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Dokumentenidentifikation DE102004040540A1 09.03.2006
Titel Scheibenbremse mit einer Wärmeableitung für ein Kraftfahrzeug
Anmelder AUDI AG, 85057 Ingolstadt, DE
Erfinder Schieren, Johannes, 85049 Ingolstadt, DE
DE-Anmeldedatum 20.08.2004
DE-Aktenzeichen 102004040540
Offenlegungstag 09.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.03.2006
IPC-Hauptklasse F16D 65/84(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse (10) mit einer Wärmeableitung für ein Kraftfahrzeug, mit einer auf einer Achse (12) mitlaufenden Bremsscheibe (14) und einem mit der Bremsscheibe in Eingriff bringbaren Bremskörper. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass auf der Achse (12) eine Hülse (16) und ein Körper (18) zur Wärmeabgabe angeordnet sind, wobei die Hülse (16) über eine erste Stirnseite (20) mit der Bremsscheibe (14) und über eine zweite Stirnseite (22) mit dem Körper (18) zur Wärmeabgabe kraftschlüssig verbunden ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse mit einer Wärmeableitung für ein Kraftfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.

Bekanntlich wird bei einem Bremsvorgang durch die zwischen Bremsscheibe und Bremsbelägen stattfindende Reibung Wärme erzeugt. Die entstehende Reibungswärme bewirkt einerseits in den Materialen der zugeordneten Bauteile aufgrund der entstehenden Wärmespannungen unerwünschte Belastungen und andererseits wirkt sich die entstehende Reibungswärme nachteilig auf den Wirkungsgrad der Bremse aus. Um den allgemeinen Anforderungen eines möglichst kurzen Bremsweges nachzukommen, ist es daher üblich den Wirkungsgrad der Bremse durch den Einsatz hochwertiger und kostspieliger Materialien für die Bremsscheibe oder den Einbau mehrerer Bremsscheiben zu erhöhen bzw. durch eine gezielte Wärmeabfuhr eine Überhitzung des Bremssystems zu vermeiden und damit eine bessere Leistung des Bremssystems zu gewährleisten.

Aus der DE 39 42 447 A1 ist eine Bremsscheibe mit verbesserter Wärmeableitung bekannt. Zur verbesserten Wärmeableitung wird hier vorgeschlagen, die auf den achsparallelen und/oder radialen und nicht am Bremsvorgang beteiligten Flächen der Bremsscheibe und gegebenenfalls auf den Lüftungsrippen vorhandene Gusshaut chemisch und/oder mechanisch weitgehend zu entfernen. Als nachteilig erweist sich hierbei, dass eine kostspielige Nachbearbeitung der Bremsscheibe erforderlich ist.

In der DE 83 34 243 U1 ist eine Bremsanlage offenbart, bei der der Wärmestau im Bremsbecken bzw. -belag beseitigt und dadurch für eine entsprechende Kühlung gesorgt wird. Hierfür ist der im Bremssattel angeordnete Bremsbacken mit einem die Oberfläche und Masse des Belagträgers vergrößernd wirkenden zusätzlichen Kühlkörper über ein flexibles Kupfergeflechtband gut wärmeleitend fest oder flexibel verbunden. Nachteilig ist jedoch, dass für die Kühlung des Bremsbackens aufwendige Umbauten des Belagträgers vorzunehmen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scheibenbremse mit einer Wärmeableitung für ein Kraftfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass unter Vermeidung der genannten Nachteile eine Erwärmung der Bremsscheibe verringert wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.

Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine gezielte Wärmeabfuhr der beim Bremsvorgang entstehenden Reibungswärme von der Bremsscheibe eine Überhitzung der Bremsscheibe verhindert werden kann und damit ein besserer Wirkungsgrad des Bremssystems gewährleistet ist.

Hierfür weist die Scheibenbremse mit einer Wärmeableitung für ein Kraftfahrzeug eine auf einer Achse mitlaufenden Bremsscheibe sowie einen mit der Bremsscheibe in Eingriff bringbaren Bremskörper auf. Erfindungsgemäß ist auf der Achse eine Hülse und ein Körper zur Wärmeabgabe angeordnet, wobei die Hülse über eine erste Stirnseite mit der Bremsscheibe und über eine zweite Stirnseite mit dem Körper zur Wärmeabgabe kraftschlüssig verbunden ist. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Hülse zwischen Bremsscheibe und einem weiteren Körper zur Wärmeabgabe ist auf eine einfache Art und Weise eine Wärmeabfuhr der beim Bremsvorgang zwischen Bremsscheibe und Bremskörper entstehenden Reibungswärme von der Bremsscheibe über die Hülse zu dem Körper zur Wärmeabgabe ermöglicht. Vorteilhaft ist dabei, dass weder an der Bremsscheibe noch an den anderen Komponenten des Bremssystems aufwendige und kostspielige Umbauarbeiten vorzunehmen sind.

Um zwischen Bremsscheibe und Hülse einen gut wärmeleitenden Übergang sicherzustellen, weist die Bremsscheibe im Bereich der Kontaktfläche mit der ersten Stirnseite der Hülse eine flächige Anlagefläche aus einem gut wärmeleitenden Material auf.

Vorzugsweise sind auch die Hülse und der Körper zur Wärmeabgabe aus einem gut wärmeleitenden Material gefertigt. Dies hat den Vorteil, dass ausgehend von der Bremsscheibe über die Hülse zum Körper zur Wärmeabgabe eine gute Wärmeleitung gewährleistet und somit eine hohe Wärmeabstahlung an die Umgebung sichergestellt ist.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die flächige Anlagefläche der Bremsscheibe und/oder die Hülse und/oder der Körper zur Wärmeabgabe aus Kupfer.

Vorzugsweise weist die Bremsscheibe im Bereich ihrer Nabe mehrere radial angeordnete Befestigungselemente zur Kraftschlüssigen Verbindung mit einer Schulter der Achse auf, während die Hülse im Bereich ihrer ersten Stirnseite in axiale Richtung über diese Schulter der Achse übersteht und der Körper zur Wärmeabgabe mit seiner der Hülse abgewandten Seite an einem Kragen der Achse anliegt. Auf eine einfache Art und Weise ist durch diese Anordnung eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Bremsscheibe, Hülse und Körper zur Wärmeabgabe sichergestellt, da aufgrund des axialen Überstehens der Hülse über die Schulter der Achse und des Anliegens des Körpers zur Wärmeabgabe an einem Kragen an der Achse durch die kraftschlüssige Verbindung zwischen Bremsscheibe und Achse eine Verspannung der Bauteile realisiert ist.

Der Einfachheithalber sind die Befestigungselemente für die kraftschlüssige Verbindung zwischen Bremsscheibe und Hülse als Schrauben ausgebildet.

Vorzugsweise sind zwischen Kragen an der Achse und Körper zur Wärmeabgabe mehrere Gewindelöcher zur Fixierung vorhanden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Körper zur Wärmeabgabe als ein Spritzschutz ausgebildet. Die Ausbildung des Körpers zur Wärmeabgabe als Spritzschutz hat den Vorteil, dass aufgrund der notwendigen großflächigen Gestaltung des Spritzschutzes eine große Wärmeabgabefläche zur Verfügung steht und somit eine gute Wärmeabstrahlung gewährleistet ist.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Körper zur Wärmeabgabe als ein Lüfterrad ausgebildet. Die Ausbildung des Körpers zur Wärmeabgabe als Lüfterrad hat den Vorteil, dass neben der passiven Kühlung aufgrund der Wärmeabstrahlung über die Lüfterradfläche im Fahrbetrieb noch eine aktive Kühlung durch den durch das Lüfterrad erzeugten Kühlluftstrom hinzukommt.

Vorzugsweise ist in einem Abstand zum Körper zur Wärmeabgabe ein Sensor zur Temperaturüberwachung der Bremsscheibe angeordnet.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in der Bezeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

In der Beschreibung, in den Patentansprüchen, in der Zusammenfassung und in der Zeichnung werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordnete Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:

1 eine vereinfacht Seitenansicht einer Scheibenbremse eines Kraftfahrzeugs mit einer Wärmeableitung vor dem Zusammenbau;

2 die Scheibenbremse aus 1 im montierten Zustand und

3 die Anordnung eines Sensors zur Temperaturüberwachung.

Die in 1 in Schnittdarstellung mehr oder minder schematisch dargestellte Scheibenbremse 10 eines Kraftfahrzeugs umfasst im Wesentlichen eine mit einer Achse 12 mitlaufenden Bremsscheibe 14. Die weiteren Komponenten der Scheibenbremse 10, wie Bremsträger, Bremssattel etc. sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.

Neben der Bremsscheibe 14 ist auf der Achse 12 zudem eine Hülse 16 und ein Körper zur Wärmeabgabe 18 angeordnet. Die Hülse 16 weist eine erste Stirnseite 20 und eine zweite Stirnseite 22 auf. Die erste Stirnseite 20 der Hülse 16 ist dabei auf die Bremsscheibe 14 und die zweite Stirnseite 22 der Hülse 16 auf den Körper zur Wärmeabgabe 18 ausgerichtet.

Die Bremsscheibe 14 weist auf der der Hülse 16 zugewandten Seite eine flächige Anlagefläche 24 auf, deren Durchmesser etwas größer als der Aussendurchmesser der Hülse 16 ist.

Sowohl die flächige Anlagefläche 24 der Bremsscheibe 14, als auch die Hülse 16 sowie der Körper zur Wärmeableitung 18 sind aus Kupfer.

Die Befestigung der Bremsscheibe 14 mit der Achse 12 erfolgt über eine Schraubverbindung. Hierfür weist die Bremsscheibe 14 im Bereich ihrer Nabe mehrere radial angeordnete Schrauben 26 auf, die mit entsprechenden Gewindebohrungen 28 in einer Schulter 30 der Achse 12 zusammenwirken.

Um eine kraftschlüssige Verbindung von Bremsscheibe 14, Hülse 16 und Körper zur Wärmeabgabe 18 allein durch die Schraubverbindung zwischen Bremsscheibe 16 und Achse 12 zu gewährleisten, überragt die Hülse 16 im Bereich ihrer ersten Stirnseite 20 die Schulter 30 in der Achse 12 in axiale Richtung und der Körper zur Wärmeabgabe 18 liegt mit seiner der Hülse 16 abgewandten Seite an einem Kragen 32 der Achse 12 an. Durch die Schraubverbindung zwischen Achse 12 und Bremsscheibe 14 erfolgt somit eine Verspannung gegen den Kragen 32, was die kraftschlüssige Verbindung zwischen Bremsscheibe 14, Hülse 16 und Körper zur Wärmeabgabe 18 bewirkt (vgl. 2).

Zudem sind in dem Kragen 32 der Achse 12 zur Fixierung mehrere Gewindelöcher eingebracht.

Der Körper zur Wärmeabgabe 18 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein Lüfterrad ausgebildet.

Anhand von 2, die die mehr oder minder schematisch dargestellte Scheibenbremse 10 aus 1 in montiertem Zustand zeigt, wird im folgenden kurz die Wirkungsweise der Wärmeableitung beschrieben:

Aufgrund der Anordnung von Bremsscheibe 14, Hülse 16 und Lüfterrad 18 auf der Achse 12 findet eine Wärmeableitung der beim Bremsvorgang in der Bremsscheibe 14 entstehenden Reibungswärme von der Bremsscheibe 14 über die flächige Anlagefläche 24 der Bremsscheibe 14 zu der Hülse 16 und von dort zu dem Lüfterrad 16 statt.. Hierdurch ist aufgrund der größeren, zur Verfügung stehenden Fläche zur Wärmeabstrahlung eine Kühlung der Bremsscheibe 14 gewährleistet.

Die beschriebenen Wärmeleitung von der Bremsscheibe 14 zu dem Lüfterrad 18 ist in 2 durch einen Pfeil 36 angedeutet.

Eine zusätzliche Kühlung ist durch den als Lüfterrad ausgebildeten Körper zur Wärmeabgabe 18 gewährleistet, da im Fahrbetrieb, d.h. im drehenden Zustand der Achse 12, neben der passiven Kühlung durch Wärmeabgabe an die Umgebung auch eine aktive Kühlung hinzukommt, die durch einen durch das sich drehende Lüfterrad induzierten und auf die Bremsscheibe 14 gerichteten Kühlluftstrom bedingt ist.

3 zeigt die Anordnung eines Sensors 38 zur Temperaturüberwachung der Scheibenbremse 10. Der Sensor 36 ist dabei in einem geringen Abstand zum Körper zur Wärmeabgabe 18 angeordnet.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, durch das Vorsehen einfacher Bauteile eine Wärmeabstrahlung von der Bremsscheibe gewährleistet ist und damit eine Überhitzung der Scheibenbremse vermieden wird.

10Scheibenbremse 12Achse 14Bremsscheibe 16Hülse 18Körper zur Wärmeabgabe 20erste Stirnseite der Hülse 22zweite Stirnseite der Hülse 24flächige Anlagefläche der Bremsscheibe 26Schrauben 28Gewindebohrungen 30Schulter der Achse 32Kragen der Achse 34Gewindelöcher 36Wärmeleitung 38Sensor

Anspruch[de]
  1. Scheibenbremse (10) mit einer Wärmeableitung für ein Kraftfahrzeug, mit einer auf einer Achse (12) mitlaufenden Bremsscheibe (14) und einem mit der Bremsscheibe in Eingriff bringbaren Bremskörper dadurch gekennzeichnet, dass auf der Achse (12) eine Hülse (16) und ein Körper (18) zur Wärmeabgabe angeordnet sind, wobei die Hülse (16) über eine erste Stirnseite (20) mit der Bremsscheibe (14) und über eine zweite Stirnseite (22) mit dem Körper (18) zur Wärmeabgabe kraftschlüssig verbunden ist.
  2. Scheibenbremse mit einer Wärmeableitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe (14) im Bereich der Kontaktfläche mit der ersten Stirnseite (20) der Hülse (16) eine flächige Anlagefläche (24) aus einem gut wärmeleitenden Material aufweist.
  3. Scheibenbremse mit einer Wärmeableitung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (16) und der Körper (18) zur Wärmeabgabe aus einem gut wärmeleitenden Material bestehen.
  4. Scheibenbremse mit einer Wärmeableitung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die flächige Anlagefläche (24) der Bremsscheibe (14) und/oder die Hülse (16) und/oder der Körper (18) zur Wärmeabgabe aus Kupfer sind.
  5. Scheibenbremse mit einer Wärmeableitung nach einem der vorhergegangnen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe (14) im Bereich ihrer Nabe mehrere radial angeordnete Befestigungselemente (26) zur kraftschlüssigen Verbindung mit einer Schulter (30) der Achse (12) aufweist, wobei die Hülse (16) im Bereich ihrer ersten Stirnseite (20) in axiale Richtung über diese Schulter (30) der Achse (12) übersteht und der Körper (18) zur Wärmeabgabe mit seiner der Hülse (16) abgewandten Seite an einem Kragen (32) der Achse (12) anliegt.
  6. Scheibenbremse mit einer Wärmeableitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (26) Schrauben sind.
  7. Scheibenbremse mit einer Wärmeableitung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kragen (32) an der Achse (12) und Körper (18) zur Wärmeabgabe mehrere Gewindelöcher (34) zur Fixierung vorhanden sind.
  8. Scheibenbremse mit einer Wärmeableitung nach einem der vorhergegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (18) zur Wärmeabgabe als ein Spritzschutz ausgebildet ist.
  9. Scheibenbremse mit einer Wärmeableitung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (18) zur Wärmeabgabe als ein Lüfterrad ausgebildet ist.
  10. Scheibenbremse mit einer Wärmeableitung nach einem der vorhergegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Abstand zum Körper (18) zur Wärmeabgabe ein Sensor (36) zur Temperaturüberwachung der Bremsscheibe (14) angeordnet ist.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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