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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bremsstaubpartikelfilter, welcher zum Rückhalten von Partikeln, die bei einem Bremsvorgang durch Abrieb an einer Bremsscheibe und/oder Bremsbelägen entstehen, geeignet ist. Ferner wird eine Scheibenbremsenanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Bremsstaubpartikelfilter vorgeschlagen. Weiter wird die Verwendung des Bremsstaubpartikelfilters zur Verringerung von Bremsstaubemissionen an Scheibenbremsen vorgeschlagen.
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Stand der Technik
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Scheibenbremsen mit einem den Abrieb von Bremsbacken und Bremsscheiben aufnehmenden Filter in einem die Bremsscheibe umgreifenden Gehäuse sind aus der CH 675899 bekannt. Dort ist in ein mehrschichtiges Filtermedium, welches der außenbelüfteten Bremsscheibe zugewandt ist, eine Einlage mit Leitelementen zum Abführen des Abriebs in das Innere des Filtermediums eingebettet.
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US 2010/0096226 beschreibt einen Filter für außenbelüftete Scheibenbremsen, bei dem seitlich der Bremsscheibe jeweils eine Verkleidung angebracht ist. Aus einem Spalt zwischen der Bremsscheibe und einer gegenüberliegenden nahen Seitenwand der Verkleidung wird mit Bremsstaub kontaminierte Luft durch ein in der Verkleidung parallel zur Bremsscheibe verlaufendes Filtermaterial gesogen.
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Gattungsgemäße Bremsstaubpartikelfilter mit ringsegmentförmigen Filtergehäusen und nach innen ragenden Zungen zur Stützung des eingesetzten Filtermediums sind ferner aus
WO 2019/048374 bekannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, verbesserte Maßnahmen zur Reduktion von Bremsstaubemissionen an Scheibenbremsenanordnungen zur Verfügung zu stellen.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Bremsstaubpartikelfilter für eine Scheibenbremsenanordnung mit einer Bremsscheibe und einem Bremssattel vorgeschlagen. Der Bremsstaubpartikelfilter umfasst:
- ein Filtergehäuse mit einer ersten Seitenwand und einer zweiten gegenüberliegenden Seitenwand, welche mittels eines zumindest teilumfänglich verlaufenden Umfangswandabschnitts gekoppelt sind, wobei das Filtergehäuse einen Innenraum, aufweist, in dem die Bremsscheibe axial zwischen der ersten und der zweiten Seitenwand aufnehmbar ist;
- wobei ein Abstand zwischen der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand entlang einer Umfangsrichtung des Filtergehäuses variiert.
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Durch den variierenden Abstand zwischen der ersten und der zweiten Seitenwand kann eine Form des Bremsstaubpartikelfilters an die Umgebung und an den verfügbaren Bauraum angepasst werden. Es ist insbesondere erwünscht, den Bauraum optimal auszunutzen, weil ein Bremsstaubpartikelfilter mit einem größeren Innenraum mehr Partikel zurückhalten kann. Dies liegt beispielsweise daran, dass ein Bremsstaubpartikelfilter mit einem größeren Innenraum eine größere Filtermediumfläche aufweist.
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Darüber hinaus kann der variierende Abstand zwischen den Stirnseiten zu einer Änderung des Luftstroms innerhalb des Filtergehäuses führen, weil der Luftstrom z.B. durch abgewinkelte Seitenwände geleitet wird. Der variierende Abstand führt beispielsweise zu einem optimieren des Luftstroms innerhalb des Filtergehäuses, wodurch ein Zurückhalten von Bremsstaubpartikeln weiter erhöht wird.
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Das bei dem Bremsstaubpartikelfilter eingesetzte Filtergehäuse kann in Ausführungsformen ein ringsegmentförmiges, beispielsweise bananenförmiges oder helmförmiges Filtergehäuse sein. Der Innenraum des Filtergehäuses ist dabei der Bremsscheibe zugewandt.
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Der vorgeschlagene Bremsstaubpartikelfilter ist für beliebige Anwendungen bei Scheibenbremsen geeignet. Dabei kann der Bremsstaubpartikelfilter für stationäre oder mobile Anwendungen verwendet werden. Als mobile Anwendungen kommen beispielsweise Kraftfahrzeuge, wie Pkw, Lkw, Busse, Schienenfahrzeuge oder dergleichen, in Frage. Stationär können Wellenbremsen, wie sie in Wind- oder Wasserkraftanlagen eingesetzt werden, mit entsprechenden Bremsstaubpartikelfiltern ausgestattet werden.
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In Ausführungsformen des Bremsstaubpartikelfilters ist das Filtergehäuse eingerichtet, die Bremsscheibe zwischen den Seitenwänden über einen Ringsegmentabschnitt zu umschließen. Im Montagezustand des Bremsstaubpartikelfilters verläuft insbesondere eine Reibfläche der Bremsscheibe zwischen den Seitenwänden bzw. zwischen einer Seitenwand und der die Kammer abgrenzenden Zwischenwand. Man kann sagen, dass die Seitenwände und die Zwischenwand im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
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Der sich ergebende Ringsegmentabschnitt kann beispielsweise einen Winkelbereich von 90° oder mehr umfassen. In Ausführungsformen ergibt sich ein Ringsegmentwinkel von 40° bis 270°. Um den Bauraum, insbesondere bei einer Kfz-Bremsanordnung günstig auszunutzen, haben sich Ringsegmentwinkel zwischen 45° und 180° als geeignet erwiesen. Geeignete Ausführungsformen umfassen insbesondere einen Winkelbereich von 70° bis 130°, bevorzugt 80° bis 120°.
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Der Umfangswandabschnitt liegt im Montagezustand z.B. gegenüber einer Umfangskante der Bremsscheibe. Der Umfangswandabschnitt kann Teil einer Umfangswand sein, der die zwei Seitenwände miteinander verbindet und im Montagezustand gegenüber einer Umfangskante der Bremsscheibe liegt. Die Umfangsrichtung erstreckt sich beispielsweise entlang des Umfangswandabschnitts.
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Der variierende Abstand zwischen den zwei Seitenwänden wird insbesondere entlang einer Axialrichtung gemessen. Dass der Abstand zwischen den Seitenwänden variiert bedeutet insbesondere, dass er entlang der Umfangsrichtung nicht fix ist, sondern sich verändert. Der größte Abstand zwischen den Seitenwänden beträgt beispielsweise zwischen 1,2 und 2 Mal dem kleinsten Abstand zwischen den Seitenwänden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Filtergehäuse ferner eine Stirnwand auf, die die zwei Seitenwände miteinander koppelt und an einem ersten Umfangsende des Filtergehäuses vorliegt, und sich der Innenraum des Filtergehäuses von einem dem Bremssattel zugewandten, insbesondere offenen, zweiten Umfangsende entlang der Seitenwände und des Umfangswandabschnitts zu der Stirnwand erstreckt, und wobei der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Seitenwand an der Stirnwand größer als der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Seitenwand an einer von der Stirnwand entfernten Seite des Filtergehäuses ist.
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Das Filtergehäuse erstreckt sich in Umfangsrichtung insbesondere von dem ersten Umfangsende mit der Stirnwand bis zum zweiten Umfangsende. Der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Seitenwand an der von der Stirnwand entfernten Seite des Filtergehäuses ist z.B. der Abstand zwischen der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand an dem zweiten Umfangsende. Insbesondere wird durch eine optimale Nutzung des gegebenen Bauraums eine Stirnfläche der Stirnwand vergrößert. Das Umfangsende, an dem die Stirnwand angeordnet ist, ist insbesondere das Umfangsende, das in einer vorbestimmten Rotationsrichtung der Bremsscheibe (z.B. der Vorwärtsrotationsrichtung) dem anderen Umfangsende nachgeordnet ist. Das Umfangsende, an dem die Stirnwand angeordnet ist, kann das Umfangsende sein, aus dem die an der Bremsscheibe rotierenden Partikel aus dem Bremsstaubpartikelfilter austreten.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist/sind die Stirnwand und/oder eine oder beide Seitenwände und/oder der Umfangswandabschnitt zumindest abschnittsweise mit einem Filtermedium zur Aufnahme von Bremsstaubpartikeln belegt. Das Filtermedium weist insbesondere ein Metall, ein Metallfaservlies, Glas, Keramik und/oder einen hochtemperaturbeständigen Kunststoff, insbesondere Polyetheretherketon, auf. Vorzugsweise ist das Filtermedium auch noch bei einer Temperatur von mehr als 600°C beständig.
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Es ist denkbar, ein Filtermedium im Filtergehäuse vorzusehen, welches aus einem Material gefertigt ist, das den verhältnismäßig hohen Temperaturen bei einem Scheibenbremsvorgang widerstehen kann. Das Filtermedium ist geeignet, Bremsstaubpartikel zu binden oder rückzuhalten.
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In Ausführungsformen umfasst das Filtermedium ein flächiges Material mit Metallfasern, Glaskeramik und/oder temperaturbeständigen Kunststoffen. Vorzugsweise ist das eingesetzte Filtermaterial bei typischen Betriebstemperaturen von Scheibenbremsanordnungen, beispielsweise zwischen -20°C und 700°C, beständig. Bekannt sind Metallfaservliese, die als Filtermaterial eingesetzt werden können. Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass Filtermaterialien, die in Filteranordnungen für Kurbelwellengehäuseentlüftungen eingesetzt werden, als Filtermaterial in Bremsstaubpartikelfiltern geeignet sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist/sind die Stirnwand und/oder eine oder beide Seitenwände und/oder der Umfangswandabschnitt luftdurchlässig ausgebildet, insbesondere als gelochte oder geschlitzte Wand. Durch eine gelochte oder geschlitzte Wand des Filtergehäuses kann z.B. ein Austritt der gefilterten Luft ermöglicht werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich zumindest ein abgewinkelter Abschnitt der ersten Seitenwand in einem Winkel zur zweiten Seitenwand. Der abgewinkelte Abschnitt der ersten Seitenwand ermöglicht hier das Variieren des Abstands zwischen der ersten und der zweiten Seitenwand. Die Variation des Abstands zwischen den zwei Seitenwänden liegt insbesondere nur aufgrund des abgewinkelten Abschnitts vor. Der abgewinkelte Abschnitt kann die an der Bremsscheibe rotierende Luft axial nach außen umleiten.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich der abgewinkelte Abschnitt in einem Winkel zu einem parallelen Abschnitt der ersten Seitenwand, welcher parallel zur zweiten Seitenwand verläuft. Der abgewinkelte Abschnitt der ersten Seitenwand schließt beispielsweise an einem nicht abgewinkelten Abschnitt (paralleler Abschnitt) der ersten Seitenwand an, der parallel oder im Wesentlichen parallel zur zweiten Seitenwand angeordnet ist. Der abgewinkelte Abschnitt ist insbesondere einteilig mit dem nicht abgewinkelten Abschnitt gebildet. Daher wird die bevorzugte Form des Filtergehäuses mit dem variierenden Abstand mit geringem Aufwand hergestellt. Ein Winkel zwischen dem abgewinkelten Abschnitt und dem parallelen Abschnitt beträgt beispielsweise mehr als 90° und maximal 180°.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform verbindet der abgewinkelte Abschnitt zwei parallele Abschnitte der ersten Seitenwand, die parallel zur zweiten Seitenwand verlaufen, miteinander. Der abgewinkelte Abschnitt kann sich in Umfangsrichtung zwischen zwei parallelen Abschnitten erstrecken und diese verbinden. Der abgewinkelte Abschnitt kann in Radialrichtung eine Stufe zwischen den zwei parallelen Abschnitten bilden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Filtergehäuse einteilig gebildet, insbesondere aus einem Metallblech. Daher wird das Filtergehäuse mit geringem Aufwand hergestellt. Metall eignet sich als Material für das Filtergehäuse besonders gut, weil es hitzebeständig und einfach zu verarbeiten ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Seitenwand an der Stirnwand am größten. Je größer der Abstand zur Stirnwand entlang der Umfangsrichtung, desto kleiner ist insbesondere der Abstand zwischen den zwei Seitenwänden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Filtermedium zumindest eine von der ersten Seitenwand, der zweiten Seitenwand und/oder dem Umfangswandabschnitt abstehende Falte auf, wobei sich bevorzugt eine Faltenhöhe und/oder eine Faltenweite der zumindest einen Falte entlang ihrer Längserstreckung verändert.
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Dadurch, dass das Filtermedium zumindest abschnittsweise als eine in den Innenraum ragende Falte ausgebildet ist, kann eine gesamte Filterfläche des Filtermediums erhöht werden, wodurch ein erhöhter Rückhaltegrad der Partikel erzielt werden kann. Durch ein Verändern der Faltenhöhe und/oder der Faltenweite entlang ihrer Längserstreckung (welche bei einer Falte an einer Seitenwand beispielsweise radial oder im Wesentlichen radial ist und bei einer Falte an dem Umfangswandabschnitt axial oder im Wesentlichen axial ist), können optimale Strömungen im Innenraum erzielt werden, die zu einem erhöhten Zurückhalten der Partikel führen können.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Scheibenbremsenanordnung mit einer Bremsscheibe, einem Bremssattel und einem Bremsstaubpartikelfilter gemäß dem ersten Aspekt und/oder gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspekts vorgeschlagen, wobei das Filtergehäuse eine Reibfläche der Bremsscheibe in radialer Richtung zumindest teilweise überdeckt. Insbesondere überspannt das Filtergehäuse die Bremsscheibe in axialer Richtung.
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Das Filtergehäuse überdeckt dabei wenigstens abschnittsweise eine Reibfläche der Bremsscheibe in radialer Richtung entlang der Umfangsrichtung. Die Bremsscheibenanordnung kann ferner einen oder mehrere an dem Bremssattel angeordnete Bremsbeläge aufweisen.
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Beim Bremsvorgang entstehen Bremsstaubpartikel im Wesentlichen an der Reibfläche und an den auf diese einwirkenden Bremsbeläge. Daher ist der Bremsstaubpartikelfilter mit seinem Filtergehäuse an der offenen Seite möglichst nahe an den Bremssattel angeordnet. Es ergibt sich beispielsweise eine Montagesituation, in der die Umfangswand einer Bremsscheibenkante gegenüber verläuft.
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Die für den vorgeschlagenen Bremsstaubpartikelfilter beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die vorgeschlagene Scheibenbremsenanordnung entsprechend.
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Gemäß einer Ausführungsform verläuft der Umfangswandabschnitt (oder die Umfangswand) einer Bremsscheibenumfangskante gegenüber.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform variiert der Abstand zwischen der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand derart, dass ein Spalt zwischen der ersten Seitenwand und der Bremsscheibe an einer Stirnwandseite des Filtergehäuses gegenüber einer Seite des Filtergehäuses, die entfernt von der Stirnwand liegt, erhöht ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Bremsscheibe eine innenbelüftete Bremsscheibe, welche eine Bremsscheibenumfangsfläche mit radialen Ausströmöffnungen zum radialen Ausströmen von Luft aufweist. Im Inneren der Bremsscheibe verlaufen Luftkanäle zur Kühlung der Bremsscheibe, so dass die erhitzte kühlende Luft an den Ausströmöffnungen im Wesentlichen radial austritt. Es kann von Vorteil sein, die Umfangswand gegenüber der Bremsscheibenkante (bei außenbelüfteten Bremsscheiben) oder gegenüber den radialen Ausströmöffnungen luftdicht auszuführen.
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Gemäß einem dritten Aspekt wird eine Verwendung eines Bremsstaubpartikelfilters gemäß dem ersten Aspekt und/oder gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspekts zum Filtern von entlang einer rotierenden Bremsscheibe strömenden Luft vorgeschlagen.
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Die für den vorgeschlagenen Bremsstaubpartikelfilter beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die vorgeschlagene Verwendung entsprechend.
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Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Verfahren zum Filtern von mit Bremsstaubpartikeln beladener Luft in oder an einer Scheibenbremsenanordnung, welche eine in einer Drehrichtung drehbaren Bremsscheibe, einen die Bremsscheibe im Bereich einer Reibfläche umgreifenden Bremssattel, und mindestens einen Bremsbelag aufweist, insbesondere mit Hilfe eines Bremsstaubpartikelfilters gemäß dem ersten Aspekt oder gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspekts, vorgeschlagen.
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Die für den Bremsstaubpartikelfilter beschriebenen Merkmale gelten für die Scheibenbremsenanordnung sowie das Fahrzeug entsprechend. Merkmale bezüglich der Verwendung des Bremsstaubpartikelfilters oder des Verfahrens zum Filtern von mit Bremsstaubpartikeln beladener Luft sind insbesondere funktionell auf die Eigenschaften des Bremsstaubpartikelfilters übertragbar.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bzgl. der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Verfahrensschritte. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
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Figurenliste
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- 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Scheibenbremsenanordnung;
- 2 eine seitliche Draufsicht der Scheibenbremsenanordnung gemäß 1;
- 3 eine Schnittansicht der Scheibenbremsenanordnung gemäß 1;
- 4 eine weitere Schnittansicht der Scheibenbremsenanordnung gemäß 1;
- 5 eine seitliche Draufsicht einer Ausführungsform eines Filtergehäuses eines Bremsstaubpartikelfilters für eine Scheibenbremsenanordnung gem. 1-4;
- 6 eine perspektivische Ansicht des Filtergehäuses gemäß 5;
- 7 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Scheibenbremsenanordnung mit einer weiteren Ausführungsform eines Filtergehäuses;
- 8 eine Draufsicht der Scheibenbremsenanordnung der 7;
- 9 eine Draufsicht auf das Filtergehäuse der 7;
- 10 eine Draufsicht auf das Filtergehäuse der 7; und
- 11 eine Schnittansicht des Filtergehäuses der 7 mit einer Bremsscheibe.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In 1, 2, 3 und 4 sind verschiedene Ansichten einer Ausführungsform einer Scheibenbremsenanordnung, beispielsweise für ein Kraftfahrzeug, dargestellt. Dabei ist in 1 eine perspektivische Ansicht der Scheibenbremsenanordnung 100, in 2 eine seitliche Ansicht und in 3 und 4 Schnittansichten parallel zur Drehachse A gezeigt.
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Die Scheibenbremsenanordnung 100 umfasst eine Bremsscheibe 2, die in der dargestellten Ausführungsform mit einer Innenbelüftung ausgestattet ist. Die Bremsscheibe 2 hat einen radial innenliegenden Befestigungsteller 2E, der Befestigungsöffnungen 2F aufweist. In den Figuren ist jeweils nur eine Öffnung 2F mit Bezugszeichen versehen. Über dem Befestigungsteller 2E und die Befestigungsöffnungen 2F wird die Bremsscheibe 2 mithilfe geeigneter Befestigungsmittel, wie beispielsweise Radschrauben, an die Radaufhängung befestigt, so dass eine verdrehsichere Kopplung mit dem hier nicht dargestellten Fahrzeugrad bzw. den Felgen entsteht. An der umlaufenden Bremsscheibenkante 2D (vgl. 3) erkennt man radial nach außen gerichtete Ausströmöffnungen 2C. Aus den Ausströmöffnungen 2C strömt beim Betrieb der Bremse, die in Drehrichtung R rotiert, Luft zur Kühlung der Bremsscheiben 2. Zur Vereinfachung wird im Folgenden ein Bremsvorgang bei einer Vorwärtsfahrt betrachtet. Grundsätzlich lässt sich die Drehrichtung jedoch auch umkehren.
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In den Figuren ist eine Vorwärtsdrehrichtung R entgegen dem Uhrzeigersinn angedeutet. Diese wird im Weiteren als Vorwärtsdrehrichtung R bezeichnet. Die Drehachse A erkennt man in 2, 3 und 4. Durch die Orientierung der Bremsscheibe 2 ergibt sich eine axiale Erstreckungsrichtung AX (vgl. 1, 3, 4), eine radiale Erstreckungsrichtung RX (vgl. 3) und eine umfängliche Erstreckungsrichtung CX (vgl. 2).
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In 2 ist im Wesentlichen eine Einbausituation der Bremsscheibe 2 und einen die Bremsschreibe 2 umgreifenden Bremssattel 4 angedeutet. Der Bremssattel 4 ist an einen Bremssattelhalter 3 gekoppelt, der ebenfalls die Bremsscheibe 2 umgreift. An dem Bremssattel 4 sind beidseitig der Bremsscheibe 2 Bremsbeläge 5 angeordnet, die mit Hilfe einer Bremshydraulik 8 (vgl. 3 und 4) beim Bremsvorgang auf die Reibflächen 2A, 2B gedrückt werden.
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Der Bremssattelhalter 3 sowie der Bremssattel 4 werden über eine schwimmende Lagerung 9 von einem Bremssattelträger 6 gehalten. Durch eine schwimmende Lagerung 9 erfolgt eine automatische Zentrierung des Bremssattels 4 mit den Bremsbelägen 5 bezogen auf die Bremsscheibe 2, die zwischen den Greifarmen des Bremssattels 4 bzw. den beiden Bremsbelägen 5 liegt. In der dargestellten Ausführungsform ist der Bremssattel 4 in Vorwärtsrichtung F vor der Drehachse A angeordnet. Es sind auch Varianten denkbar, in denen der Bremssattel 4 hinter der Achse A vorgesehen ist.
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Da beim Bremsvorgang die Bremsbeläge 5 auf die Reibflächen 2A, 2B der Bremsscheibe 2 drücken, entsteht ein Abrieb an den Bremsbelägen 5 und grundsätzlich auch an der Bremsscheibe 2. Ein Teil dieser Bremsstaubpartikel werden durch die Rotation R der Bremsscheibe in Umfangsrichtung CX mitgerissen. Daher ist zum Auffangen dieses Bremsstaubs oder der Bremsstaubpartikel ein Bremsstaubpartikelfilter 1 in Drehrichtung R nach dem Bremssattel 4 vorgesehen. Detaillierte Seitenansichten und perspektivische Darstellungen des Filtergehäuses 10 des Bremsstaubpartikelfilters 1 sind in 5 und 6 wiedergegeben.
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Das Gehäuse 10 des Bremsstaubpartikelfilters 1 umgreift einen Bereich der Bremsscheibe 2 im Wesentlichen ringsegmentförmig. Dazu weist der Bremsstaubpartikelfilter 1 ein Gehäuse 10 auf. Das Gehäuse 10 hat zwei gegenüberliegende Seitenwände 11A, 11B, die über eine äußere Umfangswand 12 miteinander zu einem etwa U-förmigen Querschnitt verbunden sind. In der Orientierung der 1, 3 und 4 ergibt sich eine äußere Seitenwand 11B, die im Montagezustand vom Fahrzeug wegweist. Die gegenüberliegende Seitenwand 11A (in der Orientierung der 3 und 4 rechtsseitig) wird als innere Seitenwand 11A bezeichnet, da sie zum Fahrzeuginneren weist. Die Bremsscheibe 2 zwischen den beiden Seitenwänden 11A, 11B ist somit teilweise eingehaust.
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In radialer Richtung gegenüber der Umfangswand 12 verlaufen innere Umfangswandabschnitte 13B, 13A. Der außenliegende, radial innenliegende und axial außenliegende Umfangswandabschnitt ist mit 13B bezeichnet. Der radial innenliegende und axial innenliegende Umfangswandabschnitt ist mit 13A bezeichnet.
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Das Filtergehäuse 10 hat zum Bremssattel 4 hin eine Kante mit einer Anschlusskontur 14, so dass zwischen dem Bremssattel 4 und der Gehäusekante bzw. Anschlusskontur 14 ein Spalt 15 vorliegt. Die Gehäusekante 14 bildet eine bremssattelseitige Öffnung des Filtergehäuses 10. Das Filtergehäuse 10 erstreckt sich in Umfangsrichtung CX von der Anschlusskontur bzw. einer geöffneten Seite 14 des Gehäuses10 hin bis zu einer Stirnwand 16. Die Stirnwand 16 verbindet die äußere Seitenwand 11B, die äußere Umfangswand 12 und die innere Seitenwand 11A miteinander. Zwischen den inneren Umfangswandabschnitten 13B, 13A liegt ein ringförmiger Schlitz 17 vor, in den die Bremsscheibe 2 mit ihrer Bremsscheibenkante 2D eingeführt werden kann. Die Gehäusewände 11A, 11B, 12, 13B, 13A, 16 umschließen einen Gehäuseinnenraum 20. In den Gehäuseinnenraum 20 dringt die Bremsscheibe 2 ein bzw. das Filtergehäuse 10 umschließt oder umfasst ein Ringsegment der Bremsscheibe 2. Das Filtergehäuse 10 oder Einbauten im Bremsstaubpartikelfilter 1 berühren die Bremsscheibe 2 nicht.
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In 5 sind mögliche Bemaßungen des Filtergehäuses 10 illustriert. 5 zeigt eine Seitenansicht von der Außenseite der Scheibenbremsenanordnung 100 in axialer Richtung. Man erkennt, dass die Seitenwände, insbesondere die in 5 sichtbare äußere Seitenwand 11B, eine Ringsegmentform hat. Das Filtergehäuse 10 wird von der Drehachse A gesehen radial innen durch die inneren Umfangswandabschnitte 13B, 13A (nicht gezeigt) begrenzt und radial außen durch die äußere Umfangswand 12. Dabei kann sich ein Innenradius RI durch den Abstand den inneren Umfangswandabschnitten 13B, 13A ergeben und ein äußerer Radius RO durch den Abstand der Umfangswand 12 von der Drehachse A. Die Differenz der Radien RO - RI kann als Höhe H des Filtergehäuses 10 bezeichnet werden. Die Länge des Filtergehäuses ergibt sich durch die Erstreckung entlang des Umfangs zwischen der dem Bremssattel 4 zugewandten offenen Seite 14 und der Stirnseite 16. Eine Breite W des Filtergehäuses 10 ergibt sich in seiner axialen Erstreckung durch den Abstand zwischen den beiden Seitenwänden 11A, 11B (vgl. 4 und 6).
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Beim Betrieb der Scheibenbremsenanordnung 100 und des Bremsstaubpartikelfilters 11 wird durch die Rotation R der Bremsscheibe 2 ein Luftstrom in Umfangsrichtung CX durch das Filtergehäuse 10 entlang der Drehrichtung R der Bremsscheibe 2 erzeugt.
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Im Inneren 20 des Filtergehäuses 10 können sich die Partikel entlang dem Strömungsweg im Filtergehäuse 10 durch Adhäsionskräfte an die Innenwände niederschlagen oder (hier nicht gezeigt) von geeigneten Filtermaterialien gebunden werden.
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Das Filtergehäuse 10 bzw. der Bremsstaubpartikelfilter 1 ist mit einem geeigneten Befestigungsmittel, beispielsweise einer Schraube, an dem Bremssattelhalter 3 befestigt. Man erkennt in 3 und 6 Befestigungsmittel 19.
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Der Bauraum im Bereich der Scheibenbremsenanordnung 100 insbesondere bei einer gelenkten Vorderachse eines Fahrzeugs kann Einfluss auf die Gehäuseform des Bremsstaubpartikelfilters 1 haben. Beispielsweise hat das Filtergehäuse 10 axial innenseitig einen in Richtung zum Inneren 20 des Filtergehäuses 10 gezogenen Bereich 18 zwischen der Stirnseite 16 und der Anschlusskontur 14. Insofern ergibt sich entlang der Umfangsrichtung CX eine veränderliche Breite des Querschnitts des Filtergehäuses 10.
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In 7 bis 11 sind einige Aspekte des eingesetzten Filtergehäuses 10 für Ausführungsformen von Bremsstaubpartikelfiltern erläutert. Die im Weiteren dargestellten Filtergehäuse oder Bremsstaubpartikelfilter sind zum Einsatz in Scheibenbremsenanordnungen 100, wie zuvor beschrieben, vorgesehen. Die im Weiteren verwendeten Bezugszeichen entsprechen den zu 1 bis 6 erläuterten Elementen der Scheibenbremsenanordnung und des Bremsstaubpartikelfilters, wobei auf die jeweiligen Bezugszeichen 100 oder 200 addiert wurde. Beispielsweise entspricht die Stirnwand 116 des Filtergehäuses 101 aus 7 der Stirnwand 16, wie sie in 1 bis 6 benannt ist. Insofern wird eine Scheibenbremsanordnung 100' gezeigt, die mit dem Bremsstaubpartikelfilter 101 gemäß der folgenden Figuren ausgestattet ist.
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7 bis 11 zeigen Ansichten einer weiteren Ausführungsform einer Scheibenbremsenanordnung 100'. Die Scheibenbremsenanordnung 100' ist größtenteils identisch mit der Scheibenbremsenanordnung 100 der 1 bis 4, wobei lediglich das Filtergehäuse 101 des Bremsstaubpartikelfilters 110 eine leicht abgeänderte Form hat.
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Wie in 7 bis 11 ersichtlich, erstrecken sich die Seitenwände 111A, 111B nicht ausschließlich parallel zueinander und zur Bremsscheibe 2. Vielmehr variiert ein Abstand D zwischen den Seitenwänden 111A, 111B entlang der Umfangsrichtung CX. Der Abstand D (bzw. D1 oder D2) wird dabei entlang der Axialrichtung AX gemessen. Der Abstand D1 zwischen den Seitenwänden 111A, 111B ist an der Stirnwand 116 am ersten Umfangsende 121 am größten und größer als der Abstand D2 am zweiten Umfangsende 122. Das erste Umfangsende 121 ist dem zweiten Umfangsende 121 in Rotationsrichtung R nachgeordnet. Im Ergebnis ist eine Stirnfläche der Stirnwand 116 gegenüber einer Stirnfläche der Stirnwand 16 des Filters 1 aus 1 bis 6 größer.
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Der vergrößerte Abstand D zwischen den Seitenwänden 111A, 111B an der Stirnseite 116 ist dadurch gebildet, dass die zweite Seitenwand 111A an einem ersten Umfangsende 121 des Filters 110 axial von der Bremsscheibe 2 weg abgewinkelt ist. Die Seitenwand 111B bleibt unverändert und ist mit der Seitenwand 11B identisch. Die Seitenwand 111A umfasst einen parallelen Abschnitt 123, der parallel zur ersten Seitenwand 111B ist, sowie einen abgewinkelten Abschnitt 125, der axial weg von der Bremsscheibe 2 gebogen ist. Die Seitenwand 111A ist einteilig aus Metall gebildet. Entlang der Umfangsrichtung CX erstreckt sich der abgewinkelte Abschnitt 125 im dargestellten Beispiel entlang ca. einem Drittel der Gesamtlänge L des Filters 110.
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Wie in 9 bis 11 gezeigt, ist an einer Innenraumseite des Filtergehäuses 101 ein Filtermedium 127 vorgesehen, dass sich im Wesentlichen entlang der Wände 111A, 111B, 112 erstreckt. Das Filtermedium 127 bildet entlang der Seitenwand 111B und der Umfangswand 112 Falten 126, die von den Wänden 111B, 112 in den Innenraum 120 des Gehäuses 101 ragen. Die Falten 126 der Seitenwand 111B erstrecken sich mit einer radialen Komponente zwischen der Umfangswand 112 und dem Umfangskantenabschnitt 113B. Die Falten 126 der Umfangswand 112 erstrecken sich mit einer axialen Komponente zwischen den zweite Seitenwänden 111B und 111A. Die Falten 126 dienen der Erhöhung der Filtermediumfläche und somit der Rückhaltung von Bremsstaubpartikeln.
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Die Faltenhöhe der einzelnen Falten 126 an der Wand 111B ist über ihre Erstreckungslänge nicht konstant. So ist die Faltenhöhe der Falten 126 der Wand 111B an der Umfangswand 112 größer als an dem Umfangskantenabschnitt 113B, wodurch Luft- und Partikelströmungen innerhalb des Innenraums 120 optimiert werden.
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Die Form des Filtergehäuses 101 ist aus diversen Gründen vorteilhaft. Zum einen wird die Form des Filtergehäuses 101 an eine Form des Bauraums angepasst, so dass der Bauraum optimal ausgenutzt wird. Ferner bietet das insgesamt größere Filtergehäuse 101 mehr Filtermediumfläche zum Rückhalten der Bremsstaubpartikel. Schließlich ermöglicht die vergrößerte Stirnseite 116 eine optimierte Strömungsführung, wodurch ein Rückhalten der Partikel zusätzlich erhöht wird.
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Aufgrund des erhöhten Abstands D1 auf Seiten der Stirnwand 116, kann das Filtermedium 127 zusätzlich auch an der Stirnwand 116 angebracht werden (siehe 11). Zudem wird im vergrößerten Bereich an dem abgewinkelten Abschnitt 125 ein Luftraum 128 erschaffen, in dem sich ein Staudruck aufbauen kann. Der Luftstrom und Partikelstrom (Pfeil P der 11) folgt der Seitenwand 111A und wird an der Kante zwischen dem parallelen Abschnitt 123 und dem abgewinkelten Abschnitt 125 umgeleitet.
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Wie in 11 dargestellt, ist die Größe eines Spalts 124 zwischen der Bremsscheibe 2 und der Seitenwand 111A im Bereich des abgewinkelten Abschnitts 125 größer als im parallelen Abschnitt 123.
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Obwohl die Erfindung vorliegend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf keineswegs beschränkt, sondern vielfältig modifizierbar. Anstelle der Umfangswand 12, 112 kann das Gehäuse z.B. auch lediglich Umfangswandabschnitte aufweisen, die die zwei Seitenwände 111A, 111B nicht vollständig und/oder nicht vollumfänglich miteinander verbinden. Es ist auch möglich, die Umfangswand 12, 112 als einen Umfangsabschnitt zu bezeichnen. Darüber hinaus ist auch denkbar, dass sowohl die erste Seitenwand 111A als auch die zweite Seitenwand 111B entlang der Umfangsrichtung CX axial zueinander zulaufen, z.B. weil beide Seitenwände 111A, 111B einen abgewinkelten Abschnitt aufweisen. Entlang der Umfangsrichtung CX kann sich der abgewinkelte Abschnitt 125 z.B. auch entlang der Hälfte der Gesamtlänge L des Filters 110 erstrecken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bremsstaubpartikelfilter
- 2
- Bremsscheibe
- 2A, 2B
- Bremsscheibenreibfläche
- 2C
- Ausströmöffnung
- 2D
- Bremsscheibenkante
- 2E
- Befestigungsteller
- 2F
- Befestigungsöffnung
- 3
- Bremssattelhalter
- 4
- Bremssattel
- 5
- Bremsbelag
- 6
- Bremssattelträger
- 7
- Bremsleitungsanschluss
- 8
- Bremshydraulik
- 9
- schwimmende Lagerung
- 10
- Filtergehäuse
- 11A
- (innere) Seitenwand
- 11B
- (äußere) Seitenwand
- 12
- (äußere) Umfangswand
- 13A
- (innerer innenliegende) Umfangskantenabschnitt
- 13B
- (innerer außenliegende) Umfangskantenabschnitt
- 14
- Anschlusskontur
- 15
- Spalt
- 16
- Stirnwand
- 17
- Schlitz
- 18
- nach innen gezogener Gehäusebereich
- 19
- Filterbefestigung
- 20
- Gehäuseinnenraum
- 100
- Scheibenbremsenanordnung
- 100'
- Scheibenbremsenanordnung
- 101
- Filtergehäuse
- 110
- Bremsstaubpartikelfilter
- 111A
- (innere) Seitenwand
- 111B
- (äußere) Seitenwand
- 112
- (äußere) Umfangswand
- 113A
- (innerer innenliegende) Umfangskantenabschnitt
- 113B
- (innerer außenliegende) Umfangskantenabschnitt
- 116
- Stirnwand
- 120
- Innenraum
- 121
- erstes Umfangsende
- 122
- zweites Umfangsende
- 123
- paralleler Abschnitt
- 124
- Spalt
- 125
- abgewinkelter Abschnitt
- 126
- Falte
- 127
- Filtermedium
- 128
- Luftraum
- A
- Drehachse
- AX
- axiale Erstreckungsrichtung
- CX
- umfängliche Erstreckungsrichtung
- D
- Abstand
- D1
- Abstand
- D2
- Abstand
- F
- Vorwärtsfahrrichtung
- L
- Länge
- P
- Partikelstrom
- R
- Vorwärtsdrehrichtung
- RI
- Innenradius
- RO
- Außenradius
- RX
- radiale Erstreckungsrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2010/0096226 [0003]
- WO 2019/048374 [0004]
