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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsstaubaufnahmevorrichtung für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2009 021 203 A1 ist eine Bremsstaubaufnahmevorrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt, die zur Aufnahme von Bremsstaub einer Fahrzeug-Radbremse dient. Der beim Bremsen anfallende Bremsstaub wird einer Staubsammeleinrichtung zugeführt, die als ein Filterelement ausgebildet ist, welches an der radialen Außenkante der Bremsscheibe angeordnet ist und sich über einen definierten Winkelabschnitt der Bremsscheibe erstreckt. Es handelt sich hierbei um ein passives System, für das keine Absaugeinrichtung erforderlich ist. Vielmehr wird der anfallende Bremsstaub ausschließlich durch die Rotationsbewegung der Bremsscheibe bzw. durch Strömungen an der Bremsscheibe in Richtung des Filterelementes geschleudert und in diesem aufgefangen.
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Gemäß einer in der
DE 10 2009 021 203 A1 beschriebenen Ausführungsvariante ist das Filterelement in einem Filtergehäuse aufgenommen, das zur sicheren Aufnahme des Filterelementes sowie zur Halterung am Bremssattel dient. Das Filtergehäuse umschließt das U-förmig ausgebildete und auf die Bremsscheibe aufgesetzte Filterelement und bildet mit dem Filterelement eine bauliche Einheit, welche zu Wartungs- bzw. Servicezwecken ausgetauscht werden muss.
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Aus der
EP 2 102 522 B1 ist eine Bremsstaubsammelvorrichtung für eine Scheibenbremse bekannt, bei der ein Gehäuse einen Abschnitt der Bremsscheibe überdeckt und in dem Gehäuse eine Bremsstaubrückhalteeinrichtung mit mehreren Bremsstaubeinlassöffnungen vorgesehen ist.
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DE 10 2010 053 879 A1 offenbart eine Sammelvorrichtung für Bremsstaub einer Scheibenbremse mit zumindest einem Bremsbelag, wobei der Bremsbelag eine Kapselung aufweist, die den Bremsbelag zumindest teilweise umgibt.
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Aus
US 8 025 132 B2 ist eine Bremsstaubaufnahmevorrichtung bekannt, die ein Gehäuse aufweist, das mit einem Bremssattel verbunden ist und sich über einen vorbestimmten Winkelbereich der Bremsscheibe erstreckt und diese umgreift. Am Gehäuse sind Luftleitrippen vorgesehen, und in dem Gehäuse ist auswechselbar ein nicht näher beschriebener Filter vorgesehen, wobei zu einem Austausch des Filters das Gehäuse von dem Bremssattel abgebaut werden muss.
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Schließlich wird in US 2012 / 0 067 206 A1 eine Bremsstaubabscheidevorrichtung offenbart, die auf einem magnetischen Abscheideprinzip beruht. Es ist vorgesehen, einen an den Bremssattel in Rotationsrichtung der Bremsscheibe angrenzenden Bereich zu umhüllen. Die Umhüllung wird gebildet durch ein als Fortsatz des Bremssattelhalters ausgebildetes Aufnahmeskelett, das die Bremsscheibe umgreift und beiderseits der Bremsscheibe in Axialrichtung offene Öffnungen hat, in die in Axialrichtung Abdeckungen einsetzbar sind, an denen magnetische Elemente vorliegen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine effiziente und wartungsfreundliche Bremsstaubaufnahmevorrichtung für ein Bremssystem eines Fahrzeuges anzugeben.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst, die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die erfindungsgemäße Bremsstaubaufnahmevorrichtung kann in Kraftfahrzeugen zur Aufnahme von Bremsstaub eingesetzt werden, welcher bei Betätigung der Fahrzeug-Radbremse anfällt. Die Fahrzeug-Radbremse umfasst üblicherweise eine Bremsscheibe, an der die Bremsstaubaufnahmevorrichtung angeordnet ist, welche in einem Filteraufnahmeteil ein Filterelement aufweist, an dem sich der Bremsstaub anlagert. Die Bremsstaubaufnahmevorrichtung ist insbesondere segmentförmig ausgebildet und erstreckt sich über einen begrenzten, definierten Winkelabschnitt der Bremsscheibe im Bereich des Bremsscheibenaußenrandes. Für eine wirkungsvolle Bremsstaubaufnahme ist das Filterelement erfindungsgemäß im Querschnitt U-förmig ausgebildet und umgreift den radial außen liegenden Rand der Bremsscheibe.
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Für eine vereinfachte und zugleich kostengünstige Wartung ist das Filterelement als ein Wechselfilter ausgebildet, welcher auswechselbar in einen Aufnahmeraum im Filteraufnahmeteil einsetzbar ist. Der Aufnahmeraum im Filteraufnahmeteil weist eine Gehäuseöffnung auf, über die das Filterelement in das Filteraufnahmeteil einsetzbar bzw. aus diesem zu entnehmen ist. Die Gehäuseöffnung befindet sich auf der der Bremseinheit der Fahrzeug-Radbremse, also in der Regel der Bremsscheibe abgewandten Seite.
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Mit dieser Ausführung ist es möglich, bei Bedarf das Filterelement auszuwechseln, ohne dass zugleich die Notwendigkeit eines Wechsels des Filteraufnahmeteils besteht. Das Filteraufnahmeteil kann somit über einen langen Betriebszeitraum, welcher die Lebensdauer des Filterelementes übersteigt, an der Fahrzeug-Radbremse als Bestandteil der Bremsstaubaufnahmevorrichtung angeordnet bleiben. Es ist lediglich erforderlich, das Filterelement über die Aufnahmeöffnung zu entnehmen bzw. in das Filteraufnahmeteil einzusetzen. Somit bilden das Filterelement und das Filteraufnahmeteil keine untrennbare Bauteil-Einheit, sondern sind als separate Bauteile ausgeführt, was den problemlosen Wechsel des Filterelementes ermöglicht. Die Gehäuseöffnung befindet sich insbesondere auf der der Bremsscheibe radial gegenüberliegenden Seite, so dass das Filterelement radial in das Filteraufnahmeteil eingesetzt bzw. aus diesem entnommen wird. Grundsätzlich möglich ist aber auch eine Anordnung der Gehäuseöffnung in Umfangsrichtung bzw. in Achsrichtung, bezogen auf das Bremsscheiben-Koordinatensystem. Dazu kann vorteilhafterweise das Filterelement zweiteilig ausgeführt sein, um eine gute Zugänglichkeit zu gewährleisten.
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Das Filteraufnahmeteil ist insbesondere als ein Filtergehäuse ausgeführt, welches das Filterelement beherbergt. Die Aufnahmeöffnung kann gegebenenfalls von einem Gehäusedeckel verschlossen werden. Grundsätzlich möglich ist aber auch eine offene Ausführung ohne einen derartigen Gehäusedeckel, wobei das Filterelement vorzugsweise durch Laschen, Klammern, Rastnasen, Schrauben oder ähnliche Befestigungsmittel im Filteraufnahmeteil fixiert wird.
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Das Filteraufnahmeteil bzw. das Filtergehäuse ist mit dem Bremssattel der Fahrzeug-Radbremse verbunden. Hierbei sind sowohl Ausführungen möglich, bei denen das Filteraufnahmeteil separat vom Bremssattel ausgebildet, jedoch durch geeignete Befestigungsmaßnahmen mit dem Bremssattel verbunden ist, beispielsweise durch Verschraubung, als auch Ausführungen, in denen der Bremssattel und das Filteraufnahmeteil ein gemeinsames, einteiliges Bauteil bilden. Das Filteraufnahmeteil ist beispielsweise als ein Metall-Gussteil ausgeführt, wobei im Fall einer einteiligen Ausbildung auch der Bremssattel als ein Metall-Gussteil ausgebildet ist.
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Gemäß einer zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, dass das Filteraufnahmeteil auf der der Fahrzeug-Radbremse zugewandten Seite einen Stützboden aufweist, an dem das eingesetzte Filterelement abgestützt ist. Der Stützboden dient als Auflagefläche für das Filterelement in Radialrichtung, wobei gegebenenfalls auch in Umfangsrichtung stützende Wände im Filteraufnahmeteil vorgesehen sein können. Die Zufuhr des Bremsstaubes erfolgt über den Spalt zwischen der Mantelfläche der Bremsscheibe und der Innenwandung des Filteraufnahmeteils, welche der Mantelfläche der Bremsscheibe unmittelbar zugewandt, jedoch mit geringem Abstand zur Mantelfläche angeordnet ist. Durch die Rotation der Bremsscheibe wird der Bremsstaub tangential nach außen befördert und kann im Filterelement, welches im Filteraufnahmeteil aufgenommen ist, abgelagert werden.
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Zur Ableitung der vom Bremsstaub gereinigten Luft kann es zweckmäßig sein, in die Wandung des Filteraufnahmeteils Strömungsöffnungen einzubringen, über die die gereinigte Luft aus der Bremsstaubaufnahmevorrichtung abgeleitet wird. Die Strömungsöffnungen können sich sowohl im Stützboden des Filteraufnahmeteils als auch in den Seitenwänden befinden.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist an dem Filteraufnahmeteil ein Luftkanal angeordnet, in den auf die Bremsscheibe gerichtete Luftaustrittsöffnungen eingebracht sind. Die über die Luftaustrittsöffnungen austretende Luft ist auf die Bremsscheibe gerichtet und wird in Richtung des Filterelementes abgelenkt, wodurch der Transport des Bremsstaubs zum Filterelement unterstützt wird. Zugleich verhindert dieser Luftstrom ein unerwünschtes Austreten von Bremsstaub aus dem Spalt zwischen dem Filteraufnahmeteil und der Mantelfläche der Bremsscheibe, insbesondere bei niedrigen Radgeschwindigkeiten bzw. unmittelbar nach dem Abbremsen des Fahrzeuges bis zum Stillstand. Über den Luftkanal und die Luftaustrittsöffnungen wird die Luft vorzugsweise bis zum Fahrzeugstillstand, gegebenenfalls auch noch für einen kurzen Zeitraum darüber hinaus, beispielsweise wenige Sekunden nach dem vollständigen Abbremsen des Fahrzeuges durch den Spalt geleitet, so dass auch nach dem Abbremsen des Fahrzeugs kein Bremsstaub aus dem Spalt zurückfallen kann.
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Die Luftaustrittsöffnungen sind der Bremsscheibe zugewandt, wobei gegebenenfalls eine gerichtete Strömungsführung durch eine Ausbildung von Strömungskanälen in Richtung auf die Bremsscheibe oder unter einem Winkel mit einer Komponente in Richtung des Spaltes zweckmäßig sein kann.
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Vorteilhafterweise ist der Luftkanal mit einer Pumpeneinrichtung zur Versorgung mit unter Druck stehender Luft verbunden. Dies hat den Vorteil, dass unabhängig von der aktuellen Fahrsituation bzw. der Fahrzeug- und Radgeschwindigkeit ein Luftstrom bereitgestellt werden kann, der den Bremsstaub in Richtung des Filterelementes transportiert. Grundsätzlich möglich ist aber auch eine passive Ausführung ohne zusätzliche Pumpeneinrichtung, bei der ein Luftstrom, welcher aus der Bewegung des Fahrzeuges bzw. der Bremsscheibe entsteht, in den Luftkanal geleitet wird.
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Zweckmäßigerweise befinden sich an beiden Seiten der Bremsscheibe jeweils Luftkanäle mit Luftaustrittsöffnungen an dem Filteraufnahmeteil. Der Luftkanal bzw. die Luftkanäle können einteilig mit dem Filteraufnahmeteil ausgebildet sein. Des Weiteren ist eine Ausführung des Luftkanals als separates Bauteil möglich, welches mit dem Filteraufnahmeteil verbunden wird.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer Bremsstaubaufnahmevorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem als Filterkäfig ausgebildeten Filtergehäuse zur Aufnahme eines Bremsstaub-Filterelementes,
- 2 die Bremsstaubaufnahmevorrichtung einschließlich eines einzusetzenden Filterelementes in einer weiteren perspektivischen Darstellung,
- 3 eine 2 entsprechende Darstellung, jedoch mit in das Filtergehäuse eingesetztem Filterelement,
- 4 in perspektivischer Einzeldarstellung das Filtergehäuse,
- 5 die Bremsstaubaufnahmevorrichtung in teilweise geschnittener Ansicht,
- 6 eine vergrößerte Darstellung aus 5 im Bereich des Filterelementes, wobei im Ausführungsbeispiel gemäß den 4 bis 6 einteilig mit dem Filtergehäuse an der Innenseite jeweils ein Luftkanal mit Luftaustrittsöffnungen angebracht ist,
- 7 bis 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel, mit einem an der Innenseite des Filtergehäuses angeordneten Luftkanal mit Luftaustrittsöffnungen, wobei der Luftkanal als separates Bauteil ausgebildet ist.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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Im ersten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3 ist eine Bremsstaubaufnahmevorrichtung 1 zur Aufnahme von Bremsstaub dargestellt, welcher bei Betätigung einer Fahrzeug-Radbremse anfällt. Die Bremsstaubaufnahmevorrichtung 1 umfasst ein Filtergehäuse 2 sowie ein Filterelement 5, das in das Filtergehäuse 2 einsetzbar ist und an dem sich der Bremsstaub an der Oberfläche anlagert bzw. im Filterelement einlagert. Das Filtergehäuse 2 ist als Metall-Gussbauteil ausgebildet und einteilig mit einem Bremssattel 3 der Fahrzeug-Radbremse ausgeführt. Bestandteil der Fahrzeug-Radbremse ist eine Bremsscheibe 4, an der der Bremssattel 3 sowie die Bremsstaubaufnahmeeinrichtung 1 angeordnet sind. Die Bremsstaubaufnahmeeinrichtung 1 mit dem Filtergehäuse 2 und dem Filterelement 5 ist segmentförmig ausgeführt und erstreckt sich über einen begrenzten, definierten Winkelbereich. Die radiale Innenkante und die radiale Außenkante sowohl des Filtergehäuses 2 als auch des Filterelementes 5 sind jeweils kreisbogenförmig ausgebildet und verlaufen konzentrisch zum radial außen liegenden Rand der Bremsscheibe 4, wobei die radial innen liegende Kante des Filtergehäuses 2 einen kleineren radialen Abstand zur Drehachse der Bremsscheibe aufweist als der außen liegende Rand der Bremsscheibe und die radial außenliegende Kante des Filtergehäuses einen größeren radialen Abstand. Das Filterelement 5 ist im Querschnitt U-förmig ausgebildet und umgreift den Rand der Bremsscheibe 4. Auch das Filtergehäuse 2 weist eine entsprechende Konfiguration auf.
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Das Filtergehäuse 2 bildet ein Filteraufnahmeteil und ist als ein Filterkäfig ausgeführt. Das Filtergehäuse 2 weist einen Aufnahmeraum 6 zur Aufnahme des Filterelementes 5 auf, wobei der Aufnahmeraum 6 und das Filterelement 5 korrespondierend zueinander ausgebildet sind. Im eingesetzten Zustand (3) füllt das Filterelement 5 den Aufnahmeraum 6 vollständig aus.
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Der Aufnahmeraum 6 weist auf der der Bremsscheibe 4 radial abgewandten Seite eine Gehäuseöffnung 7 auf, über die das Filterelement 5 in Radialrichtung in den Aufnahmeraum 6 im Filtergehäuse 2 einsetzbar bzw. aus diesem zu entnehmen ist. Das Filterelement 5 bildet einen Wechselfilter, der zu Service- bzw. Wartungszwecken aus dem Aufnahmeraum 6 im Filtergehäuse 2 entnommen und durch ein neues Filterelement ersetzt werden kann. Aufgrund der einteiligen Ausführung des Filtergehäuses 2 mit dem Bremssattel 3 verbleibt bei einem Wechsel des Filterelementes das Filtergehäuse 2 in seiner Position an der Fahrzeug-Radbremse.
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Das Filtergehäuse 2 weist im Aufnahmeraum 6 einen Stützboden 8 auf, welcher die radial innenliegende Gehäusewandung des Filtergehäuses bildet und das aufgenommene Filterelement 5 abstützt. Des Weiteren sind axiale sowie in Umfangsrichtung angeordnete Seitenwände 9 vorgesehen, welche einteilig mit dem Stützboden 8 ausgebildet sind. Für die Aufnahme des U-förmig ausgebildeten Filterelementes 5 sind an beiden Seiten der Bremsscheibe 4 jeweils Aufnahmeräume 6 im Filtergehäuse 2 mit entsprechenden Wandungen und Stützböden ausgebildet. Alternativ zu der gezeigten Ausführungsform ist eine Ausbildung mit einem geschlossenen oder luftdurchlässigen Deckel vorteilhaft.
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In sämtliche Wandabschnitte des Filtergehäuses 2 sind Strömungsöffnungen eingebracht, welche insbesondere für eine Ableitung von vom Bremsstaub gereinigter Luft dienen. Der Stützboden 8 oder die Seitenwand 9 sind in einer alternativen Ausführungsform über den Umfang komplett oder teilweise geschlossen ausgeführt.
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In den 4 bis 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Bremsstaubaufnahmevorrichtung 1 dargestellt. Der grundsätzliche Aufbau der Bremsstaubaufnahmevorrichtung 1 entspricht demjenigen des ersten Ausführungsbeispieles, so dass insoweit auf die obige Beschreibung verwiesen wird. Bei den 4 bis 6 ist zusätzlich ein Luftkanal 10 an der axial innen liegenden Seite des Stützbodens 8 am Filtergehäuse 2 angeordnet, wobei der Luftkanal 10 mit einer Vielzahl von Luftaustrittsöffnungen 11 versehen ist, die mittels einer schrägen Kanalwand axial nach innen in Richtung auf die Bremsscheibe weisen und somit im montierten Zustand (5, 6) auf die Mantelfläche der Bremsscheibe 4 gerichtet sind. Durch den Luftkanal 10 wird Luft unter Druck geführt, welche über die Luftaustrittsöffnungen 11 axial austritt und auf die Mantelfläche der Bremsscheibe 4 trifft. Der austretende Luftstrahl wird durch die schräge Kanalwand radial umgelenkt und in Richtung eines Spaltes 12 (6) nach unten gelenkt, welcher zwischen der Mantelfläche der Bremsscheibe 4 und dem Filtergehäuse 2 sowie dem Filterelement 5 gebildet ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass eine zielgerichtete Luftströmung in Richtung des Filterelementes 5 erfolgt und dass außerdem beim Abbremsen bzw. im Stillstand des Fahrzeuges kein Bremsstaub, welcher bereits am Filterelement 5 abgelagert ist, aus dem Spalt 12 zurückfällt.
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Der Luftkanal 10 ist im Ausführungsbeispiel gemäß den 4 bis 6 einteilig mit dem Filtergehäuse 2 ausgebildet. Der Luftkanal 10 erstreckt sich über die Länge des Stützbodens 8 sowie über die Höhe der sich in Umfangsrichtung erstreckenden Seitenwand 9. Wie den 5 und 6 zu entnehmen, ist an beiden Seiten der Bremsscheibe 4 jeweils ein Luftkanal 10 mit Luftaustrittsöffnungen am Filtergehäuse 2 angeordnet.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß den 7 bis 9 ist analog zum vorherigen Ausführungsbeispiel ein Luftkanal 10 auf der axial innen liegenden Seite des Filtergehäuses 2 am Stützboden 8 angeordnet und mit Luftaustrittsöffnungen 11 versehen, welche direkt, d.h. parallel zur Rotationsachse der Bremsscheibe oder in einem Winkel dazu, auf die jeweilige Mantelfläche der Bremsscheibe 4 gerichtet sind. Der Luftkanal 10 ist als ein separates Bauteil ausgebildet, das mit dem Filtergehäuse 2 verbunden ist. Der Luftkanal 10 ist durchgehend ausgeführt und erstreckt sich an einer Seite entlang des Stützbodens 8, ist an der in Umfangsrichtung angeordneten Seitenwand 9 entlanggeführt, überbrückt den Bereich im Filtergehäuse 2, welcher die Bremsscheibe 4 überspannt, und ist auf der gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe 4 in entsprechender Weise entlang der Umfangs-Seitenwand sowie entlang des dort befindlichen Stützbodens geführt. Es genügt somit, den Luftkanal 10 lediglich an einer Stelle mit einer Pumpeneinrichtung oder einem Luftführungsabschnitt zu verbinden, um einen Luftstrom zu erzeugen, der über die Luftaustrittsöffnungen 11 an beiden Seiten auf die jeweilige Mantelfläche der Bremsscheibe 4 gerichtet ist.
