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Dokumentenidentifikation DE3115740C2 07.11.1991
Titel Kühlbare Bremsscheibe
Anmelder Daimler-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, DE
Erfinder Bährle, Friedrich, 7053 Kernen, DE;
Wulf, Helmut, 7302 Ostfildern, DE
DE-Anmeldedatum 18.04.1981
DE-Aktenzeichen 3115740
Offenlegungstag 04.11.1982
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 07.11.1991
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.11.1991
IPC-Hauptklasse F16D 65/853
IPC-Nebenklasse F16D 65/12   B60T 1/06   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie sie beispielsweise in der älteren Patentanmeldung gemäß der DE-OS 29 50 057 vorgeschlagen ist oder aus der DE-OS 22 14 995 als bekannt hervorgeht.

Wärmerohre sind an sich bekannt. Hierunter soll ein evakuierter oder im wesentlichen mit einem Inertgas gefüllter hermetisch dicht verschlossener aus gut wärmeleitendem Material umschlossener Hohlraum verstanden sein, der mit einem verdampfbaren und kondensierbaren Wärmeträgermedium zu einem Bruchteil gefüllt ist. Meist ist das Wärmerohr im Inneren teilweise mit einer Kapillarstruktur zum Rücktransport des kondensierten Wärmeträgermediums von der wärmeabgebenden zur wärmeaufnehmenden Stelle versehen; dieses kann z. B. in Form einer Auskleidung des Hohlraumes mit einem Siebgewebe oder durch eine Rillenstruktur der Innenoberfläche geschehen. Die Auswahl des Wärmeträgermediums richtet sich nach dem Temperaturniveau, bei dem Wärme übertragen werden soll. Als Füllung für die Wärmerohre sind für die vorliegenden Zwecke beispielsweise Natrium oder Kalium oder ein anderes ähnliches Metall bzw. eine Legierung aus ihnen mit ähnlichen Eigenschaften vorgesehen. An der heißen Stelle des Wärmerohres, an der die Wärmeenergie zugeführt wird, verdampft das eingegebene Medium und breitet sich rasch im Inneren des Wärmerohres aus. An wärmeabgebenden Stellen des Wärmerohres schlägt sich das verdampfte Medium nieder und kondensiert unter Abgabe seiner Wärme an die Wandung des Wärmerohres. Bei normalen Wärmerohren kriecht das Kondensat durch Kapillarwirkung zu den Wärmezufuhrstellen zurück; bei der vorliegenden Anwendung wird für den Rücktransport des Kondensates die Fliehkraft der rotierenden Bremsscheibe ausgenutzt, weshalb der kondensierende wärmeabgebende Teil der Wärmerohre auf einem kleineren Durchmesser angeordnet ist als der wärmeaufnehmende Teil. Die an der Kondensatseite vom Medium an die Wandung des Wärmerohres abgegebene Wärmemenge wird auf dessen Außenseite durch Strahlung, Konvektion oder durch Wärmeleitung abgeführt. Da an den wärmeaufnehmenden bzw. wärmeabgebenden Stellen des Wärmerohres eine Zustandsänderung des Wärmeträgermediums stattfindet, wird im wesentlichen die für die Zustandsänderung erforderliche Umwandlungsenergie in Wärmeform übertragen. Da die Umwandlungsenergien, bezogen auf die Masse des Wärmeträgermediums, wesentlich größer sind als die durch Temperaturerhöhung eines Mediums speicherbaren Energiemengen, kann durch den Transport relativ kleiner Mengen an Wärmeträgermedium eine große Wärmemenge auch über größere Entfernungen hinweg und bei relativ kleinem Temperaturgefälle übertragen werden.

Bei der Scheibenbremse nach der älteren Patentanmeldung gemäß DE-OS 29 50 057 sind einzelne Wandungspartien des das Wärmerohrsystem bildenden Hohlraumes durch Grauguß gebildet, der erfahrungsgemäß sehr gute, zumindest aber bewährte Reib- und Verschleißeigenschaften aufweist. Grauguß ist jedoch nicht genügend vakuumbeständig, um das für den Betrieb eines Wärmerohrsystems erforderliche Vakuum über vertretbare Zeiträume hinweg aufrecht erhalten zu können. Außerdem ist Grauguß gegenüber den hier interessierenden Wärmeträgermedien nicht genügend resistent.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsmäßig zugrundegelegte Bremsscheibe dahingehend weiterzuentwickeln, daß die integrierte Wärmerohrkühlung in ihrer Wirkung der Lebensdauer der Bremsscheibe entspricht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Dank der speziellen Verbundkonstruktion bleibt das gute Reib- und Gleitverhalten von Grauguß mit der durch lange Entwicklungszeit optimierten Reibpaarung zu den Bremsklötzen erhalten, und es wird eine ausreichende Vakuumdichtheit und Kondensatbeständigkeit über längere Zeiträume hinweg erzielt.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles nachfolgend noch kurz erläutert; dabei zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Bremsscheibe innerhalb eines Fahrzeugrades,

Fig. 2 einen teilweisen achssenkrechten Schnitt durch die Bremsscheibe nach Fig. 1 entlang der Schnittlinie II-II und

Fig. 3 einen teilweisen abgewickelten Zylinderschnitt durch die Bremsscheibe nach Fig. 1 entlang der Schnittlinie III-III.

Das in Fig. 1 gezeigte Fahrzeugrad weist eine mit einem Radlagerzapfen 4 drehbar gelagerte Nabe 5 mit einem Nabenflansch 8 sowie eine daran festgeschraubte Radfelge 3 und eine Bremsscheibe 1 auf. Über den Scheibenteil 14 der Bremsscheibe greift ein Bremssattel 2 hinweg; mit ihm können die Bremsklötze 7 hydraulisch auf die Bremsflächen 17 angepreßt und so Bremskräfte auf die Bremsscheibe ausgeübt werden. Zur genauen zentrischen Ausrichtung der Bremsscheibe auf der Radnabe ist diese am Außenumfang des Nabenflansches 8 mit einer Zentrierschulter 9 versehen.

Die Bremsscheibe ist in ihrem radial innerhalb der Bremsfläche liegenden Teil schüsselförmig ausgebildet - Schüsselteil 15. An diesem Teil seinerseits ist der radial nach innen ragende Bremsscheibenflansch 16 angebracht, der die Bremsscheibe trägt und mit dem Nabenflansch 8 verschraubt ist.

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel einer Bremsscheibe ist ein einheitliches Wärmerohrsystem 6 lediglich im Scheibenteil 14 und im Schüsselteil 15 der Bremsscheibe vorgesehen, wobei der wärmeaufnehmende Teil des Wärmerohrsystems im Scheibenteil 14 und der wärmeabgebende Teil des Wärmerohrsystems im Schüsselteil 15 angeordnet ist.

Der Scheiben- und der Schüsselteil der Bremsscheibe sind durch zwei topfförmige Blechbauteile 10 u. 11 gebildet, die aufgrund eines gewissen Abstandes zueinander einen Hohlraum einschließen und die am Außenumfang durch eine umlaufende Ringnaht hermetisch dicht miteinander verbunden sind und die mit ihren beiden axial verlaufenden Teilen dichtend in eine umlaufende Nut des Bremsscheibenflansches eingelötet sind. Der Bremsscheibenflansch besteht aus Stahl oder aus einem sonstigen gegenüber flüssigem Natrium oder flüssigem Kalium resistenten Werkstoff. Zur Abstützung der auf die Bremsscheibe innerhalb des Scheibenteiles einwirkenden Zangenkräfte ist zwischen die beiden Blechbauteile 10 u. 11 ein Abstützring 12 eingelötet, der eine große Anzahl von radial und axial verlaufenden Stützstegen 20 bildet. Der Abstützring muß vor dem Einlöten zwischen die beiden Blechbauteile sauber konzentrisch ausgerichtet werden, damit sich keine unzulässigen Unwuchten an der Bremsscheibe ergeben. Die durch den Abstützring gebildeten radialen Kanäle kommunizieren frei an ihrem radial äußeren und radial inneren Ende, so daß sowohl in Radial- als auch in Umfangsrichtung ein freier Temperaturausgleich innerhalb der Bremsscheibe möglich ist. Über einen am Bremsscheibenflansch 16 angebrachten Einfüllstutzen 19 kann das Wärmerohrsystem 6 evakuiert und die erforderliche Menge an Wärmeträgermedium eingefüllt werden. Anschließend wird der Stutzen hermetisch dicht verschlossen.

Die Bremsscheibe trägt innerhalb ihres Scheibenteiles axial gegenüberliegend zwei dünne scheibenförmige Graugußringe 18, die die Bremsflächen 17 bilden. Dank der Verbundkonstruktion haben diese Graugußringe keine unmittelbare Berührung mit dem Hohlraum des Wärmerohrsystems. Die Graugußringe können durch Hartlöten oder durch Aufspritzen auf die Blechbauteile 10 u. 11 aufgebracht sein, wodurch sich eine gute Wärmeleitung zwischen beiden Metallteilen ergibt. Das Hartlöten ist eine bei Grauguß bewährte und fertigungsgünstige Fügetechnik, die zudem große Wärmeübergangsquerschnitte ermöglicht.


Anspruch[de]
  1. 1. Bremsscheibe, die ein innerhalb der Bremsscheibe integriertes evakuiertes bzw. mit einem Inertgas gefülltes, hermetisch dicht verschlossenes und teilweise mit einem verdampf- und kondensierbaren Wärmeträgermedium gefülltes Wärmerohrsystem enthält, deren wärmeaufnehmender Teil im radial äußeren Bereich der Bremsfläche und deren wärmeabgebender Teil in einem radial innerhalb davon liegenden Teil der Bremsscheibe angeordnet ist und die teilweise aus Blechbauteilen und wenigstens im Bereich der Bremsflächen aus Grauguß besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmerohrsystem (6) allseits und vollständig nur von Blechbau- oder Stahlteilen (10, 11, 16) umschlossen ist und daß im Bereich der Bremsflächen (17) - axial gegenüberliegend - zwei ringförmige Lagen (18) aus Grauguß wärmeleitend an den Blechbauteilen (10, 11) befestigt sind.
  2. 2. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Graugußlagen (18) hart aufgelötet sind.
  3. 3. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Graugußlagen (18) durch Metallspritzen aufgebracht sind.






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