DE102016105169A1

DE102016105169A1 - Bremsvorrichtung, Bremsanlage sowie Bremsstaubabsaugvorrichtung

Info

Publication number: DE102016105169A1
Application number: DE102016105169.1A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: KT Projektentwicklungs GmbH
Priority date: 2016-03-21
Filing date: 2016-03-21
Publication date: 2017-09-21

Abstract

Die Offenbarung betrifft eine Bremsvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere für Straßenfahrzeuge, mit einer Scheibeneinheit (12) mit axial voneinander beanstandeten Teilscheiben (20, 22), die zumindest zwei in einem Spalt (24) zwischen den Teilscheiben (20, 22) einander zugewandte Wirkflächen aufweisen, einem Bremssattel (14), der sich zumindest abschnittsweise in den Spalt (24) hinein erstreckt, und der zumindest einen Kolben (28) aufweist, und zur Aufnahme zumindest zweier Bremsbeläge (30, 32) ausgebildet ist, die axial auslenkbar sind, um die einander zugewandten Wirkflächen der Teilscheiben (20, 22) zu kontaktierten, und mit einer mit dem Bremssattel (14) gekoppelten Einhausung (16), die den Spalt (24) zwischen den Teilscheiben (20, 22) zumindest abschnittsweise abdeckt. Die Offenbarung betrifft ferner eine Bremsanlage mit zumindest einer Bremsvorrichtung, sowie eine Bremsstaubabsaugvorrichtung.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Bremsvorrichtung, eine Bremsanlage sowie eine Bremsstaubabsaugvorrichtung für eine solche Bremsvorrichtung.
Bremsvorrichtungen allgemeiner Art sind im Stand der Technik wohlbekannt. Insbesondere sind Scheibenbremsanlagen, Trommelbremsanalgen und kombinierte Bremsanalgen für Fahrzeuge bekannt. Die vorliegende Offenbarung bezieht sich insbesondere auf Bremsanlagen für Straßenfahrzeuge. In jüngerer Zeit haben sich hydraulisch betätigte Scheibenbremsen insbesondere aufgrund ihrer besseren Bremswirkung gegenüber Trommelbremsen durchgesetzt.
Es ist bekannt, das Bremsvorgänge üblicherweise mit einem Abrieb verbunden sind, dessen Partikel etwa Abtrag von einer Bremsscheibe oder einem Bremsbelag umfassen. Der Abrieb wird allgemein als Bremsstaub bezeichnet. Der Bremsstaub kann auch Fremdpartikel enthalten, die etwa auf Verschmutzungen oder Anhaftungen an der Scheibe oder dem Bremsbelage zurückgehen.
Bremsstaub weist eine typische Partikelgrößenverteilung auf. Es sind üblicherweise Fraktionen mit größeren Partikeln und Fraktionen mit kleineren Partikeln. Insbesondere die kleinen Partikel können mittlere Durchmesser aufweisen, die allgemein mit sogenanntem Feinstaub in Verbindung gebracht werden.
Unter Feinstaub können Staubpartikel verstanden werden, deren Abmessungen (v.a. Durchmesser) so gering sind, dass sie nicht von menschlichen Schleimhäuten und Nasenhärchen aus der Atemluft herausgefiltert werden können. Feinstäube können lungengängig sein. Feinstäube können beispielhaft Partikel mit einem Durchmesser von 10 µm (Mikrometer) oder weniger umfassen. In hoher Konzentration können Feinstaubpartikel ein gesundheitsschädlich sein. Aus diesem Grund sollte die Feinstaubexposition hinsichtlich Intensität und Dauer möglichst begrenzt werden.
Bremsstaub kann etwa Partikel auf Eisen, Kupfer, Mangan und weitere Stoffen enthalten. Neben der bloßen Partikelgröße ist mithin auch zu beachten, welche Stoffe im Bremsstaub enthalten sind. Insbesondere die Bestandteile potentiell toxischer Stoffe sollen im Feinstaub möglichst weitgehend reduziert werden.
Aus der DE 10 2006 051 972 A1 ist eine Scheibenbremse mit einer Bremsstaubsammelvorrichtung bekannt, wobei die Scheibenbremse eine Bremsscheibe und einen die Bremsscheibe übergreifenden Bremssattel aufweist, wobei die Bremsstaubsammelvorrichtung mit einem Gehäuse, das zum Übergreifen eines Abschnitts der Bremsscheibe ausgebildet ist, der sich in Hauptdrehrichtung der Bremsscheibe unmittelbar an den Bremssattel anschließt, und einer in dem Gehäuse angeordneten Bremsstaubrückhalteeinrichtung mit mehreren Bremsstaubeinlassöffnungen versehen ist.
Aus der DE 10 2010 024 944 A1 ist eine Scheibenbremse bekannt, die mit einer Bremsscheibe und einem die Bremsscheibe übergreifenden Bremssattel versehen ist, in dem mit Reibbelägen versehende Bremsbacken angeordnet sind, die jeweils mit ihrem Reibbelag beidseitig an Reibringe der Bremsscheibe anpressbar sind, wobei die Reibringe außerhalb des Überdeckungsbereiches der Reibbeläge mit einem gegenüber dem Bremssattel fest stehenden Gehäuse abgedeckt sind, das mit einer Saugeinrichtung verbunden ist, und wobei zwischen dem Gehäuse und der Saugeinrichtung eine Entstaubungsvorrichtung vorgesehen ist.
Aus der US 4,205,412 A ist eine rollbare Vorrichtung zum Absaugen von Bremsstaub bekannt, die an die Bremsanlage heranführbar ist, wenn ein entsprechendes Rad demontiert ist, wobei die Vorrichtung dann mit der Bremsanlage koppelbar ist, um diese mit einem Luftstrom zu beaufschlagen, um Bremstaub davon in einen Tank abzusaugen, wobei ein Luftreinigungsvorgang vorgesehen ist, und wobei die gereinigte Luft gefiltert und an die Umgebung abgegeben wird.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Offenbarung die Aufgabe zugrunde, eine Bremsvorrichtung sowie eine Bremsanlage mit zumindest einer derartigen Bremsvorrichtung anzugeben, die effektiv zur Feinstaubreduzierung und zur Minimierung einer Gesundheitsbelastung beitragen kann. Insbesondere soll die Bremsvorrichtung dazu beitragen, dass möglichst geringe Mengen an Bremsstau an die Umgebung abgegeben werden. Ferner soll möglichst das Betriebsverhalten der Bremsvorrichtung in zumindest einigen Betriebszuständen verbessert werden. Schließlich soll eine Bremsstaubabsaugvorrichtung für eine solche Bremsvorrichtung angegeben werden, die eine einfache Entnahme und Entsorgung von gesammeltem Bremsstaub erlaubt. Dabei soll dem Umstand Rechnung getragen werden, dass Bremsstaub in konzentrierter Form in vielen Ländern als Sonderabfall zu behandeln wäre.
Darüber hinaus soll die Bremsvorrichtung zur Verbesserung des optischen Erscheinungsbildes eines zugehörigen Fahrzeugs beitragen, indem insbesondere die Verschmutzung von Rädern oder Felgen deutlich reduziert werden.
Gemäß einem ersten Aspekt der Offenbarung wird die Aufgabe durch eine Bremsvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere für Straßenfahrzeuge, gelöst, wobei die Bremsvorrichtung Folgendes aufweist:

– eine Scheibeneinheit mit axial voneinander beanstandeten Teilscheiben, die zumindest zwei in einem Spalt zwischen den Teilscheiben einander zugewandte Wirkflächen aufweisen,
– einen Bremssattel, der sich zumindest abschnittsweise in den Spalt hinein erstreckt, und der zumindest einen Kolben aufweist, und zur Aufnahme zumindest zweier Bremsbeläge ausgebildet ist, die axial auslenkbar sind, um die einander zugewandten Wirkflächen der Teilscheiben zu kontaktierten, und
– eine mit dem Bremssattel gekoppelte Einhausung, die den Spalt zwischen den Teilscheiben zumindest abschnittsweise abdeckt.

Auf diese Weise kann in einfacher Weise eine Kapslung der Bremsvorrichtung verwirklicht werden. Der zumindest eine Kolben wirkt axial nach außen. Die Reibflächen der Bremsbeläge und der Teilscheiben, sind im Spalt ausgebildet. Die (frontalen) Außenflächen der Teilscheiben sind nicht mit Reibflächen versehen. Demgemäß kann außerhalt des Spalts keine Bremsstaub entstehen. Die vereinfacht die Kapselung, da nur ein begrenzter axialer Spalt überdeckt werden muss. Es wird eine effektive Feinstaubbindung ermöglicht.
Mit anderen Worten ist es nicht erforderlich, dass der Bremssattel die durch die Teilscheiben gebildete Bremsscheibe außen umgreift. Somit ist es auch nicht erforderlich, den Bremssattel aufwändig einzuhausen. Stattdessen kann eine einfach gestaltete Einhausung, die den Umfang des Spalts abdeckt, in dem der Bremssattel nicht ausgebildet ist, den Spalt vollständig oder nahezu vollständig verschließen.
Die beiden Teilscheiben sind derart axial voneinander beabstandet, dass die Bremsbeläge im Spalt aufnehmbar sind. Der Sattel kann als Festsattel oder als Schwimmsattel gestaltet sein.
Üblicherweise ist die Scheibeneinheit drehbar gelagert. Demgemäß ist der Bremssattel drehfest aufgenommen, um bei einem Bremsvorgang die Scheibeneinheit abzubremsen. Eine übliche Gestaltung umfasst eine Scheibeneinheit, die in Ihrem Zentrum oder im Bereich Ihres Innenumfangs mit einem Achskörper oder Radkörper verbunden ist. Der Bremssattel ist dann umfangseitig im Bereich eines Außenumfangs der Scheibeneinheit aufgenommen, um zumindest abschnittsweise radial nach innen in den Spalt einzugreifen.
Es sind alternative Ausgestaltungen bekannt, bei denen die Scheibeneinheit mit ihren Teilscheiben ringartig gestaltet ist und im Bereich ihres Außenumfangs mit einem Achskörper oder Radkörper verbunden ist. Der Bremssattel ist dann im Bereich eines Innenumfangs aufgenommen, um zumindest abschnittsweise radial nach außen in den Spalt einzugreifen.
Ein weiterer Vorteil der Kapselung besteht darin, dass weniger Schmutz oder Nässe in Kontakt mit dem Wirkbereich der Scheibe kommt. Dies gilt auch für Salzlauge, etwa bei gesalzenen Straßen im Winter. Die hat eine reduzierte Korrosion und weniger Trockenbremsungen zum Entfernen des Feuchtigkeitsfilms zur Folge. In diesem Zusammenhang wird auf sogenannte Rekuperationsbremsungen bei Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeugen und dgl. verwiesen, die bei normalen Betriebsbedingungen den Anteil klassischer Reibbremsvorgänge deutlich reduzieren.
Ferner wird die Neigung zur Pittingbildung bzw. generell die Gefahr von Oberflächenbeschädigungen an Bremsscheibe und Bremsbelag minimiert. Hierzu gehört auch eine Verringerung der Ausbildung von Riefen, da weniger Fremdkörper (Sandkörner, Glas, Split oder dergleichen) in Wirkbereich von Bremsscheibe und Bremssattel gelangen können.
Allgemein kann die Bremsvorrichtung als mit nach außen wirkenden Bremsbelägen versehene Bremsvorrichtung bezeichnet werden. Die Bremsbeläge spannen die Bremsscheibe nicht zwischen sich ein sondern beaufschlagen die Teilscheiben mit einer jeweils nach außen gerichteten Axialkomponente.
Im Vergleich zu konventionellen Bremsvorrichtungen mit einem Bremssattel, der die Scheibe umgreift, ergibt sich im Falle einer Kapselung als weiterer Vorteil eine besserte Wärmeabführung. Bei einer konventionellen Kapselung müsste auch die Einhausung die Scheibe radial umgreifen und zwar über die Wirkflächen hinweg, um den Ausstritt von Bremsstaub zu minimieren. Somit könnte aber kaum nach Wärme nach außen abgegeben werden.
Bei einer Bremsvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt sind jedoch die (frontalen) Außenflächen der Teilscheiben weiterhin freigelegt bzw. nicht durch die Einhausung abgedeckt. Reibungswärme, die an den Wirkflächenpaarungen im Spalt entsteht, kann durch die Teilscheiben hindurch axial nach außen abgeführt werden. Insofern kann auch bei einer Kapselung des Spalts eine übermäßige Erhitzung bzw. ein Wärmestau vermieden werden. Die Teilscheiben bestehen üblicherweise aus gut wärmeleitendem Material. Die erlaubt die Durchleitung der thermischen Energie von innen nach außen.
Die Scheibeneinheit kann eine einteilige ausbildete Scheibe umfassen, die die beiden Teilscheiben umfasst. Alternativ ist es vorstellbar, die Scheibe als mehrteilige, gebaute Scheibe auszuführen und separate Teilscheiben miteinander zu fügen. Die Scheibeneinheit ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch gestaltet und weist beispielhaft einen etwa U-förmigen (umlaufenden) Querschnitt auf, wobei Schenkel des U durch die Teilscheiben gebildet werden, zwischen denen sich der Spalt erstreckt. Eine Basis des U kann demgemäß durch die Verbindung zwischen den Teilscheiben gebildet werden. In die geöffnete Seite des U kann der Bremssattel mit den Bremsbelägen eingreifen. Je nach Bauart zeigt die Öffnung des U radial nach außen oder nach innen zeigen. Die Öffnung des U wird durch die Einhausung abgedeckt, um die Spalt zu verschließen.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der Vorrichtung decken die Einhausung und der Bremssattel, insbesondere ein Gehäuse des Bremssattels, gemeinsam den Spalt entlang seines Gesamtumfangs ab, wobei eine Relativrotation zwischen der Scheibeneinheit und der Einhausung ermöglicht ist. Somit kann die Einhausung besonders einfach gestaltet sein und beispielhaft im Wesentlichen durch einen gebogenen Blechstreifen oder ein gebogenes Blechprofil gebildet sein.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Vorrichtung erstreckt sich die Einhausung ringabschnittsförmig radial um den Spalt, wobei die Einhausung einen Querschnitt mit einem Umfangsabschnitt und sich radial in Richtung auf Umfangsflächen der Teilscheiben erstreckenden Seiten aufweist. Somit kann auch der Querschnitt der Einhausung etwa U-förmig sein, wobei die Schenkel des U deutlich kleiner als die Basis des U sind, die die Schenkel miteinander verbindet.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Seiten der Einhausung Umfangsnuten der Teilscheiben zugeordnet, wobei die Seiten direkt oder über Kontaktelemente mit den Umfangsnuten gekoppelt sind. Auf diese Weise kann trotz der Relativrotation zwischen den Teilscheiben und der Einhausung eine gute Abdichtung gewährleistet werden.
Bei den Kontaktelementen kann es sich etwa um Kontaktbürsten, eine Kontaktlippe oder um einen nachgiebigen Werkstoff, etwa einen Schaumwerkstoff, handeln. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Vorrichtung sind an der Einhausung Bürstenelemente aufgenommen sind, die die Teilscheiben umfänglich. Die Kontaktelemente können insbesondere in die Umfangsnuten eingreifen. Auf diese Weise wird eine Art Labyrinthdichtung verwirklicht, die das Austreten von Feinstaub erschwert.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist die axiale Erstreckung der Scheibeneinheit größer als axiale Erstreckung der Einhausung, wobei die Einhausung insbesondere die Scheibeneinheit nicht axial übergreift. Nur ein geringer Teil des Bauraums, den die Bremsvorrichtung beansprucht, wird durch die Einhausung abgedeckt.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Teilscheiben der Scheibeneinheit an ihren voneinander abgewandten Außenflächen nicht mit Wirkflächen zum Bremseingriff versehen. Dies verringert die Gefahr von Beschädigungen, die die sich im Spalt befindlichen Wirkflächen durch Teilscheiben selbst geschützt werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Teilscheiben der Scheibeneinheit an ihren voneinander abgewandten Außenflächen mit Stützelementen versehen, insbesondere mit Stützrippen. Die Stützelemente können auch zur Wärmeabfuhr dienen. Die Stützelemente vergrößern die Oberfläche der Scheibeneinheit. Die Stützelemente wirken einer übermäßig großen Verformung der Teilscheiben entgegen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Vorrichtung weisen die Teilscheiben der Scheibeneinheit Kühlkanäle auf, die nach außen geöffnet sind und in Richtung auf den Spalt zwischen den Teilscheiben geschlossen sind, um einen Austritt von Staub zu verhindern. Die Kühlkanäle können einerseits als Blindkanäle gestaltet sein. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung sind die Kanäle mit Stopfen verschlossen. Die Stopfen können grundsätzlich Filterelemente umfassen, um einen Fluiddurchtritt zu gewährleisten
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist zumindest am Bremssattel oder der Scheibeneinheit zumindest ein Entlüftungskanal ausgebildet, wobei der Kanal mit einem Filterelement gekoppelt ist. Auf diese Weise kann etwa ein Druckausgleich erfolgen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Vorrichtung weist die Scheibeneinheit zumindest einen Abführkanal für Bremsstaub auf, der in den Spalt zwischen den Teilscheiben mündet. Auf diese Weise kann der Bremsstaub abgeführt werden. Somit wird verhindert, dass der Bremsstaub nachteilige Auswirkungen auf den Betrieb der Bremsvorrichtung hat. Vorzugsweise erlaubt der Abführkanal eine gezielte Bewegung des Bremsstaubs weg vom Spalt bzw. weg von den Wirkflächen.
Vorzugsweise ist der zumindest ein Abführkanal mit einer Fangstruktur für den Bremsstaub gekoppelt. Die Fangstruktur reduziert oder verhindert einen Rücktransport des Bremsstaubs in den Spalt. Die Fangstruktur kann etwa trichterartig gestaltete Elemente aufweisen oder allgemeiner nach Art einen Rückschlagventils eine Durchlassrichtung und eine Sperrrichtung definieren. Die Sperrrichtung kann auch als Richtung mit vermindertem Durchlass bezeichnet werden. Die Fangstruktur kann zum Transport die Fliehkraft nutzen, die bei einer Rotation der Scheibeneinheit entsteht.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Vorrichtung mündet der zumindest eine Abführkanal in einen Sammler, der dort gesammelten Bremsstaub zurückhält. Vorzugsweise ist der Sammler derart gestaltet, dass auch bei im Betrieb der Vorrichtung auftretenden Fliehkräften ein Rücktransport des Bremsstaubes im Wesentlichen vermieden wird.
Beispielhaft ist im zumindest einen Abführkanal ein Labyrinth für den Bremsstaub ausgebildet, dass einen Eintritt in den Sammler erlaubt, aber einen Austritt erschwert.
Ferner kann der Sammler mit einem Anschluss für eine Absaugvorrichtung versehen sein, die ein Ankoppeln und ein Absaugen oder Ausblasen des gesammelten Bremsstaubs erlaubt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Bremsanlage mit zumindest einer Bremsvorrichtung, vorzugsweise einer Mehrzahl von Bremsvorrichtungen, gemäß zumindest einer hier gezeigten Ausführungsform. Hierbei kann es sich etwa um eine Zweikreis-Bremsanlage für ein Straßenfahrzeug handeln.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Bremsstaubabsaugvorrichtung, die Folgendes umfasst:

– eine Anschlussleitung, die an eine Bremsvorrichtung gemäß zumindest einer hier gezeigten Ausführungsform ankoppelbar ist,
– eine Saugeinrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks,
– eine Abscheideeinrichtung zur Separierung von Bestandteilen des Bremsstaubs, und
– eine Sammeleinrichtung mit zumindest zwei Sammelbehältern, in denen separierte Bestandteile des Bremsstaubs lagerbar sind.

Auf diese Weise kann der Bremsstaub einfach und sicher abgenommen und einer Entsorgung bzw. einem Recycling zugeführt werden. Die Bremsvorrichtung weist vorzugsweise eine Absaugöffnung auf, über die die Absaugvorrichtung ankoppelbar ist. Auf diese Weise kann der Staub abgesaugt werden, ohne dass eine Demontage der Bremsvorrichtung erfolgen muss. Bei der Bremsvorrichtung ist beispielhaft ferner eine Entlüftung oder Nachsaugöffnung vorgesehen, die das Absaugen erleichtert.
Es versteht sich, dass die Absaugvorrichtung auch als Blasvorrichtung ausgeführt sein kann, je nachdem ob ein Überdruck oder ein Unterdruck erzeugt wird, um den Bremsstaub aus der Bremsvorrichtung zu entnehmen. Zur Vermeidung einer unkontrollierten Verbreitung des Bremsstaubs wird gemäß zumindest einigen Ausführungsbeispielen ein Absaugen bevorzugt.
Wenn separate Bestandteile des Bremsstaubs vorliegen, kann sich einerseits die Entsorgung vereinfachen. Ferner ist es vorstellbar, seltene Rohstoffe, die im Bremsstaub enthalten sind, einem Recycling zuzuführen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Bremsstaubabsaugvorrichtung weist die Abscheideeinrichtung zumindest einen magnetischen Abscheider oder einen Zentrifugalabscheider zur Separierung von Bestandteilen des Bremsstaubs auf.
Derartige Abscheider können genutzt werden, um Bestandteile des Bremsstaubs voneinander zu trennen. Somit können potentiell toxische Bestandteile noch gezielter entsorgt werden. Der Zentrifugalabscheider kann auch als Fliehkraftabscheider bezeichnet werden.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung 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.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:
1 eine vereinfachte schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer Bremsvorrichtung;
2 eine vereinfachte schematische frontale Ansicht der Ausgestaltung gemäß 1;
3 eine vereinfachte schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Bremsvorrichtung;
4 eine vereinfachte schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Bremsvorrichtung;
5 eine vereinfachte schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Bremsvorrichtung;
6 eine vereinfachte schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Bremsvorrichtung;
7 eine vereinfachte schematische Ansicht einer Bremsanlage mit einer Mehrzahl von Bremsvorrichtungen; und
8 eine vereinfachte schematische Ansicht einer Bremsstaubabsaugvorrichtung mit einer Abscheideeinrichtung.
1 zeigt eine vereinfachte schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer mit 10 bezeichneten Bremsvorrichtung. 2 zeigt eine korrespondierende frontale Ansicht einer Bremsvorrichtung 10. Die in den 1 und 2 zur Veranschaulichung gezeigten Bremsvorrichtungen 10 müssen sich nicht vollständig im Hinblick auf Maßstab und Detailgestaltung entsprechen.
Die Bremsvorrichtung 10 weist eine Scheibeneinheit 12 auf, die auch als Scheibe bezeichnet werden kann. Die Scheibeneinheit 12 ist üblicherweise mittelbar oder unmittelbar drehbar gelagert einem Fahrzeug aufgenommen. Ferner ist ein Bremssattel 14 vorgesehen, der üblicherweise drehfest am Fahrzeug aufgenommen ist. Auf diese Weise kann der Bremssattel 14 auf die Scheibeneinheit 12 einwirken, um diese bedarfsweise zu verzögern.
Ferner umfasst die Bremsvorrichtung eine Einhausung 16, die zur Kapselung der Bremsvorrichtung 10 und insbesondere gegen einen übermäßigen Austritt von Bremsstaub vorgesehen ist. Die Bremsvorrichtung 10 ist an einer Achse 18 aufgenommen. Die Einhausung 16 ist wie der Bremssattel 14 drehfest am Fahrzeug aufgenommen. Mit anderen Worten umfasst eine üblicher Betrieb der Bremsvorrichtung 10 eine Relativrotation der Scheibeneinheit 12 in Bezug auf den Bremssattel 14 und die Einhausung 16. Beispielhaft ist die Einhausung 16 an einem Gehäuse des Bremssattels 14 aufgenommen.
Scheibeneinheit 12 umfasst eine erste Teilscheibe 20 sowie eine zweite Teilscheibe 22, die voneinander beabstandet sind. Zwischen den Teilscheiben 20, 22 ist ein Spalt 24 ausgebildet. Der Spalt 24 kann auch als Ringspalt bezeichnet werden. Der Bremssattel 14 erstreckt sich zumindest abschnittsweise in den Spalt 24 hinein. Gemeinsam decken die Einhausung 16 und der Bremssattel 14 den Spalt 24 umfänglich ab.
Der Bremssattel 14 umfasst zumindest einen Kolben 28, der im Spalt 24 aufgenommen sind. Es sind Ausgestaltungen mit zwei Kolben vorstellbar. Gleichwohl kann mit nur einem Kolben 28, der in einem Bremszylinder aufgenommen ist, die Bremsvorrichtung 10 betätigt werden. Am Bremssattel 14 sind ferner zwei Bremsbeläge 30, 32 aufgenommen, von denen ein Bremsbelag 30 der ersten Teilscheibe 30 und ein zweiter Bremsbelag 32 der zweiten Teilscheibe 32 zugeordnet ist. Der Kolben 28 ist verfahrbar. Der Bremssattel 14 ist dazu ausgebildet, die Bremsbeläge 30, 32 bei Bedarf voneinander weg zu bewegen und in Richtung auf die Teilscheiben 20, 22 zu drängen.
Ein Kontakt zwischen Wirkflächen der Teilscheiben 20, 22 und den Bremsbelägen 30, 32 findet im Spalt 24, also im Zwischenraum zwischen den Teilscheiben 20, 22 statt. Somit kann nur im Spalt 24 Bremsstaub entstehen. Die Kapselung des Spalts 24 ist einfach ausführbar, da nur ein Steifen abgedeckt werden muss.
Im Betrieb findet häufig eine Relativrotation zwischen der Scheibeneinheit 12 und der Einhausung 16 statt. Um trotzdem für eine gute Abdichtung zu sorgen, kann die Einhausung 24 Umfangflächen der Teilscheiben 20, 22 zumindest abschnittsweise überdecken.
Die Einhausung 16 weist beispielhaft einen Querschnitt mit einem Umfangsabschnitt 36 auf, der sich zwischen zwei Seiten 38, 40 erstreckt, die sich radial in Richtung auf die Teilscheiben 20, 22 erstrecken. Der Umfangsabschnitt 36 erstreckt sich von einer Teilscheibe 20 zur anderen Teilscheibe 22. Insgesamt kann die Einhausung 16 einen Querschnitt in Form einen flachen U aufweisen.
Die Seiten 38, 40 können an den Umfangflächen der Teilscheiben 20, 22 beispielhaft in Nuten 52 eingreifen. Somit wird ein Austritt des Bremsstaubs auch bei einer Relativbewegung zwischen der Scheibeneinheit 12 und der Einhausung 16, die ein gewisses Spiel bedingt, verhindert. Es ist auch vorstellbar, bei den Seiten 38, 40 Dichtelemente vorzusehen, etwa Bürsten, Lippen oder dergleichen, die gleichwohl eine Relativrotation zwischen Scheibeneinheit 12 und Einhausung 16 erlauben.
Einer Zusammenschau der 1 und der 2 ist entnehmbar, dass außen an den Teilscheiben 20, 22 eine Verippung 42 ausgebildet sein kann. Die Verrippung 42 erhöht die Steifigkeit der Teilscheiben 20, 22. Ferner erhöht die Verrippung 42 die Oberfläche der Scheibeneinheit 12. Die hat positive Auswirkungen auf die Wärmeableitung im Betrieb. Der 2 ist eine sternförmige Anordnung von Rippen entnehmbar. Andere Gestaltungen sind denkbar. Ferner ist in 1 und 2 eine mit 48 bezeichnete Bremsleitung angedeutet.
Mit Bezugnahme auf 3, 4, 5 und 6 werden alternative Ausgestaltungen der in den 1 und 2 gezeigten Bremsvorrichtung 10 veranschaulicht.
3 zeigt eine mit 110 bezeichnete Bremsvorrichtung. 4 zeigte eine mit 210 bezeichnete Bremsvorrichtung. 5 zeigt eine mit 310 bezeichnete Bremsvorrichtung. 5 zeigte eine mit 410 bezeichnete Bremsvorrichtung. Es versteht sich, dass Aspekte und Merkmale einer der Bremsvorrichtungen 10, 110, 210, 310 und 410 auch mit den anderen Ausführungsformen kombinierbar sind.
Im Hinblick auf den Grundaufbau der Bremsvorrichtungen 110, 210, 310, 410 und 510 wird der Einfachheit halber auf die obigen Ausführungen zur Erläuterung der 1 und 2 verwiesen.
3 zeigt eine vereinfachte schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Bremsvorrichtung 110. Die Bremsvorrichtung 110 umfasst in grundsätzlich bereits beschriebener Weise eine Scheibeneinheit 12 mit Teilscheiben 20, 22, einen Bremssattel 14 sowie eine Einhausung 16. Die Einhausung 16 überdeckt einen Spalt 24 zwischen den Teilscheiben 20, 22 und greift in Nuten 52 am Umfang der Teilscheiben 20, 22 ein.
Am Bremssattel sind mit 54 bezeichnete Kanäle angedeutet, die etwa als Entlüftungskanäle dienen können. Damit über die Kanäle 54 kein Bremsstaub austreten kann, sind Filter 56 verbaut, die einen Durchtritt von Partikeln ab einer bestimmten Mindestgröße unterbinden.
Am Bremssattel 14 ist neben dem Bremskolben 28 zumindest ein Stellzylinder 60 vorgesehen. Ferner sind Bremsbelagträger 62 vorgesehen, die die Bremsbeläge 30, 32 tragen. Zur Verschleißkontrolle bzw. allgemein zur Überwachung sind Sensoren 64 verbaut, die etwa einen Mindestbelagdicke der Bremsbeläge 30, 32 überwachen. Die Sensoren 64 können ferner mittelbar oder unmittelbar eine Anlage oder einen Ist-Abstand der Bremsbeläge 30, 32 bezüglich der Teilscheiben 20, 22 überwachen.
Sofern etwa im Verschleißfall die Bremsbeläge 30, 32 dünner werden, kann über den oder die Stellzylinder 60 eine Ausgleichsbewegung erzeugt werden, um die Bremsbeläge 30, 32 wieder nahe an die Teilscheiben 20, 22 heranzubringen. Dies verkürzt den Leerweg und erhöht die Bremsleistung. Über eine mit 66 bezeichnete Steuerleitung können Sensorsignale und/oder Steuersignale für die Stellzylinder 60 ausgetauscht werden.
Ferner weist die Bremsvorrichtung 110 gemäß 3 Kühlkanäle 68 auf. Die Kühlkanäle 68 vergrößern die wirksame Oberfläche der Scheibeneinheit 12. Die Kühlkanäle 68 können zur effizienten Wärmeabfuhr beitragen. Es ist nicht erforderlich, dass die Kühlkanäle 68 eine Verbindung zwischen dem Spalt 24 zwischen den Teilscheiben 20, 22 und einer Umgebung der Bremsvorrichtung 110 herstellen. Insofern können die Kühlkanäle 68 als Blindkanäle gestaltet sein. Es ist jedoch auch vorstellbar, durchgehende Kühlkanäle 68 mittels Blindstopfen und/oder Filtern derart abzudichten, dass kein Bremsstaub oder allenfalls nur geringe Mengen nach außen dringen können.
Zusätzlich oder alternativ zu den Kühlkanälen kann eine Kühlverrippung 70 vorgesehen sein, die entsprechende Rippen und/oder Vertiefungen umfasst. Die Kühlverrippung 70 kann mit einer Mehrzahl von Kühlkanälen 68 kombiniert sein. Auch die Kühlverrippung 70 vergrößert die wirksame Oberfläche der Scheibeneinheit 12.
Über mit 72 bezeichnete Abführkanäle wird Abrieb oder Staub, der beim Bremsen entsteht, in Richtung zumindest eines Sammlers 76 geleitet, vgl. auch einen mit 74 bezeichneten Pfeil in 3. Somit werden übermäßig Ansammlungen von Bremsstaub im Spalt 24 vermieden. Der zumindest eine Sammler 76 dient als Speicher oder Zwischenspeicher für den Bremsstaub, bevor dieser einer Entsorgung zugeführt wird. Über einen Anschluss 78 kann der Bremsstaub abgegeben werden, etwa durch Absaugen oder mittels Ausblasen. Der Sammler 76 umfasst beispielhaft eine ringartige Aufnahmekavität.
Vorzugsweise ist der Sammler 76 derart gestaltet, dass der Bremsstaub im Normalbetrieb der Bremsvorrichtung 110 nicht ohne weiteres zurück in den Spalt gelangen kann. Hierbei sind insbesondere Fliehkräfte beim Betrieb der Bremsvorrichtung 110 zu berücksichtigen, die den Bremsstaub grundsätzlich radial nach außen drängen.
Eine Soll-Transportrichtung (vgl. den Pfeil 74) für den Bremsstaub kann ferner durch eine definierte Strömung in den Abführkanälen 72 festgelegt werden. Beispielhaft kann im Betrieb auftretender Fahrtwind genutzt werden, um den Bremsstaub aus dem Spalt 24 heraus in Richtung auf den Sammler 76 zu fördern. Die Strömungsführung kann beispielsweise die Erzeugung eines Druckgefälles zwischen dem Sammler 76 und dem Spalt 24 beinhalten, um die Bewegungsrichtung für en Bremsstaub festzulegen.
4 zeigt eine vereinfachte schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Bremsvorrichtung, die mit 210 bezeichnet ist. In struktureller Hinsicht ähnelt die Bremsvorrichtung 210 der Bremsvorrichtung 110, die bereits in Zusammenhang mit 3 veranschaulicht wurde. Auch die Bremsvorrichtung 210 umfasst einen Sammler 76, der über Abführkanäle 72 mit dem Spalt 24 verbunden ist. Die Bremsvorrichtung 210 umfasst keine aufwändige Kühlverrippung 70 bzw. keine Vielzahl an Kühlkanälen 72, wie in 3 gezeigt.
5 zeigt eine vereinfachte schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Bremsvorrichtung, die mit 310 bezeichnet ist. In struktureller Hinsicht ähnelt die Bremsvorrichtung 310 der Bremsvorrichtung 110, die bereits in Zusammenhang mit 3 veranschaulicht wurde. Die Bremsvorrichtung 310 unterscheidet sich beispielhaft durch die Gestaltung der Abführkanäle 72 von der Bremsvorrichtung 110.
In 5 ist eine Vielzahl von Abführkanälen 72 gezeigt, die in eine Steigleitung münden, die in den Sammler 76 mündet. Es versteht sich, dass auch die Abführkanäle 72 die wirksame Oberfläche der Scheibeneinheit 12 vergrößern und somit zu Kühlung bzw. Wärmeabfuhr beitragen. Insofern können die in 5 Abführkanäle 72 als kombinierte Abführ- und Kühlkanäle bezeichnet werden. Die Abführkanäle 72 können auch zur Entlüftung bzw. zum Druckabbau genutzt werden.
6 zeigt eine vereinfachte schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Bremsvorrichtung, die mit 410 bezeichnet ist. In struktureller Hinsicht ähnelt die Bremsvorrichtung 410 der Bremsvorrichtung 310, die bereits in Zusammenhang mit 5 veranschaulicht wurde. Auch die Bremsvorrichtung 410 ist mit zumindest einem Sammler 76 für Bremsstaub versehen, der über Abführkanäle 72 mit dem Spalt 24 verbunden ist. Im Gegensatz zur in 5 veranschaulichten Variante sind die Abführkanäle 72 in 6 gegenüber einer Längsachse der Bremsvorrichtung 410 deutlich geneigt. Dies kann ein Fliehkraft unterstütztes Abführen und Sammeln des Bremsstaubs vereinfachen.
Die in 6 gezeigten Sammler 76 sind außen an die Teilscheiben 20, 22 der Scheibeneinheit 12 angeordnet bzw. angeflanscht. Die in den 3 bis 5 gezeigten Sammler 76 sind in einem Zentralbereich der Scheibeneinheit 12 ausgebildet oder angeordnet. Die Sammler 76 sind bei der Bremsvorrichtung 410 gemäß 6 zumindest teilweise in dem Bereich der Scheibeneinheit 12 abgeordnet, in dem der Bremssattel bei einer konventionellen vorgesehen wäre.
7 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht einer Bremsanlage 80 mit einer Mehrzahl von Bremsvorrichtungen 10. Die Bremsanlage 80 kann beispielhaft bei einem Straßenfahrzeug wie einem PKW oder einem Nutzfahrzeug verwendet werden. Die Bremsanlage 80 weist beispielhaft insgesamt vier Bremsvorrichtungen 10 auf, von denen zumindest einige gemäß den hier gezeigten Aspekten und Ausführungsformen gestaltet sind.
Üblicherweise sind jeder Achse eines Fahrzeugs, bzw. bei mehrachsigen Fahrzeugen zumindest zwei Achsen davon, zwei Bremsvorrichtungen 10 zugeordnet, von denen eine einer rechten Seite und eine einer linken Seite zugeordnet ist.
Die Bremsanlage 80 weist ferner ein Bremspedal 82 auf, das auch als Bremshebel bezeichnet werden kann. Ferner ist beispielhaft ein Hauptbremszylinder 84 vorgesehen, der auch einen Bremskraftverstärker umfassen kann. Zwischen den Bremsvorrichtungen 10 und dem Hauptbremszylinder 84 erstrecken sich Bremsleitungen. Die Bremsanlage 80 umfasst zumindest einen Bremskreis. Es sind auch Zweikreisbremsen vorstellbar. Die Bremsanlage 80 umfasst ferner beispielhaft einen Bremskraftverteiler 86, der beispielhaft das Verhältnis der Bremskraft an Vorderachse und Hinterachse regelt. Es versteht sich, dass insbesondere Bremsanlagen 80 modernerer Fahrzeuge weitere Elemente umfassen können, dies betrifft insbesondere Assistenz- und Regelsysteme wie etwa Antiblockiersysteme (ABS), Stabilitätsprogramme (ESP), Berganfahrassistenten, usw.
8 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht einer Bremsstaubabsaugvorrichtung die insgesamt mit 92 bezeichnet ist.
Die Bremsstaubabsaugvorrichtung 92 ist zur Ankopplung an eine Bremsvorrichtung 10, 110, 210, 310, 410 nach einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgestaltet. Beispielhaft veranschaulicht 8 in schematisch stark vereinfachter Form einen Sammler 76, in den über einen Abführkanal 72 Bremsstaub geleitet wird, vgl. einen mit 74 bezeichneten Pfeil. Im Sammler 76 wird Bremsstaub 88 gesammelt. Beispielhaft weist der Sammler 76 einen Füllstandssensor 90 auf, den Füllstand des Sammlers 76 überwacht.
Die Absaugvorrichtung 92 umfasst eine Leitung 94, die an einen Anschluss 78 des Sammlers 76 ankoppelbar ist. Beispielhaft umfasst die Absaugvorrichtung ferner ein Gestell, insbesondere ein rollfähiges Gestell, das an Werkstattanforderungen angepasst ist. Die Absaugvorrichtung 92 kann etwa modulartig aufgebaut sein.
Die Absaugvorrichtung 92 umfasst beispielhaft eine Saugeinrichtung 96. Gemäß alternativen Ausgestaltungen kann die Absaugvorrichtung 92 mit einer separaten Saugeinrichtung oder Blaseinrichtung gekoppelt werden, die eine Saug- oder Blasströmung bereitstellt. Die Saugeinrichtung 96 kann nach Art eines Gebläses gestaltet sein.
Die Saugeinrichtung 96 ist mit einer Abscheideeinrichtung 98 gekoppelt. Bremsstaub, der über die Leitung 94 angesaugt oder in die Absaugvorrichtung 92 eingeblasen wird, passiert die Abscheideeinrichtung 98. Die Abscheideeinrichtung 98 dient zu Separierung von Komponenten oder Fraktionen des Bremsstaubs. Auf diese Weise können die Bestandteile des Bremsstaubs voneinander separiert werden. Dies erlaubt zum Beispiel eine Verwertung potentiell werthaltiger Bestandteile, die recyclebar sind. Ferner können potentiell toxische oder anderweitig kritische Bestandteile einer gezielten Weiterbehandlung und/oder Entsorgung zugeführt werden.
Abscheideeinrichtung 98 kann beispielhaft als Fliehkraftabscheider gestaltet sein und Komponenten aufgrund ihres spezifischen Gewichts voneinander trennen. Andere Arten der Abscheidung sind vorstellbar, etwa Magnetabscheider. Dies umfasst auch eine Kombination verschiedener Abscheidestufen.
Gemäß dem in 8 veranschaulichten Ausführungsbeispiel trennt die Abscheideeinrichtung 98 den Bremsstaub in zwei Fraktionen auf. Dies kann etwa metallische (magnetische) und nicht-metallische Bestandteile betreffen. Andere Aufteilungen sind denkbar. An die Abscheideeinrichtung 98 schließt sich eine Sammeleinrichtung 100, die beispielhaft einen ersten Sammelbehälter 102 und einen zweiten Sammelbehälter 104 zur Aufnahme und Lagerung der Fraktionen umfasst. Die Sammelbehälter 102, 104 können beispielhaft mit einem Füllstandssensor 106 zur Füllstandsüberwachung versehen sein. Ferner zeigt 8 mit 108 bezeichnete Bedienelemente der Absaugvorrichtung 92.
Die Bezeichnung Absaugvorrichtung 92 ist nicht einschränkend zu verstehen. Allgemein kann die Vorrichtung 92 auch als Ausbringvorrichtung bezeichnet werden und neben saugenden Ausbringvorrichtungen auch blasende Ausbringvorrichtungen umfassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006051972 A1 [0007]
DE 102010024944 A1 [0008]
US 4205412 A [0009]

Claims

Bremsvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere für Straßenfahrzeuge, die Folgendes aufweist: – eine Scheibeneinheit (12) mit axial voneinander beanstandeten Teilscheiben (20, 22), die zumindest zwei in einem Spalt (24) zwischen den Teilscheiben (20, 22) einander zugewandte Wirkflächen aufweisen, – einen Bremssattel (14), der sich zumindest abschnittsweise in den Spalt (24) hinein erstreckt, und der zumindest einen Kolben (28) aufweist, und zur Aufnahme zumindest zweier Bremsbeläge (30, 32) ausgebildet ist, die axial auslenkbar sind, um die einander zugewandten Wirkflächen der Teilscheiben (20, 22) zu kontaktierten, und – eine mit dem Bremssattel (14) gekoppelte Einhausung (16), die den Spalt (24) zwischen den Teilscheiben (20, 22) zumindest abschnittsweise abdeckt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einhausung (16) und der Bremssattel (14), insbesondere ein Gehäuse des Bremssattels (14), gemeinsam den Spalt (24) entlang seinen Gesamtumfangs abdecken, wobei eine Relativrotation zwischen der Scheibeneinheit (12) und der Einhausung (16) ermöglicht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich die Einhausung (16) ringabschnittsförmig radial um den Spalt (24) erstreckt, und wobei die Einhausung (16) einen Querschnitt mit einem Umfangsabschnitt (36) und sich radial in Richtung auf Umfangsflächen der Teilscheiben (20, 22) erstreckenden Seiten (38, 40) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Seiten (38, 40) der Einhausung (16) Umfangsnuten (52) der Teilscheiben (20, 22) zugeordnet sind, und wobei die Seiten (38, 40) direkt oder über Kontaktelemente mit den Umfangsnuten (52) gekoppelt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei an der Einhausung (16) Bürstenelemente aufgenommen sind, die die Teilscheiben (20, 22) umfänglich kontaktieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei axiale Erstreckung der Scheibeneinheit (12) ist größer als axiale Erstreckung der Einhausung (16) ist, und wobei die Einhausung (16) insbesondere die Scheibeneinheit (12) nicht axial übergreift.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Teilscheiben (20, 22) der Scheibeneinheit (12) an ihren voneinander abgewandten Außenflächen nicht mit Wirkflächen zum Bremseingriff versehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Teilscheiben (20, 22) der Scheibeneinheit (12) an ihren voneinander abgewandten Außenflächen mit Stützelementen versehen sind, insbesondere mit Stützrippen (42).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Teilscheiben (20, 22) der Scheibeneinheit (12) Kühlkanäle (68) aufweisen, die nach außen geöffnet sind und in Richtung auf den Spalt (24) zwischen den Teilscheiben (20, 22) geschlossen sind, um einen Austritt von Staub zu verhindern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei zumindest am Bremssattel (14) oder der Scheibeneinheit (12) zumindest ein Entlüftungskanal (54) ausbildet ist, wobei der Entlüftungskanal (54) mit einem Filterelement (56) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Scheibeneinheit (12) zumindest einen Abführkanal (72) für Bremsstaub aufweist, der in den Spalt (24) zwischen den Teilscheiben (20, 22) mündet.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der zumindest eine Abführkanal (72) in einen Sammler (76) mündet, der dort gesammelten Bremsstaub zurückhält, wobei der Sammler (76) vorzugsweise derart gestaltet ist, dass auch bei im Betrieb der Vorrichtung auftretenden Fliehkräften ein Rücktransport des Bremsstaubes im Wesentlichen vermieden wird.
Bremsanlage mit zumindest einer Bremsvorrichtung, vorzugsweise einer Mehrzahl von Bremsvorrichtungen, nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Bremsstaubabsaugvorrichtung, umfassend: – eine Anschlussleitung (94), die an eine Bremsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 ankoppelbar ist, – eine Saugeinrichtung (96) zur Erzeugung eines Unterdrucks, – eine Abscheideeinrichtung (98) zur Separierung von Bestandteilen des Bremsstaubs, und – eine Sammeleinrichtung (100) mit zumindest zwei Sammelbehältern (102, 104), in denen separierte Bestandteile des Bremsstaubs lagerbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Abscheideeinrichtung (98) zumindest einen magnetischen Abscheider oder einen Zentrifugalabscheider zur Separierung von Bestandteilen des Bremsstaubs aufweist.