DE3840321A1 - Bremssystem fuer ein fahrzeugrad - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Bremssystem für ein
Fahrzeugrad gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.
Bremssysteme für Fahrzeugräder sind an sich in den ver
schiedensten Ausführungen bekannt. Bei Bremssystemen in Form
von Scheibenbremsen ist auch bekannt, eine Kühleinrichtung
für die Bremsscheibe in der Form vorzusehen, daß diese
Bremsscheibe zugleich als ein einen Kühlluftstrom erzeugendes
Lüfterrad ausgebildet ist.
Speziell auch diesem letztgenannten, bekannten Scheibenbrem
sen haftet der Mangel an, daß beim Betätigen der Bremse durch
die Verlangsamung der Drehbewegung der Fahrzeugräder die
lntensität des Kühlluftstromes und damit auch die durch
diesen Kühlluftstrom bedingte aktive Kühlung abnehmen und bei
Stillstand des Fahrzeugs bzw. der Fahrzeugräder diese aktive
Kühlung ganz ausfällt. Gerade in solchen Situationen, in
denen die aktive Kühlung der Bremsscheiben benötigt wird, ist
daher diese Kühlung nur mangelhaft oder überhaupt nicht
wirksam.
Im modernen Fahrzeugbau ist aber eine wirksame aktive Kühlung
der Bremselemente eines Bremssystems von besonderer Be
deutung, da immer höhere Energien in zunehmend kleineren
Bremselementen vernichtet werden müsaen und insbesondere auch
bei sog. ABS-Bremssystemen praktisch die gesamte kinetische
Energie eines Fahrzeugs bei dessen Abbremsung im Bremssystem
vernichtet wird und nicht in einem erheblichen Umfang auch
zwischen dem Reifen des Fahrzeugrades und der Fahrbahn, wie
dies bei Bremssystemen ohne ABS-System der Fall ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bremssystem für
Fahrzeugräder aufzuzeigen, welches bei einfacher konstruk
tiver Ausbildung und hoher Betriebssicherheit eine ver
besserte aktive Kühlung der Bremselemente sicherstellt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Bremssystem entsprechend
dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet.
Bei dem erfindungsgemäßen Bremssystem wird das wenigstens
eine Lüfterrad, welches über den Freilauf antriebsmäßig mit
dem mit dem Fahrzeugrad umlaufenden Bremselement verbunden
ist, über diesen Freilauf von dem sich drehenden Fahrzeugrad
bzw. von dem mit dem Fahrzeugrad umlaufenden Bremselement des
Bremssystems mitgenommen. Bei einer Verlangsamung der
Drehbewegung des Fahrzeugrades kann dann das wenigstens eine
Lüfterrad weiter frei umlaufen, so daß insbesondere auch nach
einer Betätigung des Bremssystems und dabei sogar bei einem
Blockieren des betreffenden Fahrzeugrades durch das frei
umlaufende Lüfterrad ein ausreichend großer Kühlluftstrom und
damit eine ausreichend große aktive Kühlung für die Brems
elemente des Bremssystems erzielt werden. Bei einem erneuten
Beschleunigen des Fahrzeugs bzw. der Drehbewegung des
betreffenden Fahrzeugrades wird auch das wenigstens eine
Lüfterrad wieder mitgenommen und erneut beschleunigt.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird somit mit Hilfe
des Lüfterrades, welches zusätzlich zu den eigentlichen
Bremselementen des Bremssystems vorgesehen ist, gerade auch
in solchen Situationen, in denen eine besonders große
Wärmeentwicklung in den Bremselementen auftritt, eine
wirksame aktive Kühlung dieser Bremselemente sichergestellt
bzw. bei einem Stillstand des Fahrzeugs eine wirksame
Nachkühlung der Bremselemente des Bremssystems erzielt, und
zwar ohne Fremdantrieb für das Lüfterrad. Das erfindungs
gemäße Bremssystem trägt somit auch zu einer wesentlichen
Erhöhung der Betriebssicherheit eines Fahrzeugs bei.
Um ein möglichst langzeitiges Nachlaufen des Lüfterrades und
damit eine möglichst wirksame aktive Kühlung zu erreichen,
ist dieses Lüfterrad als Schwungscheibe bzw. Schwungrad in
der Form ausgebildet, daß es an seinem Außenumfang bzw. auf
seinem äußeren Durchmesser mit extremen Massenanhäufungen
ausgebildet ist.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unter
ansprüche.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figur, die in
schematischer Darstellung und im Schnitt eine Kühlvorrichtung
gemäß der Erfindung zusammen mit einer Bremsscheibe sowie
einer Felge eines Kraftfahrzeugrades zeigt, näher erläutert.
In der Figur ist 1 die Felge des Fahrzeugrades eines Straßen
fahrzeugs, beispielsweise die Felge eines Personenkraft
wagens, die in üblicher Weise an einer mit dem Fahrzeugrad
umlaufenden Welle 2 befestigt ist. Auf dieser Welle 2 ist
weiterhin eine Bremsscheibe 3 befestigt, die zusammen mit
einem Bremssattel 4 die übliche Scheibenbremse für das
Fahrzeugrad bzw. die Felge 1 bildet. Die Bremsscheibe 3 ist
dabei so angeordnet, daß sie von der Felge 1 umschlossen
wird, die an ihrem mittleren, scheibenartigen und von dem
nicht dargestellten Fahrzeugreifen umschlossenen Teil 1′
mehrere durchgehende Kühl- bzw. Belüftungsöffnungen 5
aufweist, die vorzugsweise in gleichmäßigen Winkelabständen
um die Achse der Welle 2 verteilt vorgesehen sind.
Zwischen der Bremsscheibe 3 und dem Teil 1′ der Felge 1 ist
in dem von dieser Felge 1 umschlossenen Raum ein Lüfterrad 6
vorgesehen, welches über einen Freilauf 7 antriebsmäßig mit
der Welle 2 verbunden ist. Der zwischen dem Lüfterrad 6 und
der Welle 2 sitzende Freilauf 7 ist dabei so ausgebildet, daß
beim Vorwärtsfahren des Kraftfahrzeuges das Lüfterrad 6 mit
der Felge 1 bzw. Welle 2 mitgedreht und bei jeder Be
schleunigung des Kraftfahrzeugs in seiner Drehbewegung um die
Achse der Welle 1 beschleunigt wird, während bei einer
Verlangsamung des Fahrzeugs bzw. bei einer damit verbundenen
Verlangsamung der Drehbewegung des Fahrzeugrades bzw. der
Felge 1 oder bei einem plötzlichen Stillstand bzw. Blockieren
des Fahrzeugrades oder der Felge 1 das Lüflerrad 6 weiterhin
frei um die Achse der Welle 2 umläuft, bis die im umlaufenden
Lüfterrad 6 vorhandene kinetische Energie aufgebraucht ist
bzw. bei entsprechend hoher Drehzahl des Fahrzeugrades das
Lüfterrad 6 wieder über den Freilauf 7 mitgenommen wird.
Das Lüfterrad 6 ist mit einer Vielzahl von Flügeln bzw.
Lamellen 9 derart ausgebildet, daß dieses Lüfterrad als
Axiallüfter wirkt, d.h. beim Umlaufen um die Achse der Welle
2 einen durch die Belüftungsöffnungen 5 ein- oder austreten
den Luftstrom zum Kühlen der Bremsscheibe 3 erzeugt, wie dies
in der Figur mit den Pfeilen A bzw. B angedeutet ist.
Um sicherzustellen, daß nach einer Verringerung der Dreh
geschwindigkeit des Fahrzeugrades bzw. der Felge 1 oder nach
einem Stillstand dieses Fahrzeugrades das Lüfterrad möglichst
lange Zeit umläuft und somit auch über eine möglichst lange
Zeit eine aktive Kühlung der Bremascheibe 3 durch den diese
Bremsscheibe 3 umströmenden Luftstrom erfolgt, ist das
Lüfterrad 6 schwungradartig mit extremen Massenanhäufungen an
seinem äußeren Durchmesser ausgebildet.
Mit der beschriebenen, im wesentlichen aus dem Lüfterrad 6
und dem Freilauf 7 bestehenden Kühlvorrichtung wird beim
Betätigen der von der Bremascheibe 3 und dem Bremssattel 4
gebildeten Radbremse, also dann, wenn die kinetische Energie
des Kraftfahrzeugs in insbesondere die Bremsscheibe 3
erhitzende Wärmeenergie umgesetzt wird, durch das frei
umlaufende Lüfterrad 6 eine ausreichende aktive Kühlung der
Bremsscheibe 3 aber auch des Bremssattels 4 und der dortigen
Bremsbeläge sichergestellt, und zwar auf konstruktiv einfache
Weise und ohne die Notwendigkeit eines Fremdantriebs für das
Lüfterrad 6. Weiterhin gewährleistet die Erfindung auch eine
wirksame Nachkühlung der Bremsscheibe 3 sowie des Brems
sattels 4 bei nach einem Bremsvorgang zum Stillstand ge
kommenem Fahrzeug.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungabeispiel
beschrieben. Es versteht sich, daß zahlreiche Änderungen oder
Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung
tragende Gedanke verlassen wird. So ist die aus wenigstens
einem Lüfterrad und einem Freilauf bestehende Kühleinrichtung
in ihrer Anwendung nicht auf Scheibenbremsen beschränkt,
sondern diese Kühleinrichtung kann mit den gleichen, vor
genannten Vorteilen auch bei anderen Bremsen bzw. Brems
systemen, beispielsweise bei Trommel- oder Innenbackenbremsen
verwendet werden. Weiterhin ist die erfindungsgemäße Kühl
einrichtung in ihrer Anwendung nicht auf Kraft- oder Straßen
fahrzeuge beschränkt, sondern kann überall dort Verwendung
finden, wo gebremste Fahrzeugräder vorgesehen sind, bei
spielsweise auch bei Schienenfahrzeugen. Speziell bei solchen
Fahrzeugen, die keine bevorzugte Vorwärts-Fahrtrichtung
aufweisen, wie dies in der Regel bei Schienenfahrzeugen der
Fall ist, ist der Freilauf umschaltbar ausgebildet, so daß er
in jeder Fahrtrichtung in der vorbeschriebenen Weise zum
Antrieb des Lüfterrades wirkt. Das Umschalten des Freilaufs
erfolgt dabei dann entweder manuell oder durch eine ent
sprechende Steuereinrichtung automatisch. Das Umschalten des
Freilaufs arfolgt dabei vorzugsweise elektrisch oder hydrau
lisch, wobei in diesem Fall dann auch die bereits vorhandenen
elektrischen oder hydraulischen, an des Bremssystem führenden
Leitungen (beispielsweise für ABS-System) verwendet werden
können.
Weiterhin ist es auch möglich, das Lüfterrad oder mehrere
derartige Lüfterräder über einen Freilauf sowie über ein
zusätzliches Zwischengetriebe antriebsmäßig mit dem die
Bremsfläche aufweisenden Teil des Bremssystems zu verbinden,
so daß dann dieses Lüfterrad bzw. diese Lüfterräder um eine
Achse oder um mehrere Achsen umlaufen, die nicht mit der
Drehachse des mit dem Bremssystem verbundenen Fahrzeugrades
zusammenfallen, wenngleich die in der Figur dargestellte
Ausbildung die konstruktiv einfachste und zuverlässigste
Lösung darstellt.
Schließlich ist es auch möglich, anstelle nur eines, als
Axiallüfter wirkenden Lüfterrades 6 mehrere derartige
Lüfterräder vorzusehen oder aber wenigstens ein als Radial
lüfter wirkendes Lüfterrad zu verwenden.
Claims (12)
1. Bremssystem für ein Fahrzeugrad mit einer Kühleinrichtung,
die wenigstens ein um eine Achse umlaufendes Lüfterrad zur
Erzeugung eines Kühlluftstromes für Bremselemente des
Bremssystems aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das
zusätzlich zu den Bremselementen vorgesehene Lüfterrad (6)
über einen Freilauf (7) antriebsmäßig mit dem mit dem
Fahrzeugrad (1) umlaufenden Bremselement (3) verbunden
ist.
2. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das wenigstens eine Lüfterrad (6) als Axiallüfter aus
gebildet ist.
3. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das wenigstens eine Lüfterrad als Radiallüfter ausgebildet
ist.
4. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das wenigstens eine Lüfterrad in einem Teilbereich als
Axiallüfter und in einem Teilbereich als Radiallüfter
ausgebildet ist.
5. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch ge
kennzeichnet, daß das wenigstens eine Lüfterrad (6) mit
seiner Achse achsgleich mit derjenigen Achse liegt, um die
das mit dem Fahrzeugrad (1) verbundene Bremselement (3)
umläuft.
6. Bremssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das wenigstens eine Lüfterrad (6) auf dem Freilauf (7)
sitzt bzw. diesen umschließt.
7. Bremssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß bei Ausbildung der Fahrzeugbremse als
Scheibenbremse mit wenigstens einer Bremsscheibe (3) das
wenigstens eine Lüfterrad (6) an einer Seite der wenig
stens einen Bremsscheibe (3), vorzugsweise zwischen dieser
Bremsscheibe und dem Fahrzeugrad (1) angeordnet ist.
8. Bremssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das wenigstens eine Lüfterrad (6) von dem Fahrzeugrad bzw.
einer Felge (1) dieses Fahrzeugrades umschlossen ist.
9. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch ge
kennzeichnet, daß das wenigstens eine Lüfterrad (6)
innerhalb des Freilaufs (7) gelagert ist.
10. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch
gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Lüfterrad an dem
Fahrzeugrad oder an einem mit dem Fahrzeugrad umlaufenden
Bremselement drehbar gelagert ist und mit diesem Fahr
zeugrad bzw. Bremselement eine Baueinheit bildet.
11. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch
gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Lüfterrad (6) als
Schwungrad oder Schwungscheibe mit extremen Massenan
häufungen auf seinem äußeren Durchmesser ausgebildet
ist.
12. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch
gekennzeichnet, daß der Freilauf vorzugsweise hydraulisch
oder elektrisch umschaltbar ist.
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