DE2505205B2 - Zweiwandiger scheibenbremsenrotor - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen zweiwandigen Scheibenbremsenrotor, der zwei äußere Bremsenoberflächen und zwei mit Abstand einander gegenüberliegende innere Oberflächen mit abstehenden Zapfen aufweist, die sich in einer Teilebene gegen die entsprechenden Zapfen der gegenüberliegenden inneren Oberfläche abstützen, wobei die zwischen den inneren Rotoroberflächen zum Außenumfang des Rotors gepumpte Kühlluft infolge der versetzten Anordnung der Zapfen einer nicht geradlinigen Bahn folgt.

Das Wärmeübertragungsvermögen von Scheibenbremsenrotoren ist für ihre Leistungsfähigkeit von wesentlicher Bedeutung, da die von den Scheiben aufgenommene Reibungswärme möglichst rasch an die Umgebungsluft abgegeben werden muß, um die Betriebstemperatur der Bremse unter einem maximal zulässigen Wert zu halten.

Bei einem bekannten zweiwandigen Scheibenbremsenrotor der genannten Art wird zwar der die Scheibenoberflächen bestreichende Kühlluftstrom durch die versetzte Anordnung der Zapfen verwirbelt, wodurch das Wärmeübertragungsvermögen eine wesentliche Verbesserung erfährt, jedoch ist die Anordnung der Zapfen im übrigen so getroffen, daß immer noch ein zu großer Anteil der Kühlluft auf direktem Wege radial durch die Rotorscheibe hindurchströmt, so daß eine Überhitzung der Bremsen insbesondere beim Abbremsen großer Massen nicht ausgeschlossen werden kann, wenn nicht der Rotordurchmesser vergrößert wird, um die anfallende Wärme über eine größere Oberfläche zu verteilen, wodurch jedoch eine nachteilige Gewichtserhöhung des mit solchen Bremsen ausgestatteten Fahrzeugs eintritt (DT-AS 11 64 455).

Es ist ferner bekannt, zwischen den Rotorwänden von Scheibenbremsen zusätzlich zu den Zapfen Flügel vorzusehen, wobei jedoch die Anordnung so getroffen ist, daß ein wesentlicher Teil des Kühlluftstroms vom Innenumfang des Rotorkörpers zum Außenumfang geradlinig zwischen den Scheibenwänden hindurciiströmen kann, so daß die Kühlwirkung trotz des Einbaus von Flügeln in vielen Anwendungsfällen zu wünschen übrig läßt (US-PS 33 91 763). Bei einer weiteren bekannten Scheibenbremsenrotorkonstruktion werden zwischen den gegenüberliegenden Rotorwänden radial gerichtete Kühlluftschaufeln verwendet, die eine unregelmäßig gewundene Kühlluftführung erzeugen sollen. Bei dieser Konstruktion wird damit auf Zapfen zugunsten einer verhältnismäßig engen Anordnung solcher Kühlluftschaufeln ganz verzichtet. Auf diese Weise wird zwar die für den Wärmeübergang zur Verfügung stehende Rotoroberfläche vergrößert, jedoch der Kühlluftdurchsatz erheblich vermindert, da die Vielzahl der Schaufeln den freien Durchgangsquerschnitt des Rotors stark verkleinern (US-PS 23 45 017).

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, den zweiwandigen Scheibenbremsenrotor der genannten Art so auszubilden, daß die von den einander gegenüberliegenden Oberflächen des Scheibenbremsen.otors abstehenden Zapfen den Kühlluftstrom in einem verstärkten Maße zwingen, bei seiner Bewegung von innen nach außen einem gewundenen Pfad zu folgen, wodurch eine noch stärkere Verwirbelung als bisher'erreicht wird, was wiederum zur Folge hat, daß der Wärmeübergang zwischen Luft und Rotoroberfläche gegenüber den bisher bekannten Konstruktionen erheblich verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den sich abstützenden Zapfen kegeistumpfförmig ausgebildete Zapfen angeordnet sind, die sich nicht berühren, und daß die Zapfen zur Erzeugung einer mehrfach unregelmäßig verwundenen Kühlluftführung in bezug aufeinander versetzt angeordnet sind.

Die zusätzliche Anordnung von kegeistumpfförmig ausgebildeten Zapfen zwischen den einander abstützenden Zapfen im Scheibenzwischenraum bringt nicht nur eine verstärkte Verwirbelung des Kühlluftstroms mit sich, sondern hat sich auch insofern strömungstechnisch als vorteilhaft erwiesen, als die Formgebung der zusätzlichen Zapfen eine Vergrößerung des unbesetzten Zwischenraums in der mittleren Axialschnittebene der Rotorscheibe zur Folge hat, die sich auf das turbulente Strömungsverhalten günstig auswirkt und damit zu besseren Wärmeübergangszahlen führt. Darüberhinaus bedingt die am Fuße jedes Zapfens stattfindende Abkühlung der Zapfenoberfläche, die sich bis zur Zapfenspitze fortsetzt, daß an der Zapfenspitze eine bezogen auf den Zapfenquerschnitt geringere Wärme für die Ableitung durch die den Zapfen umströmende Kühlluft zur Verfugung steht, so daß durch eine Querschnittsreduzierung des Zapfens in Richtung auf die Zapfenspitze ein gewisser Ausgleich der Abkühlwirkung erreicht wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsvorschlags sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht eines Scheibenbremsenrotors, wobei zur Verdeutlichung des inneren Aufbaus gewisse Teile weggebrochen sind,

F i g. 1A eine Schnittansicht der in F i g. 1 gezeigten Anordnung, im wesentlichen längs der Linie 1A-IA von Fig. 1,

F i g. 2 eine Teilschnittansicht einer Ausführungsform des Scheibenbremsenrotors längs der Linie 2-2 in Fig. IA,

Fig.3 eine Teilseitenansicht der Anordnung von F i g. 2 länge der Linie 3-3 in F i g. 2,

Fig.4 eine Teilseitenansicht der Anordnung von F i g. 2 längs der Linie 4-4 in F i g. 2,

Fig.5 eine Teilschnittansicht einer zweiten Ausführungsform des Scheibenbremsenrotors,

Fig.6 eine teilweise geschnittene Draufsicht der Ausführungsform von F i g. 5 und

Fig.7 eine Schnittansicht längs der Linie 7-7 in F ig- 6.

In F ι g. 1 ist eine teilweise geschnitte Draufsicht eines Scheibenbremsenrotors 10 dargestellt, wie sie beispielsweise für Scheibenbremsen an Eisenbahnwaggons Verwendung finden kann. Dieser Rotor weist, wie aus Fig. IA hervorgeht,ein Paar Wände 10und 11 auf. Jede Wand hat äußere Bremsoberflächen 13 und 14 und wenigstens eine dieser Wände besitzt einen Mittelteil 15, der auf einem Rad befestigt werden kann. Dies läßt sich mit Hilfe von Schraubenlöchern 16 und nicht dargestellten Schrauben bewerkstelligen. Im Betriebszustand klemmen sich Bremsklötze auf die äußeren Bremsoberflächen 13 und 14 und bringen die Drehbewegung der Scheibe und des Rades durch den auf die Oberflächen 13 und 14 einwirkenden Druck zum Stillstand, der in Wärmeenergie umgesetzt wird, die durch den Rotor bzw. die Wandkörper abgeleitet werden muß. Die Wände sind an ihren inneren Oberflächen 17 und 18 durch mehrere Verbindungsstäbe 19 und Flügel 27 miteinander verbunden. Die Verbindungsstäbe 19 sind bei der Darstellung in F i g. 1A zur besseren Übersicht weggelassen worden.

lin Fig.2 sind die inneren Zapfen dargestellt.Wie dabei in Zusammenhang mit F i g. 3 und 4 erkennbar ist, weist die hier beschriebene Konstruktion Zapfen 25 auf, die die inneren Oberflächen 17 und 18 der Wände verbinden, sowie kegelstumpfförmige Zapfen 26, die keine Verbindung der beiden Oberflächen 17 und 18 herstellen, Die kegelstumpfförmigen Zapfen 26 sind überall dort, wo es möglich ist, verkürzt, um auf diese Weise das Gewicht der Scheibenbremse zu reduzieren. Es wird nur die Anzahl Zapfen 25, die notwendig ist, um für die Verbindung der beiden Wände eine angemessene Festigkeit zu erzeugen und den Kühlluftstrom in der beschriebenen Weise zu beeinflussen. Die Kegelstumpfförmigen Zapfen 25 stützen sich in einer Teilebene gegen die entsprechenden Zapfen der gegenüberliegenden inneren Oberfläche ab.

Desweiteren sind in Fig. 2 Flügel 27 vorgesehen, die zusätzlich die Festigkeit der zwischen den Wänden 11 und 12 bestehenden Verbindung erhöhen und eine Pumpwirkung hinsichtlich des Kühlluftstroms ausüben. Es wird darauf hingewiesen, daß die Zapfen einen solchen Abstand aufweisen, daß jedes beliebige Strömungsmittel, das sich in Richtung der Pfeile A oder irgendeiner anderen willkürlichen Pfeilreihe bewegt, gezwungen wird, einer gewundenen Bahn zu folgen. Der Kühlluftstrom ist also grundsätzlich nicht in der Lage, eine geradlinige Bahn einzuschlagen, da die Zapfen einen solchen Abstand voneinander aufweisen und so bemessen sind, daß im wesentlichen alle geraden Bahnen oder direkten Strömungswege vom Innenumfang 10/4 zum Außenumfang 10ß des Rotors durch Zapfenoberflächen blockiert sind.

s Eine zweite Ausführungsform ist in Fig. 5 mit 40 bezeichnet und gleicht der Ausführungsform von F i g. 2 mit Ausnahme der Tatsache, daß die Flügel 27 durch zusätzliche Zapfen 25 und kegelstumpfförmige Zapfen 26 ersetzt sind. Diese zweite Ausführungsform 40 dient

ίο dem gleichen Zweck wie die Ausführungsform 39 von Fig. 2; somit erfolgt die Luftbewegung vom Innenumfang ΙΟΛ des Rotors zum Außenumfang lOfl auch hier zwangsläufig auf einer gewundenen Bahn.

Bei der Herstellung des Scheibenbremsenrotors ist

ι«, die Möglichkeit gegeben, den ganzen Scheibenbremsenrotor aus einem Stück zu gießen. Dies erfordert, daß die Zapfen 25, 26 sowie Flügel 27 abgeschrägt sind, um dadurch das Gießen dieses Gußkörpers zu erleichtern. Es besteht die Möglichkeit, die Stangen etwas

»ο zylindrischer auszubilden, als sie in der Zeichnung dargestellt sind, ihnen aber auch andere Formen zu geben, falls andere Verfahrensschritte beim Gießen zur Anwendung gelangen.

Ferner ist darauf hinzuweisen, daß bei der oben

_2i beschriebenen Konstruktion, die keinerlei Flügel aufweist, welche sich über die ganze radiale Länge der Rotorwände erstrecken, die Zapfenreihe längs des Profils eines nach vorne gekrümmten Flügels so angeordnet werden kann, daß die Kühlluft einer Kraftwirkung ausgesetzt wird, wie sie von einem Propeller erzeugt wird, um die Kühlluft auf diese Weise von der Mitte des Rotors nach außen zu beschleunigen.

In aller Regel und im Hinblick auf die Ableitung oder Verteilung der während des Bremsens erzeugten

,5 Wärme bewegt sich ein Kraftfahrzeug nur in Vorwärtsrichtung. Fig.6 zeigt eine Schnittansicht eines Scheibenbremsenrotors 50 für ein übliches Kraftfahrzeug. Fig. 7 zeigt eine geschnittene Seitenansicht des Rotors von Fig.6, jedoch in einem anderen Maßstab. Die Rotorwände 51 und 52 sind an ihren inneren Oberflächen durch mit Abstand getrennte Zapfen 55 verbunden, die willkürlich verteilt sind, und zwar sowohl in Umfangsrichiung als auch in radialer Richtung, so daß die eingangs beschriebenen Strömungsbedingungen für die Kühlluft eingehalten werden. Demzufolge folgt die sich in radialer Richtung nach außen bewegende Kühlluft gewundenen Bahnen, die wiederholt durch Zapfenoberflächen behindert werden. Zusätzlich sind die Rotorwände durch gekrümmte Abuandsflügel 56 verbunden, deren radiales äußeres Ende LE vorne liegt, während das radiale innere Ende TE das hintere Ende bildet. Dadurch wird eine Antriebswirkung auf die Kühlluft ausgeübt, durch die der Kühlluftstrom beschleunigt wird. Die Drehrichtung des Rotors, die der

₅_s Vorwärtsbewegung des Kraftfahrzeuges entspricht, ist durch den Pfeil R gekennzeichnet. Es wird darauf hingewiesen, daß in Fig.6 die Lage und Ausrichtung der Flügel so getroffen ist, daß die Flügel vorwärts gekrümmt sind, also in Drehrichtung des Rotors zeigen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zweiwandiger Scheibenbremsenrotor, der zwei äußere Bremsoberflächen und zwei mit Abstand einander gegenüberliegende innere Oberflächen mit abstehenden Zapfen aufweist, die sich in einer Teilebene gegen die entsprechenden Zapfen der gegenüberliegenden inneren Oberfläche abstützen, wobei die zwischen den inneren Rotoroberflächen ι ο zum Außenumfang des Rotors gepumpte Kühlluft infolge der versetzten Anordnung der Zapfen einer nicht geradlinigen Bahn folgt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den sich abstützenden Zapfen (25) kegeistumpfförmig ausgebildete Zapfen (26) angeordnet sind, die sich nicht berühren, und daß die Zapfen (25, 26) zur Erzeugung einer mehrfach unregelmäßig verwundenen Kühlluftführung in bezug aufeinander versetzt angeordnet sind.

2. Zweiwandiger Scheibenbremsenrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Zapfen (25, 26) zur Erzeugung einer Pumpwirkung Flügel (27) vorgesehen sind.

3. Zweiwandiger Scheibenbremsenrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (25, 26) mit den sie tragenden Rotorwänden (11,12) einen einteiligen Gußkörper bilden.