DE60029610T2 - Bremsscheibe für eine fahrzeug-scheibenbremse - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsscheibe für eine Fahrzeugscheibenbremse, umfassend einen radial inneren Nabenabschnitt, vorgesehen zur nicht drehbaren Verbindung mit einer Radnabe, einen umgebenden, radial äußeren Scheibenabschnitt mit gegenüberliegenden Reiboberflächen und Kanälen, die in dem äußeren Scheibenabschnitt gebildet sind, wobei die Kanäle angeordnet sind, um Kühlluft in das Scheibenmaterial zwischen den Reiboberflächen zu leiten. Solch eine Scheibe ist zum Beispiel in der DE-A-195 05 014 offenbart.
• So genannte belüftete Bremsscheiben, die hergestellt werden, um den Kühlungseffekt der Umgebungsluft durch Verteilung der während des Bremsens erzeugten Wärme zu erhöhen, treten in zwei prinzipiellen Typen auf. Ein Typ weist Kanäle auf, die sich radial durch die Scheibe von dem Innenumfang der Nabe zu dem Außenumfang des umgebenden Scheibenabschnitts erstrecken. Die Kanäle weisen daher Einlassöffnungen in dem Innenumfang und Auslassöffnungen in dem Außenumfang auf. Wenn sich die Scheibe dreht, wird ein geführter Luftstrom durch die Kanäle von dem Einlass zu dem Auslass erzeugt. Der andere Typ einer belüfteten Bremsscheibe besteht aus zwei Scheibenelementen, die an einer Nabe und aneinander nebeneinander liegend mit einen Zwischenraum befestigt werden, der von mehreren Abstandshaltern in Form von Pfeilern erzeugt wird.
• Durch die Belüftung der Scheibe wird die Durchschnittstemperatur der Scheibe reduziert. Da die Abnutzung auf der Scheibe und der Bremsbeläge stark von der Temperatur abhängt wird eine Reduzierung der Temperatur eine positive Auswirkung auf diese Abnutzung haben. Des Weiteren wird die höchste Temperatur für die Scheibe für die meisten Fahrstile reduziert, was wiederum das Risiko des Bremsschwundes und das Risiko des Zerspringens reduziert. Ein Nachteil des Vorhandenseins von Kanälen, die sich in den Innenumfang der Nabe öffnen, ist jedoch, dass die Materialmasse in dem Abschnitt der Bremsscheibe reduziert ist, wo die Belastung, was Bremskraft und Temperaturdifferenz betrifft, am größten ist. Die hohen Belastungen in Verbindung mit den Löchern in der Nabe erhöhen das Risiko des Zerspringens. In dem anderen Typ der Bremsscheibe mit Abstandshaltern in Form von Pfeilern zwischen zwei Scheibenelementen hat man nicht das oben erwähnte negative Belastungsprofil, andererseits wird aber auch keine Belüftungstätigkeit erzielt.
• Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bremsscheibe des einleitend beschriebenen Typs zu schaffen, die so gefertigt ist, dass ein Strom zwischen den Reiboberflächen gebildet werden kann, ohne dass die Festigkeit in der Nabe der Scheibe reduziert werden muss.
• Dies wird gemäß der Erfindung aufgrund der Tatsache erreicht, dass alle Kanäle Einlässe oder Auslässe für Kühlluft nur an oder in der Nähe des äußeren Umfangs des radial äußeren Scheibenabschnitts aufweisen und so ausgebildet sind, dass, wenn sich die Scheibe zumindest in einer Richtung dreht, ein Unterdruck an dem Auslass entsteht, so dass die umgebende Luft in den Einlass hinein und durch den Auslass heraus zur Kühlung des radial äußeren Scheibenabschnitts strömt.
• Die Erfindung basiert prinzipiell auf dem oben beschriebenen Pfeileraufbau einer Bremsscheibe, aber anstelle der Anordnung von mehr oder weniger symmetrischen Pfeilerelementen zwischen den Scheiben, die die Luft nicht in irgendeiner speziellen Hinsicht leiten, sind zumindest bestimmte Pfeilerelemente als Flügel eines Radialgebläses ausgebildet. Die Flügel sind so ausgerichtet, dass ein Unterdruck an ausgewählten Stellen des Außenumfangs der Scheibe erzeugt wird, wenn sich die Scheibe in einer Richtung dreht. Auf diese Weise wird ein Regulierungsstrom durch die Kanäle zwischen den Reiboberflächen erzeugt, ohne die Festigkeit des Nabenabschnitts zu beeinträchtigen.
• Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die in den zugehörigen Zeichnungen beschriebenen Beispiele näher beschrieben, wobei 1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Bremsscheibe gemäß der Erfindung zeigt, 2 ein Querschnitt entlang der Linie II-II in 1 ist, 3 ein Längsschnitt entlang der Linie III-III in 4 durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Bremsscheibe gemäß der Erfindung ist, 4 ein Querschnitt entlang der Linie IV-IV in 3 ist, 5 ein Querschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel einer Bremsscheibe gemäß der Erfindung ist und 6 ein Querschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel einer Bremsscheibe gemäß der Erfindung ist.
• Die in den 1 und 2 gezeigte Bremsscheibe 1 weist einen radial inneren Nabenabschnitt 1a auf, dessen Innenseitenfläche mit einer Keilverzahnung 2, 3 versehen ist, die darauf ausgerichtet ist, mit einer entsprechenden Keilverzahnung in einer Radnabe (nicht gezeigt) in Eingriff zu stehen. Beispiele solch einer Drehbefestigung der Bremsscheibe 1, als eine Alternative zu der konventionelleren Befestigungsmethode, die das Schrauben eines durchbohrten Befestigungsflansches an der Bremsscheibe an einen Flansch an der Radnabe umfasst, sind in SE-A-502 189 gezeigt und beschrieben. Der Nabenabschnitt 1a ist in einem Stück mit einem Paar beabstandeter Scheibenelemente 4 gegossen, deren Oberflächen 5 voneinander wegweisen, wobei sie die Bremsscheiben-Reiboberflächen 6 ausbilden, gegen die Bremsbeläge während des Bremsens gepresst werden. In dem Zwischenraum 7 zwischen den Scheibenelementen 4 sind Abstandselemente 7a, 7b, 7c, 7d, 7e und 7f vorhanden. Die Abstandselemente 7a und 7b sind als Radialgebläseflügel ausgebildet und in Dreiergruppen gruppiert, wobei jede Gruppe von Elementen 7a entgegengesetzt der Gruppe von Elementen 7b ausgerichtet ist. Die Abstandselemente 7a–7f definieren zwischen sich Kanäle 8 und 9, durch die Luft strömt, wenn sich die Bremsscheibe dreht. Wenn sich die Scheibe in der Richtung des Pfeiles "a" dreht, strömt Luft durch die Kanäle 8 und 9 in Richtung der Pfeile "b" aufgrund der Tatsache, dass die Gruppe der Abstandselemente 7a einen Unterdruck erzeugt, der größer als der Unterdruck ist, der von der Abstandselementegruppe 7b erzeugt wird. Daher bilden die Öffnungen 10 der Kanäle 8 Einlässe zu den Kühlluftkanälen, und die Öffnungen 11 der Kanäle 9 bilden Auslässe aus den Kühlluftkanälen, die von den Kanälen 8, 9 gebildet werden. Wenn sich die Bremsscheibe in der entgegengesetzten Richtung dreht, tauschen die Einlässe und Auslässe die Plätze, und die Luft strömt dann in die entgegengesetzte Richtung.
• Das Ausführungsbeispiel der in den 3 und 4 gezeigten Bremsscheibe unterscheidet sich von dem oben beschriebenen nur darin, dass es einen konventionelleren Nabenabschnitt 1b aufweist, der einen Flansch 14 umfasst, der mit Löchern 13 zum sicheren Anschrauben des Flansches 14 an einen Flansch an einer Radnabe versehen ist.
• 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Bremsscheibe 1 gemäß der Erfindung, dem die Abstandselemente, die den Pfeilerelementen 7a–7f entsprechen, fehlen. Die Bremsscheibe wird in diesem Fall aus einem einzelnen dicken Scheibenelement gebildet, in das Kanäle/Durchlässe 15 gegossen sind. Die Kanäle/Durchlässe 15 sind wie die Kanäle 8, 9 symmetrisch bezüglich einer Symmetrieebene "s", was bedeutet, dass der Lüftereffekt unabhängig von der Drehrichtung gleich groß sein wird. Wie es der Fall mit jenen zuvor beschriebenen ist, bedeutet dies, dass der gleiche Scheibentyp an die rechte oder linke Seite des Fahrzeugs montiert werden kann. Der Nabenabschnitt 1a ist mit einer Keilverzahnung 2, 3 versehen, er kann jedoch als eine Alternative das gleiche wie in den 3 und 4 gezeigte Design aufweisen.
• 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Bremsscheibe 1, die für die Drehung in nur einer Richtung optimiert ist, und zwar in die Richtung des Pfeils "a". Abstandselemente 7a sind, wie in dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel, als Lüfterflügel ausgebildet, um einen Unterdruck an den Öffnungen 11 der Kanäle 9 zu erzeugen. Anstelle von Lüfterflügeln 7b (2), die, sogar während einer Rotation in Richtung des Pfeils "a", einen Unterdruck erzeugen, obwohl dieser nicht zu groß ist wie der von den Elementen 7a erzeugte, sind zylindrischer Abstandselemente 7g vorhanden, die an den Umfang der Scheibe außerhalb der Abstandselemente 7g überhaupt keinen Unterdruck erzeugen. Dies bedeutet, dass die Druckdifferenz über den Öffnungen 10, 11 der Kanäle 8, 9, die von den Abstandselemente 7a und 7g gebildet werden, im Scheibenumfang größer sein wird als in dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel, was zu einem größeren Luftstrom führt.
• Die Erfindung erzielt einen Luftstrom durch die Bremsscheibe ohne Schwächung des Nabenabschnitts mit Durchgangskanälen. Dies sorgt für geringere Belastungen als in den bekannten Ausführungsbeispielen mit radialen Kanälen durch den Nabenabschnitt. Des Weiteren wird eine nichtkonstante Biegesteifheit über den Querschnitt der Scheibe zur Verfügung gestellt, was die Tendenz zum Quietschen der Bremsen reduziert.

Claims (8)

1. Bremsscheibe für eine Fahrzeugscheibenbremse, umfassend einen radial inneren Nabenabschnitt (1a), vorgesehen zur nicht drehbaren Verbindung mit einer Radnabe, einen umgebenden, radial äußeren Scheibenabschnitt (4) mit gegenüberliegenden Reiboberflächen (5) und Kanälen (8, 9), die in dem äußeren Scheibenabschnitt gebildet sind, wobei die Kanäle angeordnet sind, um Kühlluft in das Scheibenmaterial zwischen den Reiboberflächen zu leiten, dadurch gekennzeichnet, dass alle Kanäle (8, 9) Einlässe (10) und Auslässe (11) für Kühlluft nur am oder in der Nähe des äußeren Umfanges des radial äußeren Scheibenabschnitts haben und derart ausgebildet sind, dass, wenn sich die Scheibe (1) in wenigstens einer Richtung dreht, ein Unterdruck an dem Auslass entsteht, so dass die umgebende Luft in den Einlass hinein und durch den Auslass heraus strömt zur Kühlung des radial äußeren Scheibenabschnitts.
2. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlässe (10) und Auslässe (11) der Kanäle (8, 9) in der seitlichen Oberfläche des radial äußeren Scheibenabschnitts angeordnet sind.
3. Bremsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (8, 9) symmetrisch bezüglich einer Symmetrieebene (S) in der Mitte zwischen dem Einlass (10) und dem Auslass (11) sind, so dass unabhängig von der Drehrichtung Luft durch die Kanäle strömt.
4. Bremsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (8, 9) asymmetrisch und Form-optimiert sind, um einen größeren Luftstrom zu erzeugen, wenn sich die Scheibe in einer Drehrichtung dreht, als in der anderen.
5. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Scheibenabschnitt aus zwei Scheibenelementen (4) gebildet ist, die mit dem Nabenabschnitt verbunden sind und durch Abstandselemente (7a–7g) voneinander getrennt sind, die die Kanäle (8, 9) begrenzen und von denen zumindest einige (7a, 7b) als Flügelprofile geformt sind, so dass, wenn sich die Scheibe in einer Richtung dreht, ein Unterdruck durch die Ventilatoreinwirkung am Auslass entsteht.
6. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenabschnitt (1a) nicht von den Kanälen (8, 9) durchsetzt ist.
7. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenabschnitt (1a) einen inneren Umfang aufweist, der mit einer axialen Keilverzahnung (2, 3) versehen ist, um mit einer entsprechenden Keilverzahnung an einer Radnabe in Eingriff zu stehen.
8. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Nabenabschnitt (1b) ein Flansch (4) vorgesehen ist, der mit Löchern (13) versehen ist, um den Flansch (14) sicher an einen Befestigungsflansch an der Radnabe zu schrauben.