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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsscheibenanordnung mit einem Bremsstaubpartikelfilter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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Bekannt sind Bremsscheibenanordnungen mit einer innenbelüfteten Bremsscheibe mit zwei parallelen und miteinander verbundenen Einzelscheiben, die die Reiboberflächen für die Bremsbeläge bereitstellen, wobei der Bremsscheibe ein Bremsstaubpartikelfilter zur Aufnahme des beim Bremsvorgang entstehenden Bremsstaubs zugeordnet ist. Bei einer aus der
DE 10 2012 016 835 A1 bekannten Bremsscheibenanordnung mit innenbelüfteter Bremsscheibe umfasst der Bremsstaubpartikelfilter ein U-förmiges Filtergehäuse, das am Bremssattel der Bremsscheibenanordnung angeordnet und mit seinem U-förmigen Querschnitt auf die Bremsscheibe aufgesetzt ist. In das Filtergehäuse ist ein Filterelement eingesetzt, das ebenfalls U-förmig ausgebildet und auf die Bremsscheibe aufgesetzt ist.
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Bei einer aus der
US 5,772,286 bekannten Bremsscheibenanordnung ist der Bremsstaubpartikelfilter scheibenförmig aufgebaut und wird auf den Bremsscheibentopf der Bremsscheibe aufgeschraubt.
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Den verschiedenen Bremsscheibenanordnungen mit innenbelüfteter Bremsscheibe ist gemeinsam, dass zwischen den zwei parallelen und miteinander verbundenen Einzelscheiben ein Strömungsweg für Kühlluft gebildet ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine Bremsscheibenanordnung mit einer innenbelüfteten Bremsscheibe und mit einem Bremsstaubpartikelfilter mit hoher Wirksamkeit in Bezug auf Kühlung und Bremsstaubaufnahme auszubilden.
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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 Bremsscheibenanordnung weist eine innenbelüftete Bremsscheibe auf, die zwei parallele und miteinander verbundene Einzelscheiben umfasst, zwischen denen ein Strömungsweg für Kühlluft gebildet ist. Der Bremsscheibenanordnung ist außerdem ein Bremsstaubpartikelfilter zugeordnet, der zur Aufnahme des Bremsstaubes dient, welcher bei einer Betätigung der Bremsscheibenanordnung durch Abrieb entsteht. Der Bremsstaubpartikelfilter ist zwischen den Einzelscheiben der Bremsscheibe angeordnet und umfasst mehrere im Strömungsweg liegende Filterelemente.
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Es handelt sich bei den Filterelementen vorzugsweise um einzelne Bauteile, die unabhängig voneinander ausgebildet sind, jedoch bevorzugt identisch aufgebaut sind. In alternativer Ausführung ist es auch möglich, mehrere Einzelfilterelemente in nichtidentischer Ausführung vorzusehen. In noch einer weiteren Alternative ist es möglich, dass die verschiedenen Filterelemente zwar als einzelne Elemente ausgeführt sind, jedoch aus einem gemeinsamen Filterblock hergestellt und über einen verbindenden Filterelementabschnitt verbunden sind.
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Die verschiedenen Filterelemente sind jeweils in Aufnahmekammern aufgenommen, welche im Innenraum zwischen den Einzelscheiben der Bremsscheibe gebildet sind. Mindestens zwei Filterelemente sind hierbei über ein Verbindungsteil miteinander verbunden. Bei dem Verbindungsteil handelt es sich vorzugsweise um ein separat ausgebildetes Bauteil, wobei in alternativer Ausführung - wie vorbeschrieben - auch ein Verbindungsteil als einteiliger Abschnitt der Filterelemente in Betracht kommt.
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Diese Ausführung der Bremsscheibenanordnung mit dem Bremsstaubpartikelfilter weist verschiedene Vorteile auf. Aufgrund der Integration des Bremsstaubpartikelfilters in den Innenraum zwischen den Einzelscheiben der Bremsscheibe ist eine kompakte und zugleich geschützte Anordnung gegeben. Es wird kein zusätzlicher Bauraum für den Bremsstaubpartikelfilter benötigt.
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Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Filterelemente im Strömungsweg zwischen den Einzelscheiben liegen, so dass die Kühlluft zugleich den Bremsstaub transportiert und zu den Filterelementen zwischen den Einzelscheiben leitet.
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Indem mehrere Filterelemente über ein Verbindungsteil verbunden werden, erhält man Filterelementpakete, bestehend aus den Filterelementen mit dem Verbindungsteil. Über den Umfang verteilt können mehrere derartige Filterelementpakete im Innenraum zwischen den Einzelscheiben angeordnet sein. Hierbei ist es vorteilhaft, dass zwischen zwei benachbarten Filterelementpaketen ein freier Strömungsraum liegt, über den Kühlluft radial abströmen kann, so dass eine hohe Kühlleistung gewährleistet ist. Zugleich ist über die Filterelementpakete eine ausreichend hohe Filtrationsleistung gegeben.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung sind die Aufnahmekammern radial nach außen offen ausgebildet, wobei die Filterelemente, die in den Aufnahmekammern aufgenommen sind, von dem Verbindungsteil in Radialrichtung nach außen gesichert sind, so dass ein versehentliches Lösen der Filterelemente radial nach außen aufgrund von Fliehkräften ausgeschlossen ist. Die Aufnahmekammern können konstruktiv einfach aufgebaut sein. Es genügt insbesondere, Kammerwände vorzusehen, die sich entweder exakt in Radialrichtung oder mit einer Komponente in Radialrichtung, jedoch unter einem Winkel zur Radialrichtung erstrecken. Es ist nicht erforderlich, Querwände in Umfangsrichtung vorzusehen, um die Filterelemente sicher aufzunehmen. Vielmehr erfolgt das sichere Halten der Filterelemente in den Aufnahmekammern über das Verbindungsteil zwischen den mindestens zwei Filterelementen. Diese Halterung erfolgt insbesondere in der Weise, dass das Verbindungsteil die radial innenliegende Wandstirnkante einer Kammerwand umgreift. Hierdurch ist eine ausreichende axiale Abstützung für das sichere Halten der Filterelemente im Innenraum zwischen den Einzelscheiben der Bremsscheibe gewährleistet. Die Kammerwände verbinden die beiden Einzelscheiben und geben der innenbelüfteten Bremsscheibe Struktur, sodass diese die beim Bremsen entstehenden Betriebskräfte aufnehmen und ableiten kann.
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Die Kammerwände können Strömungsführungswände bilden, so dass zwischen zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Kammerwänden ein Strömungskanal für die Kühlluft liegt, welcher radial von innen nach außen durch den Strömungskanal geführt wird. Dieser Strömungskanal bildet zugleich eine mögliche Aufnahmekammer zur Aufnahme eines Filterelements.
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Die Kammerwände können geradlinig ausgebildet sein oder einen gekrümmten Verlauf aufweisen, beispielsweise einen Teilabschnitt einer Spirale bilden. Es kommt zum Beispiel eine geradlinige, sich unmittelbar in Radialrichtung erstreckende Ausführung der Kammerwände in Betracht. Die Form der Filterelemente ist entsprechend an die Strömungskanäle bzw. Aufnahmekammern angepasst, so dass die Aufnahmekammern vollständig von einem Filterelement ausgefüllt sind.
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Es kann zum Beispiel zweckmäßig sein, Filterelementpakete aus insgesamt drei einzelnen Filterelementen zu bilden, welche über ein gemeinsames Verbindungsteil miteinander verbunden sind. Das Verbindungsteil ist beispielsweise U-förmig ausgebildet und fasst mindestens zwei, gegebenenfalls drei Filterelemente ein. Die offene U-Seite des Verbindungsteils ist in Einbaulage vorteilhafterweise radial nach außen gerichtet. Die beiden Seitenschenkel der U-Form des Verbindungsteils liegen jeweils an einer Kammerwand an, der Boden oder Querschenkel, welcher die Seitenschenkel verbindet, umgreift vorteilhafterweise die radial innenliegende Wandstirnkante einer Kammerwand oder gegebenenfalls mehrerer Kammerwände.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung weisen die Seitenschenkel der U-Form des Verbindungsteils an ihrer Stirnseite jeweils einen nach außen umgebogenen Stützabschnitt auf, der sich an einer Kammerwand abstützt, insbesondere an der radial außenliegenden Wandstirnkante einer Kammerwand. Diese Ausführung ermöglicht es, ein Filterelementpaket über die radial innenliegende Seite in die Aufnahmekammern einzuschieben, wobei die umgebogenen Stützabschnitte an den Seitenschenkeln des U-förmigen Verbindungsteils sich um die radial außenliegenden Wandstirnkanten legen und auf diese Weise einen Formschluss bilden, so dass das Filterelementpaket sicher in den Aufnahmekammern angeordnet und gehalten ist. Da der Boden des U-förmigen Verbindungsteils eine oder mehrere Kammerwände übergreift und sich an der radial innenliegenden Wandstirnkante abstützt, ist das Filterelementpaket auch bei hohen Radialkräften sicher in den Aufnahmekammern gehalten.
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Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform kann das Verbindungsteil als ein federndes Blechteil ausgebildet sein, das dazu ausgebildet ist, zumindest in Umfangsrichtung der Bremsscheibe elastisch zu federn und sich an gegenüberliegenden Kammerwänden abzustützen. Dies sorgt für eine zusätzliche kraftschlüssige Fixierung der Filterelemente in den Aufnahmekammern, sodass diese sicher und ohne Klappern in den Aufnahmekammern gehalten sind.
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Das Verbindungsteil ist fest mit den Filterelementen verbunden. Die Verbindung erfolgt beispielsweise über Verkleben, gegebenenfalls über Verschweißen und/oder über einen Formschluss zwischen den Filterelementen und dem Verbindungsteil.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung sind in mindestens einer Einzelscheibe, vorzugsweise in beide Einzelscheiben Strömungs- bzw. Belüftungsöffnungen eingebracht, die mit den Aufnahmekammern im Innenraum zwischen den Einzelscheiben verbunden sind. Dies ermöglicht es, dass Kühlluft über die Einzelscheiben in die Aufnahmekammern eintritt. Sofern der Raum zwischen benachbarten Kammerwänden ohne Filterelement ausgeführt ist und einen offenen Strömungskanal für die Kühlluft bildet, wird diese im Strömungskanal radial nach außen geführt. Die Strömungsöffnungen sind derart ausgebildet, dass sie die jeweilige Einzelscheibe in Axialrichtung durchstoßen. Man spricht hiebei auch gemeinhin von einer gelochten Bremsscheibe. Diese Ausführungsform eignet sich besonders gut zur Verwendung mit Filterelementen in den inneren Aufnahmekammern, da hierdurch der Bremsstaub direkt am Ort seiner Entstehung, den Reiboberflöchen der Einzelscheiben, abgefangen werden kann.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung weisen die Filterelemente sowie die Aufnahmekammern benachbart zu ihrer radial innenliegenden Seite einen abgewinkelten Abschnitt auf. Der abgewinkelte Abschnitt kann dem Einbauraum zwischen den Einzelscheiben mit den darin enthaltenden Aufnahmekammern Rechnung tragen. Der abgewinkelte Abschnitt erstreckt sich insbesondere nur über eine Teillänge kleiner als 50 % der Gesamtlänge der Aufnahmekammern bzw. der Filterelemente, beispielsweise über maximal ein Viertel der Gesamtlänge. In vorteilhafter Ausführung sind die Filterelemente und auch die Aufnahmekammern bzw. Strömungskanäle - mit Ausnahme der abgewinkelten Abschnitten - in sich eben ausgebildet. Auch der abgewinkelte Abschnitt kann in sich eben ausgebildet sein. Der Winkel, unter dem der abgewinkelte Abschnitt zu den übrigen Abschnitten der Filterelemente bzw. Aufnahmekammern liegt, beträgt vorzugsweise maximal 30°. Die Abwinklung kann insbesondere um eine Tangente an die Umfangsrichtung der Bremsscheibe erfolgen, d. h. es ergibt sich durch die Abwinklung ein dreidimensionaler Verlauf der Aufnahmekammern bzw. der Filterelemente mit einer Komponente in Axialrichtung (= Rotationsrichtung der Bremsscheibe).
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Das Filtermittel, aus dem die Filterelemente bestehen, ist vorteilhafterweise in der Weise ausgebildet, dass auch hohe Temperaturen von beispielsweise mehr als 600° C nicht zu einer Schädigung des Filtermittels führen. Als Filtermittel kommt beispielsweise ein Metall, ein Metallfaservlies, Glas, Keramik und/oder ein hochtemperaturbeständiger Kunststoff wie zum Beispiel Polyetheretherketon in Betracht.
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Die Bremsscheibe ist, gemäß vorteilhafter Ausführung, als Gussteil ausgebildet.
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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 in perspektivischer Ansicht eine Bremsscheibenanordnung mit einer innenbelüfteten Bremsscheibe und einem in den Innenraum zwischen den Einzelscheiben der Bremsscheibe integrierten Bremsstaubpartikelfilter,
- 2 der Bremsstaubpartikelfilter in perspektivischer Ansicht, bestehend aus mehreren Filterelementpaketen,
- 3 eine Schnittdarstellung entlang der Mittelebene durch die Bremsscheibe, mit einer Ansicht der Filterelementpakete in Aufnahmekammern der Bremsscheibe,
- 4 ein Filterelementpaket in Einzeldarstellung, bestehend aus drei einzelnen Filterelementen und einem U-förmigen Verbindungsteil, dargestellt in Explosionsdarstellung,
- 5 ein Filterelementpaket mit drei Filterelementen und einem U-förmigen Verbindungsteil in montierter Position,
- 6 eine geschnittene Darstellung eines Filterelementpakets entsprechend der Ansicht gemäß 3,
- 7 ein Filterelementpaket in Seitenansicht,
- 8 einen Schnitt senkrecht zur Mittelebene durch die Bremsscheibe.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In 1 ist eine Bremsscheibenanordnung 1 für ein Kraftfahrzeug dargestellt, die eine Bremsscheibe 2 und einen Bremssattel 3 umfasst, welcher an einem Bremssattelträger 4 angeordnet ist. Die Bremsscheibe 2 ist als innenbelüftete Bremsscheibe ausgebildet und umfasst zwei einzelne, miteinander verbundene Einzelscheiben 2a, 2b, die zwischen sich einen Innenraum 5 einschließen.
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Im Innenraum 5 zwischen den Einzelscheiben 2a, 2b befinden sich Kammerwände 6, die den Innenraum in sich in Radialrichtung erstreckende Aufnahmekammern bzw. Strömungskanäle 7 unterteilen. Die Aufnahmekammern 7 dienen zur Aufnahme von Filterelementen 8, die Bestandteil eines Bremsstaubpartikelfilters 9 (2) sind. Sofern die Kammern zwischen benachbarten Kammerwänden 6 frei von Filterelementen sind, handelt es sich um Strömungskanäle 7 für Kühlluft zur Kühlung der Bremsscheibe 2.
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In die Einzelscheiben 2a, 2b sind Strömungsöffnungen 10 eingebracht, die die Aufgabe von Belüftungsöffnungen haben, welche mit den innenliegenden Aufnahmekammern bzw. Strömungskanälen 7 strömungsverbunden sind. Durch die Strömungsöffnungen 10 kann Kühlluft in den Innenraum 5 einströmen.
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Wie 2 in Verbindung mit den weiteren Figuren zu entnehmen, bilden jeweils drei nebeneinander liegende Filterelemente 8 gemeinsam mit einem Verbindungsteil 12 ein Filterelementpaket 11. Das Verbindungsteil 12 ist U-förmig ausgebildet und umklammert drei Filterelemente 8. Jedes Filterelement 8 weist die Form einer Aufnahmekammer 7 zwischen zwei benachbarten Kammerwänden 6 auf und füllt im montierten Zustand (3, 6, 8) die Aufnahmekammer 7 vollständig aus. Die Filterelemente 8 sind als Einzelkörper ausgebildet und werden nur über das Verbindungsteil 12 im Filterelementpaket 11 zusammengehalten. Alle drei Filterelemente 8 sind in die U-förmige Aufnahme des Verbindungsteils 12 eingesetzt und fest mit dem Verbindungsteil 12 verbunden.
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Das U-förmige Verbindungsteil 12 weist zwei Seitenschenkel 12a, 12b und einen Querschenkel 12c am Grund der U-Form auf, der die beiden Seitenschenkel 12a, 12b miteinander verbindet. Die Verbindung zwischen den Filterelementen 8 und dem Verbindungsteil 12 erfolgt beispielsweise durch Kleben oder Verschweißen, gegebenenfalls auch durch formschlüssige Verbindung.
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Die Seitenschenkel 12a, 12b des Verbindungsteils 12 weisen auf ihrer freien Stirnseite einen umgebogenen Stützabschnitt 13 auf, welcher dazu dient, im montierten Zustand sich an der radial außenliegenden Wandstirnkante einer Kammerwand 6 abzustützen (3), die die Aufnahmekammer 7 bzw. den Strömungskanal 7 in Umfangsrichtung begrenzt. Der Querschnitt 12c, welcher den Grund der U-Form des Verbindungsteils 12 bildet, liegt dagegen an der radial innenliegenden Wandstirnkante einer Kammerwand 6 an, wodurch verhindert wird, dass durch Zentrifugalkräfte das Filterelementpaket 11 nach außen geschleudert wird. Die umgebogenen Stützabschnitte 13 sichern zugleich das Filterelementpaket 11 formschlüssig in ihrer Position im Innenraum zwischen den beiden Einzelscheiben 2a, 2b.
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Wie den 4 und 7 zu entnehmen ist, weist das Verbindungsteil 12 einen abgewinkelten Abschnitt auf, gebildet von dem Querschenkel 12c am Grund der U-Form. Diesen abgewinkelten Abschnitt besitzt auch das Filterelement 8. Der abgewinkelte Abschnitt erstreckt sich über eine Teillänge des Verbindungsteils 12 bzw. des Filterelementes 8, die maximal 25 % der Gesamtlänge beträgt. Der Winkel des abgewinkelten Abschnittes gegenüber den sonstigen Abschnitten des Verbindungsteils 12 bzw. Filterelementes 8 liegt bei maximal 30°.
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Wie 8 zu entnehmen ist, erlaubt der abgewinkelte Abschnitt das Ausnutzen einer entsprechend abgewinkelten Aufnahmekammer 7 zwischen den beiden Einzelscheiben 2a und 2b.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012016835 A1 [0002]
- US 5772286 [0003]
