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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 zum Sammeln von Bremsstaub von einer Scheibenbremse. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Scheibenbremse mit einer solchen Vorrichtung und auf ein Kraftfahrzeug mit einem Paar solcher Scheibenbremsen.
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Auch wenn die Gefahren, die von Feinstaub in der Umwelt ausgehen, noch nicht vollständig erfasst sind, gibt es doch bereits erschreckende Erkenntnisse, dass Feinstaub physiologische Schranken überwinden und in viele Organe von Menschen und Tieren eindringen kann. Von daher ist anzustreben, den Eintrag von Feinstaub in die Umwelt soweit als möglich zu verhindern. Eine erhebliche Quelle von Feinstaub ist der Kraftverkehr. Der vom Kraftverkehr freigesetzte Feinstaub ist zu einem nicht unerheblichen Anteil Bremsstaub, das heißt beim Bremsen auftretender Abrieb. Bei Scheibenbremsen setzt sich der Bremsstaub aus Abrieb von den Bremsflächen der Bremsscheiben und von den Bremsbelägen zusammen, die beim Bremsen aneinander gedrückt werden. Die vorliegende Erfindung betrifft das Sammeln von solchen Bremsstaub von einer Scheibenbremse, damit dieser Bremsstaub nicht mehr wie bisher in die Umwelt eingetragen wird.
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STAND DER TECHNIK
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Aus der
DE 10 2009 021 203 A1 ist eine Bremsstaubaufnahmevorrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt, die zur Aufnahme von Bremsstaub einer Scheibenbremse in einer als Filterelement ausgebildeten Staubsammeleinrichtung dient. Das in einem Filtergehäuse aufgenommene Filterelement ist der radialen Außenkante der Bremsscheibe vorgelagert und deckt die Bremsflächen der Scheibenbremse über einen begrenzten Winkel um die Drehachse der Bremsscheibe ab. Um einen möglichst großen Anteil der im Luftstrom mitgeführten und vom Bremssattel der Scheibenbremse ausgehenden Partikel erfassen zu können, ist das Filtergehäuse auf der dem Bremssattel zugewandten Seite nach Art eines Trichters aufgeweitet. Das Filterelement ist als Formfilter ausgebildet und besteht aus Sintermetall, Keramikvlies, Metallvlies oder ähnlichen temperaturbeständigen Materialien. Das Filtergehäuse ist als Drahtgeflecht ausgebildet.
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Die
DE 10 2012 016 835 A1 schlägt vor, den Bremsstaub, welcher bei einer Scheibenbremse zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe entsteht, dadurch aufzufangen, dass die zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe austretenden Partikel in Verbindung mit dem durch die Bremsscheibe verursachten Luftstrom in einen Formfilter befördert und darin eingelagert werden. Poröse Teile des Formfilters bestehen aus Sintermetall, Keramik oder Metall. Der Bremsscheibe zugewandte Wandflächen des Formfilters nähern sich in Hauptdrehrichtung der Bremsscheibe um ihre Drehachse der Bremsachse an und zwar sowohl an deren Außenumfang als auch an deren Bremsflächen. So soll am Austritt der Bremsscheibe aus dem Formfilter eine Abdichtung bewirkt werden, damit möglichst wenig Partikel durch die rotierende Bremsscheibe aus dem Formfilter heraus mitgerissen werden und die Umgebung gelangen.
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Aus der
DE 10 2017 008 421 A1 ist ein Bremsstaubpartikelfilter für eine Scheibenbremse bekannt, der zum Auffangen von beim Bremsen entstehenden Partikeln ausgebildet ist. Der Bremsstaubpartikelfilter weist ein ringsegmentförmiges Gehäuse zur teilweisen Aufnahme der Bremsscheibe in einem Gehäuseinnenraum auf. Das Gehäuse weist zwei axial zueinander beabstandete Gehäuseseitenwände und eine sich radial außen in Umfangsrichtung erstreckende Gehäuseumfangswand auf, die zwischen den Gehäuseseitenwänden angeordnet ist. An der Gehäuseumfangswand sind radial nach innen ragende Zungen angeordnet. Die Zungen sind mit einem Filtermedium bedeckt. Neben den Zungen sind Öffnungen zum Austritt gefilterter Luft in der Gehäuseumfangswand vorgesehen.
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Der Anteil des von diesen bekannten Vorrichtungen praktisch zurückgehaltenen Anteils an dem tatsächlich von der jeweiligen Scheibenbremse erzeugten Bremsstaub ist vergleichsweise klein.
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In der
DE 10 2010 053 879 A1 wird eine Sammelvorrichtung für Bremsstaub einer Scheibenbremse offenbart, bei der Bremsbeläge der Scheibenbremse eine Kapselung aufweisen, die die Bremsbeläge zumindest zum Teil umgeben. Die Kapselung weist wenigstens ein Abstreiferelement auf, das den Bremsstaub zumindest teilweise von der Bremsscheibe in die Kapselung führt. Das Abstreiferelement ist als Abstreiferblech und/oder als Abstreiferbrüste ausgebildet, die aus Kobalt bestehen kann. Zur Bremsscheibe weisende Kanten oder Bereiche der Kapselung bestehen aus einer Keramik oder einem hitzebeständigen Metall oder einem hitzebeständigen Kunststoff oder sind mit einer Keramik oder einem hitzebeständigen Metall oder einem hitzebeständigen Kunststoff beschichtet. Die Sammelvorrichtung weist weiterhin auf jeder Seite der Bremsscheibe eine Kammer auf, in der der Bremsstaub gesammelt wird und in der Lamellen und/oder eine Filtereinrichtung vorhanden sind/ist. Die Kapselung ist derart bemessen, dass bremsscheibenseitig zwischen der Kapselung und der Bremsscheibe ein geringer Spalt verbleibt oder die Kapselung unter geringem Druck an der Bremsscheibe anliegt. Die Reibung zwischen dieser bekannten Sammelvorrichtung und der rotierenden Bremsscheibe wandelt nicht nur ungewollt mechanische Energie in Wärme um, sondern beeinträchtigt auch die Standfestigkeit, d. h. die langfristige Funktion der Sammelvorrichtung.
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Die
DE 10 2006 051 972 A1 offenbart eine Bremsstaubsammelvorrichtung für eine Scheibenbremse mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1. Die Bremsstaubsammelvorrichtung weist eine Bremsscheibe und einen die Bremsscheibe übergreifenden Bremssattel sowie ein Gehäuse auf, das zum Übergreifen eines Abschnitts der Bremsscheibe ausgebildet ist, welcher in Hauptdrehrichtung der Bremsscheibe unmittelbar an den Bremssattel anschließt. In dem Gehäuse ist eine Bremsstaubrückhalteeinrichtung mit mehreren Bremsstaubeinlassöffnungen angeordnet. Um einen Rückhalt von entstandenem Bremsstaub zu gewährleisten und gleichzeitig die Kühlung der Scheibenbremse nicht zu beeinträchtigen, weist das Gehäuse mehrere Lufteinlassöffnungen auf, die von den inneren Bremsstaubeinlassöffnungen getrennt sind. Die durch die Lufteinlassöffnungen einströmende Luft wird in Richtung auf die Bremsscheibe und die inneren Bremsstaubeinlassöffnungen geleitet. Mit schrägstehenden Abstreifelementen wird an der Bremsscheibe anhaftender Bremsstaub von innen nach außen entfernt, wobei die Fliehkraft den entfernten Bremsstaub radial auswärts bis in den durch die seitlichen Lufteinlassöffnungen eintretenden Luftstrom treibt. Außerdem wird im Betrieb der Bremse an Reibbelägen gebildeter Bremsstaub von der sich drehenden Bremsscheibe mitgerissen und ebenfalls in den durch die seitlichen Lufteinlassöffnungen tangential eintretenden Luftstrom geführt. Der Luftstrom tritt durch die inneren Bremsstaubeinlassöffnungen in Kanäle ein, die durch Strömungsleitlamellen und das Gehäuse begrenzt sind.
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Aus der
DE 10 2012 022 886 A1 ist eine Scheibenbremsenanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer Bremsscheibe und mit einem Bremsbacken aufweisenden Bremssattel bekannt. Eine Auffangvorrichtung für Bremsstaub umgreift die Bremsscheibe zumindest teilweise und weist eine Auslassöffnung für aufgefangenen Bremsstaub auf. Am Ende der Auffangvorrichtung in Hauptdrehrichtung der Bremsscheibe ist eine Abstreifvorrichtung für Bremsstaub vorgesehen, die Bremsstaub in Richtung auf die Auffangvorrichtung hin abstreift. Die Abstreifvorrichtung ist mit einer Bürstenanordnung versehen, die die Bremsscheibe zumindest teilweise umgreift. Die Abstreifvorrichtung weist zum Zwecke ihrer Befestigung eine Abwinklung auf.
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Aus der
WO 2010/048089 A2 ist eine Vorrichtung zum Kühlen und Sammeln von Bremsstaub von einer Scheibenbremse bekannt, bei der Bremsflächen einer um eine Drehachse umlaufenden Scheibenbremse innerhalb eines Gehäuses mit Luftströmungen beaufschlagt werden, die radial zu oder in Umfangsrichtung um die Drehachse verlaufen. Zum Hervorrufen der Luftströmungen sind Lüfterräder vorgesehen, die an der rotierenden Bremsscheibe ausgebildet sind oder von dieser angetrieben werden.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Sammeln von Bremsstaub aufzuzeigen, die einen deutlich größeren Anteil des tatsächlich erzeugten Bremsstaub sammelt, so dass er nicht in die Umwelt gelangt, und die langfristig funktionssicher ist.
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LÖSUNG
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung zum Sammeln von Bremsstaub mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 12 definiert. Die Patentansprüche 13 und 14 betreffen Scheibenbremsen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und der Patentanspruch 15 betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Paar erfindungsgemäßer Scheibenbremsen.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung dient zum Sammeln von Bremsstaub von einer Scheibenbremse mit einer in einer Hauptdrehrichtung um eine Drehachse umlaufenden Bremsscheibe, einem Bremssattel und am Bremssattel abgestützten und beim Bremsen an ringförmigen Bremsflächen der Bremsscheibe angreifenden Bremsbelägen. Die Vorrichtung weist eine Haube und innerhalb der Haube angeordnete Staubaussondereinrichtungen auf. Die Haube ist derart ausgebildet, dass sie in ihrem an der Bremsscheibe montierten Zustand in der Hauptdrehrichtung an den Bremssattel anschließt und die Bremsflächen über einen Winkel um die Drehachse von mindestens 60 Grad abdeckt und dass sie zusammen mit der Bremsscheibe an Bremsspalte zwischen den Bremsbelägen und den Bremsflächen anschließende Luftströmungskanäle definiert, die von der umlaufenden Bremsscheibe bewegte Luft führen. Diese Luftströmungskanäle erstrecken sich dann teilringförming längs der Bremsflächen. In jedem der Luftströmungskanäle ist mit Abstand zu dem jeweiligen Bremsspalt ein Wirbelgenerator gegenüber der an den Luftströmungskanal angrenzenden Bremsfläche angeordnet.
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Der Wirbelgenerator wirkt auf die durch den jeweiligen Luftströmungskanal strömende Luft ein und verwirbelt diese. Die verwirbelte Luft trifft auf die angrenzende Bremsfläche der Bremsscheibe und trägt von dieser Bremsstaub ab, der sich an der Bremsfläche, das heißt direkt auf der Bremsfläche oder in einer Grenzschicht der strömenden Luft nahe der Bremsfläche befindet. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass sich ein relativ großer Anteil des von einer Scheibenbremse erzeugten Bremsstaubs über große an die Bremsspalte anschließende Umfangsbereiche an den Bremsflächen verbleibt und so aus den bekannten Vorrichtungen zum Sammeln von Bremsstaub austritt und doch in die Umgebung gelangt. Dies gilt zumindest so lange wie freie Austrittsquerschnitte vorhanden sind, wie sie zur Vermeidung von Kontakten der jeweiligen Vorrichtung mit der rotierenden Bremsscheibe erforderlich sind. Um den Bremsstaub innerhalb der Haube der erfindungsgemäßen Vorrichtung von den Bremsflächen abzulösen, verwirbeln die Wirbelgeneratoren die durch die Luftströmungskanäle strömende Luft, um mit der verwirbelten Luft den Bremsstaub von den Bremsflächen abzutragen und in die Staubaussondereinrichtungen einzutragen. Das Einwirken der verwirbelten Luft auf die Bremsflächen hat dabei den Zusatzeffekt, dass ein verbesserter Wärmeübertrag von den Bremsflächen auf die Luft erreicht wird und damit auch innerhalb des Gehäuses der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine nutzbare Kühlung der Bremsscheibe erfolgt. Entsprechend kann sich die Haube der erfindungsgemäßen Vorrichtung über einen relativ großen Winkel um die Drehachse der Bremsscheibe erstrecken, ohne dass die Gefahr einer Überhitzung der Scheibenbremse auftritt. So kann die verwirbelte Luft vergleichsweise lange auf die Bremsflächen einwirken, um den Bremsstaub von diesen abzutragen.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Wirbelgeneratoren so angeordnet, dass sie in Abständen zu den Bremsspalten liegen, die dafür ausreichend sind, dass die von der umlaufenden Bremsscheibe bewegte Luft Strömungen in den Luftströmungskanälen ausbildet, welche eine ausreichende Ausdehnung normal zu den Bremsflächen aufweisen, so dass die gegenüber den Bremsflächen angeordneten Wirbelgeneratoren in diesen Strömungen wirksam werden können. Typischerweise wird eine solche Ausdehnung der Strömungen binnen 15 Grad bis maximal 90 Grad um die Drehachse erreicht. Bei anderer Betrachtung wird die ausreichende Ausdehnung der Strömungen binnen 0,25 bis 1,5 Längen der Bremsspalte zwischen den Bremsbelägen und den Bremsflächen in Umfangsrichtung um die Drehachse erreicht. Typische absolute Werte der Abstände der Wirbelgeneratoren zu den Bremsspalten, binnen derer eine ausreichende Ausdehnung der Strömungen erreicht wird, liegen zwischen 1,5 und 15 cm.
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Damit die erzeugten Wirbel ihre vorgesehene Funktion, das Abnehmen des Bremsstaubs von den Bremsflächen zum Überführen des Bremsstaubs in die Staubaussondereinrichtungen, erfüllen können, müssen sie Gelegenheit haben, auf die Bremsflächen einzuwirken. Deshalb erstrecken sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Luftströmungskanäle auch stromab der Wirbelgeneratoren innerhalb der Haube über längere Strecken längs der Bremsflächen. Die Erstreckung der Luftströmungskanäle stromab der Wirbelgeneratoren liegen zwischen 60 Grad und 150 Grad um die Drehachse und/oder zwischen 1 und 2,5 Längen der Bremsspalte um die Drehachse und/oder absolut zwischen 3 cm und 18 cm.
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Insgesamt erstreckt sich die Haube der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Regel über mindestens 75 Grad um die Drehachse. Oft erstreckt sie sich über mindestens 90 Grad oder mindestens 120 Grad um die Drehachse. Die Haube kann sich aber auch über mehr als 150 Grad oder mehr als 180 Grad oder mehr als 210 Grad und im Extremfall über bis 240° um die Drehachse erstrecken.
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Bei der Erfindung können die Wirbelgeneratoren passive Wirbelgeneratoren sein, die durch die Anströmung mit der von der umlaufenden Bremsscheibe bewegten Luft wirksam sind. Alternativ oder zusätzlich können die Wirbelgeneratoren Luft aus der Umgebung tangential in die Luftströmungskanäle einblasen. Bei dieser Luft kann es sich um von den Wirbelgeneratoren umgeleiteten Fahrtwind oder eine andere von den Wirbelgeneratoren umgeleitete Umströmung der Scheibenbremse handeln. In jedem Fall müssen die Wirbelgeneratoren weder einen Antrieb noch bewegliche Teile aufweisen. Hierdurch wird der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung vereinfacht und deren Funktionssicherheit über lange Betriebszeiträume gesichert.
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Wenn die Wirbelgeneratoren Luft in die Luftströmungskanäle einblasen, können sie relativ nahe an den Bremsspalten angeordnet werden, da sie nicht darauf angewiesen sind, dass an ihren Orten bereits Strömungen größerer Dicke über den Bremsflächen in den Luftströmungskanälen ausgebildet sind. Zudem bilden Luft einblasende Wirbelgeneratoren schneller Wirbel solcher Größe aus, dass die an die Lufströmungskanäle angrenzenden Bremsflächen erreicht werden. So kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in Umfangsrichtung um die Drehachse der Bremsscheibe relativ kurz bauen. Bei Einblasen von Luft aus der Umgebung nahe der Bremsspalte ist aber darauf zu achten, dass keine Gegenströmungen entgegen der Hauptdrehrichtung der Bremsscheibe durch die Bremsspalte resultieren.
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Konkret sind die Wirbelgeneratoren dazu ausgebildet, jeweils einen Wirbel zu erzeugen, der um eine längs der angrenzenden Bremsfläche verlaufende Wirbelachse umläuft. Vorzugsweise wird von den Wirbelgeneratoren jeweils zumindest im Wesentlichen nur dieser eine Wirbel erzeugt, auf den sich die gesamte Wirbelenergie konzentriert. Indem der Wirbel um die längs der angrenzenden Bremsfläche verlaufende Wirbelachse umläuft, überstreicht seine Wirbelströmung die Bremsfläche in Querrichtung und nimmt von dieser den Bremsstaub ab.
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Vorzugsweise führt eine Drehrichtung des jeweiligen Wirbels zwischen der Wirbelachse und der angrenzenden Bremsfläche von der Drehachse der Bremsscheibe weg. So wird die angrenzende Bremsfläche von der Wirbelströmung des Wirbels nach radial außen überstrichen. Damit wird am Außenrand der Bremsscheibe ein Sog oder relativer Unterdruck erzeugt, der eine Innenbelüftung der Bremsscheibe in die Haube hinein unterstützt. Anders gesagt wird Luft, die durch Lüftungskanäle im Inneren der Bremsscheibe nach außen strömt, anteilig in die beiden Luftströmungskanäle eingeleitet, und zwar tangential zu den darin ausgebildeten Wirbeln, so dass diese verstärkt werden. Dadurch steigt die Wirksamkeit der Wirbelströmungen in Bezug auf das Abnehmen des Bremsstaubs von den Bremsflächen und das Überführen des Bremsstaubs in die Staubaussondereinrichtungen weiter an. Zugleich wird auch die Innenbelüftung und die damit verbundene Kühlung der Bremsscheibe innerhalb der Haube der erfindungsgemäßen Vorrichtung sichergestellt. Grundsätzlich kann die Luft, die durch das Innere der Bremsscheibe strömt auch nur in einen der beiden Luftströmungskanäle eingeleitet werden. Ein symmetrischer Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung, so dass diese den Bremsstaub in gleicher Weise von beiden Bremsflächen der Bremsscheibe abnimmt, ist aber bevorzugt.
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An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Luftströmungskanäle der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch dann, wenn diese an einer Scheibenbremse montiert ist, typischer Weise in keiner Richtung gegenüber der Umgebung und gegeneinander hermetisch abgedichtet sind. Die Strömung der Luft durch die Luftströmungskanäle erfolgt aber so, dass die Luft erst nach ihrer Reinigung durch die Staubaussondereinrichtungen aus den Luftströmungskanälen oder sonstwie aus der Haube in die Umgebung austritt. Auch dazu dient die im letzten Absatz erläuterte Drehrichtung der Wirbel, die zunächst längs der Bremsflächen weiter in die Haube hinein führt.
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Konkret können die Wirbelgeneratoren jeweils von einer parallel zu der jeweiligen Bremsfläche verlaufenden Wand der Haube zu der jeweiligen Bremsfläche hin in den jeweiligen Luftströmungskanal abstehen. Dabei stehen die Wirbelgeneratoren soweit von der jeweiligen Wand der Haube ab, dass die Wirbelachsen der von ihnen erzeugten Wirbel näher an der jeweils angrenzenden Bremsfläche als an der Wand liegt. Damit wird erreicht, dass die Wirbelströmung zunächst möglichst unbeeinflusst von der Wand auf die Bremsfläche trifft, um von dieser den Bremsstaub abzunehmen. Anschließend ist ein Auftreffen auf die Wand der Haube jedoch durchaus gewünscht, weil dann dort die Staubaussonderungseinrichtungen angeordnet werden können, in die der Bremstaub von der Wirbelströmung überführt und damit ausgesondert werden soll.
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Ein einzelner Wirbel kann zum Beispiel mit einem Wirbelgenerator in Form eines gegenüber der Anströmung mit der von der umlaufenden Scheibe bewegten Luft angestellten Flügels erzeugt werden. Dabei liegen geeignete Anstellwinkel des Flügels gegenüber der Anströmung zwischen -45 und +45 Grad, wobei das Vorzeichen des Anstellwinkels die Drehrichtung des Wirbels bestimmt. Die Wirbelgeneratoren können aber auch jeweils mehrere Flügel aufweisen. Konkret kann der Wirbelgenerator in jedem der Luftströmungskanäle ein ruhendes Flügelrad aufweisen, das längs der angrenzenden Bremsfläche abgeschnitten ist. Dabei kann ein Umfang des Flügelrads zu der angrenzenden Bremsfläche hin durch ein Luftleitelement geschlossen sein, an dem die radial außen liegenden Enden der Flügel des Flügelrads befestigt sind, um die Anordnung der Flügel des Flügelrads zu stabilisieren. Ein Flügelrad erzeugt einen Wirbel, dessen Wirbelachse mit der Radachse des Flügelrads zusammenfällt. Durch das Abschneiden des Flügelrads längs der angrenzenden Bremsfläche kann diese Radachse damit die Wirbelachse des von dem Flügelrad erzeugten Wirbels an die Bremsfläche herangerückt werden.
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Sowohl bei einem einzelnen Flügel als auch bei einem Flügelrad in jedem der Luftströmungskanäle können Profiltiefen der Flügel längs der Bremsflächen zwischen 4 mm und 3 cm betragen. Dabei können die Flügel ein bauchiges Flügelprofil oder auch ein flaches gerades oder gekrümmtes Profil aufweisen. Typischerweise handelt es sich bei den Flügeln um solche kleiner Streckung. Darunter werden hier Flügel mit Streckungen zwischen 0,5 und 2, das heißt von etwa 1 verstanden.
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Wie schon angedeutet wurde, können die Staubaussondereinrichtungen an inneren Oberflächen der Haube angeordnet sein und zwar überall dort, wo die von der umlaufenden Bremsscheibe bewegte Luft und insbesondere die Wirbelströmung des erfindungsgemäß erzeugten Wirbels in jedem der Luftströmungskanäle auf die inneren Oberflächen der Haube auftrifft oder diese entlangströmt.
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Die Staubaussondereinrichtungen können insbesondere aus metallischen und/oder keramischen Fasern ausgebildet sein, zwischen und an denen sich der Bremsstaub fängt. Dabei können die Fasern in einer Umhüllung aus einem metallischen Gewebe angeordnet sein, das ein Vlies aus den metallischen und/oder keramischen Fasern vor direkten mechanischen Einwirkungen schützt. In dieses Vlies eintretender Bremsstaub lagert sich an die metallischen und/oder keramischen Fasern an und wird so dauerhaft ausgesondert. Die Zusammensetzung der metallischen und/oder keramischen Fasern kann dabei auf das Material der Bremsbeläge und der Bremsflächen der jeweiligen Scheibenbremse abgestimmt werden, um eine dauerhafte Anlagerung des Bremsstaubs an den Fasern zu fördern.
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Eine erfindungsgemäße Scheibenbremse mit einer in einer Hauptdrehrichtung um eine Drehachse umlaufenden Bremsscheibe, mit einem Bremssattel und mit an dem Bremssattel abgestützten und beim Bremsen an ringförmigen Bremsflächen der Bremsscheibe angreifenden Bremsbelägen weist weiterhin eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Sammeln von Bremsstaub auf.
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Vorzugsweise ist die Bremsscheibe der erfindungsgemäßen Scheibenbremse innenbelüftet, wobei Lüftungskanäle in der Bremsscheibe, durch die die Innenbelüftung erfolgt, radial von der Drehachse nach außen über die Erstreckung der Haube der erfindungsgemäßen Vorrichtung um die Drehachse hinweg in die Haube einmünden.
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Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug weist mindestens ein Paar von erfindungsgemäßen Scheibenbremsen auf. Bei einem zweispurigen Kraftfahrzeug sind dies die Scheibenbremsen für die beiden Räder einer seiner Achsen, bei einem einspurigen Motorrad die Scheibenbremsen für seine beiden Räder.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen.
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Hinsichtlich des Offenbarungsgehalts - nicht des Schutzbereichs - der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents gilt Folgendes: Weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen, was aber nicht für die unabhängigen Patentansprüche des erteilten Patents gilt.
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Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs „mindestens“ bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Flügel die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Flügel, zwei Flügel oder mehr Flügel vorhanden sind. Die in den Patentansprüchen angeführten Merkmale können durch weitere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, die das jeweilige Erzeugnis aufweist.
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Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
- 1 zeigt eine erfindungsgemäße Scheibenbremse mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Sammeln von Bremsstaub in einer schematischen Seitenansicht, wobei auch einige verdeckte Linien dargestellt sind.
- 2 ist ein Schnitt durch die Scheibenbremse gemäß 1 längs einer in 1 eingezeichneten Schnittlinie II-II.
- 3 ist eine schematische Seitenansicht von Teilen einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Scheibenbremse, wobei wiederum einige verdeckte Linien dargestellt sind; und
- 4 ist ein Schnitt durch die Scheibenbremse gemäß 3 längs der in 3 eingezeichneten Schnittlinie IV-IV.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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Die in 1 dargestellte Scheibenbremse 1 weist eine bei ihrer Benutzung um eine Drehachse 2 in einer Hauptdrehrichtung 3 umlaufende Bremsscheibe 4 auf. An einem Bremssattel 5 der Scheibenbremse 1 sind Bremsbeläge 6 abgestützt, die beim Bremsen mit der Scheibenbremse 1 an ringförmigen Bremsflächen 7 auf beiden Seiten der Bremsscheibe 4 angreifen. In der Hauptdrehrichtung 3 schließt eine Haube 8 einer Vorrichtung 9 zum Sammeln von Bremsstaub der Scheibenbremse 1 an. In der Haube 8 sind in der Hauptdrehrichtung 3 um die Drehachse 2 an Bremsspalte zwischen den Bremsbelägen 6 und den Bremsflächen 7 anschließende Luftströmungskanäle 10 ausgebildet. Diese Luftströmungskanäle werden von Luft durchströmt, die von der umlaufenden Bremsscheibe 4 durch die Haube 8 hindurch bewegt wird. Die Luftströmungskanäle 10 erstrecken sich jeweils teilringförmig längs einer der Bremsflächen 7. Mit Abstand zu dem jeweiligen Bremsspalt ist in jedem der Luftströmungskanäle 10 gegenüber der den Luftströmungskanal 10 begrenzenden Bremsfläche 7 ein Wirbelgenerator 11 angeordnet. Der Wirbelgenerator 11 erzeugt einen Wirbel 12, der um eine längs der Bremsfläche 7 um die Drehachse 2 verlaufende Wirbelachse 13 umläuft. Dieser Wirbel 12 nimmt Bremsstaub von der Bremsfläche 7 ab und trägt den Bremsstaub in innerhalb der Haube 8 angeordnete Staubaussondereinrichtungen 15 ein. In der Ausführungsform gemäß 1 ist der Wirbelgenerator 11 ein von einer parallel zu der jeweiligen Bremsfläche 7 ausgerichteten Wand 14 der Haube 8 abstehender und gegenüber der Strömung durch den Luftströmungskanal 10 angestellter Flügel 16.
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2 zeigt, wie die Flügelspitzen 17 der angestellten Flügel 16 umströmt und so die Wirbel 12 erzeugt werden, die in den Luftströmungskanälen 10 den Flügeln 16 nachlaufen. Dabei treffen die Wirbel 12 zunächst auf die Bremsflächen 17 und nehmen dort den Bremsstaub ab, bevor sie auf die Staubaussondereinrichtungen 15 treffen, die stromab der Flügel 16 in der Haube 8 angeordnet sind. Die Bremsscheibe 4 ist eine innenbelüftete Bremsscheibe mit radial zu der Drehachse 2 verlaufenden Lüftungskanälen 18. Soweit Luft aus den Lüftungskanälen 18 radial nach außen in die Haube 8 eintritt, wird dieses Eintreten durch die Drehrichtung der Wirbel 12 gefördert und diese Luft wird in die Wirbelströmung der Wirbel 12 aufgenommen. Dadurch und durch die Überströmung der Bremsflächen 7 durch die Wirbelströmungen wird die Bremsscheibe 4 auch innerhalb der Haube 8 gekühlt.
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Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsscheibe 1 gemäß 3 und 4 weist statt des einen Flügels 6 gemäß den 1 und 2 einen Wirbelgenerator in Form eines Flügelrads 19 in jedem der beiden Luftströmungskanäle 10 auf. Dabei ist das Flügelrad zu der an den jeweiligen Luftströmungskanal 10 angrenzenden Bremsfläche 7 hin abgeschnitten. Ein Umfang des Flügelrads wird dort nicht durch die Wand 14 der Haube 8 sondern durch ein längs der Bremsfläche 7 verlaufendes Luftleitelement 20 begrenzt, an dem die radial äußeren Enden der Flügel 16 des Flügelrads enden und befestigt sind, wie sonst an der Wand 14. Das jeweilige Flügelrad 19 erzeugt einen Wirbel mit einer Wirbelachse 13, die mit seiner Radachse 21 zusammenfällt. Auch die von den Wirbelgeneratoren 11 in Form der Flügelräder 19 erzeugten Wirbel 12 überstreichen nicht nur die Bremsflächen 7 zum Abnehmen des dort vorliegenden Bremsstaubs, sondern unterstützen auch die Durchströmung der Lüftungskanäle 18 der innen belüfteten Bremsscheibe 14. Um die durch die Lüftungskanäle 18 strömende Luft auf die beiden Luftströmungskanäle 10 durch die Haube 8 aufzuteilen und in die dortigen Wirbelströmungen zu integrieren, weist das Gehäuse 8 gemäß den 3 und 4 im Querschnitt gemäß 4 eine Brezelform auf, wobei eine Kante 22 die aus den Lüftungskanälen 18 austretende Luft auf die beiden Luftströmungskanäle 10 aufteilt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Scheibenbremse
- 2
- Drehachse
- 3
- Hauptdrehrichtung
- 4
- Bremsscheibe
- 5
- Bremssattel
- 6
- Bremsbelag
- 7
- Bremsfläche
- 8
- Haube
- 9
- Vorrichtung
- 10
- Luftströmungskanal
- 11
- Wirbelgenerator
- 12
- Wirbel
- 13
- Wirbelachse
- 14
- Wand
- 15
- Staubaussondereinrichtung
- 16
- Flügel
- 17
- Flügelspitze
- 18
- Lüftungskanal
- 19
- Flügelrad
- 20
- Luftleitelement
- 21
- Radachse
- 22
- Kante
