DE4323782C2 - Bremsscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsscheibe einer in einem Fahrzeug oder derglei­ chen benutzten Scheibenbremseneinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

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

Wie aus der Beobachtung eines Ölfilms zur Analyse der Strömung innerhalb jedes Durch­ gangs erkennbar ist, besitzt die herkömmliche Bremsscheibe einige Probleme, die nachste­ hend erläutert werden. Wie sowohl aus Fig. 12, die gemäß dem Styrol-Partikel-Verfol­ gungs- bzw. Untersuchungsverfahren gewonnene Verarbeitungsdaten zeigt, als auch aus Fig. 13, die eine Darstellung der auf der vorstehenden Beschreibung basierenden Strömung zeigt, ersichtlich ist, bewirkt die Strömung, die von der Einlaßöffnung I in den Durchgang H mit einem Winkel von ungefähr 50° gemäß dem Geschwindigkeits-Dreieck bzw. der Geschwindigkeits-Vektor-Darstellung strömt, die aus den Geschwindigkeitskomponenten in der Einlaßöffnung in der Umfangs- und der Radialrichtung zusammengesetzt ist, eine in der Dickenrichtung erfolgende Auftrennung auf der Saug-Oberflächenseite vom Einlaß zum Auslaß der - Rippen F bildenden - Trennwände F, was zu einer Stagnation Y in ei­ nem großen Bereich in dem unteren Abschnitt jeder Trennwand innerhalb des ein Entlüf­ tungsloch 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 Strömung RS vom bzw. am äu­ ßeren Abschnitt am unteren Bereich der Auslaßöffnung auftritt.

Als Ergebnis besitzt die herkömmliche Bremsscheibe die Nachteile, daß der durch den Kühlwind begründete Oberflächen-Wärmeübertragungs-Koeffizient im Durchgangsbereich verringert ist, da der Druckverlust der Strömung aufgrund der Enge der Hauptströmungs­ fläche MS groß ist, wodurch sich schlechte Wirkungsgrade beim Blasen bzw. Anströmen und bei der Kühlung der Bremsscheibe ergeben, wobei zudem die Gesamtmenge der Wär­ meabfuhr verringert ist, da die Kühlfläche reduziert ist.

Diese Tatsache tritt umso mehr in Erscheinung, wenn die Anzahl von Rippenblättern zur Vergrößerung der Kühlfläche erhöht wird. Insbesondere tritt der Nachteil auf, daß die Querschnittsfläche des Einlaßbereichs klein und der Einströmungswiderstand erhöht wird.

Eine gattungsgemäße Bremsscheibe, ist aus der GB 1 156 316 bekannt. Diese innenbelüftete Bremsscheibe weist zwischen ihren Gleitplatten geradlinige Trennwände auf, die in einem Winkel von etwa 30° zur radialen Richtung verlaufen. Radial im äußeren Bereich der Bremsscheibe angeordnete kurze Trennwände sind jeweils zwischen zwei langen Trenn­ wänden ausgebildet, wobei eine der langen Trennwände vor einem axial verlaufenden Na­ benbereich endet und die andere lange Trennwand bis zum Nabenbereich verläuft, wo sie über einen in Umfangsrichtung verlaufenden Bereich der Bremsscheibe mit einer weiteren der langen Trennwände verbunden ist. Auf diese Weise weisen je zwei benachbarte, zwischen den langen Trennwänden ausgebildete Lüftungsdurchgänge abwechselnd eine radial innere Einlaßöffnung auf, die durch die axial äußere Gleitplatte außerhalb des Nabenbereiches axial hindurchführt, und eine innere Einlaßöffnung, die sich in radialer Richtung einwärts etwa senkrecht zur axialen Richtung öffnet.

Aus der DE 37 40 311 A1 ist eine innenbelüftete Bremsscheibe bekannt, die zwischen ihren Gleitplatten abwechselnd kurze und lange gekrümmte Trennwände aufweist, die etwa sym­ metrisch zu einem radial mittleren Bereich der Bremsscheibe angeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsscheibe zu schaffen, die möglichst wirksam gekühlt ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.

Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Brems­ scheibe gerichtet.

Die Erfinder vorliegender Erfindung analysierten unterschiedliche, bei den herkömmlichen Bremsscheiben auftretende Strömungen unter Einsatz von gemäß einem Verfolgungsverfah­ ren verarbeiteten Bildern und von Ölfilm-Beobachtungsphotographien. Als Ergebnis haben die Erfinder als eine technische Idee der vorliegenden Erfindung festgestellt, daß der Ein­ strömungswiderstand am Einlaßbereich verringert und die Aufspaltung der Strömung ver­ hindert wird, indem die Anzahl von Rippenblättern erhöht wird, die am äußeren Abschnitt der Bremsscheibe 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 zwi­ schen den Rippen angeordnet sind und zur Verringerung des Einströmungswiderstands not­ wendig sind. Die die Hauptströmungsfläche MS behindernde Stagnationsfläche wird schmal und die Hauptströmungsfläche bzw. der Hauptströmungsbereich wird vergrößert, um eine effektive Erzielung der Blas- und Kühlwirkung mit Hilfe der Rippen auf der äuße­ ren Seite zu ermöglichen.

Die Aufspaltung durch Verringerung des Einströmungswiderstands kann verhindert wer­ den, indem die Öffnungsfläche einer Einlaßöffnung vergrößert wird.

Der Wärmeübertragungskoeffizient aufgrund des Kühlwinds an der Ventilationsloch-Ober­ fläche kann verbessert werden, indem der Stagnationsbereich in dem Ventilationsloch zur Verringerung des Druckverlusts der Strömung verkleinert wird.

Bei der erfindungsgemäßen Bremsscheibe wird die über jede durch die gegenseitig benach­ barten langen Trennwände gebildete Einlaßöffnung strömende Strömung durch jede kurze Trennwand, die zwischen gegenseitig benachbarten langen Trennwänden an derjenigen Po­ sition, bei der der Durchlaßbereich 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 jede Einlaßöffnung einströmt, die durch die gegenseitig benachbarten langen, am Einlaßwinkel der Strömung vorgesehe­ nen Trennwände gebildet ist, durch jede kurze Trennwand, die zwischen den gegenseitig benachbarten langen Trennwänden an der Position vorgesehen ist, bei der die Durchlaßflä­ che relativ groß wird, in zwei Teile aufgeteilt wird, wird durch die erfindungsgemäßen Bremsscheibe die Wirkung erzielt, daß die zwischen den langen und den kurzen Trenn­ wänden in der Form gekrümmter Rippen fließende Strömung geformt bzw. definiert wird.

Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Effekten vorliegender Erfindung wird bei der er­ findungsgemäßen Bremsscheibe die Höhe des inneren Endbereichs jeder langen, an der in­ neren Oberfläche der außenseitigen Gleitplatte ausgebildeten Trennwand allmählich bei zu­ nehmender Annäherung der langen 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 vergrö­ ßert und die Einströmung der Strömung vergleichmäßigt wird.

Da der Bereich bzw. die Fläche des Durchgangs nahezu gleichförmig von der Einlaßöff­ nung bis zur Auslaßöffnung gebildet ist, wird bei der erfindungsgemäßen Bremsscheibe die Wirkung erzielt, daß eine gleichförmige Strömung gebildet wird.

Da der Einströmungswiderstand der Einlaßöffnung bzw. Einlaßöffnungen verringert ist und die Blas- und Kühlwirkung der Bremsscheibe wirksam durch den äußeren Endbereich der langen und kurzen Trennwände erzielt wird, besitzt die erfindungsgemäße Bremsschei­ be die Wirkung, daß die Blas- und Kühleffizienz verbessert und die Gesamtmenge der Wärmeabfuhr durch Vergrößerung der Kühlfläche erhöht wird.

Da in dem Durchgang zwischen den langen und kurzen Trennwänden in der Form ge­ krümmter Rippen eine sanfte bzw. wirbelfreie Strömung aufgrund der sanften bzw. glatten Einführung der Strömung über die Einlaßöffnung ausgebildet wird, besitzt die erfindungs­ gemäße Bremsscheibe die Wirkung der effektiven Verbesserung des Blas- und Kühlwir­ kungsgrads der Bremsscheibe.

Da sich die Höhe des inneren Endbereichs jeder langen Trennwand an der inneren Oberflä­ che der äußeren Gleitplatte allmählich in Übereinstimmung mit der Annäherung der langen Trennwand an ihren äußeren Bereich vergrößert, besitzt die erfindungsgemäße Brems­ scheibe den Vorteil der effektiven Verbesserung des Blas- und Kühlwirkungsgrads durch Erhöhung der effektiven Fläche der Einlaßöffnung, wodurch die Einströmung der Strö­ mung sehr sanft bzw. gleichmäßig wird.

Da der Durchgangsbereich bzw. die Durchgangsfläche gleichmäßig zur Erzielung einer gleichmäßigen Strömung innerhalb des Durchgangs gebildet ist, besitzt die erfindungsge­ mäße Bremsscheibe die Wirkung der Verbesserung des Blas- und Kühlwirkungsgrads der Bremsscheibe.

Die vorstehenden und weitere Aufgaben und Einzelheiten der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezug­ nahme auf die beigefügten Zeichnungen noch deutlicher ersichtlich. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Bremsscheibe als erstes Ausführungsbeispiels vorliegender Erfindung, die entlang einer Linie A-A in Fig. 2 aufgenommen ist,

Fig. 2 eine Längsschnittansicht des ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer Strömung innerhalb des ersten Ausführungsbei­ spiels,

Fig. 4 eine Schnittansicht einer Strömung innerhalb des ersten Ausführungsbeispiels, die aus Daten gemäß dem Partikel-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 der erfindungsgemäßen Bremsscheibe an einem Fahrzeug angebracht ist,

Fig. 8 eine Schnittansicht eines Zustands, bei dem die Bremsscheibe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung an einem Rad montiert ist,

Fig. 9 eine Schnittansicht einer Strömung innerhalb einer Bremsscheibe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 10 eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen Bremsscheibe, die entlang einer Linie B-B in Fig. 11 aufgenommen ist,

Fig. 11 eine Längsschnittansicht der herkömmlichen Bremsscheibe,

Fig. 12 eine Schnittansicht einer Strömung innerhalb einer herkömmlichen Bremsschei­ be, entsprechend Daten, die durch das Partikel-Verfolgungsverfahren erhalten wurden, und

Fig. 13 eine Schnittansicht einer Strömung innerhalb der herkömmlichen Bremsscheibe.

Eine in Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel stehende Bremsscheibe wird bei einer Scheibenbremseneinrichtung 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. Bremsscheibe ein, wie in Fig. 7 und 9 gezeigt ist. Nachstehend werden unter Bezug­ nahme auf die Fig. 1 bis 8 Einzelheiten der Bremsscheibe erläutert.

Eine in Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel stehende Bremsscheibe bzw. Bremsscheibenläufer 1 umfaßt Gleitplatten 11 und 12 an der Innenseite und der Außensei­ te, die parallel zueinander und getrennt voneinander in der axialen Richtung einer (nicht gezeigten) Achse angeordnet sind; eine Mehrzahl von Rippen 2, die aus kurzen Trennwän­ den 21, die in dem grob der inneren Gleitplatte 11 entsprechenden Bereich angeordnet sind, und langen Trennwänden 22 zusammengesetzt sind, die in dem der äußeren Gleitplat­ te 12 entsprechenden Bereich vorgesehen sind; eine Mehrzahl von Öffnungen 31 und 32, die sich zwischen den Gleitplatten 11 und 12 in der radialen Richtung nach innen und außen öffnen; und eine Mehrzahl von Entlüftungs- bzw. Ventilationslöchern 4 zur Bildung eines bzw. mehrerer Durchgänge 41, 42, die durch die Gleitplatten 11 und 12 und die jeweils ein­ ander benachbarten Trennwände 21 und 22 gebildet sind.

Die Gleitplatte 12 auf der Außenseite ist integral bzw. einstückig mit einem Nabenab­ schnitt 14 versehen, der ein Loch für die Befestigung zusammen mit bzw. an der Gleitplat­ te 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 weiter man sich auf der Gleitplat­ te 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 einstückig 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 ausgebildet, während die kurze Trennwand 21 einen Durchmesser im Bereich 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 nachlaufenden Bereich (aufwärts in Fig. 3) bezüglich der unterbro­ chenen Linie angeordnet, die die Mitte der in Fig. 3 gezeigten Bremsscheibe und das Spitzenende 22T der langen Trennwand 22 verbindet, so daß lediglich die lange Trenn­ wand 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 Bereichs der langen Trennwand 22) vorhanden ist, wobei das nachstehend näher beschrie­ bene Ventialationsloch 4 durch die jeweils einander benachbarten langen Trennwände 22 gebildet ist. Hierdurch wird eine große Größe der Öffnungsfläche des Einlasses sicherge­ stellt, wodurch ein kleiner Einströmungswiderstand desselben erreichbar ist.

Die lange Trennwand 22 ist derart ausgestaltet, daß jegliche Strömungsauftrennung am Einlaßbereich verhindert wird, wozu ein Installations- bzw. Montagewinkel θ2 bei 45° im Bereich von 40° bis 50° bezüglich der radialen Richtung der Bremsscheibe eingestellt wird, so daß er auf den optimalen Montagewinkel von ca. 45° als ein bestimmter Winkel des Einlaßwinkels θ1 einer Strömung festgelegt ist.

Der zulässige Montagewinkel jeder Rippe 2 liegt im Bereich von ungefähr 30° bis 70°, ab­ hängig von dem Einlaßwinkel θ1 der Strömung in das Ventilationsloch 4.

Für den Fall, daß der Montagewinkel θ2 des Einlaßbereichs der Rippe 2 kleiner ist als der Einlaßwinkel θ1 der Strömung, wird an der Seite des ersten, zwischen der oberen langen Trennwand 22U und der kurzen Trennwand 21 definierten Ventilationslochs 41 eine etwas größere Strömung ausgebildet, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist und, eine etwas kleinere Strö­ mung tritt an der Seite des zweiten, zwischen der kurzen Trennwand 21 und der unteren langen Trennwand 22 definierten Ventilationslochs 42 auf. Als Ergebnis wird eine gewisse Strömungsauftrennung auf der Saugseite der Oberfläche des oberen Abschnitts der unteren langen, das zweite Ventilationsloch 42 definierenden Trennwand 22 erzeugt, wodurch der Stagnationsbereich bzw. die Stagnationsfläche Y vergrößert und die Strömungsmenge ver­ ringert wird, was zu einer Erniedrigung der Kühlkapazität fährt.

Wenn andererseits der Installationswinkel θ2 des Einlaßbereichs der Rippe 2 größer ist als der Einlaßwinkel θ1 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 Ventilationslochs 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 Ventilationslochs 41. Daher wird ein breiter Stagnationsbe­ reich Y gebildet und die Strömungsmenge weiter verringert, wodurch die Kühlkapazität ab­ gesenkt wird.

Wenn eine ausreichende Blas- und Kühlwirkung erforderlich ist, wird der Installationsbe­ reich 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 vorbestimmter Winkel auf 45° aus dem Bereich von 40° bis 50° festgelegt.

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 Drehrichtung geneigt, so daß jegliche Flußaufspaltung auf der Druck-Ober­ flächenseite 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 äußeren Bereich hervorgerufen. Auch wenn es Fälle geben kann, bei denen die Rippe 2 in der Drehrichtung geneigt ist, sind irgendwelche extremen Gradienten nicht wünschenswert, da die Flußaufspaltung auf der Saug-Oberfläche der Rip­ pe 2 hervorgerufen 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 Ventila­ tionslochs beträgt an einer Einlaßöffnung 31 20 mm und an einer Auslaßöffnung 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 einen geradlinigen, geneigten Abschnitt 22S, der durch lineare Vergrößerung ihrer Höhe ausge­ hend von dem inneren Durchmesser der äußeren Gleitplatte 12 zu dem inneren Durchmes­ serabschnitt der inneren Gleitplatte 11 gebildet ist, so daß die tatsächliche Fläche der Ein­ laßöffnung vergrößert ist und die Strömung in der axialen Richtung des Bremsscheibe 1 leicht bzw. problemlos in die auswärts gerichtete Strömung in der radialen Richtung über­ geht. Weiterhin wird die Strömung dazu gebracht, sanft und wirbelfrei in das Ventilations­ loch 4 durch die Einlaßöffnung 31 einzuströmen, da der Einströmungswiderstand reduziert ist.

Der Gesamtbetrieb des ersten Ausführungsbeispiels wird nachstehend beschrieben.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Bremsscheibe 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 kurzen 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 gesteuert und der Stagnationsbereich bzw. die Stagna­ tionsfläche 43 zur Bildung eines breiten Hauptströmungsbereichs 44 verringert wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Diese Tatsache ist aus Fig. 4 ersichtlich, die Partikelverfolgungs- bzw. Partikelspuren-Verarbeitungsdaten zeigt, die durch ein Styrolpartikel-Verfolgungsver­ fahren zur Sichtbarmachung der Strömung erhalten wurden, wobei strömende, der Strö­ mung nachfolgende Styrolpartikel verfolgt werden. Mit diesem Styrolpartikel-Verfolgungs­ verfahren ist es möglich, einen Geschwindigkeitsvektor an einer lokalen Stelle durch Be­ stimmung jeglicher Übereinstimmung der kontinuierlich enthaltenen bzw. erfaßten Strö­ mungspartikelposition zu erhalten, wobei die hierbei erhaltenen Resultate gut mit Luftge­ schwindigkeits-Meßdaten übereinstimmen. Demgemäß ist dieses Verfahren zur Beobach­ tung einer Hauptströmung geeignet.

Da bei dem den vorstehend beschriebenen Betriebsablauf zeigenden Ausführungsbeispiel der Bremsscheibe 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 entlang der Rippe 2. Daher wird die Entstehung des durch die Strö­ mungsaufspaltung an der Saug-Oberflächenseite hervorgerufenen Stagnationsbereichs 41 gesteuert und ein breiter Hauptströmungsbereich 42 mit der wünschenswertesten Form da­ durch gebildet, daß die Entstehung einer herkömmlichen quasi-sekundären Strömung ge­ steuert wird. Als Ergebnis besitzt die Bremsscheibe den Vorteil der Verbesserung des Blas- und Kühlwirkungsgrads der Bremsscheibe 1 und der Erhöhung der Gesamtmenge der Wärmeabfuhr durch entsprechende Vergrößerung der effektiven Kühlfläche, indem der Druckverlust der Strömung 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 Be­ reich bezüglich einer unterbrochenen, die Mitte der Bremsscheibe 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 Einströ­ mungswiderstands der Strömung vergrößert ist, besitzt die Bremsscheibe 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 Anzahl 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 Wärmeabführungswirksam­ keit durch beträchtliche Erhöhung der effektiven Wärmeabführungsfläche vergrößert ist. Als Ergebnis kann die Kühlkapazität in großem Umfang gefördert bzw. erhöht werden.

Die Kühlkapazität als Wärmeabführungsmenge läßt sich durch das Produkt aus der Wär­ meabführungsfläche, dem Wärmeübertragungskoeffizienten und einer gegenseitigen Tem­ peraturdifferenz ausdrücken, wobei der Wärmeübergangskoeffizient im Fall eines Wärme­ übergangs bei Zwangskonvektion proportional der 0,5-ten bis 0,8-ten Potenz der Strö­ mungsrate ist. Daher ist die Erhöhung der Strömungsrate wesentlich für die Verbesserung der Kühlkapazität. Da, anders ausgedrückt, bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Durch­ gangswiderstand verringert und die Strömungsrate erhöht werden kann, wird hierdurch die Wärmeabführungsmenge und die Kühlkapazität verbessert.

Da bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Bremsscheibe 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 Einströmungswiderstand reduziert. Daher wird bei der Bremsscheibe 1 vorteilhaf­ terweise die Flußaufspaltung der um das Spitzenende der inneren Wand der inneren Gleit­ platte 11 erzeugten Strömung wirksam verhindert.

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

Ferner ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel jegliche Flächenveränderung innerhalb des Ventilationslochs 4 durch Veränderung der Höhe des Ventilationslochs verringert und es wird eine Verringerung des Druckverlusts dadurch erreicht, daß eine gleichförmige Strö­ mung ausgebildet wird, was zu der Wirkung führt, daß eine Erhöhung der Strömungs­ menge erzielt wird.

Eine Bremsscheibe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung ist vom Gesichtspunkt der weiteren Förderung der Verbesserung der Strömung innerhalb des Ventilationslochs 4 derart konzipiert, daß insbesondere die Gestalt einer kurzen Trennwand 51 einer Rippe 5 und der Einbauwinkel in der Nachbarschaft der Auslaßöffnung jeder Trennwand derart geändert sind, daß eine noch effektivere Steuerung der Strömungsauf­ spaltung der Strömung an der Saug-Oberflächenseite der kurzen Trennwand 51 und der Entstehung irgendeines stagnierenden Bereichs erzielt wird, auch wenn die Länge der Rip­ pe 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 all­ mählich 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 Bereich vergrößert und mehr oder weniger geneigt ist, um sich der unteren langen Trennwand 52D annähern zu können, im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel. Die äußeren Endbereiche 51E und 52E der jeweiligen Trennwände 51 und 52 sind im wesentlichen in radialer Rich­ tung 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 der Bremsscheibe ausgebildet. Jedoch sind die äußeren Endbereiche 51E und 52E in einem kleineren Winkel als die inneren Endbereiche in der im wesentlichen radialen Richtung ausgebildet. Im Gegensatz hierzu sind die äußeren Endbereiche 51E und 52E auf einen positiven oder negativen Winkel nahe bei der radialen Richtung festgelegt und auch die inneren Endbereiche 51I und 52I können auf einen positiven Winkel festgelegt werden, der größer ist als derjenige der äußeren Seiten­ bereiche.

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 Ventila­ tionsloch 4 einströmt, wird die Strömungsaufspaltung und Stagnation der Strömung weiter­ hin 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 nahe­ zu keine Stagnation bzw. kein stagnierender Bereich entsteht, da die Ausbildung der Strö­ mungsaufspaltung an den Saug-Oberflächen der äußeren Endbereiche verhindert wird, wo­ durch die Blas- und Kühlwirksamkeit verbessert wird. Als Ergebnis fließt die Strömung sanft bzw. glatt entlang der Saug-Oberflächen, so daß die Bremsscheibe gemäß dem vorste­ hend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel die Wirkung erzielt, daß die Blas- und Kühlwirksamkeit verglichen mit derjenigen beim ersten Ausführungsbeispiel noch weiter dadurch verbessert ist, daß jegliche Stagnation noch wirksamer durch Vermeidung der Ent­ stehung einer Strömungsaufspaltung an den Saug-Oberflächen der äußeren Endbereiche 51E und 52E der Rippe 5 gesteuert wird.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen zu Erläuterungszwecken. Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele zu be­ schränken ist. Jegliche Abänderungen und Hinzufügungen sind möglich, solange kein Wi­ derspruch zu dem für den Fachmann ersichtlichen technischen Konzept der Erfindung ge­ mäß den Ansprüchen, der Beschreibungseinleitung und der Figurenbeschreibung auftritt.

Auch wenn bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Einbauwinkel der inneren Endbereiche der Rippe 2 als auf 45° festgelegt beschrieben sind, kann der Einlaßwinkel der Strömung, d. h. der Einbau- bzw. Installationswinkel innerhalb des Bereichs von 30° bis 70° festgelegt werden, falls die Reduzierung der Kapazität mehr oder weniger zugelas­ sen werden kann, wie anhand der Fig. 3 und 4 in Abhängigkeit von der Länge der Rippe, der Breite des Entlüftungslochs, der Umdrehungsgeschwindigkeit der Bremsscheibe und anderen Anforderungen erläutert wurde.

Die genauen Abmessungen der Bremsscheibe und der Rippen oder dergleichen bei den vor­ stehend beschriebenen Ausführungsbeispielen dienen lediglich zur Erleichterung der Nach­ arbeitung durch den Fachmann, beschränken vorliegende Erfindung aber nicht auf die bei den Ausführungsbeispielen der Erfindung offenbarten Abmessungen.

Claims (9)

1. Bremsscheibe mit
zumindest zwei scheibenförmigen Gleitplatten (11, 12), die in der Achsenrich­ tung getrennt an den Innenseiten- und Außenseiten-Bereichen der Bremsscheibe (1) ange­ ordnet sind und jeweils eine Gleitfläche an einer ihrer Seite tragen,
einer Mehrzahl von langen Trennwänden (22; 52), die sich zwischen den Gleitplatten radial von einem inneren Bereich zu einem äußeren Bereich der Gleitplatten er­ strecken und gegenüber der radialen Richtung der Bremsscheibe geneigt sind,
einer Mehrzahl von kurzen Trennwänden (21; 51), die zwischen den jeweils be­ nachbarten langen Trennwänden vorgesehen sind, sich nahe von einem mittleren Bereich zwischen dem Innenrand und dem Außenrand der Gleitplatten bis zu deren Außenrand er­ strecken und gegenüber deren radialer Richtung geneigt sind,
einer Mehrzahl von Durchgängen (41, 42), die radial zwischen der Mehrzahl der langen und kurzen Trennwände ausgebildet sind, und
einer Mehrzahl von Einlaß- und Auslaßöffnungen (31, 32), die mit der Mehr­ zahl von Durchgängen kommunizieren, wobei die Auslaßöffnungen (32) sich nach außen in radialer Richtung etwa senkrecht zu der Achsenrichtung öffnen,
dadurch gekennzeichnet, daß
sich alle Einlaßöffnungen (31) in radialer Richtung nach innen etwa senkrecht zu der Achsenrichtung öffnen und
die langen und die kurzen Trennwände (21, 22; 51, 52) jeweils die Form einer gekrümmten Rippe aufweisen, wobei die inneren Endbereiche (51I, 52I) in radial auswärti­ ger Richtung gesehen in Gegendrehrichtung hin geneigt sind und die Einbauwinkel der inneren Endbereiche (51I, 52I) der langen und kurzen Trennwände (51, 52) relativ zur radialen Richtung größer sind als die der äußeren Endbereiche (51E, 52E) der langen und kurzen Trennwände (51, 52).

2. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßberei­ che der langen Trennwände (22, 52) in einem Winkel zwischen 30° und 70°, vorzugswei­ se zwischen 40° und 50°, zur radialen Richtung geneigt sind.

3. Bremsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spit­ zenende (21T) einer kurzen Trennwand in dem nachlaufenden Bereich, bezogen auf eine ein Spitzenende einer langen Trennwand und die Mitte der Bremsscheibe verbindenden Linie, angeordnet ist.

4. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Endbereiche (51E, 52E) der kurzen und langen Trennwände im wesentlichen radial verlaufen.

5. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, 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 vorhandenen langen Trennwand bzw. Trennwände sich allmählich bei An­ näherung der langen Trennwand an den inneren Bereich der inneren Gleitplatten vergrö­ ßert.

6. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die langen Trennwände (22; 52) geradlinige, radial innere Endbereiche (22S) aufweisen.

7. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Abstandsintervall zwischen der äußeren und der inneren Gleitplatte sich bei Annäherung der scheibenförmigen Gleitplatten zu ihrem äußeren Bereich allmählich verringert.

8. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die inneren Endbereichen (51I, 52I) der kurzen und langen Trennwände (51, 52) radial auswärts in ihrer Dicke vergrößern.

9. Bremsscheibe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Abstand zwischen der kurzen Trennwand (51) und der ihr in Drehrichtung der Brems­ scheibe benachbarten langen Trennwand (52) radial einwärts vermindert.