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Die Erfindung betrifft eine Bremsbelaganordnung mit einer Platte (englisch: shim) und eine Platte. Die Bremsbelaganordnung und die Platte sind für eine Fahrzeugscheibenbremse bestimmt. Das Fahrzeug kann ein Straßenfahrzeug sein, z. B. ein Lkw, ein Pkw oder ein Bus.
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Platten werden häufig in Scheibenbremssystemen verwendet und können auch als Dämpfungsscheiben, Dämpfungsplatten oder Dämpfungsbleche bezeichnet werden. Die Platten sind ebene Teile, die an der Rückseite einer Bremsbelagrückenplatte angeklebt oder mechanisch befestigt sind. Die Rückenplatte ist ein starres Metallteil, das an seiner Vorderseite einen Reibmaterialbelag trägt.
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Die Platten verhindern einen direkten Kontakt (insbesondere einen harten metallischen Kontakt) zwischen der Rückenplatte und einem Bremskolben oder einem Bremssattel der Fahrzeugscheibenbremse. Dies trägt dazu bei, Vibrationen beim Bremsen zu begrenzen und damit die Entstehung von akustischen Geräuschen zu verringern. Ein Beispiel für eine Platte für eine Fahrzeugscheibenbremse findet sich in der
DE 10 2010 004 012 B4 .
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Beim Bremsen entstehen erhebliche Mengen an Reibungswärme, wobei z. B. die Bremsscheibe oder der Bremsbelag Temperaturen von mehr als 100 °C erreichen, z. B. 400 °C oder mehr. Diese Wärme wird von den Bauteilen der Fahrzeugscheibenbremse abgeleitet und breitet sich in ihnen aus.
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Diese Wärme kann zu verschiedenen Problemen führen. Beispielsweise können die Bauteile der Fahrzeugscheibenbremse eine ungleichmäßige Erwärmung erfahren, was zu Spannungen und/oder Verformungen führen kann. Außerdem kann die Bremsflüssigkeit, die mit einem Bremskolben in Berührung kommt, erwärmt werden. Dies ist aus Sicherheitsgründen unerwünscht.
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Es ist ein Ziel der Erfindung, zumindest einige dieser Nachteile zu begrenzen und das Wärmemanagement in Fahrzeugscheibenbremsen zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand gemäß den beigefügten unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen und in dieser Beschreibung definiert.
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Dementsprechend wird eine Bremsbelaganordnung für eine Fahrzeugscheibenbremse offenbart, wobei die Fahrzeugscheibenbremse eine Bremsscheibe umfasst, die um eine Drehachse drehbar ausgebildet ist, wobei die Bremsbelagbaugruppe umfasst:
- - eine Rückenplatte, die dazu eingerichtet ist, an ihrer Vorderseite einen Reibmaterialbelag zum Berühren der Bremsscheibe zu tragen;
- - eine Platte, die an einer Rückseite der Rückenplatte angeordnet ist.
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Die Platte hat einen radial oberen Rand und einen radial unteren Rand, wobei der radial obere Rand und der radial untere Rand durch zwei gegenüberliegende Seitenabschnitte verbunden sind. Die Platte hat mindestens einen seitlich vorstehenden Wärmeableitungsabschnitt, der sich entlang einer (z. B. virtuellen und/oder räumlichen) Ebene erstrecken kann, die die Rückseite umfasst. Der Wärmeableitungsabschnitt wird von einem der Seitenabschnitte gebildet und ragt über eine Seitenkante der Rückseite hinaus (oder mit anderen Worten, er steht in Bezug auf diese vor).
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Bei einer solchen Konfiguration kann die Platte dazu eingerichtet sein, dass sie erhebliche Wärmemengen, die von der Rückenplatte und insbesondere vom Reibmaterial aufgenommen werden, in eine seitliche Richtung leitet. Dementsprechend kann sie die Wärme tangential zu einer Verschiebungsachse des Bremsbelags ableiten, anstatt entlang dieser Verschiebungsachse und in Richtung des Bremskolbens. Die von der Platte aufgenommene Wärme kann so in größerem Umfang als bei bestehenden Systemen abgeleitet werden, anstatt die Bremsflüssigkeit zu erreichen. In diesem Zusammenhang vergrößert der Wärmeableitungsabschnitt die Oberfläche der Platte zur Wärmeableitung und/oder steht so vor, dass er die Wärme in einer Richtung weg von der Mitte der Platte leitet (d. h. von dem Teil der Platte, der mit dem Bremskolben in Kontakt kommt).
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Wenn der Wärmeableitungsabschnitt über einen Seitenkante der Rückenplatte hinausragt, kann er eine große Oberfläche bilden, die mit Luft in Kontakt ist. Der vorstehende Teil kann zum Beispiel ein freies Ende des Wärmeabgabeabschnitts bilden, das keine weiteren Bauteile berührt. Auf diese Weise können signifikante Wärmemengen an die Umgebung abgegeben werden, anstatt die Bremsflüssigkeit zu erreichen.
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Der Wärmeableitungsabschnitt ist ein kostengünstiges Mittel, das einfach herzustellen ist und nur wenig Gewicht hinzufügt. Gleichzeitig sorgt er für eine effiziente Wärmeableitung.
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Richtungsangaben wie axial, umlaufend oder radial können sich auf die Drehachse beziehen. Eine axiale Richtung erstreckt sich entlang der Drehachse, eine radiale Richtung erstreckt sich orthogonal dazu und eine Umfangsrichtung erstreckt sich um die Drehachse. Auf eine Verschiebungsachse des Bremsbelags, entlang der sich der Bremsbelag beim Bremsen bewegt, kann hierin ebenfalls Bezug genommen werden. Die Platte, die Rückenplatte und/oder der Reibmaterialbelag können sich im Allgemeinen orthogonal zur Verschiebungsachse erstrecken. Die Verschiebungsachse kann parallel zur Drehachse verlaufen.
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Eine Erstreckung entlang eines bestimmten Elements oder Merkmals kann auch eine Erstreckung parallel zu diesem Element oder Merkmal umfassen. Sie kann auch eine Erstreckung in einem leichten Winkel von z. B. weniger als 45° zu diesem Element oder Merkmal umfassen. Insbesondere kann eine Richtungskomponente oder eine vektorielle Komponente der Erstreckung, die parallel zu dem Bauteil oder Merkmal verläuft, eine entsprechende Komponente, die orthogonal zu dem Bauteil oder Merkmal verläuft, übersteigen.
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Der obere und der untere Rand können sich jeweils entlang einer Umfangsrichtung und/oder in einem Winkel zu einer radialen Richtung oder zur Verschiebungsachse erstrecken (dieser Winkel beträgt z. B. mehr als 40°). Die Seitenabschnitte können sich dagegen in einer radialen Richtung und/oder in einem Winkel zur Umfangsrichtung oder zur Verschiebungsachse erstrecken (dieser Winkel beträgt z. B. mehr als 40°).
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Die obere und die untere Kante können mit den Seitenabschnitten an Eckbereichen der Platte verbunden sein oder in diese übergehen. An diesen Eckbereichen kann sich die Umfangsrichtung um mehr als 20° oder mehr als 40° (z. B. bis zu 90°) ändern. Der obere und der untere Rand sowie die Seitenabschnitte können einen Umriss oder eine Grundfläche der Platte und/oder einen Oberflächenbereich von dieser begrenzen oder einschließen. Die Seitenabschnitte können spiegelsymmetrisch zueinander sein. Sie können jeweils eine Seitenkante der Platte umfassen oder bilden.
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Die Rückenplatte, die Scheibenbremse und der Reibmaterialbelag können gemäß bekannten Beispielen gestaltet sein. Die Platte kann dünner sein (d. h. eine geringere Materialstärke aufweisen) als die Rückenplatte und der Reibmaterialbelag. Die Platte kann aus einem Material (z. B. einem metallischen Material oder einem Gummimaterial) hergestellt sein, das sich von dem Material der Rückenplatte und des Reibmaterialbelags unterscheidet. Die Platte kann eine dünne Platte, eine Schicht oder eine Scheibe sein. Die Platte kann in oder entlang einer Umfangsrichtung langgestreckt sein. Ihre Breite in oder entlang einer radialen Richtung kann geringer sein als ihre Länge in oder entlang der genannten Umfangsrichtung, z. B. weniger als zwei Drittel oder weniger als die Hälfte der genannten Länge.
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Die Oberfläche des Wärmeableitungsabschnitts kann mindestens 5 %, mindestens 10 % oder mindestens 20 % der Gesamtoberfläche der Platte umfassen. Sie kann weniger als 25 % betragen. Die Länge des Wärmeableitungsabschnitts in einer langgestreckte Richtung der Platte (z. B. entlang der Umfangsrichtung) kann mindestens 10 % oder mindestens 20 % der Gesamtlänge der Platte betragen, z. B. bis zu einem Drittel der Gesamtlänge. Durch eine entsprechende Dimensionierung des Wärmeableitungsabschnitts kann ein erheblicher Wärmeableitungseffekt erzielt werden, während gleichzeitig Größe und Gewicht begrenzt werden.
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Die Platte kann an die Rückenplatte geklebt und/oder mechanisch daran befestigt werden. Die mechanische Befestigung kann Eingriffsarme und Klemmabschnitte umfassen, die in Eingriff mit einer Außenkante der Rückenplatte gebracht werden. Diese Eingriffsarme oder Klemmabschnitte können sich von den hierin offenbarten Wärmeableitungsabschnitten unterscheiden, z. B. in Bezug auf ihre geringere Größe oder ihre verschiedene Position im Vergleich zu den Wärmeableitungsabschnitten.
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Der Wärmeableitungsabschnitt kann langgestreckt sein. Seine Abmessung orthogonal zu einer radialen Richtung (d. h. seine Länge) kann seine Abmessung entlang der genannten radialen Richtung (d. h. seine Breite) übersteigen.
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Der Wärmeableitungsabschnitt kann einen lokalen Vorsprung bilden, der sich nicht über die gesamte Länge oder den Seitenabschnitt erstreckt. Anders ausgedrückt, kann der Wärmeableitungsabschnitt nur einen begrenzten Abschnitt des Seitenabschnitts abdecken und/oder sich entlang diesem erstrecken und/oder nur einen begrenzten Abschnitt der Seitenkante der Platte definieren. Dies kann Gewicht und Größe begrenzen. Außerdem kann so die Position des Wärmeabfuhrteils entlang des Seitenabschnitts so gewählt werden, dass Kollisionen mit anderen Komponenten der Fahrzeugscheibenbremse vermieden werden.
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Es ist jedoch auch möglich, dass sich der Wärmeableitungsabschnitt über die gesamte Länge des Seitenabschnitts erstreckt und/oder die gesamte Länge einer Seitenkante definiert.
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Im Allgemeinen kann die Rückenplatte ebenfalls einen oberen und eine unteren Rand sowie Seitenabschnitte aufweisen, die neben und/oder entlang des oberen und unteren Randes sowie der Seitenabschnitte der Platte verlaufen.
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Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich der Wärmeableitungsabschnitt orthogonal zu einer radialen Richtung und/oder entlang einer Umfangsrichtung der Bremsscheibe. Der Wärmeableitungsabschnitt bildet beispielsweise einen sich lateral oder seitlich erstreckenden Vorsprung an einem Seitenabschnitt der Platte und/oder erstreckt sich in Richtung einer Führungsausnehmung eines Bremssattels, in dem der Bremsbelag geführt und aufgenommen ist. Der Wärmeableitungsabschnitt kann sich mit Führungsvorsprüngen überlappen, die an den Seitenabschnitten der Rückenplatte vorgesehen sind, wobei die Führungsvorsprünge in der oben erwähnten Führungsausnehmung aufnehmbar sein können.
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In einem Beispiel ist der Wärmeableitungsabschnitt planar. Beispielsweise kann die Platte einen ebenen Hauptkörper haben, und der Wärmeableitungsabschnitt kann sich in der gleichen Ebene wie der Hauptkörper erstrecken. Der Hauptkörper kann eine Hauptoberfläche oder ein Hauptvolumen der Platte definieren. Er kann sich vollständig mit der Rückenplatte überlappen.
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In einer Ausführungsform hat die Platte mindestens zwei Wärmeableitungsabschnitte, einen an jedem der Seitenabschnitte. Auf diese Weise kann die Wärme von einem zentralen Kontaktteil der Platte zum Bremskolben weg und stattdessen zu den beiden Seitenabschnitten der Platte geleitet werden.
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In einer anderen Ausführungsform hat die Platte mindestens zwei Wärmeableitungsabschnitte an einem gemeinsamen Seitenabschnitt. Beispielsweise können die Wärmeabgabeabschnitte radial voneinander beabstandet sein, wobei einer einen radial oberen und der andere einen radial unteren Wärmeabgabeabschnitt bildet.
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Im Allgemeinen kann vorgesehen sein, dass die Platte an ihrem radial oberen und unteren Rand keine Wärmeableitungsabschnitte aufweist. Es wurde festgestellt, dass in der Nähe des oberen und unteren Randes die Nähe zu benachbarten Bauteilen der Fahrzeugbremsscheibe (z. B. dem Bremssattel) eine kollisionsfreie Länge der Wärmeableitungsabschnitte begrenzen kann. Daher ist die Wärmeableitung möglicherweise nicht vergleichbar effektiv, wenn sich die Wärmeableitungsabschnitte z. B. radial von diesen Rändern und/oder über diese hinaus erstrecken würden.
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Einem Beispiel zufolge hat die Platte mindestens zwei Wärmeableitungsabschnitte, die sich in Bezug auf die Abmessungen und/oder die Oberflächengröße unterscheiden. Dies kann eine weitere Möglichkeit sein, die Flexibilität bei der Gestaltung der Platte zu erhöhen, z. B. um sicherzustellen, dass die Platte frei von Kollisionen bleibt und dennoch einen signifikanten Wärmeableitungseffekt bereitstellt.
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In einem Beispiel ist die Platte ein einteiliges oder, mit anderen Worten, ein integrales Element. Die Platte kann zum Beispiel aus einem homogenen Material hergestellt sein. Sie kann z. B. durch Schneiden oder Stanzen hergestellt werden, insbesondere aus einem Blech oder einer Gummiplatte.
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Die Erfindung betrifft auch eine Platte für eine Bremsbelaganordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Diese Platte ist dazu eingerichtet, an der Rückseite der Rückenplatte angeordnet zu werden. Die Platte hat einen radial oberen Rand und einen radial unteren Rand, wobei der radial obere Rand und der radial untere Rand durch zwei gegenüberliegende Seitenabschnitte verbunden sind. Außerdem hat die Platte mindestens einen seitlich vorstehenden Wärmeableitungsabschnitt, der sich entlang einer (z. B. virtuellen und/oder räumlichen) Ebene erstrecken kann, die die Rückseite umfasst. Der Wärmeableitungsabschnitt ist von einem der Seitenabschnitte umfasst und ragt über eine Seitenkante der Rückenplatte hinaus.
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Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Figuren erörtert. In den Figuren können gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Merkmale verwendet werden.
- 1 ist eine Schnittdarstellung einer Fahrzeugscheibenbremse mit einer Bremsbelagbaugruppe nach dem Stand der Technik.
- 2 ist eine Seitenansicht des Bremsbelags aus 1.
- 3 ist eine Vorderansicht der Rückseite des Bremsbelags.
- 4 - 9 sind Ansichten ähnlich wie in 3, jedoch mit Platten gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
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1 zeigt eine Fahrzeugscheibenbremse 1, die im Allgemeinen gemäß bekannter Konfigurationen konfiguriert ist, abgesehen von der weiter unten erläuterten Platte 14.
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Die Fahrzeugscheibenbremse 1 umfasst eine Bremsscheibe 2, die sich um eine Drehachse R dreht. Die Schnittebene von 1 umfasst die Drehachse R. Die Fahrzeugscheibenbremse 1 umfasst ferner einen Bremssattel 3, der sich von einer Seitenfläche der Bremsscheibe 2 zu einer anderen, gegenüberliegenden Seitenfläche erstreckt. Der Bremssattel 3 trägt zwei Bremsbelaganordnungen 4. Diese sind benachbart zu den gegenüberliegenden Seitenflächen der Bremsscheibe 2 angeordnet, um die Bremsscheibe 2 zwischen sich einzuklemmen. Dies geschieht durch Verschieben der Bremsbeläge 4 entlang einer parallel zur Drehachse R verlaufenden Verschiebungsachse D. Konkret drückt ein Bremskolben 5 die (in 1) rechte Bremsbelaganordnung 4 in Kontakt mit der jeweils benachbarten Seitenfläche der Bremsscheibe 2. Nach bekannten Schwimmsattelprinzipien wird somit auch die (in 1) linke Bremsbelaganordnung 4 in Kontakt mit der gegenüberliegenden Seitenfläche der Bremsscheibe 2 gedrückt.
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2 zeigt den rechten Bremsbelag 4 aus 1 in größerer Detailtreue. Die Bremsbelaganordnung 4 umfasst eine ebene, plattenförmige Rückenplatte 10. An einer der Bremsscheibe 2 zugewandten Stirnseite des Bremsbelags 10 ist ein Reibmaterialbelag 12 vorgesehen. Zwischen dem Reibmaterialbelag 12 und dem Bremsbelag 10 kann optional eine nicht abgebildete Unterlage angeordnet werden. Das Reibmaterial kann nach bekannten Beispielen gestaltet werden und unterscheidet sich in der Regel vom Material der Rückenplatte 10.
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An der Rückseite der Rückenplatte 10 befindet sich eine Platte 14. Die Platte 14 wird vom Bremskolben 5 berührt, wenn er den Bremsbelag 4 in Kontakt mit der Bremsscheibe 2 drückt. Die Platte 14 ist ein dünnes, flächiges, plattenförmiges Element.
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Wie durch eine entsprechend angepasste Ausrichtung des dargestellten Koordinatensystems angedeutet, handelt es sich bei 3 um eine Rückansicht der Rückenplatte 10 aus 2. Es ist zu erkennen, dass die Platte 14 einen großen Bereich der Rückseite der Rückwand 10 abdeckt. Die Platte 14 umfasst einen radial oberen Rand 18, einen radial unteren Rand 20 und zwei Seitenabschnitte 22, die jeweils den radial oberen Rand 18 und den radial unteren Rand 20 verbinden. Diese Verbindungen erfolgen im Eckbereich 24 der Platte 14.
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Die Rückenplatte 10 hat außerdem einen radial oberen Rand, einen radial unteren Rand und zwei Seitenabschnitte, die sich entlang der entsprechenden Ränder und Abschnitte 18, 20, 22 der Platte 14 erstrecken. Der rechteckige Umriss der Rückenplatte 10 und der Platte 14 ist nur ein Beispiel; die Ränder und Seitenabschnitte 22 können auch anders geformt sein, z. B. gebogen oder polygonal.
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Die X-Achse in 3 verläuft in Umfangsrichtung, die Z-Achse in radialer Richtung. Die Platte 14 ist in Umfangsrichtung langgestreckt und in radialer Richtung schmaler.
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Der Bremskolben 5 berührt die Platte 14 in seinem mittleren Bereich, z. B. dort, wo sich das Koordinatensystem von 3 befindet. Die am Reibmaterialbelag 22 entstehende Reibungswärme wird über die Rückenplatte 10 und die Platte 14 an den Bremskolben 5 weitergeleitet. Von dort kann sie in eine Bremsflüssigkeit gelangen, die mit dem Bremskolben 5 in Kontakt steht und diesen verlagert.
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Die 4 bis 9 zeigen Ausführungsformen der Platte 14 gemäß der vorliegenden Erfindung. In jeder dieser Ausführungsformen ist an jeder der Seitenkanten 22 der Platte 14 ein Wärmeableitungsabschnitt 26 vorgesehen. Die Wärmeableitungsabschnitte 26 sind integraler Bestandteil der im Allgemeinen einteiligen Platte 14 und erstrecken sich in derselben Ebene wie diese. Die Wärmeableitungsabschnitte 26 erstrecken sich daher ebenfalls entlang und insbesondere parallel zu einer Rückseite der Rückenplatte 10.
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Die Wärmeableitungsabschnitte 26 der 4, 5 sowie 8 und 9 bilden langgestreckte Vorsprünge oder Finger. Diese erstrecken sich nur über einen Teil der (z. B. radialen) Länge der Seitenteile 22. Die Wärmeableitungsabschnitte 26 stehen in Umfangsrichtung und damit seitlich vor. Sie erstrecken sich auch seitlich weiter als die Rückenplatte 10. Anders ausgedrückt, die Wärmeableitungsabschnitte 26 ragen seitlich über die Seitenkanten 23 der Rückenplatte 10 hinaus.
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In den 6 und 7 stehen die Wärmeableitungsabschnitte 26 auch seitlich vor und ragen seitlich über die Seitenkanten 23 der Rückenplatte 10 hinaus. In diesen Fällen erstrecken sich die Wärmeableitungsabschnitte 26 jedoch über die gesamte Länge der Seitenabschnitte 22 der Platte 14. Genauer gesagt umfassen die Wärmeableitungsabschnitte 26 die gesamten Seitenkanten der Platte 14 und verlagern sie seitlich von der Rückenplatte 10 weg.
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Die 4 bis 9 zeigen die Variabilität bei der Dimensionierung und Positionierung der Wärmeabfuhrteile 26. Diese können z. B. in unterschiedlichen Höhen entlang der Seitenabschnitte 22 angeordnet sein (siehe 5 und 9) oder unterschiedliche Oberflächengrößen aufweisen (siehe 7 und 9).
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Liste der Bezugszeichen
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- 1
- Fahrzeugscheibenbremse
- 2
- Bremsscheibe
- 3
- Bremssattel
- 4
- Bremsbelaganordnung
- 5
- Bremskolben
- 10
- Rückenplatte
- 12
- Reibmaterialbelag
- 14
- Platte
- 18
- oberer Rand
- 20
- unterer Rand
- 22
- Seitenabschnitt
- 23
- Seitenkante
- 24
- Eckbereich
- 26
- Wärmeableitungsabschnitt
- R
- Drehachse
- D
- Verschiebungsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010004012 B4 [0003]
