DE19641419A1

DE19641419A1 - Bremsscheibe mit Kühlbohrungen

Info

Publication number: DE19641419A1
Application number: DE19641419A
Authority: DE
Inventors: Pietro Mariani
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-10-09
Filing date: 1996-10-08
Publication date: 1997-04-10
Also published as: ITMI952055A1; ITMI952055A0; IT1276905B1

Description

Die Erfindung betrifft Bremsscheiben für Scheibenbremsen in Kraftfahrzeu gen, insbesondere Motorrädern und Kraftwagen, und vor allem selbstbelüfte te Scheiben mit Kühlbohrungen.

Es ist bekannt, daß die Wirksamkeit einer Scheibenbremse bei Überhitzung der Scheibe stark abnimmt. Dies kann eine Beschädigung oder Zerstörung der Scheibe verursachen. Aus diesem Grunde sind verschiedene Überlegun gen angestellt worden, um bei gleichem Durchmesser die Oberfläche der Scheibe zu vergrößern, damit die Wärme besser durch Strahlung oder Kon vektion abgegeben werden kann.

Eine erste Lösung, die vor allem für Fahrzeuge mit hoher Leistung vorgesehen ist, besteht in einer Doppelscheibe, die gebildet ist aus zwei dünnen, paralle len, verbundenen Scheiben, die zumeist mit Hilfe von kurzen, senkrecht zur Ebene der Scheiben verlaufenden Stiften verschweißt werden. Auf diese Wei se weisen sie eine Anzahl von radialen Kühlkanälen auf, in denen die Luft auf grund der Zentrifugalkraft bei Drehung der Scheibe tendenziell nach außen strömt. Diese radialen Kanäle stehen ggfs. mit den Seitenflächen über axiale Bohrungen, d. h., mit Hilfe von Bohrungen senkrecht zur Ebene der Scheiben in Verbindung. Beispiele dieser Art der Scheibe werden offenbart durch die FR 2.678.694 und die FR 2.700.373.

Diese Lösung bietet jedoch nach wie vor Nachteile in bezug auf das Gewicht und den axialen Raumbedarf sowie die erhöhten Herstellungskosten aufgrund der komplizierten Form. Im übrigen besteht das Risiko der Unregelmäßig keit des mechanischen Widerstands wegen örtlicher Erwärmung, die wäh rend des Schweißvorganges entsteht.

Eine wesentlich einfachere und wirtschaftlichere Lösung besteht in einer einzelnen Scheibe, in der eine Anzahl von axialen, durchgehenden Löchern, üblicherweise durch Stanzen, hergestellt worden ist. Bei dieser Lösung sind die Kosten und der erforderliche Einbauraum der Scheibe geringer, aber ebenso nimmt deren Wirksamkeit ab. Die Kühlfläche des Korpus der Scheibe besitzt lediglich die Größe

S = n · π · d · h

In dieser Gleichung ist "n" die Anzahl der Löcher, "h" die Dicke der Scheibe und "d" der Durchmesser der Löcher. Dabei wird unterstellt, daß alle Löcher gleich sind. Da aber die Achse der Löcher im Winkel von 90° zur Ebene der Scheibe und damit zur Ebene der Rotation steht, entsteht kein Luftstrom durch die Löcher durch den Zentrifugaleffekt, und auch nicht durch den rela tiven Luftstrom, der die Scheibe bei Bewegung trifft.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bremsscheibe zu schaffen, bei der die Nachteile der herkömmlichen Bremsscheiben überwunden sind.

Diese Aufgabe soll erfindungsgemäß gelöst werden durch eine Bremsscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Ein erster wesentlicher Vorteil der Bremsscheibe gemäß der Erfindung be steht darin, daß sie eine größere Kühloberfläche bei gleicher Anzahl und Di mension der Löcher im Verhältnis zu einer herkömmlichen, einzelnen Bremsscheibe aufweist, ohne daß die Kosten oder der Einbauraum vergrößert werden. Dies schlägt sich naturgemaß in einem verbesserten Kühleffekt und größerer Belastbarkeit nieder.

Ein zweiter wichtiger Vorteil der erfindungsgemaßen Scheibe ergibt sich aus dem Luftstrom, der sich durch die Löcher hindurch bildet und zu dem dop pelten Ergebnis führt, daß die Wärmeabfuhr durch Konvenxion und daß die Löcher gereinigt werden. Zugleich wird die Geräuschbildung durch die Scheibe durch Beseitigung von Pulver, sei es von den Bremsklötzen oder aus der Umgebung, das die typischen Pfeil- und Quietschgeräusche erzeugt, re duziert.

Ein weiterer Vorteil der speziellen Ausgestaltung der Scheibe ergibt sich aus dem spitzen Eintrittswinkel, mit dem die Löcher die Bremsklötze passieren, so daß der Abtransport des Abriebmaterials der Bremsklötze verbessert wird. Dies erzeugt eine verbesserte Bremsfähigkeit bei gleichem Druck der Brems klötze auf die Scheibe und einen rascheren Abbau der kinetischen Energie des Fahrzeugs.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert:

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe;

Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1.

In der Zeichnung ist erkennbar, daß eine Bremsscheibe gemaß der vorlie genden Erfindung die übliche Form eines Kreisringes mit profiliertem inne ren Umfang 1 zur Befestigung an der Nabe eines Rades aufweist, sowie eine Anzahl von durchgehenden Bohrungen 2 in dem Kreisring. Das neue Merkmal einer derartigen Scheibe besteht darin, daß die Löcher 2 weder axial noch radial verlaufen. Vielmehr bildet die Achse der Löcher einen Winkel α zwi schen 90° und 0° in bezug auf die Ebene der Scheibe. Daraus ergibt sich der oben erwähnte Vorteil einer größeren Wärmeabgabefläche, eines konstanten Luftstromes durch die Löcher 2 und eines Zusammentreffens der Löcher mit den Bremsklötzen unter einem spitzen Winkel. Diese Vorteile werden erzielt ohne Rückgriff auf eine komplizierte Konstruktion oder ein aufwendiges Her stellungsverfahren, sondern einfach durch Herstellung der Löcher in der Scheibe mit einem üblichen zylindrischen Druckstempel oder Bohrer, der in einer geneigten Position in bezug auf die Ebene der Scheibe angeordnet und im wesentlichen tangential zur Scheibe gerichtet ist.

Die Anzahl und die Verteilung der in Fig. 1 gezeigten Löcher ist lediglich als Beispiel zu verstehen und kann nach Bedarf beliebig abgewandelt werden. Insbesondere kann die Neigungsrichtung der Löcher auf der Scheibe derart geändert werden, daß auf jeder Oberfläche die Zahl der Löcher, die unter dem jeweiligen Bremsklotz hindurchgeht, und die einen spitzen und einen stumpfen Winkel bilden, im wesentlichen gleich ist. Auf diese Weise wird ein zu unterschiedlicher Verschleiß der Bremsklötze von Seite zu Seite vermie den, und es ergibt sich eine "symmetrische" aerodynamische Ausführung, da mit die Luft durch die Löcher 2 sowohl von rechts nach links als auch umge kehrt strömt.

Es ist auch möglich, den Effekt eines erheblichen Transports des Materials der Bremsklötze zu vermeiden, indem die Löcher 2 im wesentlichen radial, und nicht tangential angeordnet werden. In diesem Falle ergibt sich eine Än derung der Neigungsrichtung der Löcher in Radialrichtung. Wenn eine ande re Orientierung der Löcher in Richtung zwischen tangential und radial ge wählt wird, ist es möglich, einen größeren oder kleineren Effekt hinsichtlich des Transports des Abriebmaterials der Bremsklötze zu erreichen.

Soweit es die Größe der Neigung der Löcher 2 betrifft, beträgt der Neigungs winkel in Fig. 2 ca. α = 45° und hat damit einen Wert, der einen guten Kom promiß darstellt zwischen der Vergrößerung der seitlichen Mantelfläche der Löcher und der Vergrößerung der entstehenden elliptischen Fläche am Ende der Löcher auf den Seitenflächen der Scheibe. Dieser Winkel kann jedoch nach Bedarf geändert werden. In jedem Falle beträgt daher der Wert der er zielten Abgabefläche aufgrund der Neigung der Löcher:

S′ = n · π d · h/sin-α

In dieser Gleichung gilt:

S′ = S/sin-α

Im Falle des dargestellten Winkels α = 45° ergibt sich eine Vergrößerung der Oberfläche von 41,4%, bei gleichem Durchmesser und gleicher Löcher zahl. Die Neigung kann variieren zwischen etwa 65° und etwa 25° mit einer Vergrößerung der Oberfläche von 10,3% und 136,6%. Neigungswinkel über 65° führen zu einem zu geringen Zuwachs der Wärmeübertragungs-Oberflä che, während Winkel unterhalb von 25° sehr große elliptische Löcher bedeu ten, die die Seltenfläche der Scheibe reduzieren und deren Stabilität beein trächtigen können.

Es ist erkennbar, daß die beschriebenen Ausführungsformen lediglich Bei spiele sind, die zahlreiche Abwandlungen ermöglichen. Beispielsweise kön nen die Löcher 2 einen anderen als kreisförmigen Durchmesser haben, und ebenso kann die Scheibe aus beliebigem Material, wie Stahl, Gußeisen, Kar bon etc. bestehen.

Claims

1. Bremsscheibe aus einem Kreisring mit profiliertem inneren Rand (1) und einer Anzahl von durchgehenden Löchern (2) in der Scheibe, dadurch ge kennzeichnet, daß die Achse der Löcher (2) mit der Ebene der Scheibe ei nen Winkel α zwischen 90° und 0°, vorzugsweise zwischen 25° und 65° bildet.

2. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Löcher (2) im wesentlichen tangential zur Scheibe gerichtet ist.

3. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Löcher (2) im wesentlichen radial zur Scheibe gerichtet ist.

4. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß die Neigungsrichtung der Löcher (2) auf der Scheibe unterschied lich ist, derart, daß auf jeder Seite der Scheibe im wesentlichen die gleiche Anzahl von Löchern (2) unter dem jeweiligen Bremsklotz der Scheibe mit spitzem Winkel und mit stumpfem Winkel hindurchgeht.

5. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß der Winkel der Löcher (2) 45° beträgt.