DE3816415A1

DE3816415A1 - Fahrzeugbremse mit einer luftzufuhreinrichtung

Info

Publication number: DE3816415A1
Application number: DE19883816415
Authority: DE
Inventors: Klaus Mayer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1988-05-13
Filing date: 1988-05-13
Publication date: 1989-11-16

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugbremse der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten und aus der US-PS 31 56 327 hervorgehenden Art.

Bei der aus dieser Druckschrift bekannten Trommelbremse besteht das Luftleitteil aus einem in Fahrtrichtung verlaufenden Lufttrichter, der an einer ihrerseits an der innenliegenden Stirnseite der Felge drehfest ange ordneten Tragscheibe angebracht ist. Diese hat dabei im Bereich der Bremsbacken eine Durchgangsöffnung, über welche die durch Staudruckwirkung in den Lufttrichter einströmende Kühlluft der Trommelbremse zugeführt wird. Durch den starr an der Tragscheibe angebrachten Luft trichter wird jedoch der Luftwiderstandsbeiwert im niederen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich, in dem im allgemeinen keine zusätzliche Kühlluft für die Bremse erforderlich ist, etwas verschlechtert. Ferner kann sich dabei auch am Lufttrichter Schmutz, Staub oder derglei chen festsetzen. Schließlich wird auch durch den Luft trichter die optische Wirkung des Fahrzeugs beeinflußt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einer Fahr zeugbremse der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art das Luftleitteil derart anzuordnen, daß durch dieses der Fahrzeugbremse lediglich bedarfsweise Kühlluft zugeführt wird.

Zur Lösung der Aufgabe sind die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 dargelegten Merkmale vorgesehen.

Da das Luftleitteil erfindungsgemäß an der Tragscheibe oder dergleichen Aufnahmeteil schwenkbar gelagert ist, wird es über eine entsprechende Einrichtung wie druck mittelbeaufschlagter Stellmotor, elektrisches Steuer element, Formgedächtnisstahl oder dergleichen nur bei Bedarf, nämlich überlicherweise im Hochgeschwindig keitsbereich, aus seiner etwa bündig zur Felgenstirn seite verlaufenden Schließstellung in die Wirkstellung ausgeschwenkt. Aufgrund dessen wird bei geringer Fahr zeuggeschwindigkeit der Luftwiderstandsbeiwert durch das Luftleitteil nicht verschlechtert und dabei vor allem auch kein Schmutz oder dergleichen Fremdkörper über die Luftzufuhreinrichtung in die Bremsanlage eingeleitet. Schließlich wird auch die optische Wirkung des Fahrzeugs durch das schwenkbar gelagerte Luftleitteil kaum beein trächtigt. Bei ausgeschwenktem Luftleitteil wird jedoch der Trommel- oder Scheibenbremse im Hochgeschwindig keitsbereich des Fahrzeugs (circa 150 bis 220 km/h) eine derart große Luftmenge zugeführt, daß die Bremsanlage nach mehrmaligem Abbremsen des Fahrzeugs - wobei dieses noch eine Geschwindigkeit von beispielsweise 100 km/h hat - nicht mehr überhitzt ist. Durch das Luftleitteil wird somit ein schnelleres Abkühlen der Bremsanlage erreicht.

Als Aufnahmeteil für das Luftleitteil dient zweck mäßigerweise eine an einem Achsteil drehfest angebrachte und an der innenliegenden Felgenstirnseite liegende Tragscheibe, die eine oder zwei Ausnehmungen aufweist. Dabei ist das Luftleitteil derart an der Tragscheibe angelenkt, daß in seiner Wirkstellung ein in Fahrt richtung offener Lufteinströmkanal gebildet wird, während es in seiner Schließstellung an den Umfangs rändern der Ausnehmung anliegt. Zum Verschwenken des Luftleitteils kann dabei ein druckmittelbeaufschlagter Stellmotor, ein elektrisches Steuerelement oder der gleichen Stelleinrichtung dienen, die mechanisch, elektronisch oder über einen Sensor betätigt wird (Merkmale der Patentansprüche 2 und 3).

Gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 4 und 5 kann die Tragscheibe insgesamt aus einem Formgedächtnisstahl bestehen oder das Luftleitteil wird lediglich über ein Zwischenglied aus Formgedächtnisstahl an der aus Blech oder Kunststoff gefertigten Tragscheibe angelenkt, wobei in beiden Fällen eine zur innenliegenden Felgenstirn seite hin konkave Sollbiegestelle ausgebildet ist, über die das Luftleitteil aufgrund der Erwärmung des Formge dächtnisstahles ausgeschwenkt wird. Die Einschwenkung des Luftleitteils in seine Schließstellung erfolgt in sämtlichen erläuterten Fällen durch eine mechanische Feder wie Schenkelfeder oder dergleichen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 6 und 7 dargelegt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeich nungen dargestellt und werden im folgenden erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt einer Felge mit einer drehfesten Tragscheibe, an der ein Luftleitteil über ein Zwischenglied angelenkt ist,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1 in verkleinerter Darstellung,

Fig. 2a eine gegenüber der Ausführungsart nach Fig. 2 abgewandelte Ausführungsform,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 ein Luftleitteil mit einem zu seinem Ausschwenken dienenden schraubenfeder artigen Stellelement aus einem sich bei Erhitzung auslängenden Formgedächtnis stahl,

Fig. 5 ein Luftleitteil mit einem schraubenfederartigen Stellelement aus einem sich bei Erhitzung zusammenziehen den Formgedächtnisstahl,

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Regelkreises zur Betätigung des in Fig. 5 dargestellten Stellelements.

Das in den Fig. 1, 4 und 5 dargestellte Fahrzeugrad 1 eines Personenkraftwagens weist eine Felge 2 auf, die mit einer radial verlaufenden Radscheibe 3 versehen ist. Diese ist durch mehrere Befestigungsschrauben 4 unter Zwischenlage einer topfförmigen Bremsscheibe 5 an einer Achsnabe 6 festgeschraubt, welche ihrerseits über nicht dargestellte Wälzlager auf einem drehfest angeordneten Achsteil 7 drehbar gelagert ist. Wie in den erwähnten Figuren ersichtlich, hat dieses einen radial gerichteten Flansch 7′, an dem eine im Bereich der innenliegenden Felgenstirnseite 2′ und nahe der Reibscheibe 5′ der Bremsscheibe 5 verlaufende Tragscheibe 9 festgeschraubt ist; deren Außendurchmesser ist etwas kleiner als die lichte Weite der Felge 2 im Bereich ihres innenliegenden Felgenhorns. Die Tragscheibe 9 hat eine (Fig. 2) oder zwei nebeneinanderliegende (Fig. 2a) Ausnehmungen 10, die derart angeordnet sind, daß sie in Fahrtrichtung F im vorderen, also in dieser in dem vor dem Achsteil 7 liegenden Halbkreisring der Tragscheibe 9 liegen. Zur Erhöhung der Biegesteifigkeit der Tragscheibe 9 haben die Ausnehmungen 10 eine innenliegende, umlaufende Umbördelung 10′.

An dem dem Achsteil 7 zugewandten Randbereich der Ausnehmung 10 ist jeweils ein Luftleitteil 11 angelenkt, das in seiner Schließstellung a an den Umfangsrändern der Ausnehmung 10 anliegt (Fig. 1, 3, 4 und 5). Wie in den erwähnten Figuren durch gestrichelte Linien ersichtlich, wird das Luftleitteil 11 durch eine geeig nete Stelleinrichtung wie druckmittelbeaufschlagten Stellmotor, elektrisches Steuerelement oder auch durch einen im folgenden erläuterten Formgedächtnisstahl von der Schließstellung a in die Wirkstellung b ausge schwenkt, wobei es mit der Ebene der Tragscheibe 9 einen in Fahrtrichtung F offenen spitzen Winkel einschließt und dadurch in Fahrtrichtung F einen Lufteinströmkanal c bildet. Über diesen wird insbesondere im Hochgeschwin digkeitsbereich des Fahrzeugs durch Staudruckwirkung der Reibscheibe 5′ der Bremsscheibe 5 - oder einer Trommel bremse - eine sehr große Luftmenge zugeführt, wodurch das Fahrzeug nach mehrmaligem Abbremsen - ohne die Reibscheibe 5′ zu überhitzen - mit etwas verminderter Geschwindigkeit weitergefahren und daraufhin wieder in den höheren Geschwindigkeitsbereich beschleunigt werden kann.

Bei der in den Fig. 1, 2, 2a und 3 dargestellten Ausführungsart wird das bzw. die Luftleitteile 11 durch ein aus Formgedächtnisstahl bestehendes Zwischenglied 12 verschwenkt. Wie in den erwähnten Figuren ersichtlich, hat dieses eine zur innenliegenden Felgenstirnseite 2′ hin konkave Sollbiegestelle 12′ und ist über seine Längserstreckung einerseits am achsteilseitigen Rand der Ausnehmung 10 der aus Metall oder Kunststoff bestehenden Tragscheibe 9 und andererseits an dem dem Achsteil 7 zugewandten Rand des Luftleitteils 11 unlösbar, also durch Nieten, Schrauben, Kleben, Walzen, Löten oder dergleichen befestigt. Da das aus Formgedächtnisstahl bestehende Zwischenglied 12 nahe der Reibscheibe 5′ angeordnet ist, verändert es bei deren starker Erhitzung infolge Wärmeabstrahlung seine Form derart (wie durch gestrichelte Linien dargestellt), daß das Luftleitteil 11 von seiner Schließstellung a in die Wirkstellung b ausgeschwenkt wird. Nach dem Abklingen der Erhitzung der Reibscheibe 5′ durch die über den Lufteinströmkanal c einströmende Luftmenge wird das Luftleitteil 11 bei sämtlichen erläuterten Ausführungsbeispielen durch eine oder mehrere, nicht dargestellte mechanische Feder wie Zugfeder, Schenkelfeder oder dergleichen in seine Schließstellung a eingeschwenkt. Es ist auch denkbar, daß die Tragscheibe 9 insgesamt aus einem Formgedächt nisstahl besteht, wobei im Anlenkbereich des bzw. der Luftleitteile 11 eine zur innenliegenden Felgenstirn seite 2′ hin konkave Sollbiegestelle ausgebildet ist, über die das Luftleitteil 11 jeweils - wie vorstehend dargelegt - von der Schließstellung a in die Wirk stellung b ausgeschwenkt wird.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsart ist das Luftleitteil 11 über ein Scharnier 14 am achsteilsei tigen Rand der Ausnehmung 10 der aus Metall oder Kunst stoff bestehenden Tragscheibe 9 angelenkt. Dabei hat die Tragscheibe 9 im Bereich des Scharniers 14 und ferner das Luftleitteil 11 an seinem außenliegenden Rand jeweils eine der Reibscheibe 5′ zugewandte und möglichst nahe dieser liegenden Halterung 15 mit einer am freien Endbereich angeordneten Aufnahmebohrung 15′. In diesen ist ein radial verlaufendes, schraubenfederartiges Stellelement 16 aus einem sich bei Erhitzung auslän genden Formgedächtnisstahl eingehängt. Bei Erhitzung der Reibscheibe 5′ wird durch deren Wärmeabstrahlung das schraubenfederartige Stellelement 16 um ein solches Maß ausgelängt, daß das Luftleitteil 11 von seiner Schließ stellung a in seine Wirkstellung b ausgeschwenkt wird. Bei mehreren vorhandenen Luftleitteilen 11 muß natürlich jedes mit einem schraubenfederartigen Stellelement 16 versehen sein.

Bei der Ausführungsart nach Fig. 5 ist das Luftleitteil 11 ebenfalls über ein Scharnier 14 am achsteilseitigen Rand der Ausnehmung 10 der aus Metall oder Kunststoff bestehenden Tragscheibe 9 angelenkt. Ferner ist an der Tragscheibe 9 im Bereich des Achsteils 7 und am Luft leitteil 11 jeweils eine der innenliegenden Felgen stirnseite 2′ zugewandte Halterung 17 angebracht, die eine solche Längserstreckung haben, daß ihre Aufnah mebohrungen 17′ in gleichgroßem Abstand zur Ebene der Reibscheibe 5′ liegen. In die Aufnahmebohrungen 17′ der Halterungen 17 ist ein schraubenfederartiges, radial verlaufendes Stellelement 18 aus sich bei Erhitzung zusammenziehendem Formgedächtnisstahl eingehängt, wobei das schraubenfederartige Stellelement 18 durch einen elektrischen Leiter 21 (Fig. 6) unter elektrischer Spannung steht. Ferner ist möglichst nahe der Reib scheibe 5′ ein über einen elektrischen Leiter 21′ unter elektrischer Spannung stehendes Halbleiterelement 19 (beispielsweise NTC) angeordnet, das - wie die Dar stellung des elektrischen Regelkreises in Fig. 6 zeigt - über einen elektrischen Leiter 20 mit dem schraubenfederartigen Stellelement 18 verbunden ist. Bei einer hohen Wärmeabstrahlung der Reibscheibe 5′ sinkt der innere elektrische Widerstand des wärmeempfindlichen Halbleiterelements 19, wobei durch die dadurch erhöhte Stromstärke das schraubenfederartige Stellelement 18 infolge direkter elektrischer Aktivierung stark erwärmt wird und sich dadurch zusammenzieht. Hierdurch wird das Luftleitteil 11 von seiner Schließstellung a in seine Wirkstellung b ausgeschwenkt.

Claims

1. Fahrzeugbremse mit einer Luftzufuhreinrichtung, wobei im Bereich der Stirnseite eines die Bremse umgebenden Fahrzeugrades ein drehfestes Aufnahme teil liegt, das mindestens ein in Wirkstellung nach außen abstehendes und dabei einen Lufteinströmkanal bildendes Luftleitteil aufweist, dadurch gekenn zeichnet, daß das Luftleitteil (11) am Aufnahmeteil (Tragscheibe 9) angelenkt und von einer Schließ stellung (a) in die Wirkstellung (b) ausschwenkbar ist.

2. Fahrzeugbremse nach Anspruch 1, mit an der innen liegenden Felgenstirnseite nahe der Bremse liegen der Tragscheibe sowie in Fahrtrichtung offenem Lufteinströmkanal, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragscheibe (9) eine oder mehrere, jeweils von einem Luftleitteil (11) überdeckbare Ausnehmung(en) (10) aufweist, wobei das Luftleitteil in Schließ stellung (a) an den Umfangsrändern der Ausnehmung anliegt.

3. Fahrzeugbremse nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Luftleitteil (11) durch einen druckmittelbeaufschlagten Stellmotor, ein elektri sches Steuerelement oder dergleichen Stellein richtung verschwenkt wird.

4. Fahrzeugbremse nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Tragscheibe (9) insgesamt aus Formgedächtnisstahl besteht, wobei zur Anlenkung des Luftleitteils (11) eine zur innenliegenden Felgenstirnseite (2′) hin konkave Sollbiegestelle ausgebildet ist, über die das Luftleitteil aus schwenkbar ist, während es federbelastet einge schwenkt wird.

5. Fahrzeugbremse nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Luftleitteil (11) über ein aus Formgedächtnisstahl bestehendes Zwischenglied (12) mit einer zur innenliegenden Felgenstirnseite (2′) hin konkaven Sollbiegestelle (12′) an der Trag scheibe (9) angelenkt ist, durch das das Luftleit teil ausgeschwenkt wird, wobei dieses durch die Wirkung wenigstens einer Feder in seine Schließ stellung (a) einschwenkbar ist.

6. Fahrzeugbremse nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß an der Tragscheibe (9) und am Luft leitteil (11) jeweils eine der Bremsscheibe (5) zugewandte und dabei möglichst nahe dieser liegende Halterung (15) angeordnet ist, an denen ein radial verlaufendes schraubenfederartiges Stellelement (16) aus einem sich bei Erhitzung auslängenden Formgedächtnisstahl befestigt ist, während das Luftleitteil durch wenigstens ein Federelement eingeschwenkt wird.

7. Fahrzeugbremse nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß

- an der Tragscheibe (9) und am Luftleitteil (11) jeweils eine der innenliegenden Felgen stirnseite (2′) zugewandte Halterung (17) angebracht ist, an denen ein schraubenfeder artiges Stellelement (18) aus sich bei Er hitzung zusammenziehendem Formgedächtnisstahl befestigt ist, das unter elektrischer Spannung steht und radial verläuft,
- möglichst nahe der Bremstrommel oder der Reibscheibe (5′) einer Bremsscheibe (5) ein elekrisch erregtes, wärmeempfindliches Halb leiterelement (19) angeordnet ist, das über einen elektrischen Leiter (20) mit dem Stell element (18) verbunden ist, wobei sich dieses bei starker Erhitzung des Halbleiterelements infolge Wärmeabstrahlung der Bremse zusammen zieht, so daß das Luftleitteil (11) ausge schwenkt wird,
- zum Einschwenken des Luftleitteils (11) in seine Schließstellung (a) mindestens ein Federelement dient.