DE3942651C1 - Cooling air passage for disc brake - has air flow aperture in brake cover, and inner, peripheral, air guide protrusion - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlluftführung für eine Scheibenbremse der aus der US-PS 43 17 508 (Fig. 2) hervorgehenden Art.

Aus dieser Druckschrift ist eine kreisringförmige Brem­ senabdeckung bekannt, die zwei nebeneinanderliegende, bo­ genförmige Luftdurchgangsöffnungen aufweist, längs deren peripherem Randbereich der sektorförmige Luftleitfortsatz verläuft. Dieser erstreckt sich bis in den Bereich der innenliegenden, kreisförmigen Wandung der fahrzeuginnen­ seitigen Reibfläche der Bremsscheibe. Da hierbei zwischen der kreisförmigen Wandung der Reibfläche und dem Außen­ mantel des Luftleitfortsatzes ein großes Radialspiel vor­ handen ist, kann über dieses die durch die Luftdurch­ gangsöffnungen in eine Luftsammelkammer einströmende Kühlluft teilweise entweichen, so daß diese nicht optimal zur Kühlung der Bremsscheibe ausgenützt wird. Ferner kann sich auch ein durch die Luftdurchgangsöffnungen gelangen­ der Schmutz ungehindert am Umfangsbereich der Nabe des Fahrzeugrades festsetzen und damit erheblich den Luft­ durchtritt über die Luftdurchgangsöffnungen vermindern.

Ferner ist in der DE-OS 31 07 124 eine topfförmige Brems­ scheibe offenbart, wobei der Bremsscheibentopf eine Viel­ zahl von axial verlaufenden und über seinen Umfang ver­ teilte Wandöffnungen aufweist, die am Übergangsbereich zur Bremsscheibe liegen. Die Wandöffnungen sind jedoch hauptsächlich aus festigkeitsmäßigen Gründen vorgesehen, nämlich zur Vermeidung der hohen Formsteifigkeit zwischen dem Bremsscheibentopf und der Bremsscheibe, wodurch schließlich vorhandene Verwerfungen und Verformungen ab­ gebaut werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte Kühlluftfüh­ rung in einfacher und kostengünstiger Weise derart auszu­ bilden, daß der von der Fahrzeuginnenseite über die Luft­ durchgangsöffnungen der Bremsenabdeckung einströmende Luftstrom den beiden Reibflächen einer Bremsscheibe zuge­ führt wird.

Zur Lösung der Aufgabe sind die im Patentanspruch 1 dar­ gelegten Merkmale vorgesehen.

Durch den am Luftleitfortsatz erfindungsgemäß vorgese­ henen, radial abstehenden Umfangsflansch wird der die Luftdurchgangsöffnung der Bremsenabdeckung durchströmende Luftstrom gezielt und vor allem bei optimalem Kühlluft­ wirkungsgrad zu beiden Reibflächen einer Bremsscheibe hin geleitet. Der zunächst etwa axial längs des Luftleitfort­ satzes strömende Luftstrom wird im Bereich des Umfangs­ flansches etwa radial umgelenkt, so daß die Bremsscheibe sehr wirkungsvoll vom Kühlluftstrom umspült wird; dieser kann auch ggf. an der Bremsscheibe vorhandene Kühlkanäle radial durchströmen. Da hierbei beide Reibflächen der Bremsscheibe vom Kühlluftstrom beaufschlagt werden, wird auch vorteilhafterweise eine im Bereich beider Reibflä­ chen vorhandene heiße Luft radial nach außen befördert. Durch die erhöhte Kühlwirkung wird schließlich auch der Erhitzungsgrad an der Bremsscheibe, den Bremsbelägen, der Bremsflüssigkeit und des Radlagers vermindert, so daß diese Teile einen geringeren Verschleiß und eine höhere thermische Belastbarkeit aufweisen. Bei dem in der Figu­ renbeschreibung dargelegten Ausführungsbeispiel ist zwar die Luftkühlung einer innenbelüfteten Bremsscheibe erläu­ tert. Durch die erfindungsgemäße Kühlluftführung kann je­ doch auch gleichermaßen die Vollscheibe einer Brems­ scheibe gekühlt werden.

Gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 2 ist eine erste Luftdurchgangsöffnung - oder bei sektorförmiger Gestal­ tung des Luftleitfortsatzes (Merkmale des Patentanspruchs 3) ist dieser - in der in Fahrtrichtung vorderen Hälfte der kreisringförmigen Bremsenabdeckung angeordnet, so daß eine große Luftmenge die Luftdurchgangsöffnung durch­ strömt. Durch die Bremsenabdeckung wird die fahrzeug­ innenseitige Reibfläche der Bremsscheibe auch gegen Fremdkörperbeaufschlagung geschützt. Schließlich verläuft der Umfangsflansch des Luftleitfortsatzes bis nahe zur innenliegenden Wandung des Bremsscheibentopfes, wodurch der Luftstrom sehr wirkungsvoll zur Kühlung der Brems­ scheibe ausgenutzt wird.

Bei leicht kegelstumpfförmig gestaltetem Luftleitfort­ satz, an dessen großem Durchmesser der radial abstehende Umfangsflansch vorgesehen ist, wird in optimaler Weise der zunächst etwa axial fließende Luftstrom in radialer Richtung umgelenkt (Merkmal des Patentanspruchs 4).

Gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 5 und 6 ist in der Bremsenabdeckung zusätzlich zur ersten Luftdurch­ gangsöffnung eine zweite Luftdurchgangsöffnung vorgese­ hen, die radial innerhalb des Luftleitfortsatzes liegt. Hierdurch wird vorteilhafterweise der die Bremsenab­ deckung fahrzeuginnenseitig beaufschlagende Luftstrom ge­ teilt, wobei der die zweite Luftdurchgangsöffnung durch­ fließende Luftstrom zunächst etwa axial gerichtet einen Flansch des Radlagers beaufschlagt und dieses hierdurch kühlt und sodann etwa radial zur Kühlung der Bremsscheibe umgelenkt wird. Damit sich in der zweiten Luftdurchgangs­ öffnung keine Fremdkörper wie Steine oder dgl. festsetzen können, kann diese im Mittelbereich ihrer Breitener­ streckung einen Trennsteg aufweisen. Zweckmäßigerweise ist die Umfangserstreckung der zweiten Luftdurchgangsöff­ nung etwa halb so groß wie die der ersten Luftdurchgangs­ öffnung.

Die Bremsenabdeckung hat ferner eine etwa längs der er­ sten Luftdurchgangsöffnung verlaufende, radial außerhalb dieser liegende Auswölbung. Durch diese kann sich an der fahrzeuginnenseitigen Reibfläche der Bremsscheibe bei längerer Bremsbetätigung ein sehr dickes, heißes Luftpol­ ster bilden, das sodann von dem die erste Luftdurchgangs­ öffnung durchfließenden und über die fahrzeuginnenseitige Reibfläche strömenden Luftstrom radial von dieser weg nach außen geleitet wird. Die dabei an dem der Fahrbahn zugewandten Endbereich der Auswölbung vorgesehenen Abstu­ fungen dienen zum Ableiten von sich an der Auswölbung festsetzendem Schmutz oder dgl. Dies wird durch in die Bremsenabdeckung eingeleitete Vibrationsschwingungen noch gefördert (Merkmale des Patentanspruchs 7).

Schließlich hat die Bremsenabdeckung an ihrem fahrbahn­ seitigen Umfangsabschnitt jeweils eine radial innerhalb und außerhalb des Luftleitfortsatzes liegende Wandöff­ nung. Dabei kann durch die innerhalb des Luftleitfort­ satzes liegende Wandöffnung ein infolge von Überhitzung aus dem Radlager austretendes Schmierfett gelangen und somit nicht Teile der Bremse benetzen. Falls durch die außerhalb des Luftleitfortsatzes liegende, verhältnis­ mäßig große Wandöffnung Schmutz oder grobkörnige Fremd­ körper gelangen, so können diese über eine muldenförmige Vertiefung nach unten abfallen (Merkmale des Pa­ tentanspruchs 8).

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine an einem Radträger angebrachte Bremsenab­ deckung in Vorderansicht,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1 mit einer in einem Fahrzeugrad angeordneten, innenbelüfteten Bremsscheibe,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform des an der Bremsenabdeckung angebrachten Luftleitfort­ satzes,

Fig. 5 eine Einzelansicht des Luftleitfortsatzes in Pfeilrichtung A in Fig. 4,

Fig. 6 eine Teildraufsicht zur Fig. 5,

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 5.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte, kreisringförmige Bremsenabdeckung 1 hat eine mittige Wandöffnung 1′, über die sie auf einem Achsschenkel 2 angeordnet ist. Ferner ist die Bremsenabdeckung 1 durch mehrere Schrauben an ei­ nem Radträger 3 befestigt. Dabei ist auf einem Achszapfen 4 über ein Wälzlager ein Radlager 5 drehbar gelagert, an dem die Radscheibe 6′ der Felge 6 eines Fahrzeugrades 7 angebracht ist. Ferner ist zwischen dem Flansch des Rad­ lagers 5 und der Radscheibe 6′ der Bremsscheibentopf 8′ einer radial von diesem abstehenden, innenbelüfteten Bremsscheibe 8 befestigt.

Wie in den Fig. 1 bis 3 zu ersehen ist, ist die kreis­ ringförmige Bremsenabdeckung 1 in einem axialen Abstand zur fahrzeuginnenseitigen Reibfläche 8′′ angeordnet und überdeckt dabei diese, wobei lediglich im Bereich eines Bremsträgers 9 eine Ausnehmung vorgesehen ist. Ferner ist an der Bremsenabdeckung 1 ein in einem Vertikalschnitt leicht kegelstumpfförmig gestalteter, mit Ausnahme einer Abflachung kreisförmiger Luftleitfortsatz 10 angebracht, der sich axial zur Bremsscheibe 8 hin erstreckt. Dabei ist am großen Durchmesser des Luftleitfortsatzes 10 ein radial abstehender Umfangsflansch 11 ausgebildet, dessen freies Ende nahe der innenliegenden, kreisförmigen Wan­ dung 8′′′′ des Bremsscheibentopfes 8′ der Bremsscheibe 8 liegt. Der Bremsscheibentopf 8′ hat eine Anzahl von in gleich großem Winkelabstand voneinander angeordnete, schräg zur Fahrzeugaußenseite verlaufende Durchgangsöff­ nungen 13, die im Bereich der Ebene des Flansches 11 lie­ gen. Ferner ist die Bremsenabdeckung 1 von einer radial außerhalb des Luftleitfortsatzes 10 liegenden, ersten bo­ genförmigen Luftdurchgangsöffnung 14 durchsetzt, die sich im wesentlichen in der in Fahrtrichtung F vorderen Hälfte der Bremsenabdeckung 1 sowie in deren oberem Quadranten befindet, wie Fig. 1 zeigt. In dieser Figur ist ferner ersichtlich, daß die Bremsenabdeckung 1 von einer zwei­ ten, bogenförmigen Luftdurchgangsöffnung 15 durchsetzt ist, die radial innerhalb des Luftleitfortsatzes 10 liegt. Die obenliegenden Stirnseiten der ersten und der zweiten Luftdurchgangsöffnung 14 und 15 liegen etwa ne­ beneinander, wobei jedoch die Umfangserstreckung der zweiten Luftdurchgangsöffnung 15 etwa halb so groß ist wie die der ersten Luftdurchgangsöffnung 14. Damit jedoch die zweite Luftdurchgangsöffnung 15 nicht durch kleine Steine oder dgl. Fremdkörper verstopft werden kann, ist sie mit einem im Mittelbereich ihrer Breitenerstreckung verlaufenden Trennsteg 15′ versehen. Ferner ist in der Bremsenabdeckung 1 eine kreisförmige Durchgangsöffnung 16 angeordnet, über die ein ggf. am Fahrzeugrad 7 vorhande­ ner ABS-Sensor durch den im folgenden erläuterten Kühl­ luftstrom gekühlt wird. Der Luftleitfortsatz 10 kann auch hohlzylindrisch gestaltet sein.

Die Bremsenabdeckung 1 weist ferner eine radial außerhalb der ersten Luftdurchgangsöffnung 14 liegende Auswölbung 18 auf, die sich unter Bildung einer Ausrundung zur Fahr­ zeuglängsmittelebene hin erstreckt und somit einen großen Abstand zur fahrzeuginnenseitigen Reibfläche 8′′ auf­ weist. Dabei befindet sich das obenliegende, freie Ende der Auswölbung 18 im Bereich des Bremsträgers 9, während der der Fahrbahn zugewandte Endbereich der Auswölbung 18 über zwei Abstufungen 19 in die Ebene der Bremsenab­ deckung 1 übergeht. Die Abstufungen 19 verlaufen dabei vom außenliegenden Randbereich der ersten Luftdurchgangs­ öffnung 14 schräg nach unten und außen zum Umfangsrand der Bremsenabdeckung 1, wobei die untenliegende Abstufung 19 am untenliegenden Endbereich der ersten Luftdurch­ gangsöffnung 14 liegt. Schließlich ist am fahrbahnseiti­ gen Umfangsabschnitt der Bremsenabdeckung 1 jeweils eine radial innerhalb und außerhalb des Luftleitfortsatzes 10 liegende Wandöffnung 20 und 21 angeordnet. Falls aus den Wälzlagern des Radlagers 5 aufgrund einer Überhitzung verflüssigtes Schmierfett austritt, so kann sich dieses am fahrbahnseitigen Umfangsabschnitt des Luftleitfort­ satzes 10 ansammeln und durch die Wandöffnung 20 nach außen gelangen. Ferner schließt sich an die außenliegende Wandöffnung 21 eine keilförmig zum Umfangsrand der Brem­ senabdeckung 1 verlaufende muldenförmige Vertiefung 22 an. Diese ist zur Fahrzeuglängsmittelebene hin gerichtet und verläuft dabei ferner schräg nach außen in bezug zur Ebene der Bremsenabdeckung 1. Durch die Wandöffnung 21 können kleine Steine oder dgl. Fremdkörper oder auch sich ein an der Bremsenabdeckung 1 festsetzender Schmutz, Lehm oder dgl. gelangen, der dann über die muldenförmige Ver­ tiefung 22 nach unten abfällt.

Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel ist weit­ gehend gleichartig mit der in den Fig. 1 bis 3 erläuter­ ten Ausführungsart. Deshalb sind jeweils gleiche Teile mit den jeweils gleichen Bezugsziffern versehen. In der Bremsenabdeckung 1 ist die erste Luftdurchgangsöffnung 14 ausgebildet, die in deren oberem Quadranten sowie in der in Fahrtrichtung F vorderen Hälfte der Bremsenabdeckung 1 liegt. Ferner ist die Bremsenabdeckung 1 mit dem sektor­ förmig (Fig. 5) gestalteten Luftleitfortsatz 10 versehen, der sich längs des radial innenliegenden Randes der er­ sten Luftdurchgangsöffnung 14 erstreckt und über einen Flansch an der Bremsenabdeckung 1 angebracht ist. Der Luftleitfortsatz 10 hat etwa die gleiche Umfangser­ streckung wie die erste Luftdurchgangsöffnung 14 und liegt damit im wesentlichen in der in Fahrtrichtung F vorderen Hälfte der Bremsenabdeckung 1. Schließlich ist am Luftleitfortsatz 10 unter Bildung eines großen Radius (Fig. 7) der radial abstehende Umfangsflansch 11 ein­ stückig ausgebildet, dessen freies Ende nahe der innen­ liegenden, kreisförmigen Wandung 8′′′′ des Bremsscheiben­ topfes 8′ liegt. Der in den Fig. 5 bis 7 in Einzelansicht dargestellte, sektorförmige Luftleitfortsatz 10 ist an seinen Endbereichen jeweils von einer Stirnwand 23 be­ grenzt. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 kann die er­ ste Luftdurchgangsöffnung 14 auch einen etwa mittigen, radial verlaufenden Trennsteg haben, durch den zwei ne­ beneinanderliegende Luftdurchgangsöffnungen gebildet sind.

Die Bremsenabdeckung 1 kann in beiden Ausführungsarten aus Blech oder Kunststoff bestehen. Dabei wird bei einer Blechausführung der Luftleitfortsatz 10 mit der Bremsen­ abdeckung 1 zweckmäßigerweise durch Punktschweißen, Nie­ ten oder dgl. verbunden, während bei einer Kunststoffaus­ führung der Luftleitfortsatz 10 einstückig an der Brem­ senabdeckung 1 ausgebildet oder mit dieser verklebt ist.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Kühlluftführung zur Kühlung der Bremsscheibe 8 ist folgende:
Während der Fahrzeugfahrt entsteht an der Fahrzeuginnen­ seite a durch Strömungswirkung ein Luftüberdruck, der die Innenseite der Bremsenabdeckung 1 beaufschlagt. Hierdurch gelangt ein Luftstrom entsprechend dem Verlauf der Pfeile b durch die erste Luftdurchgangsöffnung 14 (Fig. 1 bis 4) und fließt dabei etwa axial über den Außenmantel des Luftleitfortsatzes 10. Beim Auftreffen auf den radial ge­ richteten Umfangsflansch 11 wird der Luftstrom in etwa radialer Richtung umgelenkt, wobei er über die fahr­ zeuginnenseitige Reibfläche 8′′ der Bremsscheibe S, fer­ ner über deren Kühlkanäle 12 sowie unter Passage der Durchgangsöffnungen 13 im Bremsscheibentopf 8′ über die fahrzeugaußenseitige Reibfläche 8′′′ fließt. Dabei wird dieser Teilluftstrom über die Löcher in der Radscheibe 6′ zur Fahrzeugaußenseite hin geleitet, während der im Be­ reich der Innenseite der Auswölbung 18 fließende Teil­ luftstrom durch seine Strömungswirkung das ggf. im Be­ reich der Reibfläche 8′′ aufgrund einer Bremsbetätigung vorhandene, heiße Luftpolster - wie in den Fig. 2 und 3 durch Pfeile veranschaulicht - radial mit nach außen be­ fördert. Ferner gelangt auch der die Kühlkanäle 12 der Bremsscheibe 8 durchfließende Teilluftstrom in radialer Richtung nach außen. Der die Innenseite der Bremsenab­ deckung 1 durch Überdruck beaufschlagende Luftstrom ge­ langt ferner auch über die zweite Luftdurchgangsöffnung 15 entsprechend dem Verlauf der Pfeile c in den Innenraum des Luftleitfortsatzes 10 (Fig. 1 und 2) und beaufschlagt schließlich das Radlager 5, so daß dieses vom Luftstrom gekühlt wird. Dieser wird teilweise im Bereich des Flan­ sches des Radlagers 5 radial zur Kühlung der Bremsscheibe 8 umgelenkt und strömt teilweise über die Wandöffnungen 20 und 21 zur Fahrzeuginnenseite a, wie Fig. 2 zeigt.

Claims (8)

1. Kühlluftführung für eine Scheibenbremse mit einer fest an einem Radträger oder dgl. angeordneten Brem­ senabdeckung, die mindestens eine Luftdurchgangsöff­ nung, sowie einen zumindest längs an deren innerem Umfangsbereich verlaufenden, sich axial zu einer topfförmigen Bremsscheibe hin erstreckenden Luft­ leitfortsatz aufweist, der dort in einen radial zu­ mindest sektorförmigen Umfangsflansch übergeht, um die einströmende Kühlluft sowohl auf die dem Radträ­ ger zugewandte Reibfläche der Bremsscheibe als auch durch die Wandöffnungen im Bremsscheibentopf auf die andere Seite der Bremsscheibe zu leiten.

2. Kühlluftführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die erste(n) Luftdurchgangsöffnung(en) (14) sich im wesentlichen in der in Fahrtrichtung (F) vorderen Hälfte der Bremsenabdeckung (1) befindet,
• - sich der Umfangsflansch (11) des Luftleitfortsatzes (10) bis nahe zur innenliegenden Wandung (8′′′′) des Bremsscheibentopfes (8′) erstreckt.

3. Kühlluftführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftleitfortsatz (10) bei sektorförmiger Gestaltung in Fahrtrichtung (F) im wesentlichen in der vorderen Hälfte der Brem­ senabdeckung (1) liegt.

4. Kühlluftführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftleitfortsatz (10) im wesentlichen hohlzylindrisch oderr kegel­ stumpfförmig gestaltet ist, wobei an seinem freien Ende bzw. am großen Durchmesser der radial abste­ hende Umfangsflansch (11) ausgebildet ist.

5. Kühlluftführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsenabdeckung (1) zusätzlich zur ersten, in ihrem oberen Quadranten liegenden Luftdurchgangsöffnung (14) mindestens eine zweite Luftdurchgangsöffnung (15) aufweist, die ra­ dial innerhalb des Luftleitfortsatzes (10) benach­ bart zur ersten Luftdurchgangsöffnung liegt.

6. Kühlluftführung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangserstreckung der zweiten Luftdurchgangsöffnung (15) etwa halb so groß ist wie die der ersten Luftdurchgangsöffnung (14).

7. Kühlluftführung nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsenabdeckung (1) eine sich etwa längs der ersten Luftdurchgangsöff­ nung (14) erstreckende, radial außerhalb dieser lie­ gende sowie zur Fahrzeuglängsmittelebene hin gerich­ tete Auswölbung (18) aufweist, die an ihrem der Fahrbahn zugewandten Endbereich über wenigstens zwei schräg nach unten und außen verlaufende Abstufungen (19) in die Ebene der Bremsenabdeckung übergeht.

8. Kühlluftführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsenabdeckung (1) an ihrem fahrbahnseitigen Umfangsabschnitt jeweils eine radial innerhalb und außerhalb des Luftleitfortsatzes (10) liegende Wandöffnung (20, 21) aufweist, wobei sich an die außenliegende Wand­ öffnung (21) eine zur Fahrzeuglängsmittelebene wei­ sende muldenförmige Vertiefung (22) anschließt, die keilförmig zum Rand der Bremsenabdeckung verläuft.