DE102020216507A1

DE102020216507A1 - Magnetband zum Auffangen von Bremsabriebspartikeln bei Radfelgen

Info

Publication number: DE102020216507A1
Application number: DE102020216507.6A
Authority: DE
Inventors: Olaf Bausch; Dirk EHRLICH
Original assignee: PSA Automobiles SA
Current assignee: STELLANTIS AUTO SAS, FR
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2022-06-23
Also published as: WO2022135934A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auffangen von bei einer Scheibenbremse (24) einer Radfelge (10) anfallenden ferromagnetischen Bremsabriebspartikeln mittels einer magnetischen Sammeleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Sammeleinrichtung als mindestens ein ringförmiger Magnetstreifen (26, 28) ausgebildet ist, der an der radialen Innenseite der Radfelge (10) radial außerhalb der Scheibenbremse (24) anbringbar ist.Dies ermöglicht ein Auffangen eines Großteils der ferromagnetischen Bremsabriebspartikel. Die Vorrichtung eignet sich auch zur Nachrüstung vorhandener Felgen, weil lediglich der Magnetstreifen auf die Felge aufzukleben ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auffangen von bei einer Scheibenbremse einer Radfelge anfallenden ferromagnetischen Bremsabriebspartikeln mittels einer magnetischen Sammeleinrichtung, eine damit ausgestattete Radfelge sowie ein Fahrzeug mit derartigen Radfelgen.
Eisenhaltige und damit magnetische Bremsabriebspartikel werden beim Bremsvorgang von der meist aus Eisenguss bestehenden Bremsscheibe sowie den Bremsbelägen, die Stahlwolle als Hauptbestandteil aufweisen, abgerieben. Sofern diese Bremsabriebspartikel nicht aufgefangen werden, gelangen diese auf die Fahrbahn und verschmutzen damit die Umwelt durch Erhöhung der Feinstaubbelastung. Darüber hinaus verschmutzen die Bremsabriebspartikel, die Partikelgrößen von etwa 10nm - 10µm aufweisen, die Radfelgen, an denen die Scheibenbremsen montiert sind.
Eine Vorrichtung zum Auffangen magnetischer Bremsabriebspartikel ist aus der DE 10 2017 223 175 A1 bekannt. Diese Vorrichtung weist eine Vorrichtung zur Sammlung abgeriebener magnetischer Bremsabriebspartikel mit einem Permanentmagneten auf, der am Bremssattel oder am Radträger angebracht ist. Dabei wird nur ein Teil der Bremsabriebspartikel aufgefangen, die in die Nähe der Sammelanordnung gelangen. Ein erheblicher Teil der Partikel wird an der Fangvorrichtung vorbei gelangen und damit die Radfelge verschmutzen und die Umwelt belasten.
Die DE 10 2013 215 251 A1 offenbart ein Verfahren zur Verhinderung von Bremsstaubablagerungen auf Felgen durch einen kontrollierten Luftzug innerhalb der Felge und durch elektrostatische Aufladung derselben.
Die US 2020/271 176 A1 offenbart ein System zum Sammeln des durch Bremsen entstehenden Feinstaubs über die Zentrifugalkraft der rotierenden Bremsscheibe, die Entlüftungsschlitze im Außenrand des Bremsbelagkäfigs aufweist.
Bei der DE 10 2017 201 736 A1 wird Bremsfeinstaub durch Zentrifugalkraft und einen gelenkten Luftstrom in eine Zyklonsammelkammer geleitet.
In DE 10 2016 014 115 A1 wird ein System zum Abscheiden von Bremsfeinstaub offenbart, welches mittels eines gerichteten Luftstroms, der durch die Form der Felgen bei deren Rotation erzeugt wird, die Partikel in einen hinter den Felgenöffnungen angebrachten Filter zieht.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäße Vorrichtung zu verbessern, so dass diese baulich besonders einfach und für bestehende Radfelgen leicht nachrüstbar ist und der Anteil der aufgefangenen Bremsabriebspartikel gegenüber den vorbekannten Vorrichtungen erhöht ist, wobei die aufgefangenen Bremsabriebspartikel auf einfache Weise bei einem Reinigungsvorgang entfernt werden können.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die magnetische Sammeleinrichtung als ringförmiger Magnetstreifen ausgebildet ist, der an der radialen Innenseite der Radfelge radial außerhalb der Scheibenbremse anbringbar ist.
Da der Großteil der Bremsabriebspartikel ferromagnetisch ist und der ringförmige Magnetstreifen radial außerhalb der Bremsscheibe angeordnet ist, wird der größte Teil der magnetischen Bremsabriebspartikel von der Bremsscheibe nach radial außen, also auf den Magnetstreifen gelangen und bleibt dort aufgrund Magnetkraft haften. Die größeren Bremsabriebspartikel werden dabei durch die Fliehkraft der sich drehenden Bremsscheibe nach radial außen auf den Magnetstreifen geschleudert. Auch von sehr kleinen Partikeln wird ein erheblicher Teil in den Einfluss des erzeugten Magnetfeldes gelangen und damit aufgefangen werden. Auch die von den Bremsbacken abgeriebenen Bremsabriebspartikel fallen auf gleiche Weise auf den Magnetstreifen und werden dort festgehalten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich vorteilhafterweise auch zur Nachrüstung vorhandener Felgen, weil lediglich der Magnetstreifen auf die Felge aufzukleben ist. Außerdem können die aufgefangenen Bremsabriebspartikel im Zuge einer Fahrzeugwäsche durch einen starken Wasserstrahl, der in Fahrzeugwaschanlagen für die Felgenreinigung zur Anwendung gelangt, leicht entfernt und entsorgt werden. Da die Bremsabriebspartikel im Bereich des Magnetstreifens aufgefangen werden, wird der Rest der Radfelge weniger verschmutzt und muss seltener gereinigt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung enthält der ringförmige Magnetstreifen Neodym, besonders bevorzugt in der Verbindung Nd₂Fe₁₄B, weil dieser Werkstoff eine außerordentlich hohe Magnetkraft aufweist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht der Magnetstreifen aus einem flexiblen Band, dessen radiale Außenseite, die an der Radfelge angebracht wird, mit einer Haftschicht versehen ist. Dadurch lässt sich zum einen eine einfache Montage der erfindungsgemäßen Vorrichtung als auch Nachrüstung herkömmlicher Felgen erreichen, wie auch eine unkomplizierte Reparatur eines beschädigten Magnetstreifens durch einfaches Austauschen desselben. Der ringförmige Magnetstreifen kann als geschlossener Ring ausgebildet sein oder als Klebeband, das in geeigneter Länge abgeschnitten von innen in die Radfelge geklebt wird. Es können auch mehrere, vorzugsweise zwei Magnetbänder oder Magnetstreifen direkt nebeneinander angebracht werden was von Vorteil ist, wenn die Form der Radfelge in Axialrichtung einen Knick aufweist, so dass kein zylindrische oder konische oder nur leicht gewölbte Ringfläche zum Befestigen des Magnetstreifens vorhanden ist. Die Klebverbindung ist vorzugweise von gleicher Art wie bei den in den Radfelgen angebrachten Auswuchtgewichten.
Gemäß einer alternativen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht der ringförmige Magnetstreifen aus einzelnen miteinander verbundenen Magnetgliedern in der Art einer Raupenkette. Die einzelnen Magnetglieder können eine rechteckige oder ringsegmentartige Form aufweisen. Diese sind vorzugsweise zumindest auf der der Radfelge zugewandten Seite auf einem Fixierband angebracht, das wiederum in die Radfelge geklebt wird. Ein solches Fixierband kann als geschlossener Ring oder bandartig ausgebildet sein.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der ringförmige Magnetstreifen eine Höhe von 2 bis 4mm auf. Je größer die Höhe des Magnetstreifens ist, umso stärker ist die Magnetkraft. Andererseits ist der verfügbare radiale Bauraum im Bereich des Bremssattels der Scheibenbremse beschränkt. Vorzugsweise wird die Höhe der Magnetstreifen so gewählt, dass ein radialer Spalt von mindestens 5mm zwischen dem Bremssattel und dem Magnetstreifen verbleibt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der ringförmige Magnetstreifen eine Breite von 50 - 100mm auf. Wesentlich ist, dass dieser derart angebracht ist, dass dieser beidseitig etwa die gleiche Strecke über die Breite der Bremsscheibe hinausragt. Bei Verwendung von mehreren nebeneinander angeordneten Magnetstreifen sollte die Gesamtbreite das o.g. Maß nicht überschreiten.
Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung betrifft eine Radfelge zur Montage an einem Fahrzeug mit einer Scheibenbremse, umfassend eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen für einen ringförmigen Magnetstreifen, der auf der radialen Innenseite der Radfelge angebracht ist, also auf der dem Reifen gegenüberliegenden Seite.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausbildung weist die Radfelge auf der radialen Innenseite eine umlaufende Rinne zur Aufnahme des Magnetstreifens auf, welche die Breite des Magnetstreifens aufweist. Die Tiefe der Rinne kann derart sein, dass der Magnetstreifen im montierten Zustand vollständig mit der umgebenden Oberfläche der Radfelge übereinstimmt. Alternativ kann die Rinne eine geringere Tiefe aufweisen, so dass der Magnetstreifen etwas nach außen übersteht oder eine größere Tiefe aufweisen, so dass die Oberfläche des Magnetstreifens selber noch innerhalb der Rinne liegt und damit die eingefangenen Bremsabriebspartikel besser zurückgehalten werden. Durch die Ausbildung einer Rinne in der Radfelge kann zum einen die Montage des Magnetstreifens vereinfacht werden. Auch ist der Magnetstreifen im Betrieb besser geschützt vor Beschädigung durch Einwirkungen von außen, insbesondere bei mechanischen Felgenreinigungsvorgängen, z.B. mittels Bürsten.
Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, von dem mindestens ein Teil der Räder mit den vorbeschriebenen Radfelgen ausgestattet ist. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug, ein Fahrzeug ohne eigenen Antrieb wie einen Anhänger oder ein Luftfahrzeug handeln.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezug auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigt die Figur einen Teilquerschnitt durch eine Radfelge 10. Es ist nur die obere Hälfte oberhalb der Radmittelachse 12 dargestellt. An der Radfelge 10 ist ein Bremsscheibenelement 14 angeordnet, das aus zwei parallelen Scheiben 16a, 16b besteht, die zum Zweck einer verbesserten Kühlung über eine Vielzahl von vorzugsweise tonnenartigen Abstandselementen 18 zueinander beabstandet miteinander integral verbunden sind. Die Erfindung ist nicht auf eine solche Ausbildung des Bremsscheibenelements 14 beschränkt, vielmehr ist diese in gleicher Weise mit einem Bremsscheibenelement realisierbar, das nur aus einer Schreibe 16a besteht.
Das Bremsscheibenelement 14 ist über nicht dargestellte Verschraubungen mit der Radfelge 10 fest verbunden und bildet mit einem am Fahrzeug montierten Bremssattel 20 und Bremsbacken 22 eine Scheibenbremse 24. Der Bremssattel 20 weist oberhalb der Bremsscheibenelements 14 eine Öffnung 23 auf, durch die ein erheblicher Teil der Bremsabriebspartikel nach außen treten. Die restlichen Bremsabriebspartikel werden in Rotationsrichtung der Bremsscheibe 14 hinter dem Bremssattel 20 durch die Zentrifugalkraft der rotierenden Bremsscheibe 14 nach radial außen und damit auf den Magnetstreifen 26, 28 geschleudert.
Erfindungsgemäß sind bei der dargestellten Ausführungsform radial außerhalb der parallelen Scheiben 16a, 16b des Bremsscheibenelements 14 zwei ringförmige Magnetstreifen 26, 28 nebeneinander an der radial inneren Wandung der Radfelge 10 befestigt. Nur aus Gründen der Veranschaulichung ist der linke Magnetstreifen 26 höher ausgebildet als der rechte Magnetstreifen 28. In der Praxis wird man einheitlich hohe Magnetstreifen 26, 28 verwenden. Auch aus Gründen der Veranschaulichung ist der linke Magnetstreifen 26 in einer Rinne 30 oder Vertiefung in der Radfelge 10 angeordnet, während der rechte Magnetstreifen 28 lediglich aufgeklebt ist. In der Praxis wird man meist beide Magnetstreifen 26, 28 mit oder ohne Rinne 30 anbringen. Wie bereits erwähnt, wird man idealerweise, nämlich wenn die Wandung der Radfelge 10 dies zulässt, nur einen Magnetstreifen 26, 28 anbringen. Es können anderseits auch drei Magnetstreifen nebeneinander vorgesehen werden.
Der bzw. die Magnetstreifen 26, 28 können als geschlossener Ring oder als Band ausgebildet sein.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch das offenbarten Beispiel eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
Bezugszeichenliste

10: Radfelge
12: Radmittelachse
14: Bremsscheibenelement
16a,b: Scheiben
18: Abstandselemente
20: Bremssattel
22: Bremsbacken
23: Öffnung im Bremssattel
24: Scheibenbremse
26: Magnetstreifen
28: Magnetstreifen
30: Rinne

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017223175 A1 [0003]
DE 102013215251 A1 [0004]
US 2020271176 A1 [0005]
DE 102017201736 A1 [0006]
DE 102016014115 A1 [0007]

Claims

Vorrichtung zum Auffangen von bei einer Scheibenbremse (24) einer Radfelge (10) anfallenden ferromagnetischen Bremsabriebspartikeln mittels einer magnetischen Sammeleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Sammeleinrichtung als mindestens ein ringförmiger Magnetstreifen (26, 28) ausgebildet ist, der an der radialen Innenseite der Radfelge (10) radial außerhalb der Scheibenbremse (24) anbringbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine ringförmige Magnetstreifen (26, 28) Neodym enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine ringförmige Magnetstreifen (26, 28) Neodym in der Verbindung Nd₂Fe₁₄B enthält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine ringförmige Magnetstreifen (26, 28) aus einem flexiblen Band besteht, dessen radiale Außenseite mit einer Haftschicht versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine ringförmige Magnetstreifen aus zwei oder mehr parallel angeordneten Magnetstreifen (26, 28) besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Magnetstreifen aus einzelnen miteinander verbundenen Magnetgliedern besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Magnetstreifen (26, 28) eine Höhe von 2 bis 4mm aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine ringförmige Magnetstreifen (26, 28) eine Breite von 50 - 100mm aufweist.
Radfelge zur Montage an einem Fahrzeug mit einer Scheibenbremse, umfassend mindestens einen ringförmigen Magnetstreifen (26, 28) nach einem der vorhergehenden Ansprüche auf der radialen Innenseite der Radfelge (10).
Radfelge nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese auf der radialen Innenseite eine umlaufende Rinne (30) zur Aufnahme eines Magnetstreifens (26, 28) aufweist.
Fahrzeug, vorzugsweise Kraftfahrzeug, umfassend mehrere Radfelgen (10) gemäß Anspruch 9 oder 10.