DE3736508A1 - Vollbeaufschlagte mehrscheibenbremse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine vollbeaufschlagte Mehrscheiben­ bremse für Fahrzeugräder nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, wie sie beispielsweise aus der DE-PS 12 16 706 als be­ kannt hervorgeht.

Bei Mehrscheibenbremsen wird eine hohe kinetische Energie während des Bremsvorganges vollständig in Wärme umgewandelt, die, bedingt durch die enge Packung von Rotor- und Stator­ scheiben auf sehr kleinem Raum, sehr schwer aus der Bremse abführbar ist. Durch die konstruktiven Gegebenheiten ist die Luftzirkulation im Bereich der Rotor- und Statorscheiben in axialer wie auch in radialer Richtung sehr stark beein­ trächtigt. Für eine ausreichende Kühlung auch im Bereich der Kontaktflächen zwischen den Scheiben wird im Falle der DE-PS 12 16 706 durch Hochgeschwindigkeits-Radialgebläse gesorgt und somit die Möglichkeit zum Wärmeübergang ge­ schaffen. Aufgrund der Anlaufzeit des Gebläses kann je­ doch während des Bremsvorganges keinerlei Kühlwirkung er­ zielt werden.

Aus der DE-PS 12 66 067 sind auch flüssigkeitsgekühlte Mehr­ scheibenbremsen bekannt, welche jedoch eine aufwendige Kon­ struktion in bezug auf Zu- und Ableitung und Auffangbehäl­ ter der Kühlflüssigkeit bedingen.

Zur schnellen Wärmeabfuhr bei geringem Temperaturgefälle ist aus der DE-OS 29 50 057 eine nach dem Prinzip des ro­ tierenden Wärmerohres ausgebildete teilbeaufschlagte Brems­ scheibe bekannt. Diese Bremsscheibe ist aber aufgrund dessen, daß sie sich axial entlang der Nabe bis an die Radaußenseite erstreckt und durch eine Schraubenverbindung mit der Nabe fest verbunden ist, nicht für den Einbau in eine Mehrschei­ benbremse geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäß zugrundege­ legte Mehrscheibenbremse dahingehend zu verbessern, daß be­ reits während des Bremsvorganges eine wirkungsvolle Kühlung zustande kommt, die auf ein Zusatzgebläse verzichten kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auf zweierlei Weise, näm­ lich zum einen durch die kennzeichnenden Merkmale von An­ spruch 1 oder zum anderen durch die kennzeichnenden Merkma­ le von Anspruch 4 gelöst. Vorzugsweise können beide Maß­ nahmen kombiniert angewandt werden. Durch den Einsatz von Wärmerohren kann eine stetige Wärmeabfuhr aus der Bremse realisiert werden. Da das Wärmerohr nach dem Prinzip der ständigen Verdampfung und Kondensation eines Kühlmediums arbeitet, ist es bei der Wärmeabfuhr von der zirkulierenden Luftströmung innerhalb des Scheibenpaketes unabhängig. Voraussetzung für das Funktionieren des Wärmerohres ist der geschlossene Kühlmittelkreislauf. Im ersten Lösungsweg, der in Anspruch 1 vorgeschlagen wird, ist bei den zusätzlich als Wärmerohr ausgebildeten Rotorscheiben die Richtung des Kühlmittelrückflusses durch die rotationsbedingte Flieh­ kraft vorgegeben. Infolgedessen muß die Verdampfungszone des Wärmerohres im radial äußeren Bereich, die Kondensations­ zone dementsprechend im radial inneren Bereich der Rotor­ scheibe liegen. Für den wirkungsvollen Einsatz der Rotor­ scheibe als Wärmerohr ist somit die Festlegung der Scheibe und deren Wärmeabfuhr an ihrem inneren Umfang Voraussetzung. Durch die axial von den Rotoren zur Radaußenseite führenden Wärmerohre kann die Bremswärme ohne große Wärmewiderstände zu mit Umgebungsluft beaufschlagten Bereichen abgeführt wer­ den. Im zweiten Lösungsvorschlag, der in Anspruch 4 darge­ legt ist, wird die Richtung des Kühlmittelrückflusses eben­ falls durch die rotationsbedingte Fliehkraft vorgegeben. Aus diesem Grund zeigt das Wärmerohr, das über fast die ge­ samte Länge am Radkörper anliegt, eine Neigung in Richtung der Abdeckscheibe. Durch den wärmeleitenden Kontakt zwischen Wärmerohr und Radkörper wird zugleich ein Aufheizen der Fel­ ge und des Reifens verhindert.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden. Im übrigen sind Aus­ führungsbeispiele und ihre Ausgestaltung in der Zeichnung dargestellt und im folgenden beschrieben, dabei zeigen:

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein Fahrzeugrad mit einer gemäß der Erfindung nach Anspruch 1 gekühlten Mehrscheibenbremse,

Fig. 2 einen radialen Schnitt durch das Fahrzeugrad nach Fig. 1 entlang der Linie II-II,

Fig. 3 einen axialen Schnitt durch ein Fahrzeugrad mit einer gemäß der Erfindung nach Anspruch 4 gekühlten Mehrscheibenbremse und

Fig. 4 einen radialen Schnitt durch das Fahrzeugrad nach Fig. 3 entlang der Linie IV-IV.

In Fig. 1 ist eine starre Achse 5 gezeigt, auf der das zwei­ teilige Rad 16, 17 drehbar in Lagern 14 und 15 angeordnet ist. Auf der Nabe 6 sind axial verschiebliche Rotorscheiben 1 aufgebracht. Die zwischen jeder Rotorscheibe 1 angeordne­ ten Statorscheiben 4 sind mit ihrem äußeren Umfang axial ver­ schieblich in der Statorschüssel 7 festgelegt. Über den Brems­ ankerflansch 9, der mit der Statorschüssel 7 verschraubt ist, ist die Bremsankerplatte 8 mit der Statorschüssel 7 verbun­ den. Bremsankerplatte 8 und Achse 5 sind verdrehfest mit­ einander verbunden. Die Bremsankerplatte 8 ist mit hydraulischen im Abstand voneinander am Umfang angeordneten Bremszylin­ dern versehen, die die einzelnen Scheiben 1 und 4 aufeinan­ derdrücken. Von den Rotorscheiben 1 aus führen Wärmerohre 10 a zur an der Radaußenseite befestigten Abdeckscheibe 11. In Richtung der Abdeckscheibe 11 weisen die von den Rotoren 1 ausgehenden, als auch die in der Nabe 6 angeordneten Wärme­ rohre 10 a/b eine leichte Neigung radial nach innen auf, was zeichnerisch jedoch nicht dargestellt ist. Die Wärmerohre 10 a sind mit den entsprechenden Rotorscheiben 1 zumindest wärmeleitend verbunden und geben die Wärme an die Abdeck­ scheibe 11, die von außen mit Umgebungsluft beaufschlagt wird, ab. Die freien Enden der Wärmerohre 10 a/b münden in einen Steg 12, der sowohl Führungs- und Stützaufgaben für die Wärmerohre 10 a/b übernimmt, als auch zur Wärmeübertra­ gung an die Abdeckscheibe 11 dient. Die Abdeckscheibe 11 ist auf ihrer Innenseite derartig mit förderwirksamen Rippen 18 ausgestattet, daß durch die Rotation des Rades durch die in der Radscheibe 19 angeordneten Öffnungen 13 eine Luft­ zirkulation in der Bremse zustande kommt.

Die Rotorscheibe 1, die ihrerseits als Wärmerohr ausgebil­ det ist, wird durch integrierte Stütznoppen 2 vor einer De­ formation durch den Anpreßdruck des Bremszylinders geschützt. Bei einem einheitlichen Wärmerohrsystem aus Rotorscheibe 1 und Wärmerohr 10 a schließen die Wärmerohre 10 a nicht bündig mit der inneren Scheibenwand ab, sondern ragen bis ca. zur Hälfte in den Hohlraum 3 der Scheibe hinein. Dadurch wird das zurücklaufende Kondensat gleichmäßig auf beide Innenwän­ de verteilt und somit ein einseitiges Überhitzen der Scheibe vermieden. Bei dem einheitlichen Wärmerohrsystem besteht die Möglichkeit, das Wärmerohr der Rotorscheibe 1 durch die Wärmerohre 10 a von außen zu befüllen.

Die Fig. 2 zeigt die Anordnung der Wärmerohre 10 a/b in der Rotorscheibe 1 und der Nabe 6. Die einzelnen Rotorscheiben 1 weisen zusätzliche, durchbohrte Augen auf, durch die die Wärmerohre 10 a dahinterliegender Rotorscheiben 1 mit aus­ reichendem Fügespiel, um die axiale Verschieblichkeit der Scheiben zu gewährleisten.

In Fig. 3 ist ein zweiter Lösungsvorschlag gemäß Anspruch 4 dargestellt. Der Aufbau des Rades entspricht in bezug auf die Rotorscheibe 1′, Statorscheibe 4, Nabe 6, Achse 5, Rad­ körper 16, Statorschüssel 2, Bremsankerplatte 8 und Brems­ ankerflansch 9 dem des unter Fig. 1 beschriebenen Fahr­ zeugrades. In dem zwischen Statorschüssel 7 und Felgeninnen­ seite 20 bestehenden Freiraum ist ein Wärmerohr 10 c/d ange­ ordnet, das sich der Form des Radkörpers 16 anpaßt und über einen Großteil seiner Länge an der Felgeninnenseite 20 an­ liegt. Dadurch wird nicht nur die Bremswärme, die durch Strahlung auf das Wärmerohr 10 c/d übergeht, abgeführt, son­ dern auch die Radfelge an sich durch den wärmeleitenden Kon­ takt mit dem Wärmerohr 10 c/d vor großem Aufheizen geschützt.

Das Wärmerohr 10 c mündet gemäß dem Ausführungsbeispiel über eine rohrförmige Fortsetzung, die mit dem Wärmerohr wärme­ leitend verbunden ist, in einem Steg 12′ der Abdeckscheibe 11′. Der Steg 12′ dient der radialen Führung des Wärmerohrs 10 c und stellt zugleich die Wärmeübertragung zwischen Wärme­ rohr 10 c und Abdeckscheibe 11′ dar. Das in Form eines "L" aus­ gebildete Wärmerohr 10 d endet ohne zusätzliche Aufnahme auf der Abdeckscheibe 11′, wobei der lange Schenkel über seine gesamte Länge an der Felgeninnenseite 20 und der kurze Schenkel radial an der Abdeckscheibe anliegt. Durch ent­ sprechende Rippen 18′, die auf der Abdeckscheibe 11′ förder­ wirksam angebracht sind, und die Öffnungen 13′ in der Rad­ scheibe 19 wird eine Luftzirkulation in der Bremse ermög­ licht. In Richtung der Abdeckscheibe 11′ weisen die Wärme­ rohre 10 c/d eine leichte Neigung auf.

Fig. 4 zeigt die Anordnung der Wärmerohre 10 c/d zwischen Statorschüssel 7 und Radkörper 16.

Claims (7)

1. Vollbeaufschlagte Mehrscheibenbremse für Fahrzeugräder, insbesondere für Flugzeugräder, mit abwechselnd ange­ ordneten axial schwimmend gehaltenen Stator- und Rotor­ scheiben, welche die Statorscheiben radial überragen, wobei die Bremse durch Abführen der Wärme an die Umgebung gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem radial nach innen überragenden Teil der Rotor­ scheibe (1) im wesentlichen axial verlaufende Wärmerohre (10 a) wärmeleitend angeordnet sind, die leicht radial nach innen geneigt, bis zum der Bremsankerplatte (8) axial gegenüberliegenden, luftbeaufschlagten Bereich der Radaußenseite führen, wobei die Rotorscheiben (1) auf der Nabe (6) und die Statorscheiben (4) an ihrem äußeren Umfang festgelegt sind und die Rotorscheiben (1) hohl und als Wärmerohr aufgebaut sind, und daß die Rotorscheiben (1) mit Bohrungen versehen sind, durch die die Wärmerohre (10 a) dahinterliegender Ro­ torscheiben (1) mit Spiel hindurchragen.

2. Mehrscheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Wärmerohre (10 a) und das Rotorscheiben- Wärmerohr (1) jeweils einer Rotorscheibe ein einheitliches Wärmerohrsystem bilden, wobei die axialen Wärmerohre (10 a) bis etwa zur halben Scheibendicke tief in das Wärmerohr der entsprechenden Rotorscheibe (1) hineinragen.

3. Mehrscheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nabe (6) zusätzlich axiale Wärmerohre (10 b) an­ geordnet sind.

4. Mehrscheibenbremse nach dem Oberbegriff von, insbesondere nach dem vollständigen, Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorscheiben (1′) auf der Nabe und die Statorschei­ ben (4) am äußeren Umfang in einer Statorschüssel (7) fest­ gelegt sind, wobei innerhalb des Umfangsspaltes zwischen Felgeninnenseite (20) und Statorschüssel (7) wenigstens ein die Wärme der Statorschüssel (7) aufnehmendes mit dem Fahrzeugrad umlaufendes Wärmerohr (10 c) angebracht ist, welches sich bei stetigem radial nach innen gerichteten Anstieg durch die Radscheibe (19) hindurch bis in den der Bremsankerplatte (8) axial gegenüberliegenden, luftbeaufschlagten Bereich der Radaußenseite erstreckt.

5. Mehrscheibenbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere als Wärmerohr ausgebildete L-förmige Segmente (10 d) eingesetzt werden.

6. Mehrscheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der axialen Wärmerohre (10 a/b/c/d) in einer Abdeckscheibe (11) radial abgestützt sind.

7. Mehrscheibenbremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckscheibe (11) innenseitig und/oder außensei­ tig mit förderwirksamen Vorsprüngen, Rippen (18) und der­ gleichen versehen ist.