DE102011052704A1

DE102011052704A1 - Wheel support for use in cool air guide assembly for disk brake in motor car, has cool air guidance geometries formed as cool air flow guidance bodies including entrance surface to be larger than exit surface such that bodies act as nozzle

Info

Publication number: DE102011052704A1
Application number: DE201110052704
Authority: DE
Inventors: Christoph Oger
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2011-08-15
Filing date: 2011-08-15
Publication date: 2013-02-21

Abstract

The support (4) has a recess (18) receiving a wheel bearing, and connection units (6, 8) connected with a motor car chassis and a brake caliper (12). Integrated cool air guidance geometries axially feeds the cool air, and cool air guidance geometries are formed as cool air flow guidance bodies (20, 22) including an entrance surface, which is larger than an exit surface such that the guidance bodies act as a nozzle. The guidance bodies comprise an air master web (24), and are formed between the brake caliper and the support.

Description

Die Erfindung betrifft einen Radträger für Kraftfahrzeuge, mit einer Ausnehmung zur Aufnahme eines Radlagers, mit Anschlussmitteln zur Verbindung mit einem Kraftfahrzeugchassis sowie zur Verbindung mit Anbauteilen, wie zum Beispiel einem Bremssattel, und mit mindestens einer integrierten Kühlluftleitgeometrie zur im Wesentlichen axialen Durchführung von Kühlluft. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Kühlluftführungsanordnung für eine Scheibenbremse mit einem derartigen Radträger sowie mit einer Bremsscheibe, die innen liegende Kühlkanäle aufweist. The invention relates to a wheel carrier for motor vehicles, with a recess for receiving a wheel bearing, with connection means for connection to a motor vehicle chassis and for connection with attachments, such as a brake caliper, and with at least one integrated Kühlluftleitgeometrie for substantially axial passage of cooling air. Furthermore, the invention relates to a cooling air guide arrangement for a disc brake with such a wheel carrier and with a brake disc having internal cooling channels.

Derartige Radträger für Kraftfahrzeuge sowie Kühlluftführungsanordnungen für eine Scheibenbremse mit einem derartigen Radträger sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Diese Radträger besitzen eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Radlagers für eine Radnabe, die wiederum das Bindeglied zwischen Felge und Radträger darstellt. Des Weiteren weisen diese Radträger Anschlussmittel auf, die der Verbindung mit dem Fahrzeugchassis sowie der Verbindung von Anbauteilen wie zum Beispiel einem Bremssattel dienen. Die Radträger und die dazugehörigen Bremsen sind im Fahrzeugeinsatz, und hier insbesondere im Rennsporteinsatz, hohen Belastungen ausgesetzt. Um die Lebensdauer bei derartigen hohen Belastungen garantieren zu können, werden deswegen hohe Anforderungen an die Festigkeit, an das Material und an den Aufbau derartiger Radträger gestellt. Darüber hinaus ist es auch üblich, Kühlluftleitgeometrien vorzusehen, die ein Zuführen von Kühlluft in den Bereich der Bremsen gewährleisten. Hierbei weisen Bremsscheiben innen liegende Kühlluftkanäle auf, die mit den Kühlluftleitgeometrien des Radträgers derart fluidisch verbunden sind, dass ein Kühlluftstrom von der zum Chassis gerichteten Innenseite des Rades durch die Bremsscheibe nach außen geführt wird. Such wheel carriers for motor vehicles and cooling air guide arrangements for a disc brake with such a wheel carrier are well known from the prior art. These wheel carriers have a recess for receiving a wheel bearing for a wheel hub, which in turn represents the link between the rim and the wheel carrier. Furthermore, these wheel carriers have connection means which serve the connection to the vehicle chassis and the connection of attachments such as a brake caliper. The wheel carriers and the associated brakes are exposed to high loads in vehicle use, and here in particular in racing use. To be able to guarantee the service life at such high loads, therefore, high demands are placed on the strength, on the material and on the construction of such wheel carrier. Moreover, it is also common to provide Kühlluftleitgeometrien that ensure a supply of cooling air in the area of the brakes. In this case, brake discs have internal cooling air channels, which are fluidically connected to the Kühlluftleitgeometrien the wheel carrier, that a cooling air flow is guided by the chassis to the inside of the wheel directed through the brake disc to the outside.

Ein derartiger Radträger sowie eine derartige Kühlluftführungsanordnung für eine Scheibenbremse ist aus der DE 33 21 750 C2 bekannt. Hierbei weist der Radträger eine beispielsweise aus Kunststoff gefertigte Luftleiteinrichtung auf, die die Luft in den Bereich der Bremsscheibe führt. Des Weiteren ist aus der EP 1 070 604 B1 ein Radträger bekannt, der einen Innenring und einen Außenring aufweist, die durch Rippen miteinander verbunden sind, die gleichzeitig Öffnungen zur Luftdurchführung begrenzen. Ein derartiger Radträger stellt insbesondere vor dem Hintergrund seines Aufbaus hohe Anforderungen an die Materialfestigkeit. Such a wheel carrier and such a cooling air guide arrangement for a disc brake is known from DE 33 21 750 C2 known. In this case, the wheel carrier has an air guide device made of plastic, for example, which guides the air into the area of the brake disk. Furthermore, from the EP 1 070 604 B1 a wheel carrier is known, which has an inner ring and an outer ring, which are interconnected by ribs, which simultaneously define openings for the passage of air. Such a wheel carrier makes, especially against the background of its structure high demands on the material strength.

Obwohl eine Kühlluftzufuhr zu den Bremsen durch die oben dargestellten Radträger bzw. Kühlluftführungsanordnung erreicht wird, hat es sich herausgestellt, dass die Kühlung lediglich unvollständig bzw. nicht gezielt oder effizient genug erfolgt, das heißt, dass die Öffnungen so ausgelegt sind, dass möglichst viel Luft zur bremse fließen kann. Alle Flächen der Bremse werden in einem bestimmten Maße gekühlt. Insbesondere eine weitestgehende Öffnung des Radträgers, wie sie die EP 1 070 604 B1 beschreibt, offenbart ebenfalls keine vollständige, zielgerichtete Kühlung und ist zudem extrem fertigungs- und damit kostenaufwendig aufgrund der hohen Anforderungen an die Steifigkeit. Although a cooling air supply to the brakes is achieved by the above-illustrated wheel carrier or cooling air guide arrangement, it has been found that the cooling only incomplete or not targeted or efficient enough, that is, that the openings are designed so that as much air can flow to the brake. All surfaces of the brake are cooled to a certain extent. In particular, the widest possible opening of the wheel carrier, as the EP 1 070 604 B1 also does not disclose complete, targeted cooling and is also extremely expensive to manufacture and therefore expensive due to the high rigidity requirements.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Radträger bzw. eine Kühlluftführungsanordnung für eine Scheibenbremse zu schaffen, der/die oben genannten Nachteile vermeidet. The object of the invention is therefore to provide a wheel carrier or a cooling air guide arrangement for a disc brake, which avoids the above-mentioned disadvantages.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die mindestens eine Kühlluftgeometrie als Kühlluft-Strömungsleitkörper ausgebildet ist, wobei der Kühlluft-Strömungsleitkörper eine Eintrittsfläche aufweist, die größer als die Austrittsfläche ist, derart, dass der Kühlluftkanal als Düse wirkt. Hierdurch ist es auf einfache Art und Weise möglich, die Luft effizient von der Fahrzeugmitte durch den Radträger hindurch zur Bremsscheibe zu leiten. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Kühlluft-Strömungsleitkörper auch noch mindestens einen Luftleitsteg aufweisen, der eine gerichtete Luftführung ermöglicht. This object is achieved in that the at least one cooling air geometry is designed as a cooling air flow guide body, wherein the cooling air flow guide body has an inlet surface which is larger than the outlet surface, such that the cooling air channel acts as a nozzle. As a result, it is possible in a simple manner to guide the air efficiently from the vehicle center through the wheel carrier to the brake disk. In an advantageous embodiment, the cooling air flow guide also have at least one Luftleitsteg that allows a directional air flow.

Darüber hinaus kann ein Bremssattel derart angeordnet sein, dass ein Kühlluft-Strömungsleitkörper zwischen dem Bremssattel und dem Radträger ausgebildet ist. In addition, a caliper may be arranged such that a cooling air flow guide is formed between the caliper and the wheel carrier.

Die Aufgabe wird ebenfalls durch eine Kühlluftführungsanordnung für eine Scheibenbremse mit einem derartigen Radträger sowie mit einer Bremsscheibe, die innen liegende Kühlkanäle aufweist, dadurch gelöst, dass die Kühlluftkanäle der Bremsscheibe Lufteintrittsflächen aufweisen, die in Form und Durchströmrichtung auf die Luftaustrittsfläche des jeweiligen Kühlluft-Strömungsleitkörpers ausgerichtet sind, derart, dass die jeweilige Austrittsfläche des Kühlluft-Strömungsleitkörpers mit den Lufteintrittsflächen der Bremsscheibe korrespondieren. Hierdurch findet eine optimale Zuführung der Kühlluft mit einem hohen Massendurchsatz durch die Bremsscheibe statt. Da die Innenkühlkanäle im Vergleich zu den außen liegenden Bremsscheibenflächen eine größere Fläche beschreiben und da der Wärmeübergang proportional zur Oberfläche ist, kann durch eine derartige Vorgehensweise eine Verbesserung bzw. Effizienzsteigerung des konvektieren Wärmetransportes erreicht werden. Auch findet bei einer derartigen direkten Anströmung der innen liegenden Kühlluftkanäle bei Nässe ein geringerer Nässeeintrag an den außen liegenden Oberflächen der Bremsscheibe statt. Das Nassansprechverhalten der Bremse wird durch eine derartige Vorgehensweise dementsprechend nicht negativ beeinflusst. The object is also achieved by a cooling air guide arrangement for a disc brake with such a wheel carrier and with a brake disc having internal cooling channels, characterized in that the cooling air channels of the brake disc have air inlet surfaces which are aligned in shape and flow direction on the air outlet surface of the respective cooling air flow are such that the respective exit surface of the cooling air flow guide with the air inlet surfaces of the brake disc correspond. As a result, an optimal supply of cooling air with a high mass flow rate through the brake disc takes place. Since the internal cooling channels describe a larger area in comparison to the external brake disc surfaces and since the heat transfer is proportional to the surface, an improvement or increase in efficiency of the convected heat transport can be achieved by such an approach. Also, in such a direct flow of the internal cooling air ducts in the wet, a lesser moisture entry takes place on the outer surfaces of the brake disc. The wet response of the brake is accordingly not adversely affected by such a procedure.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das Verhältnis von Gesamt-Kühlaustrittsfläche aller Kühlluft-Strömungsleitkörper zur Gesamt-Lufteintrittsfläche der Bremsscheibe φ = 0,3 bis 0,8, bevorzugt φ = 0,5 ist. It has proved to be particularly advantageous if the ratio of the total cooling outlet area of all cooling air flow guide bodies to the total air inlet area of the brake disk is φ = 0.3 to 0.8, preferably φ = 0.5.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, hierin zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing, in which:

1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Kühlluftführungsanordnung mit einem erfindungsgemäßen Radträger, und 1 a schematic view of a cooling air guide assembly according to the invention with a wheel according to the invention, and

2 eine Schnittansicht durch die Kühlluftführungsanordnung der 1. 2 a sectional view through the cooling air guide assembly of 1 ,

1 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Kühlluftführungsanordnung 2 mit einem erfindungsgemäßen Radträger 4. Über Anschlussmittel 6 ist der Radträger 4 mit einem nicht weiter dargestellten Fahrzeugchassis verbunden. Des Weiteren weist der Radträger weitere Anschlussmittel 8 zur Verbindung mit nicht weiter dargestellten Anbauteilen auf. Über Anschlussmittel 10 ist ein Bremssattel 12 vorgesehen, der verdeckt angeordnete Bremsbeläge 14 aufweist und auf bekannte Weise hydraulisch betätigbar ist. Bei einer hydraulischen Betätigung wirkt er auf eine Bremsscheibe 16 ein. Des Weiteren weist der Radträger 4 eine Ausnehmung 18 auf zur Aufnahme eines nicht weiter dargestellten Radlagers, in dem eine Radnabe drehbar gelagert ist. 1 shows a schematic view of a cooling air guide assembly according to the invention 2 with a wheel carrier according to the invention 4 , About connection means 6 is the wheel carrier 4 connected to a vehicle chassis not shown. Furthermore, the wheel carrier has further connection means 8th for connection with attachments not shown. About connection means 10 is a caliper 12 provided, the concealed brake pads 14 has and hydraulically actuated in a known manner. In a hydraulic actuation, it acts on a brake disc 16 one. Furthermore, the wheel carrier 4 a recess 18 for receiving a wheel bearing, not shown, in which a wheel hub is rotatably mounted.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel weist zwei Kühlluft-Strömungsleitkörper 20, 22 auf, der erste Kühlluft-Strömungsleitkörper 20 ist im Radträger 4 ausgebildet. Der zweite Kühlluft-Strömungsleitkörper 22 ist zwischen einer Außenfläche des Radträgers 4 und Innenflächen des Bremssattels 12 ausgebildet. Der Kühlluft-Strömungsleitkörper 20 weist zwei Luftleitstege 24 auf, die rechtwinklig oder auch angewinkelt in Bezug auf die Bremsscheibe 16 verlaufen können. The present embodiment has two cooling air flow guide 20 . 22 on, the first cooling air flow guide 20 is in the wheel carrier 4 educated. The second cooling air flow guide 22 is between an outer surface of the wheel carrier 4 and inner surfaces of the caliper 12 educated. The cooling air flow guide 20 has two baffles 24 at right angles or at an angle with respect to the brake disc 16 can run.

2 zeigt nun eine Schnittansicht der Kühlluftführungsanordngung 2. Deutlich zu erkennen ist die Geometrie des Kühlluft-Strömungsleitkörpers 20, der eine Eintrittsfläche 26 aufweist, die größer als eine Austrittsfläche 28 ist. Auf diese Weise können die Kühlluft-Strömungsleitkörper 20, 22 als Düsen wirken, was einen sehr hohen Kühlluft-Massendurchsatz gewährleistet. Deutlich zu erkennen in dieser Ansicht ist ein innen liegender Kühlluftkanal 30 der Bremsscheibe 16. Dabei weist die Bremsscheibe 16 Lufteintrittsflächen 32 auf, die durch Bremsscheibenstege 34 voneinander getrennt sind und die in Form und Durchströmrichtung auf die Luftaustrittsfläche 28 des Kühlluft-Strömungsleitkörpers 20 ausgerichtet sind (siehe hierzu auch 1). Auf diese Weise korrespondieren die jeweiligen Austrittsflächen 28 des Kühlluft-Strömungsleitkörpers 20 mit den Lufteintrittsflächen 32 der Bremsscheibe 16. Eine optimale Durchströmung der Bremsscheibe 16 ist damit sichergestellt. 2 now shows a sectional view of the Kühlluftführungsanordngung 2 , Clearly visible is the geometry of the cooling air flow guide 20 that has an entrance surface 26 that is larger than an exit surface 28 is. In this way, the cooling air flow guide 20 . 22 act as nozzles, which ensures a very high cooling air mass flow rate. Clearly visible in this view is an internal cooling air duct 30 the brake disc 16 , In this case, the brake disc 16 Air inlet surfaces 32 on, through brake disc webs 34 are separated from each other and in the form and flow direction on the air outlet surface 28 the cooling air flow guide 20 are aligned (see also 1 ). In this way, the respective exit surfaces correspond 28 the cooling air flow guide 20 with the air inlet surfaces 32 the brake disc 16 , An optimal flow through the brake disc 16 is guaranteed.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das Verhältnis von Gesamt-Kühlaustrittsfläche beider Kühlluft-Strömungsleitkörper 20, 22 zur Gesamt-Lufteintrittsfläche 32 der Kühlluftkanäle 30 Phi = 0,3 bis 0,8, bevorzugt Phi = 0,5 ist. Dies bietet den weiteren großen Vorteil, dass der Radträger hinsichtlich den Festigkeitsund Steifigkeitsanforderungen und auch hinsichtlich der Bauraumanforderungen sehr flexibel in der Ausgestaltung ist. It has proved to be particularly advantageous if the ratio of total cooling outlet area of both cooling air flow guide 20 . 22 to the total air inlet area 32 the cooling air channels 30 Phi = 0.3 to 0.8, preferably Phi = 0.5. This offers the further great advantage that the wheel carrier in terms of strength and stiffness requirements and also in terms of space requirements is very flexible in the design.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3321750 C2 [0003]
EP 1070604 B1 [0003, 0004]

Claims

Wheel carrier for motor vehicles, with a recess ( 18 ) for receiving a wheel bearing, with connection means ( 6 . 8th ) for connection to a motor vehicle chassis and for connection with attachments, such as a caliper ( 22 ), and with at least one integrated Kühlluftleitgeometrie ( 20 . 22 ) for the substantially axial passage of cooling air, characterized in that the at least one Kühlluftleitgeometrie ( 20 . 22 ) is designed as a cooling air flow guide, wherein the cooling air flow guide an entrance surface ( 26 ), which is larger than an exit surface ( 28 ), such that the cooling air flow guide body ( 20 . 22 ) acts as a nozzle.

Wheel carrier according to claim 1, characterized in that the cooling air flow guide at least one Luftleitsteg ( 24 ) having.

Wheel carrier according to claim 1 or 2, characterized in that a caliper ( 12 ) is arranged such that a cooling air flow guide ( 22 ) between the caliper ( 12 ) and the wheel carrier ( 4 ) is trained.

Cooling air guide arrangement for a disc brake with a wheel carrier ( 4 ) according to claim 1 or 2, and with a brake disc ( 16 ), which has internal cooling air channels, characterized in that the cooling air channels of the brake disc ( 16 ) Air intake surfaces ( 32 ), which in the form and flow direction on the air outlet surface ( 28 ) of the respective cooling air flow guide body ( 20 . 22 ) are aligned such that the respective exit surface ( 28 ) of the cooling air flow guide body ( 20 . 22 ) with the air inlet surfaces ( 32 ) correspond.

Cooling air guide arrangement according to claim 4, characterized in that the ratio of total cooling outlet area ( 28 ) of all cooling air flow guide bodies ( 20 . 22 ) to the total air inlet area ( 32 ) of the cooling air channels ( 30 ) of the brake disk φ = 0.3 to 0.8, preferably φ = 0.5.