DE2032580A1 - Fahrzeugbremse insbesondere fur Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Patentanwalt Dlpl.-lng. K. Weither

1 BERLIN 19

V Bolivariiliee 9 /■ W/Th-2659

Tel.8044285 26.6.70

General Motors Corporation, Detroit, Mich., V.St.A.

Fahrzeugbremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich *uf eine Fahrzeugbremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit mindestens einem umlaufenden Bremsteil,gegen den ein zugeordneter ortsfester Bremsteil zur Anlage bewegbar ist.

Beim Abbremsen eines sich bewegenden Fahrzeugs wird der grösste Teil der kinetischen Energie des Fahrzeugs in Wärmeenergie zwischen dem umlaufenden Bremsteil und dem ortsfesten Bremsteil umgewandelt und um einen Schaden an den Bremsen durch Überhitzung zu verhindern, muss diese Wärmeenergie abgeleitet werden. Üblicherweise erfolgt diese Abfuhr der Wärme durch Verwendung verhältnismässig grosser Bremsenteile aus einem

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Werkstoff, der eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, so dass diese als Wärmeschutz wirken. Yon diesen wird durch Konvektionsströme der Aussenluft die Wärme an diese abgeleitet. Bei normalen Bremsbedingungen, also schwachem und mittelmässigen Bremsen des Fahrzeugs_ywährend kurzer Zeiten, reichen derartige Massnahmen aus, um ein das Überhitzen der Bremsen verhinderndes Abkühlen zu bewirken. Bei längerem und kräftigen Bremsen dagegen erfolgt eine so grosse Wärmeentwicklung, dass eine schnelle Überhitzung der Bremsen unvermeidlich ist.

Es sind bei Absorptionskühlschränken geschlossene Kühlrohrsysteme bekannt, beispielsweise durch die US-PS 2 350 347; 2 350 348; 2 422 4OI5 2 448 261; 2 466 541; 2 514 572; 2 517 654| 2 565 220; 2 565 221; 2 583 769 und 2 702 46O.

Derartige geschlossene Kühlrohrsysteme können grosse Wärmemengen von einer Stelle an eine andere Stelle schnell übertragen. Ein derartiges Kühlrohrsystem besteht in seiner einfacheten Form aus einem an seinen beiden Enden geschlosseitlen Rohr, das an seiner Innenwand mit einem porösen Docht verkleidet ist, der einen zentralen Raum über die Länge des Rohres freilässt. Yor dem Verschliessen des Rohres wird in dieses eine inerte Flüssigkeit eingefüllt, so dass der Docht völlig mit der Flüssigkeit getränkt ist. Unter einer inerten Flüssigkeit ist hierbei

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eine Flüssigkeit zu verstehen, die chemisch gegen den Werkstoff des Rohres und des Dochtes/ist. Ein derartiges. Kühlrohrsystem arbeitet in folgender Weise: Am einen Ende wird das Rohr in einer Verdampfersektion auf eine ausreichende Temperatur erwärmt, um die Flüssigkeit in diesem Teil des Dochtes zu verdampfen. Dieser gebildete Dampf tritt in den .■neutralen Raum und wird am anderen Ende des Rohres in einer ivondensationssektion, in der die Temperatur unterhalb der Kondensationstemperatur des Dampfes liegt, kondensiert, worauf das Koudensat in den Docht gelangt und in diesem durch Kapillarwirkung in die Verdampfungssektion zurückgeleitet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wärmeabfuhr von den Bremsenteilen zu einem wärmeverteilenden Teil zu verbessern und geht von der Erkenntnis aus> die günstigen Wärmeableitungsverhältnisse eines geschlossenen Kühlrohrsystems für diesen Zweck z.u verwenden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurcn gelöst, dass in Umfangsrichtung neben jedem ortsfesten Bremsteil mindestens ein geschlossenes, eine inerte Flüssigkeit enthaltendes Kühlrohrsystem vorgesehen ist, das eine Verdampfungssektion neben dem umlaufenden Bremsteil und eine mit dieser in Verbindung stehende Kondensationssektion neben einem wärmeverteilenden Teil aufweist, so dass mindestens ein Teil der Bremswärme durch Verdampfen der inerten Flüssigkeit in der Verdampfungssektion und anschliessendes Kondensieren in der Kondensations-

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Sektion zu dem wärmeverteilenden Teil abgeleitet wird. Das Kühlrohrsystem überträgt unter Verwendung der latenten Wärme der inerten Flüssigkeit schnell von einer zur anderen Stelle. Durch eine sorgfältige Auswahl der inerten Flüssigkeit und der Abmessungen des Kühlrohrsystems ist es möglich, auf diese Weise grosse Wärmemengen zu übertragen. Die relativen G-rössen der Verdampfungssektion und der Kondensationssektion können merklich verschieden sein, so dass eine schnelle Abfuhr der Wärme aus den neben der Verdampfungssektion liegenden Bremsenteilen mit einer grossen Wärmeflussdichte erfolgen kann, während die Abfuhr der Wärme aus der Kondensationssektion zum wärmeverteilenden Teil mit einer geringeren Wärmeflussdichte vorgenommen werden kann.

Bei der Ausführungs der 'Erfindung kann jeder Fahrzeugbremse eine Verdampfungssektion oder deren mehrere zugeordnet werden, während die Kondensationssektionen an einer gemeinsamen Stelle des Fahrzeugs zur Abfuhr an den wärmeverteilenden Teil gelegt sind. Der wärmeverteilende Teil kann luft- oder flüssigkeitsgekühlt sein. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn jeder Fahrzeugbremse ein eigener luftgekühlter wärmeverteilender Teil zugeordnet ist, so dass jede Fahrzeugbremse eine in sich abgeschlossene Kühlanlage erhält.

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Der Wärmeübergang zwischen den einzelnen Teilen kann durch Strahlung oder Wärmeleitung erfolgen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der umlaufende Bremsenteil eine an sich bekannte Bremsscheibe ist, neben deren jeder Seite ein geschlossenes Kühlrohrsystem liegt, deren Verdampfersektionen mit wärmeleitenden Kissen gegen Flächen der Bremsscheibe in wärmeleitende Berührung gehalten sind.

B_eieiner anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der umlaufende Bremsenteil eine an. sich bekannte Bremsscheibe ist, von der ein Teil des Randes zwischen zwei Bremsbelägen liegt, die in einem Bremssattel an Bremsplatten gehalten sind, und zwischen den Bremsplatten und den Bremskolben die Verdampfungssektionen der Kühlrohrsysteme liegen, deren Kondensationssektionen diametral gegenüber dem Bremssattel angeordnet sind.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Kühlen von Fahrzeugbremsen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, das sich dadurch auszeichnet, dass die Bremswärme von den Bremsteilen auf den benachbarten Verdampfungsteil eines geschlossenen, eine inerte Flüssigkeit enthaltenden Kühlrohrsystems übertragen wird, in diesem Teil die Flüssigkeit verdampft und der gebildete Dampf nach Überleiten in eine Kondensationssektion in dieser abgekühlt kondensiert wird und die

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Wärme an einen wärmeverteilenden Teil abgeleitet und die kondensierte Flüssigkeit der Verdampfungssektion durch Kapillarwirkung wieder zugeführt wird.

Als Werkstoffe für den Docht sind Gewfebe, G-iasfasern, poröses Metall und Metallsiebe geeignet. Geeignete inerte flüssigkeiten für das Kühlrohrsystem sind Wasser, Ammoniak, Aceton, Glyzerin und Glycol. Vorzugsweise hat die inerte Flüssigkeit "bei Aussenluftdruck einen Siedepunkt, der nahe der gewünschten Temperatur der Bremsbeläge im Betrieb liegt, so .dass also Qlyzerin und Glycol bevorzugte Flüssigkeiten sind.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von Fahrzeugbremsen nach der Erfindung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht mit zum Teil weggebrochenen Teilen einer Scheibenbremse nach der Erfindung,
Fig. 2 eine Ansicht in Richtung der Pfeile 2-2 in

Fig. 1,
Fig. 3 einen Teilquerschnitt nach der linie 3-3 in _

Fig. 1,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer Scheibenbremse nach der Erfindung, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 4 und Fig. 6 einen Schnitt nach der linie 6-6 in Fig.4.

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Die Fahrzeugscheibenbremse 10 "besteht aus einer Bremsscheibe 12, die mit dem Fahrzeugrad umläuft, einem Bremssattei 14, der in Reitanlage gegen die Bremsscheibe 12 bewegbar ist und einem Kühlrohrsystem 16. Das Kii.hlrob.rsy st em 16 umgibt zweckmässig den ■wesentlichen Teil der Bremsscheibe 12, der ausserhalb des Bereichs des Bremssattels 14 liegt. Das Kühlrohrsystem 16 besteht aus einem inneren Teil 18 und einem äusseren Teil 20, die untereinander im wesentlichen gleiche Ausbildung haben. Der innere Teil 20 ist an einem nicht dargestellten Träger befestigt, der auch den Bremssattel 14 trägt, während der äussere Teil 18 des Kühlrohrsystems mit dem inneren Teil 20 verbunden ist.

Jeder der Teile 18 und 20 ist mit wärmeleitenden Kissen 26 bzw. 28 versehen, die in wärmeleitende Anlage gegen Flächen 22 und 2 4 an beiden Seiten der Bremsscheibe 12 gehalten sind. Die Anlage erfolgt durch Zugfedern 30 (Fig.2), so dass eine gute Wärmeleitung von der Bremsscheibe zu den Kissen gewährleistet ist. Die Feder 30 ist mit Lappen 32 und 34 an den beiden T_eilen 18 und 20 des Kühlrohrsystems befestigt.

Die Kühlrohrsysteme tragen aussen Kühlrippen 36, die sich axial von der Bremsscheibe 12 fort und radial einwärts und auswärts zur Bremsscheibe 12 erstrecken und als wärmeableitender Teil wirken, der die aufgenommene Wärme an die umgebende Luft abgibt. Die Teile 18 und 2u des Kühlrohr-

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systems enthalten in Rohren Verdampfersektionen 38 "bzw. 40 neben den -wärmeleitenden Kissen 26 und 28 . Der äussere Teil 18 enthält im Ausführungsbeispiel vier Röhre 42, während der innere Teil 20 vier Rohre 44 enthält. Jedes Rohr ist an seinen Enden geschlossen und enthält einen rohrförmigen Docht 46, der gegen die Innenwand der Rohre 42 bzw» 44 anliegt, wobei ein zentraler Raum über die Länge des Rohres freibleibt. In den Rohren befindet sich eine inerte Flüssigkeit. ¥ird auf die Verdampfersektionen 38 und 40 über die wärmeleitenden Kissen 26 and 28 Wärme zugeleitet, so wird ein Teil der Wärme über die wärmeabgebenden Kühlrippen 36 durch Leitung abgeleitet. Der grösste Teil der Wärme gelangt jedoch in die in dem Docht 46 enthaltene inerte Flüssigkeit, die bei einer genügend grossen Wärmezufuhr verdampft. Der gebildete Dampf gelangt durch den zentralen freien Raum der Rohre in Kondensationssektionen 48 an' dem anderen Ende der Rohre 42 und 44. In den Kondensationssektionen 48 wird der Dampf ausreichend abgekühlt, um zu kondensieren, wobei die freiwerdende Wärme an die Kühlrippen 36 abgegeben wird, worauf die kondensierte Flüssigkeit in die Verdampfersektionen 38 und 40 durch Kapillarwirkung innerhalb der Dochte 46 zurückkehrt» Bei geringer Wärmeentwicklung, also schwachem Bremsen, erfolgt die Wärmeabfuhr von der Bremsscheibe 12 zu den Kühlrippen 36

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durch Wärmeleitung, während das Kühlrohrsystem 16 "bei starkem Bremsen wirksam wird, wenn eine kräftige Wärmeabfuhr von der Bremsscheibe 12 erforderlich ist.

Bei der abgewandelten Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 6 ist der Bremssattel 50 an der unteren Seite der Bremsscheibe 12 vorgesehen, während die Kondensationssektionen 52 und 54 der beiden T_eile de» Kühlrohrsystems sich im oberen Teil diametral, dem Bremssattel gegenüber befinden. Die Yerdampfersektionen 56 und 58 der beiden Teile des Kühlrohrsystems bilden einen Teil des Bremssattels, so dass die von den Bremsbelägen 60 und 62 abgeleitete We^te über die zugeordneten Bremsplatten 64 und 66 zu den Verdampfersektionen 56 und 58 abgeleitet wird. Die Wärme wird also von den Bremsbelägen 60 und 62, die aus metallischem Werkstoff bestehen, durch Wärmeleitung abgeleitet. Die Verdampfersektionen 56 und 58 liegen zwischen den Bremsplatten 64 bzw. 66 und deizugeordneten Bremskolben 68 bzw. 70, so dass diese Anordnung den Vorteil/has-t, dass auch eine Überhitzung der Bremsflüssigkeit zur Betätigung der Bremskolben 68 und 70 bei einer kräftigen Erwärmung der Bremsscheibe 12 verhindert wird.

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Claims (4)

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   Patentansprüche

   - I* Fahrzeugbremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem umlaufenden Bremsteil, gegen den ein zugeordneter ortsfester Bremsteil zur Anlage bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung neben jedem ortsfesten Bremsteil (14*50) mindestens ein geschlossenes, eine inerte Flüssigkeit enthaltendes Kührohrsystem (16) vorgesehen ist, das eine Verdampfersektion (38,4-Oj 56,53) neben dem umlaufenden Bremsteil (12) und eine mit dieser in Verbindung stehende Kondensationssektion (43$ 52,54) neben einem wärmeverteilenden Teil (36) aufweist, so dass mindestens ein Teil der Bremswärme durch Verdampfen der inerten Flüssigkeit in der Verdampfungssektion und ansehliessendes Kondensieren in der Kondensationssektion zu dem wärmeverteilenden Teil abgeleitet wird.
2. 2. Fahrzeugbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende Bremsenteil eine an sich bekannte Bremsscheibe (12) ist, neben deren jeder Seite ein geschlossenes Kühlrohrsystem (18,20) liegt, deren Verdampferaektionen (42,44) mit wärmeleitenden Kissen (26,28) gegen

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   - ii -

   Flächen (22,24) der Bremsscheite in wärmeleitende Berührung gehalten sind.
3. 3. Fahrzeugbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende Bremsenteil eine an sich "bekannte Bremsscheibe (12) ist, von der ein Teil des Randes zwischen zwei Bremsbelägen (60,62) liegt, die in einem Bremssattel (50.) an Bremsplatten (64»66) gehalten sind, und zwischen den Bremsplatten und den Bremskolben (68,70) die Verdampferselrbionen (156,5^;3) der Kühlrohrsysteme liegen, deren Kondensationssektionen (52,54) diametral gegenüber dem Bremssattel angeordnet sind.
4. 4. Verfahren zum Kühlen von Fahrzeugbremsen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremswärme von den Bremsteilen auf die benachbarte Verdampfersektion eines geschlossenen eine inerte Flüssigkeit enthaltenden Kühlrohrsystems übärtragen wird, in diesem Teil die Flüssigkeit verdampft und der gebildete Dampf nach Überleiten in eine Kondensationssektion in dieser abgekühlt und kondensiert wird und die Wärme an einen wärmeverteilenden Teil abgeleitet und die kondensierte Flüssigkeit der Verdampfersektion durch Kapillarwirkung wieder zugeführt wird.

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