DE20321340U1

DE20321340U1 - Brake disc for especially commercial motor vehicle has two spaced apart friction discs interconnected by spaced apart knobs which create turbulent through-flow of cooling air channel formed between discs

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Publication number: DE20321340U1
Application number: DE20321340U
Authority: DE
Original assignee: BPW Bergische Achsen KG
Current assignee: BPW Bergische Achsen KG
Priority date: 1980-04-25
Filing date: 2003-07-12
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2013-07-13

Abstract

The brake disc for a motor vehicle has two spaced apart friction discs (1) interconnected by connecting elements in the form of spaced apart knobs which create a turbulent through-flow of the cooling air channel (3) formed between the discs. The knobs are located on concentric circles with knobs on each two adjacent concentric circles being radially offset in relation to one another. The cooling air channel has a cross section which widens in the centrifugal and/or centripetral direction.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Nutzfahrzeuges, mit zwei einander in axialem Abstand gegenüberliegenden Reibscheiben, die unter Bildung eines insgesamt ringförmigen Kühlluftkanals durch Verbindungselemente miteinander verbunden sind.The The invention relates to a brake disc for a disc brake Motor vehicle, in particular a commercial vehicle, with two each other opposite in axial distance Friction discs forming a total annular cooling air passage are interconnected by connecting elements.

Bremsscheiben der voranstehend beschriebenen Art sind beispielsweise aus der DE 35 39 640 C1 bekannt. Bei dieser bekannten Konstruktion sind die die beiden Reibscheiben verbindenden Elemente der Bremsscheibe als radial verlaufende Stege ausgebildet, zwischen denen sich einzelne Kühlluftkanäle ergeben. Die gegeneinander weisenden Innenseiten der Reibscheiben weisen eine Verdickung in Form einer Wölbung auf. Der Krümmungsradius dieser Wölbung ist derart bemessen, daß die Querschnittsfläche eines jeden durch die radialen Stege gebildeten Kühlluftkanals im Mittelbereich seiner Radialerstreckung, das heißt bei maximaler Verdickung wenigstens so groß ist wie die Querschnittsfläche in seinem Fußbereich. Die Zunahme jedes Kühlluftkanals in tangentialer Richtung gleicht somit die axiale Einengung durch die Wölbung aus, so daß sich keine Verengung des einzelnen Kühlluftkanales durch die Wölbung der Innenseiten der Reibscheiben ergibt.Brake disks of the type described above are for example from the DE 35 39 640 C1 known. In this known construction, the elements connecting the two friction discs of the brake disc are formed as radially extending webs, between which result individual cooling air channels. The mutually facing inner sides of the friction discs have a thickening in the form of a curvature. The radius of curvature of this curvature is dimensioned such that the cross-sectional area of each cooling air channel formed by the radial webs in the central region of its radial extent, ie at maximum thickening is at least as large as the cross-sectional area in its foot region. The increase of each cooling air passage in the tangential direction thus compensates for the axial constriction by the curvature, so that there is no constriction of the individual cooling air passage through the curvature of the insides of the friction discs.

Aus der US 6,119,820 ist es weiterhin bekannt, den insgesamt ringförmigen, durch Stege in einzelne Kanäle aufgeteilten Kühlluftkanal durch Wölbung der Innenseiten der beiden Reibscheiben in der Art einer Venturidüse auszubilden.From the US 6,119,820 It is also known to form the total annular, divided by webs into individual channels cooling air channel by curvature of the inner sides of the two friction discs in the manner of a Venturi nozzle.

Durch diese düsenartige Ausbildung ergibt sich eine laminare, beschleunigte Strömung der Kühlluft. Hierdurch sollte eine verbesserte Wärmeabfuhr aus der hochbelasteten Bremsscheibe erzielt werden.By this nozzle-like Training results in a laminar, accelerated flow of cooling air. This should improve the heat dissipation from the highly loaded Brake disc can be achieved.

Ausgehend von dem bekannten, voranstehend beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Wärmeabfuhr aus einer innenbelüfteten Scheibenbremse weiter zu verbessern und insbesondere die sich im Bereich der größten axialen Dicke der beiden Reibscheiben stauende Wärme gezielt abzuführen.outgoing from the known, prior art described above The invention is based on the object, the heat dissipation from a ventilated disc brake continue to improve and in particular in the area of the largest axial Thickness of the two friction discs dissipate heat accumulating targeted.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verbindungselemente als im Abstand voneinander angeordnete Noppen ausgebildet sind, welche eine turbulente Durchströmung des Kühlluftkanals erzeugen, daß die Noppen auf konzentrischen Kreisen angeordnet sind, wobei die Noppen auf jeweils zwei einander benachbarten konzentrischen Kreisen radial versetzt zueinander angeordnet sind, und daß der Kühlluftkanal einen sich in zentrifugaler und/oder in zentripetaler Richtung erweiternden Querschnitt aufweist.The The object is achieved in that the connecting elements are formed as spaced apart knobs, which a turbulent flow of the cooling air channel generate that Nubs are arranged on concentric circles, with the nubs on each two adjacent concentric circles radially offset from each other, and that the cooling air channel in a centrifugal and / or in the centripetal direction expanding cross-section.

Der Kühlluftkanal wird folglich gebildet durch den zwischen den beiden Reibscheiben der Bremsscheibe vorhandenen freien, ringförmigen Raum, in welchem sich als Verbindungselemente die Noppen finden, die die beiden Reibscheiben miteinander verbinden. Die Luftströmung wird hierbei in dem gesamten ringförmigen Kühlluftkanal auf direktem Weg um die einzelnen Noppen herum nach außen abgeführt, ohne daß sich in dem Sinne, wie es beim Stand der Technik vorgezeichnet ist, definierte Luftkanäle in radialer Richtung mit laminarer Strömung einstellen können. Vielmehr wird eine turbulente unregelmäßige Durchströmung des Kühlluftkanals in seiner Gesamtheit erzeugt.Of the Cooling air duct is thus formed by the between the two friction plates the brake disc existing free, annular space in which as connecting elements find the knobs that the two friction discs connect with each other. The air flow is here in the entire annular Cooling air duct discharged directly to the outside around the individual pimples, without that yourself in the sense defined in the prior art air ducts can adjust in the radial direction with laminar flow. Much more becomes a turbulent irregular flow through the Cooling air duct produced in its entirety.

Die Ausbildung der turbulenten Strömung mit einer durch Verwirbelungen bedingten, verlängerten Verweilzeit der Kühlluft im Strömungskanal ist in der Lage, eine größere Wärmemenge aufzunehmen und abzuführen. Die Übertragung der Wärmeenergie vom festen Material der Bremsscheibe an das gasförmige Kühlmittel durch Konvektion ist hierbei um so größer, je turbulenter die Strömung ist.The Formation of the turbulent flow with a turbulence caused, prolonged residence time of the cooling air in the flow channel is capable of a larger amount of heat to absorb and to pay. The transfer the heat energy of solid material of the brake disc to the gaseous refrigerant by convection this is the bigger, ever more turbulent the flow is.

Diese turbulente Strömung der Kühlluft, die letztlich durch die versetzte Noppenanordnung erzeugt wird, wird von einer zusätzlichen Abführung der entstehenden Wärme durch Strahlung überlagert. Durch die versetzte Noppenanordnung wird nicht nur eine turbulente Strömung der Kühlluft erzeugt, es entstehen auch bogenförmige Strahlungskanäle, in denen aufgrund der Tatsache, daß der Kühlluftkanal einen sich in zentrifugaler und/oder zentripetaler Richtung erweiternden Querschnitt aufweist, die von den heißen Reibscheiben abgestrahlte Wärme nach mehrfacher Reflexion an den Oberflächen der einander gegenüberliegenden Reibscheiben aus der Bremsscheibe abgeführt wird. Durch die Form der einander gegenüberliegenden Oberflächen der Reibscheiben kann dafür gesorgt werden, daß eine gezielte Abstrahlung stattfindet. Insbesondere aus den Teilen der Reibscheiben mit größerer axialer Dicke läßt sich auf diese Weise Wärmeenergie durch Wärmestrahlung abführen. Dieser auf einer Abführung der Wärmeenergie durch Strahlung beruhende Vorgang überlagert die konvektive Wärmeabfuhr durch die turbulente Strömung der Kühlluft, so daß insgesamt ein kombinativer Effekt aus Strahlung und Konvektion zur Verbesserung der Wärmeabfuhr durch die Erfindung erzielt wird.These turbulent flow the cooling air, which is ultimately generated by the staggered knob arrangement, is from an additional removal the resulting heat superimposed by radiation. By the staggered knob arrangement not only becomes a turbulent flow of cooling air generated, there are also arcuate radiation channels in which due to the fact that the Cooling air duct one expanding in a centrifugal and / or centripetal direction Has cross section, which radiated from the hot friction discs Heat after multiple Reflection on the surfaces the opposite one another Friction discs is removed from the brake disc. By the shape of each other opposite surfaces the friction discs can do that be taken care of that targeted radiation takes place. In particular from the parts of the Friction discs with larger axial Thickness can be in this way heat energy by heat radiation dissipate. This on an expulsion of Thermal energy Radiation-based process superimposes convective heat removal through the turbulent flow the cooling air, so that in total a combinative effect of radiation and convection for improvement the heat dissipation achieved by the invention.

Wenn die Noppen auf den konzentrischen Kreisen gemäß einem weiteren Merkmal mit unterschiedlicher Form und/oder Größe ausgebildet werden, läßt sich der Kanalquerschnitt und -verlauf vielfältig gestalten.If the pimples on the concentric circles according to another feature can be formed of different shape and / or size, can be the channel cross-section and course manifold.

Um eine möglichst große Turbulenz im Kühlluftkanal zu erzeugen, kann erfindungsgemäß zumindest ein Teil der Noppen jeweils mit einer etwa tangential liegenden, nahezu ebenen Anströmfläche ausgebildet sein. Diese Anströmflächen dienen jeweils gezielt der Erzeugung von Turbulenz.To maximize turbulence in the cooling To produce air duct according to the invention, at least a portion of the knobs may each be formed with an approximately tangential, almost flat inflow surface. Each of these inflow surfaces specifically serves to generate turbulence.

Wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Noppen des inneren Kreises in radialer Richtung länglich, mit radialen Leitflächen ausgebildet werden, ergibt sich eine gezielte und verbesserte Einströmung der Kühlluft in den Kühlluftkanal.If according to one Another feature of the invention, the knobs of the inner circle in elongated radial direction, with radial vanes be formed results in a targeted and improved inflow of cooling air in the cooling air duct.

Auf der Zeichnung sind ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und drei Ausgestaltungsmöglichkeiten der einzelnen Kühlluftkanäle dargestellt, und zwar zeigen:On the drawing are an embodiment the invention and three design options of the individual cooling air ducts shown and show:

1 einen Axialschnitt durch eine Bremsscheibe entsprechend der Schnittlinie I-I in 2, 1 an axial section through a brake disc according to the section line II in 2 .

2 einen Querschnitt durch den insgesamt ringförmigen Kühlluftkanal gemäß der Schnittlinie II-II in 1, 2 a cross section through the total annular cooling air channel according to the section line II-II in 1 .

3 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel des Kühlluftkanals entsprechend der Schnittlinie III-III in 2, die gleichzeitig einen Strahlungskanal zeigt, 3 a section through a first embodiment of the cooling air duct according to the section line III-III in 2 which simultaneously shows a radiation channel,

4 einen der 3 entsprechenden Schnitt einer weiteren Ausführungsform und 4 one of the 3 corresponding section of another embodiment and

5 einen weiteren Schnitt einer geänderten Ausführungsform des Kühlluftkanals. 5 a further section of a modified embodiment of the cooling air duct.

Wie aus der schematischen Darstellung in 1 hervorgeht, besteht die Bremsscheibe für die Scheibenbremse eines Nutzfahrzeuges aus zwei Reibscheiben 1, die durch Verbindungselemente 2 unter Bildung eines ringförmigen Kühlluftkanales 3 miteinander einstückig verbunden sind. Die Außenseite 4 der Reibscheiben 1 bildet ringförmige Reibflächen für die Bremsbeläge der nicht gezeichneten Scheibenbremse.As is apparent from the schematic representation in 1 shows, the brake disc for the disc brake of a commercial vehicle consists of two friction discs 1 passing through fasteners 2 forming an annular cooling air channel 3 are integrally connected to each other. The outside 4 the friction discs 1 forms annular friction surfaces for the brake pads not shown disc brake.

An ihrem inneren Ende sind die Reibscheiben 1 mittels eines im wesentlichen zylindrischen Überganges 5 mit einem Befestigungsflansch 6 verbunden, der Bohrungen 7 für Befestigungsschrauben enthält. Auch der Befestigungsflansch 6 und der Übergang 5 sind einstückig mit den Reibscheiben 1 ausgeführt.At its inner end are the friction discs 1 by means of a substantially cylindrical transition 5 with a mounting flange 6 connected, drilling 7 for mounting screws. Also the mounting flange 6 and the transition 5 are integral with the friction discs 1 executed.

Wie der Schnitt der 2 erkennen läßt, sind bei der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform die Verbindungselemente 2 als Noppen 2a bis 2d ausgeführt, die auf konzentrischen Kreisen angeordnet sind. Die Noppen 2a–2d sind auf den einander benachbarten konzentrischen Kreisen auf Lücke zueinander angeordnet, so daß bogenförmige Strahlungskanäle 8 entsprechend dem Verlauf der Schnittlinie III-III gebildet werden. Beim Ausführungsbeispiel nach 2 weisen die Noppen 2a bis 2d eine unterschiedliche Größe, jedoch gleiche Form auf. Sie besitzen eine etwa tangential liegende, nahezu ebene Anströmfläche 2e, die beim Durchströmen der Kühlluft Wirbel erzeugt.Like the cut of the 2 are in the in the 1 and 2 illustrated embodiment, the connecting elements 2 as pimples 2a to 2d executed, which are arranged on concentric circles. The pimples 2a - 2d are arranged on the adjacent concentric circles on gap to each other, so that arcuate radiation channels 8th be formed according to the course of the section line III-III. According to the embodiment 2 show the pimples 2a to 2d a different size, but same shape. They have an approximately tangential, almost flat inflow surface 2e , which generates vortex when flowing through the cooling air.

Zwischen den Noppen 2a der radial am weitesten innen liegenden Reihe befinden sich längliche Noppen 2f, die mit etwa radial verlaufenden Leitflächen 2g versehen sind. Diese Noppen 2f mit ihren Leitflächen 2g sorgen für eine gute und gezielte Einströmung der Kühlluft in den Kühlluftkanal.Between the pimples 2a the radially innermost row are elongated nubs 2f with approximately radially extending fins 2g are provided. These pimples 2f with their fins 2g ensure a good and targeted inflow of cooling air into the cooling air duct.

Aus der vergrößerten Darstellung des Kühlluftkanals 3 in 3 geht hervor, daß die einander gegenüberliegenden Innenflächen 1a der Reibscheiben 1 einen Kühlluftkanal 3 mit einem sich erweiternden Querschnitt bilden. Während bei der Ausführungsform nach 4 eine Erweiterung des Kühlluftkanales 3 radial nach außen erfolgt und beim Ausführungsbeispiel nach 5 die Erweiterung in radialer Richtung nach innen verläuft, erfolgt beim Ausführungsbeispiel nach 3 die Erweiterung ausgehend von etwa der Mitte des Kühlluftkanales 3 nach innen und außen.From the enlarged view of the cooling air duct 3 in 3 shows that the opposite inner surfaces 1a the friction discs 1 a cooling air duct 3 form with an expanding cross-section. While in the embodiment according to 4 an extension of the cooling air duct 3 radially outwards and according to the embodiment 5 the extension extends in the radial direction inward, takes place in the embodiment according to 3 the extension starting from about the middle of the cooling air duct 3 inside and out.

Diese Erweiterung hat zum Ziel, daß die Wärmestrahlung, die von der Innenfläche 1a der Reibscheiben ausgeht, nach mehrfacher Reflexion ins Freie geführt wird. Bei allen drei Ausführungsbeispielen ist ein Beispiel für eine von der engsten Stelle des Kühlluftkanales 3 ausgehende Strahlung anhand eines Strahlungsverlaufes eingezeichnet. Dieser Strahlungsverlauf läßt erkennen, daß die Wärmestrahlung letztendlich außerhalb des Kühlluftkanales 3 mündet und daß auf diese Weise ein Teil der in den Reibscheiben 1 entstehenden Wärmeenergie durch Strahlung abgeführt wird.This extension has the aim of ensuring that the heat radiation from the inner surface 1a the friction discs goes out, after multiple reflection is led into the open. In all three embodiments, an example of one of the narrowest point of the cooling air passage 3 Outgoing radiation is drawn on the basis of a radiation path. This radiation profile shows that the heat radiation is ultimately outside the cooling air duct 3 opens and that in this way a part of the friction discs 1 resulting heat energy is dissipated by radiation.

Die Ableitung der Wärmeenergie aus der engsten Stelle des Kühlluftkanales 3, das heißt aus dem Bereich der größten axialen Dicke der Bremsscheibe mittels Strahlung führt in Verbindung mit der besseren Konvektion durch turbulente Strömung zu einer erheblichen Verbesserung der Wärmeabfuhr aus der Bremsscheibe.The derivation of the heat energy from the narrowest point of the cooling air duct 3 That is, from the range of the largest axial thickness of the brake disc by means of radiation, in conjunction with the better convection by turbulent flow to a significant improvement in heat dissipation from the brake disc.

11: Reibscheibefriction
1a1a: Innenflächepalm
22: Verbindungselementconnecting element
2a2a: Noppenburl
2b2 B: Noppenburl
2c2c: Noppenburl
2d2d: Noppenburl
2e2e: Anströmflächeinflow area
2f2f: Noppenburl
2g2g: Leitflächebaffle
33: KühlluftkanalCooling air duct
44: Außenseiteoutside
55: Übergangcrossing
66: Befestigungsflanschmounting flange
77: Bohrungdrilling
88th: Strahlungskanalradiation channel

Claims

Brake disc for a disc brake of a motor vehicle, in particular a utility vehicle, with two mutually axially spaced friction discs ( 1 ) forming an overall annular cooling air channel ( 3 ) by connecting elements ( 2 ), characterized in that the connecting elements ( 2 ) as spaced pimples ( 2a . 2 B . 2c . 2d . 2e . 2f ) are formed, which a turbulent flow through the cooling air channel ( 3 ) generate that the pimples ( 2a - 2f ) are arranged on concentric circles, wherein the nubs ( 2a - 2f ) are arranged offset radially to each other on each two adjacent concentric circles, and that the cooling air channel ( 3 ) has a widening in centrifugal and / or centripetal direction cross-section.

Brake disc according to claim 1, characterized in that the nubs ( 2a - 2f ) are arranged on two adjacent concentric circles at a gap to each other.

Brake disc according to claim 1 or 2, characterized in that the nubs ( 2a - 2f ) are formed on the concentric circles of different shape and / or size.

Brake disc according to claim 3, characterized in that at least a part of the nubs ( 2a - 2d ) each with an approximately tangentially lying, almost flat inflow surface ( 2e ) is trained.

Brake disc according to one of claims 1 to 4, characterized in that the nubs ( 2f ) of the inner circle in the radial direction oblong, with radial guide surfaces ( 2g ) are formed.