DE10306501A1 - Kühlvorrichtung für eine druckmittelbetätigte Fahrzeug-Bremsanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für eine druckmittelbetätigte Fahrzeug-Bremsanlage mit einem Kühlluftkanal zur Führung eines Kühlluftstromes zur Bremse, wobei der freie Strömungsquerschnitt dieses Kühlluftkanals mittels eines verlagerbaren Bauelements veränderbar ist, und wobei das verlagerbare Bauelement bei Bremsen-Betätigung durch das Druckmittel der Bremsanlage in eine den Strömungsquerschnitt vergrößernde Position überführt wird. Am verlagerbaren Bauelement ist eine Rückholvorrichtung insbesondere in Form eines Kraftspeicherelements vorgesehen, die bei nachlassendem Druckmittel-Druck das verlagerbare Bauelement in eine Ausgangsposition zurückführt. Dabei kann das verlagerbare Element ein verschwenkbares Wandelement des Kühlluftkanals sein.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für eine druckmittelbetätigte Fahrzeug-Bremsanlage mit einem Kühlluftkanal zur Führung eines Kühlluftstromes zur Bremse, wobei der freie Strömungsquerschnitt dieses Kühlluftkanals mittels eines verlagerbaren Bauelements veränderbar ist. Zum technischen Umfeld wird beispielshalber auf die DE 100 51 835 A1 verwiesen.
• Insbesondere für höher belastete Fzg.-Scheibenbremsen sind spezielle Kühlmaßnahmen erforderlich, wozu im allgemeinen gezielte Luftkühlung, d.h. der sog „Fahrtwind" herangezogen wird. Unabhängig von der Bremsenbauart kann es dabei erwünscht sein, eine Kühlung nur im Bedarfsfall anzubieten, da sich bereits die gezielte Führung der Kühlluft in einem Kühlluftkanal oder -schacht nachteilig auf den Luftwiderstandsbeiwert des Fahrzeugs auswirken kann. Ferner werden Fzg.-Bremsen eingesetzt, bei denen eine gezielte Bremsenkühlung unter gewissen Umständen sogar unerwünscht ist. So besitzen bspw. Karbonbremsen für Kraftfahrzeuge die Eigenschaft, dass sie eine gewisse Temperatur nicht unterschreiten dürfen, um noch wirkungsvoll zu funktionieren. Andererseits wird beim Verlassen der optimalen Arbeitstemperatur nach oben der Abrieb und damit der Verschleiß überproportional hoch.
• Bspw. im Fzg.-Rennsport wird durch Verändern, insbesondere Abkleben der Kühlluft-Zuführungskanäle versucht, den optimalen Arbeitsbereich an die jeweiligen Strecken- und Umgebungsbedingungen anzupassen. Dabei wird zusätzlich zur Kühlung der Bremse über die selben Kühlluftkanäle oder Kühlluftschächte ein Luftstrom zur Anströmung der Radachsen und Radlager geführt. Die Verwendung von praktisch nicht veränderbaren Kühlluft- Schächten oder -Kanälen, die zur Versorgung der Bremsscheiben mit Kühlluft eingesetzt werden, hat jedoch prinzipielle Nachteile. So reduzieren diese die aerodynamische Effizienz, d.h. sie erhöhen den Luftwiderstand, was gerade in solchen Fahrzuständen, in denen kein starker Kühlluftstrom gebraucht wird, einen unnötigen Nachteil darstellt. Ferner wird auf langen geraden Fahrstrecken, auf denen die Bremsanlage keine Arbeit verrichtet, die Bremsanlage trotzdem stark mit Kühlluft angeströmt, was dazu führt, dass die Bremsscheiben ggf. zu stark auskühlen. Generell kann gesagt werden, dass ein derartiges Kühlsystem immer einen Kompromiss aus ausreichender Kühlung während und nach dem Bremsen und der Vermeidung von zu starker Auskühlung darstellt. Die unvermeidbaren Temperaturschwankungen werden hierdurch nicht positiv beeinflusst. Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik stellen grundsätzlich bekannte Bremsenkühlvorrichtungen dar, bei denen der freie Strömungsquerschnitt des Kühlluftkanals mittels eines geeigneten verlagerbaren Bauelements, so bspw. einer Klappe, veränderbar, ggf. auch absperrbar ist, jedoch bedingen diese oftmals einen unvertretbar hohen Bauaufwand und Ansteuerungsaufwand für dieses verlagerbare Bauelement.
• Diesbezüglich eine verbesserte Bremsenkühlvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass das verlagerbare Bauelement bei Bremsen-Betätigung durch das Druckmittel der Bremsanlage in eine den Strömungsquerschnitt vergrößernde Position überführt wird. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
• Erfindungsgemäß wird der Kühlluftkanal genau dann aktiviert bzw. in seiner Wirkung, nämlich der Führung von Kühlluft zu den Fzg.-Bremsen gesteigert, wenn an den Bremsen Bremsarbeit verrichtet wird und somit Wärme entwickelt wird, was durch den Kühlluftstrom zumindest im wesentlichen kompensiert werden soll. Es wird also genau dann ein (gesteigerter) Kühlluftstrom durch den Kühlluftkanal geleitet, wenn die Fzg.-Bremsen aktiviert werden. Da letzteres bei einer druckmittelbetätigten Bremsanlage durch ein Druckmittel (Hydraulikmedium oder Druckluft) erfolgt, wird nun vorgeschlagen, mittels dieses Druckmittels auch das sog. verlagerbare Bauelement, mit Hilfe dessen der freie Strömungsquerschnitt des Kühlluftkanals veränderbar ist, in der gewünschten Weise zu verlagern, d.h. in eine den Strömungsquerschnitt vergrößernde Position zu überführen.
• Die beiden beigefügten 1, 2 zeigen stark abstrahiert ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsenkühlvorrichtung in zwei Betriebszuständen, nämlich mit geschlossenem Kühlluftkanal (1) sowie mit geöffnetem Kühlluftkanal (2). Dabei verlaufe ein Kühlluftkanal 1 in den Figuren in der Zeichenebene „von oben her" und wird in einen Fortsetzungskanal 1a, der sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckt, umgelenkt. Begrenzt wird der Kühlluftkanal von zwei Wandelementen 2a, 2b, von denen eines, nämlich das Wandelement 2b verlagerbar ist und auch als verlagerbares Bauelement 2b bezeichnet wird. Diese Verlagerung erfolgt dabei durch Verschwenken des Bau- oder Wandelements 2b um ein Gelenk 3. Nimmt nun dieses verlagerbare Bau- oder Wandelement 2b die in 1 dargestellte Position ein, so ist der Kühlluftkanal 1 vollständig geschlossen bzw. abgeschottet. Mit der in 2 dargestellten Position des verlagerbaren Wand- oder Bauelements 2b hingegen ist der Kühlluftkanal 1 geöffnet bzw. freigegeben, d.h. der freie Strömungsquerschnitt des Kühlluftkanals 1 ist beim Zustand nach 2 erheblich größer als beim Zustand nach 1 .
• Gezielt vom Zustand gemäß 1 in den Zustand gemäß 2 überführt und somit um einen gewissen Verdrehwinkel um das Gelenk 3 verschwenkt werden kann das verlagerbare Bauelement 2b mittels eines Aktuators 4, der hier als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet ist. Der Kolben dieses Aktuators 4 ist über seine Kolbenstange 4b am verlagerbaren Bauelement 2b angelenkt, während der Zylinder 4a dieses Aktuators 4 am anderen Wandelement 2a des Kühlluftkanals 1 befestigt ist. Im Aktuator 4 ist ferner ein Federelement 5 oder allgemein Kraftspeicherelement 5 vorgesehen, welches die Kolbenstange 4b in eine derartige Position relativ zum Zylinder 4a zu verschieben trachtet, dass das verlagerbare Bauelement 2b die in 1 dargestellte Position, bei welcher es sich um eine Grundstellung oder sog. „Ausgangsposition" handelt, einnimmt. Ohne weitere Einflüsse befindet sich das verlagerare Wandelement 3b somit in dieser Ausgangsposition.
• Wird hingegen die nicht dargestellte Bremsanlage des Fahrzeugs betätigt, so wird hierbei – in dem Fachmann bekannter Weise – ein Druckmittel, bspw. ein Hydraulikmedium in Form von Bremsflüssigkeit zu den jeweiligen Fzg.-Bremsen geleitet. Dieses Druckmittel wird nun auch in den Aktuator 4 geleitet, an welchem daraufhin der Kolben mit seiner Kolbenstange 4a in die in 2 dargestellte Position verschoben wird, so dass auch das verlagerbare Wand- oder Bauelement 2b in die in 2 dargestellte Position überführt wird. Diese Bewegung des Aktuator-Kolbens steht dabei in einem festen und geeigneten kinematischen Verhältnis mit der Verstellung des verlagerbaren Bauelements 2b. Wird danach der Bremsvorgang beendet, so wird der Druckmittel-Druck auch am Aktuator 4 abgebaut bzw. erheblich verringert, wonach sich unter Einfluss des Federelements 5 der Zustand nach 1 wieder einstellt. Die vorgeschlagene Kühlvorrichtung für eine druckmittelbetätigte Fzg.-Bremsanlage zeichnet sich dabei durch einfachen Aufbau und einfache Ansteuerbarkeit aus, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass durchaus eine Vielzahl von Details abweichend von obigen Ausführungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen. Beispielswiese kann das verlagerbare Bauelement derart gestaltet sein, dass es in derjenigen Position, die es bei einem Bremsvorgang innehat, den Luftwiderstandsbeiwert des Fahrzeugs gegenüber seiner anderen Position ohne Bremsvorgang nennenswert erhöht. Ein Bruchteil der zur Verzögerung des Fahrzeugs benötigten Kraft muss dann vorteilhafterweise nicht über die Fahrzeugräder auf die Fahrbahn übertragen werden.

Claims (4)

1. Kühlvorrichtung für eine druckmittelbetätigte Fahrzeug-Bremsanlage mit einem Kühlluftkanal (1) zur Führung eines Kühlluftstromes zur Bremse, wobei der freie Strömungsquerschnitt dieses Kühlluftkanals (1) mittels eines verlagerbaren Bauelements (2b) veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das verlagerbare Bauelement (2b) bei Bremsen-Betätigung durch das Druckmittel der Bremsanlage in eine den Strömungsquerschnitt vergrößernde Position überführt wird.
2. Bremsenkühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am verlagerbaren Bauelement (2b) eine Rückholvorrichtung insbesondere in Form eines Kraftspeicherelements (5) vorgesehen ist, die bei nachlassendem Druckmittel-Druck das verlagerbare Bauelement (2b) in eine Ausgangsposition zurückführt.
3. Bremsenkühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das verlagerbare Bauelement (2b) ein verschwenkbares Wandelement des Kühlluftkanals (1) ist.
4. Bremsenkühlvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das verlagerbare Bauelement in der Position bei betätigter Bremse eine Erhöhung des Luftwiderstandsbeiwertes des Fahrzeugs bewirkt.