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Die Erfindung betrifft ein Gebläse, eine Fahrzeugradanordnung und ein Verfahren zum Betrieb eines Gebläses für eine Radbremse eines Fahrzeugs.
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Es ist bekannt, die Räder eines Fahrzeugs mit Radbremsen auszustatten, die jeweils eines der Räder bremsen können. Beispiele sind Scheibenbremsen oder Trommelbremsen, wie sie z. B. in Pkw oder Lkw verwendet werden.
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Insbesondere bei Scheibenbremsen können beim Betätigen der Bremse erhebliche Bremsgeräusche in die Umgebung abgestrahlt werden. So können beispielsweise von Zeit zu Zeit hohe Quietschgeräusche auftreten, die den Fahrkomfort beeinträchtigen. Hauptursachen für Quietschgeräusche sind Reibung und Relativbewegung zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe, die die Bremsscheibe sowie weitere Brems- und Achskomponenten in Schwingung versetzen.
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Bislang wird oft versucht, die Emission von Bremsgeräuschen durch geeignete Materialauswahl und Anpassung des Designs z.B. der Bremsbeläge oder der Bremsscheibe zu reduzieren. Ein Beispiel findet sich in
DE 10 2018 216346 A . Es ist auch bekannt, andere Komponenten der Radbremse oder der Radachse, mit der das Rad verbunden ist, zu verändern.
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Die Anpassung des Designs bestehender Komponenten einer Radbremse, z. B. der Bremsbeläge, ist jedoch nicht in jedem Fall möglich, da dies zu Nachteilen bei anderen Komponenteneigenschaften wie Volumen, Gewicht oder Kosten führen kann. Auch wenn mit den bestehenden Lösungen eine gewisse Verbesserung erzielt werden kann, gibt es noch Spielraum für eine weitere Reduzierung der Bremsgeräuschemissionen.
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Es ist daher ein Ziel der Erfindung, die Emission von Bremsgeräuschen bei Radbremsen von Fahrzeugen zu begrenzen.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand gemäß den beigefügten unabhängigen Ansprüchen gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in der Beschreibung und in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Dementsprechend wird ein Gebläse für eine Radbremse eines Fahrzeugs offenbart, wobei das Gebläse umfasst:
- - ein Kopplungsteil zum Koppeln des Gebläses mit dem Fahrzeug;
- - eine Schaufelanordnung, die relativ zu dem Kopplungsteil drehbar ist, um einen Luftstrom zu erzeugen; und
- - eine Antriebseinheit zum Drehen der Schaufelanordnung.
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Mit einem solchen Gebläse ist es möglich, bereits erzeugte Bremsgeräusche, die von der Radbremse in die Umgebung des Fahrzeugs abgestrahlt werden, zumindest teilweise zu dämpfen, zu zerstreuen oder aufzuheben. Das Gebläse kann insbesondere zur Verringerung des Luftschalls beitragen. Sie kann zusätzlich oder alternativ zu bekannten Bauteilveränderungen vorgesehen werden, mit denen die Entstehung von Bremsgeräuschen von vornherein verhindert werden soll.
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Die vorliegende Offenbarung betrifft somit eine neue Strategie zur Begrenzung der Bremsgeräuschemission, die neue Verbesserungsmöglichkeiten eröffnet und weniger umfangreiche Änderungen an bestehenden Bremskomponenten ermöglichen kann. Die hier vorgestellte Lösung kann zum Beispiel bei bestehenden Radbremsen nachgerüstet werden.
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Das Gebläse kann neben, gegenüber und/oder gegenüber der Radbremse angeordnet sein. Sie kann sich in einer Ebene drehen, die parallel zu einer Bremsscheibe der Radbremse verläuft. Sie kann sich in einer Ebene drehen, die sich in einem Winkel zu einer vertikalen (räumlichen) Ebene erstreckt, wobei der Winkel beispielsweise einen Wert zwischen 2° und 10°, insbesondere zwischen 2° und 5° hat. Zusätzlich oder alternativ können zumindest einige der Schaufeln in einem Winkel zu einer vertikalen (räumlichen) Ebene verlaufen, wobei der Winkel z. B. einen Wert zwischen 3° und 8° hat. Im Allgemeinen kann eine Drehachse des Gebläses parallel zu einer Drehachse des Rades und/oder einer Bremsscheibe der Radbremse verlaufen oder mit dieser zusammenfallen. Vorzugsweise kann ein Raum zwischen dem Gebläse und insbesondere seiner Schaufelanordnung und der Radbremse frei von weiteren Bauteilen oder Hindernissen sein, die den erzeugten Luftstrom blockieren könnten. Eine entsprechende Anordnung des Gebläses in der Nähe der Radbremse ist effizient für die Ableitung von Bremsgeräuschen.
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Neben der Verringerung der Bremsgeräusche kann die hier vorgestellte Lösung auch zu einer besseren Kühlung der Radbremse beitragen und die Emission von Bremsstaub begrenzen. Denn der erzeugte Luftstrom kann z.B. eine Bremsscheibe der Radbremse kühlen und/oder verhindern, dass Bremsstaub in die Umgebung abgegeben wird. Gemäß den nachstehend erläuterten Ausführungsbeispielen kann der Gebläse stattdessen zumindest einen Teil des Bremsstaubs auffangen, indem er z. B. Haftflächen aufweist, an denen der Bremsstaub haftet. Zusätzlich oder alternativ kann das Gebläse durch den erzeugten Luftstrom zumindest einen Teil des Bremsstaubs zu einem Staubsammelbehälter oder einer Staubsammelfläche in der Nähe der Radbremse oder in deren Nähe blasen.
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Der Gebläse kann von der Antriebseinheit mit mindestens einer definierten Drehzahl gedreht werden. Der erzeugte Luftstrom kann dazu beitragen, die Emission von Bremsgeräuschen zu begrenzen, indem die beim Bremsen entstehenden Schallwellen abgeleitet und/oder gestört werden. So kann sie beispielsweise die Bewegungen der gepressten Luftschichten dämpfen und Quietschgeräusche verursachen.
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Die mindestens eine Drehgeschwindigkeit kann auf der Grundlage von Simulationen und/oder Experimenten ausgewählt werden, um eine gewünschte Bremsgeräuschdämpfung zu erreichen. Im Allgemeinen ist es vorzuziehen, das Gebläse so anzutreiben, dass es harmonische Geräusche erzeugt, die aus Sicht des Fahrers nicht störend sind.
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Die Antriebseinheit kann eine Antriebskraft und/oder ein Antriebsmoment unabhängig von anderen Antriebseinheiten und unabhängig von Bewegungen anderer Komponenten des Fahrzeugs liefern. Anders ausgedrückt, das Gebläse kann unabhängig drehbar sein (z. B. unabhängig vom Rest des Fahrzeugs). Es kann somit eine eigenständige und/oder autonom angetriebene Einheit bilden, die in bestehende Fahrzeuge nachgerüstet werden kann.
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Die Antriebseinheit kann mindestens ein Elektromotor sein oder aus einem solchen bestehen. Ein drehbarer Teil des Motors kann mit der Schaufelanordnung verbunden sein. Ein nicht drehbarer Teil des Motors kann mit dem Kopplungsteil verbunden sein (der im Allgemeinen nicht drehbar sein kann). Die Antriebseinheit kann eine Steuereinheit umfassen, die z. B. mindestens einen Prozessor (z. B. eine CPU oder einen Mikroprozessor) enthält. Die Steuereinheit kann die Drehung der Schaufelanordnung steuern und insbesondere eine gewünschte Drehgeschwindigkeit beibehalten.
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Die Antriebseinheit und insbesondere deren optionale Steuereinheit können mit einem Datenbus und/oder mit mindestens einer weiteren Fahrzeugsteuereinheit verbunden sein. Auf diese Weise kann die Antriebseinheit feststellen oder signalisiert bekommen, dass eine Bremsbetätigung erfolgt. Ebenso kann die Antriebseinheit auf diese Weise jeden der hier besprochenen Fahrzeugparameter bestimmen oder signalisiert bekommen.
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Die Antriebseinheit kann eine Stopp- oder Bremsfunktion enthalten, um unerwünschte Rotationen des Gebläses zu verhindern, z. B. passive Rotationen, die durch einen Luftstrom während des Betriebs verursacht werden. Im Falle einer optionalen klappbaren Konfiguration der Schaufelanordnung (siehe unten) ist eine solche Bremsfunktion möglicherweise nicht erforderlich.
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Die Schaufelanordnung kann mindestens eine Schaufel und vorzugsweise mehrere Schaufeln umfassen. Diese können in gleichen Abständen zueinander angeordnet werden. Anders ausgedrückt können die Schaufeln gleichmäßig um eine Drehachse des Gebläses verteilt sein. Die Schaufeln können flache, längliche Elemente sein. Sie bilden eine geschlossene Fläche. Alternativ können sie auch Schlitze, Öffnungen oder Löcher aufweisen. Die Oberfläche der Schaufeln kann glatt sein. Alternativ kann sie auch strukturiert (d. h. nicht glatt) sein, indem sie z. B. eine Verteilung von Formelementen, wie lokale Vorsprünge oder lokale Vertiefungen, aufweist, oder indem sie gewellt ist. Dies kann den gewünschten Effekt der Geräuschunterdrückung erhöhen.
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Das Kopplungsteil kann z. B. eine Verbindungsmuffe oder eine Verbindungsbuchse umfassen oder sein. Es kann mechanisch am Fahrzeug befestigt werden, z. B. durch Schrauben, Schweißen oder Kleben. Eine Innenseite (insbesondere eine innere Umfangsfläche) des Kopplungsteils kann die Fahrzeugkomponente kontaktieren, an dem der Gebläse befestigt ist. Eine Außenseite (insbesondere eine äußere Umfangsfläche) kann mit der Antriebseinheit verbunden sein, insbesondere mit einem nicht drehbaren Teil derselben.
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Insgesamt zeichnet sich der hier vorgestellte Gebläse durch eine kompakte und leichte Bauweise aus, die mit geringen Kosten verbunden ist.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Antriebseinheit so beschaffen sein, dass sie die Schaufelanordnung mit einer Drehzahl antreibt (d. h. dreht), die sich von der Drehzahl von mindestens einem der folgenden Elemente unterscheidet:
- - einem Rad oder einer Radnabe des Fahrzeugs;
- - einem drehbaren Bauteil der Radbremse, insbesondere einer Bremsscheibe.
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Dieses Ausführungsbeispiel unterstreicht somit, dass eine Drehung der Schaufelanordnung unabhängig von z. B. dem Fahrzustand des Fahrzeugs erzeugt werden kann. Dies ist etwas anderes als die (theoretische) Befestigung eines Gebläses an einem der oben genannten Bauteile, so dass sich das Gebläse gemeinsam mit diesem dreht. Vielmehr kann durch die nun mögliche unabhängige Rotation eine optimale Drehzahl eingestellt werden, um die gewünschte Geräuschunterdrückung unabhängig von z.B. der Drehzahl des Rades zu erreichen.
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Im Allgemeinen kann die Radanordnung mit der Radbremse entsprechend bestehenden Lösungen eingerichtet werden. Das heißt, die Radnabe kann mit einer Felge verbunden sein, die einen Reifen trägt. Die Bremsscheibe kann an der Radnabe und/oder an einem ebenfalls mit der Radnabe verbundenen Achsbauteil befestigt sein. Vorzugsweise sind Radnabe, Felge und Bremsscheibe zumindest mittelbar für eine gemeinsame Drehung um eine gemeinsame Drehachse miteinander gekoppelt. Obwohl das Gebläse über sein Kopplungsteil mit einem dieser Bauteile verbunden und insbesondere daran befestigt sein kann, kann sich die Schaufelanordnung relativ dazu drehen, z. B. indem sie mit einer individuellen Drehzahl angetrieben wird.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Antriebseinheit zum Antrieb der Schaufelanordnung zur Erzeugung eines Luftstroms ausgebildet, mit dem Bremsgeräusche der Radbremse gedämpft werden können. Anders ausgedrückt, kann die Drehzahl der Schaufelanordnung so eingestellt werden, dass eine Geräuschunterdrückung, insbesondere in Bezug auf Quietschgeräusche, erreicht wird.
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Es ist im Allgemeinen vorzuziehen, dass die Richtung des erzeugten Luftstroms nach innen gerichtet ist, d. h. in das Fahrzeug hinein und nicht in die Umgebung. Beispielsweise kann der erzeugte Luftstrom von einer Felge des Rades, das durch die Radbremse gebremst wird, weg und stattdessen vorzugsweise auf die Radbremse gerichtet werden. Sie kann im Allgemeinen entlang und/oder parallel zu einer Drehachse des Gebläses oder des Rades fließen.
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Nach einem Beispiel ist das Antriebsmittel selektiv und/oder temporär aktivierbar, um die Drehung zu erzeugen. Die selektive Aktivierung kann von mindestens einem Betriebsparameter des Fahrzeugs abhängen. Sie kann z. B. selektiv erfolgen, wenn der Betriebsparameter eine Aktivierungsbedingung erfüllt. Wenn sie nicht aktiviert ist, wird die Schaufelanordnung möglicherweise nicht angetrieben und dreht sich nicht.
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Durch die gezielte Ansteuerung der Antriebseinheit und damit des Gebläses kann das Gebläse nur bei Bedarf zur Geräuschunterdrückung gedreht werden.
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Dies ist vorteilhaft im Hinblick auf den Energieverbrauch und vermeidet z.B. unnötigen Luftwiderstand.
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Der Betriebsparameter kann ein Aktivierungszustand der Radbremse sein. Die Aktivierungsbedingung der Antriebseinheit kann erfüllt sein, wenn der Aktivierungszustand vorhanden ist. Anders ausgedrückt kann das Gebläse selektiv gedreht werden, wenn die Radbremse aktiviert ist.
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Zusätzlich oder alternativ kann der Betriebsparameter ein Bewegungsparameter des Fahrzeugs sein, insbesondere eine Fahrzeuggeschwindigkeit oder eine Fahrzeugbeschleunigung. Die Fahrzeugbeschleunigung kann auch negative Beschleunigungen umfassen, die das Ausmaß der angelegten Bremskräfte anzeigen. Die Aktivierungsbedingung der Antriebseinheit kann erfüllt sein, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit der Fahrzeugbeschleunigung (insbesondere ein absoluter Wert davon) einen definierten Schwellenwert überschreitet. Dieser Schwellenwert kann einen Gesamtumfang der Bremskräfte angeben, bei dem das Risiko einer inakzeptablen Bremsgeräuschemission zunimmt.
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Im Allgemeinen kann die Drehzahl des Gebläses mindestens der Drehzahl entsprechen, die ein Fahrzeugrad bei einer Fahrgeschwindigkeit zwischen 20 km/h und 80 km/h annimmt. Es hat sich gezeigt, dass dies vorteilhaft ist, um Quietschgeräusche zu unterdrücken, die bei diesen Fahrgeschwindigkeiten als besonders störend empfunden werden (z.B. aufgrund der für den innerstädtischen Verkehr typischen Fahrgeschwindigkeiten). Dennoch kann das Gebläse zumindest prinzipiell eingerichtet sein, sich unabhängig von der Drehgeschwindigkeit des Rades zu drehen, wie es hier allgemein beschrieben wird.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Radbremse eine Bremsscheibe und ein mit der Radbremse gekoppeltes Fahrzeugrad eine Felge, wobei die Schaufelanordnung zwischen der Bremsscheibe und der Felge angeordnet werden kann (z. B. bei Betrachtung entlang einer Drehung des Gebläses, des Rades und der Bremsscheibe). Dies ermöglicht eine kompakte Bauweise, da der sonst übliche Freiraum zwischen Felge und Bremsscheibe genutzt wird.
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In einem Beispiel ist der Kopplungsteil an eine Innenseite der Felge oder an die Radbremse, insbesondere an deren Bremsscheibe, ankoppelbar (oder gekoppelt). Diese Verbindung kann die Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen den genannten Teilen und insbesondere die Befestigung des Kopplungsteils an der Felge oder an der Bremsscheibe umfassen.
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Die Ankopplung an die Bremsscheibe kann an einem Mittelteil der Bremsscheibe erfolgen, der mit einer Radnabe verbindbar oder verbunden ist. Bei bekannten Konfigurationen kann dieser Mittelteil gegenüber dem Rest der Bremsscheibe axial vorstehen. Eine äußere Umfangsfläche des axial vorstehenden Mittelteils kann als Sitz dienen, an den das Kopplungsteil des Gebläses gekoppelt werden kann. Der axial vorstehende Mittelteil kann auch als Bremsscheibenhut bezeichnet werden: (Deutsch: Bremsscheiben-Topf)
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Die Schaufelanordnung kann so konfiguriert sein, dass sie zwischen einer ersten Konfiguration, in der die Schaufelanordnung eine erste (vorzugsweise grö-ßere) radiale Ausdehnung hat, und einer zweiten Konfiguration, in der die Schaufelanordnung eine zweite (vorzugsweise kleinere) radiale Ausdehnung hat, wechseln kann, wobei die erste und die zweite radiale Ausdehnung unterschiedlich sind. Anders ausgedrückt kann die Schaufelanordnung klappbar bzw. zusammenfaltbar sein, insbesondere radial klappbar. Der zusammengeklappte Zustand kann der oben beschriebenen zweiten Konfiguration entsprechen. Der nicht zusammengeklappte (d. h. ausgefahrene) Zustand kann der oben beschriebenen ersten Konfiguration entsprechen.
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Der zusammengeklappte Zustand (d. h. die zweite Konfiguration) kann vorgesehen sein, wenn der Gebläse nicht angetrieben wird. Der nicht zusammengeklappte Zustand und die erste Konfiguration können bei der Ansteuerung des Gebläses vorgesehen sein. So kann, ähnlich wie bei der optionalen selektiven Aktivierung der Antriebseinheit, die Schaufelanordnung selektiv und/oder temporär (radial) ausgefahren werden. Die Vergrößerung bzw. das Ausfahren kann aktiviert werden, wenn die Antriebseinheit aktiviert wird und/oder in ähnlichen Fällen einer selektiven Aktivierung der Antriebseinheit wie oben beschrieben. Dementsprechend kann die Verlängerung auch in Abhängigkeit von den oben genannten Betriebsparametern und/oder Aktivierungsbedingungen erfolgen.
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Um zwischen der ersten und der zweiten Konfiguration zu wechseln, können die Schaufeln der Schaufelanordnung ein- und ausgeklappt werden. Zusätzlich oder alternativ können sie gedreht werden (z. B. in eine erste Richtung), um eine aufgerichtete (erste) Konfiguration anzunehmen, und gedreht werden (z. B. in eine entgegengesetzte Richtung), um eine liegende (zweite) Konfiguration anzunehmen. Im letzteren Fall können die Schaufeln in einem Winkel zur radialen Richtung von z. B. mehr als 20° und bis zu 90° verlaufen. Zusätzlich oder alternativ können die Schaufeln durch eine lineare Bewegung und/oder durch einen Teleskopmechanismus radial aus- und eingefahren werden.
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Die Schaufelanordnung kann mindestens einen Aktuator (vorzugsweise einen Aktuator pro Schaufel) enthalten, um zwischen der ersten und zweiten Konfiguration zu wechseln.
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Durch das selektive Ausfahren oder Aufrichten der Schaufeln wird der Luftwiderstand des Gebläses reduziert. Außerdem können seine Größe und Sichtbarkeit reduziert werden, wenn es nicht aktiviert ist. Dies kann vorzugsweise im Hinblick auf das Aussehen sein.
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Ein weiterer Aspekt ist, dass das Gebläse den von der Radbremse abgegebenen Bremsstaub auffangen kann. Zu diesem Zweck kann zumindest ein Teil der Fläche z. B. der Schaufelanordnung eine Beschichtung aufweisen, an der der Bremsstaub haften kann (z. B. eine Klebebeschichtung). Auf diese Weise wird die Umweltbelastung verringert. Das Gebläse (insbesondere seine Schaufeln) kann ausgetauscht werden, wenn sich eine erhebliche Menge Bremsstaub angesammelt hat, um seine Staubaufnahmefähigkeit wiederherzustellen.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Fahrzeugradanordnung, umfassend:
- - ein Fahrzeugrad (z. B. mit einer Felge und einem Reifen);
- - eine Radbremse;
- - ein Gebläse gemäß einem der hier offengelegten Aspekte.
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Beispielsweise kann das Gebläse und insbesondere mindestens eine Schaufelanordnung entlang einer Drehachse des Rades gesehen zwischen dem Fahrzeugrad und der Radbremse (insbesondere einer Bremsscheibe) angeordnet sein.
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Das Fahrzeugrad und zumindest ein Teil der Radbremse (z. B. eine Bremsscheibe) können an einer gemeinsamen Radnabe oder an einem gemeinsamen Achsbauteil befestigt sein. Die Radnabe oder das Achsbauteil kann Teil der Fahrzeugradanordnung sein.
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Ferner wird ein Verfahren zum Betreiben eines Gebläses für eine Radbremse eines Fahrzeugs offenbart, wobei das Gebläse eine Schaufelanordnung zur Erzeugung eines Luftstroms umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Erzeugen einer Drehung der Schaufelanordnung relativ zu (und somit zumindest teilweise unabhängig von) mindestens einem von:
- - einem Rad oder einer Radnabe des Fahrzeugs, das/die mit der Radbremse gekoppelt ist;
- - einem drehbaren Bauteil der Radbremse, insbesondere einer Bremsscheibe.
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Das Verfahren kann alle weiteren hierin offenbarten Schritte und Maßnahmen umfassen, z. B. in Verbindung mit einer selektiven Aktivierung der Antriebseinheit und/oder einem selektiven Ausfahren der Schaufelanordnung. Die Erzeugung der Relativdrehung ist gleichbedeutend mit der Einstellung einer vom Rad, der Radnabe oder dem drehbaren Bauteil der Radbremse (zumindest teilweise) unabhängigen Drehzahl des Gebläses, wie oben beschrieben, und geht mit denselben Vorteilen einher.
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Die Merkmale der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise mit weiteren bekannten Merkmalen zur Reduzierung von Bremsgeräuschen kombiniert werden.
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Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen gleiche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert.
- 1 ist eine Querschnittsansicht einer Fahrzeugradanordnung mit einem Gebläse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
- 2 ist eine Querschnittsansicht einer Fahrzeugradanordnung mit einem Gebläse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
- 3 ist eine Ansicht eines Gebläses gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, wenn es eine radial zusammengeklappte Konfiguration annimmt.
- 4 ist eine Ansicht des Gebläses gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, wenn es eine radial ausgefahrene Konfiguration annimmt.
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In der Querschnittsansicht von 1 sind eine Felge 10 einer Fahrzeugradanordnung 12 und eine Radbremse 14 der Fahrzeugradanordnung 12 dargestellt. Die Radbremse 14 ist eine Scheibenbremse. Sie besteht aus einer Bremsscheibe 16 und einem schwimmenden Bremssattel 18 sowie weiteren, nicht dargestellten Bauteilen, wie z. B. Bremsbelägen.
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Die Felge 10 und die Radbremse 14 können allgemein bekannte Konfigurationen aufweisen. Dementsprechend berühren sie sich über ein axial verlaufendes Mittelteil 20' der Radbremse 14, der eine Innenseite der Felge 10 berührt. In allgemein bekannter Weise können Schrauben (nicht abgebildet) durch Durchgangslöcher (nicht abgebildet) gesteckt werden, die sich durch die Felge 10 und das Mittelteil 20' erstrecken, um diese Komponenten mit einer Radnabe zu verbinden. Eine Position der nicht abgebildeten Radnabe ist mit dem Bezugszeichen 13 gekennzeichnet.
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In den 1 und 2 sind die Radanordnungen 12 nur teilweise dargestellt. Konkret ist nur ein oberer Teil in Bezug auf eine Drehachse R der Felge 10 und der Bremsscheibe 16 abgebildet. Die Bauteile 10, 16 sind vorzugsweise rotationssymmetrisch in Bezug auf die Drehachse R. Alle Hinweise auf axiale und radiale Richtungen beziehen sich auf die Drehachse R, wobei die radialen Richtungen orthogonal dazu verlaufen.
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In 1 ist ein Gebläse 20 dargestellt, das in einem Raum zwischen einer Innenseite der Felge 10 und einer Außenseite der Bremsscheibe 16 angeordnet ist. Die Begriffe „innen“ und „außen“ beziehen sich auf eine Ausrichtung der Radanordnung 12 an und in Bezug auf ein Fahrzeug. In 1 zeigt eine linke Seite der Felge 10 nach außen und ein linkes Ende der Drehachse R nach au-ßen, während eine rechte Seite der Bremsscheibe 16 (sowie ein rechtes Ende der Drehachse R) nach innen zeigt
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Das Gebläse 20 umfasst ein Kopplungsteil 22. Dieses Kopplungsteil 22 ist beispielsweise als hülsenförmiges Element ausgebildet, das auf einen axial und nach innen vorstehenden Teil 24 der Felge 10 aufgeschoben wird. Dementsprechend berührt eine innere Umfangsfläche des Kopplungsteils 22 eine äußere Umfangsfläche der Felge 10, im gezeigten Beispiel des entsprechenden Teils 24 der Felge 10.
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Die Verbindung zwischen dem Kopplungsteil 22 und der Felge 10 beinhaltet vorzugsweise eine zusätzliche mechanische Befestigung zwischen diesen Bauteilen, z. B. durch Schrauben. Im Allgemeinen ist das Kopplungsteil 22 gegenüber der Felge 10 nicht drehbar, sondern dreht sich gemeinsam mit ihr.
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Es ist zu beachten, dass in 1 (aber auch in 2) das Gebläse 20 rotationssymmetrisch zur Rotationsachse R ausgebildet ist.
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Das Gebläse 20 in 1 umfasst außerdem eine Schaufelanordnung 26, von der eine Schaufel 28 in 1 sichtbar ist. Vorzugsweise sind mindestens drei oder vier Schaufeln 28 vorgesehen, die in gleichen Winkel- oder Umfangsabständen zueinander angeordnet sind.
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Die Schaufelanordnung 26 ist über eine Antriebseinheit 30 des Gebläses 20 mit dem Kopplungsteil 22 verbunden. Die Antriebseinheit 30 ist beispielsweise als ringförmiges Element ausgebildet, das eine äußere Umfangsfläche des Kopplungsteils 22 mit den Schaufeln 28 der Schaufelanordnung 26 verbindet.
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Im gezeigten Beispiel besteht die Antriebseinheit 30 aus einem Elektromotor. Der Elektromotor hat vorzugsweise eine Konfiguration innerer Stator- äußerer Rotor, wobei der Stator vorzugsweise am Kopplungsteil 22 und der Rotor vorzugsweise an den Schaufeln 28 befestigt ist.
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Die Antriebseinheit 30 ist eingerichtet, die Schaufeln 28 um die Drehachse R zu drehen. Die Drehgeschwindigkeit der Schaufeln 28 kann so eingestellt werden, dass sie sich von der Drehgeschwindigkeit der Felge 10 und der Bremsscheibe 16 unterscheidet. Das heißt, die Schaufeln 28 können sich relativ zur Felge 10 und zur Radbremse 14 drehen. Dies kann als Drehung des Gebläses 20 unabhängig von einer Drehung der Radbremsanordnung 12 bezeichnet werden. Anders ausgedrückt, wird zumindest ein Teil der Drehzahl des Gebläses 20 unabhängig von einer Drehzahl der Felge 10 und der Radbremse 14 mittels der Antriebseinheit 30 erzeugt.
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Im gezeigten Beispiel werden die Schaufeln 28 gedreht, um einen Luftstrom A zu erzeugen, der nach innen und damit zur Bremsscheibe 16 und von der Felge 10 weg gerichtet ist. Darüber hinaus wird die Drehzahl der Schaufeln 28 so eingestellt, dass ein Luftstrom A erzeugt wird, der stark genug ist, um die gewünschte Wirkung der Geräuschunterdrückung des Bremsenquietschens und insbesondere der dominanten akustischen Frequenzen, die mit einem erwarteten Bremsenquietschen verbunden sind, zu erzielen. Das Verhältnis zwischen der erforderlichen Stärke des Luftstroms A (und damit der Drehzahl der Schaufeln 28) zur Erzielung einer gewünschten Geräuschunterdrückungswirkung kann experimentell oder durch Simulation ermittelt werden.
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Die Antriebseinheit 30 umfasst eine Steuereinheit (nicht abgebildet). Über Schleifringe (nicht dargestellt) können Datensignale von einem Datenbus des Fahrzeugs auf Datenleitungen übertragen werden, die an der Felge 10 (nicht dargestellt) angebracht und mit der Steuereinheit der Antriebseinheit 30 verbunden sind. Ebenso kann die elektrische Energie über einen solchen Schleifring und solche elektrischen Leitungen (nicht abgebildet) auf die Antriebseinheit 30 übertragen werden.
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Die Steuereinheit der Antriebseinheit 30 aktiviert die Antriebseinheit selektiv zum Drehen der Schaufeln 28, wenn sie ein entsprechendes Aktivierungssignal über die oben beschriebene Datenverbindung erhält. Alternativ kann die Steuereinheit auf der Grundlage anderer über die Datenverbindung empfangener Daten, z. B. Daten über Betriebsparameter des Fahrzeugs, feststellen, dass eine Aktivierungsbedingung erfüllt ist. Diese können z.B. eine Aktivierung der Radbremse 14 und/oder eine negative Fahrzeugbeschleunigung oberhalb eines definierten Schwellenwertes anzeigen.
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Als weitere vorteilhafte Effekte sorgt der - vorzugsweise nur selektiv (d.h. bei Betätigung der Radbremse 14) erzeugte - Luftstrom A auch für eine Kühlwirkung der Bremsscheibe 16. Außerdem kann verhindert werden, dass Bremsstaub nach außen in die Umgebung gelangt. Beispielsweise können die Schaufeln 28 oder eine Außenfläche der Bremsscheibe 16 zumindest teilweise mit einem Klebstoff beschichtet sein, an dem der Bremsstaub haftet.
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2 zeigt eine alternative Konfiguration des Gebläses 20, wobei die übrigen Komponenten der Radanordnung 12 gegenüber 1 unverändert bleiben. Auch hier umfasst das Gebläse 20 eine sich radial erstreckende Schaufelanordnung 26, von der eine Schaufel 28 in 2 zu sehen ist. Außerdem verbindet eine Antriebseinheit 30, die ähnlich wie die Antriebseinheit 30 in 1 funktioniert, die Schaufeln 28 mit einem Kopplungsteil 22.
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Im Gegensatz zu 1 ist das Kopplungsteil 22 mit der Scheibenbremse 16 gekoppelt und vorzugsweise mechanisch befestigt. Konkret ist eine innere Umfangsfläche des wiederum ring- oder hülsenförmigen Kopplungsteils 22 mit einer äußeren Umfangsfläche des axial vorstehenden Mittelteils 20' der Bremsscheibe 16 (in der Fachsprache auch als Bremshut bzw. -topf bezeichnet) verbunden. Auch hier kann das Liefern von Datensignalen und elektrischer Energie für die Antriebseinheit 30 über Schleifringe (nicht abgebildet) erfolgen.
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In den 3 und 4 sind verschiedene Konfigurationen eines Gebläses 20 dargestellt. Das Gebläse 20 kann in jedem der Ausführungsbeispielen der 1 und 2, aber auch unabhängig davon, verwendet werden.
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Das Gebläse 20 ist so dargestellt, dass die Rotationsachse R in Richtung des Betrachters verläuft (d. h. orthogonal zur Bildebene). Lediglich zur Vereinfachung sind die Antriebseinheit 30 und der Verbindungsabschnitt 22 als gemeinsames ringförmiges Element dargestellt. Vier Schaufeln 28 sind entlang einer äußeren Umfangsfläche der Antriebseinheit 30 verteilt. Die Schaufeln 28 nehmen in 3 eine zusammengeklappte oder radial eingezogene Konfiguration an. Um dies zu ermöglichen, verfügen sie jeweils über ein drehbares Gelenk 34. Die drehbaren Gelenke 34 sind jeweils mit einem Elektromotor ausgestattet und bilden somit Aktuatoren zum Ein- und Ausfahren der Schaufeln 28.
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Insbesondere können die Gelenke 34 einen radial äußeren Teil der Schaufeln 28 in Umfangsrichtung drehen, um zwischen der dargestellten zusammengeklappten Konfiguration und einer nicht zusammengeklappten Konfiguration zu wechseln. Dies ist für einen radial äußeren Abschnitt 29 in 3 durch einen entsprechenden Pfeil C veranschaulicht. Wenn die Schaufeln 28 gedreht werden, um den nicht zusammengeklappten Zustand einzunehmen, können sie eine im Wesentlichen lineare, ungefaltete Form haben.
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In 4 sind die jeweiligen Schaufeln 28 in ihrer nicht zusammengeklappten Konfiguration dargestellt. Es ist offensichtlich, dass ihre radiale Erstreckung im Vergleich zur gefalteten Konfiguration von 3 größer ist. Lediglich zur Vereinfachung sind die Drehgelenke 34 in 4 nicht dargestellt. Außerdem ist im Vergleich zu 3 ein dem Betrachter zugewandter Bereich der Schaufeln 28 vergrößert. Dies kann erreicht werden, indem die Schaufeln 28 zusätzlich um eine Achse B gedreht werden, die für eine der Schaufeln 28 in 4 angegeben ist. Dies ist jedoch lediglich eine optionale Funktion. Die Erfindung kann so ausgestaltet sein, dass das Ein- und Ausklappen mittels der Drehgelenke 34 der 3 die einzige Möglichkeit darstellt, eine Konfiguration der Schaufeln 28 hinsichtlich ihrer Erstreckung und/oder Ausrichtung zu verändern.
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Das Ausfahren der Schaufeln 28 aus ihrer radial zusammengeklappten Konfiguration erfolgt beim Aktivieren der Radbremse 14 und in Vorbereitung der Aktivierung der Antriebseinheit 30. Wenn das Gebläse 20 also nicht in Drehung versetzt wird, nimmt es die zusammengeklappte bzw. eingefahrene Konfiguration an. Dies trägt zur Verringerung des Luftwiderstands bei und sorgt für ein kompaktes - und damit bevorzugtes - Aussehen des Gebläses 20.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Felge
- 12
- Fahrzeugradanordnung
- 14
- Radbremse
- 16
- Bremsscheibe
- 18
- Bremssattel
- 20
- Gebläse
- 20'
- Mittelteil
- 22
- Kopplungsteil
- 24
- axial verlaufendes Teil
- 26
- Schaufelanordnung
- 28
- Schaufel
- 29
- oberer Schaufelteil
- 30
- Antriebseinheit
- 34
- drehbares Gelenk
- A
- Luftstrom
- B
- optionale Drehachse von Schaufeln
- C
- Klappbewegung von Schaufeln 28
- R
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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