DE102012016834B4

DE102012016834B4 - Bremsstaubaufnahmevorrichtung für Kraftfahrzeuge und Filterelement

Info

Publication number: DE102012016834B4
Application number: DE102012016834.9A
Authority: DE
Inventors: Karl-Ernst Hummel; Nikolaus Moser; Michael Fasold; Bernhard Huurdeman; Markus Beylich; Andreas Beck; Andreas Franz; Andrew Glynn; Michael Geiger; Thomas Jessberger
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2022-05-19
Anticipated expiration: 2032-08-28
Also published as: US20140054120A1; DE102012016834A1; US9388867B2

Abstract

Bremsstaubaufnahmevorrichtung für Kraftfahrzeuge zur Aufnahme von Bremsstaub einer Fahrzeug-Radbremse (10) in einer Staubsammeleinrichtung, die mindestens ein mit einer Felge (1) rotierbares Filterelement (6, 16, 26, 36) in mindestens einer Filterelementaufnahme (5, 15, 25, 36) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (6, 16, 26, 36) in der Filterelementaufnahme (5, 15, 25, 35) gehalten ist, wobei die Filterelementaufnahme (5, 15, 25, 35) durch wenigstens eine Durchlassöffnung in der Felge (1) und/oder einen Zwischenraum zwischen der Felge (1) und nicht rotierenden Fahrzeugteilen gebildet ist, wobei das Filterelement (6, 16, 26, 36) als Formfilter ausgebildet ist und in der Filterelementaufnahme (35) zumindest in einem Teilbereich einer Innenform eines Felgenbetts (2) der Felge (1) angepasst ist und einen Innenraum zwischen der rotierbaren Felge (1) und einer drehfest angeordneten Fahrzeug-Radbremse (10) füllt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsstaubaufnahmevorrichtung für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2009 021 203 A1 ist eine Bremsstaubaufnahmevorrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt, die zur Aufnahme von Bremsstaub einer Fahrzeug-Radbremse dient. Der beim Bremsen anfallende Bremsstaub wird einer Staubsammeleinrichtung zugeführt, die als ein Filterelement ausgebildet ist, welches an der radialen Außenkante der Bremsscheibe angeordnet ist und sich über einen definierten Winkelabschnitt der Bremsscheibe erstreckt. Der anfallende Bremsstaub wird ausschließlich durch die Rotationsbewegung der Bremsscheibe bzw. durch Strömungen an der Bremsscheibe in Richtung des Filterelementes geschleudert und in diesem aufgefangen.
Gemäß einer in der DE 10 2009 021 203 A1 beschriebenen Ausführungsvariante ist das Filterelement in einem Filtergehäuse aufgenommen, das zur sicheren Aufnahme des Filterelementes sowie zur Halterung am Bremssattel dient. Das Filtergehäuse umschließt das U-förmig ausgebildete und auf die Bremsscheibe aufgesetzte Filterelement und bildet mit dem Filterelement eine bauliche Einheit, welche zu Wartungs- bzw. Servicezwecken ausgetauscht werden muss.
Aus der EP 2 102 522 B1 ist eine Bremsstaubsammelvorrichtung für eine Scheibenbremse bekannt, bei der ein Gehäuse einen Abschnitt der Bremsscheibe überdeckt und in dem Gehäuse eine Bremsstaubrückhalteeinrichtung mit mehreren Bremsstaubeinlassöffnungen vorgesehen ist.
Aus dem Gebrauchsmuster DE 94 06 795 U1 ist ein Bremsen-Entlüftungs-Filterring bekannt, welcher Entlüftungsschaufeln zum Abtransport von Luft und optional Filterkammern zur Aufnahme von Bremsstaub aufweist.
In der DE 20 2008 009 177 U1 ist eine Bremsstaubaufnahmevorrichtung beschrieben, welche eine Staubsammeleinrichtung mit einem Filterelement aufweist, wobei das Filterelement im Bereich einer Radfelge koaxial zu dieser angeordnet ist. Ein Dichtungselement ist mittels eines Variantenrings an dem Filterelement oder der Radfelge befestigt.
Aus der JP 2008-185 143 A ist eine Bremsstaubsammelvorrichtung bekannt, die auf der Innenseite einer Felge eine Kapselung bestehend aus einem topfförmigen Teil und einem Abdeckteil aufweist. Die Kapselung haust ein Radlagergehäuse sowie einen Bremssattel ein, wobei das topfförmige Teil der Kapselung rotierbar mit der Felge verbunden ist.
Aus US 2 019 145 A , DE 10 69 478 A und WO 82/01 574 A1 sind weitere Ansätze zur Reduktion von Bremsstaubemissionen bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine effiziente und wartungsfreundliche Bremsstaubaufnahmevorrichtung für ein Bremssystem eines Fahrzeuges anzugeben und ein in der Bremsstaubaufnahmevorrichtung anordenbares Filterelement.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 8 gelöst, die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Die erfindungsgemäße Bremsstaubaufnahmevorrichtung kann in Kraftfahrzeugen zur Aufnahme von Bremsstaub eingesetzt werden, der bei Betätigung der Fahrzeug-Radbremse anfällt.
Die erfindungsgemäße Bremsstaubaufnahmevorrichtung umfasst wenigstens ein Filterelement und wenigstens eine Filterelementaufnahme, in der das Filterelement gehalten ist.
Die Filterelementaufnahme wird wenigstens durch eine Öffnung in der Felge und/oder einem Zwischenraum zwischen Felge und nicht rotierenden Fahrzeugteilen gebildet.
Während die Felge und die Bremsscheibe um die Radachse rotieren, sind der Radträger und die Fahrzeug-Radbremse, umfassend einen Bremssattel, einen Bremszylinder, und einen Bremsbelag, drehfest angeordnet. Mit dieser Art der Kapselung des Bereiches um die Bremsen herum wird eine Abgabe von Bremsstaub in die Umgebung wirkungsvoll vermieden. Die bremspartikelhaltige Luft gerät durch Luftwirbel aufgrund dynamischer und thermischer Veränderungen im Bereich um die Fahrzeugbremse in Bewegung und wird durch die Anordnung der Filterelemente beim Verlassen des Bereiches um die Fahrzeugbremse herum beim Durchströmen des Filterelementes von Partikeln befreit. Somit gelangt nur gereinigte Luft in die Umgebung.
Ein einzelnes oder mehrere Filterelemente, angeordnet in einer Filterelementaufnahme, können dabei in verschiedenen Anordnungen vorgesehen sein.
So ist zumindest ein Filterelement über eine Filterelementaufnahme fest mit der Felge verbunden und rotiert mit dieser um den Radträger. Die Luftdurchlässe im Bereich der Außenseite der Felge sind durch ein Filterelement verschlossen.
Das ist als Formfilter mit einer vorgegebenen stabilen dreidimensionalen Form in der Filterelementaufnahme der Felge aufgenommen. Durch einen möglichst kleinen Spalt, einen sog. Dichtspalt, zwischen dem rotierenden Filterelement in der Filterelementaufnahme und den Bauteilen der feststehenden Radstruktur wird ein Austritt von partikelhaltiger Luft an die Umgebung weitestgehend vermieden.
Ergänzend oder alternativ ist wenigstens ein einzelnes Filterelement fest mit einem Radträger oder einer Fahrzeug-Radbremse verbunden. In dieser Ausführung rotiert die Felge um das feststehende Filterelement. Vorteilhafterweise ist ein scheibenförmiges Filterelement zur Aufnahme in eine Filterelementaufnahme mit Aussparungen für die Radbremse und ggf. zusätzlichen Aussparungen für andere Bauteile vorgesehen.
Je nach zur Verfügung stehendem Bauraum kann vorgesehen sein, dass zumindest eine Filterelementaufnahme in einem Zwischenraum zwischen Fahrzeug-Radbremse und Felge und eine Filterelementaufnahme zwischen Fahrzeug-Radbremse und Radträger angeordnet ist. Durch Bauraumeinschränkungen kann es notwendig sein, ein Filterelement durch eine Teilung um die Radbremse herum anzuordnen.
Vorteilhafterweise liegt das Filterelement in einer Filterelementaufnahme am Innendurchmesser des Felgenbettes der Felge berührungsfrei an, so dass durch einen umlaufenden Spalt zwischen Felgenbett und Filterelementaufnahme bzw. Filterelement eine Relativbewegung zwischen Felge und Filterelementaufnahme bzw. Filterelement möglich ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist die Fahrzeug-Radbremse vollständig oder zumindest teilweise durch das Filterelement ummantelt. Dazu ist ein Formfilterelement mit einer Negativform der umschlossenen Bauteile in einer Filterelementaufnahme gehalten, wobei kein oder nur ein zumindest geringer Spalt zwischen Filterelement und Radbremse einen Austritt von partikelhaltiger Luft weitestgehend verhindert.
In einer vorteilhaften Ausführung liegt die radial äußere Begrenzung des Filterelementes am Felgenbett dichtend an. Ein umlaufender Dichtspalt zwischen Filterelement und nicht rotierenden Fahrzeugteilen, insbesondere einem Radträger oder einer Fahrzeug-Radbremse, verhindert weitestgehend einen Austritt von partikelbeladener Luft in die Umgebung.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist das Filterelement auswechselbar in der Filterelementaufnahme einsetzbar, so dass bei Erreichen eines vorbestimmten Beladungszustandes des Filtermaterials das Filterelement mit kleinem Aufwand aus der Filterelementaufnahme entnommen und gegen ein neues Filterelement ersetzt werden kann.
Eine Kombination der gezeigten Ausführungsformen und Anordnungen der Filterelemente kann je nach Anwendungsfall und Bauraumverhältnissen vorteilhaft eingesetzt werden. Insbesondere kann das Filterelement 6, 16, 26, 36 drehfest oder mit der Felge rotierend angeordnet sein. Alle vorgeschlagenen Ausführungen können einzeln oder in beliebigen Kombinationen angeordnet sein.
Figurenliste
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung einer bekannten Radfelge mit Durchlässen zwischen Narbe und Felgenbett;
2 eine Bremsstaubaufnahmevorrichtung in einer Schnittdarstellung;
3 eine alternative Bremsstaubaufnahmevorrichtung mit einem Formfilter in einer Schnittdarstellung.

Ausführungsform(en) der Erfindung
In der 1 ist eine bekannte Radfelge 1 eines Fahrzeuges (nicht dargestellt) mit einem Felgenbett 2 gezeigt, das in einem radialen Abstand zur Felgennarbe 3 umläuft. Die Radfelge 1 ist an Befestigungspunkten 4 mit dem Radlager 12 des Fahrzeuges verbunden. Die Felge 1 weist an der Stirnseite über den Umfang verteilt mehrere Durchlassöffnungen 5 auf, die der Belüftung der Fahrzeug-Radbremse 10 dienen.
2 zeigt in einer Schnittdarstellung eine Bremsstaubaufnahmevorrichtung. An einem Radträger 8 ist ein Radlager 12 montiert, an dem eine Bremsscheibe 7 und eine Felge 1 an Befestigungspunkten 4 befestigt sind. An dem Radträger 8 ist eine Fahrzeug-Radbremse 10 befestigt, die einen Bremssattel 9 aufweist, der bei einer gewünschten Verzögerung des Fahrzeuges die Bremsbeläge 11 gegen eine Bremsscheibe 7 drückt. Radträger 8 und Radbremse 10 sind drehfest angeordnet, während sich das Radlager 12 und die Felge 1 um den Radträger 8 drehen.
Zur Aufnahme von in der Luft schwebendem Bremsstaub ist ein Filterelement 6 in der Durchlassöffnung 5 der Felge 1 aufgenommen, die eine Filterelementaufnahme 5 bildet. Das Filterelement 6 verschließt die Durchlassöffnung 5 der Felge 1 zur der Fahrzeug abgewandten Seite. Die beim Bremsen entstehenden Partikel werden durch das Filterelement 6 aufgenommen, da die die Bremsen umgebende Luft zum Belüften der Bremsen durch das Filterelement 6 hindurchströmt. Durch die felgenfeste Aufnahme des Filterelementes 6 in der Filterelementaufnahme 5 rotiert das Filterelement 6 mit der Felge um die Radlagerachse.
Zusätzlich ist auf der dem Fahrzeug zugewandten Seite der Fahrzeug-Radbremse 10 ein Filterelement 16, 26 angeordnet, wobei das Filterelement 16, 26 in der Filterelementaufnahme 15, 25 mit der Radbremse 10 oder/und dem Radträger 8 verbunden ist und nicht um die Radlagerachse rotiert. Das Filterelement 16, 26 ist im Bereich der Radbremse 10 zwischen dem Radträger 8 und dem Bremssattel 9 und zwischen dem Bremssattel 9 und dem Felgenbett 2 angeordnet. Vorteilhafterweise besteht das in die Filterelementaufnahme 15, 25 eingesetzte Filterelement 16, 26 aus einer Scheibe, die Aussparungen für die Radbremse 10 und ggf. zusätzliche Aussparungen für andere Bauteile aufweist. Das Filterelement 16 liegt vorteilhafterweise dichtend an dem Felgenbett 2 an, wobei eine Relativbewegung zwischen der rotierenden Felge 1 und dem feststehenden Filterelement 16 durch einen kleinen Spalt berührungsfrei ermöglicht ist.
3 zeigt in einer Schnittdarstellung eine alternative Bremsstaubaufnahmevorrichtung, bei der das Filterelement 36 als Formfilter ausgebildet ist. Das Filterelement 36 ist in einer Filterelementaufnahme 35 zumindest in Teilbereichen der Innenform der Felge 1 angepasst und füllt den Innenraum zwischen der rotierenden Felge 1 und der drehfest angeordneten Fahrzeug-Radbremse 10. Die Luft diffundiert aufgrund der entstehenden Luftwirbel durch die Bewegung von Fahrzeug und Felge 1 sowie der Relativbewegung zwischen der Felge 1 und der Radbremse 10 durch das Filterelement 36, so dass die in der Luft schwebenden Bremsstaubpartikel abgeschieden werden.
Die Felge 1 kann eine geschlossene Kontur aufweisen oder in einer vorteilhaften Ausführung mehrere Durchlassöffnungen aufweisen, durch die Luft durch das Filterelement 36 hindurch auf die Felgenaussenseite strömen kann.
Das Filterelement 6, 16, 26, 36 ist in einer Filterelementaufnahme 5, 15, 25, 35 aufgenommen. Sofern das Filterelement 6, 16, 26, 36 als Wechselteil ausgeführt ist, kann das Filterelement 6, 16, 26, 36 auf einfache Weise aus der Filterelementaufnahme 5, 15, 25, 35 entfernt und gegen ein anderes Filterelement 6, 16, 26, 36 getauscht werden.

Claims

Bremsstaubaufnahmevorrichtung für Kraftfahrzeuge zur Aufnahme von Bremsstaub einer Fahrzeug-Radbremse (10) in einer Staubsammeleinrichtung, die mindestens ein mit einer Felge (1) rotierbares Filterelement (6, 16, 26, 36) in mindestens einer Filterelementaufnahme (5, 15, 25, 36) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (6, 16, 26, 36) in der Filterelementaufnahme (5, 15, 25, 35) gehalten ist, wobei die Filterelementaufnahme (5, 15, 25, 35) durch wenigstens eine Durchlassöffnung in der Felge (1) und/oder einen Zwischenraum zwischen der Felge (1) und nicht rotierenden Fahrzeugteilen gebildet ist, wobei das Filterelement (6, 16, 26, 36) als Formfilter ausgebildet ist und in der Filterelementaufnahme (35) zumindest in einem Teilbereich einer Innenform eines Felgenbetts (2) der Felge (1) angepasst ist und einen Innenraum zwischen der rotierbaren Felge (1) und einer drehfest angeordneten Fahrzeug-Radbremse (10) füllt.
Bremsstaubaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelementaufnahme (15, 25, 35) durch einen Zwischenraum zwischen Felge (1) und Radträger (8) oder zwischen Felge (1) und Fahrzeug-Radbremse (10) gebildet ist.
Bremsstaubaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ein Filterelement in einer Filterelementaufnahme (15, 25, 35), gebildet durch einen Zwischenraum zwischen Fahrzeug-Radbremse (10) und Felge (1) und zwischen Fahrzeug-Radbremse (10) und Radträger (8) aufgenommen ist.
Bremsstaubaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass das in der Filterelementaufnahme (15, 35) angeordnete Filterelement (16, 36) am Innendurchmesser des Felgenbettes (2) berührungsfrei anliegt, wobei durch einen umlaufenden Spalt zwischen Felgenbett (2) und Filterelement (16, 36) eine Relativbewegung zwischen Felge (1) und Filterelement (16, 36) ermöglicht ist.
Bremsstaubaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (16, 26, 36) den Bremssattel (9) teilweise oder vollständig ummantelt.
Bremsstaubaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Umfang des Filterelementes (6, 16, 26) am Felgenbett (2) anliegt und ein umlaufender Spalt zwischen Filterelement (6, 16, 26) und nicht rotierenden Fahrzeugteilen, nämlich einem Radträger (8) oder einer Fahrzeug-Radbremse (10), gebildet ist.
Bremsstaubaufnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (6, 16, 26, 36) auswechselbar an der Filterelementaufnahme (5, 15, 25, 35) angeordnet ist.
Filterelement zur Aufnahme von Bremsstaub einer Fahrzeug-Radbremse (10), einer Bremsstaubaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Filterelement als Formfilter ausgebildet ist und in einer Montageposition in der Filterelementaufnahme (35) zumindest in einem Teilbereich einer Innenform des Felgenbetts (2) der Felge (1) angepasst ist.