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Dokumentenidentifikation DE3736508A1 19.01.1989
Titel Vollbeaufschlagte Mehrscheibenbremse
Anmelder Daimler-Benz AG, 7000 Stuttgart, DE
Erfinder Bährle, Friedrich, 7053 Kernen, DE;
Wulf, Helmut, Dipl.-Ing., 7302 Ostfildern, DE;
Kreeb, Helmut, Dr.-Ing., 7758 Meersburg, DE
DE-Anmeldedatum 28.10.1987
DE-Aktenzeichen 3736508
Offenlegungstag 19.01.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.01.1989
IPC-Hauptklasse F16D 65/853
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine vollbeaufschlagte Mehrscheibenbremse für Fahrzeugräder, insbesondere für Flugzeugräder, die durch im wesentlichen axial angeordnete Wärmerohre gekühlt wird. Hierfür werden die Rotorscheiben, die ihrerseits ebenfalls als Wärmerohr ausgebildet sein können, auf einer Nabe gelagert, wobei sie die am äußeren Umfang festgelegten Statorscheiben radial nach innen überragen. Die axialen Wärmerohre führen von den einzelnen Rotorscheiben, mit denen sie wärmeleitend verbunden sind, zur luftbeaufschlagten Radaußenseite. Zur besseren Wärmeabfuhr sind auch in der Nabe Wärmerohre angeordnet. Zusätzlich können die Rotorscheiben und die zugehörigen Wärmerohre ein einheitliches, frei kommunizierendes Wärmerohrsystem bilden. Bei einem zweiten Lösungsvorschlag sind die Wärmerohre zwischen Statorschlüssel und Felgeninnenseite angeordnet und verhindern somit gleichzeitig ein Aufheizen des Radkörpers. Durch derartige Anordnungen von Wärmerohren ist es möglich, die großen entstehenden Wärmemengen schnell und wirkungsvoll aus der Bremse abzuführen.

Beschreibung[de]

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

Bei Mehrscheibenbremsen wird eine hohe kinetische Energie während des Bremsvorganges vollständig in Wärme umgewandelt, die, bedingt durch die enge Packung von Rotor- und Statorscheiben 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 beeinträchtigt. 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 geschaffen. Aufgrund der Anlaufzeit des Gebläses kann jedoch während des Bremsvorganges keinerlei Kühlwirkung erzielt werden.

Aus der DE-PS 12 66 067 sind auch flüssigkeitsgekühlte Mehrscheibenbremsen bekannt, welche jedoch eine aufwendige Konstruktion in bezug auf Zu- und Ableitung und Auffangbehälter der Kühlflüssigkeit bedingen.

Zur schnellen Wärmeabfuhr bei geringem Temperaturgefälle ist aus der DE-OS 29 50 057 eine nach dem Prinzip des rotierenden Wärmerohres ausgebildete teilbeaufschlagte Bremsscheibe 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 Mehrscheibenbremse geeignet.

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

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auf zweierlei Weise, nämlich zum einen durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 oder zum anderen durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 4 gelöst. Vorzugsweise können beide Maßnahmen 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 Fliehkraft vorgegeben. Infolgedessen muß die Verdampfungszone des Wärmerohres im radial äußeren Bereich, die Kondensationszone dementsprechend im radial inneren Bereich der Rotorscheibe liegen. Für den wirkungsvollen Einsatz der Rotorscheibe 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 werden. Im zweiten Lösungsvorschlag, der in Anspruch 4 dargelegt ist, wird die Richtung des Kühlmittelrückflusses ebenfalls durch die rotationsbedingte Fliehkraft vorgegeben. Aus diesem Grund zeigt das Wärmerohr, das über fast die gesamte Länge am Radkörper anliegt, eine Neigung in Richtung der Abdeckscheibe. Durch den wärmeleitenden Kontakt zwischen Wärmerohr und Radkörper wird zugleich ein Aufheizen der Felge und des Reifens verhindert.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden. Im übrigen sind Ausführungsbeispiele 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 zweiteilige 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 angeordneten Statorscheiben 4 sind mit ihrem äußeren Umfang axial verschieblich in der Statorschüssel 7 festgelegt. Über den Bremsankerflansch 9, der mit der Statorschüssel 7 verschraubt ist, ist die Bremsankerplatte 8 mit der Statorschüssel 7 verbunden. Bremsankerplatte 8 und Achse 5 sind verdrehfest miteinander verbunden. Die Bremsankerplatte 8 ist mit hydraulischen im Abstand voneinander am Umfang angeordneten Bremszylindern versehen, die die einzelnen Scheiben 1 und 4 aufeinanderdrücken. Von den Rotorscheiben 1 aus führen Wärmerohre 10a 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 Wärmerohre 10a/b eine leichte Neigung radial nach innen auf, was zeichnerisch jedoch nicht dargestellt ist. Die Wärmerohre 10a sind mit den entsprechenden Rotorscheiben 1 zumindest wärmeleitend verbunden und geben die Wärme an die Abdeckscheibe 11, die von außen mit Umgebungsluft beaufschlagt wird, ab. Die freien Enden der Wärmerohre 10a/b münden in einen Steg 12, der sowohl Führungs- und Stützaufgaben für die Wärmerohre 10a/b übernimmt, als auch zur Wärmeübertragung 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 Luftzirkulation in der Bremse zustande kommt.

Die Rotorscheibe 1, die ihrerseits als Wärmerohr ausgebildet ist, wird durch integrierte Stütznoppen 2 vor einer Deformation durch den Anpreßdruck des Bremszylinders geschützt. Bei einem einheitlichen Wärmerohrsystem aus Rotorscheibe 1 und Wärmerohr 10a schließen die Wärmerohre 10a 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 Innenwände verteilt und somit ein einseitiges Überhitzen der Scheibe vermieden. Bei dem einheitlichen Wärmerohrsystem besteht die Möglichkeit, das Wärmerohr der Rotorscheibe 1 durch die Wärmerohre 10a von außen zu befüllen.

Die Fig. 2 zeigt die Anordnung der Wärmerohre 10a/b in der Rotorscheibe 1 und der Nabe 6. Die einzelnen Rotorscheiben 1 weisen zusätzliche, durchbohrte Augen auf, durch die die Wärmerohre 10a dahinterliegender Rotorscheiben 1 mit ausreichendem 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&min;, Statorscheibe 4, Nabe 6, Achse 5, Radkörper 16, Statorschüssel 2, Bremsankerplatte 8 und Bremsankerflansch 9 dem des unter Fig. 1 beschriebenen Fahrzeugrades. In dem zwischen Statorschüssel 7 und Felgeninnenseite 20 bestehenden Freiraum ist ein Wärmerohr 10c/d angeordnet, das sich der Form des Radkörpers 16 anpaßt und über einen Großteil seiner Länge an der Felgeninnenseite 20 anliegt. Dadurch wird nicht nur die Bremswärme, die durch Strahlung auf das Wärmerohr 10c/d übergeht, abgeführt, sondern auch die Radfelge an sich durch den wärmeleitenden Kontakt mit dem Wärmerohr 10c/d vor großem Aufheizen geschützt.

Das Wärmerohr 10c mündet gemäß dem Ausführungsbeispiel über eine rohrförmige Fortsetzung, die mit dem Wärmerohr wärmeleitend verbunden ist, in einem Steg 12&min; der Abdeckscheibe 11&min;. Der Steg 12&min; dient der radialen Führung des Wärmerohrs 10c und stellt zugleich die Wärmeübertragung zwischen Wärmerohr 10c und Abdeckscheibe 11&min; dar. Das in Form eines "L" ausgebildete Wärmerohr 10d endet ohne zusätzliche Aufnahme auf der Abdeckscheibe 11&min;, wobei der lange Schenkel über seine gesamte Länge an der Felgeninnenseite 20 und der kurze Schenkel radial an der Abdeckscheibe anliegt. Durch entsprechende Rippen 18&min;, die auf der Abdeckscheibe 11&min; förderwirksam angebracht sind, und die Öffnungen 13&min; in der Radscheibe 19 wird eine Luftzirkulation in der Bremse ermöglicht. In Richtung der Abdeckscheibe 11&min; weisen die Wärmerohre 10c/d eine leichte Neigung auf.

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


Anspruch[de]
  1. 1. Vollbeaufschlagte Mehrscheibenbremse für Fahrzeugräder, insbesondere für Flugzeugräder, mit abwechselnd angeordneten axial schwimmend gehaltenen Stator- und Rotorscheiben, 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 Rotorscheibe (1) im wesentlichen axial verlaufende Wärmerohre (10a) 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 (10a) dahinterliegender Rotorscheiben (1) mit Spiel hindurchragen.
  2. 2. Mehrscheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Wärmerohre (10a) und das Rotorscheiben- Wärmerohr (1) jeweils einer Rotorscheibe ein einheitliches Wärmerohrsystem bilden, wobei die axialen Wärmerohre (10a) bis etwa zur halben Scheibendicke tief in das Wärmerohr der entsprechenden Rotorscheibe (1) hineinragen.
  3. 3. Mehrscheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nabe (6) zusätzlich axiale Wärmerohre (10b) angeordnet sind.
  4. 4. Mehrscheibenbremse nach dem Oberbegriff von, insbesondere nach dem vollständigen, Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorscheiben (1&min;) auf der Nabe und die Statorscheiben (4) am äußeren Umfang in einer Statorschüssel (7) festgelegt sind, wobei innerhalb des Umfangsspaltes zwischen Felgeninnenseite (20) und Statorschüssel (7) wenigstens ein die Wärme der Statorschüssel (7) aufnehmendes mit dem Fahrzeugrad umlaufendes Wärmerohr (10c) 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. 5. Mehrscheibenbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere als Wärmerohr ausgebildete L-förmige Segmente (10d) eingesetzt werden.
  6. 6. Mehrscheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der axialen Wärmerohre (10a/b/c/d) in einer Abdeckscheibe (11) radial abgestützt sind.
  7. 7. Mehrscheibenbremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckscheibe (11) innenseitig und/oder außenseitig mit förderwirksamen Vorsprüngen, Rippen (18) und dergleichen versehen ist.






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