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Die Erfindung betrifft eine Bremsenkühlvorrichtung
für eine
Fahrzeug-Scheibenbremse
mit einer an einer Radnabe oder dgl. angeordneten Bremsscheibe sowie
mit einem oder mehreren veränderlich
positionierbaren Luftleitelement(en) zum Führen eines Kühlluftstromes
zur Bremsscheibe. Zum technischen Umfeld wird beispielshalber auf
die
DE 196 02 838
A1 sowie auf die
DE
100 51 835 A1 verwiesen.
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Insbesondere für höher belastete Fzg.-Scheibenbremsen
sind spezielle Kühlmaßnahmen
erforderlich, wozu im allgemeinen gezielte Luftkühlung, d.h. der sog „Fahrtwind" herangezogen wird.
Unabhängig
von der Bremsenbauart kann es dabei erwünscht sein, eine Kühlung nur
im Bedarfsfall anzubieten, da sich bereits die gezielte Führung der
Kühlluft
nachteilig auf den Luftwiderstandsbeiwert des Fahrzeugs auswirken
kann. Ferner werden Fzg.-Bremsen eingesetzt, bei denen eine gezielte Bremsenkühlung unter
gewissen Umständen
sogar unerwünscht
ist. So besitzen bspw. Karbonbremsen für Kraftfahrzeuge die Eigenschaft,
dass sie eine gewisse Temperatur nicht unterschreiten dürfen, um noch
wirkungsvoll zu funktionieren. Andererseits wird beim Verlassen
der optimalen Arbeitstemperatur nach oben der Abrieb und damit der
Verschleiß überproportional
hoch.
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Bspw. im Fzg.-Rennsport wird durch
Verändern,
insbesondere Abkleben der Kühlluft-Zuführungskanäle versucht,
den optimalen Arbeitsbereich an die jeweiligen Strecken- und Umgebungsbedingungen
anzupassen. Dabei wird zusätzlich
zur Kühlung
der Bremse über
die selben Kühlluftkanäle oder Kühlluftschächte ein
Luftstrom zur Anströmung
der Radachsen und Radlager geführt.
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Die Verwendung von Kühlluft-Schächten oder
-Kanälen,
die zur Versorgung der Bremsscheiben mit Kühlluft eingesetzt werden, hat
jedoch prinzipielle Nachteile. So reduzieren diese die aerodynamische
Effizienz, d.h. sie erhöhen
den Luftwiderstand, was gerade in solchen Fahrzuständen, in
denen kein starker Kühlluftstrom
gebraucht wird, einen unnötigen
Nachteil darstellt. Ferner wird auf langen geraden Fahrstrecken,
auf denen die Bremsanlage keine Arbeit verrichtet, die Bremsanlage
trotzdem stark mit Kühlluft
angeströmt,
was dazu führt,
dass die Bremsscheiben ggf. zu stark auskühlen. Generell kann gesagt
werden, dass ein derartiges Kühlsystem immer
einen Kompromiss aus ausreichender Kühlung während und nach dem Bremsen
und der Vermeidung von zu starker Auskühlung darstellt. Die unvermeidbaren
Temperaturschwankungen werden hierdurch nicht positiv beeinflusst
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Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik
stellen grundsätzlich
bekannte Bremsenkühlvorrichtungen
mit einem oder mehreren veränderlich
positionierbaren Luftleitelementen dar, jedoch bedingen diese oftmals
einen unvertretbar hohen Bauaufwand und es stellt sich oftmals die
Frage, woher die erforderliche mechanische Leistung zum Verstellen
oder Verlagern der Luftleitelemente bezogen wird.
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Diesbezüglich eine vorteilhafte Bremsenkühlvorrichtung
für eine
Fahrzeug-Scheibenbremse mit
einer an einer Radnabe oder dgl. angeordneten Bremsscheibe sowie
mit einem oder mehreren veränderlich
positionierbaren Luftleitelement(en) zum Führen eines Kühlluftstromes
zur Bremsscheibe aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch
gekennzeichnet, dass ein Impuls zum Verlagern des oder der Luftleitelemente(s)
aus einer Relativbewegung zwischen der Bremsscheibe und der Radnabe oder
dgl. abgegriffen wird. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind
Inhalt der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß soll das während eines Bremsvorganges
auftretende Moment zwischen der Bremsscheibe und dem Rad-Reifen
genutzt werden, um durch eine Relativbewegung zwischen der Bremsscheibe
und der Radnabe, an welcher die Bremsscheibe geeignet geringfügig verdrehbar
befestigt ist, Luftleitelemente anzustellen d.h. radial oder axial
in den anströmenden
Luftstrom zu bewegen und damit aerodynamisch wirksam werden zu lassen. Üblicherweise
ist die Bremsscheibe starr an der Radnabe oder dgl. befestigt, zumeist
angeschraubt. Hier wird nun vorgeschlagen, eine geringfügige Verdrehbarkeit
der Bremsscheibe gegenüber der
Radnabe zuzulassen. Ohne eine Bremsenbetätigung rotiert diese Bremsscheibe
zusammen mit der Radnabe bzw. mit dem an dieser befestigten Rad. Sobald
jedoch die Bremse betätigt
wird, d.h. Bremsbeläge
in bekannter Weise gegen die Bremsscheibe gepresst werden, so wird
aufgrund des Bremsmomentes die Bremsscheibe gegenüber dem
Rad bzw. der Radnabe geringfügig
verzögert,
und zwar soweit durch die Bauweise eine Relativverdrehung der Bremsscheibe
gegenüber
der Radnabe oder dem Rad zugelassen wird. Letzteres kann bspw. in
Form geeigneter in Umfangsrichtung orientierter Langlöcher in
der Bremsscheibe umgesetzt sein, durch die Schrauben hindurchgeführt sind,
mit denen die Bremsscheibe an der Radnabe befestigt ist. Somit ist die
Bremsscheibe gegenüber
der sie tragenden Radnabe oder dgl. unter Einwirkung eines Bremsmoments
um einen begrenzten Winkelbetrag verdrehbar.
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Und eine derartige, durch einen Bremsvorgang
hervorgerufene Verdrehbewegung wird nun erfindungsgemäß dazu genutzt,
das oder die besagte(n) Luftleitelement(e), das oder die eine Zufuhr
von Kühlluft
zur Scheibenbremse steuert/steuern, derart zu verlagern, dass eine
gewünschte
Kühlluftzufuhr erfolgt.
Während
sich diese Luftleitelemente vor Einleitung eines Bremsvorganges
in einer derartigen Position befanden, dass bei Fortbewegung des
Fahrzeugs kein oder allenfalls ein geringer Kühlluftstrom zur Scheibenbremse
gelangt, werden nun bei Einleiten eines Bremsvorganges durch diese
vorgeschlagene Relativbewegung die Luftleitelemente im Sinne einer
Vergrößerung des
zur Scheibenbremse gelangenden Kühlluftstromes
gezielt verlagert und aufgrund des bei fortdauerndem Bremsvorgang
weiter angreifenden Bremsmomentes in dieser Position gehalten. Reduziert
sich später
das Bremsmoment, so können
die Luftleitelemente durch eine sog. Rückholvorrichtung (bspw. ein
Federelement) wieder in ihre den Kühlluftstrom zumindest im wesentlichen
unterbindende Position überführt werden,
so bspw. zusammenklappen, und bieten damit weniger aerodynamischen
Widerstand, wobei erwünschtermaßen gleichzeitig
die Menge des Kühlluftstromes
reduziert wird. Dabei kann die genannte und insbesondere in Form
eines Kraftspeicherelements ausgebildete Rückholvorrichtung an der Bremsscheibe
und/oder an den Luftleitelementen vorgesehen sein.
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Zur gezielten Verlagerung jedes Luftleitelementes
aufgrund einer erfindungsgemäßen Relativ-Verdrehung
zwischen der Bremsscheibe und der Radnabe oder dgl. (d.h. die Bremsscheibe
muss nicht zwangsläufig
geringfügig
verdrehbar an der Radnabe befestigt sein) kann in einer bevorzuten Ausführungsform
der Erfindung jedes Luftleitelement an der Radnabe oder dgl. verschwenkbar
gelagert und mit einem geeigneten Schwenkhebel versehen sein. In
diesen Schwenkhebel greift ein an der Bremsscheibe vorgesehener
Mitnehmer in geeigneter Weise ein, um bei Ausführen einer Relativbewegung
gegenüber
der Radnabe oder dgl. den Schwenkhebel im Sinne einer gewünschten
Verlagerung des Luftleitelements zu verschwenken.
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Vorgesehen sein können ferner einstellbare Endanschläge für die Luftleitelemente,
durch die ein minimaler und ein maximaler Kühlluftstrom eingestellt werden
kann. Ein einstellbarer minimaler Kühlluftstrom kann notwendig
sein um auch ohne anliegendes Bremsmoment bspw. die Radlager zu
kühlen.
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Die beiden beigefügten 1, 2 zeigen
vereinfacht die wesentlichen Elemente eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Bremsenkühlvorrichtung,
wobei die verstellbaren Luftleitelemente jeweils in den beiden möglichen End-Positionen,
die sie einnehmen können,
dargestellt sind. Dabei ist in 1 eine
seitliche Aufsicht auf die Bremsscheibe, d.h. auf deren Rand dargestellt,
während 2 eine räumliche Ansicht zeigt.
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Mit der Bezugsziffer 1 ist
die Bremsscheibe einer Fzg.-Scheibenbremse bezeichnet, deren die Bremsbeläge tragender
Bremssattel die Bezugsziffer 2 trägt. Auf nicht dargestellte
Weise ist diese Bremsscheibe 1 an einer sehr vereinfacht,
nämlich
im wesentlichen als Zylinder dargestellten Radnabe 8 angeordnet,
wobei die Radnabe 8 zusammen mit der ihr angeordneten Bremsscheibe
1 um eine Drehachse 7 rotiert. Wie weiter oben ausführlich erläutert wurde, ist
dabei die Bremsscheibe 1 zusätzlich geringfügig gegenüber der
Radnabe 8 um die gemeinsame Dreh-Achse 7 verdrehbar.
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Die Radnabe 8 weist in ihrer
Zylinderwand, für
welche ebenso die Bezugsziffer 8 verwendet wird, Durchbrüche 9 auf.
Ein von der Bremsscheibe 1 in axialer Richtung abragender
Steg 3 ist insbesondere in den genannten Durchbrüchen 9 sichtbar,
nachdem dieser Steg 3 quasi innerhalb der Radnaben-Zylinderwand 8 liegt.
Auf diesem Steg 3 sind über
dem Umfang verteilt mehrere in Radialrichtung (d.h. senkrecht zur
Drehachse 7) orientierte Mitnehmer 4 vorgesehen.
Jeder Mitnehmer 4 greift in einen Schwenkhebel 5 (genauer
in ein darin vorgesehenes Langloch) ein, der starr mit einem Luftleitelement 6 verbunden
ist. Jedes Luftleitelement 6 ist zusammen mit dem zugehörigen Schwenkhebel 5 an
einem Tragbolzen 10, der in Radialrichtung von der Radnaben-Zylinderwand 8 abragt,
verschwenkbar gelagert, und zwar in gewissen Maße um diesen Tragbolzen 10 verschwenkbar.
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Wie vor der Beschreibung dieses Ausführungsbeispieles
ausführlich
erläutert
wurde, wird bei einem Bremsvorgang die Bremsscheibe 1 geringfügig gegenüber der
Radnabe 8 um die Drehachse 7 verdreht. Hierbei
veranlassen die Mitnehmer 4 ein entsprechendes Verschwenken
der Schwenkhebel 5, die dann ihrerseits die zugehörigen Luftleitelemente 6 anders
positionieren. Wie ebenfalls bereits erläutert wurde, erfolgt bei Beendigung
des Bremsvorganges ein Zurückdrehen
in die Ausgangsposition, und zwar unter Einwirken von figürlich nicht
dargestellten Federelementen.
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In den beiden Figurendarstellungen
sind nicht nur die Luftleitelemente 6, sondern auch die Schwenkhebel 5 und
die Mitnehmer 4 in ihren beiden möglichen End-Positionen dargestellt,
wobei diese Bauteile in ihrer Grundstellung, bei welcher kein Bremsvorgang
erfolgt, alleine durch die genannten Bezugsziffern gekennzeichnet
sind, während
in deren sog. Bremsposition, in welcher die Luftleitelemente 6' gezielt einen
Kühlluftstrom
zur Scheibenbremse leiten, die jeweiligen Bezugsziffern um einen hochgestellten
Strich (') ergänzt sind.
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Neben der Tatsache, dass das Bremssystem nur
in dem Betriebszustand, in dem es arbeitet, auch gekühlt wird,
kann bei entsprechender Ausformung der Luftleitelemente während des
Bremsvorgangs ein zusätzlicher
Luftwiderstand erzeugt werden, der eine zusätzliche Verzögerung des Fahrzeugs
liefert, ohne Kraft über
den Reifen übertragen
zu müssen. Das
bedeutet, dass der Luftwiderstandsbeiwert ohne Bremsmoment effizienter
wird und der Luftwiderstand während
eines Bremsmanövers
höher wird, was
im Antriebsfall zu weniger Kraftstoffverbrauch und im Bremsfall
zu höheren
Verzögerungen
führt. Die
für die
Anstellung der Luftleitelemente notwendige Energie steht beim Bremsen
zur Verfügung,
so dass keine Hilfsantriebe benötigt
werden, im Gegenteil wird dadurch sogar zusätzlich Energie aus dem System
abgeführt.
Die Kühlung
des Systems stellt dabei keinen Kompromiss zwischen Kühlung, Auskühlung und
Luftwiderstand dar, sondern regelt sich selbst durch die Höhe des aufgebrachten
Bremsmoments, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass durchaus eine
Vielzahl von Details abweichend von obigen Ausführungen gestaltet sein kann,
ohne den Inhalt der Patentansprüche
zu verlassen.