 fest gegen
die Bremsscheibe 43 gepreßt. Die am Umfang der Bremsscheibe 43 befestigten
Magnete 52 bewegen sich beim Drehen der Bremsscheibe 43 durch die
Spule 53, wodurch ein Drehfeld in Form eines Wechselstromes
erzeugt wird, mit dem über
die Leitungen 55, 56 die Spule 21 der
Kühleinrichtung
zum Drehen des Ankers 16 betrieben wird. Die Bremsflüssigkeit
wird über
das Innenrohr 58 in die Kammern 49, 50 eingeführt. Über die
Bohrungen 48 gelangt die Bremsflüssigkeit in die Kühleinrichtung
und wird dort durch die sich drehende Förderspindel 16 umgewälzt. Von
hier aus gelangt die Bremsflüssigkeit
in den Ringraum 65 zwischen dem Innen- und dem Außenrohr 58, 59 der
Bremsleitung 1.
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Bei
den beschriebenen Ausführungsformen wird
durch die Mikropumpe in Form der Förderspindel (1 und 2)
oder des Kolbens (3) eine hervorragende Umwälzung der
Bremsflüssigkeit
erzielt. Durch die vorhandene Menge an Bremsflüssigkeit wird dadurch ein Temperaturausgleich
erzielt. Bei besonders hohen Beanspruchungen können zusätzlich zu dieser Mikropumpe
noch Kühler
oder Kühlkörper eingesetzt
werden. Die Mikropumpe kann, wie anhand der Ausführungsbeispiele erläutert worden
ist, in der Bremsleitung selbst oder im Bremssattel 42 untergebracht
sein. Da der zum Betreiben des Elektromotors notwendige Strom in
der beschriebenen Weise durch Drehen der Bremsscheibe 43 erzielt
wird, ist eine separate Stromzuführung
von außen
nicht notwendig.
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Das
beschriebene System kann auch im ABS-Gerät 57 untergebracht
sein. Dann müßte allerdings über eine
geeignete Elektronik ein Drehfeld zum Antreiben der Mikropumpe erzeugt
werden.