DE102017223175A1

DE102017223175A1 - Braking device for a vehicle

Info

Publication number: DE102017223175A1
Application number: DE102017223175.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Grabowski; Florian Bock
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2019-06-19

Abstract

Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend eine Bremsscheibe, einen Bremssattel mit mindestens einem Bremsbelag und mindestens eine Abscheideeinrichtung, wobei durch Rotation der Bremsscheibe eine Relativbewegung zwischen der Bremsscheibe und dem Bremssattel sowie der Abscheideeinrichtung stattfinden kann, wobei die Bremsscheibe einen Reibring, der in der Relativbewegung von dem mindestens einen Bremsbelag überstrichen wird, mit mindestens einer Reibfläche aufweist, wobei bei einem Bremsvorgang zwischen dem Bremsbelag und dem Reibring ein Reibkontakt hergestellt wird und dabei durch die Abscheideeinrichtung die Bewegung von Partikeln, die von dem mindestens einen Bremsbelag oder der Bremsscheibe abgesondert werden, beeinflusst werden kann und wobei von den abgesonderten Partikeln, bei denen zwischen magnetisch beeinflussbaren und magnetisch nicht beeinflussbaren Partikeln unterschieden wird, die magnetisch beeinflussbaren Partikel von der mindestens einen Abscheideeinrichtung durch magnetische Kräfte angezogen werden.Braking device for a vehicle, comprising a brake disc, a caliper with at least one brake pad and at least one separation device, wherein by rotation of the brake disc relative movement between the brake disc and the caliper and the separator can take place, wherein the brake disc a friction ring, in the relative movement of the at least one brake pad is swept over, having at least one friction surface, wherein during a braking operation between the brake pad and the friction ring is made a frictional contact and thereby influenced by the separation device, the movement of particles that are separated from the at least one brake pad or the brake disc can be and of the separated particles, in which a distinction is made between magnetically influenced and magnetically uncontrollable particles, the magnetically influenced particles of the at least one deposition device Durc h magnetic forces are attracted.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1.The present invention relates to a braking device for a vehicle according to the preamble of claim 1.

Derartige Bremsvorrichtungen werden im Fahrzeugbau für den Geschwindigkeitsabbau von Fahrzeugen verwendet. Dabei wird eine Bremsscheibe, bestehend aus Bremstopf und scheibenförmigem Reibring, drehfest mit einem zu bremsenden Rad verbunden. Der Reibring hat eine innere und eine äußere Reibfläche und wird abschnittsweise von einem Bremssattel umgriffen. Der Bremssattel lagert vorzugsweise zwei Bremsbeläge, wobei jeder Bremsbelag zumindest eine Grundplatte und einen darauf aufgebrachten Reibbelag aufweist. Die Bremsbeläge werden bei einer (vorzugsweise hydraulischen) Betätigung des Bremssattels gegen die entsprechenden Reibflächen des Reibrings gedrückt. Dabei schleift der Reibbelag über die jeweilige Reibfläche und verringert die Drehgeschwindigkeit der Bremsscheibe. Durch den schleifenden Kontakt werden staubförmige Partikel vom Reibbelag und/oder der Bremsscheibe abgelöst und von der herrschenden Luftströmung in die Umwelt getragen. Diese Partikel verschmutzen einerseits die Räder des Fahrzeugs, was in einer optischen Beeinträchtigung und einem Angriff auf die Oberfläche in Form von Flugrost resultiert, andererseits stehen sie im Verdacht, gesundheitsgefährdend für lebende Organismen zu sein. Durch ihre besonders geringe Größe sind die Partikel als Feinstaub zu klassifizieren, wobei es ein ständiges Bestreben ist, die Feinstaubemissionen im Straßenverkehr zu reduzieren.Such braking devices are used in vehicle construction for the speed reduction of vehicles. In this case, a brake disc, consisting of brake pot and disc-shaped friction ring, rotatably connected to a wheel to be braked. The friction ring has an inner and an outer friction surface and is partially gripped by a caliper. The brake caliper preferably supports two brake linings, each brake pad having at least one base plate and a friction lining applied thereto. The brake pads are pressed in a (preferably hydraulic) actuation of the caliper against the corresponding friction surfaces of the friction ring. The friction lining grinds over the respective friction surface and reduces the rotational speed of the brake disc. Due to the abrasive contact dust-like particles are detached from the friction lining and / or the brake disc and carried by the prevailing air flow into the environment. On the one hand, these particles pollute the wheels of the vehicle, resulting in visual impairment and attack on the surface in the form of rust, on the other hand, they are suspected to be hazardous to life for living organisms. Due to their particularly small size, the particles are classified as fine dust, and it is a constant effort to reduce the fine dust emissions in road traffic.

Die gattungsbildende WO 2014/072234 A2 offenbart dazu eine Scheibenbremsanlage für ein Fahrzeug mit einem Reibring einer Bremsscheibe, einem Bremsbelag mit Reibmaterial, das bei einem schleifenden Kontakt mit dem Reibring staubförmige Partikel absondert, und einer selbsttätig arbeitenden Absaugeinrichtung zum Abführen der Partikel. Die Absaugeinrichtung weist eine Einlassöffnung in unmittelbarer Nähe zum Bremsbelag und zum Reibring, ein Auffangbehältnis zum Aufsammeln der Partikel und ein Sauggebläse, das mittels eines Abrollkörpers mechanisch von dem sich drehenden Reibring angetrieben werden kann, auf. Durch den von dem Sauggebläse erzeugten Unterdruck werden die von dem Reibbelag abgesonderten Partikel durch die Einlassöffnung eingesaugt und in das Auffangbehältnis befördert. Das Sauggebläse wird ohne gesonderten Antrieb ausschließlich mechanisch über die Drehung des Reibrings angetrieben. Allerdings hat dies zur Folge, dass sich das Sauggebläse immer, also auch wenn der Reibbelag gerade nicht über den Reibring schleift und deshalb keine Partikel abgesondert werden, zusammen mit dem Reibring dreht und diesem durch die zusätzliche Reibung und Trägheit der Absaugeinrichtung kontinuierlich Rotationsenergie entzieht. Dies wirkt sich nachteilig auf die Energieeffizienz aus.The generic WO 2014/072234 A2 discloses a disc brake system for a vehicle with a friction ring of a brake disc, a brake pad with friction material, which separates dusty particles in a sliding contact with the friction ring, and an automatically operating suction device for removing the particles. The suction device has an inlet opening in the immediate vicinity of the brake lining and the friction ring, a collecting container for collecting the particles and a suction fan, which can be mechanically driven by a rolling body of the rotating friction ring on. By the negative pressure generated by the suction fan, the particles separated from the friction lining are sucked in through the inlet opening and conveyed into the collecting container. The suction fan is driven only mechanically by the rotation of the friction ring without a separate drive. However, this has the consequence that the suction fan always, so even if the friction lining just does not drag over the friction ring and therefore no particles are separated, rotates together with the friction ring and this continuously extracts rotational energy by the additional friction and inertia of the suction. This has a negative impact on energy efficiency.

Die EP 2 522 876 A1 beschreibt eine Scheibenbremsanlage für ein Fahrzeug mit einem Reibring einer Bremsscheibe, der durch die Bewegung des Fahrzeugs in Drehung versetzt werden kann, sowie einen Bremssattel mit Bremsbelägen. Der Reibring wird abschnittsweise von einer Absaugeinrichtung umgriffen, wobei ein Sauggebläse über einen Filter die Partikel absaugt, die bei einem schleifenden Kontakt der Bremsbeläge mit dem Reibring abgesondert werden. Die Partikel gelangen dabei durch die Drehung des Reibrings in den von der Absaugeinrichtung erfassten Bereich. Das Sauggebläse wird durch einen elektrischen Antrieb betrieben, wobei der elektrische Antrieb vorzugsweise nur dann aktiv ist, wenn die Bremsbeläge zur Verlangsamung des Fahrzeugs gegen den Reibring gepresst werden. Nachteilig ist, dass die Sauggebläse zur Funktion separate elektrische Antriebe mit einer entsprechenden Steuerung benötigen. Das macht die Absaugeinrichtung insgesamt aufwändiger und teurer.The EP 2 522 876 A1 describes a disc brake system for a vehicle with a friction ring of a brake disc, which can be rotated by the movement of the vehicle in rotation, and a brake caliper with brake pads. The friction ring is partially surrounded by a suction device, wherein a suction fan via a filter sucks the particles that are secreted at a sliding contact of the brake pads with the friction ring. The particles pass through the rotation of the friction ring in the area detected by the suction device. The suction fan is operated by an electric drive, wherein the electric drive is preferably only active when the brake pads are pressed against the friction ring to slow the vehicle. The disadvantage is that the suction fan to function separate electric drives with a corresponding control need. This makes the suction device more complex and expensive.

Die DE 10 2016 000 890 A1 beschreibt eine Scheibenbremsanlage für ein Fahrzeug mit einer Bremsscheibe mit einem scheibenförmigen Reibring, der durch eine Bewegung des Fahrzeugs in Drehung versetzt wird, sowie einen Bremssattel und eine Absaugeinrichtung mit einem Antriebsrad und einem Lüfter, die in einem Gehäuse mit Ansaugöffnung angeordnet sind. Das Antriebsrad wird durch ein Abrollen auf der Bremsscheibe in Drehung versetzt, welche auf den Lüfter übertragen wird, wodurch ein Luftsog durch die Ansaugöffnung entsteht, mit dem die von Reibring oder Bremsbelägen abgesonderten Partikel in das Gehäuse der Absaugeinrichtung gesaugt werden und wobei das Antriebsrad nur während des Bremsvorgangs auf der Bremsscheibe abrollt. Nachteilig ist, dass zusätzliche Reibung und Trägheit der Absaugeinrichtung während des Bremsvorgangs der Bremsscheibe Rotationsenergie entzieht. Dies wirkt sich nachteilig auf die Energieeffizienz aus. Darüber hinaus entsteht ein erhöhter Montage- und Kostenaufwand.The DE 10 2016 000 890 A1 describes a disc brake system for a vehicle with a brake disc with a disc-shaped friction ring, which is rotated by a movement of the vehicle in rotation, and a caliper and a suction device with a drive wheel and a fan, which are arranged in a housing with suction. The drive wheel is rotated by rolling on the brake disk, which is transmitted to the fan, whereby a Luftsog is formed by the suction, with which the separated from friction ring or brake pads particles are sucked into the housing of the suction and wherein the drive wheel only during of the braking process rolls on the brake disc. The disadvantage is that additional friction and inertia of the suction device during the braking process of the brake disc extracts rotational energy. This has a negative impact on energy efficiency. In addition, there is an increased installation and cost.

Daher bleibt in der gängigen Praxis nach aktuellem Stand der Technik häufig nur eine nachträgliche, händische Behandlung durch Felgenreiniger, die auf chemische und/oder mechanische Wirkung setzt.Therefore, in common practice according to the current state of the art often only a subsequent, manual treatment by rim cleaner, which relies on chemical and / or mechanical action.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, die von der durch die Bremswirkung entstehenden Partikelmenge weniger Partikel entweichen lässt und dabei energieeffizient und möglichst kostengünstig herzustellen und zu betreiben ist.The object of the present invention is therefore to provide a braking device for a vehicle, which allows less particles to escape from the particle quantity resulting from the braking effect and is thereby to be produced and operated in an energy-efficient and cost-effective manner.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. This object is solved by the features of patent claim 1.

Eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug umfasst eine Bremsscheibe, einen Bremssattel mit mindestens einem Bremsbelag und mindestens eine Abscheideeinrichtung, wobei durch Rotation der Bremsscheibe eine Relativbewegung zwischen der Bremsscheibe und dem Bremssattel sowie der mindestens einen Abscheideeinrichtung stattfinden kann, wobei die Bremsscheibe einen Reibring, der in der Relativbewegung von dem mindestens einen Bremsbelag überstrichen wird, mit mindestens einer Reibfläche aufweist, wobei bei einem Bremsvorgang zwischen dem Bremsbelag und dem Reibring ein Reibkontakt hergestellt wird und dabei durch die mindestens eine Abscheideeinrichtung die Bewegung von Partikeln, die von dem mindestens einen Bremsbelag oder der Bremsscheibe abgesondert werden, beeinflusst werden kann und wobei von den abgesonderten Partikeln, bei denen zwischen magnetisch beeinflussbaren und magnetisch nicht beeinflussbaren Partikeln unterschieden wird, die magnetisch beeinflussbaren Partikel von der mindestens einen Abscheideeinrichtung durch magnetische Kräfte angezogen werden.A braking device for a vehicle comprises a brake disk, a brake caliper with at least one brake pad and at least one separating device, wherein a relative movement between the brake disk and the caliper and the at least one separating device can take place by rotation of the brake disk, wherein the brake disk is a friction ring, which in the Relative movement is swept by the at least one brake pad having at least one friction surface, wherein during a braking operation between the brake pad and the friction ring a frictional contact is made and thereby by the at least one separating device, the movement of particles from the at least one brake pad or the brake disc be separated, can be influenced and wherein the separated particles, which are distinguished between magnetically influenced and magnetically uncontrollable particles, the magnetically influenced particles of the minimum ens a separator by magnetic forces are attracted.

Indem die magnetisch beeinflussbaren Partikel von der mindestens einen Abscheideeinrichtung durch magnetische Kräfte angezogen werden, wird ein Großteil der Flugrostpartikel und abrasiv entfernten Bremsstäube aufgefangen. Dadurch bleibt die optische Anmutung der Felgen durch geringere Korrosion der Bremsstäube länger erhalten und die Oberfläche wird geschont. Nach bestimmten Reinigungsintervallen lässt sich die Magnetoberfläche reinigen. Hierzu kann der Magnet demontierbar ausgeführt sein. Es erfolgt generell eine geringere Verschmutzung der Straßen mit Flugrost und Bremsstäuben. Dies erzeugt Vorteile für den Fahrzeugeigentümer, der mit weniger Verschmutzung zu rechnen hat und für übrige Verkehrsteilnehmer, die weniger Feinstaubpartikeln ausgesetzt sind.By the magnetically influenced particles are attracted by the at least one deposition device by magnetic forces, a large part of the flash rust particles and abraded brake dust is collected. As a result, the optical appearance of the rims is retained longer due to lower corrosion of the brake dusts and the surface is spared. After certain cleaning intervals, the magnetic surface can be cleaned. For this purpose, the magnet can be made removable. There is generally less pollution of the roads with rust and brake dusts. This creates advantages for the vehicle owner, who can expect less pollution and for other road users, who are exposed to less particulate matter.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Abscheideeinrichtung an dem Bremssattel angeordnet. Da sich hier die Partikel von Bremsbelag und/oder Reibring lösen und damit die größte Konzentration von Partikeln in der Luft zu erwarten ist, bringt die Positionierung an dieser Stelle den größten Nutzen. Darüber hinaus kann dadurch ein bereits bestehender Anknüpfungspunkt am radialen Rand des Reibrings, dem Freisetzungsbereich der Partikel, genutzt werden.In a preferred embodiment, the at least one separating device is arranged on the brake caliper. Since the particles of the brake lining and / or friction ring are released here and thus the greatest concentration of particles in the air is to be expected, the positioning at this point brings the greatest benefit. In addition, an already existing point of attachment at the radial edge of the friction ring, the release area of the particles, can be used.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Abscheideeinrichtung an dem Radträger angeordnet. Dadurch wird eine variable und vom Bremssattel unabhängige Positionierung der Abscheideeinrichtung ermöglicht. Dies kann notwendig oder von Vorteil sein, falls der Bremssattel aus konstruktiven Gründen an einer für die Funktionsweise der Abscheideeinrichtung ungünstigen Position angeordnet werden muss.In a preferred embodiment, the at least one separating device is arranged on the wheel carrier. This allows a variable and independent of the caliper positioning of the separator. This may be necessary or advantageous if, for design reasons, the caliper must be arranged at an unfavorable position for the functioning of the separating device.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Abscheideeinrichtung nahe demjenigen Ende des Bremssattels angeordnet, bei dem der Reibring aus dem Bremssattel bei Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs aus der Überdeckung durch den Bremssattel austritt. Dies ist eine geeignete Position, da hier eine besonders hohe Konzentration von Partikeln, die sich durch Reibkontakt zwischen Reibring und Bremsbelägen lösen, besteht. Die Anordnung am radialen Ende ermöglicht darüber hinaus auch das Erfassen von Partikeln beider Seiten des Reibrings mit einer Aufnahmefläche.In a preferred embodiment, the at least one separating device is arranged close to that end of the caliper, wherein the friction ring exits the caliper during forward movement of the vehicle from the overlap by the caliper. This is a suitable position, since there is a particularly high concentration of particles that dissolve by frictional contact between the friction ring and brake pads. The arrangement at the radial end also allows the detection of particles on both sides of the friction ring with a receiving surface.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Abscheideeinrichtung als Permanent- oder Elektromagnet ausgebildet. Dadurch können magnetische Kräfte genutzt werden, um die magnetisch beeinflussbaren Partikel anzuziehen und deren Kontakt mit dem Rad oder der Umgebung verhindert werden. Ein Elektromagnet ermöglicht darüber hinaus die Einstellbarkeit der Feldstärke und damit die Steuerbarkeit des Wirkbereichs.In a preferred embodiment, the at least one separating device is designed as a permanent magnet or electromagnet. As a result, magnetic forces can be used to attract the magnetically influenced particles and their contact with the wheel or the environment can be prevented. An electromagnet also allows the adjustability of the field strength and thus the controllability of the effective range.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Elektromagnet nur während des Bremsvorgangs bestromt. Dadurch werden Wirkungsgrad- und Reibverluste durch das Entfallen von unnötigem Betrieb der Einrichtung in Phasen, in denen kein Reibkontakt besteht und ein Betrieb überflüssig ist, verringert. Dies steigert die Effizienz der Einrichtung.In a preferred embodiment, the electromagnet is energized only during the braking process. As a result, efficiency and friction losses are reduced by eliminating unnecessary operation of the device in phases where there is no frictional contact and operation is unnecessary. This increases the efficiency of the device.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Abscheideeinrichtung im abgeschalteten Zustand über Luft- und/oder Wasserdüsen gereinigt werden. Dadurch können die aufgefangenen Partikel in gewissen Abständen gezielt wieder abgestoßen werden und somit Platz für neue Partikel geschaffen werden.In a preferred embodiment, the separator can be cleaned in the off state via air and / or water nozzles. As a result, the collected particles can be deliberately repelled at certain intervals and thus make room for new particles.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2014/072234 A2 [0003]
EP 2522876 A1 [0004]
DE 102016000890 A1 [0005]

Claims

Braking device for a vehicle, comprising a brake disc, a caliper with at least one brake pad and at least one separation device, wherein by rotation of the brake disc relative movement between the brake disc and the caliper and the separator can take place, wherein the brake disc a friction ring, in the relative movement of the at least one brake pad is swept over, having at least one friction surface, wherein during a braking operation between the brake pad and the friction ring is made a frictional contact and thereby influenced by the separation device, the movement of particles that are separated from the at least one brake pad or the brake disc can be, characterized in that of the separate particles in which a distinction is made between magnetically influenced and magnetically uncontrollable particles, the magnetically influenced particles of the at least one Absc heather be attracted by magnetic forces.

Braking device after Claim 1 , characterized in that the at least one separation device is arranged on the brake caliper.

Braking device after Claim 1 , characterized in that the at least one separating device is arranged on a wheel carrier.

Braking device after Claim 3 , characterized in that the at least one separating device is disposed near that end of the caliper, wherein the friction ring exits the caliper during forward movement of the vehicle from the overlap by the caliper.

Braking device according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the at least one separating device is designed as a permanent magnet or electromagnet.

Braking device after Claim 5 , characterized in that the electromagnet is energized only during the braking process.