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ANWENDUNGSGEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein fluidgekühltes Bremsgehäuse und
ein Bremssystem mit diesem Gehäuse.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Es
ist bekannt, dass die Leistung der Bremssysteme abnimmt, die einen
Reibbelag aufweisen, der an einer Bremsfläche anliegt, wenn die Temperatur
des Bremssystems zunimmt. Es ist daher wünschenswert, die Bremssysteme
zu kühlen,
um die Leistung zu optimieren.
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Verschiedene
Verfahren sind für
diesen Zweck entwickelt worden. Z.B. ist bei Scheibenbremssystemen,
die ebene Bremsbeläge
und eine Bremsscheibe aufweisen, bekannt, das System durch Bohröffnungen
durch die Scheibe zu belüften.
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Im
US-Patent Nr. 6,321,882
B2 bringt der Patentanmelder die Anordnung eines Wärmetauschers an
den Bremssätteln
eines Fahrrad-Scheibenbremssystems ein.
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In
abgedichteten Nasslauf-Bremssystemen, in denen Reibbeläge und Bremsflächen innerhalb
eines ölgefüllten Hohlraums
eingeschlossen sind, ist es bekannt, dass das Öl durch einen Radiator zur Kühlwirkung
hindurchgeht.
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Die
vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um zu versuchen, ein Bremssystem
durch Vorsehen eines fluidgekühlten
Gehäu ses
(oder einer Wand davon), das das Bremssystem aufnimmt oder Teil
des Bremssystems ist, zu kühlen.
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Eine
fluidgekühlte
Bremsanordnung für
eine drehende Scheibe ist in der in Deutsch veröffentlichten Patentanmeldung
Nr.
DE 1 160 319 Namens
der Daimler-Benz AG offenbart. Die Bremsanordnung weist ein Bremsgehäuse mit
ersten und zweiten axialen Endwänden
und einer Umfangswand auf. Die Bremsanordnung weist ein Paar von
Bremsbelägen auf,
wobei jedes auf eine Bremsfläche
der drehenden Scheibe wirkt. Einer der Bremsbeläge wird durch die erste axiale
Endwand des Gehäuses
abgestützt.
Der gegenüberliegende
Bremsbelag wird durch einen ringförmigen Kolben abgestützt, der
axial beweglich ist, um die Bremsflächen der drehenden Scheibe
mit den zugehörigen
Bremsbelägen
in Kontakt zu bringen.
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Jede
der ersten axialen Endwände
und der ringförmige
Kolben sind mit einem inneren Fluiddurchflussweg versehen, durch
den ein Kühlfluid
zirkulieren kann, um die Bremsanordnung zu kühlen. Außerdem weist das Bremsgehäuse ein
Paar von Einlässen,
um das Eintreten des Kühlfluids
in die Fluiddurchflusswege zu ermöglichen, und ein Paar von Auslässen auf,
um das Austreten des Kühlfluids
aus den Fluiddurchflusswegen zu ermöglichen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß eines
ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein fluidgekühltes Bremsgehäuse für ein Bremssystem
vorgesehen, das ein abzubremsendes drehbares Element umfasst, wobei
das Bremsgehäuse
folgendes aufweist:
ein Gehäuse
mit einer Umfangswand und zwei Endwänden, das einen Hohlraum zum
Aufnehmen der Reibbeläge
und einer Bremsscheibe des Bremssystems; einen Fluideinlass in fluidmäßiger Verbindung mit
einem Fluiddurchflussweg im Inneren des Gehäuses; und einen Fluidauslass
in fluidmäßiger Verbindung
mit dem Fluiddurchflussweg definiert;
eine Öffnung im Gehäuse, durch
welche sich ein Bereich des drehbaren Elements mit der Bremsscheibe erstrecken
kann; und
eine Abdichtungsvorrichtung zum Abdichten der Öffnung,
so dass das Gehäuse
teilweise mit einer Schmierfluidmenge gefüllt werden kann, um ein Nasslauf-Bremsgehäuse vorzusehen;
dadurch
gekennzeichnet, dass der Fluiddurchflussweg in der Umfangswand vorgesehen
ist, so dass das Kühlfluid
von einer Zuführung,
die mit dem Fluideinlass verbunden ist, durch den Fluideinlass fließen kann,
wobei der innere Fluiddurchflussweg und der Fluidauslass dadurch
das Gehäuse
kühlen.
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In
einer Ausführungsform
umfasst der Fluiddurchflussweg mindestens einen Kanal zwischen dem
Fluideinlass und Fluidauslass.
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Der
Fluiddurchflussweg kann eine Mehrzahl von parallel verbundenen Kanälen umfassen,
die sich zwischen dem Fluideinlass und dem Fluidauslass erstrecken.
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Gemäß eines
zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein fluidgekühltes Bremssystem vorgesehen:
mit
einem fluidgekühlten
Bremsgehäuse
gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung;
mit Reibbelägen, die
im Hohlraum angeordnet sind;
mit einer Bremsfläche, die
innerhalb des Hohlraumes angeordnet ist;
mit einem Aktuator
zum wahlweisen Bewegen eines oder mehrerer Bremsbeläge zusammen
mit der Bremsfläche;
und
mit einer Zuführung
des Kühlfluids
außerhalb
des Hohlraumes und in fluidmäßiger Verbindung
mit dem Fluideinlass und Fluidauslass, wobei das Kühlfluid durch
die Zuführung,
Fluideinlass, Fluiddurchflussweg und Fluidauslass fließt.
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In
einer Ausführungsform
weist das Bremssystem ferner eine Pumpe zum Pumpen des Kühlfluids
durch die Zuführung
und den Fluiddurchflussweg auf.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weist das Bremssystem einen Wärmetauscher
in fluidmäßiger Verbindung
mit der Zuführung
zum Kühlen
des Kühlfluids
auf.
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Das
Bremssystem kann ferner eine Fluidmenge aufweisen, die im Hohlraum
abgedichtet ist und zumindest teilweise die Bremsfläche bedeckt, wobei
das Fluid vom Kühlfluid
getrennt ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun durch das Beispiel nur bezüglich der
beigefügten
Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:
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1 eine
Draufsicht einer Ausführungsform
eines Bremsgehäuses
gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Ansicht durch den Bereich A-A des Bremsgehäuses, das in 1 dargestellt
ist;
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3 eine
Teilansicht einer Wand für
ein fluidgekühltes
Bremsgehäuse;
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4 eine
Ansicht des Bereichs B-B der in 3 dargestellten
Wand;
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5 eine
Draufsicht der in 3 dargestellten Wand; und
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6 eine
schematische Darstellung eines Bremssystems, die eine Ausführungsform
des in 2 dargestellten fluidgekühlten Bremsgehäuses enthält.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 und 2 stellen
eine Ausführungsform
eines fluidgekühlten
Bremsgehäuses 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung dar. Das Gehäuse 10 weist
ein Gehäuse 12 auf,
das einen Hohlraum 14 zum Aufnehmen von einem oder mehreren
Reibbelägen 15 (in 6 dargestellt)
definiert. Der Ausdruck "Reibbeläge" wird überall in
dieser Spezifikation verwendet, um jede Form des Reibbelags zu bezeichnen,
der in einem Bremssystem verwendet wird, z.B. einen Scheibenbremsbelag,
der in einem Scheibenbremssystem, oder einen Bremsschuh, der im
Trommelbremssystem verwendet wird, oder tatsächlich jeder andere Belagtyp,
der für
eine Bremsfläche
verwendet werden kann, um eine Bremswirkung zu erreichen. Das Gehäuse 12 wird
aus einer Mehrzahl von getrennten Wänden mit der Umfangswand 16, der
Rückwand 18,
die sich quer zu einem axialen Ende der Umfangswand 16 erstreckt,
und einer Vorderwand 20, die sich über einem entgegen gesetzten axialen
Ende der Umfangswand 16 erstreckt, gebildet. Die Rückwand 18 wird
aus einem Hauptwandbereich 22 und einem zweiten Wandbereich 24 gebildet.
Der Hauptwandbereich 22 erstreckt sich über die Hälfte des Radius der Umfangswand 16 und
umfasst einen sich axial erstreckenden Bereich 26. Die
zweite Wand 18 erstreckt sich vom axial erstreckenden Bereich 26 zur
Umfangswand 16. Die sich axial erstreckenden Bolzen 28 sind
auf der Rückwand 18 außerhalb
des Hohlraums 14 zum Verbinden des Gehäuses 10 mit einem
Differentialgehäuse
(nicht dargestellt) vorgesehen. Eine axiale Öffnung 30 ist auf
der Rückwand 18 ausgebildet,
durch die sich ein Bolzen (nicht dargestellt) in den Hohlraum 14 erstrecken kann.
Die Öffnung 30 wird
durch einen Vorsprung 32 abgegrenzt. Die Vorderwand 20 ist
mit einer größeren axialen Öffnung 34 zum
typischen Aufnehmen einer Radnabe und Scheibe (nicht dargestellt)
versehen.
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Eine
der Wände,
und in dieser besonderen Ausführungsform
die Umfangswand 16, ist mit einem inneren Fluiddurchflussweg 36,
Fluideinlass 38 und Fluidauslass 40 versehen.
Sowohl der Fluideinlass 38 als auch der Fluidauslass 40 sind
mit dem Fluiddurchflussweg 36 in fluidmäßiger Verbindung und durch
den Weg beabstandet. Wenn eine Fluidzufuhr (nicht dargestellt) mit
dem Fluideinlass 38 verbunden ist, kann das Fluid durch
den Fluiddurchflussweg 36 fließen und durch den Auslass 40 ausfließen, um
die Wärme
zu absorbieren und somit die Wand 16 und das Gehäuse 10 kühlen.
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Es
ist zu beachten, dass die Konfiguration der Wände des Gehäuses
10 an sich nicht
signifikant für
die vorliegende Erfindung ist. Die Wände und tatsächlich das
Gehäuse
10 sind
ausgelegt, um der vorliegenden Anmeldung zu entsprechen. Das Gehäuse
10,
das in
1 und
2 dargestellt ist, ist als Gehäuse insbesondere
für ein
Nasslaufbremssystem, bei dem der Hohlraum
14 eine Bremstrommel
und Bremsschuhe aufnimmt, sehr gut geeignet. Dieses System wird
in der
WO-A-02/23060 beschrieben.
In dieser Ausführungsform
ist das Gehäuse
10 mit
geeigneten Abdichtungen versehen, um eine Ölmenge, in der die Bremskomponenten,
z.B. die Trommel und die Bremsschuhe in Betrieb sind, aufzubewahren. Das
Fluid, das durch den Fluiddurchflussweg
36 hindurchgeht,
wird von dem innerhalb des Hohlraums
14 des Nasslaufbremssystems
gehaltenen Fluids getrennt.
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Der
in 2 dargestellte Fluiddurchflussweg 36 wird
mit vier Kanälen 42a-42d ausgebildet.
Diese Kanäle
können
hintereinander geschaltet sein, um somit wirkungsvoll einen kontinuierlichen
Zick-Zack- oder gewundenen Kanal zu bilden, der sich zwischen dem
Einlass 38 und Auslass 40 erstreckt. Die Kanäle 42a-42d sind
abwechselnde und vorzugsweise getrennte, parallel verbundene Kanäle, wie
in der Ausführungsform
dargestellt, die in den 3-5 dargestellt
ist, die nachstehend detaillierter beschrieben werden.
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Der
Fluiddurchflussweg 36 kann auf mehrere Arten hergestellt
werden, die folgendes umfassen: zunächst Vorsehen der Umfangswand 16 als
flaches Bandblech und Bearbeiten eines Satzes von Nuten auf einer
Oberfläche
gemäß der Anordnung
der Kanäle 42a-42d,
Vorsehen eines zweiten flachen Bandblechs, bei dem ein weiterer
Satz von Nuten bearbeitet wird, und anschließend gemeinsames Anordnen der
beiden Bänder,
so dass die Nuten einander Uberlagern, um die Kanäle 42a-42d zu
bilden, anschließend
Walzen der Bänder
um eine Achse herum, um einen Ring zu bilden, und Zusammenschweißen der Enden.
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Danach
können
getrennte Öffnungen
in das Band gebohrt werden, um den Einlass 38 und Auslass 40 zu
bilden. Es können
jedoch verschiedene Techniken verwendet werden.
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Das
Fluid, das durch die Kanäle 42a-42d fließt, zirkuliert
durch einen Fluidkreislauf 43 (siehe 6),
der zwischen dem Einlass 38 und Auslass 40 verbunden
ist. Dieser Kreislauf umfasst einen Behälter oder eine Zuführung 45 des
Kühlfluids
(z.B. Wasser oder Öl),
eine Leitung, die sich vom Behälter
zum Fluideinlass 38 erstreckt, und außerdem eine weitere Leitung,
die sich vom Fluidauslass zurück
zum Behälter
erstreckt. Wenn gewünscht,
kann ein Radiator 47 oder anderer Wärmetauscher in diesem Kreislauf vorgesehen
werden. Tatsächlich
können
die Leitungen selbst (oder eine von ihnen) konfiguriert werden, um
als Wärmetauscher
zu wirken. Z.B. kann eine der Leitungen aus einer Metallröhre hergestellt
und in einem Luftzug oder Luftstromweg angeordnet werden. Eine Pumpe 49 ist
im Fluidkreislauf angeordnet, um das Fluid durch den Fluiddurchflussweg 36 und
den Behälter
und/oder Wärmeaustauscher
(wenn vorgesehen) zirkulieren zu lassen.
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Die 3-5 stellen
eine ebene Wand 16' dar,
die als Komponente eines fluidgekühlten Gehäuses von einer unterschiedlichen
Konfiguration zu der in den 1 und 2 dargestellten
verwendet werden kann. Insbesondere kann die Wand 16' in einem Gehäuse in der
Form eines Quadrats oder rechtwinkligen Prismas verwendet werden.
Die Wand 16' ist
mit einem inneren Fluiddurchflussweg 36' versehen, die vier Kanäle 42'a-42'd aufweist.
Die Wand 16' wird
aus zwei Bandblechen 44a und 44b (nachstehend
allgemein als Bänder 44 bezeichnet)
hergestellt. Jedes der Bänder 44 ist
mit einem zentralen Bereich 46 innerhalb des Umfangs versehen,
in dem eine Mehrzahl von Nuten 48a-48f ausgebildet
ist. Die Nuten 48a-48d sind parallel zueinander
und erstrecken sich in Richtung der Länge der Bänder 44. Diese Nuten
sind bezüglich
des Fluidflusses parallel durch sich schräg erstreckende Nuten 48e an
einem Ende und 48f am entgegengesetzten Ende verbunden.
Eine Öffnung 51 ist
in jedem der Bänder 44 ausgebildet,
die sich zu den entsprechenden Nuten 48e öffnet, wobei
eine zweite Öffnung 53,
die in jedem der Bänder 44 ausgebildet
ist, sich zu den entsprechenden Nuten 48f öffnet. Die
Leitungsbefestigungen 50 und 52 sind mit den Öffnungen
auf dem Band 44 verbunden.
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Die
Bänder 44a und 44b werden
aus der identischen Konfiguration mit den Nuten 48, die
der halben Tiefe der Kanäle 42' entsprechen,
gebildet. Die Wand 16' wird
durch Befestigen von zwei Bändern 44a und 44b zusammen
mit den jeweiligen Kanälen
innerhalb der Fluchtung vollendet. Die Öffnungen 51 bilden
die Fluideinlassöffnung 38 und
die Öffnungen 53 die
Fluidauslassöffnung 40 im
Band 44a. Jedoch wird eine von jeder der Öffnungen 51 und 53 abgedichtet,
so dass sich die Öffnungen 51 und 53 auf
der Außenfläche von
jeder der Wände 16' nur öffnen, die
in diesem Fall durch die Außenfläche des Bands 44b gebildet
werden. Die Wand 16' kann
danach in einem Bremsgehäuse
mit anderen Wänden aufgenommen
werden, um ein Gehäuse
zu definieren, innerhalb dessen ein Bremssystem angeordnet wird.
Eine oder mehrere dieser anderen Wände können auch eine ähnliche
Anordnung wie die Wand 16' aufweisen.
Wie bei der in den 1-2 dargestellten
Ausführungsform
ist der Fluiddurchflussweg 36 der Wand 16' mit einem Fluidkreislauf
mit einem Behälter,
einer Pumpe und optional einem Radiator oder einem anderen Wärmeaustauscher
verbunden.
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Anstatt
die Öffnungen 51 und 53 in
beiden Bändern 44a und 44b auszubilden
und danach die Öffnungen
in einer dieser Bänder
abzudichten, können
natürlich
die Öffnungen 51 und 53 nur
in einem der Bänder
mit den Verbindungen 50 und 52, die auf dem gleichen
Band vorgesehen sind, ausgebildet werden.
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6 stellt
ein Bremssystem 56 dar, das eine Ausführungsform des Gehäuses 10 und
einen Fluidkreislauf 43, der zwischen dem Gehäusefluideinlass
und -auslass 40 verbunden ist, enthält. Dieser Kreislauf umfasst
auch eine Zuführung 45 des
Kühlfluids,
eine Pumpe 49 und einen Wärmetauscher 47, wie
oben beschrieben. In dieser besonderen Form ist das Bremssystem 56 ein Scheibenbremssystem
mit einer Bremsscheibe 58, die auf der Radnabe befestigt
ist, und einer Welle 57, die sich in das Gehäuse 10 erstreckt.
Die Scheibenbremsbeläge 15 und
zugehörigen
Kolben 17 und Zylinder 19 sind auf jeder Seite
der Scheibe 58 innerhalb des Gehäuses 10 angeordnet.
Die Zylinder 19 können
einstückig
mit dem Gehäuse 10 ausgebildet
werden. Das Bremssystem 56 ist ein Nasslaufbremssystem,
bei dem der Hohlraum 14 eine Fluidmenge, wie z.B. Öl 62,
aufbewahrt, die mit den Bremskomponenten, wie z.B. den Bremsbelägen 15 und
der Scheibe 58, in Kontakt ist, um den Verschleiß zu reduzieren.
Es ist selbstverständlich,
dass das Fluid 62 vollständig von dem durch den Kreislauf 43 zirkulierenden
Fluid getrennt und isoliert ist. Die Wellendichtungen 64 und 66 sind vorgesehen,
um die Radnabe und die Welle 57 abzudichten, um den Verlust
des Fluids 62 zu verhindern, wobei die Lager 65 zum
rotatorischen Entkoppeln zwischen dem Gehäuse 10 und der Welle 57 vorgesehen
sind.
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Nachdem
nun die Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben worden sind,
sollte es für
den Durchschnittsfachmann selbstverständlich sein, dass verschiedene
Modifikationen und Änderungen
gemacht werden können, ohne
von den Grundsätzen
der Erfindung abzuweichen. Es wird z.B. der Fluiddurchflussweg 36 in
den dargestellten Ausführungsformen
veranschaulicht, wenn er durch zwei entgegengesetzte Nuten ausgebildet
wird, die in getrennten Komponenten ausgebildet sind, die im zugewandten
Verhältnis
angeordnet sind, wobei jede Nut einer Hälfte der Tiefe der Kanäle entspricht.
Jedoch kann die vollständige
Tiefe der Kanäle
in einer Komponente mit einem zweiten flachen Band, das darüber abgedichtet
wird, ausgebildet werden, um die Kanäle abzudichten. Ferner kann der
Fluiddurchflussweg 36 durch andere Techniken, wie z.B.
Umformung oder Gießen,
ausgebildet werden.
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Das
Gehäuse 10 kann
natürlich
auch ein Nasslaufbremssystem mit einem oder mehreren Bremsscheibenbelägen und
Scheiben aufnehmen. In dieser Ausführungsform ist es wahrscheinlich,
dass die tatsächliche
Konfiguration des Gehäuses 10 von der
in den vorliegenden 1 und 2 dargestellten
abweichen wird.
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Alle
Modifikationen und Änderungen
gelten innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung, wobei
der Kern aus der obigen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen bestimmt
werden soll.