DE3840321C2 - Kühleinrichtung für eine Bremse eines Fahrzeugrades - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühleinrichtung für eine Bremse eines Fahrzeugrades gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.

Bremsen für Fahrzeugräder sind an sich in verschiedensten Ausführungen bekannt. Bei Scheibenbremsen ist es auch bekannt, eine Kühleinrichtung für die Bremsscheibe in der Form vorzusehen, daß die Bremsscheibe zugleich als ein einen Kühlluftstrom erzeugendes Lüfterrad ausgebildet ist.

Bekannt ist weiterhin auch eine Kühleinrichtung für Trommelbremsen eines Fahrzeugrades (FR 1 099 665), bei der die jeweilige Bremstrommel an ihrem Außenumfang lüfterradartig mit einer Vielzahl von Lamellen derart versehen ist, daß sich beim Drehen des Fahrzeugrades und damit der Bremstrommel an deren Umfang ein in etwa axialer Kühlluftstrom einstellt.

Diesen bekannten Kühleinrichtungen haftet der Mangel an, daß beim Betätigen der Bremse durch die Verlangsamung der Drehbewegung der Fahrzeugräder die Intensität des Kühlluftstromes und damit auch die durch diesen Kühlluftstrom bedingte aktive Kühlung abnehmen und bei Stillstand des Fahrzeugrades die aktive Kühlung völlig ausfällt. Gerade in solchen Situationen, in denen die aktive Kühlung der Bremsscheibe oder Bremstrommel benötigt wird, ist daher diese Kühlung nur sehr mangelhaft oder überhaupt nicht wirksam.

Im modernen Fahrzeugbau ist aber eine wirksame aktive Kühlung der Bremselemente einer Bremse von besonderer Bedeutung, da immer höhere Energien von zunehmend kleineren Bremselementen aufgenommen werden müssen und insbesondere auch bei ABS-Bremssystemen praktisch die gesamte kinetische Energie eines Fahrzeugs bei dessen Abbremsung im Bremssystem aufgenommen wird und nicht in einem erheblichen Umfange auch zwischen dem Reifen des Fahrzeugrades und der Fahrbahn, wie dies bei Bremssystemen ohne ABS der Fall ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühleinrichtung aufzuzeigen, welche bei einfacher konstruktiver Ausbildung und hoher Betriebssicherheit eine verbesserte aktive Kühlung der Bremselemente sicherstellt. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Kühleinrichtung entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.

Bei der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung 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 Bremselemente 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 erfindungsgemäße 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 Lüfterrad 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 Bremsscheibe 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 Ausführungsbeispiel 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 erfolgt dabei vorzugsweise elektrisch oder hydrau­ lisch, wobei in diesem Fall dann auch die bereits vorhandenen elektrischen oder hydraulischen, an das 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. Kühleinrichtung für eine Bremse eines Fahrzeugrades mit wenigstens einem um eine Achse umlaufenden Lüfterrad zur Erzeugung eines Kühlluftstromes für Bremselemente der Bremse, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzlich zu den Bremselementen vorgesehene Lüfterrad (6) über einen Freilauf (7) antriebsmäßig mit dem mit den Fahrzeugrad (1) umlaufenden Bremselement (3) verbunden ist.

2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Lüfterrad (6) als Axiallüfter ausgebildet ist.

3. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Lüfterrad (6) als Radiallüfter ausgebildet ist.

4. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Lüfterrad (6) in einem Teilbereich als Axiallüfter und in einem Teilbereich als Radiallüfter ausgebildet ist.

5. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, 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. Kühleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Lüfterrad (6) auf dem Freilauf (7) sitzt bzw. diesen umschließt.

7. Kühleinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung der Fahrzeugbremse als Scheibenbremse mit wenigstens einer Bremsscheibe (3) das wenigstens eine Lüfterrad (6) an einer Seite der wenigstens einen Bremsscheibe (3), vorzugsweise zwischen dieser Bremsscheibe und dem Fahrzeugrad (1) angeordnet ist.

8. Kühleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Lüfterrad (6) von dem Fahrzeugrad bzw. einer Felge (1) dieses Fahrzeugrades umschlossen ist.

9. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Lüfterrad (6) innerhalb des Freilaufs (7) gelagert ist.

10. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Lüfterrad (6) an dem Fahrzeugrad oder an einem mit dem Fahrzeugrad umlaufenden Bremselement drehbar gelagert ist und mit diesem Fahrzeugrad bzw. Bremselement eine Baueinheit bildet.

11. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Lüfterrad (6) als Schwungrad oder Schwungscheibe mit extremen Massenanhäufungen auf seinem äußeren Durchmesser ausgebildet ist.

12. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß der Freilauf (7) vorzugsweise hydraulisch oder elektrisch umschaltbar ist.