DE202005006844U1

DE202005006844U1 - Vorrichtung zum Auffangen des Abriebs der Reibblöcke aus Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen

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Publication number: DE202005006844U1
Application number: DE200520006844
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2015-04-28

Abstract

Vorrichtung zum Auffangen des Abriebs der Reibblöcke aus Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen wobei die Bremsanlage eine mit dem Rad des Kraftfahrzeugs rotierende Bremsscheibe (4) umfasst, gegen deren Seitenflächen die Reibblöcke während des Bremsvorgangs hydraulisch gepresst werden, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (8), in welchem die Bremsscheibe (4) einkapselt ist und eine Luftströmung, welche durch einen Lufteinlass (13) in das Gehäuse (8) eintritt und einen Luftauslass (17), durch welchen die Luftströmung das Gehäuse (8) wieder verlässt, wobei die Luftströmung innerhalb des Gehäuses (8) derart geführt ist, dass der Abrieb von der Luftströmung mitgenommen wird und gekennzeichnet durch einen Filter (19), welcher zur Aussonderung des Abriebs über ein Luftleitungssystem (18) mit dem Luftauslass (17) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auffangen des Abriebs der Reibblöcke aus Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
Die Problematik von Feinstaub im Hinblick auf dessen gesundheitsschädigende Auswirkungen ist allgemein bekannt und anerkannt. Statistiken gehen davon aus, dass allein in der Bundesrepublik Deutschland 180 Menschen am Tag infolge Kontaktes mit Feinstaub erkranken und sterben.
Die Besonderheit bei Feinstaub liegt in dessen geringer Größe. Die feinen Partikel besitzen Abmessungen unter einem Millionstel Millimeter und sind daher mit dem bloßen Auge nicht mehr sichtbar. Aufgrund ihrer geringen Größe sind die Partikel lungengängig und verursachen Entzündungen im Lungengewebe. Sie dringen aber auch in die Blutbahn von Lebewesen ein und erhöhen dort das Risiko von Gerinnsel. Unbestritten sind die krebserregenden Auswirkungen von Feinstaub.
Neben dieser unmittelbaren Gefährdung reichert sich Feinstaub auch im Boden an und gelangt allmählich in die Nahrungskette, so dass der Mensch auch auf diesem Weg mit Feinstaubemissionen konfrontiert ist.
Die Quellen für den Feinstaub sind vielfältig. Man schätzt, dass etwa 6.000 bis 8.000 t Feinstaub pro Jahr in der Bundesrepublik Deutschland freigesetzt werden. 50% davon gehen auf den Straßenverkehr zurück, wobei etwa 20% auf den Dieselruß entfallen und 10% dem Bremsabrieb von Bremsanlagen in Kraftfahrzeugen entstammen, was etwa 600 bis 800 t Bremsabrieb entspricht. Man geht davon aus, dass 8% davon vom Körper aufgenommen werden. Hinzu kommt, dass der Bremsabrieb von Bremsanlagen giftige Substanzen enthält, wie zum Beispiel Antimon, das unter der beim Bremsen entstehenden Hitze zu Antimontrioxyd umgewandelt wird. Dieser Stoff wird als stark krebserregend eingestuft.
Während für den Feinstaub aus Dieselruß bereits Filtersysteme bekannt und im Einsatz sind, sind Lösungen für die im Zusammenhang mit dem Freisetzen von Bremsabrieb verbundenen Gefahren und Risiken keine Lösungen in Sicht, trotz der erheblichen Mengen, die tagtäglich in die Umwelt gelangen und des offensichtlichen und dringenden Bedürfnisses, etwas dagegen zu unternehmen.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, zu verhindern, dass der Bremsabrieb aus Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen in die Umwelt gelangt.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein erster Vorteil der Erfindung ergibt sich zunächst aus der Kapselung des Bereichs der Bremsanlage. Auf diese Weise wird der Abrieb am Ort der Entstehung vollständig aufgefangen und gesammelt, so dass es möglich ist, diesen einer gezielten Entsorgung zuzuführen. Dadurch, dass der Bremsabrieb nicht mehr unkontrolliert in die Umwelt gelangt, geht von ihm auch keine direkte Gefahr durch Einatmen der Feinpartikel aus. Auch ist eine mittelbare Gefahr durch Aufnahme des Bremsabriebs über die Nahrungskette dank der Erfindung ausgeschlossen.
In konstruktiver Hinsicht zeichnet sich die Erfindung durch ihre Einfachheit aus, wodurch die technische Umsetzung der Erfindung ohne erheblichen Mehraufwand auf der Kostenseite realisierbar ist. Mit der Erfindung ausgestattete Kraftfahrzeuge verteuern sich dadurch nicht nennenswert.
Daneben eignet sich die Erfindung auch zum Nachrüsten bestehender Kraftfahrzeuge, so dass dem Problem der Gesundheitsgefährdung durch Bremsabrieb im Ganzen schnell und effektiv begegnet werden kann.
Bevorzugt wird eine Kapselung der Bremsanlage mit Hilfe eines zylindrischen Gehäuses. Dieses folgt in seiner Form im wesentlichen der Form der Bremsscheibe, so dass dadurch ein äußerst kompakter und damit platzsparender Aufbau möglich ist.
Das zylindrische Gehäuse ermöglicht ferner eine kreisförmige Führung der Luftströmung im Gehäuse, was ein Abscheiden der im Luftstrom mitgeführten Feststoffpartikel nach dem Zyklonprinzip gestattet. Diese Art der Luftströmung wird in weiterer Ausbildung der Erfindung positiv unterstützt durch einen tangential in das Gehäuse einmündenden Lufteinlass bzw. Luftauslass. Der Luftauslass ist dabei vorzugsweise im unteren Scheitelpunkt des Gehäuses angeordnet, da feine Feststoffpartikel aufgrund ihres Gewichts ohnehin dazu neigen, sich im Tiefpunkt anzusammeln, von wo sie auf diese Weise direkt durch den Luftauslass zum Feinstaubfilter transportiert werden können.
Bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das Gehäuse passgenau an den Bremssattel anschließt. Diese Ausbildung soll dafür sorgen, dass kein Hitzestau im Gehäuse entsteht. Der im allgemeinen aus Metall bestehende Bremssattel ist dabei in der Lage Wärme aufzunehmen und weiterzuleiten und im weiteren an die Umgebung abzugeben. Dieser Kühleffekt kann durch die Anordnung von Lamellen am Bremssattel gefördert werden.
Im Bereich der Rotationsachse der Bremsscheibe weist das Gehäuse auf seiner dem Rad zugeordneten Außenseite eine zentrische Öffnung zur Durchführung der Radnabe auf. Diese Öffnung ist zur Bildung einer weiteren ringförmigen Öffnung vorzugsweise größer ausgebildet als der Durchmesser der Radnabe. Durch diese Öffnung kann der im Gehäuse zirkulierende Luftstrom verstärkt werden, so dass damit sowohl der Kühleffekt als auch der Fördereffekt steigt. Die ringförmige Öffnung erleichtert ferner die nachträgliche Ausrüstung von Kraftfahrzeugen mit der Erfindung.
Von besonderem Vorteil ist die Verwendung innenbelüfteter Bremsscheiben, die im zentrumsnahen Bereich Lufteinlässe in der Scheibenoberfläche aufweisen können und in die Hohlräume der Bremsscheibe leiten. Die innenbelüfteten Bremsscheiben bilden auf diese Weise eine Art Ventilator, indem Luft axial im Bereich der Rotationsachse angesaugt und radial aus der Bremsscheibe ausströmt. Dieser Antrieb zur Erzeugung einer Luftströmung kann sowohl zusätzlich als auch alternativ zum Erzeugen der Luftströmung im Gehäuse eingesetzt werden.
Weiterhin ist bevorzugt die Luftströmung im Gehäuse durch einen Überdruck zu erzeugen, beispielsweise durch den Fahrtwind. Der Fahrtwind kann durch einen in Fahrtrichtung ausgerichteten Trichter aufgefangen und über ein Luftleitungssystem dem Gehäuse zugeführt werden. Alternativ hierzu ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Luftströmung im Gehäuse durch einen Unterdruck auf der gegenüber dem Gehäusestrom abwärts liegenden Seite des Luftleitungssystems zu erzeugen, beispielsweise mit Hilfe eines Gebläses. Diese Variante hat den Vorteil, dass weniger Bremsabrieb unbeabsichtigt aus dem Gehäuse entweicht.
Das Gehäuse für den Feinstaubfilter ist zur Aufnahme des Filtereinsatzes vorzugsweise wannen- oder trogförmig ausgestattet. Auf diese Weise werden im Filtereinsatz befindliche Partikel durch Erschütterungen beim Betrieb eines Kraftfahrzeuges vom Filtergehäuse aufgefangen und können mit dem Austausch des Filtereinsatzes in vorgegebenen Zeitabständen entsorgt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen
1 eine Außenansicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung innerhalb eines Kraftfahrzeuges,
2 eine Innenansicht der in 1 dargestellten Vorrichtung und
3 eine Rückansicht auf die in den 1 und 2 dargestellte Vorrichtung.
Anhand der 1, 2 und 3 wird nachstehend sowohl die gegenständliche Ausbildung als auch die Funktionsweise der Erfindung beschrieben. Die 1 – 3 zeigen den Radbereich eines Kraftfahrzeuges, wobei der besseren Deutlichkeit wegen das Rad nicht dargestellt ist. Man sieht ein in etwa vertikales Federbein 1, das in bekannter Weise an dem nicht weiter dargestellten Fahrzeugchassis befestigt ist. Das untere Ende des Federbeins 1 hält das Radlager 2, das wiederum zur drehbaren Aufnahme der horizontalen Antriebswelle 3 dient. Am äußeren Ende der Antriebswelle 3 sitzt eine Bremsscheibe 4 mit Radnabe 5. Aus der Radnabe 5 stehen achsparallele Radbolzen 6 hervor, die zur Montage des Rades mit Felge dienen. Das Bezugszeichen 22 bezeichnet die Rotationsrichtung des Rades und damit der Bremsscheibe 4.
In bekannter Weise ist ein Bremssattel 7 starr mit dem Federbein 1 verbunden, der die Bremsscheibe 4 innen und außen vom freien Rand her U-förmig umgreift. Der Bremssattel 7 beherbergt einen Bremszylinder und zwei Reibblöcke, die beim Bremsvorgang von außen und innen gegen die planen Seiten der Bremsscheibe gepresst werden. Der Bremssattel 7 weist an seiner umfangseitigen Rückseite eine Öffnung auf, die den Zugang zu den Reibblöcken ermöglicht. Die 1 – 3 zeigen ein Lamellengitter 23, das die Rückseite des Bremssattels 7 bedeckt. Die horizontal angeordneten Lamellen des Lamellengitters 23 sind nach außen schräg nach unten gegen die Rotationsrichtung 22 geneigt, um zusätzlich den Auswurf an Feinstaub zu verhindern und die Kühlung der Bremsanlage zu verbessern.
Bei jedem Kontakt mit der Bremsscheibe 4 findet ein Verschleißen der Reibblöcke statt, wobei die Reibblöcke allmählich in Feinstaub umgewandelt und bei konventionellen Fahrzeugen an die Umgebung abgegeben werden. Der Feinstaub entsteht also im Bereich des Bremssattels 7.
Zum Auffangen des Feinstaubs aus Reibblöcken ist gemäß der Erfindung die Bremsscheibe 4 von einem zylindrischen Gehäuse 8 umgeben, das vorzugsweise aus Kunststoff oder Blech gebildet ist. Die Innenseite 9 des Gehäuses 8 schließt an das Federbein 1 an. Die Außenseite 10 hingegen besitzt eine zentrische Öffnung 11, die als Durchlass für die Radnabe 5 mit Radbolzen 6 dient. Dabei kann zwischen Radnabe 5 und der Öffnung 11 ein Abstand vorgesehen sein, um eine Belüftung des Gehäuses 8 zu erreichen. Insbesondere in Verbindung mit innenbelüfteten Bremsscheiben 4 kann durch den ringförmigen Abstand zwischen Radnabe 5 und Öffnung 11 ein axiales Ansaugen von Luft erreicht werden, die dann in den Hohlräumen der innenbelüfteten Bremsscheibe 4 radial nach außen in den umfangsseitigen Bereich des Gehäuses 8 gebracht wird. Bei einer solchen Ausführungsform der Erfindung dienen die innenbelüfteten Bremsscheiben 4 gleichzeitig zur Erzeugung eines Ventilatoreffekts.
Ein weiterer Ausschnitt an der Innenseite 9, der Außenseite 10 und der Mantelfläche 12 des Gehäuses 8 dient zur passgenauen Aufnahme des Bremssattels 4. Auf diese Weise wird eine voll umfängliche Kapselung der Bremsscheibe 4 erreicht.
Am oberen Scheitelpunkt des Gehäuses 8 sieht man ferner einen tangentialen Lufteinlass 13, an den eine Luftleitung 14 angeschlossen ist, die wiederum zu einem Lufttrichter 15 führt. Der Lufttrichter 15 ist derart am Fahrzeug montiert, dass der Fahrtwind (Pfeil 16) aufgefangen und über die Leitung 14 in das Gehäuse 8 tangential eingeleitet wird und dort eine zirkulierende Kreisströmung erzeugt.
Am unteren Scheitelpunkt des Gehäuses 8 ist ein tangential aus dem Gehäuse 8 mündender Luftauslass 17 vorgesehen, der in eine Luftleitung 18 mündet. Die Luftleitung 18 verbindet das Gehäuse 8 mit einem Filter 19, der sich im wesentlichen aus einem Filtergehäuse 20 und einem Feinstaubfiltereinsatz 21 zusammensetzt. Das Filtergehäuse 20 ist derart aufgebaut, dass es eine Sammelwanne für den im Feinstaubfiltereinsatz 21 befindlichen Feinstaub bildet.
Die Funktionsweise der Erfindung stellt sich folgendermaßen dar. Mit der Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer eines Kraftfahrzeugs werden die innerhalb des Bremssattels 7 angeordneten Reibblöcke von dem oder den Bremszylindern gegen die rotierende Bremsscheibe 4 gepresst. Durch die dabei erzeugte Reibung wird sowohl Hitze als auch Abrieb von den Reibblöcken in Form von Feinstaub gebildet und von der rotierenden Bremsscheibe 4 mitgenommen. Infolge der Kreisbahn, die den Feinstaubpartikeln aufgezwungen wird, wirken Zentrifugalkräfte, die die Feinstaubpartikel nach außen in den peripheren Bereich des zylindrischen Gehäuses 8 tragen.
Dort herrscht eine zirkulierende Luftströmung vor, die im dargestellten Ausführungsbeispiel durch den Fahrtwind 16 erzeugt wird. Der Fahrtwind 16 wird von einem in Fahrtrichtung offenen Lufttrichter 15 eingefangen und über eine Luftleitung 14 und Lufteinlass 13 tangential in das Gehäuse 8 eingeleitet. Diese Luftströmung wird aufgrund der zylindrischen Ausbildung des Gehäuses 8 zwangsgeführt und passiert dabei den Bereich des Bremssattels 7. Dabei wird der beim Bremsen frei werdende Bremsabrieb mitgenommen. Das zylindrische Gehäuse 8 wirkt dabei ähnlich einem Zyklon, bei dem unter Einwirkung von Zentrifugalkräften die feinen Bremsabriebpartikel an der Innenwandung des Gehäuses 8 entlang geführt werden, wo sie schließlich in den tangential aus dem Gehäuse 8 ausmündenden Luftauslass 17 gelangen. Von dort werden sie über die Luftleitung 18 dem Filter 19 zugeführt. Der Filter 19 besitzt einen Feinstaubfiltereinsatz 21, der die Bremsabriebpartikel zurückhält, bevor der gereinigte Luftstrom das Filtergehäuse 20 wieder verlässt.

1: Federbein
2: Radlager
3: Antriebswelle
4: Bremsscheibe
5: Radnabe
6: Radbolzen
7: Bremssattel
8: Gehäuse
9: Innenseite Gehäuse
10: Außenseite Gehäuse
11: zentrische Öffnung
12: Mantelfläche Gehäuse
13: Lufteinlass
14: Luftleitung
15: Lufttrichter
16: Pfeil Fahrtwind
17: Luftauslass
18: Luftleitung
19: Filter
20: Filtergehäuse
21: Feinstaubfiltereinsatz
22: Pfeil Rotationsrichtung Rad
23: Abdeckgitter

Claims

Vorrichtung zum Auffangen des Abriebs der Reibblöcke aus Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen wobei die Bremsanlage eine mit dem Rad des Kraftfahrzeugs rotierende Bremsscheibe (4) umfasst, gegen deren Seitenflächen die Reibblöcke während des Bremsvorgangs hydraulisch gepresst werden, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (8), in welchem die Bremsscheibe (4) einkapselt ist und eine Luftströmung, welche durch einen Lufteinlass (13) in das Gehäuse (8) eintritt und einen Luftauslass (17), durch welchen die Luftströmung das Gehäuse (8) wieder verlässt, wobei die Luftströmung innerhalb des Gehäuses (8) derart geführt ist, dass der Abrieb von der Luftströmung mitgenommen wird und gekennzeichnet durch einen Filter (19), welcher zur Aussonderung des Abriebs über ein Luftleitungssystem (18) mit dem Luftauslass (17) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8) zylinderförmig ausgebildet ist und die Bremsscheibe (4) koaxial umgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteinlass (13) tangential in das Gehäuse (8) mündet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteinlass (13) im oberen Scheitelpunkt des Gehäuses (8) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftauslass (17) tangential aus dem Gehäuse (8) ausmündet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftauslass (17) im unteren Scheitelpunkt des Gehäuses (8) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftströmung im Gehäuse (8) kreisförmig geführt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsanlage Reibblöcke aufweist, die im Bremssattel (7) angeordnet sind und der Bremssattel (7) die Bremsscheibe (4) U-förmig umgreift, wobei das Gehäuse (8) passgenau an den Bremssattel (7) anschließt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8) auf der dem Rad zugewandten Außenseite (10) eine zentrische Öffnung (11) zur Durchführung der Radnabe (5) besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrische Öffnung (11) zur Bildung eines ringförmigen Lufteinlasses größer ist als der Durchmesser der Radnabe (5).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe (4) von einer innenbelüfteten Bremsscheibe (4) gebildet ist, die im Bereich der Rotationsachse der Bremsscheibe (4) mit axialen Lufteinlässen versehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsanlage Reibblöcke aufweist, die im Bremssattel (7) angeordnet sind, wobei der Bremssattel (7) umfangseitig eine Öffnung besitzt, die von einem Abdeckgitter (23) bedeckt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckgitter (23) Lamellen aufweist, die gegenüber einem von der Rotationsachse ausgehenden Radialstrahl nach unten geneigt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftströmung im Gehäuse (8) durch einen Überdruck, vorzugsweise den Fahrtwind (16) erzeugt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen Trichter (15) zum Einfangen und Konzentrieren des Fahrtwindes (16), wobei der Trichter (15) über ein Luftleitungssystem (14) mit dem Lufteinlass (13) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftströmung im Gehäuse (8) durch einen Unterdruck erzeugt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16 gekennzeichnet durch ein Gebläse zur Erzeugung des Luftstroms im Gehäuse (8), das im Luftleitungssystem (13, 18) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Feinstaubfilter (19) ein wannenförmiges oder trogförmiges Gehäuse (8) zum Sammeln der Fremdstoffpartikel aufweist.