DE4220728C2 - Innenbelüftete Scheibenbremse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine innenbelüftete Scheibenbremse.

Eine derartige Scheibenbremse ist beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug oder einem Industriefahrzeug einsetzbar.

In der JP 02-38107 U ist eine innenbelüftete Scheibenbremse mit zwei koaxialen, im Abstand zueinander angeordneten Reibscheibenringen gezeigt. Eine Vielzahl von in radialer Richtung verlaufenden Rippen teilen sich in ihren radial äußeren Abschnitten in gegabelte Teilstücke auf, die sich mit zunehmendem Radialabstand voneinander in Umfangsrichtung entfernen. Die Rippen verbinden die Reibscheibenringe und bilden mit diesen Kühlkanäle.

Eine weitere innenbelüftete Scheibenbremse ist aus der JP 02- 21342 U bekannt. Im Unterschied zu der vorgenannten Scheibenbremse ist der radial äußere Abschnitt mit den gegabelten Teilstücken jeweils um einen Trennbereich getrennt vom radial inneren Abschnitt ausgebildet, so daß jede Rippe zu einer aus drei getrennt voneinander ausgebildeten Teilstücken zusammengesetzten Rippengruppe geformt ist.

Eine innenbelüftete Scheibenbremse ist aus der DE 39 03 790 A1 bekannt. Jede Rippengruppe dieser herkömmlichen innenbelüfteten Scheibenbremse weist einen radial inneren Rippenabschnitt auf, der unter Zwischenlage eines freibleibenden Trennbereichs von einem radial äußeren Rippenabschnitt getrennt ist. Der äußere Rippenabschnitt besteht aus gegabelten Teilstücken, die sich mit zunehmendem radialen Abstnd voneinander entfernen.

Eine weitere innenbelüftete Scheibenbremse zeigt die US 41 64 993, bei der Kühlrippengruppen im wesentlichen in radialer Richtung verlaufen. Die Kühlrippengruppen sind in einen inneren sowie äußeren Abschnitt unter Bildung eines Trennbereichs aufgeteilt. Der äußere Abschnitt besteht aus gegabelten Teilstücken, die sich mit zunehmendem radialen Abstand voneinander entfernen. Die Kühlrippengruppen bilden zwischen sich Kühlkanäle, die zur radial inneren Seite offen sind. Während sich die Kühlrippengruppen von beiden Reibscheiben axial erstrecken, ohne sich zu berühren, sind des weiteren Stützrippen zur Verbindung der beiden Reibscheiben vorgesehen, die sich im wesentlichen in radialer Richtung erstrecken.

Schließlich zeigt die DE 29 09 807 A1 eine innenbelüftete Scheibenbremse, bei der zwei parallel beabstandete Reibscheiben sich jeweils in Radialrichtung erstreckende, teilweise unterbrochene Kühlrippengruppen mit sich gabelnden Teilstücken haben, die sich zueinander in Axialrichtung unter Bildung eines zu den Reibscheiben parallelen Spaltes erstrecken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine innenbelüftete Scheibenbremse zu schaffen, bei der eine möglichst gute Kühlung auch an den Rippen erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung bzw. Ausbildung der innenbelüfteten Scheibenbremse wird eine große Luftmenge in die Belüftungskanäle an deren radial inneren Enden gesogen, und zwar ohne Rücksicht darauf, in welcher Richtung die Scheibenbremse gedreht wird. Die Luft strömt dann zwangsweise längs der Rippengruppe, d. h. längs der gegabelten Rippen-Teilstücke, was auf die auf die Luft ausgeübte Zentrifugalkraft zurückzuführen ist, bevor die Luft an den äußeren Enden der Belüftungskanäle in die Umgebung abgeführt wird.

Da die gegabelten Teilstücke der Rippen keine Fortsetzungen der geraden Teilstücke bilden, sondern von den geraden Teilstücken getrennt sind, kann vor allem der Gabelstellenbereich, der die Innenseiten der gegabelten Teilstücke umfaßt, in ausreichender Weise zusammen mit der Außenfläche der geraden Teilstücke durch eine verstärkte Luftströmung durch die Belüftungskanäle, insbesondere durch die Furchen, gekühlt werden. Hierdurch wird die Kühlwirkung auf beide Reibscheibenringe erheblich gesteigert, wodurch eine Konzentration der Wärme am Gabelstellenbereich vermieden wird.

Im folgenden werden bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes, die vorteilhafte Wirkungen hervorbringen, erläutert.

Die an der Innenfläche des einen Reibscheibenrings angeordneten Furchen sind an ihren inneren Enden zu einem Innenumfang dieses Reibscheibenrings offen. Diese Ausbildung läßt ein wirksames Einströmen der Luft in die Belüftungskanäle zu.

Die Mehrzahl von Furchen umfaßt auch solche Furchen, deren radial äußere Enden zu dem getrennt ausgestalteten Gabelstellenbereich oder Trennbereich gerichtet sind und nahe diesem enden. Die zum Trennbereich gerichteten Furchen sind jeweils beiderseits der geraden Teilstücke von allen Rippengruppen angeordnet. Diese beiden Maßnahmen gewährleisten die wirksamste Kühlleistung der Furchen für den Trennbereich.

Die in Mehrzahl vorhandenen Furchen umfassen ferner solche, welche in einem Raum zwischen einander benachbarten inneren geraden Teilstücken angeordnet sind. Durch diese Maßnahme wird eine erhöhte Luftströmung und eine gesteigerte Kühlung begünstigt.

Die Mehrzahl von Furchen umfaßt solche, die sich im Querschnitt von innen nach außen verjüngen. Durch diese Ausbildung der Furchen wird ein sehr starker Luftstrom wie auch eine Druckerzeugung längs der radial nach außen zeigenden Richtung ermöglicht, wenn die Luft aufgrund der durch die Drehung der Scheibenbremse hervorgerufenen Zentrifugalkraft strömt.

Eine zusätzliche Rippe in Säulenform, die die beiden Reibscheibenringe verbindet, ist in einem Raum zwischen benachbarten Rippengruppen angeordnet. Jede der Rippen in Säulenform ist von einem Paar Furchen umgeben, die sich im wesentlichen radial auswärts erstrecken und an den Innenflächen der beiden Reibscheibenringe ausgestaltet sind.

Bei einer derartigen Anordnung kann die Festigkeit der Scheibenbremse wie auch dessen Kühlwirkung durch die Anzahl der Rippen in Säulenform erhöht werden, um eine größere Bremskraft zuzulassen.

Die inneren Oberflächen der beiden Reibscheibenringe werden durch die beidseits der Rippen und der Rippen in Säulenform ausgebildeten Furchen vergrößert. Die zum Innenumfang der Reibscheibenringe offene Form der Furchen begünstigt auch die Kühlwirkung der Scheibenbremse.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch Ausbildung der gegabelten Teilstücke der Rippengruppen getrennt von den geraden Teilstücken, durch Ausbilden der Furchen an den Innenflächen der beiden Reibscheibenringe, die sich von den inneren Enden zum mittigen Teil der Innenflächen der Reibscheibenringe erstrecken, und auch durch Vorsehen der Rippen in Säulenform in einem radial mittigen Teil der Innenflächen der Reibscheibenringe die Kühlwirkung erheblich gesteigert werden.

Darüber hinaus ist eine optimale Kühlwirkung ohne Rücksicht darauf festzustellen, ob das Fahrzeug in der Vor- oder Rückwärtsrichtung bewegt wird oder ob die innenbelüftete Scheibenbremse an den Vorder- oder Hinterrädern des Fahrzeugs montiert ist.

Zusätzlich wird eine stabile Bremswirkung erlangt, weil eine Bremskraft mit gleicher konstanter Stärke bei jeder innenbelüfteten Scheibenbremse erzielt werden kann.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Teil-Frontansicht einer Ausführungsform einer innenbelüfteten Scheibenbremse gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung entlang der Linie II der Fig. 1,

Fig. 3 eine Teil-Frontansicht einer weiteren Ausführungsform einer innenbelüfteten Scheibenbremse gemäß der Erfindung,

Fig. 4 eine Teil-Frontansicht einer weiteren Ausführungsform einer innenbelüfteten Scheibenbremse gemäß der Erfindung,

Fig. 5-7 weitere Ausführungsformen in Teilansichten der Scheibenbremsen gemäß der Erfindung.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte innenbelüftete Scheibenbremse umfaßt eine in Axialrichtung innere Ringscheibe 1 und eine in Axialrichtung äußere Ringscheibe 2, die mit der inneren Ringscheibe 1 durch eine große Anzahl von radial verlaufenden Rippengruppen 3 zu einer Einheit verbunden ist. Der innen umlaufende Rand der äußeren Ringscheibe 2 ist einstückig mit einer abgesetzten zylindrischen Nabe 10 mit einer Bodenfläche ausgebildet. Zwischen den benachbarten Rippengruppen 3 ist innerhalb eines Raumes zwischen den Ringscheiben 1 und 2 eine große Anzahl von radial verlaufenden Belüftungskanälen 4 ausgebildet. Die innere Scheibe 1, deren Außendurchmesser gleich demjenigen der äußeren Scheibe 2 ist, hat einen Innendurchmesser, der größer ist als derjenige der äußeren Scheibe 2, so daß die innere Scheibe 1 eine Reibfläche 1a hat, deren Oberfläche kleiner ist als die einer Reibfläche 2a der äußeren Ringscheibe 2.

Jede Rippengruppe 3 besteht aus einem geraden Teilstück 3a, das sich an den in Radialrichtung inneren Flächen der Scheiben 1 und 2 radial erstreckt, und aus einem Paar von im wesentlichen gegabelten Teilstücken 3b, die symmetrisch auf beiden Seiten des geraden Teilstücks 3a angeordnet sind und sich zu den radial äußeren Umfangsrändern der Scheiben 1 sowie 2 hin derart erstrecken, daß die radial äußeren Enden der gegabelten Teilstücke voneinander mit einem größeren Abstand in Umfangsrichtung als deren radial inneren Enden getrennt sind.

In der vorliegenden Beschreibung bedeutet "gegabelte Teilstücke", daß die Teilstücke in einer auseinanderlaufenden Weise von einem Gabelstellenbereich aus verzweigen, ohne an ihren radial inneren Anfangsabschnitten verbunden zu sein, so daß die Teilstücke voneinander nicht nur an den radial äußeren Endabschnitten, sondern auch an dem radial inneren Anfangsabschnitt getrennt sind. Das radial äußere Ende des geraden Teilstücks 3a der Rippengruppe 3 und die radial inneren Enden der gegabelten Teilstücke 3b sind radial voneinander getrennt, so daß ein Durchtrittskanal 5, d. h. ein freier Gabelstellenbereich, dazwischen abgegrenzt wird.

Zwischen den Scheiben 1 sowie 2 und an einer in Umfangsrichtung gleich weit zwischen den geraden Teilstücken 3a von benachbarten Rippengruppen beabstandeten Stelle ist eine Rippe 9 in Säulenform vorgesehen.

An einer radial inneren Fläche 1b der Scheibe 1 und an einer radial inneren Fläche 2b der Scheibe 2 sind eine Mehrzahl von Furchen 6 paarweise ausgestaltet, die jeweils einem geraden Teilstück 3a der Rippengruppe 3 und bzw. einer Rippe 9 in Säulenform zugeordnet sind.

Die paarweise vorgesehenen Furchen 6 sind beidseits des zugeordneten geraden Teilstücks 3a sowie auf jeder Seite der zugeordneten Rippe 9 in Säulenform angeordnet und erstrecken sich radial von der inneren Umfangsseite bis im wesentlichen zur Mitte der Reibscheibenringe 1 sowie 2. Jede Furche 6 hat die Gestalt eines halben Kegels, dessen Spitze zur radial äußeren Seite der Scheiben 1 und 2 gerichtet ist, so daß der Querschnitt zunehmend von der radial inneren Seite zur radial äußeren Seite der Scheiben immer geringer wird. Darüber hinaus haben diejenigen Furchen 6, die an der Oberfläche der in Axialrichtung inneren Scheibe 1 angeordnet sind, an ihren inneren Enden Öffnungen 1c, über die die Furchen 6 zum Innenumfang der Scheibe 1 offen sind.

Weil die Querschnittsfläche der Furchen 6 an dem radial inneren Ende größer ist als am radial äußeren Ende der Kehlen, weil die Furchen 6 die offenen Enden 1c am Innenumfang der in Axialrichtung inneren Scheibe 1 haben und weil sich ferner das radial äußere Ende des gegabelten Teilstücks 3b der Rippengruppe 3 dem radial äußeren Ende des gegabelten Teilstücks 3b der benachbarten Rippen-Baugruppe 3 nähert, hat eine radial innenliegende Eintrittsöffnung 4a jedes Belüftungskanals 4 eine Eintrittsfläche, die größer ist als Austrittsfläche der radial äußeren Austrittsöffnung 4b.

Aufgrund der halbkegelförmigen Furchen 6 ist die Oberfläche der zugewandten Flächen der Scheiben 1 und 2 vergrößert, während die Rippen 9 in Säulenform zu einer erhöhten Festigkeit der innenbelüfteten Scheibenbremse führen.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform sind die gegabelten Teilstücke 3b jeder Rippenbaugruppe 3 in ihrem Profil so gebogen, daß ihre einander in Umfangsrichtung zugewandten Flächen konvexe Flächen bilden.

Die Fig. 3 und 4 zeigen abgewandelte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen, innenbelüfteten Scheibenbremse.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Abwandlung sind die gegabelten Teilstücke 3b′ jeder Rippengruppe 3′ in ihrem Umriß so gebogen, daß die einander in Umfangsrichtung zugewandten Flächen der gegabelten Teilstücke 3b′ konkave Flächen bilden. Bei der in Fig. 4 gezeigten Abwandlung sind die gegabelten Teilstücke 3b′′ jeder Rippengruppe 3′′ zueinander hin an ihren radial äußeren Endabschnitten gebogen. Mit 4a′ und 4a′′ sind jeweils radial innere Eintrittsöffnungen bezeichnet, während mit 4b′ und 4b′′ radial äußere Austrittsöffnungen angegeben sind. Die Ausgestaltungen nach den Fig. 3 und 4 sind ansonsten gleich wie die zu der Fig. 1, weshalb dieselben Bezugszahlen zur Bezeichnung von gleichen oder äquivalenten Teilen verwendet werden.

Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 3 und 4 sind die Austrittsflächen der radial äußeren Austrittsöffnungen 4b′ und 4b′′ zwischen den gegabelten Teilstücken 3b′ und 3b′′ von zwei benachbarten Rippengruppen 3′ und 3′′ größer als bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform, so daß die Menge der in dem Raum zwischen zwei benachbarten Rippengruppen 3′ und 3′′ strömenden Luft höher ist.

Wenn die Scheibenbremse gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Richtung gedreht wird, so wird über die radial inneren Eintrittsöffnungen 4a, 4a′ sowie 4a′′ eine große Luftmenge eingesaugt, die entlang der Rippengruppe 3 strömt, bevor sie an den radial äußeren Austrittsöffnungen 4b, 4b′ sowie 4b′′ durch die Zentrifugalkraft ausgestoßen wird, wobei die Luft beide Scheiben 1 und 2 kühlt. Da die geraden Teilstücke 3a, 3a′ und 3a′′ nicht kontinuierlich mit den gegabelten Teilstücken 3b, 3b′ und 3b′′ ausgebildet, sondern körperlich von diesen getrennt sind, strömt die an den radial inneren Eintrittsöffnungen 4a, 4a′ und 4a′′ eingesaugte Luft zwangsweise in Bereiche, die zwischen den gegabelten Teilstücken 3b, 3b′ und 3b′′ liegen. Dieser Zustrom erfolgt über den freien, offenen Durchtrittskanal 5 des Gabelstellenbereichs, so daß diese Bereiche in ausreichender Weise gekühlt werden. Eine Kühlung der Scheiben 1 und 2 kann auch mittels der umströmten Rippen 9 in Säulenform, die innerhalb der Luftströmungskanäle angeordnet sind, erreicht werden. Mit diesen Rippen 9 in Säulenform kann die Festigkeit der Scheibenbremse gesteigert werden, so daß eine große Bremskraft erlangt werden kann.

Die Fig. 5-7 zeigen Ausführungsformen ohne die Rippen 9 in Säulenform. Diese Ausführungsformen weisen daher eine verminderte Festigkeit auf, sie bringen jedoch einen im wesentlichen zufriedenstellenden und ausreichenden Kühleffekt hervor.

Im allgemeinen soll die Anordnung der Rippen und Furchen so erfolgen, daß ein der Scheibenbremse eigenes Drehmoment so gering wie möglich beeinflußt wird.

Eine im Vergleich zum Stand der Technik verstärkte Luftströmung gewährleistet eine wirksame und leistungsfähige Kühlung der Scheiben, und zwar vor allem in deren Gabelstellenbereichen.

Claims (11)

1. Innenbelüftete Scheibenbremse mit zwei im Abstand zueinander angeordneten Reibscheibenringen (1, 2), die durch eine Mehrzahl von in radialer Richtung verlaufenden Rippengruppen (3) mit radial inneren und äußeren Rippenabschnitten (3a, 3b) verbunden sind, deren jeweils radial äußerer Abschnitt in gegabelte Teilstücke (3b) aufgegabelt ist, so daß sich die gegabelten Teilstücke (3b) mit zunehmendem Radialabstand voneinander in Umfangsrichtung entfernen, wobei der radial innere Abschnitt jeder Rippengruppe (3) jeweils durch einen Trennbereich (5) getrennt von den äußeren gegabelten Teilstücken (3b) ausgebildet ist, wobei der radial innere Abschnitt jeder Rippengruppe (3) als gerades Teilstück (3a) im wesentlichen in Radialrichtung verläuft und eine Mehrzahl von Furchen (6) an den einander zugewandten Flächen (1b, 2b) der Reibscheibenringe (1, 2) ausgebildet sind, die jeweils vom Innenumfang der Reibscheibenringe (1, 2) bis etwa zu deren Mitte im wesentlichen in radialer Richtung verlaufen.

2. Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Enden (1c) der Furchen (6) an einem der beiden Reibscheibenringe (1, 2) zu dessen Innenumfang offen sind.

3. Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Furchen (6) auch solche umfassen, die mit ihren radial äußeren Enden zu dem Trennbereich (5) gerichtet sind und nahe diesem Trennbereich (5) enden.

4. Scheibenbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Trennbereich (5) gerichteten Furchen (6) jeweils beiderseits des inneren, geraden Teilstücks (3a) angeordnet sind.

5. Scheibenbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Furchen (6) auch solche umfassen, die in einem Raum zwischen benachbarten inneren geraden Teilstücken (3a) angeordnet sind.

6. Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Furchen (6) im Querschnitt von innen nach außen verjüngen.

7. Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch zusätzliche Rippen (9) in Säulenform mit kleiner radialer Erstreckung, die in Umfangsrichtung abwechselnd zu den Rippengruppen (3) angeordnet sind.

8. Scheibenbremse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede der zusätzlichen Rippen (9) von zwei vom Innenumfang im wesentlichen in radialer Richtung nach außen verlaufenden Furchen (6) umgeben ist.

9. Scheibenbremse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Furchen (6), die die zusätzlichen Rippen (9) umgeben, im wesentlichen in der Gestalt eines halbierten Kegels ausgebildet sind, wobei die zusätzlichen Rippen (9) von den verjüngten Abschnitten der Furchen (6) umgeben sind.

10. Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß einander in Umfangsrichtung zugewandte Flächen der äußeren gegabelten Teilstücke (3b) der Rippenabschnitte (3) jeweils konvex ausgebildet sind.

11. Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einander in Umfangsrichtung zugewandten Flächen der äußeren gegabelten Teilstücke (3b) der Rippenabschnitte (3) jeweils konkav ausgebildet sind.