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Dokumentenidentifikation DE102004040540B4 24.05.2007
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 der Patenterteilung 24.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.05.2007
IPC-Hauptklasse F16D 65/84(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60T 5/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   F16D 65/847(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse für ein Kraftfahrzeug, mit einer Wärmeableitung 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.

Zudem muss auch eine dauerhafte und stabile Fixierung der Bremsscheibe gewährleistet sein, um vorzeitigen Verschleiß durch sich einstellende Unwucht oder Verstellung der Ausrichtung senkrecht zur Achse zu vermeiden.

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.

Eine weitere gattungsbildende Scheibenbremse ist in der DE 197 36 433 A1 offenbart. Hier ist die Bremsscheibe in einem Hitzeschild angeordnet. Der Hitzeschild weist einen drehbaren Teil, der in der Nähe einer Bremsfläche der Scheibe zwecks Drehung mit der Scheibe angeordnet ist und einen feststehenden Teil, der in der Nähe der anderen Bremsfläche der Scheibe an einem feststehenden Teil des Fahrzeugs angeordnet ist, auf.

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 und zudem eine sichere Fixierung auf der Achse gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine Trennung der Wärmeabfuhr von den Befestigungsmitteln nicht nur 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 wird, sondern auch die Bremsscheibe durch die von der Achse versetzte Anlage an der Stirnseite der Hülse mit dem Kraftschluss sicherer und anhaltend präziser auf der Achse fixiert werden kann.

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 senkrecht zur Achse ausgerichtete erste Stirnseite mit einer senkrecht zur Achse ausgerichteten flächigen Anlagefläche der Bremsscheibe in Kontakt steht und über eine senkrecht zur Achse ausgerichtete zweite Stirnseite mit dem Körper zur Wärmeabgabe kraftschlüssig verbunden ist, wobei die Bremsscheibe im Bereich ihrer Nabe mehrere radial angeordnete Befestigungselemente zur kraftschlüssigen Verbindung mit einer Schulter der Achse aufweist, 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.

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. Durch Dimensionierung der Hülse kann der Wärmefluss eingestellt werden. Vorteilhaft ist dabei auch, 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.

Der Einfachheit halber 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 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 vereinfachte 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 14 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, welche die mehr oder minder schematisch dargestellte Scheibenbremse 10 aus 1in 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 18 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 38 ist dabei in einem geringen Abstand zum Körper zur Wärmeabgabe 18 angeordnet.

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

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


Anspruch[de]
Scheibenbremse (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Wärmeableitung, mit einer auf einer Achse (12) mitlaufenden Bremsscheibe (14) und einem mit der Bremsscheibe (14) in Eingriff bringbaren Bremskörper, wobei auf der Achse (12) eine Hülse (16) mit einer ersten und einer zweiten Stirnseite (20, 22) und ein Körper (18) zur Wärmeabgabe angeordnet sind, die Hülse (16) über die senkrecht zur Achse (12) ausgerichtete zweite Stirnseite (22) mit dem Körper (18) zur Wärmeabgabe lösbar kraftschlüssig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (16) über die senkrecht zur Achse (12) ausgerichtete erste Stirnseite (20) mit einer senkrecht zur Achse (12) ausgebildeten flächigen Anlagefläche (24) der Bremsscheibe (14) lösbar in Kontakt steht, die Hülse (16) über die erste Stirnseite (20) mit der Bremsscheibe (14) lösbar und kraftschlüssig verbunden ist, 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. Scheibenbremse mit einer Wärmeableitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flächige Anlagefläche (24) der Bremsscheibe (14) aus einem gut wärmeleitenden Material ausgebildet ist. 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. 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. Scheibenbremse mit einer Wärmeableitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (26) Schrauben sind. Scheibenbremse mit einer Wärmeableitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kragen (32) an der Achse (12) und Körper (18) zur Wärmeabgabe mehrere Gewindelöcher (34) zur Fixierung vorhanden sind. Scheibenbremse mit einer Wärmeableitung nach einem der vorhergegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (18) zur Wärmeabgabe als ein Spritzschutz ausgebildet ist. Scheibenbremse mit einer Wärmeableitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (18) zur Wärmeabgabe als ein Lüfterrad ausgebildet ist. 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.






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