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Die bei einem Bremsvorgang an den Reibelementen einer Radbremse auftretende Reibungswärme muss zur Aufrechterhaltung der Bremswirkung und zur Vermeidung von Beschädigungen der Radbremse nach außen an die Umgebung abgeführt werden. Ansonsten kann es bei wiederholten Bremsvorgängen mit hoher Bremskraft zu einem Nachlassen der Bremswirkung, dem sogenannten Bremsen- Fading kommen. Dies ist, insbesondere bei Fahrten mit hohen Geschwindigkeiten, sowie auf längeren Gefällestrecken, unerwünscht.
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Es besteht auch ein großes Interesse daran, eine Überhitzung der Reibelemente der Bremse, insbesondere der Bremsscheiben und Bremsbeläge zu verhindern. In diesem Zusammenhang ist es allgemein bekannt, die Reibelemente einer Radbremse zusätzlich zu kühlen, indem beispielsweise Fahrtwind an die Reibelemente geleitet wird.
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Zur besseren Wärmeabfuhr werden innenbelüftete Bremsscheiben mit radialen Kühlkanälen bzw. Stegen versehen, die zwischen beiden Reibflächen liegen. So entsteht bei sich drehender Bremsscheibe eine Zentrifugalkraft, die einen ständigen Luftzug von der Nabe durch die radialen Kühlöffnungen nach außen bewirkt. Dies begünstigt die Wärmeabfuhr. Trotz der höheren Baubreite und des höheren Gewichts hat sich diese Bremsscheibenbauweise für viele PKW durchgesetzt. Dabei gilt generell, je länger die radial angeordneten Stege sind, desto größer ist die Förderlänge des Luftstroms und desto besser ist auch die Kühlung.
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Die
DE 10 2013 225 538 A1 beschreibt eine Bremsscheibe eines Kraftfahrzeugs, in welcher Kühlkanäle integriert sind, um die Bremsscheibe durch darin einströmende Luft zu kühlen. Dabei erstrecken sich die dazu notwenigen Stege radial von einem radial inneren zu einem radial äußeren Bereich der Reibscheiben, In Zwischenräumen, zwischen regelmäßig angeordneten langen Stegen, sind unterbrochene und zueinander versetzte kürzere Stege in mehreren Reihen regelmäßig angeordnet, die dafür sorgen, dass trotz des radial nach außen größer werdenden Abstands der langen Stege der Querschnitt der Kühlkanäle eine bestimmte Größe nicht überschreitet, wodurch die Kühlung der Reibscheiben schlechter werden würde.
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Diese beim Stand der Technik gewählte Ausführung einer radialen Kühlluftführung von innen nach außen hat den Nachteil, dass die Menge der durch die Bremsscheibe strömenden Kühlluft durch den freien Querschnitt der Einströmöffnungen am radial inneren Lufteintritt der Kühlkanäle begrenzt wird. Dadurch kommt es bei der Rippenverzweigung von ein auf zwei Zwischenrippen zu einer Unterversorgung des leeseitigen Kühlkanals mit Kühlluft.
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Davon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine innenbelüftete Bremsscheibe zu schaffen, welche im Hinblick auf die Kühlleistung eine gleichmäßigere Versorgung der Kühlkanäle mit Kühlluft gewährleistet.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Weitere Ausbildungen der Erfindung beschreiben die abhängigen Ansprüche.
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Nach der Erfindung ist eine innenbelüftete Bremsscheibe für eine Scheibenbremse, mit zwei benachbart zueinander angeordneten Reibscheiben, die durch radial verlaufende, regelmäßig über den Reibscheibenumfang angeordnete, Kühlluftkanäle bildende, gleich lange, gerade Stege miteinander verbunden sind, wobei Einströmöffnungen der Kühlluftkanäle, in radialer Richtung gesehen, zwischen inneren Enden und Ausströmöffnungen der Kühlluftkanäle, in radialer Richtung gesehen, zwischen äußeren Enden der geraden Stege angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Kühlluftkanal, zwischen zwei geraden Stegen, jeweils ein radial gerichteter, gabelförmiger Steg die Reibscheiben verbindet, dessen zwei Gabelzinken radial nach außen gerichtet sind und so einen weiteren Kühlluftkanal einschließen, dessen Ausströmöffnung, in radialer Richtung gesehen, zwischen den äußeren Enden der Gabelzinken liegt und dessen Einströmöffnung durch einen, in wenigstens eine der Reibscheiben eingebrachten, in axialer Richtung der Bremsscheibe gerichteten Durchgang in den weiteren Kühlluftkanal gebildet wird.
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Eine solche Anordnung und Gestaltung von Kühlkanälen zwischen den Reibscheiben ergibt neben der großen Rippendichte einen weiteren Kühlluftkanal mit zusätzlicher Einströmöffnung, in axialer Richtung der Bremsscheibe, in wenigstens einer Reibscheibe oder in jeder Reibscheibe. Je größer die Rippendichte ist und je mehr Luft durch Einströmöffnungen zwischen die Reibscheiben einströmen kann, desto größer ist die Kühlfläche und der Luftdurchsatz und desto besser können auftretende Temperaturspitzen schnell ausgeglichen werden, was zu einer besseren Kühlung der Bremsscheibe führt. Die vorgeschlagene Kühlkanalanordnung, welche die Oberfläche zur Kühlung der Bremsscheibe und den Luftdurchsatz vergrößert, erhöht damit vorteilhafterweise die Kühlleistung und bewirkt eine gleichmäßige Versorgung der Kühlkanäle mit Kühlluft, weil die gewählte Verzweigung nicht mehr vollständig stattfindet, so dass sich im Querschnitt ein Kühlkanal in Y-Form ausbildet.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmöffnung in den weiteren Kühlluftkanal, in wenigstens eine der Reibscheiben, von einer Gabelbrücke in radialer Richtung nach außen gerückt, zwischen zwei Gabelzinken eines gabelförmigen Stegs in den weiteren Kühlluftkanal mündend, eingebracht ist.
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So besitzt der Reibring mindestens einen Durchgang für Kühlluft von seiner Topf- und/oder der Stirnseite, um den inneren Bereich des Y mit Kühlluft zu versorgen, in axialer Richtung der Bremsscheibe eingebracht, im Bereich der Wurzel des Y. Durch eine solche Einströmöffnung innerhalb der Gabel, zwischen den Gabelzinken, in radialer Richtung nach außen gesehen, nach der Gabelbrücke steht in Summe mehr Luft zur Kühlung der Bremsscheibe zur Verfügung, was bei gleicher Benutzung zu niedrigeren Bremsscheibentemperaturen führt, bzw. bei gleicher Grenztemperatur den Einsatz der Bremsscheibe in schnelleren oder schweren Fahrzeugen ermöglicht.
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Dabei ist es besonders von Vorteil, wenn Gabelbrückenbreite und/oder Gabelzinkenabstand und/oder Gabelzinkenlängen so gewählt oder aufeinander abgestimmt sind, dass Querschnittsveränderungen der Kühlluftkanäle und des weiteren Kühlkanals minimiert sind, denn im Wesentlichen gleichbleibende Kühlluftkanalquerschnitte verhindern Kühlluftstaustellen, insbesondere im Lee der Stege.
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Dabei ist es auch von Vorteil, wenn alle Kanten der Stege, wenigstens in Kühlluftstromrichtung, gerundet sind und dadurch Kühlluftstaus verhindert werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einer innenbelüfteten Bremsscheibe ist in der beigefügten Zeichnung schematisch auf das Wesentliche beschränkt dargestellt. Es zeigen:
- 1: eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße, innenbelüftete Brems scheibe,
- 2: einen Teilquerschnitt eines Viertelkreises in radialer Richtung durch die zwischen den Reibscheiben der Bremsscheibe aus 1 befindlichen und diese verbindenden Stege und
- 3: einen hälftigen Teilquerschnitt durch eine Bremsscheibe gemäß 1 in axialer Richtung.
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1 zeigt eine innenbelüftete Bremsscheibe für eine Scheibenbremse mit zwei hintereinander liegenden Reibscheiben 1, 2, eines Reibrings 19, von denen eine vordere Reibscheibe 1 sichtbar ist, mit in axialer Richtung der Bremsscheibe gerichteten Durchgängen 3 in jeweils einen, zwischen den Reibscheiben 1, 2 befindlichen, in dieser Figur nicht sichtbaren, weiteren Kühlluftkanal 4. Die Bremsscheibe ist nach dem Stand der Technik über ihren Innenumfangsrand 20 an einem Bremsscheibentopf 5 und über diesen an einem nicht dargestellten Radflansch einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs festgelegt. Der Bremsscheibentopf 5 befindet sich, in radialer Richtung gesehen, innerhalb des Reibrings 19 und dient auch zur Anlage einer nicht gezeichneten Radfelge.
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Zur Innenbelüftung der Bremsscheibe sind die benachbart zueinander angeordneten Reibscheiben 1, 2, des Reibrings 19 durch radial verlaufende, regelmäßig über den Reibscheibenumfang angeordnete, Kühlluftkanäle bildende, gleich lange, gerade, in 2 dargestellte Stege 6, miteinander verbunden, wobei Einströmöffnungen 7 der Kühlluftkanäle, in radialer Richtung gesehen, zwischen inneren Enden 8 und Ausströmöffnungen 9 der Kühlluftkanäle, in radialer Richtung gesehen, zwischen äußeren Enden 10 der geraden Stege 6 angeordnet sind. In jedem Kühlluftkanal zwischen jeweils zwei geraden Stegen 6 ist jeweils ein radial gerichteter, gabelförmiger Steg 11, ebenfalls die Reibscheiben 1, 2 verbindend, angeordnet, dessen jeweils zwei Gabelzinken 12, 13 radial nach außen gerichtet sind und so jeweils einen weiteren Kühlluftkanal 4 bilden, deren jeweilige Ausströmöffnungen 14, in radialer Richtung gesehen, zwischen den äußeren Enden 15, 16 der jeweiligen Gabelzinken 12, 13 liegt und deren jeweilige Einströmöffnungen durch die in 1 sichtbaren Durchgänge 3 durch die vordere Reibscheibe 1 gebildet werden. Diese in axialer Richtung der Bremsscheibe (siehe deren Symmetrielinie 25, 3) gerichtete Einströmöffnung ist als Durchgang 3 durch die vordere Reibscheibe 1 in den weiteren Kühlluftkanal 4 ausgebildet und von einer Gabelbrücke 26 in radialer Richtung nach außen, zwischen den Gabelzinken 12, 13 positioniert.
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Allgemein sind eine Breite der Gabelbrücke 26 und/oder ein Abstand der Gabelzinken 12, 13 und/oder eine Länge der Gabelzinken 12, 13 so gewählt, dass Querschnittsveränderungen der Kühlluftkanäle zwischen den geraden Stegen 6, aufgrund deren radialen Ausrichtung, minimiert sind, also möglichst vermieden werden. Dies betrifft auch den weiteren Kühlkanal 4. Ebenso sind alle Kanten der geraden Stege 6 und der gabelförmigen Stege 11 wenigstens in Kühlluftstromrichtung gerundet.
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Es sei noch angemerkt, dass alle radial gerichteten Einström- 7, beziehungsweise Ausströmöffnungen 9, 14, in radialer Richtung gesehen, jeweils auf denselben Kreisumfängen 21 beziehungsweise 22 liegen. Die Strömungsrichtung ist durch Pfeile 23 angedeutet dargestellt. Ebenso liegen die in axialer Richtung der Bremsscheibe gerichteten Durchgänge 3 als Einströmöffnungen in den weiteren Kühlluftkanal 4 auf demselben weiteren Kreisumfang 24 (1).
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Da alle Stege 6, 11, aufgrund ihrer Symmetrie, laufrichtungsunabhängig sind, was die Luftdurchströmung betrifft, ist eine Links-, als auch eine Rechtsdrehung der Bremsscheibe, also eine Montage derselben Bremsscheibe auf beiden Seiten des Kraftfahrzeugs möglich, ohne dass sich unterschiedliche Kühlungseigenschaften ergeben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013225538 A1 [0004]
