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Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Bremsscheibe, wobei die mindestens eine Bremsscheibe mindestens eine Reibfläche und im Bereich der mindestens einen Reibfläche mehrere Ausnehmungen aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer solchen Bremsvorrichtung.
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Zur besseren Kühlung und Wasserverdrängung von Bremsscheiben werden Ausnehmungen z. B. in Form von Bohrungen und/oder Rillen in die Bremsscheibe eingebracht. Diese Bohrungen und/oder Rillen setzen sich jedoch bei der Bremsung mit dem Abrieb der Bremsbeläge oder Schmutz zu. Dadurch wird die Wärmeabgabe der Bremsscheibe bzw. das Nassbremsverhalten beeinträchtigt. Die Folge ist eine thermische Überanspruch der Bremsscheibe und eine Verlängerung des Bremswegs. Bei einem thermischen Überanspruch der Bremsscheibe wird zusätzlich der Abrieb der Bremsbeläge in den Kühlbohrungen eingebrannt.
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Aus der
DE 20 2005 006 844 U1 ist eine Vorrichtung zum Auffangen des Abriebs der Bremsbeläge bekannt, bei der zwar der bei einer Bremsung freiwerdende Bremsstaub aufgefangen wird. Allerdings kann dabei Bremsstaub, der sich in den Bohrungen oder Rillen fängt, nicht oder nur schwer abgesaugt werden.
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Aus der
DE 42 40 873 C2 ist eine Bremsstaubrückhaltevorrichtung für Scheibenbremsen bekannt, welche eine Absaugdüse aufweist, um den beim Bremsen entstehenden Bremsstaub abzusaugen und zu einer Filtereinheit zu leiten. Auch bei dieser Vorrichtung kann hauptsächlich freiwerdender Bremsstaub aufgefangen werden, wohingegen Bremsstaub, der sich direkt in die Bohrungen oder Rillen setzt nicht oder nur zu einem geringen Teil abgesaugt werden kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Bremsvorrichtung zu schaffen, bei welcher die Ausnehmungen in der Bremsscheibe länger frei von Bremsstaub und Schmutz bleiben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Ausnehmungen während des Betriebes auszublasen, um sich in den Ausnehmungen ansammelnden Bremsstaub oder Schmutz aus den Ausnehmungen zu entfernen, bevor dieser sich in den Ausnehmungen festsetzt. Dazu weist die Bremsvorrichtung eine Reinigungseinrichtung zum Reinigen der Ausnehmungen auf, und die Reinigungseinrichtung weist mindestens eine Düse zum Ausblasen auf, welche auf die mindestens eine Reibfläche der Bremsscheibe gerichtet ist. Somit lassen sich die Ausnehmungen in der Bremsscheibe mittels Gas und/oder Flüssigkeit freiblasen oder freispülen, wodurch die Ausnehmungen während des Betriebes der Bremsvorrichtung gereinigt werden können, so dass ein Bremskraftverlust und Überhitzung der Bremsscheibe vermieden werden können.
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Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Ausnehmungen durch Löcher und/oder Schlitze gebildet sind. Löcher und/oder Schlitze in der Bremsscheibe bewirken eine gute Kühlung und/oder Abfuhr von Wasser oder Gasen durch die Ausnehmungen bei gleichzeitig verhältnismäßig großer verbleibender Reibfläche.
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Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die mindestens eine Düse zumindest zeitweise auf mindestens eine der Ausnehmungen gerichtet ist. Durch das gezielte Ausrichten der mindestens einen Düse auf mindestens eine der Ausnehmungen kann die Ausnehmung besonders effektiv ausgeblasen und damit gereinigt werden.
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Eine günstige Lösung sieht vor, dass die mindestens eine Düse zur Abgabe von Gas ausgebildet ist. Auf diese Weise kann beispielsweise ein bestehendes Druckluftsystem, wie es beispielsweise in LKWs vorhanden ist, verwendet werden, um die Ausnehmungen in der Bremsscheibe zu reinigen.
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Eine weitere günstige Lösung sieht vor, dass die mindestens eine Düse zur Abgabe von Flüssigkeit ausgebildet ist. Aufgrund der hohen Dichte von Flüssigkeiten im Vergleich zu Gasen kann mit Hilfe einer Flüssigkeit die Ausnehmung effektiver ausgeblasen werden.
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Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass mindestens einer der Ausnehmungen mindestens eine Düse zugeordnet ist, welche die gleiche radiale Position aufweist, wie diese Ausnehmung. Durch diese Anordnung der mindestens eine Düse zu mindestens einer der Ausnehmungen wird erreicht, dass, zumindest bei einer bestimmten Rotationsposition, die eine Ausnehmung direkt unter der mindestens einen Düse liegt und somit besonders effektiv von der mindestens einen Düse ausgeblasen werden kann.
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In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen ist eine radiale Position auf eine Rotationsachse der Bremsscheibe bezogen. Das heißt die radiale Position entspricht dem Abstand zu der Rotationsachse der Bremsscheibe.
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Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass jeder der Ausnehmungen mindestens eine Düse zugeordnet ist, welche die gleiche radiale Position aufweist wie die jeweilige Ausnehmung. Es versteht sich, dass eine Düse auch mehreren Ausnehmungen zugeordnet sein kann, wenn diese Ausnehmungen die gleiche radiale Position aufweisen, aber in Umfangsrichtung einer anderen Position an der Bremsscheibe aufweisen. Das bedeutet, dass die Reinigungseinrichtung für jede radiale Position, welche mindestens eine der Ausnehmungen einnimmt, mindestens eine Düse aufweist, die auf Höhe der jeweiligen radialen Position angeordnet ist. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass jede der Ausnehmungen effektiv durch Ausblasen gereinigt werden kann.
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Eine weitere günstige Möglichkeit sieht vor, dass die mindestens eine Düse an einer außenliegenden Reibfläche der Bremsscheibe vorgesehen ist. Dadurch können die im Bereich der außenliegenden Reibfläche liegenden Ausnehmungen effektiv gereinigt werden.
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In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen bedeutet ”außenliegend” von einem Aufbau eines Fahrzeuges, in welchem die Bremsvorrichtung eingesetzt ist, abgewandt und ”innenliegend” dem Aufbau des Fahrzeuges zugewandt.
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Eine weitere günstige Möglichkeit sieht vor, dass die mindestens eine Düse an einer innenliegenden Reibfläche der Bremsscheibe vorgesehen ist. Somit können die an der innenliegenden Reibfläche der Bremsscheibe angeordneten Ausnehmungen effektiv gereinigt werden.
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Ferner sieht eine günstige Möglichkeit vor, dass die Reinigungseinrichtung mindestens zwei Düsen aufweist, wobei mindestens eine der Düsen an einer außenliegenden Reibfläche der Bremsscheibe vorgesehen ist und mindestens eine der Düsen an einer innenliegenden Reibfläche der Bremsscheibe vorgesehen ist. Somit können sowohl die an der innenliegenden Reibfläche angeordneten Ausnehmungen als auch die an der außenliegenden Reibfläche angeordneten Ausnehmungen effektiv gereinigt werden.
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Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass die Reinigungseinrichtung einen Düsenträger umfasst, an welchem die mindestens eine Düse gehalten ist und welcher in einem Bremssattel integriert ist. Dadurch dass der Düsenträger in dem Bremssattel integriert ist, ist ein kompakter Aufbau der Bremsvorrichtung mit der Reinigungseinrichtung gegeben. Zudem kann der beim Bremsen entstehende Bremsstaub direkt nach seiner Entstehung aus den Ausnehmungen ausgeblasen werden, so dass sich der Bremsstaub nicht festsetzen kann.
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Eine weitere günstige Möglichkeit sieht vor, dass die Reinigungseinrichtung einen Düsenträger umfasst, an welchem die mindestens eine Düse gehalten ist und welcher angrenzend zu dem Bremssattel angeordnet ist. Dadurch, dass der Düsenträger als separates Bauteil ausgebildet ist, kann eine bestehende Bremsvorrichtung mit der Reinigungseinrichtung nachgerüstet werden. Zudem bietet die angrenzende Anordnung zu dem Bremssattel die Möglichkeit, den Düsenträger an dem Bremssattel zu befestigen.
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Ferner sieht eine vorteilhafte Möglichkeit vor, dass die Reinigungseinrichtung einen Düsenträger umfasst, an welchem die mindestens eine Düse gehalten ist und welcher an einem Radträger gehalten ist. Auch diese Variante bietet die Möglichkeit der Nachrüstung der Reinigungseinrichtung und zusätzlich wird das sicherheitskritische Element der Bremssattel nicht zusätzlich durch die Reinigungseinrichtung belastet.
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Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Reinigungseinrichtung mindestens eine Düse aufweist, welche einem Element zur Rotationsmessung der Bremsscheibe (ABS-Ring) zugeordnet ist. Auf diese Weise kann auch das Element zur Rotationsmessung der Bremsscheibe frei von Bremsstaub und/oder Schmutz gehalten werden, so dass dessen Funktion geschützt ist.
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Besonders günstig ist es, wenn die Reinigungseinrichtung einen Reinigungsvorgang zeitgesteuert durchführt. Auf diese Weise kann durch regelmäßiges Ausblasen der Ausnehmungen die Freihaltung der Ausnehmungen gewährleistet werden.
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Ferner ist es besonders günstig, wenn die Reinigungseinrichtung einen Reinigungsvorgang lastabhängig durchführt. Dies kann beispielsweise während einer Bremsung vorgesehen sein. Auf diese Weise kann der bei der Bremsung entstehende Bremsstaub direkt ausgeblasen werden, so dass sich der Bremsstaub nicht anlagern kann.
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Eine besonders günstige Möglichkeit sieht vor, dass der Reinigungsvorgang ein Ausblasen der Ausnehmungen durch die Düsen mit einem Reinigungsmedium umfasst. Alternativ oder ergänzend hierzu ist es günstig, wenn das Reinigungsmedium ein Gas und/oder Gasgemisch, insbesondere Luft und/oder eine Flüssigkeit umfasst.
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Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass die Reinigungseinrichtung eine Absaugvorrichtung aufweist, mit welcher der aus den Ausnehmungen ausgeblasene Bremsstaub und/oder Dreck abgesaugt werden kann. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass der Bremsstaub in die Umwelt gelangt und dort zur Feinstaubbelastung beiträgt.
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Ferner wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Bremsvorrichtung gemäß der vorstehenden Beschreibung gelöst. Die Vorteile der Bremsvorrichtung übertragen sich somit auf das Kraftfahrzeug, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch:
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1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
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2 ein Beispiel der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform und
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3 ein Beispiel der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform.
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Eine in 1 dargestellte Bremsvorrichtung 10 umfasst mindestens eine Bremsscheibe 12 mit einer Nabe 14 zur Aufnahme einer Fahrzeugachse mindestens eine Reibfläche 16, vorzugsweise zwei Reibflächen 16, welche koaxial zu einer Rotationsachse 18 der Bremsscheibe 12 angeordnet ist, einen Bremssattel 20 an welchem Bremsbeläge 22 gehalten sind, um gegen die Reibflächen 16 der Bremsscheibe 12 für einen Bremsvorgang gedrückt zu werden. Ferner umfasst die Bremsvorrichtung 10 eine Reinigungseinrichtung 24 mit einem Düsenträger 26, an welchem mehrere Düsen 28, beispielsweise vier, zur Reinigung durch Ausblasen von Ausnehmungen 30 angeordnet sind.
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Die Ausnehmungen 30 sind durch Bohrungen in der Bremsscheibe 12 im Bereich der Reibflächen 16 gebildet. Alternativ oder ergänzend hierzu können die Ausnehmungen 30 auch durch Schlitze gebildet sein. Die Ausnehmungen 30 erstrecken sich von einer der Reibflächen 16 aus bis zu der anderen der Reibflächen 16. Folglich durchbrechen die Ausnehmungen 30 die Bremsscheibe 12, so dass Gase und/oder Flüssigkeiten, welche sich zwischen den Bremsbelägen 22 und den Reibflächen 16 befinden und/oder bilden und dadurch die Bremswirkung beeinträchtigen, durch die Ausnehmungen 30 entweichen können.
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Im Falle einer innenbelüfteten Bremsscheibe 12 erstrecken sich die Ausnehmungen 30 von einer der Reibflächen 16 bis zu einem von mehreren Belüftungskanälen, welche zwischen den Reibflächen 16 der Bremsscheibe 12 liegen. Gase und/oder Flüssigkeiten, welche sich zwischen den Bremsbelägen 22 und den Reibflächen 16 befinden und/oder bilden können durch die Ausnehmungen 30 in die Belüftungskanäle entweichen.
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Die Ausnehmungen 30 in der Bremsscheibe 12 sind vorgesehen, um eine bessere Kühlung der Bremsscheibe 12 zu bewirken und um einen Abtransport von Gasen und/oder Flüssigkeiten zwischen den Bremsbelägen 22 und der Bremsscheibe 12 zu ermöglichen. Dabei wird beispielsweise bei Feuchtigkeit oder bei starker Hitzentwicklung das Bremsverhalten verbessert. Diese positiven Wirkungen der Ausnehmungen 30 können beeinträchtigt sein, wenn Bremsstaub, der durch den Abrieb, beispielsweise der Bremsbeläge 22, beim Bremsen entsteht sich in den Ausnehmungen 30 anlagert. Dadurch verstopfen sich die Wege, die zu einer Luftzirkulation und damit zu einer Kühlung der Bremsscheibe 12 führen. Ebenso können dann die Gase und/oder Flüssigkeiten beim Bremsen nicht entweichen. Kommt es nach der Anlagerung des Bremsstaubes in den Ausnehmungen 30 zu einer Überhitzung der Bremsscheibe 12 kann sich der Bremsstaub verfestigen und somit die Ausnehmungen 30 verstopfen.
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Vorzugsweise weist die Bremsscheibe 12 mehrere, beispielsweise 32 Ausnehmungen 30 auf, welche einen regelmäßigen Abstand zueinander aufweisen. Dazu werden mehrere Ausnehmungen 30, beispielsweise acht, so auf der Bremsscheibe 12 angeordnet, dass sie den gleichen Abstand zu der Nabe 14 und damit die gleiche radiale Position auf der Bremsscheibe 12 aufweisen. In Umfangsrichtung sind diese acht Ausnehmungen 30 gleichmäßig verteilt. Für mehrere weitere radiale Positionen, beispielsweise drei radiale Positionen, also insgesamt beispielsweise vier radiale Positionen, sind jeweils mehrere Ausnehmungen 30, beispielsweise acht, vorgesehen, die wiederum in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Dabei sind die Ausnehmungen 30 von der innersten radialen Position zu der nächsten radialen Position in Umfangsrichtung versetzt angeordnet.
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Um die Ausnehmungen 30 vor einem Verstopfen zu schützen, sind die Düsen 28 vorgesehen. Die Düsen 28 sind so in dem Düsenträger 26 angeordnet, dass die radialen Positionen der Düsen 28 den radialen Positionen der Ausnehmungen 30 entsprechen. Auf diese Weise ist es bei Rotation der Bremsscheibe 12 möglich, dass sich jede der Ausnehmungen 30 direkt unter einer Düse 28 durchbewegt.
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Die Düsen 28 sind punktförmige Düsen und zum Ausblasen der Ausnehmungen 30 vorgesehen. Zum Ausblasen der Ausnehmungen 30 kann beispielsweise Luft oder Wasser aus der Düse 28 in die jeweils unter der Düse 28 befindliche Ausnehmung 30 geblasen werden, so dass diese Ausnehmung 30 vom Bremsstaub befreit wird.
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Es versteht sich, dass anstatt mehrerer Düsen 28 auch eine schlitzförmige Düse, welche sich im Wesentlichen über die gesamte radiale Breite der Reibfläche 16 erstreckt, eingesetzt werden kann. Auch mit einer solchen schlitzförmigen Düse ist jede der Ausnehmungen 30 zumindest zeitweise während der Rotation der Bremsscheibe 12 unterhalb der Düse und kann somit gereinigt werden.
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Der Düsenträger 26 ist angrenzend zu dem Bremssattel 20 angeordnet. Dadurch kann der Bremsstaub aus den Ausnehmungen 30 geblasen werden, kurz oder direkt nachdem er beim Bremsvorgang in die Ausnehmungen 30 eingebracht wurde. Somit reduziert sich auch die Gefahr des Verfestigens des Bremsstaubes in der Ausnehmung 30 der Bremsscheibe 12.
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Ferner kann der Düsenträger 26 an dem Bremssattel 20 gehalten werden, so dass keine zusätzliche Halterung vorgesehen sein muss, was den konstruktiven Aufwand gering hält.
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Zusätzlich zur Reinigungswirkung durch das Ausblasen der Ausnehmungen 30 bewirkt das Ausblasen von Luft oder Wasser aus den Düsen 28 eine Kühlung der Bremsscheibe 12, wodurch ebenfalls die Lebensdauer der Bremsscheibe 12 und die erzielte Bremswirkung verbessert werden kann.
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Der Düsenträger 26 kann sowohl an einer innenliegenden Reibfläche 16 als auch an einer außenliegenden Reibfläche 16 angeordnet sein und somit die Bremsscheibe 12 von beiden Seiten aus reinigen.
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Dies ist insbesondere bei innenbelüfteten Bremsscheiben 12 interessant, wenn die Ausnehmungen 30 sich nicht durch die gesamte Dicke der Bremsscheibe 12 erstrecken, sondern nur von der Reibfläche 16 aus bis zu einem inneren Belüftungskanal der Bremsscheibe 12. Bei solch einer Bremsscheibe 12 ist es möglich, dass die Ausnehmungen 30 an der innenliegenden Seite der Bremsscheibe 12 und die Ausnehmungen 30 an der außenliegenden Seite der Bremsscheibe 12 nicht zueinander fluchten, so dass eine Reinigung der Ausnehmungen 30 lediglich von einer Seite der Bremsscheibe 12 nicht ausreichend wäre.
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Ferner kann eine Absaugvorrichtung vorgesehen sein, mittels welcher der ausgeblasene Bremsstaub abgesaugt und aufgefangen werden kann, so dass dieser nicht in die Umwelt gelangt.
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Eine in 2 dargestellte zweite Ausführungsform der Bremsvorrichtung 10 unterscheidet sich von der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform der Bremsvorrichtung 10 dadurch, dass der Düsenträger 26 in den Bremssattel 20 integriert ist.
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Im Übrigen stimmt die in 2 dargestellte zweite Ausführungsform der Bremsvorrichtung 10 mit der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform der Bremsvorrichtung 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Eine in 3 dargestellte dritte Ausführungsform der Bremsvorrichtung 10 unterscheidet sich von der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform der Bremsvorrichtung 10 dadurch, dass die Bremsvorrichtung 10 ein Element 32 zur Rotationsmessung der Bremsscheibe 12, beispielsweise einen ABS-Ring, aufweist und dadurch dass die Bremsvorrichtung 10 mindestens eine weitere Düse 34 aufweist, welche dem Element 32 zur Rotationsmessung der Bremsscheibe 12 zugeordnet ist.
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Das Element 32 zur Rotationsmessung der Bremsscheibe 12 weist eine ringförmige Struktur auf und ist koaxial zur Rotationsachse 18 der Bremsscheibe 12 angeordnet. Dabei ist das Element 32 zur Rotationsmessung der Bremsscheibe 12 drehfest an der Bremsscheibe 12 gehalten.
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Ferner weist das Element 32 zur Rotationsmessung der Bremsscheibe 12 in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete Rippen 36 auf, mittels welcher die Rotation des Elements 32 zur Rotationsmessung der Bremsscheibe 12 bestimmt werden kann.
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Die Rippen 36, welche die Rotationsmessung ermöglichen, können ebenfalls durch Bremsabrieb/Bremsstaub verschmutzt werden, so dass eine zuverlässige Rotationsmessung nicht mehr möglich ist.
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Durch das Zuordnen der Düse 34 zu dem Element 32 zur Rotationsmessung der Bremsscheibe 12 kann der sich an den Rippen 36 anlagernde Bremsstaub ausgeblasen werden und somit das Element 32 zur Rotationsmessung der Bremsscheibe 12 frei von Bremsstaub und/oder Verschmutzungen gehalten werden.
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Im Übrigen stimmt die in 3 dargestellte dritte Ausführungsform der Bremsvorrichtung 10 mit der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform der Bremsvorrichtung 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202005006844 U1 [0003]
- DE 4240873 C3 [0004]
