DE4323782A1

DE4323782A1 - Bremsscheibenläufer

Info

Publication number: DE4323782A1
Application number: DE4323782A
Authority: DE
Inventors: Takashi Shimazu; Haruo Katagiri; Shigeru Sakamoto; Hidetoshi Shimizu; Akio Inatomi; Masashi Ishihara; Toru Shinoda
Original assignee: Aisin Takaoka Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisin Takaoka Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-07-15
Filing date: 1993-07-15
Publication date: 1994-01-20
Anticipated expiration: 2013-07-16
Also published as: US5427212A; JP3252157B2; DE4323782C2; JPH0633961A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bremsscheibenrotor bzw. -Läufer einer in einem Fahrzeug oder dergleichen benutzten Scheibenbremseneinrichtung.

Wie in den Fig. 10 und 11 gezeigt ist, weist ein herkömmlicher Bremsscheibenläufer eine Vielzahl von Trennwänden F auf, die ausschließlich radial zwischen scheibenförmigen Gleitplatten OP und IP zur Bildung von Einlaßöffnungen I, Auslaßöffnungen O bzw. radialen Durchgängen H zwischen den Trennwänden ausgebildet sind.

Wie aus der Beobachtung eines Ölfilms zur Analyse der Strö mung innerhalb jedes Durchgangs erkennbar ist, besitzt der herkömmliche Bremsscheibenläufer einige Probleme, die nach stehend erläutert werden. Wie sowohl aus Fig. 12, die gemäß dem Styrol-Partikel-Verfolgungs- bzw. Untersuchungsverfahren gewonnene Verarbeitungsdaten zeigt, als auch aus Fig. 13, die eine Darstellung der auf der vorstehenden Beschreibung basie renden Strömung zeigt, ersichtlich ist, bewirkt die Strömung, die von der Einlaßöffnung I in den Durchgang H mit einem Win kel von ungefähr 50° gemäß dem Geschwindigkeits-Dreieck bzw. der Geschwindigkeits-Vektor-Darstellung strömt, die aus den Geschwindigkeitskomponenten in der Einlaßöffnung in der Um fangs- und der Radialrichtung zusammengesetzt ist, eine in der Dickenrichtung erfolgende Auftrennung auf der Saug-Ober flächenseite vom Einlaß zum Auslaß der - Rippen F bildenden - Trennwände F, was zu einer Stagnation Y in einem großen Be reich in dem unteren Abschnitt jeder Trennwand innerhalb des ein Entlüftungsloch bildenden Durchgangs H führt. Daher wird der Hauptströmungsbereich MS sehr schmal, während eine quasi sekundäre Strömung SS aufgrund der Kollision mit der oberen Fläche jeder Trennwand sowie weiterhin eine umgekehrte Strö mung RS vom bzw. am äußeren Abschnitt am unteren Bereich der Auslaßöffnung auftritt.

Als Ergebnis besitzt der herkömmliche Bremsscheibenläufer die Nachteile, daß der durch den Kühlwind begründete Oberflächen- Wärmeübertragungs-Koeffizient im Durchgangsbereich verringert ist, da der Druckverlust der Strömung aufgrund der Enge der Hauptströmungsfläche MS groß ist, wodurch sich schlechter Wirkungsgrad beim Blasen bzw. Anströmen und bei der Kühlung des Läufers ergeben, wobei zudem die Gesamtmenge der Wärmeab fuhr verringert ist, da die Kühlfläche reduziert ist.

Diese Tatsache tritt umso mehr in Erscheinung, wenn die An zahl von Rippenblättern zur Vergrößerung der Kühlfläche er höht wird. Insbesondere tritt der Nachteil auf, daß die Quer schnittsfläche des Einlaßbereichs klein und der Einströmungs widerstand erhöht wird.

Die Erfinder vorliegender Erfindung analysierten unterschied liche, bei den herkömmlichen Bremsscheibenläufern auftretende Strömungen unter Einsatz von gemäß einem Verfolgungsverfahren verarbeiteten Bildern und von Ölfilm-Beobachtungsphotographi en. Als Ergebnis haben die Erfinder als eine technische Idee der vorliegenden Erfindung festgestellt, daß der Einströ mungswiderstand am Einlaßbereich verringert und die Aufspal tung der Strömung verhindert wird, indem die Anzahl von Rip penblättern erhöht wird, die am äußeren Abschnitt des Brems scheibenläufers vorgesehen und mit großem Abstand zwischen den Rippen angeordnet sowie beim Blasen und Kühlen wirksam sind, und indem die Anzahl von Rippenblättern verringert wird, die an dessen innerem Bereich vorgesehen und mit engem Abstand zwischen den Rippen angeordnet sind und zur Verringe rung des Einströmungswiderstands notwendig sind. Die die Hauptströmungsfläche MS behindernde Stagnationsfläche wird schmal und die Hauptströmungsfläche bzw. der Hauptströmungs bereich wird vergrößert, um eine effektive Erzielung der Blas- und Kühlwirkung mit Hilfe der Rippen auf der äußeren Seite zu ermöglichen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Aufspal tung durch Verringerung des Einströmungswiderstands zu ver hindern, indem die Öffnungsfläche einer Einlaßöffnung ver größert wird.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Verbesserung (d. h. in der Absenkung) des Wärmeübertra gungskoeffizienten aufgrund des Kühlwinds an der Ventilati onsloch-Oberfläche, indem der Stagnationsbereich in dem Ven tilationsloch zur Verringerung des Druckverlusts der Strömung verkleinert wird.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Verbesserung der Blas- und Kühlwirkung (bzw. des -Wirk ungsgrads) des Läufers durch Bewirkung eines effektiven Bla sens und Kühlens unter Einsatz von langen und kurzen Trenn wänden an dessen äußerem Bereich.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Erhöhung der Gesamtmenge der Wärmeaufzehrung durch Vergrößerung des Kühlbereichs.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Bremsscheibenläufers, der durch alternierende Anordnung von langen, sich jeweils vom äußeren Bereich bis zum inneren Bereich erstreckenden Trennwänden und von kurzen, sich jeweils vom äußeren Bereich bis zum mittleren Bereich derart erstreckenden Trennwänden gebildet ist, daß das Spitzenende jeder kurzen Trennwand in dem nachlaufenden Be reich bezüglich einer Linie angeordnet ist, die das Spitzen ende jeder langen Trennwand mit der Mitte des Bremsscheiben läufers verbindet.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Bremsscheibenläufers, bei dem die Anzahl von Rippenblättern bzw. Rippenblechen, die an dem äußeren Be reich des Bremsscheibenläufers mit großem Abstand zwischen den Rippen angeordnet und hinsichtlich der Blaskühlung effek tiv sind, größer festgelegt wird als die Anzahl von Rippen blättern bzw. Rippenblechen, die mit kleinem Abstand zwischen den Rippen am inneren Bereich des Bremsscheibenläufers ange ordnet und zur Verringerung des Einströmungwiderstands erfor derlich sind.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Bremsscheibenrotor bzw. -Läufer zumindest zwei scheibenför mige, separat in der Achsenrichtung an dem inneren und äuße ren Bereich vorhandene Gleitplatten, von denen jede eine Gleit- bzw. Bremsfläche an einer ihrer Seiten besitzt; eine Vielzahl von langen, sich radial von dem kleinen Durchmesser besitzenden inneren Bereich bis zu einem äußeren Bereich der Gleitplatten erstreckenden und gegenüber der radialen Rich tung des Bremsscheibenläufers geneigten Trennwänden; eine Vielzahl von kurzen, radial zwischen den gegenseitig benach barten langen Trennwänden angeordneten und sich von einem in neren, großen Durchmesser besitzenden Bereich bis zu einem äußeren Bereich der Gleitplatten erstreckenden sowie gegen über deren radialer Richtung geneigten Trennwänden; eine Vielzahl von radial zwischen der Vielzahl von langen und kur zen Trennwänden ausgebildeten Durchgängen; und eine Vielzahl von Einlaß- und Auslaßöffnungen, die mit der Vielzahl von Durchgängen kommunizieren und sich in der radialen Richtung nach innen und außen öffnen.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein Bremsscheibenläufer geschaffen, bei dem vorzugsweise die lan gen und kurzen Trennwände in der Form gekrümmter Rippen vor liegen und ihre inneren Endbereiche entlang des Einlaßwinkels der Strömung angeordnet sind.

Vorzugsweise wird weiterhin ein Bremsscheibenläufer geschaf fen, bei dem der innere Durchmesser der äußeren Gleitplatte kleiner ist als derjenige der innen liegenden Gleitplatte und bei dem die Höhe des inneren Endbereichs der an der äußeren Gleitplatte vorgesehenen langen Trennwand sich allmählich entsprechend vergrößert, wenn die lange Trennwand sich dem äußeren Bereich der äußeren Gleitplatte annähert.

Weiterhin wird bevorzugt ein Bremsscheibenläufer geschaffen, bei dem das Abstandsintervall zwischen der äußeren und der inneren Gleitplatte allmählich entsprechend verringert wird, wenn sich die scheibenförmigen Gleitplatten ihrem äußeren Be reich annähern.

Bei dem erfindungsgemäßen Bremsscheibenläufer wird die über jede durch die gegenseitig benachbarten langen Trennwände ge bildete Einlaßöffnung strömende Strömung durch jede kurze Trennwand, die zwischen gegenseitig benachbarten langen Trennwänden an derjenigen Position, bei der der Durchlaßbe reich bzw. die Durchlaßfläche relativ groß wird, vorgesehen ist, in zwei Teile aufgeteilt, um eine zwischen den langen und den kurzen Trennwänden fließende Strömung zu bilden, und es wird eine Blas- und Kühlwirkung auf den äußeren Bereich der langen und kurzen Trennwände ausgeübt.

Da weiterhin die Strömung, die sanft bzw. wirbelfrei über je de Einlaßöffnung einströmt, die durch die gegenseitig benach barten langen, am Einlaßwinkel der Strömung vorgesehenen Trennwände gebildet ist, durch jede kurze Trennwand, die zwischen den gegenseitig benachbarten langen Trennwänden an der Position vorgesehen ist, bei der die Durchlaßfläche relativ groß wird, in zwei Teile aufgeteilt wird, wird durch den erfindungsgemäßen Bremsscheibenläufer die Wirkung erzielt, daß die zwischen den langen und den kurzen Trennwänden in der Form gekrümmter Rippen fließende Strömung geformt bzw. definiert wird.

Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Effekt vorliegen der Erfindung wird bei dem erfindungsgemäßen Bremsscheiben läufer die Höhe des inneren Endbereichs jeder langen, an der inneren Oberfläche der außenseitigen Gleitplatte ausgebilde ten Trennwand allmählich bei zunehmender Annäherung der lan gen Trennwand an ihren äußeren Bereich vergrößert und ruft dabei die Wirkung hervor, daß der effektive Bereich bzw. die effektive Fläche jeder durch die gegenseitig benachbarten langen Trennwände gebildeten Einlaßöffnung vergrößert und die Einströmung der Strömung vergleichmäßigt wird.

Da der Bereich bzw. die Fläche des Durchgangs nahezu gleich förmig von der Einlaßöffnung bis zur Auslaßöffnung gebildet ist, wird bei dem erfindungsgemäßen Bremsscheibenläufer die Wirkung erzielt, daß eine gleichförmige Strömung gebildet wird.

Da der Einströmungswiderstand der Einlaßöffnung bzw. Einlaß öffnungen verringert ist und die Blas- und Kühlwirkung des Läufers wirksam durch den äußeren Endbereich der langen und kurzen Trennwände erzielt wird, besitzt der erfindungsgemäße Bremsscheibenläufer die Wirkung, daß die Blas- und Kühleffi zienz des Läufers verbessert und die Gesamtmenge der Wärmeab fuhr durch Vergrößerung der Kühlfläche erhöht wird.

Da in dem Durchgang zwischen den langen und kurzen Trennwän den in der Form gekrümmter Rippen eine sanfte bzw. wirbel freie Strömung aufgrund der sanften bzw. glatten Einführung der Strömung über die Einlaßöffnung ausgebildet wird, besitzt der erfindungsgemäße Bremsscheibenläufer die Wirkung der ef fektiven Verbesserung des Blas- und Kühlwirkungsgrads des Läufers.

Da sich die Höhe des inneren Endbereichs jeder langen Trenn wand an der inneren Oberfläche der äußeren Gleitplatte all mählich in Übereinstimmung mit der Annäherung der langen Trennwand an ihren äußeren Bereich vergrößert, besitzt der erfindungsgemäße Bremsscheibenläufer den Vorteil der effekti ven Verbesserung des Blas- und Kühlwirkungsgrads des Läufers durch Erhöhung der effektiven Fläche der Einlaßöffnung, wo durch die Einströmung der Strömung sehr sanft bzw. gleichmä ßig wird.

Da der Durchgangsbereich bzw. die Durchgangsfläche gleichmä ßig zur Erzielung einer gleichmäßigen Strömung innerhalb des Durchgangs gebildet ist, besitzt der erfindungsgemäße Brems scheibenläufer die Wirkung der Verbesserung des Blas- und Kühlwirkungsgrads des Läufers.

Die vorstehenden und weitere Aufgaben und Merkmale der Er findung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen noch deutlicher ersichtlich. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Bremsscheibenläufers als erstes Ausführungsbeispiels vorliegender Erfin dung, die entlang einer Linie A-A in Fig. 26 aufgenommen ist,

Fig. 2 eine Längsschnittansicht des ersten Ausführungsbei spiels des erfindungsgemäßen Bremsscheibenläufers,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer Strömung innerhalb des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Bremsscheibenläufers,

Fig. 4 eine Schnittansicht einer Strömung innerhalb des er sten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Bremsscheibenläufers, die aus Daten gemäß dem Parti kel-Verfolgungsverfahrens erhalten wurde,

Fig. 5 eine Schnittansicht einer Strömung für den Fall, daß der Installations- bzw. Montagewinkel jeder Rippe am Einlaßbereich kleiner ist als der Einlaßwinkel der Strömung,

Fig. 6 eine Querschnittansicht einer Strömung für den Fall, daß der Montagewinkel jeder Rippe am Einlaßbereich größer ist als der Einlaßwinkel der Strömung,

Fig. 7 eine teilweise ausgebrochene perspektivische Ansicht eines Zustands, bei dem das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bremsscheibenläufers an einem Fahrzeug angebracht ist,

Fig. 8 eine Schnittansicht eines Zustands, bei dem der Bremsscheibenläufer gemäß dem ersten Ausführungsbei spiel vorliegender Erfindung an einem Rad montiert ist, und

Fig. 9 eine Schnittansicht einer Strömung innerhalb eines Bremsscheibenläufers gemäß einem zweiten Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 10 eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Brems scheibenläufers, die entlang einer Linie B-B in Fig. 2 aufgenommen ist,

Fig. 11 eine Längsschnittansicht des herkömmlichen Brems scheibenläufers,

Fig. 12 eine Schnittansicht einer Strömung innerhalb eines herkömmlichen Bremsscheibenläufers, entsprechend Da ten, die durch das Partikel-Verfolgungsverfahren er halten wurden, und

Fig. 13 eine Schnittansicht einer Strömung innerhalb des her kömmlichen Bremsscheibenrotors.

Ein in Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel stehender Bremsscheibenläufer wird bei einer Scheibenbremsen einrichtung für den Einsatz bei einem Kraftfahrzeug benutzt und führt bzw. saugt Luft, die durch eine Saugöffnung S einer an der Innenseite jedes Rads WH montierten Staubabdeckung DC eingesaugt wird, in ein Ventilationsloch eines Rotors bzw. Läufers ein, wie in Fig. 7 und 9 gezeigt ist. Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 8 Einzelheiten des Bremsscheibenläufers erläutert.

Ein in Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel stehender Bremsscheibenläufer 1 umfaßt Gleitplatten 11 und 12 an der Innenseite und der Außenseite, die parallel zueinander und getrennt voneinander in der axialen Richtung einer (nicht gezeigten) Achse angeordnet sind; eine Mehrzahl von Rippen 2, die aus kurzen Trennwänden 21, die in dem grob der inneren Gleitplatte 11 entsprechenden Bereich angeordnet sind, und langen Trennwänden 22 zusammengesetzt sind, die in dem der äußeren Gleitplatte 12 entsprechenden Bereich vorgesehen sind; eine Mehrzahl von Öffnungen 31 und 32, die sich zwi schen den Gleitplatten 11 und 12 in der radialen Richtung nach innen und außen öffnen; und eine Mehrzahl von Entlüf tungs- bzw. Ventilationslöchern 4 zur Bildung eines bzw. mehrerer Durchgänge, die durch die Gleitplatten 11 und 12 und die jeweils einander benachbarten Trennwände 21 und 22 gebil det sind.

Die Gleitplatte 12 auf der Außenseite ist integral bzw. ein stückig mit einem Nabenabschnitt 14 versehen, der ein Loch für die Befestigung zusammen mit bzw. an der Gleitplatte 11 an der Innenseite über einen Stufenbereich 13 aufweist. Die Gleitplatte 12 auf der Außenseite ist mit gleicher Dicke in der radialen Richtung ausgebildet. Da sich die Dicke der Gleitplatte 11 auf der Innenseite linear vergrößert, je wei ter man sich auf der Gleitplatte 11 in der radialen Richtung nach außen bewegt, ergibt sich eine lineare Verringerung der Höhe des Ventilationslochs 4.

Rippen 2 mit einer Dicke von 4,5 mm sind radial und einstüc kig zwischen den Gleitplatten 12 und 11 auf der Außenseite und der Innenseite mit einem Durchmesser im Bereich von 165 mm bis 298 mm ausgebildet. Die lange Trennwand 22 ist mit einem Durchmesser im Bereich von 165 mm bis 298 mm ausgebil det, während die kurze Trennwand 21 einen Durchmesser im Be reich von 200 mm bis 298 mm besitzt. Die kurze Trennwand 21 und die lange Trennwand 22 sind alternierend angeordnet und das Spitzenende 21T der kurzen Trennwand 21 ist im nach laufenden Bereich (aufwärts in Fig. 3) bezüglich der unter brochenen Linie angeordnet, die die Mitte des in Fig. 3 ge zeigten Bremsscheibenläufers und das Spitzenende 22T der langen Trennwand 22 verbindet, so daß lediglich die lange Trennwand 22 an dem inneren Bereich der Gleitplatten 11 und 12 (mit einem Durchmesser von nicht mehr als 200 mm, d. h. in dem Bereich innerhalb ungefähr eines Drittels des inneren Be reichs der langen Trennwand 22) vorhanden ist, wobei das nachstehend näher beschriebene Ventilationsloch 4 durch die jeweils einander benachbarten langen Trennwände 22 gebildet ist. Hierdurch wird eine große Größe der Öffnungsfläche des Einlasses sichergestellt, wodurch ein kleiner Einströmungs widerstand desselben erreichbar ist.

Die lange Trennwand 22 ist derart ausgestaltet, daß jegliche Strömungsauftrennung am Einlaßbereich verhindert wird, wozu ein Installations- bzw. Montagewinkel R₂ bei 45° im Bereich von 40° bis 50° bezüglich der radialen Richtung des Scheiben läufers eingestellt wird, so daß er auf den optimalen Monta gewinkel von ca. 45° als ein bestimmter Winkel des Einlaßwin kels R₁ einer Strömung festgelegt ist.

Der zulässige Montagewinkel jeder Rippe 2 liegt im Bereich von ungefähr 30° bis 70°, abhängig von dem Einlaßwinkel R₁ der Strömung in das Ventilationsloch 4.

Für den Fall, daß der Montagewinkel R₂ des Einlaßbereichs der Rippe 2 kleiner ist als der Einlaßwinkel R₁ der Strömung, wird an der Seite des ersten, zwischen der oberen langen Trennwand 22U und der kurzen Trennwand 21 definierten Venti lationslochs 41 eine etwas größere Strömung ausgebildet, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist und eine etwas kleinere Strömung tritt an der Seite des zweiten, zwischen der kurzen Trennwand 21 und der unteren langen Trennwand 22 definierten Ventila tionslochs 42 auf. Als Ergebnis wird eine gewisse Strömungs auftrennung auf der Saugseite der Oberfläche des oberen Ab schnitts der unteren langen, das zweite Ventilationsloch 42 definierenden Trennwand 22 erzeugt, wodurch der Stagnations bereich bzw. die Stagnationsfläche Y vergrößert und die Strö mungsmenge verringert wird, was zu einer Erniedrigung der Kühlkapazität führt.

Wenn andererseits der Installationswinkel R₂ des Einlaßbe reichs der Rippe 2 größer ist als der Einlaßwinkel R₁ der Strömung, bildet sich der größte Teil der Strömung auf der Seite des zweiten, zwischen der unteren langen Trennwand 22 und der kürzeren Trennwand 21 definierten Ventilationsloch 42, wie in Fig. 6 gezeigt ist, und es bildet sich nahezu keine Strömung an der Seite des ersten, zwischen der oberen langen Trennwand 22U und der kurzen Trennwand 21 definierten Ventilationsloch 41. Daher wird ein breiter Stagnationsbe reich Y gebildet und die Strömungsmenge weiter verringert, wodurch die Kühlkapazität abgesenkt wird.

Wenn eine ausreichende Blas- und Kühlwirkung erforderlich ist, wird der Installationsbereich des Einlaßabschnitts der Rippe bzw. Rippen 2 vorzugsweise im Bereich von 40° bis 50° als wünschenswerter Bereich festgelegt, obwohl er von dem Einbauintervall und der Umdrehungsgeschwindigkeit der Rippen abhängt. Beim ersten Ausführungsbeispiel ist ein vorbestimm ter Winkel auf 45° aus dem Bereich von 40° bis 50° festge legt.

Die lange Trennwand 22 und die kurze Trennwand 21 der Rippe 2 sind zu Rippen 2 mit einer bogenförmigen und gekrümmten Form geformt und lediglich um einen optimalen Winkel in der Dreh richtung geneigt, so daß jegliche Flußaufspaltung auf der Druck-Oberflächenseite der Rippe verhindert und die Fläche der Oberfläche vergrößert wird, indem die effektive Länge der Rippe vergrößert wird.

Wenn die Rippe 2 in der umgekehrten Richtung entgegen der Drehrichtung geneigt ist, wird eine Flußaufspaltung am äuße ren Bereich hervorgerufen. Auch wenn es Fälle geben kann, bei denen die Rippe 2 in der Drehrichtung geneigt ist, sind ir gendwelche extremen Gradienten nicht wünschenswert, da die Flußaufspaltung auf der Saug-Oberfläche der Rippe 2 hervorge rufen wird. Daher ist es bevorzugt, die Gestalt des äußeren Endbereichs der Rippe 2 in der Nähe eines radialen Vektors nahe bei der radialen Richtung festzulegen, wie dies bei dem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt ist.

Das Ventilationsloch 4 vergrößert sich linear in Abhängigkeit von der Vergrößerung der Dicke der inneren Gleitplatte 11 in radialer Richtung nach außen. Die Höhe des Ventilationslochs beträgt an einer Einlaßöffnung 31 20 mm und an einer Auslaß öffnung 32 13 mm. Da die Rippe 2 radial ausgerichtet ist, ist die Querschnittsfläche im wesentlichen gleichförmig.

Die äußere Gleitplatte 12 springt in der radialen Richtung von der inneren Gleitplatte 11 nach innen vor, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Die lange Trennwand 22 besitzt ei nen geradlinigen, geneigten Abschnitt 22S, der durch lineare Vergrößerung ihrer Höhe ausgehend von dem inneren Durchmesser der äußeren Gleitplatte 12 zu dem inneren Durchmesserab schnitt der inneren Gleitplatte 11 gebildet ist, so daß die tatsächliche Fläche der Einlaßöffnung vergrößert ist und die Strömung in der axialen Richtung des Läufers I leicht bzw. problemlos in die auswärts gerichtete Strömung in der radia len Richtung übergeht. Weiterhin wird die Strömung dazu ge bracht, sanft und wirbelfrei in das Ventilationsloch 4 durch die Einlaßöffnung 31 einzuströmen, daher Einströmungswider stand reduziert ist.

Der Gesamtbetrieb des ersten Ausführungsbeispiels wird nach stehend beschrieben.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels des Bremsscheibenläufers wird die axiale Strömung sanft durch den geradlinigen, geneigten Abschnitt 22S der langen Trennwand 22 an der Einlaßöffnung 31 in die radiale Strömung übergeführt, wie in Fig. 2 gezeigt ist, wodurch es der Strömung ermöglicht ist, in das Ventilationsloch 4 mit dem Einlaßwinkel von 50° einzuströmen und durch die Ventilationslöcher 41 und 42, die jeweils zwischen der oberen langen Trennwand 22U und der kur zen Trennwand 21 und zwischen der kurzen Trennwand 21 und der unteren langen Trennwand 22D definiert sind, hindurchzugehen, wodurch das Entstehen einer Strömungsaufspaltung an der Saug- Oberflächenseite jeder Trennwand 21 oder 22 der Rippe 2 ge steuert und der Stagnationsbereich bzw. die Stagnationsfläche 43 zur Bildung eines breiten Hauptströmungsbereichs 44 ver ringert wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Diese Tatsache ist aus Fig. 4 ersichtlich, die Partikelverfolgungs- bzw. Parti kelspuren-Verarbeitungsdaten zeigt, die durch ein Styrolpar tikel-Verfolgungsverfahren zur Sichtbarmachung der Strömung erhalten wurden, wobei strömende, der Strömung nachfolgende Styrolpartikel verfolgt werden. Mit diesem Styrolpartikel- Verfolgungsverfahren ist es möglich, einen Geschwindigkeits vektor an einer lokalen Stelle durch Bestimmung jeglicher Übereinstimmung der kontinuierlich enthaltenen bzw. erfaßten Strömungspartikelposition zu erhalten, wobei die hierbei er haltenen Resultate gut mit Luftgeschwindigkeits-Meßdaten übereinstimmen. Demgemäß ist dieses Verfahren zur Beobachtung einer Hauptströmung geeignet.

Da bei dem den vorstehend beschriebenen Betriebsablauf zei genden Ausführungsbeispiel des Bremsscheibenläufers die lange Trennwand 22 der Rippe 2 in einem Winkel entlang des Einlaß winkels der Strömung angeordnet ist, wie in Fig. 3 gezeigt ist, bildet sich eine glatte bzw. wirbelfreie Strömung ent lang der Rippe 2. Daher wird die Entstehung des durch die Strömungsaufspaltung an der Saug-Oberflächenseite hervorgeru fenen Stagnationsbereichs 41 gesteuert und ein breiter Haupt strömungsbereich 42 mit der wünschenswertesten Form dadurch gebildet, daß die Entstehung einer herkömmlichen quasi-sekun dären Strömung gesteuert wird. Als Ergebnis besitzt der Bremsscheibenläufer den Vorteil der Verbesserung des Blas- und Kühlwirkungsgrads des Läufers 1 und der Erhöhung der Ge samtmenge der Wärmeabfuhr durch entsprechende Vergrößerung der effektiven Kühlfläche, indem der Druckverlust der Strö mung minimiert und die Absenkung des Wärmeübertragungsgrads der Oberfläche bezüglich Kühlwinds verringert wird.

Da das Spitzenende 21T der kurzen Trennwand 21 der Rippe 2 in dem nachlaufenden Bereich bezüglich einer unterbrochenen, die Mitte des Bremsscheibenläufers und das Spitzenende 22T der langen Trennwand 22 verbindenden Linie angeordnet ist, wie in Fig. 3 gezeigt ist, und die Öffnungsfläche der Einlaßöffnung 31 unter entsprechender Verkleinerung des Einströmungswider stands der Strömung vergrößert ist, besitzt der Bremsschei benläufer die Wirkung der Erhöhung der Luftmenge und seiner Strömungsrate, wodurch die Blas- und Kühleffizienz verbessert wird.

Da die Kühlkapazität proportional zur Wärmeabführungsfläche ist, ist es weiterhin wichtig, die Wärmeabführungsfläche zu vergrößern. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird die An zahl der Blätter der Rippen 2 aufgrund der Kombination der kurzen Trennwand bzw. Trennwände 21 und der langen Trennwand bzw. Trennwände 22 erhöht und die Rippe durch Ausbildung als gekrümmte Rippe verlängert, so daß die Wärmeabführungswirk samkeit durch beträchtliche Erhöhung der effektiven Wärmeab führungsfläche vergrößert ist. Als Ergebnis kann die Kühlka pazität in großem Umfang gefördert bzw. erhöht werden.

Die Kühlkapazität als Wärmeabführungsmenge läßt sich durch das Produkt aus der Wärmeabführungsfläche, dem Wärmeübertra gungskoeffizienten und einer gegenseitigen Temperaturdiffe renz ausdrücken, wobei der Wärmeübergangskoeffizient im Fall eines Wärmeübergangs bei Zwangskonvektion proportional der 0,5-ten bis 0,8-ten Potenz der Strömungsrate ist. Daher ist die Erhöhung der Strömungsrate wesentlich für die Verbesse rung der Kühlkapazität. Da, anders ausgedrückt, bei dem er sten Ausführungsbeispiel der Durchgangswiderstand verringert und die Strömungsrate erhöht werden kann, wird hierdurch die Wärmeabführungsmenge und die Kühlkapazität verbessert.

Da bei dem ersten Ausführungsbeispiel des Bremsscheibenläu fers 1 die geradlinig geneigte, an der langen Trennwand 22 ausgebildete Wand 22S an der Einlaßöffnung 31 vorhanden ist, wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird die axiale Strömung sanft in die radiale Strömung umgeleitet und der Einströmungswider stand reduziert. Daher wird bei dem Bremsscheibenläufer 1 vorteilhafterweise die Flußaufspaltung der um das Spitzenende der inneren Wand der inneren Gleitplatte 11 erzeugten Strö mung wirksam verhindert.

Da weiterhin der Einlaßbereich (der innere Endbereich der langen Trennwand 22) der Rippe 2 bei dem ersten Ausführungs beispiel in einen Winkel von 40° ausgebildet ist, besitzt der Bremsscheibenläufer die Wirkung bzw. den Vorteil, zur äußerst wirksamen Steuerung der Stagnation aufgrund der Flußaufspal tung an dem Einlaßbereich der Rippe 2 imstande zu sein.

Ferner ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel jegliche Flä chenveränderung innerhalb des Ventilationslochs 4 durch Ver änderung der Höhe des Ventilationslochs verringert und es wird eine Verringerung des Druckverlusts dadurch erreicht, daß eine gleichförmige Strömung ausgebildet wird, was zu der Wirkung führt, daß eine Erhöhung der Strömungsmenge erzielt wird.

Ein Bremsscheibenläufer gemäß einem zweiten Ausführungsbei spiel vorliegender Erfindung ist vom Gesichtspunkt der weite ren Förderung der Verbesserung der Strömung innerhalb des Ventilationslochs 4 derart konzipiert, daß insbesondere die Gestalt einer kurzen Trennwand 51 einer Rippe 5 und der Ein bauwinkel in der Nachbarschaft der Auslaßöffnung jeder Trenn wand derart geändert sind, daß eine noch effektivere Steue rung der Strömungsaufspaltung der Strömung an der Saug-Ober flächenseite der kurzen Trennwand 51 und der Entstehung ir gendeines stagnierenden Bereichs erzielt wird, auch wenn die Länge der Rippe 5 hierbei mehr oder weniger geopfert wird.

Wie in Fig. 9 gezeigt ist, sind die inneren Endbereiche 51I und 52I der kurzen Trennwand 51 und der langen Trennwand 52 der Rippe 5 jeweils derart ausgebildet, daß sie sich allmäh lich in ihrer Dicke vergrößern, so daß die Strömung entlang der Saug-Oberfläche 51N und 52N strömt. Insbesondere ist der innere Endbereich der kurzen Trennwand 51 derart angeordnet, daß er sich allmählich in seiner Dicke über einen breiten Be reich vergrößert und mehr oder weniger geneigt ist, um sich der unteren langen Trennwand 52D annähern zu können, im Ge gensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel. Die äußeren Endbe reiche 51s und 52s der jeweiligen Trennwände 51 und 52 sind im wesentlichen in radialer Richtung ausgebildet, wobei sie, verglichen mit denjenigen im ersten Ausführungsbeispiel, ge mäß Fig. 9 nach oben geneigt sind. Hierbei sind die inneren Endbereiche 51I und 52I der Rippe oder Rippen 5 ähnlich wie beim ersten Ausführungsbeispiel in einem Winkel von 40° bis 50° in der radialen Richtung des Läufers ausgebildet. Jedoch sind die äußeren Endbereiche 51E und 52E in einem kleineren Winkel als die inneren Endbereiche in der im wesentlichen ra dialen Richtung ausgebildet. Im Gegensatz hierzu sind die äußeren Endbereiche 51E und 52E auf einen positiven oder ne gativen Winkel nahe bei der radialen Richtung festgelegt und auch die inneren Endbereiche 51I und 52I können auf einen po sitiven Winkel festgelegt werden, der größer ist als derje nige der äußeren Seitenbereiche.

Da die Strömung, wie in Fig. 9 gezeigt ist, entlang der Saug- Oberflächenseite 51D und 52D der inneren Endbereiche 51I und 52I der sich verjüngenden Rippe 2 in das Ventilationsloch 4 einströmt, wird die Strömungsaufspaltung und Stagnation der Strömung weiterhin wirksam gesteuert, und es sind die äußeren Endbereiche 51E und 52E der jeweiligen Trennwände 51 und 52 im wesentlichen in der radialen Richtung ausgebildet, so daß nahezu keine Stagnation bzw. kein stagnierender Bereich ent steht, da die Ausbildung der Strömungsaufspaltung der den Saug-Oberflächen der äußeren Endbereiche verhindert wird, wo durch die Blas- und Kühlwirksamkeit verbessert wird. Als Er gebnis fließt die Strömung sanft bzw. glatt entlang der Saug- Oberflächen, so daß der Bremsscheibenläufer gemäß dem vorste hend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel die Wirkung erzielt, daß die Blas- und Kühlwirksamkeit verglichen mit derjenigen beim ersten Ausführungsbeispiel noch weiter da durch verbessert ist, daß jegliche Stagnation noch wirksamer durch Vermeidung der Entstehung einer Strömungsaufspaltung an den Saug-Oberflächen der äußeren Endbereiche 51E und 52E der Rippe 5 gesteuert wird.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen zur Erläuterungszwecken. Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele zu beschränken ist. Jegliche Abänderungen und Hinzufügungen sind möglich, solange kein Widerspruch zu dem für den Fachmann ersichtli chen technischen Konzept der Erfindung gemäß den Ansprüchen, der Beschreibungseinleitung und der Figurenbeschreibung auf tritt.

Auch wenn bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Einbauwinkel der inneren Endbereiche 21I und 22I der Rippe 2 als auf 45° festgelegt beschrieben sind, kann der Einlaßwinkel der Strö mung, d. h. der Einbau- bzw. Installationswinkel innerhalb des Bereichs von 30° bis 70° festgelegt werden, falls die Redu zierung der Kapazität mehr oder weniger zugelassen werden kann, wie anhand der Fig. 9 und 10 in Abhängigkeit von der Länge der Rippe, der Breite des Entlüftungslochs, der Umdre hungsgeschwindigkeit des Läufers und anderen Anforderungen erläutert wurde.

Die genauen Abmessungen des Scheibenläufers und der Rippe oder dergleichen bei den vorstehend beschriebenen Ausfüh rungsbeispielen dienen lediglich zur Erleichterung der Nach arbeitung durch den Fachmann, beschränken vorliegende Erfin dung aber nicht auf die bei den Ausführungsbeispielen der Er findung offenbarten Abmessungen.

Claims

1. Bremsscheibenläufer mit zumindest zwei scheibenförmigen Gleitplatten (11, 12), die in der Achsenrichtung getrennt an den Innenseiten- und Außenseiten-Bereichen des Bremsscheibenläufers (1) angeordnet sind und jeweils eine Gleitfläche an einer ihrer Seite tra gen,
einer Mehrzahl von langen Trennwänden (22; 52), die sich radial von einem kleinen Durchmesser besitzenden, inne ren Bereich bis zu einem äußeren Bereich der Gleitplatten er strecken und gegenüber der radialen Richtung des Brems scheibenläufers geneigt sind,
einer Mehrzahl von kurzen Trennwänden (21; 51), die zwischen den jeweils benachbarten langen Trennwänden vorge sehen sind, sich von einem inneren Bereich großen Durch messers zu dem äußeren Bereich der Gleitplatten erstrecken und gegenüber deren radialer Richtung geneigt sind,
einer Mehrzahl von Durchgängen (41, 42), die radial zwischen der Mehrzahl von langen und kurzen Trennwänden aus gebildet sind, und
einer Mehrzahl von Einlaß- und Auslaßöffnungen (31, 32), die mit der Mehrzahl von Durchgängen kommunizieren und sich in der radialen Richtung nach innen und außen öffnen.

2. Bremsscheibenläufer nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß ein Spitzenende (21T) einer kurzen Trennwand in dem nachlaufenden Bereich, bezogen auf eine ein Spitzenende einer langen Trennwand und die Mitte des Bremsscheibenläufers verbindenden Linie, angeordnet ist.

3. Bremsscheibenläufer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die lange Trennwand (22; 52) von einer inneren Kante zu einer äußeren Kante der Gleitplatten erstreckt und daß sich die kurze Trennwand (21; 51) von der Nachbarschaft des mittleren Bereichs bis zur äußeren Kante der Gleitplatte erstreckt.

4. Bremsscheibenläufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Blättern der Trennwände (21, 22; 51, 52) an dem äußeren Bereich der Gleitplatten größer ist als die Anzahl von Blättern der Trennwände an deren innerem Bereich.

5. Bremsscheibenläufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die langen und kurzen Trennwände jeweils die Form einer gekrümm ten Rippe (2) besitzen.

6. Bremsscheibenläufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Endbereiche der langen und kurzen Trennwände entlang des Einlaßwinkels (R₁) einer Strömung festgelegt bzw. ausge bildet sind.

7. Bremsscheibenläufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Durchmesser der äußeren Gleitplatte (12) kleiner ist als derjenige der inneren Gleitplatte (11) und daß die Höhe des inneren Endbereichs der an der äußeren Gleitplatte vor handenen langen Trennwand bzw. Trennwände sich allmählich bei Annäherung der langen Trennwand an den äußeren Bereich der äußeren Gleitplatten vergrößert.

8. Bremsscheibenläufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsintervall zwischen der äußeren und der inneren Gleit platte sich bei Annäherung der scheibenförmigen Gleitplatten zu ihrem äußeren Bereich allmählich verringert.

9. Bremsscheibenläufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Installationswinkel (R₂) am Einlaßbereich der langen Trenn wand (22; 52) bezüglich deren radialer Richtung lediglich innerhalb eines vorbestimmten zulässigen Winkelbereichs grö ßer ist als der Einlaßwinkel (R₁) der Strömung, die in den Einlaßbereich der jeweils benachbarten langen Trennwände ein strömt.

10. Bremsscheibenläufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der In stallationswinkel (R₂) am Einlaßbereich der langen Trennwand (22; 52) bezüglich deren radialer Richtung lediglich inner halb eines vorbestimmten zulässigen Winkelbereichs kleiner ist als der Einlaßwinkel (R₁) der Strömung, die in den Einlaßbereich der jeweils benachbarten langen Trennwände einströmt.