DE102018209714A1

DE102018209714A1 - Schwingungsdämpfer und Verwendung eines Schwingungsdämpfers zum Sammeln von Bremsstaub

Info

Publication number: DE102018209714A1
Application number: DE102018209714.3A
Authority: DE
Inventors: Georg Eichner; Katharina Lammel; Rasmus Leicht; Diana Westerteicher; Bernhard Kohl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2019-12-19

Abstract

Es wird ein Schwingungsdämpfer (300) zur Dämpfung von Relativbewegungen zwischen einem Rad (103) und einer Karosserie (301) eines Fahrzeugs (100) beschrieben, wobei das Rad (103) ein Reibbremse (110, 120) umfasst. Der Schwingungsdämpfer (300) ist eingerichtet, an der Sammlung von Bremspartikeln (212), die bei Betrieb der Reibbremse (110, 120) erzeugt werden, mitzuwirken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reduzierung der von einer Reibbremse eines Fahrzeugs emittierten Menge an Bremsstaub.
Ein Fahrzeug, insbesondere ein Straßenkraftfahrzeug, umfasst typischerweise ein oder mehrere Reibbremsen, mit denen das Fahrzeug verzögert werden kann. Eine Reibbremse weist dabei einen Bremssattel auf, der eingerichtet ist, Bremsbeläge auf eine Bremsscheibe zu drücken, so dass durch die Reibung zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe eine Verzögerung des Fahrzeugs bewirkt wird.
Bei der Reibung zwischen Bremsbelägen und Bremsscheibe entstehen typischerweise Bremspartikel, die in die Umgebungsluft einer Reibbremse gelangen können und so, je nach Partikelgröße, zur Feinstaubemission eines Fahrzeugs beitragen können.
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, die durch die Reibbremsen eines Fahrzeugs bewirkte Bremsstaubemission in effizienter und zuverlässiger Weise zu reduzieren. Insbesondere sollen dabei das Gewicht, die Kosten und/oder der erforderliche Bauraum einer Vorrichtung zur Reduzierung der Bremsstaubemission reduziert werden.
Die Aufgabe wird jeweils durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
Gemäß einem Aspekt wird ein (ggf. hydraulischer) Schwingungsdämpfer (auch als Stoßdämpfer bezeichnet) zur Dämpfung von Relativbewegungen zwischen einem Rad und einer Karosserie eines Fahrzeugs beschrieben. Der Schwingungsdämpfer kann ein Feder-/Dämpferbein für ein Rad eines Fahrzeugs bilden bzw. sein. Typischerweise weist ein Fahrzeug, insbesondere ein Straßenkraftfahrzeug, an jedem Rad (z.B. an zwei bzw. an vier Rädern) jeweils einen Schwingungsdämpfer auf.
Das Rad, an dem der Schwingungsdämpfer angeordnet ist, weist ferner eine Reibbremse auf, die eingerichtet ist, durch Reibwirkung das Rad abzubremsen. Die Reibbremse kann z.B. eine Bremsscheibe und einen Bremssattel umfassen. Dabei ist der Bremssattel eingerichtet, Bremsbeläge gegen die Bremsscheibe zu drücken, um die Reibwirkung zu erzielen. Beim Betrieb einer Reibbremse können Bremspartikel bzw. Bremsstaub entstehen, die bzw. der in die Umgebungsluft des Fahrzeugs gelangen können.
Der Schwingungsdämpfer ist eingerichtet, an der Sammlung von Bremspartikeln, die bei Betrieb der Reibbremse erzeugt werden, mitzuwirken. Mit anderen Worten, der Schwingungsdämpfer wird an der Sammlung von Bremspartikeln beteiligt. Dabei wird die räumliche Nähe zwischen der Reibbremse und dem Schwingungsdämpfer ausgenutzt. Insbesondere kann eine Filtervorrichtung zur Filterung der Bremspartikel zumindest teilweise in den Schwingungsdämpfer, insbesondere in ein Gehäuse bzw. ein Rohr des Schwingungsdämpfers, integriert werden. Alternativ oder ergänzend kann der Schwingungsdämpfer dazu verwendet werden, insbesondere infolge der Relativbewegungen zwischen der Karosserie und dem Rad, einen Unterdruck zu erzeugen, mit dem ein Luftstrom von der Reibbremse zu einer Filtervorrichtung zur Filterung der Bremspartikel bewirkt werden kann. Durch das Einbinden des Schwingungsdämpfers in den Sammelprozess von Bremspartikeln können die Kosten, das Gewicht und der erforderliche Bauraum eines Fahrzeugs reduziert werden.
Der Schwingungsdämpfer kann ein Gehäuse (insbesondere eine Rohrwand eines Rohrs) umfassen. Die Filtervorrichtung zur Filterung von Bremspartikeln aus einem von der Reibbremse kommenden Luftstrom kann zumindest teilweise (bevorzugt vollständig) innerhalb des Gehäuses des Schwingungsdämpfers angeordnet sein. Insbesondere kann die Filtervorrichtung zumindest teilweise (bevorzugt vollständig) innerhalb des Rohrs des Schwingungsdämpfers angeordnet sein. So kann der erforderliche Bauraum für eine Filtervorrichtung zur Filterung bzw. zum Sammeln von Bremspartikeln in effizienter Weise reduziert werden.
Der Schwingungsdämpfer kann einen Kolben und ein den Kolben umschließendes Rohr umfassen. Der Kolben kann ausgebildet sein, sich zur Dämpfung von Relativbewegungen zwischen dem Rad und der Karosserie innerhalb des Rohrs entlang einer Längsachse des Rohrs zu bewegen. Insbesondere kann der Schwingungsdämpfer einen Zweirohrdämpfer mit einem Zylinderrohr, in dem sich der Kolben bewegt, und einem das Zylinderrohr umschließenden Behälterrohr umfassen. Die Filtervorrichtung kann dann zumindest teilweise (bevorzugt vollständig) in dem Behälterrohr angeordnet sein. Insbesondere kann die Rohrwand des Behälterrohrs eine Seitenwand der Filtervorrichtung bilden. Die Filtervorrichtung kann insbesondere in einer Verlängerung des Behälterrohrs angeordnet sein. Dabei kann die Verlängerung des Behälterrohrs über den Boden des Schwingungsdämpfers hinausgehen, durch den der Arbeitsraum und/oder der Ausgleichsraum des Schwingungsdämpfers abgeschlossen werden. So wird eine besonders effiziente Integration einer Filtervorrichtung in einen Schwingungsdämpfer ermöglicht.
Die Filtervorrichtung kann ein (Partikel-) Filter umfassen, das eingerichtet ist, Bremspartikel aus dem (von der Reibbremse kommenden) Luftstrom zu filtern, so dass ein gefilterter Luftstrom entsteht. Das Rohr, insbesondere das Behälterrohr, kann ein oder mehrere Öffnungen in der Rohrwand des Rohrs umfassen, durch die der gefilterte Luftstrom aus dem Rohr in eine Umgebung des Schwingungsdämpfers entweichen kann. So kann eine effiziente und zuverlässige Filterung bzw. Sammlung von Bremspartikeln bewirkt werden.
Der Schwingungsdämpfer kann ein Unterdruck-Mittel (z.B. eine Unterdruckpumpe oder einen Impeller) umfassen, das eingerichtet ist, einen Unterdruck zu erzeugen, durch den der Luftstrom durch die Filtervorrichtung bewirkt wird. Das Unterdruck-Mittel kann dabei insbesondere innerhalb des Rohrs stromabwärts von dem Filter angeordnet ist. In einem besonders bevorzugten Beispiel wird der Unterdruck zur Erzeugung des Luftstroms durch die Relativbewegungen zwischen Rad und Karosserie direkt durch den Schwingungsdämpfer generiert. Infolge der Anordnung eines Unterdruck-Mittels direkt innerhalb des Schwingungsdämpfers kann in besonders bauraumeffizienter Weise eine Filterung bzw. Sammlung von Bremspartikeln bewirkt werden.
Der Schwingungsdämpfer kann eine Kolbenstange umfassen, die eingerichtet ist, den Schwingungsdämpfer mit der Karosserie des Fahrzeugs mechanisch zu verbinden. Die Kolbenstange kann somit im eingebauten Zustand des Schwingungsdämpfers der Karosserie des Fahrzeugs zugewandt sein. Ein von der Kolbenstange abgewandtes Ende des Schwingungsdämpfers, insbesondere der Boden des Schwingungsdämpfers, kann in dem eingebauten Zustand des Schwingungsdämpfers der Reibbremse des Rades zugewandt sein. Die Filtervorrichtung kann dann an dem von der Kolbenstange abgewandten Ende des Schwingungsdämpfers (insbesondere des Gehäuses bzw. des Rohrs) angeordnet sein. So kann eine besonders raumeffiziente Anordnung der Filtervorrichtung erreicht werden.
Die Filtervorrichtung kann als ein auswechselbares Filtermodul ausgebildet sein, das als Gesamtheit in dem Gehäuse, insbesondere in dem Rohr, des Schwingungsdämpfers verbaut werden kann. So kann ein effizienter Verbau bzw. Austausch der Filtervorrichtung ermöglicht werden.
Wie bereits oben dargelegt, kann der Schwingungsdämpfer ausgebildet sein, einen Unterdruck zur Filterung von Bremspartikeln zu generieren, die bei Betrieb der Reibbremse des Rades erzeugt werden. Insbesondere kann der Schwingungsdämpfer ausgebildet sein, einen Unterdruck zu generieren, durch den ein (Bremspartikel enthaltender) Luftstrom von der Reibbremse durch eine Filtervorrichtung zur Filterung von Bremspartikeln bewirkt wird. Dabei kann die Filtervorrichtung außerhalb des Schwingungsdämpfers angeordnet sein. In einem bevorzugten Beispiel kann die Filtervorrichtung in dem Schwingungsdämpfer (insbesondere ein einem Gehäuse bzw. einem Rohr des Schwingungsdämpfers) integriert sein. Durch die Verwendung des Schwingungsdämpfers für die Unterdruckerzeugung bei der Filterung von Bremspartikeln, können der erforderliche Bauraum, das Gewicht und die Kosten der Filterung von Bremspartikeln reduziert werden. Des Weiteren kann der Energieverbrauch eines Fahrzeugs reduziert werden.
Der Schwingungsdämpfer kann einen Unterdrucktank umfassen, der mit einer Filtervorrichtung zur Filterung von Bremspartikeln gekoppelt werden kann. Der für den Betrieb der Filtervorrichtung erforderliche Unterdruck kann dann zumindest teilweise auf Basis des Unterdrucktanks bewirkt werden. Der Schwingungsdämpfer kann eingerichtet sein, einen Unterdruck in dem Unterdrucktank zu generieren. Somit kann der Schwingungsdämpfer eingerichtet sein, indirekt über den Unterdrucktank den Unterdruck für den Betrieb der Filtervorrichtung zu erzeugen. Durch die Verwendung eines Unterdrucktanks kann der Betrieb einer Filtervorrichtung in Zeiträumen gewährleistet werden, in denen keine signifikanten Relativbewegungen zwischen dem Rad und der Karosserie des Fahrzeugs bewirkt werden. Somit kann die Zuverlässigkeit der Filterung von Bremspartikeln erhöht werden.
Wie bereits oben dargelegt, kann der Schwingungsdämpfer einen Kolben und ein den Kolben umschließendes Rohr umfassen. Der Schwingungsdämpfer kann ausgebildet sein, den Unterdruck infolge der Bewegung des Kolbens zu generieren. Insbesondere kann das Rohr an einer Rohrwand eine erste Luftöffnung umfasst, die durch ein erstes Ventil, insbesondere durch ein Rückschlagventil, geöffnet oder geschlossen werden kann. Bei einem Zweirohrdämpfer kann die erste Luftöffnung in der Rohrwand des Behälterrohrs angeordnet sein. Der Schwingungsdämpfer kann dann ausgebildet sein, infolge der Bewegung des Kolbens Luft, insbesondere aus dem Unterdrucktank, durch die erste Luftöffnung in das Rohr zu saugen, um den Unterdruck zu generieren. So kann in effizienter und zuverlässiger Weise ein Unterdruck erzeugt werden.
Das Rohr, insbesondere das Behälterrohr, des Schwingungsdämpfers kann eine zweite Luftöffnung umfassen, die durch ein zweites Ventil, insbesondere durch ein Rückschlagventil, geöffnet oder geschlossen werden kann. Der Schwingungsdämpfer kann ausgebildet sein, infolge einer Druckbewegung des Kolbens Luft durch die zweite Luftöffnung aus dem Rohr in eine Umgebung des Schwingungsdämpfers zu drücken. Andererseits kann der Schwingungsdämpfer ausgebildet sein, infolge einer Zugbewegung des Kolbens Luft durch die erste Luftöffnung in das Rohr zu saugen. So kann in besonders zuverlässiger und dauerhafter Weise ein Unterdruck durch den Schwingungsdämpfer erzeugt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Straßenkraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben. Das Fahrzeug umfasst zumindest ein Rad mit einer Reibbremse sowie eine Karosserie. Außerdem umfasst das Fahrzeug zumindest einen in diesem Dokument beschriebenen Schwingungsdämpfer. Der Schwingungsdämpfer ist dabei eingerichtet, Relativbewegungen zwischen dem Rad und der Karosserie zu dämpfen. Außerdem ist der Schwingungsdämpfer eingerichtet, an der Filterung von Bremspartikeln, die von der Reibbremse erzeugt werden, mitzuwirken.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die Verwendung eines (hydraulischen) Schwingungsdämpfers für die Filterung bzw. die Sammlung von Bremspartikeln von einer Reibbremse eines Rades eines Fahrzeugs beschrieben. Dabei wird der Schwingungsdämpfer (auch und ggf. primär) dazu verwendet, Relativbewegungen zwischen dem Rad und der Karosserie des Fahrzeugs zu dämpfen. Insbesondere wird die Verwendung des Schwingungsdämpfers als Filtervorrichtung zur Filterung von Bremspartikeln, die bei Betrieb der Reibbremse des Rades erzeugt werden, beschrieben. Alternativ oder ergänzend wird die Verwendung des Schwingungsdämpfers beschrieben, um einen Unterdruck zur Filterung von Bremspartikeln zu generieren, die bei Betrieb der Reibbremse des Rades erzeugt werden.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen, Systeme und Verfahren sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen, Systemen und Verfahren verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen, Systemen und Verfahren in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausfuhrungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

1a ein beispielhaftes Fahrzeug mit mehreren Reibbremsen;
1b eine beispielhafte Reibbremse mit einer Filtervorrichtung;
2a eine beispielhafte Filtervorrichtung in einem Betriebszustand bzw. in einem Betriebsmodus;
2b eine beispielhafte Filtervorrichtung in einem Regenerationszustand bzw. in einem Regenerationsmodus;
3 einen beispielhaften Schwingungsdämpfer, insbesondere einen Stoßdämpfer, mit einer integrierten Filtervorrichtung; und
4 einen beispielhaften Schwingungsdämpfer, der als Unterdruck-Mittel für eine Filtervorrichtung verwendet werden kann.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der effizienten Reduzierung der Menge an Bremsstaub, insbesondere an Feinstaub, die durch die ein oder mehreren Reibbremsen eines Fahrzeugs emittiert wird. In diesem Zusammenhang zeigt 1a ein Fahrzeug 100 mit einer Vorderachse 101 und einer Hinterachse 102, wobei die Achsen 101, 102 jeweils zwei Räder 103 mit jeweils einer Reibbremse 110, 120 aufweisen. Durch eine Reibbremse 110, 120 können ein Bremsmoment auf ein Rad 103 des Fahrzeugs 100 und somit eine Verzögerung des Fahrzeugs 100 bewirkt werden. Die Reibbremsen 110, 120 des Fahrzeugs 100 können mechanisch (insbesondere hydraulisch) und/oder elektrisch durch Betätigung eines Bremspedals und/oder eines Bremshebels des Fahrzeugs 100 betätigt werden. In 1a ist beispielhaft eine Steuereinheit 105 zur Ansteuerung der Reibbremsen 110, 120 dargestellt.
1b zeigt einen beispielhaften Aufbau einer Reibbremse 110, 120. Die Reibbremse 110, 120 umfasst eine Bremsscheibe 111 und einen Bremssattel 112. Dabei ist der Bremssattel 112 ausgebildet, von beiden Seiten Bremsbeläge gegen die Bremsscheibe 111 zu drücken, um ein Bremsmoment auf die Bremsscheibe 111 und das damit verbundene Rad 103 zu bewirken. Wenn die Bremsbeläge gegen die Bremsscheibe 111 gedrückt werden, entsteht typischerweise ein Abrieb der Bremsbeläge und der Scheibe in Form von mehr oder weniger großen Bremspartikeln.
Um zu vermeiden, dass insbesondere relativ kleine, lungengängige, Bremspartikel in die Umwelt gelangen und somit zu einer Feinstaubemission eines Fahrzeugs 100 führen, kann eine Reibbremse 110 eine Filtervorrichtung 115 aufweisen, die eingerichtet ist, anfallenden Bremsstaub bzw. anfallende Bremspartikel abzuscheiden. Dabei können die Bremspartikel über einen Absaugkanal 113 von dem Bremssattel 112 und/oder der Bremsscheibe 111 weg zu der Filtervorrichtung 115 gesogen werden. Alternativ oder ergänzend kann die Filtervorrichtung 115 die Bremsscheibe 111 und/oder den Bremssattel 112 zumindest teilweise umschließen.
2a zeigt eine beispielhafte Filtervorrichtung 115 mit einem (Feinstaub-) Filter 204. Durch ein Unterdruck-Mittel 206 (z.B. durch eine Turbine bzw. einen Impeller) kann ein Luftstrom 211 bewirkt werden, der ausgebildet ist, von einer Reibbremse 110 erzeugte Bremspartikel 212 in die Filtervorrichtung 115 zu saugen. Insbesondere kann der Luftstrom 211 durch eine verschließbare Frontwand 201 in die Filtervorrichtung 115 gesogen werden. Die verschließbare Frontwand 201 kann ausgebildet sein, einen Luftstrom 211 von außen in die Filtervorrichtung 115 (dargestellt in 2a durch die Pfeile) zu ermöglichen. Andererseits kann die verschließbare Frontwand 201 ausgebildet sein, einen Luftstrom 211 in entgegengesetzter Richtung (aus der Filtervorrichtung 115 heraus) zu unterbinden. Beispielsweise kann die Frontwand 201 zu diesem Zweck als Rückschlagventil ausgebildet sein.
Der durch das Unterdruck-Mittel 206 bewirkte Luftstrom 211 kann durch das Filter 204 gesogen werden, so dass an der Oberfläche des Filters 204 Bremspartikel 212 abgeschieden werden. Der aus der Filtervorrichtung 115 austretende, gefilterte, Luftstrom 213 weist somit eine gegenüber dem in die Filtervorrichtung 115 hineinströmenden Luftstrom 211 reduzierte Menge an Bremspartikeln 212 auf. Die herausgefilterten Bremspartikel 212 können in einer durch die Frontwand 211, durch eine Seitenwand 202 und durch das Filter 204 gebildeten Filterkammer 203 gesammelt werden.
Die Filtervorrichtung 115 kann ferner eine verschließbare Rückwand 205 aufweisen. Die verschließbare Rückwand 205 kann ausgebildet sein, einen Luftstrom 213 aus der Filtervorrichtung 115 heraus (dargestellt in 2a durch die Pfeile) zu ermöglichen. Andererseits kann die verschließbare Rückwand 205 ausgebildet sein, einen Luftstrom 213 in entgegengesetzter Richtung (in die Filtervorrichtung 115 hinein) zu unterbinden. Beispielsweise kann die Rückwand 205 zu diesem Zweck als Rückschlagventil ausgebildet sein.
2a zeigt die Filtervorrichtung 115 in einem Betriebszustand bzw. in einem Betriebsmodus, bei dem ein Luftstrom 211 von einer Reibbremse 110 durch die Filtervorrichtung 115 gesogen wird, um Bremspartikel 212 aus dem Luftstrom 211 herauszufiltern. In dem Betriebszustand sind sowohl die Frontwand 201 als auch die Rückwand 205 geöffnet, um den Luftstrom 211 durch das Filter 204 zu ermöglichen.
Im Laufe des Betriebs lagern sich mehr und mehr Bremspartikel 212 an der Oberfläche des Filters 204 ab, wodurch die Wirksamkeit des Filters 204 nach und nach reduziert wird. Alternativ oder ergänzend kann der Druck in der Filtervorrichtung 115 ansteigen, was zu Problemen beim Betrieb der Filtervorrichtung 115 führen kann. Um die Wirksamkeit des Filters 204 zu erhöhen und/oder um Druckprobleme zu vermeiden, können die Bremspartikel 212 von der Oberfläche des Filters 204 und/oder aus der Filterkammer 203 entfernt werden.
2b zeigt die Filtervorrichtung 115 in einem Regenerationszustand bzw. einem Regenerationsmodus, der es ermöglicht, Bremspartikel 212 aus der Filterkammer 203 zu entfernen. Zu diesem Zweck können die Frontwand 201 und die Rückwand 205 verschlossen werden. Des Weiteren können die ein oder mehreren Seitenwände 202 geöffnet werden, um eine Spülstrom 221 (z.B. aus einem flüssigen oder gasförmigen Spülmedium) durch die Filterkammer 203 hindurch zu leiten. Beispielsweise kann eine erste Seitenwand 202 (z.B. die in 2b oben dargestellte Seitenwand) als Absperrventil ausgebildet sein, das für die Regenerierung der Filtervorrichtung 115 geöffnet werden kann. Eine zweite Seitenwand 202 (z.B. die in 2b unten dargestellte Seitenwand) kann als Absperrventil bzw. als Klappe 207 ausgebildet sein, das bzw. die für die Regenerierung der Filtervorrichtung 115 geöffnet werden kann.
Wie in 2b dargestellt, kann der Spülstrom 221 ausgebildet sein, die Bremspartikel 212 zu lösen und/oder mitzureißen, so dass ein mit Bremspartikeln 212 angereicherter Spülstrom 222 aus der Filterkammer 203 herausgeführt wird. Somit kann mittels einer Spülung eine Regenerierung bzw. Reinigung des Filters 204 bewirkt werden. Die aus der Filterkammer 203 herausgeführten Bremspartikel 212 können in einem separaten Sammelbehälter gesammelt werden.
Die in den 2a und 2b dargestellte Filtervorrichtung 115 kann innerhalb eines Fahrzeugs ggf. relativ viel Bauraum in Anspruch nehmen. Wie in Zusammenhang mit den 1a und 1b dargelegt, ist eine Filtervorrichtung 115 bevorzugt in unmittelbarer Nähe einer Reibbremse 110, 120 und somit in unmittelbarer Nähe eines Rades 103 eines Fahrzeugs 100 angeordnet. Ein Rad 103 bzw. die Achse 101, 102 eines Rades 103 ist typischerweise über einen Schwingungsdämpfer (auch als Stoßdämpfer bezeichnet) an die Karosserie eines Fahrzeugs 100 angebunden. Folglich befindet sich typischerweise ein Schwingungsdämpfer in unmittelbarer Nähe zu einer Filtervorrichtung 115 zur Filterung der Bremspartikel 212 einer Radbremse 110, 120. Der Schwingungsdämpfer eines Rades 103 bzw. einer Radachse 101, 102 kann somit in effizienter Weise, insbesondere in Bezug auf den erforderlichen Bauraum, das erforderliche Gewicht und die entstehenden Kosten, zur Filterung der Bremspartikel 212 einer Radbremse 110, 120 genutzt werden.
3 zeigt einen beispielhaften Schwingungsdämpfer bzw. Stoßdämpfer 300. Der Schwingungsdämpfer 300 ist über eine Kolbenstange 302 an die Karosserie 301 des Fahrzeugs 100 angebunden. Die Kolbenstange 302 ist fest mit einem Kolben 303 verbunden, der sich innerhalb eines Zylinderrohrs 306 des Schwingungsdämpfers 300 entlang der Längsachse des Zylinderrohrs 306 bewegen kann. Dabei ist der Arbeitsraum 304, 305 des Zylinderrohrs 306 mit einem Dämpfungsfluid, insbesondere mit Öl, gefüllt. Zur Dämpfung einer Bewegung des Kolbens 303 bzw. der Kolbenstange 302 kann das Dämpfungsfluid (insbesondere das Öl) durch ein oder mehrere Kolbenventile zwischen den durch den Kolben 303 getrennten Arbeitsräumen 304, 305 hin und her bewegt werden.
Der in 3 dargestellte Schwingungsdämpfer 300 ist als Zweirohrdämpfer mit einem zusätzlichen koaxial zu dem Zylinderrohr 306 angeordneten Behälterrohr 307 ausgebildet, wobei das Behälterrohr 307 einen Ausgleichsraum 308 zur Aufnahme von Dämpfungsfluid bildet.
Der Schwingungsdämpfer 300 kann über den Boden 310 des Schwingungsdämpfers 300, der an der von der Kolbenstange 302 abgewandten Seite des Schwingungsdämpfers 300 angeordnet ist, mit einem Rad 103 bzw. mit einer Radachse 101, 102 fest verbunden sein.
Der in 3 dargestellte Schwingungsdämpfer 300 weist zusätzlich eine Filtervorrichtung 115 auf. Dabei kann die Filtervorrichtung 115 insbesondere in ein Rohr, z.B. innerhalb des Behälterrohrs 307, des Schwingungsdämpfers 300 integriert sein. Ein Rohr 306, 307 des Schwingungsdämpfers 300 kann somit als Seitenwand 202 einer Filtervorrichtung 115 verwendet werden. Ein der Radbremse 110, 120 zugewandtes Ende des Rohrs 306, 307 (unterhalb des Bodens 310 des Schwingungsdämpfers 300) kann als Eingang der Filtervorrichtung 115 verwendet werden, über den ein von der Reibbremse 110, 120 kommender Luftstrom 211 angesaugt werden kann. Die Frontwand 201 der Filtervorrichtung 115 kann an dem der Radbremse 110, 120 zugewandten Ende des Rohrs 306, 307 angeordnet sein.
Innerhalb des Rohrs 306, 307 des Schwingungsdämpfers 300 (unterhalb des Bodens 310) können somit eine Frontwand 201, das Filter 204 (ggf. mit einer Filterkammer 203), eine verschließbare Rückwand 205 und/oder ein Unterdruck-Mittel 206 zur Erzeugung eines Unterdrucks, mit dem der Luftstrom 211 bewirkt wird, angeordnet sein. Ggf. kann innerhalb des Rohrs 306, 307 außerdem ein Sammelbehälter für Bremspartikel 212 angeordnet sein. Die Filtervorrichtung 115 kann als auswechselbares Filtermodul 315 ausgebildet sein, das ggf. ein separates Gehäuse aufweist, und das ausgebildet sein kann, als Einheit in das Rohr 306, 307 eines Schwingungsdämpfers 300 geführt zu werden.
Der Weiteren kann das Rohr 306, 307 des Schwingungsdämpfers 300 zwischen der Rückwand 205 der Filtervorrichtung 115 und dem Boden 310 des Schwingungsdämpfers 300 ein oder mehrere Rohröffnungen (insbesondere Bohrungen) 309 aufweisen, durch die der gefilterte Luftstrom 213 in die Umgebung des Schwingungsdämpfers 300 bzw. in die Atmosphäre geführt werden kann.
Zur Reduzierung des erforderlichen Bauraums für die Filterung von Bremspartikeln 212 können somit die zur Absaugung der Bremspartikel 212 benötigte Absaugeinrichtung 115 inkl. des Filterelements 204 in das Feder-/Dämpferbein 300 eines Fahrzeugs 100 integriert werden.
Wie in diesem Dokument dargelegt, kann die Saugeinrichtung bzw. die Filtervorrichtung 115 eine Ablenkeinrichtung, einem Sammelbehälter, eine Verbindungsleitung 113 zwischen Saugzone (an der Reibbremse 110, 120) und dem Sammeltank und einem unterdruckerzeugenden Impeller 206 aufweisen. Das gesamte System kann so gestaltet sein, dass eine Integration in die unmittelbare Umgebung eines Bremssattelträgers für den Bremssattel 112 einer Reibbremse 110, 120 möglich ist.
Mithilfe der Rotation eines Impellers 206 kann ein Unterdruck erzeugt werden, welcher zur Ansaugung der Bremspartikel 212 genutzt wird. Der Antrieb des Impellers 206 kann auf verschiedene Arten umgesetzt werden. Zum einen ist ein mechanischer Antrieb möglich. Dabei kann eine mechanische Walze genutzt werden, welche auf der Bremsscheibe 111 aufliegt und somit durch die Bremsscheibe 111 angetrieben wird. Alternativ oder ergänzend kann ein elektrischer Antrieb des Impellers 206 verwendet werden. Der Elektromotor zum Antrieb des Impellers 206 kann mit einer Steuereinheit 105 gekoppelt sein, welche die Saugeinrichtung 115 aktivieren oder deaktivieren kann. Vorteilhafterweise ist die Steuereinheit 105 an das Bremspedal des Fahrzeugs 100 gekoppelt, um eine automatische Systemaktivierung (der Filtervorrichtung 115) bei einer Bremsung zu ermöglichen. So kann der Energieverbrauch für den Betrieb der Filtervorrichtung 115 reduziert werden.
Das Unterdruck-Mittel 206, insbesondere ein Impeller, kann direkt mit einem Sammeltank für Bremspartikel 212 gekoppelt sein. Damit kann der erzeugte Unterdruck ebenso im Sammeltank für Bremspartikel 212 vorliegen. Im Sammeltank können die von einer Reibbremse 110, 120 erzeugten Bremspartikel 212 gesammelt werden. Um ein Eindringen von Bremspartikeln 212 in den Impeller 206 zu vermeiden, kann ein Filterelement 204 genutzt werden, welches die Bremspartikel 212 filtert.
Mithilfe einer Verbindungsleitung 113 können der Sammeltank und Impeller 206 mit dem Bremssattel 112 einer Reibbremse 110, 120 verbunden werden. Dadurch können der anliegende Unterdruck zum Bremssattel 112 geleitet und die entstehenden Bremspartikel 212 zum Sammeltank transportiert werden.
An einer Reibbremse 110, 120 kann eine Ablenkeinheit verbaut werden, um eine Auffangzone für Bremspartikel 212 zu definieren. Zu diesem Zweck kann die Form der Ablenkeinheit an die Form der Bremsbeläge angepasst sein. Durch die Ablenkeinheit, die Bremsscheibe 111 und die Bremsbeläge kann ein quasiabgeschlossener Raum erzeugt werden. Die Verbindungsleitung 113 kann an diesen abgeschlossenen Raum gekoppelt sein, so dass der durch den Impeller 206 erzeugte Unterdruck zu einer Absaugung der Bremspartikel 212 aus diesem Raum führt. Die Ablenkeinheit kann in hitzebeständiger Weise, z.B. aus Aluminium, ausgeführt sein.
In dem in 3 dargestellten Beispiel ist das Unterdruck-Mittel 206, z.B. eine Unterdruckpumpe oder ein Impeller, innerhalb des Rohrs 306, 307 des Schwingungsdämpfers 300 angeordnet. Ggf. kann alternativ oder zusätzlich ein außerhalb des Rohrs 306, 307 angeordnetes Unterdruck-Mittel 206 bereitgestellt werden, um durch die ein oder mehreren Rohröffnungen 309 einen Unterdruck zur Generierung des Luftstroms 211 zu bewirken.
Während des Betriebs eines Fahrzeugs 100 führt der Kolben 303 eines Schwingungsdämpfers 300 wiederholt Bewegungen innerhalb des Zylinderrohrs 306 aus. Die Bewegungen des Kolbens 303 können dazu genutzt werden, um in besonders effizienter Weise den Unterdruck für eine Filtervorrichtung 115 zu generieren. 4 veranschaulicht beispielhaft einen Schwingungsdämpfer 300, der ausgebildet ist, einen Unterdruck zu erzeugen, der dazu genutzt werden kann, einen Luftstrom 211 von einer Reibbremse 110, 120 zu bewirken.
Insbesondere zeigt 4 einen Zweirohrdämpfer 300, bei dem der (untere) Arbeitsraum 305 über ein oder mehrere Ventile 407, 408 mit dem (unteren) Ausgleichsraum 308 verbunden ist. Im Druckbetrieb (wenn die Kolbenstange 302 in der durch den Pfeil dargestellten Richtung den Kolben 303 zum Boden 310 des Schwingungsdämpfers 300 hin bewegt), wird Dämpfungsfluid 404 (insbesondere Öl) über die ein oder mehreren Ausgleichsventile 407, 408 von dem (unteren) Arbeitsraum 305 in den (unteren) Ausgleichsraum 308 gedrückt. Als Folge daraus steigt der Pegel des Dämpfungsfluids 404 innerhalb des Ausgleichsraums 308 an. Andererseits wird ein in dem Ausgleichsraum 308 befindliches Kompressionsfluid 403 (insbesondere Luft) komprimiert.
Im Zugbetrieb (wenn die Kolbenstange 302 den Kolben 303 von dem Boden 310 des Schwingungsdämpfers 300 weg und zu der Decke 410 des Schwingungsdämpfers 300 hin bewegt), wird Dämpfungsfluid 404 von dem Ausgleichsraum 308 zurück in den Arbeitsraum 305 gesogen.
Der Schwingungsdämpfer 300 kann ein (erstes) Rückschlagventil 405 aufweisen, das einrichtet ist, eine (erste) Luftöffnung 412 an einem der Decke 410 des Schwingungsdämpfers 300 zugewandten Ende des Behälterrohrs 307 zu öffnen bzw. zu schließen. Insbesondere kann das Rückschlagventil 405 ausgebildet sein, die Luftöffnung 412 zu verschließen, um ein Austreten von Luft 403 aus dem Ausgleichsraum 308 zu unterbinden. Andererseits kann über das Rückschlagventil 405 bewirkt werden, dass Luft 403 aus einem Unterdruckbereich (insbesondere aus einem Unterdrucktank) 406 in den Ausgleichsraum 308 gesogen werden kann. Der Unterdruckbereich 406 kann dann mit einer Filtervorrichtung 115 gekoppelt werden, um einen Luftstrom 211 durch die Filtervorrichtung 115 zu bewirken. Somit kann während einer Zugphase des Schwingungsdämpfers 300 ein Unterdruck zum Ansaugen von Bremspartikeln 212 erzeugt werden.
Der Schwingungsdämpfer 300 umfasst ein weiteres (zweites) Rückschlagventil 402, mit dem eine weitere (zweite) Luftöffnung 411 am oberen Ende des Behälterrohrs 307 geschlossen bzw. geöffnet werden kann. Insbesondere kann das Rückschlagventil 402 ausgebildet sein, Luft 403 aus dem Ausgleichsraum 308 in die Umgebung bzw. Atmosphäre 401 strömen zu lassen (während einer Druckphase des Schwingungsdämpfers 300). Andererseits kann durch das Rückschlagventil 402 verhindert werden, dass während einer Zugphase des Schwingungsdämpfers 300 Luft 403 aus der Umgebung 401 in den Ausgleichsraum 308 gelangt. Somit kann durch das weitere Rückschlagventil 402 bewirkt werden, dass die Menge an Luft 403 innerhalb des Ausgleichsraums 308 im Laufe des Betriebs des Schwingungsdämpfers 300 im Mittel konstant bleibt.
So kann ein dauerhafter Betrieb des Schwingungsdämpfers 300 zur Erzeugung eines Unterdrucks ermöglicht werden.
Es wird somit ein Schwingungsdämpfer 300 beschrieben, der durch eine Relativbewegung zwischen Fahrzeugaufbau 301 und Fahrzeugrad 103 einen zur Ansaugung von Bremsstaub 212 benötigten Unterdruck erzeugt. Dabei kann der von dem Schwingungsdämpfer 300 erzeugte Unterdruck in einem Unterdruck- bzw. Vakuumtank 406 gespeichert werden. Dieser Tank 406 kann den überschüssigen Unterdruck, welcher nicht direkt zum Betrieb einer Filtervorrichtung 115 benötigt wird, speichern. Damit kann die Funktion der Filtervorrichtung 115 auch in Zeiträumen bereitgestellt werden, in denen keine Relativbewegung zwischen Aufbau 301 und Rad 103 vorliegt.
Durch die Verwendung eines Schwingungsdämpfers 300 als Unterdruck-Mittel 206 kann die Filterung von Bremspartikeln 212 ohne zusätzlichen energetischen Aufwand, und somit in energieeffizienter Weise, erfolgen. Des Weiteren können der erforderliche Bauraum, das Gewicht und die Kosten einer Filtervorrichtung 115 reduziert werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

Claims

Schwingungsdämpfer (300) zur Dämpfung von Relativbewegungen zwischen einem Rad (103) und einer Karosserie (301) eines Fahrzeugs (100); wobei das Rad (103) eine Reibbremse (110, 120) umfasst; und wobei der Schwingungsdämpfer (300) eingerichtet ist, an einer Sammlung von Bremspartikeln (212), die bei Betrieb der Reibbremse (110, 120) erzeugt werden, mitzuwirken.
Schwingungsdämpfer (300) gemäß Anspruch 1, wobei der Schwingungsdämpfer (300) umfasst, - ein Gehäuse (307); und - eine Filtervorrichtung (115) zur Filterung von Bremspartikeln (212) aus einem von der Reibbremse (110, 120) kommenden Luftstrom (211), wobei die Filtervorrichtung (115) zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses (307) des Schwingungsdämpfers (300) angeordnet ist.
Schwingungsdämpfer (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der Schwingungsdämpfer (300) einen Kolben (303) und ein den Kolben (303) umschließendes Rohr (306, 307) umfasst; - der Kolben (303) ausgebildet ist, sich zur Dämpfung von Relativbewegungen zwischen dem Rad (103) und der Karosserie (301) innerhalb des Rohrs (306, 307) entlang einer Längsachse des Rohrs (306, 307) zu bewegen; - der Schwingungsdämpfer (300) eine Filtervorrichtung (115) zur Filterung von Bremspartikeln (212) aus einem von der Reibbremse (110, 120) kommenden Luftstrom (211) umfasst; und - die Filtervorrichtung (115) zumindest teilweise innerhalb des Rohrs (306, 307) angeordnet ist.
Schwingungsdämpfer (300) gemäß Anspruch 3, wobei - die Filtervorrichtung (115) ein Filter (204) umfasst, das eingerichtet ist, Bremspartikel (212) aus dem Luftstrom (211) zu filtern, so dass ein gefilterter Luftstrom (213) entsteht; und - das Rohr (306, 307) ein oder mehrere Öffnungen (309) in einer Rohrwand des Rohrs (306, 307) umfasst, durch die der gefilterte Luftstrom (213) aus dem Rohr (306, 307) in eine Umgebung des Schwingungsdämpfers (300) entweichen kann.
Schwingungsdämpfer (300) gemäß Anspruch 4, wobei - der Schwingungsdämpfer (300) ein Unterdruck-Mittel (206) umfasst, das eingerichtet ist, einen Unterdruck zu erzeugen, durch den der Luftstrom (211) durch die Filtervorrichtung (115) bewirkt wird; und - das Unterdruck-Mittel (206) insbesondere innerhalb des Rohrs (306, 307) stromabwärts von dem Filter (204) angeordnet ist.
Schwingungsdämpfer (300) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei - der Schwingungsdämpfer (300) einen Zweirohrdämpfer mit einem Zylinderrohr (306), in dem sich der Kolben (303) bewegt, und einem das Zylinderrohr (307) umschließenden Behälterrohr (307) umfasst; - die Filtervorrichtung (115) zumindest teilweise in dem Behälterrohr (307) angeordnet ist; und - das Behälterrohr (307) insbesondere eine Seitenwand (202) der Filtervorrichtung (115) bildet.
Schwingungsdämpfer (300) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei - der Schwingungsdämpfer (300) eine Kolbenstange (302) umfasst, die eingerichtet ist, den Schwingungsdämpfer (300) mit der Karosserie (301) des Fahrzeugs (100) mechanisch zu verbinden; - ein von der Kolbenstange (302) abgewandtes Ende des Schwingungsdämpfers (300) in einem eingebauten Zustand des Schwingungsdämpfers (300) der Reibbremse (110, 120) des Rades (103) zugewandt ist; und - die Filtervorrichtung (100) an dem von der Kolbenstange (302) abgewandten Ende des Schwingungsdämpfers (300) angeordnet ist.
Schwingungsdämpfer (300) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Filtervorrichtung (115) als ein auswechselbares Filtermodul ausgebildet ist, das als Gesamtheit in dem Gehäuse, insbesondere in dem Rohr (306, 307), des Schwingungsdämpfers (300) verbaut werden kann.
Schwingungsdämpfer (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schwingungsdämpfer (300) ausgebildet ist, einen Unterdruck zur Filterung von Bremspartikeln (212), die bei Betrieb der Reibbremse (110, 120) des Rades (103) erzeugt werden, zu generieren.
Schwingungsdämpfer (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der Schwingungsdämpfer (300) ausgebildet ist, einen Unterdruck zu generieren, durch den ein Luftstrom (211) von der Reibbremse (110, 120) durch eine Filtervorrichtung (115) zur Filterung von Bremspartikeln (212) bewirkt wird; und - die Filtervorrichtung (115) insbesondere in den Schwingungsdämpfer (300) integriert ist.
Schwingungsdämpfer (300) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei - der Schwingungsdämpfer (300) einen Unterdrucktank (406) umfasst, der mit einer Filtervorrichtung (115) zur Filterung von Bremspartikeln (212) gekoppelt werden kann; und - der Schwingungsdämpfer (300) eingerichtet ist, einen Unterdruck in dem Unterdrucktank (406) zu generieren.
Schwingungsdämpfer (300) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei - der Schwingungsdämpfer (300) einen Kolben (303) und ein den Kolben (303) umschließendes Rohr (306, 307) umfasst; - der Kolben (303) ausgebildet ist, sich zur Dämpfung von Relativbewegungen zwischen dem Rad (103) und der Karosserie (301) innerhalb des Rohrs (306, 307) entlang einer Längsachse des Rohrs (306, 307) zu bewegen; und - der Schwingungsdämpfer (300) ausgebildet ist, den Unterdruck infolge der Bewegung des Kolbens (303) zu generieren.
Schwingungsdämpfer (300) gemäß Anspruch 12, wobei - das Rohr (307) an einer Rohrwand eine erste Luftöffnung (412) umfasst, die durch ein erstes Ventil (405), insbesondere durch ein Rückschlagventil, geöffnet oder geschlossen werden kann; und - der Schwingungsdämpfer (300) ausgebildet ist, infolge der Bewegung des Kolbens (303) Luft (403), insbesondere aus einem Unterdrucktank (406), durch die erste Luftöffnung (412) in das Rohr (307) zu saugen, um den Unterdruck zu generieren.
Schwingungsdämpfer (300) gemäß Anspruch 13, wobei - der Schwingungsdämpfer (300) einen Zweirohrdämpfer mit einem Zylinderrohr (306), in dem sich der Kolben (303) bewegt, und einem das Zylinderrohr (307) umschließenden Behälterrohr (307) umfasst; und - die erste Luftöffnung (412) in einer Rohrwand des Behälterrohrs (307) angeordnet ist.
Schwingungsdämpfer (300) gemäß Anspruch 14, wobei - das Behälterrohr (307) eine zweite Luftöffnung (411) umfasst, die durch ein zweites Ventil (403), insbesondere durch ein Rückschlagventil, geöffnet oder geschlossen werden kann; - der Schwingungsdämpfer (300) ausgebildet ist, infolge einer Druckbewegung des Kolbens (303) Luft (403) durch die zweite Luftöffnung (411) aus dem Rohr (307) in eine Umgebung (401) des Schwingungsdämpfers (300) zu drücken; und - der Schwingungsdämpfer (300) ausgebildet ist, infolge einer Zugbewegung des Kolbens (303) Luft (403) durch die erste Luftöffnung (412) in das Rohr (307) zu saugen.
Fahrzeug (100), das umfasst, - zumindest ein Rad (103) mit einer Reibbremse (110, 120); - eine Karosserie (301); und - einen Schwingungsdämpfer (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schwingungsdämpfer (300) eingerichtet ist, Relativbewegungen zwischen dem Rad (103) und der Karosserie (301) zu dämpfen.
Verwendung eines Schwingungsdämpfers (300), der eingerichtet ist, Relativbewegungen zwischen einem Rad (103) und einer Karosserie (301) eines Fahrzeugs (100) zu dämpfen, bei einer Filterung von Bremspartikeln (212), die bei Betrieb einer Reibbremse (110, 120) des Rades (103) erzeugt werden.