DE3120021C2 - Anordnung zur Radkühlung an Kraftfahrzeugen - Google Patents

Anordnung zur Radkühlung an Kraftfahrzeugen

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Abstract

Es wird eine Anordnung zur Radkühlung an Kraftfahrzeugen angegeben, die eine besonders wirksame Kühlung der Bremsscheibe und mit dieser in gutem Wärmekontakt stehender Radteile - der Radnabe und des Radflansches - vermitteln soll. Die Erfindung besteht darin, daß an dem Mantel des Scheibentopfes Überströmöffnungen angeordnet sind, durch die ein Kühlluft-Teilstrom des durch Öffnungen des Bremsenabdeckbleches zuströmenden Kühlluftstromes aus dem inneren, durch die Radnabe und den Scheibentopf begrenzten Ringraum in den äußeren, durch die Bremsscheibe und die Radschüssel begrenzten Ringraum überströmen kann, von dem aus die Bremsscheibe innen- und außenseitig umströmenden Kühlluft-Teilströme durch Öffnungen der Radschüssel austreten können. Durch die Anordnung einer Zierblende mit Ventilatorwirkung und eines Axial-Radial-Lüfters auf der Radnabe wird eine günstige Intensivierung der Kühlluft-Teilströme erzielt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Radkühlung an Kraftfahrzeugen mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen.
Eine Anordnung dieser Art ist durch die DE-OS 24 32 728 in Verbindung mit einer Vollscheibenbremse bekannt, bei der der innere Teil des mit der Radnabe rotierenden Bremsgehäuses auch ein topfförmiges Befestigungsteil aufweist. Bei der bekannten Anordnung Irifft ein durch Öffnungen des Bremsenabdeckbleches etwa in axialer Richtung eintretender Kühlluftstrom auf einen in radialer Richtung gesehen inneren Bereich einer Verrippung des Bremsgehäuses, durch deren Rotation der Kühlluftstrom von der Eintrittsstelle weg sofort in radialer Richtung nach außen gedrängt wird. Das seinerseits topfförmig ausgebildete Abdeckblech lenkt diesen Kühlluftstrom über den peripheren Bereich des Bremsgehäuses und der Bremsscheiben hinweg in einen äußeren, im wesentlichen durch die Radschüssel und den äußeren Teil des Bremsgehäuses begrenzten Ringraum, von wo aus die im Bremsenraum gegebenenfalls erheblich aufgeheizte Luft durch felgennahe Austrittsöffnungen der Radschüssel abströmt Dieser Kühlluftstrom entfaltet eine nennenswerte Kühlwirkung praktisch nur an der verrippten radialen Innenfläche des inneren, insgesamt topfförmigen Bremsgehäuseteils sowie an der äußeren Umfangsfläche des Bremsenstators und der schmalen, peripheren Stirnfläche des äußeren Bremsgehäuseteils; dagegen wird durch diese.i Kühlluftstrom weder an der äußeren radialen Stirnfläche des äußeren Bremsenteils noch an der Radnabe noch an dem die Radnabe umgebenden Mantelbereich des inneren Bremsgehäuseteils eine direkte Wärmeabfuhr erzielt. L^p dennoch eine
■40 gleichmäßigere beidseitige Kühlung der Bremse zu erreichen, sind bei der bekannten Anordnung in geringerem radialen Abstand von der Radachse zusätzliche Luft-Eintrittsöffnungen an der Radschüssel vorhanden, durch die von der Außenseite des Rades her Kühlluft zuströmen kann, die die ebenfalls verrippte radiale Außenfläche des äußeren Bremsgehäuseteils anströmt und durch die felgennahen Austrittsöffnungen der Radschüssel wieder nach außen abströmt.
Um auch im Raum zwischen der Nabe und dem Bremsenrotor durch einen von der Radinnenseite her zufuhrbaren Kühlluftstrom und eine Wärmeabfuhr und damit insgesamt eine etwas gleichmäßige Kühlung der Bremse und des Rades zu erzielen, ist es ebenfalls in Verbindung mit einer Vollscheibenbremse durch die DE-AS 27 48 195 weiter bekannt, an dem das Bremsengehäuse tragenden, am Radnabenflansch festlegbaren Gehäuseträger nach außen verlaufende Überströmkanäle vorzusehen, durch die ein Teil des von der inneren Radseite her zuströmenden Kühlluftstromes in den durch die Radschüssel und den Bremsenrotor in axialer Richtung begrenzten äußeren Ringraum austreten kann. Würden solche Überströmkanäle zusätzlich auch bei der Anordnung gemäß der DE-OS 24 34 728 vorgesehen, so wäre der in dem inneren, durch die Nabe und das topfförmige Befestigungsteil begrenzten Ringraum erzielbare Kühleffekt allerdings gering, da der weitaus größte Teil des durch die Eintrittsöffnungen des Bremsenabdeckbleches zuströmenden Kühlluftstromes
radial nach außen gelenkt und über den radial äußeren Strömungspfad zu den Austrittsöffnungen der Radschüssel strömen würde.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die durch eine zweckgerechte Aufteilung eines von der Radinnenseite her zuströmenden KühlluftstrGnies auf einen ersten Kühlluft-Teilstrom, der die Innenseite und die peripheren Teile des Bremsenrotors überstreicht und auf einen zweiten Kühlluft-Teilstrom, der durch den durcir das topfförmige Befestigungsteil und den Radnabenbereich begrenzten inneren Ringraum in den durch die Radschüssel und den Bremsenrotor begrenzten äußeren Ringraum der Rad-Bremsenanordnung strömt, insgesamt eine wirksamere Kühlung der Bremse des Rades vermittelt
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst
Hiernach sind Eintrittsöffnungen des Bremsenabdeckbleches innerhalb des Querschnittes des inneren Ringraumes des topfförmigen Befestigungsteils des Bremsenrotors angeordnet, und es ist ein adf der Radnabe sitzender Axial/Radial-Lüfter vorgesehen, mit dem eine definierte Aufteilung des von der Radinr.°nseite her zuströmenden Kühlluftstromes auf zwei Kühlluft-Teilströme erzielbar ist, von denen der eine über die innere radiale Fläche des Bremsenrotors und dessen peripheren Bereich und der andere durch den Innenraum des topfförmigen Befestigungsteils und Überströmöffnungen in den äußeren, durch die Radschüssel und die äußere radiale Fläche des Bremsenrotors begrenzten Ringraum strömt Dieser Lüfter, der unmittelbar von dem durch die öffnungen des Bremsenabdeckbleches eintretenden Kühlluftstrom angeströmt ist, vermittelt eine erhebliche Intensivierung des durch die inneren Radteile geleiteten, dort axialen Kühlluft-Teilstromes, wodurch neben einer gleichmäßigeren innen- und außenseitigen Kühlung des Bremsenrotors auch eine wirksamere Wärmeabführung von der Radnabe und den an dieser angeordneten Radlagern und Gleitdichtungen erzielt wird, die im Verlauf einer z. B. bei einer längeren Paßabfahrt erfordzrlichen Dauerbremsung unverhältnismäßig stark erwärmt werden und verschleißgefährdet sind.
Zwar ist es in Verbindung mit Trommelbremsen für Rennfahrzeuge älterer Bauart, z. B. dem Daimler-Benz-Formel-Rennwagen Typ 230 des Jahres 1939 schon bekannt, die Bremstrommel durch einen im wesentlichen axialen Luftstrom zu kühlen, der mittels eines mit der Bremstrommel rotierenden Lüfters erzielt wird. Die Kühlluft strömt dabei von der Radaußenseite her zwischen der Felge und der Bremstrommel zur Radinnenseite, wobei die Lüfterschaufeln durch eine Vielzahl zur Radebene schräg verlaufender Rippen gebildet sind, über die sich die Radtrommel an der Radfelge abstützt. Zusätzlich ist an der Radinnenseite ein Lüfterrad angeordnet, dessen Schaufeln die Rippen der Bremstrommel fortsetzen und den axialen Luftstrom an der Radinnenseite radial nach außen lenken. Eine Kühlung innerer Radteile wird durch diesen Lüfter nicht erzielt.
Durch eine den Merkmalen des Anspruchs 2 entsprechende Gestaltung des Bremsenabdeckbleches wird durch Stauwirkung auf einfache Weise eine Steigerung der mittels des Lüfteis auf die beiden Strömungspfade verteilbaren Kühlluftmenge erreicht, wobei der zusätzliche Kühlluftstrom im wesentlichen tangential in dem durch das Bremsenabdeckblech und den Bremsenrotor begrenzten Ringraum eintritt; zwar ist es in Verbindung mit der vorerwähnten Rennfahrzeugbremse ebenfalls bekannt unter Ausnutzung der Stauwirkung eines in Vorwärtsrichtung angestellten Teils des Bremsenabdeckbleches von der Radinnenseite her Kühlluft in die Bremstrommel einzuleiten, jedoch ist dort die Anordnung des angestellten Teils des Bremsenabdeckbleches so getroffen, daß der Kühlluftstrom im wesentlichen
ίο radial in die Bremstrommel eingeleitet wird.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist grundsätzlich sowohl für Vollscheibenbremsen mit verdrehfest angeordneten Scheiben und rotierendem Bremsgehäuse wie auch für Teilscheibenbremsen mit rotierender Bremsscheibe und feststehendem Bremssattel geeignet und in Verbindung mit dem letztgenannten gemäß dem Merkmal des Anspruchs 3 auf besonders einfache Weise realisierbar.
Hierfür ist durch die Merkmale des Anspruchs 4 eine spezielle Gestaltung der Bremsscheibe einer Teilscheibenbremse angegeben, die sich als Ergebnis systematischer Versuche als besonders vorteUhast erwiesen hat Weiter ist es bei Teilscheibenbremsen, bei denen die den äußeren Ringraum sowie den Raum zwischen dem Abdeckblech und der Bremse jeweils einseitig begrenzenden Flächen der Bremsscheibe glatt sind, vorteilhaft, wenn gemäß Anspruch 5 eine Staufläche vorhanden ist, die in den genannten Radräumen ansonsten zur Zirkulation neigende Kühlluftströme zuverlässig radial nach außen lenkt
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines speziellen Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt
F i g. 1 eine erfindungsgemäße Anordnung am Beispiel eines nicht angetriebenen Vorderrades eines Kraftfahrzeuges, und
F i g. 2 Einzelheiten der Gestaltung und Anordnung eines im Rahmen der Anordnung gemäß F i g. 1 vorgesehenen Abdeckbleches.
Zweck der in den F i g. 1 und 2, auf deren Einzelheiten ausdrücklich verwiesen sei, dargestellten erfindungsgemäßen Anordnung 10 ist es, eine möglichst wirksame und gleichmäßige Kühlung sowohl einer innerhalb des Rades 11 angeordneten, insgesamt mit 12 bezeichneten und als Scheibenbremse ausgebildeten Bremse wie auch des Rades 11 selbst, insbesondere in dessen zentralem Bereich zu erzielen, um auch unter extremen Betriebsbedingungen, z. B. bei einer Langzeitbetätigung der Bremse im Verlauf einer Paßabfahrt sowohl ein Versagen der Bremse wie auch eine Beschädigung derjenigen Teile, die mit der Bremse in unmitte'barem Wärmekontakt stehen, weitestgehend zu vermeiden.
Ohne Beschränkung der Allgemeingültigkeit ist davon ausgegangen, daß die Anordnung 10 an einem nicht angetriebenen Vorderrad eines Personenkraftwagens vorgesehen ist, wobei das Rad 11 als ein konventionell gestaltetes Stahlrad mit ausladend gewölbter, in deren felgennahem Bereich mit Luft-Austrittsöffnungen 13 versehener Radschüssel 14 und flach gewölbtem Radspiegel 16 angenommen ist, mit dem es mittels der Radschrauben 17 am Radflansch 18 der Radnabe 19 festgeschraubt ist, und die Bre.nse 12 als Teilscheibenbremse vorausgesetzt ist, deren Bremsscheibe 21 mit dem zwischen dem Radspiegel 16 und dem Radflansch 18 eingespannten, ringflanschförmigen Topfboden 22 ihres Befestigungsteiles 23 verdrehfest an der Radnabe 19 befestigt ist. Zur Momentübertragung
üblicherweise vorgesehene axiale Zapfen des Radflansches 18, die formschlüssig in Bohrungen des Topfbodens 22 eingreifen, sowie Einzelheilen der Befestigung des insgesamt mit 24 bezeichneten Bremssattels an dem in den F i g. I und 2 lediglich durch den Achszapfen 26 repräsentierten Achsschenkel sind aus Gründe:, uer Einfachheit der Darstellung nicht eingezeichnet.
An der der Radschüssel 14 gegenüberliegenden Innenseite der Bremse 12 ist ein am Bremssattel 24 bzw. am Achsschenkel befestigtes Bremsenabdeckblech 27 (Fig. 2) angeordnet. Das Bremsenabdeckblech 27 ist mit öffnungen 28 als Luft-Eintrittsöffnungen versehen, durch die von der Innenseite des Rades 11 her, in Richtung des Pfeils 29 Kühlluft in axialer Richtung durch das Bremsenabdeckblech 27 unter die Bremsscheibe 21 eintreten kann.
Aufgrund des bei umlaufendem Rad 11 sich einstellenden radialen Druckgefälles, das dadurch zustande kommt, daß die die Drehbewegung des Rades 11 mit ausführende Luft im Inneren des Rades sowie in einer außen an die Radschüssel 14 angrenzenden Luftschicht im felgennahen Bereich mit größerer Umfangsgeschwindigkeit rotiert als im achs- bzw. nabennahen Bereich des Rades 11 wird ein durch die öffnungen 28 des Bremsenabdeckbleches 27 im wesentlichen in axialer Richtung eintretender Luftstrom radial nach außen und über den peripheren Rand 31 der Bremsscheibe 21 hinweg — in Richtung des Pfeils 32 — zu den Luftaustrittsöffnungen 13 der Radschüssel 14 gelenkt, wobei eine nach außen gerichtete Randwölbung 33 des Bremsenabdeckbleches 27 als diese Umlenkung unterstützende Leitfläche wirkt.
Üblicherweise ist für Kühlluft, die von der Innenseite des Rades 11 her zur Bremse 12 strömt, nur der zwischen dem Bremsenabdeckblech 27 und der Bremsscheibe 21 radial nach außen führende Kühlluftströmungspfad vorgesehen. Demgemäß wird bei derartigen Anordnungen durch den von innen entsprechend dem Pfeil 29 zuströmenden Kühlluftstrom eine wirksame Wärmeabfuhr praktisch nur über die innenseitige Bremsfläche 34 der Bremsscheibe 21 erzielt.
Um auch eine wirksame Wärmeabfuhr aus dem in axialer Richtung durch die Radschüssel 14 und die äußere Bremsfläche 36 der Bremsscheibe 21 begrenzten äußeren Ringraum 37 sowie aus dem durch das topfförmige Befestigungsteil 23 und die Radnabe 19 begrenzten inneren Ringraum 38 zu erzielen, ist der zylindrische Mantel 40 des Befestigungsteiles 23 mit Überströmöffnungen 39 versehen, durch die ein zweiter, durch die Pfeile 41 und 42 angedeuteter Kühlluft-Strömungspfad freigegeben wird, über den ein Anteil des durch die Lufteintrittsöffnungen 28 des Bremsenabdeckbleches 27 entsprechend dem Pfeil 29 zuströmenden Kühlluftstromes an der äußeren Bremsfläche 36 der Bremsscheibe 21 vorbei zu den Luft-Austrittsöffnungen 13 der Bremsschüssel 14 strömen kann.
Durch diesen zusätzlichen KühHuft-Teilstrom entlang den Pfeilen 41 und 42 wird auch eine wirksame Wärmeabfuhr von den mit der Bremsscheibe 21 in unmittelbarem Wärmekontakt stehenden Teilen des Rades, nämlich von der Radnabe 19, deren Radflansch 18 sowie dem Radspiegel 16 und damit eine wirksame Kühlung des Rades 11 insgesamt erzielt Um den Strömungswiderstand dieses zusätzlichen Strömungspfades so niedrig wie möglich zu halten, werden diese ι Überströmoffnungen 39 nach Anzahl und Größe so dimensioniert, wie es mit einer hinreichenden Scheibenfestigkeit gerade noch verträglich ist. Bei einem Innendurchmesser des Befestigungsteiles 23 von ca. 15 cm. einer Dicke des Mantels 40 von ca. 4 mm und einer zwischen der äußeren Bremsfläche 36 der bremsscheibe 21 und der Innenfläche des ringflanschförmigen Topfbodens 22 gemessenen Tiefe des topfförmigen Befestigungsteiles 23 von ca. 30 mm sind in sternförmiger Anordnung 10 bis maximal 15 Überströmoffnungen 39 mit einem Durchmesser von 18 mm vorgesehen.
Um zu gewährleisten, daß ein hinreichender Anteil des von der Radinnenseite her entsprechend dem Pfeil 29 zuströmenden Kühlluftstromes in den inneren Ringraum 38 gelangt und über die Überslrömöffnungen 39 nach außen strömt, sind mindestens einzelne der Öffnungen 28 des Bremsenabdeckbleches 27 innerhalb des lichten Querschnittes des topfförmigen Befestigungsteiles 23 angeordnet. Weiter ist ein auf der Radnabe 19 sitzendes Lüfterrad 43 vorgesehen, das eine Intensivierung der zu den Überströmöffnungen 39 führenden Luftströmung bewirkt und durch seine axiale wie radiale Lüfterwirkung auch eine günstige Aufteilung des Kühlluftstromes auf die die Bremsscheibe außenseitig und innenseitig kühlenden Teilluftströme gemäß den Pfeilen 41 und 42 bzw. 32 vermittelt.
Um eine möglichst große Kühlluftmenge in den inneren Ringraum 38 des Befestigungsteiles 23 sowie in den durch die äußere Bremsfläche 36 und das Bremsenabdeckblech 27 begrenzten Raum einzuleiten, ist das Bremsenabdeckblech 27 an seinem dem Bremssattel 24 gegenüberliegenden unteren, vorderen Quadranten mit einer in Fahrtrichtung gesehen nach vorn offenen, trichterförmigen Ausbuchtung 44 (F i g. 2) versehen, so daß auch durch Stauwirkung Kühlluft in den inneren Ringraum 38 und den Zwischenraum zwischen Bremsscheibe 21 und Bremsenabdeckblech 27 eingeleitet wird.
Um in dem durch die Radschüssel 14 und die Bremsscheibe 21 begrenzten äußeren Ringraum 37 sowie in den Raum zwischen der Bremsscheibe 21 und dem Bremsenabdeckblech 27 eine intensive Radialströmung zu erzwingen, kann weiter ein am Bremssattel 24 der Bremse 12 befestigtes radiales Leitblech 62 vorgesehen sein, das in Drehrichtung des Rades gesehen, vor dem Stator 24 der Bremse 12 angeordnet ist und durch seine Stauwirkung sowohl das Abströmen der Kühlluft-Teilslröme gemäß den Pfejlen 32 und 41,42 durch die Luft-Austrittsöffnungen 13 der Radschüssel 14 wie auch den Kühlluft-Zustrom durch die öffnungen 28 des Bremsenabdeckbleches 27 bzw. dessen AupSuchtung 44 begünstigt
Die erfindungsgemäße Wirkung wird durch die Anordnung einer Zierblende 47 mit radialen Lüfterschaufeln 58 unterstützt
Durch die erfindungsgemäße Anordnung 10 wird allein durch die Rotation des Rades 11 eine wirksame Zwangsbelüftung desselben erzielt, so daß auch im Falle einer besonders strömungsgünstigen Gestaltung des Fahrzeuges insgesamt, die dazu führt, daß auch im Verlauf einer raschen Fahrt kein nennenswerter Druckunterschied zwischen dem Raum unterhalb des Fahrzeuges und dem Radspiegelbereich vorhanden ist, trotzdem eine wirksame Kühlung der Bremse 12 und des Rades 11 gewährleistet ist Dies gilt insbesondere auch im kritischen Bereich des Naben-Dichtringes.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Anordnung zur Radkühlung an Kraftfahrzeugen, mit an den Rädern zwischen deren Radschüssel und einem Abdeckblech angeordneten Scheibenbremsen, deren Rotor mittels eines topfförmigen Teils, das einen zum Abdeckblech hin offenen Ringraum radial begrenzt, "am Radflansch der Radnabe befestigt ist, wobei das Abdeckblech mit Öffnungen versehen ist, durch die ein Kühlluftstrom in den die Bremse enthaltenden Radraum eintreten kann, und die Radschüssel mit felgennahen Öffnungen versehen ist, durch die Lufi aus dem zwischen der Bremse und der Radschüssel verbleibenden, äußeren Ringraum austreten kann, der über einen zwischen der Felge und der Bremse verbleibenden Spalt mit dem durch diese und das Abdeckblech in axialer Richtung begrenzten Ringraum kommuni ziert, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ei.,zelne der öffnungen (28) des Bremsabdeekbleches (27) innerhalb des Querschnitts des inneren Ringraumes (38) des topfförmigen Befestigungsteils (23) angeordnet sind, daß der Mantel (40) des topfförmigen Befestigungsteils (23), durch den der innere, nabenseitige Ringreum (38) in radialer Richtung gegen den äußeren' Ringraum (37) abgesetzt ist, mit über den Mantelumfang verteilt angeordneten, an sich bekannten Oberströmöffnungen (39) versehen ist, und daß in dem inneren Ringraum (38) des topfförmigen Befestigungsteils (23) ein auf d^r Radnabe (19) sitzender Axial/Radial-Lüfter vorgesehen ist, der eine Komponente des in den Raum zwischen der bremse (12) und dem Bremsenabdeckblech (2/) eintretenden Kühlluftstromes durch die Cberströmöffi.jngen (39) in den äußeren Ringraum (37) zwischen der Radschüssel (14) und der Bremse (12) drängt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine in an sich bekannter Weise zur Einleitung von Kühlluft in den Bremsenraum ausgenutzte Leitfläche des Bremsenabdeckbleches (27) als eine sich in Vorwärtsrichtung trichterförmig erweiternde Ausbuchtung (44) ausgebildet ist, die in Fahrtrichtung des Fahrzeuges gesehen, im Bereich des unteren Radquadranten einen ca. 60° bis 90° umfassenden Sektorbereich einnimmt.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder Anpruch 2, für Räder mit Teilscheibenbremsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Überströmöffnungen (39) als entlang einer mittleren Mantellinie des als Scheibentopf ausgebildeten Befestigungsteiles (23) sternförmig angeordnete Radialbohrungen ausgebildet sind.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Innendurchmesser des Scheibentopfes (Befestigungsteil 23) von ca. 150 mm, einer Wanddicke desselben von ca. 4 mm und einer in axialer Richtung zwischen der Innenseite des Topfbodens (22) von der äußeren Bremsfläche (36) gemessenen Tiefe von ca. 30 mm mindestens 10 und bis zu 15 Bohrungen als Überströmöffnungen (39) mit einem Durchmesser von 18 mm vorgesehen sind.
5. Anordnung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß, in Drehrichtung des Rades (11) gesehen, vor dem Bremssattel (24) der Teilscheibenbremse ausgebildeten Bremse (12) ein Leitblech (62) vorgesehen ist, das die im Raum zwischen der Bremsscheibe (21) und dem Bremsenabdeckblech (27) sowie im äußeren Ringraum (37) fließenden Kühlluft-Teilströme (32 und 41,42) radial nach außen lenkt.
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