-
Teilbelag-Scheibenbremse für Fahrzeugräder
-
Die Erfindung betrifft eine Teilbelag-Scheibenbremse für Fahrzeugräder
nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie sie beispielsweise aus der DE-AS 2 o32
580 als bekannt hervorgeht.
-
Bei der dort gezeigten Scheibenbremse sind in die Bremsklötze Wärmerohre
eingelagert, die sich kreisbogenförmig konzentrisch zur Rotationsachse der Bremsscheibe
axial neben deren Bremsflächen in Umfangsrichtung erstrecken und dort in einen stark
verrippten Körper eingelagert sind, über den sie die von den Bremsklötzen abgeführte
Wärme an die Umgebungsluft übertragen. Nachteilig daran ist, daß die Bremsklötze
sehr teuer und aufwendig sind und dementsprechend nicht als Wegwerfteil angesehen
werden können.
-
Vielmehr muß bei einer notwendig werdenden Erneuerung der Bremsbeläge
ein umständliches Tauschverfahren "alt" gegen "neu" u'1angewandtwerden. Wegen der
ringförmigen Gestalt der Bremsklötze ist bei einer Erneuerung der Bremsbeläge im
übrigen
eine vollständige Demontage der Scheibenbremse nötig, um einen Austausch der Bremsklötze
vornehmen zu können. Bei einem gekapselten Einbau des Scheibenbremse innerhalb einer
schüsselförmigen Radfelge wird im übrigen die dem Innern der Radfelge zugekehrte
Seite der Scheibenbremse trotz einer Bestückung mit Wärmerohren nicht ausreichend
gekühlt, weil diese Seite nicht genügend mit Umgebungsluft beaufschlagbar ist. Wegen
des hohen Gewichtes der Einrichtungen für die Bremskühlung werden außerdem die ungefederten
Massen am Fahrzeugrad erhöht, was den Federungskomfort eines Fahrzeuges stark beeinträchtigt.
-
AuEgabe der Er£indung ist es, die Kühlung der zugrunde liegenden Bremse
dahingehend zu verbessern, daß Überhitzungen der Bremsflüssigkeit vermieden werden,
daß aber gleichwohl die ungefederten Massen nur unwesentlich gegenüber einer Scheibenbremse
ohne gesonderte Kühleinrichtungen erhöht werden.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
von Anspruch 1 gelöst. Dank der Verbindung der Wärmerohre mit dem Bremssattel sind
die Bremsüblicher Art klötze/nach wie vor ohne weiteres zulässig bzw. austauschbar
und können als Wegwerfteile gestaltet werden.
-
Die von der Radfelge abgekehrte Seite der Scheibenbremse ist von Hause
aus genügend mit Umgebungsluft beaufschlagt und durch Überhitzungen weniger gefährdet.
Ledz gleich die im Innern der Radschüssel liegende Seite des Bremssattels ist aufgrund
ihrer geschützen Lage von Hause aus unzureichend gekühlt und dementsprechend mit
Wärmerohren
bestückt. Dank des scheibenübergreifenden Verlaufes
der Wärmerohre wird die Wärme dieser Seite der Scheibenbremse auf die gegenüberliegende
Seite transportiert und dort zügig an die Umgebungsluft überführt. Dank des ansteigenden
Verlaufes der Wärmerohre kommt ein zügiger Kondensatrücklauf durch Schwerkrafteinfluß
von der obenliegenden wärmeabgebenden Seite zu der untenliegenden wärmeaufnehmenden
Seite zustande, wodurch der Wärmetransport begünstigt wird.
-
Unter den bereits mehrfach erwähnten bekannten Wärmerohren soll ein
evakuierter oder im wesentlichen mit einem Inertgas gefüllter hermetisch dicht verschlossener
aus gut wärmeleitendem Material gebildeter Hohlraum verstanden sein, der mit einem
verdampfbaren und kondensierbaren Wärmeträgermedium zu einem Bruchteil gefüllt ist.
Meist ist das Wärmerohr im Innern teilweise mit einer Kapillarstruktur zum Rücktransport
des kondensierten Wärmeträgermediums von der wärmeabgebenden zur wärmeaufnehmenden
Stelle versehen; diese kann z. B. in Form einer Auskleidung des Rohres mit einem
Siebgewebe oder durch eine Rillenstruktur der inneren Rohroberfläche geschehen.
Die Auswahl des Wärmeträgermediums richtet sich nach dem Temperaturniveau, bei dem
Wärme übertragen werden soll. Als Füllung für die Wärmerohre sind für die vorliegenden
Zwecke beispielsweise Ammoniak, Alkohol, Wasser oder ein Gemisch davon möglich.
An der heißen Stelle des Wärmerohres, an der Wärmeenergie zugeführt wird, verdampft
das eingegebene Medium und breitet sich rasch im Innern des Wärmerohres aus. An
wärmeabgebenden Stellen des Wärmerohres schlägt sich das verdampfte
Medium
nieder und kondensiert unter Abgabe seiner Wärme an die Wandung des Wärmerohres.
Das Kondensat kriecht durch Kapillarwirkung und durch Schwerkrafteinfluß zu den
Wärmezufuhrstellen zurück. Die an der Kondensatseite vom Medium an die Wandung des
Wärmerohres abgegebene Wärmemenge wird auf der Außenseite im wesentlichen durch
Konvektion abgeführt. Da an den wärmeaufnehmenden bzw. wärmeabgebenden Stellen des
Wärmerohres eine Zustandsänderung des Wärmeträgermediums stattfindet, wird im wesentlichen
die für die Zustandsänderung erforderliche Umwandlungsenergie in Wärme form übertragen.
Da die Umwandlungsenergien, bezogen auf die Masse des Wärmeträgermediums, wesentlich
größer sind als die durch Aufheizung eines Mediums speicherbaren Energiemengen,
kann durch den Transport relativ kleiner Mengen an Wärmeträgermedium eine große
Wärmemenge auch über größere Entfernungen hinweg und bei relativ kleinem Temperaturgefälle
übertragen werden. Durch Aufprägen eines bestimmten Druckes auf das Innere des Wärmerohres
kann im übrigen auch dafür gesorgt werden, daß die Wärmeübertragung innerhalb eines
bestimmten Temperaturniveaus stattfindet.
-
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles noch kurz erläutert; dabei zeigt die Figur eine radiale Schnittansicht
durch ein Fahrzeugrad bzw. auf eine Scheibenbremse.
-
Das in der Figur gezeigte Fahrzeugrad 1 besteht im wesentlichen aus
einer schüsselförmigen Radfelge 4, einer drehbar gelagerten Nabe 2 mit einem Nabenflansch
3 und aus einer Scheibenbremse 13. Letztere ist im wesentlichen gebildet
aus
der an dem Nabenflansch befestigten umlaufenden Bremsscheibe 5 und aus dem die Bremsscheibe
übergreifenden Bremssattel 6. Das dargestellte Ausführungsbeispiel der Scheibenbremse
weist auf beiden Seiten in den Bremssattel eingearbeitete Zylinder 7 auf, in denen
Anpreßkolben 8 dichtend geführt sind. Diese tragen an ihrer der Bremsfläche der
Bremsscheibe zugekehrten Seite auswechselbare Bremsbeläge 9. Durch einen Pfeil 11
ist die Richtung zur Fahrzeugaußenseite hin angedeutet. Die innenliegende in der
Darstellung links gezeigte Hälfte der Bremszange liegt außerhalb der Felgenschüssel
und ist deshalb von Umgebungsluft gut erreichbar. Diese Seite der Bremszange ist
durch Überhitzung weniger stark gefährdet und kann in der Regel auch bei stärkerer
Beanspruchung der Bremse ohne zusätzliche Kühlung auskommen. Der außenliege-nde
in der Figur rechts gezeigte Teil der Bremszange, der im Innern.der schüsselförmigen
Radfelge liegt, ist hingegen gegen Zutritt von Umgebungsluft geschützt und kann
sich dadurch sehr stark erhitzen. Aus diesem Grunde ist dieser Teil der Bremszange
mit einer gesonde-rten Kühleinrichtung nach der Erfindung versehen.
-
Zu diesem Zweck ist die - bezogen auf die Fahrzeugmitte -außenliegende
Hälfte der Bremszange wärmeleitend mit zwei Wärmerohren verbunden, die sich bei
stetig ansteigendem Verlauf über die Bremsscheibe 5 hinweg aus der Radfelge heraus
in die Umgebungsluft erstrecken. Zweckmäßigerweise sind die Wärmerohre mit der den
Zylinder 7 nach außen begrenzenden Stirnwand 12. des Bremssattels verbunden, weil
diese Wandung unmittelbar an das den Anpreßkolben 8 beaufschlagende
Flüssigkeitspolster
großflächig angrenzt und dieses Flüssigkeitspolster gegen Überhitzungen und Dampfblasenbildung
geschützt werden muß. Der stetig ansteigende Verlauf der Wärmerohre ist aus zweierlei
Gründen zweckmäßig; zum einen soll der Kondensatrücklauf zum Verdampferteil der
Wärmerohre durch Schwerkrafteinfluß begünstigt werden und zum anderen sollen sich
keine Kondensattassen oder -pfützen innerhalb der Wärmerohre bilden. Durch einen
zügigen- Kondensatrücklauf innerhalb der mit einer Rillenstruktur 14 ausgekleideten
Wärmerohre wird die Wärmeübertragungsleistung der Wärmerohre günstig beeinflußt.
In der Zeichnung ist zwar der Bremssattel an der obersten Position der Bremsscheibe
dargestellt; diese Anordnung ist jedoch lediglich aus Gründen der Darstellbarkeit
so gezeichnet. In Wahrheit liegt der Bremssattel um etwa einen viertel Kreisumfang
auf den Betrachter zu. Dies erleichtert wesentlich die Verlegung der Wärmerohre
10 in einem stetig ansteigenden Verlauf.
-
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind auf der außenliegenden
Seite der Wand 12 örtlich Wandverdickungen angebracht, in die- eine der Kontur der
kreisförmigen Wärmgrohre entsprechende rillenförmige Ausnehmungen eingearbeitet,
in die die Wärmerohre mit ihrem wärmeaufnehmenden Ende hart eingelötet sind. Durch
einen Hartlötvorgang können unterschiedliche auch nicht schweißbare Werkstoffe vollflächig
und gut wärmeleitend verbunden werden. Anstelle einer Anlötung wäre auch eine Einpressung
in entsprechende Bohrungen oder eine Verklemmung zwischen der Wand 12 und einer
gegenüberliegenden entsprechend geformten Spannpratze, die durch Schrauben oder
Nieten auf die Wand 12 gespannt wird, möglich.
Bei einer Einpressung
des Wärmerohres - auch diese könnte durch einen Lötvorgang zur Verbesserung des
Wärmeüberganges unterstützt sein - müßte an der Außenseite der Wand 12 für jedes
Wärmerohr ein entsprechendes abstehendes Auge angebracht sein. Das Einpressen hat
den Vorteil, daß das Wärmerohr als separates und funktionsfähiges Zulieferteil ohne
Wärmebehandlung an den Bremssattel angebracht werden und gegebenenfalls zerstörungsfrei
auch einmal ausgetauscht werden kann. Ein guter Wärmeübergang wischen Wärmerohr
und Bremssattelauge kann durch thermisches Einschrumpfen erzielt werden - Auge erwärmen
und/oder Wärmerohr abkühlen. Bei an- oder eingelöteten Wärmerohren ist ein Evakuieren
und Belüften dieses Bauteiles wegen der starken Wärmeeinwirkung in aller.Regel erst
nach dem Löten möglich. Eine große Kontaktfläche zwischen Wand 12 und Wärmerohr
kann auch dadurch erzielt werden, daß das Wärmerohr zumindest in seinem wärmeaufnehmenden
Teil flachgedrückt ist und mit einer Flachseite an der Außenseite der Wand 12 angelötet
ist. Dies erspart das Anformen einer Rille auf der Außenseite der Wand sowie eine
entsprechende Wandverdickung und das dafür erforderliche Gewicht.