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Die Erfindung betrifft einen Bremsscheibenring nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 der Erfindung. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Bremsscheibenring für eine Bremsscheibe, die für die Verwendung in Kraftfahrzeugen vorgesehen ist.
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Aus
DE 101 29 500 A1 ist eine Bremsscheibe bekannt, in welcher wechselweise sich bis zum Innenumfang erstreckende und sich nicht bis zum Innenumfang ersteckende Kühlkanäle angeordnet sind, wobei die sich in bis zum Innenumfang ersteckenden Kühlkanäle in quer zu dem jeweiligen Kühlkanal verlaufende Öffnungen münden.
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Aus
US 2004/0216856 A1 ist eine Bremsscheibe bekannt, die eine Vielzahl von radial verlaufenden Kühlkanälen aufweist. Jeder radial verlaufende Kühlkanal umfasst im äußeren Bereich der Bremsscheibe zusätzliche, v-förmige Abzweigungen, wodurch die Zahl der im Bereich des Außenumfangs angeordneten Öffnungen erhöht ist.
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Aus der
GB 2 409 886 A ist eine Bremsscheibe mit Gruppen aus mehreren Kühlkanälen bekannt, wobei die äußeren Enden der Kühlkanäle gleichmäßig über den Außenumfang der Bremsscheibe verteilt angeordneten sind und die inneren Enden von je 6, 8, 9, 12 15, 18 oder mehr Kühlkanälen zu Gruppen zusammengefasst und in einer gemeinsamen Luftsammelaussparung der Bremsscheibe zusammengeführt sind.
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Aus der
US 2008 / 0 289 918 A1 ist eine Bremsscheibe mit mehreren sich von einer Außenumfangsfläche zu einer Innenumfangsfläche erstreckenden Kühlkanälen bekannt, wobei die äußeren Enden der Kühlkanäle gleichmäßig über den Außenumfang der Bremsscheibe verteilt angeordneten sind und die inneren Enden von je 3 Kühlkanälen zu Gruppen zusammengefasst und in einer gemeinsamen Luftsammelaussparung der Bremsscheibe zusammengeführt sind.
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Aus der
DE 10 2007 001 567 A1 ist eine Bremsscheibe mit einer Vielzahl gleichmäßig über den Umfang der Bremsscheibe verteilt angeordneter und sich radial erstreckender Belüftungs- und Durchgangskanäle unterschiedlicher Längserstreckung bekannt.
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Aus der
US 2011 / 0 005 873 A1 ist eine Bremsscheibe mit mehreren über den Umfang derselben verteilt angeordneten sowie radial ausgerichteten länglichen Öffnungen zum Transportieren eines Kühlmittels bekannt, die sich überdies auch in axialer Richtung der Bremsscheibe erstrecken. Zwischen besagten Öffnungen ist jeweils eine Kühlkanalkonfiguration mit mehreren geraden und zueinander parallel verlaufenden Kanälen angeordnet.
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Aus der
DE 600 29 610 T2 ist eine Bremsscheibe mit Kühlluft leitenden Kanälen bekannt, deren Ein- und Auslässe am oder in der Nähe des äußeren Umfanges des radial äußeren Scheibenabschnitts oder in der seitlichen Oberfläche des radial äußeren Scheibenabschnitts angeordnet sind. Die Kanäle weisen in der Ebene der Bremsscheibe einen gekrümmten Verlauf auf.
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Aus der
JP H08- 61 403 A ist eine Bremsscheibe bekannt, welche in Umfangsrichtung in drei Scheibenabschnitte unterteilt ist. Ein jeder Scheibenabschnitt weist eine Gruppe Belüftungskanäle auf, welche parallel zueinander angeordnet sind derart, dass sich nur ein Teil der Belüftungskanäle von einem Außenumfang zu einem Innenumfang der Bremsscheibe erstreckt, wogegen randseitig des betreffenden Scheibenabschnitts angeordnete Belüftungskanäle sich vom Außenumfang zu einer Grenzfläche zwischen den Scheibenabschnitten erstrecken und mit randseitig angeordneten Belüftungskanälen des benachbarten Scheibenabschnitts korrespondieren.
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Aus der
DE 20 2008 008 478 U1 ist eine Bremsscheibe mit einer Vielzahl über den Umfang derselben verteilt angeordneter sowie sich in radialer Richtung der Bremsscheibe erstreckender und demgemäß v-förmig zueinander angeordneter Lamellenelemente unterschiedlicher Länge bekannt, welche zwischen sich Flusspfade für die Bremsscheibe durchströmende Luft ausbilden. Die Lamellenelemente sind in Gruppen angeordnet, wobei in Umfangsrichtung der Bremsscheibe gesehen sich an eine Gruppe langer Lamellenelemente eine Gruppe kurzer Lamellenelemente und an diese wiederum eine Gruppe langer Lamellenelemente anschließt. Im Bereich der Gruppen kurzer Lamellenelemente sind radial außen weitere Lamellenelemente ausgebildet, welche sich in Umfangsrichtung der Bremsscheibe erstrecken.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen laufrichtungsungebundenen Bremsscheibenring für eine Bremsscheibe zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Wärmeabfuhr ermöglicht und zugleich kostengünstig herstellbar ist.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Danach wird ausgehend von einem Bremsscheibenring mit darin angeordneten Kühlkanälen, die in mehreren, ausschließlich wiederholend angeordneten Kanalgruppen angeordnet sind, wobei jede Kanalgruppe mindestens zwei, v-förmig verlaufende Kühlkanäle umfasst, die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass die ausschließlich widerholend angeordneten Kanalgruppe jeweils einen sich von einem Außenumfang zu einem Innenumfang des Bremsscheibenrings erstreckenden Kühlkanal in Form eines Hauptkanals, dessen Mittelachse mH in Bezug auf einen Mittelpunkt M des Bremsscheibenrings radial verläuft, und zwei sich vom Außenumfang zum Innenumfang des Bremsscheibenrings erstreckende, v-förmig und um den Hauptkanal spiegelsymmetrisch angeordnete Kühlkanäle in Form von Nebenkanälen aufweist, wobei die Mittelachsen mN unmittelbar nebeneinander angeordneter Nebenkanäle benachbarter Kanalgruppen parallel zueinander verlaufend angeordnet sind, wobei die Mittelachsen mH, mN einer Kanalgruppe alle in einem Winkel α zueinander angeordnet sind, wobei die benachbarten, radial verlaufenden Hauptkanäle in einem Winkel β zueinander angeordnet sind, und wobei der Winkel β doppelt so groß ist wie der Winkel α.
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Ein erfindungsgemäßer Bremsscheibenring lässt sich insbesondere deshalb kostengünstig herstellen, weil die parallel zueinander verlaufenden Kühlkanäle unabhängig von der Herstellungsart des Bremsscheibenrings einfach und kostengünstig gefertigt werden können. Sofern der erfindungsgemäße Bremsscheibenring in einem kernbasierten Formverfahren, insbesondere im Gießverfahren, hergestellt wird, können für jeweils zwei zueinander parallel verlaufende Kühlkanäle gemeinsam betätigbare Schieber oder sonstige Entformungswerkzeuge verwendet werden, die gemeinsame Auszugsnormalen aufweisen. Sofern der Bremsscheibenring zumindest teilweise durch spanende Bearbeitung hergestellt wird (dies ist insbesondere bei montierten Bremsscheibenringen der Fall), können parallel zueinander verlaufende Werkzeugachsen eingesetzt werden, um die parallel zueinander verlaufenden Kühlkanäle in einem Fertigungsschritt zu fertigen. Die v-förmige Anordnung ermöglicht es darüber hinaus, die in dem erfindungsgemäßen Bremsscheibenring vorgesehenen Kühlkanäle gegenüber der radialen Richtung geneigt und insbesondere spiegelsymmetrisch zur radialen Richtung des Bremsscheibenrings anzuordnen, so dass die v-förmig angeordneten Kühlkanäle laufrichtungsungebunden in dem Bremsscheibenring angeordnet sind. Dazu werden die v-förmigen Kühlkanäle vorzugsweise spiegelsymmetrisch zu einer radial verlaufenden Achse des Bremsscheibenrings angeordnet.
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Dadurch, dass die parallel zueinander verlaufenden Kühlkanäle unmittelbar nebeneinander und somit benachbart angeordnet sind, können die benachbarten Kanäle über einen gemeinsamen Schieber besonders einfach abgeformt werden.
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Durch die Ausbildung eines radial verlaufenden Hauptkanals kann die Kühlleistung eines erfindungsgemäßen Bremsscheibenrings weiter erhöht werden. Ferner kann eine homogenere Materialverteilung erzielt werden, wenn radial verlaufende Hauptkanäle vorgesehen sind. Dies ist sowohl für eine Fertigung im Gießverfahren als auch - unabhängig vom Herstellungsverfahren - für den späteren Betrieb eines Bremsscheibenrings von Vorteil, da der Bremsscheibenring sich bei einer homogeneren Materialverteilung gleichmäßiger erwärmt bzw. abkühlt und somit einer temperaturbedingten Verformung entgegengewirkt wird.
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Die Mittelachsen mN der Nebenkanäle einer Kanalgruppe eines erfindungsgemäßen Bremsscheibenrings weisen vorzugsweise einen gemeinsamen Schnittpunkt S auf, der auf der Mittelachse mH des radial verlaufenden Hauptkanals liegt. In diesem Fall ergibt sich eine spiegelsymmetrische Anordnung, welche eine laufrichtungsunabhängige, gleichmäßige Wärmeabfuhr bewirkt. Die Schnittpunkte S aller Kanalgruppen liegen vorzugsweise auf einem konzentrisch um den Mittelpunkt M des Bremsscheibenrings angeordneten Kreis und sind weiter bevorzugt in regelmäßigen Abständen angeordnet, so dass sich über den Umfang verteilt eine sich wiederholende, gleichmäßige Struktur von Kühlkanälen ergibt.
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In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bremsscheibenrings sind die v-förmigen Nebenkanäle und der radial verlaufende Hauptkanal einer Kanalgruppe in einem gemeinsamen Mündungsbereich im Bereich des Innenumfangs des Bremsscheibenrings zusammengeführt. Durch eine derartige Zusammenführung können sämtliche Kanäle eines Bremsscheibenrings in relativ engen Abständen angeordnet werden, ohne dass der Querschnitt der Kanäle im Bereich des Innenumfangs deutlich verjüngt werden muss. Deutliche Verjüngungen sind zu vermeiden, um eine größere Verzögerung der Kühlluft bei der Durchströmung der Kühlkanäle zu unterbinden. Die Verzögerung der Kühlluft birgt die Gefahr der Strömungsablösung und eines damit verbundenen geringeren Kühlmassestroms. Vorzugsweise ist die Abweichung der Querschnittsfläche der Kühlkanäle über deren Länge nicht größer als 30 Prozent, bevorzugt nicht größer als 20 Prozent und besonders bevorzugt nicht größer als 10 Prozent.
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Dadurch, dass die Mittelachsen mH, mN einer Kanalgruppe alle in einem Winkel α zueinander angeordnet sind, die benachbarten, radial verlaufenden Kanäle in einem Winkel β angeordnet sind, und der Winkel β doppelt so groß ist wie der Winkel α, ergibt sich über den Umfang verteilt eine regelmäßige Anordnung von Kühlkanälen, welche eine besonders gleichmäßige und effiziente Wärmeabfuhr gewährleistet.
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Wie bereits erwähnt, kann ein erfindungsgemäßer Bremsscheibenring als einteiliges Bauteil in einem kernbasierten Formverfahren, insbesondere im Gießverfahren, hergestellt sein. In diesem Fall können für die Herstellung gemeinsam gesteuerte Schieber für jeweils parallel zueinander ausgebildete Kühlkanäle verwendet werden, um die Herstellungskosten gering zu halten. Ein erfindungsgemäßer Bremsscheibenring kann alternativ auch zumindest teilweise (vorzugsweise vollständig) durch spanende Fertigung hergestellt sein. In diesem Fall können für die Fertigung der parallel zueinander ausgerichteten Kühlkanäle parallel zueinander verlaufende, gemeinsam gesteuerte Fertigungsachsen verwendet werden.
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Ein erfindungsgemäßer Bremsscheibenring kann aus jedem geeigneten Werkstoff hergestellt sein. An dieser Stelle wird noch einmal explizit auf den Vorteil verwiesen, dass ein erfindungsgemäßer Bremsscheibenring laufrichtungsungebunden ist und insofern sowohl auf der linken als auch auf der rechte Seite eines Kraftfahrzeuges verbaut werden kann, ohne dass es dadurch zu Unterschieden hinsichtlich der Leistungsfähigkeit kommt. Insbesondere ist die Wärmeabfuhr laufrichtungsungebunden gleich.
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Es wird ferner darauf verwiesen, dass die Erfindung auch Bremsscheiben mit einem erfindungsgemäßen Bremsscheibenring und einen innerhalb des Bremsscheibenrings angeordneten oder einstückig damit ausgebildeten Bremsscheibentopf umfasst. Es ist insofern nicht zwingend erforderlich, dass der Bremsscheibenring und der Bremsscheibentopf separate Bauteile sind. Als Bremsscheibenring wird insbesondere der äußere Bereich einer Bremsscheibe verstanden, welcher für den Angriff der Bremsbeläge vorgesehen ist. Als Bremsscheibentopf wird insbesondere ein sich innen an den Bremsscheibenring anschließender Bereich einer Bremsscheibe verstanden, welcher zur Befestigung (insbesondere Verschraubung) der Bremsscheibe mit einem Fahrzeugrad dient. Die Erfindung umfasst auch Kraftfahrzeuge mit einer wie vorstehend beschriebenen Bremsscheibe.
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Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel einer Bremsscheibe mit einem erfindungsgemäßen Bremsscheibenring in einer Schnittdarstellung,
- 2 den erfindungsgemäßen Bremsscheibenring aus 1 ohne Bremsscheibentopf in einer perspektivischen Ansicht,
- 3 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie III-III in 2 und
- 4 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie IV-IV in 2.
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1 zeigt eine Ausführungsform einer Bremsscheibe 36 mit einem erfindungsgemäßen Bremsscheibenring 10 und einem innerhalb des Bremsscheibenrings 10 angeordneten Bremsscheibentopf 30 in einer Schnittdarstellung. Der Bremsscheibenring 10 umfasst eine Vielzahl von Kühlkanälen 12. Die Bremsscheibe 36 ist horizontal geschnitten dargestellt, wobei die Schnittebene mittig durch die Kühlkanäle 12 führt. Wie aus 1 ersichtlich, umfasst die gezeigte Ausführungsform insgesamt 30 Kühlkanäle 12. Alle Kühlkanäle 12 führen vom Außenumfang 20 des Bremsscheibenrings 10 bis zu einem Innenumfang 22. An den Innenumfang 22 schließt sich der Bremsscheibentopf 30 an, der einstückig mit dem Bremsscheibenring 10 ausgebildet oder als separates Bauteil hergestellt und mit diesem fest verbunden sein kann.
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Es kann unterschieden werden zwischen Hauptkanälen 14 einerseits, deren Mittelachsen mH in Bezug auf den Mittelpunkt M des Bremsscheibenrings 10 radial verlaufen, und den Hauptkanälen 14 zugeordneten Nebenkanälen 16 andererseits, deren Mittelachsen mN einen gemeinsamen Schnittpunkt S mit der Mittelachse mH der Hauptkanäle 14 aufweisen. Sämtliche Schnittpunkte der Mittelachsen mN der Nebenkanäle 16 mit den Mittelachsen mH der Hauptkanäle 14 liegen auf einem Kreis K, der in der gezeigten Ausführungsform auf den sogenannten Lochkreis des Bremsscheibentopfes 30 schneidet, auf welchem sich fünf kreisförmige Durchgangsöffnungen 18 zur Anordnung von Befestigungsschrauben (nicht dargestellt) befinden. Der Kreis K kann auch außerhalb oder innerhalb des Lochkreises liegen.
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In der gezeigten Ausführungsform bilden ein Hauptkanal 14 und zwei, v-förmig und spiegelsymmetrisch um den Hauptkanal 14 angeordnete Nebenkanäle 16 eine Kanalgruppe. Sowohl die Hauptkanäle 14 als auch die Nebenkanäle 16 erstrecken sich vom Außenumfang 20 bis zum Innenumfang 22. Sie sind vom Außenumfang 20 beginnend zum Mittelpunkt M hin zunächst voneinander separiert, bis sie in einem an den Innenumfang 22 angrenzenden Mündungsbereich 24 zusammengeführt sind.
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Die einzelnen Kanalgruppen sind durch insgesamt zehn, sich vom Außenumfang 20 bis zum Innenumfang 22 des Bremsscheibenrings 10 erstreckende Wände 26 voneinander separiert. Diese sind in der gezeigten Ausführungsform, bei der es sich um einen zusammengebauten (d.h. eine montierten) Bremsschreibenring 10 handelt, über Schrauben 28 an dem Bremsscheibenring 10 befestigt.
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Insgesamt umfasst der in 1 dargestellte Bremsscheibenring 10 zehn Kanalgruppen, die gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind. Der in der Figur eingetragene Winkel β zwischen zwei Hauptkanälen 14 beträgt somit folglich 36°, der Winkel α zwischen einem Hauptkanal 14 und einem Nebenkanal 16 der gleichen Kanalgruppe beträgt 18°. Daraus ergibt sich auch, dass die Mittelachsen mN von aneinander angrenzenden Nebenkanälen 16 aus benachbarten Kanalgruppen parallel zueinander verlaufen.
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2 zeigt nur den erfindungsgemäßen Bremsscheibenring 10 der Bremsscheibe 36 ohne Bremsscheibentopf (in 2 nicht dargestellt) und ohne Schrauben (in 2 nicht dargestellt) in einer perspektivischen Darstellung. Wie aus 2 gut ersichtlich ist, enden die Wände 26 im Bereich des Innenumfangs 22 des Bremsscheibenrings 10 mit sogenannten Anschraubbutzen 32.
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Die 3 und 4 zeigen die Schnittdarstellungen gemäß den Linien III-III (3) bzw. IV-IV (4) in 2. Mit hK ist in den 2-4 die Höhe der zum Innenumfang 22 gerichteten inneren Kanalausgänge 34 gekennzeichnet. Mit hA ist in den 2-4 die Höhe der Anschraubbutzen 32 gekennzeichnet. Wie aus den 2-4 ersichtlich ist, entspricht die Höhe hK der inneren Kanalausgänge 34 der Höhe hA der Anschraubbutzen 32. Diese Gestaltung ist strömungstechnisch besonders günstig und ermöglicht eine effiziente Wärmeabfuhr aus dem Bremsscheibenring 10.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bremsscheibenring
- 12
- Kühlkanal
- 14
- Hauptkanal
- 16
- Nebenkanal
- 18
- Durchgangsöffnungen
- 20
- Außenumfang
- 22
- Innenumfang
- 24
- Mündungsbereich
- 26
- Wand
- 28
- Schraube
- 30
- Bremsscheibentopf
- 32
- Abschraubbutzen
- 34
- innerer Kanalausgang
- 36
- Bremsscheibe
