Bremsstaubpartikelfilter, Bremssattel und Scheibenbremsanordnung

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Bremsstaubpartikelfilter und einen Bremssattel sowie eine Scheibenbremsanordnung.

Stand der Technik

Es ist bekannt, Partikel, die durch Bremsabrieb entstehen, mit einem Bremsstaubpartikel- filter aufzufangen und zu entsorgen. Derlei Partikel entstehen durch Reibung zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe einer Scheibenbremse. Ein solcher Bremsstaubpartikel- filter ist beispielsweise aus DE 10 2012 016 835 A1 bekannt. Dieser Brems-staubpartikel- filter bedingt jedoch eine Integration in ein Bremssattelgehäuse und eignet sich daher nicht als Nachrüstlösung.

Ein weiterer Bremsstaubpartikelfilter wird in US 8,025,132 B2 offenbart. Dort ist ein am Bremssattel befestigtes Gehäuse vorgesehen, das die Bremsscheibe zumindest teilum- fänglich umgibt. Das Gehäuse des Bremsstaubpartikelfilters erstreckt sich ferner ein Stück weit im Umfangsrichtung radial außen über den Bremssattel, um dort enstehende Partikel auffangen zu können. Mit dem Gehäuse ist eine Absaugleitung verbunden, über die aufgefangene Partikel abgesaugt werden können.

Darüber hinaus ist aus DE 10 2016 108 793A eine vollgekapselte Scheibenbremsanord- nung bekannt, deren Gehäuse eine Aussparung für den Bremssattel aufweist und die Bremsscheibe ansonsten vollständig umgibt.

Die im Stand der Technik beschriebenen Bremsstaubpartikelfilter haben alle den Nach- teil, dass diese - bezogen auf die Rotationsachse der Bremsscheibe - sowohl in Um- fangsrichtung als auch in Radialrichtung Bauraum benötigen. Insbesondere Bauraum in radialer Richtung steht häufig nicht zur Verfügung, da immer größere Bremsanlagen ver- baut werden, so dass der Ringspalt zwischen Bremssattelmantelfläche und Felgenbett immer kleiner wird.

Zudem eignen sich die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen nicht zur Nach- rüstung durch den Endkunden, da ggf. zusätzliche Befestigungspunkte am Bremssattel, Fahrwerksteilen und/oder Achsschenkel geschaffen werden müssen, was dem Laien nicht zumutbar ist.

Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Bremsstaubpartikelfilter zu schaf- fen, der sowohl einen deutlich reduzierten Bauraumbedarf aufweist als auch besonders einfach, bevorzugt sogar durch einen Endkunden, nachrüstbar ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Bremsstaubpartikelfilter mit den Merkmalen des Patent- anspruchs 1 , einen Bremssattel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 und eine Scheibenbremsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst.

Der erfindungsgemäße Bremsstaubpartikelfilter ist für beliebige Anwendungen von Scheibenbremsen geeignet, sowohl mobile als auch stationäre Anwendungen. Bei den mobilen Anwendungen kann dieser beispielsweise in PKW, LKW, Bussen, Schienenfahr- zeugen eingesetzt werden. Stationär beispielsweise bei Wellenbremsen wie sie bei Wind- kraftanlagen eingesetzt werden.

Positions- und Richtungsangaben wie "oben", "unten" usw. beziehen sich auf den mon- tierten Zustand des Bremsstaubpartikelfilters, d.h. den Montagezustand, wobei sich Zy - linderkoordinatenangaben wie "radial", "axial", "umfänglich" usw. auf eine Rotationsrich- tung der Bremsscheibe im Montagezustand des Bremsstaubpartikelfilters beziehen.

Der erfindungsgemäße Bremsstaubpartikelfilter für einen Bremssattel einer Scheiben- bremsanordnung ist in einer ersten Ausführungsform dazu ausgebildet ist, in einem Mon- tagezustand eine Belagskontrollöffnung des Bremssattels zumindest teilweise passge- nau zu verschließen. Bevorzugt verschließt der erfindungsgemäße Bremsstaubpartikel- filter ausschließlich die Belagskontrollöffnung und lässt andere Bremssattelöffnungen un- bedeckt. In einigen Ausführungsformen lässt sich der erfindungsgemäße Bremsstaub- partikelfilter jedoch auch mit anderen Bremsstaubpartikelfiltern kombinieren, um bspw. den Gesamtabscheidegrad an Partikeln noch weiter zu erhöhen.

Eine Vielzahl der gängigen Bremssättel hat eine Belagskontrollöffnung, die es erlaubt, einen Verschleißzustand der Bremsbeläge zu kontrollieren, ohne den Bremssattel de- montieren zu müssen. In der Regel liegt eine solche Belagskontrollöffnung an einer Man- telfläche des Bremssattels vor, so dass die Öffnung, bezogen auf die Rotationachse der Bremsscheibe, in Radialrichtung offen ist, so dass der Belagszustand in einer Blickrich tung parallel zu den Reibflächen der Bremsscheibe beurteilt werden kann.

Die Anmelderin hat festgestellt, dass ein nicht unerheblicher Anteil der beim Bremsen entstehenden Partikel durch die Belagskontrollöffnung ausgetragen wird.

Der erfindungsgemäße Bremsstaubpartikelfilter erlaubt es nun, diese Partikelemissions- quelle schnell und einfach zu beseitigen, indem die Belagskontrollöffnung von einem Fil- ter verschlossen wird. Dies ist so einfach möglich, dass dies sogar der Endkunde, bei spielsweise im Rahmen eines Räderwechsels, selbst vornehmen kann. Zudem ist die erfindungsgemäße Bauweise extrem platzsparend; insbesondere in Radialrichtung ergibt sich ein äußerst geringer Bauraumbedarf. Die Erfindung ist nicht auf eine Anwendung des erfindungsgemäßen Bremsstaubpartikelfilters in der Belagskontrollöffnung be- schränkt, sondern ist, in sämtlichen Ausführungen, sinngemäß auch auf andere Sattel- Öffnungen übertragbar, welche vergleichbare Abmessungen haben.

Bevorzugt ist der Bremsstaubpartikelfilter zumindest bereichsweise fluiddurchströmbar ausgebildet, so dass mit Bremsstaub beladene Luft unter Abscheidung der Bremsstaub- partikel durch diesen hindurch zirkulieren kann.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Bremsstaubpartikelfilter in dem Montagezu- stand zumindest 60%, bevorzugt zumindest 80%, am meisten bevorzugt zumindest 90% der Belagskontrollöffnung verschließen. Mit "verschließen" ist hierin nicht ein "strömungs- dicht machen" gemeint, sondern ein Abdecken der Belagskontrollöffnung bezüglich Ihres Querschnitts. Mit "passgenau" ist hierin eine auf die Form und Abmessungen der Belags- kontrollöffnung abgestimmte Struktur des Bremsstaubpartikelfilters gemeint, wobei in Ab- grenzung hierzu aus dem Stand der Technik bekannte Konzepte von Bremsstaubparti- kelfiltern zwar die Belagskontrollöffnung lediglich mit einem Gehäuseendabschnitt mit verschließen.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann der Bremsstaubpartikelfilter zumindest ab- schnittsweise in die Belagskontrollöffnung einsetzbar sein. Unter "ersetzbar" wird hierin ein zumindest teilweises Versenken des Bremsstaubpartikelfilters unter eine Oberfläche des Bremssattels verstanden, so dass ein Bauraumbedarf, insbesondere in Radialrich- tung, hierdurch noch weiter reduziert werden kann. Bevorzugt ragt der Bremsstaubparti- kelfilter in Radialrichtung überhaupt nicht über den Bremssattel hinaus, so dass die In- tegration des Bremsstaubpartikelfilters bauraumneutral möglich ist.

Der Bremsstaubpartikelfilter kann weiter bevorzugt ein Filtermedium aufweisen, welches die Belagskontrollöffnung in dem Montagezustand passgenau verschließt. Durch dieses kann mit Bremsstaub beladene Luft, die durch der Rotation der Bremsscheibe zirkuliert, gefiltert werden, indem sie das Filtermedium durchströmt. Der Bremsstaub wird gemäß dieser Ausführungsform nicht lediglich aufgefangen, sondern gefiltert und im oder an dem Filtermedium gebunden, so dass dieser nicht mehr ausgetragen wird.

Das Filtermedium ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass es auch bei einer Temperatur von mehr als 600°C stabil ist, um den Temperaturen in unmittelbarer Umgebung einer Scheibenbremse widerstehen zu können. Das Filtermedium kann dabei ein Metall, ins- besondere ein Metallfaservlies, Glas, Keramik und/oder einen hochtemperaturbeständi- gen Kunststoff, insbesondere Polyetheretherketon, aufweisen. Alternativ hierzu sind auch geschäumte Metalle und/oder Keramiken als Filtermedium möglich. Das Filtermedium kann entweder als biegeschlaffes Flachmaterial oder als biegesteifer Formfilter bereitge- stellt werden.

Gemäß einer weiteren ebenfalls bevorzugten Ausführungsform kann der Bremsstaubpar- tikelfilter einen Filtermediumsträger aufweisen, der zumindest abschnittsweise fluiddurch- strömbar ausgebildet ist, bevorzugt mit einer Mehrzahl Durchlassöffnungen versehen ist, die die Durchströmung des Filtermediums ermöglichen. Der Filtermediumsträger ist auf die Form und Abmessungen der Belagskontrollöffnung des Bremssattels abgestimmt und ist in diese einsetzbar. Der Filtermediumsträger hält das Filtermedium im Montagezu- stand sicher in der Belagskontrollöffnung, so dass dieses auch nicht unter Einwirkung von Vibrationen und Temperaturänderungen heraus fällt.

Der Filtermediumsträger kann bevorzugt aus einem hitzebeständigen Material hergestellt sein, insbesondere aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Stahl. Dieser kann bevorzugt ein Blechteil sein, welches mittels zumindest eines Umformverfahrens erhalten werden kann.

Alternativ kann das Filtermedium als Formfilter ausgebildet sein, so dass dieses auch ohne Träger eine hinreichend große Steifigkeit aufweist und daher mit geeigneten Mitteln in der Belagskontrollöffnung direkt aufnehmbar ist.

Gemäß einer Weiterbildung kann der Filtermediumsträger zumindest einen Klemmhaken aufweisen, bevorzugt zumindest drei Klemmhaken, die dazu ausgebildet sind, den Filter- mediumsträger in dem Montagezustand in der Belagskontrollöffnung zu halten. Die Klemmhaken haben dabei besonders bevorzugt eine Radialerstreckung, die auf eine Ma- terialdicke des Bremssattels in einem die Belagskontrollöffnung umgebenden Randbe- reich abgestimmt ist, so dass die Klemmhaken in dem Montagezustand die Belagskon- trollöffnung hintergreifen. Die Klemmhaken stellen ferner bevorzugt eine elastische Vor- spannung bereit, so dass auch bei starken Temperaturschwankungen, was in der unmit- telbaren Umgebung einer Bremse häufig der Fall ist, eine sichere Flalterung des Brems- staubpartikelfilters gewährleistet ist.

Das Filtermedium ist insbesondere auf dem Filtermediumsträger angeordnet, bevorzugt derart, dass dieses im Montagezustand radial innenliegend vorliegt. Der Filtermediums- träger liegt dabei radial außenliegend vor und schützt das Filtermedium vor äußerer me- chanischer Einwirkung, etwa durch spitze Gegenstände und/oder beim Einsatz eines Dampfstrahlers.

Besonders bevorzugt kann das Filtermedium mit dem Filtermediumsträger zumindest stellenweise verbunden sein, bevorzugt verschweißt, etwa punktverschweißt.

Darüber hinaus ist in einer ebenfalls bevorzugten Weiterbildung vorgesehen, dass der Filtermediumsträger zumindest einen Radialanschlag aufweist, der bevorzugt als Zunge ausgebildet ist, wobei der Radialanschlag dazu ausgebildet ist, sich in dem Montagezu- stand an einem Randbereich der Belagskontrollöffnung abzustützen. Durch den Radial- anschlag wird eine definierte Einbautiefe hinsichtlich einer Aufnahme des Bremsstaub- partikelfilters in der Belagskontrollöffnung ermöglicht, so dass dieser nicht zu tief einge- schoben werden kann, mit dem Risiko, in Kontakt mit der Bremsscheibe zu geraten.

Schließlich kann der Bremsstaubpartikelfilter zumindest eine sich in Radialrichtung er- streckende Öffnung mit einer vorbestimmten Axialerstreckung aufweisen, insbesondere ein Langloch, wobei durch die Öffnung zumindest ein Anzeigeelement, bevorzugt ein Zei- gerelement, geführt ist, welches in einem Montagezustand zur Erfassung einer Brems- belagsdicke mit zumindest einem Bremsbelag des Bremssattels in Wechselwirkung bringbar ist. Bei einer Ausführungsform mit Filtermedium und Filtermediumsträger durch- dringt die Öffnung zweckmäßig sowohl den Filtermediumsträger als auch das Filtermedi- um. Das Anzeigeelement kann insbesondere als Blechplättchen ausgebildet sein, das sich von außerhalb des Bremsstaubpartikelfilters zumindest soweit nach radial innen er- streckt, dass beispielsweise eine Kolbenposition damit erfassbar ist. Durch das Anzeige- element wird eben die Kolbenposition, welche direkt mit dem Verschleiß der Beläge kor- respondiert, von außen optisch erfassbar wiedergegeben.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Bremssattel für eine Scheibenbremsan- ordnung, der zumindest eine sich in Axialrichtung erstreckende Sattelbrücke mit einer darin vorgesehenen Belagskontrollöffnung aufweist. Die Belagskontrollöffnung ist von ei- nem erfindungsgemäßen Bremsstaubpartikelfilter passgenau verschlossen ist. Unter Sattelbrücke wird hier die axiale Verbindung zwischen den sich beiderseitig der Brems- scheibe erstreckenden Backen des Bremssattels verstanden, die an dem Bremssattel zur Einleitung der Bremskraft in die Reibbeläge vorgesehen sind. Die Kontrollöffnung ist in der Sattelbrücke vorgesehen, da von dort sowohl der Zustand beider Bremsbeläge, als auch der Zustand einer Kolbenabdichtung eingesehen werden kann.

Zu Wartungszwecken kann der erfindungsgemäße Bremsstaubpartikelfilter schnell und einfach mit wenigen Flandgriffen aus der Belagskontrollöffnung entnommen werden, wo- raufhin die Kontrollarbeiten wie gewohnt durchführbar sind. Der Bremsstaubpartikelfilter kann hierfür über eine lösbare Verbindungsanordnung, z.B. Schrauben, mit einem Bremssattelkörper verbunden sein. Alternativ sind auch Ausführungen umfasst, bei wel- chen der Bremsstaubpartikelfilter nicht zerstörungsfrei lösbar mit dem Bremssattel körper verbunden ist, etwa verklebt oder verschweißt.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der Bremsstaubpartikelfilter mit einem Bremssattel körper des Bremssattels, insbesondere in einem Randbereich der Belags- kontrollöffnung, über eine schwenkbare Verbindungsanordnung, insbesondere mit zu- mindest einem Scharnier, verbunden. Flieraus ergibt sich der Vorteil, dass der Brems- staubpartikelfilter im Servicefall zur Kontrolle der Bremsbeläge einfach weggeklappt wer- den kann und nach erfolgter Sichtkontrolle wieder über die Belagskontrollöffnung ge- klappt wird. Hierdurch wird die Gefahr des Verlierens des Bremsstaubpartikelfilters redu- ziert und Zeit beim Service eingespart. Die schwenkbare Verbindungsanordnung kann dabei insbesondere an dem Filtermediumsträger angreifen und/oder eine Schwenkachse parallel oder normal zur Rotationsachse der Bremsscheibe haben.

Ein letzter Aspekt der Erfindung betrifft eine Scheibenbremsanordnung mit zumindest ei- ner Bremsscheibe und einem erfindungsgemäßen Bremssattel mit einem erfindungsge- mäßen Bremsstaubpartikelfilter.

Gemäß einer Weiterbildung weist die Scheibenbremsanordnung eine Spritzschutzabde- ckung auf, insbesondere ein Spritzschutzblech, welches die Bremsscheibe zumindest teilumfänglich abdeckt, wobei der Bremsstaubpartikelfilter des Bremssattels an der Spritzschutzabdeckung befestigt ist, insbesondere einteilig an diese angeformt ist. Mit "angeformt" sind hierbei sowohl ursprünglich einteilige Bauweisen, wie etwa urgeformte oder umgeformte Bauteile, als auch gefügte Bauweisen, etwa eine Schweißkonstruktion, von Spritzschutzabdeckung und Bremsstaubpartikelfilter gemeint.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charak- ter für die Schilderung der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine isometrische Ansicht einer erfindungsgemäßen Scheibenbremsanordnung; Fig. 2 eine isometrische Explosionsansicht der Scheibenbremsanordnung;

Fig. 3 eine isometrische Ansicht eines erfindungsgemäßen Bremsstaubpartikelfilters.

Ausführungsformen der Erfindung

Die erfindungsgemäße Scheibenbremsanordnung 100 ist in Fig. 1 in einer isometrischen Ansicht gezeigt. Diese verfügt über eine Bremsscheibe 1001 , die von einem Bremssattel 10, welcher Träger von zwei Reibbelägen 103 ist, umgriffen wird. Die Bremsscheibe 1001 ist auf eine Welle oder einen Achsträger montierbar und kann etwa bei einem Fahrzeug (PKW, NFZ, Schienenfahrzeug) oder an einer stationären Anlage eingesetzt werden. Der Bremssattel 10 verfügt über eine außenliegende Backe 104, die sich parallel zur Reib- fläche der Bremsscheibe 1001 erstreckt, wobei über die Backe 104 die Bremskraft auf die Reibbeläge 103 übertragbar ist. An einem in der Zeichnung nicht einsehbaren, axial abgewandten Ende des Bremssattels 10 hat dieser eine zweite, innere Backe. Nach wel- chem Prinzip der Bremssattel die Bremskraft erzeugt, spielt für die Erfindung keine Rolle; es kann sich bei diesem um einen elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigten Bremssattel handeln.

Die äußere Backe 104 und die innere, nicht gezeigte Backe sind zur Kraftübertragung von einer Sattelbrücke 102 verbunden, in der eine Belagskontrollöffnung 101 vorgesehen ist, über die im Servicefall der Verschleißzustand der Reibbeläge 103 einfach und schnell, d.h. ohne Demontage, beurteilt werden kann.

Bei einer konventionellen Scheibenbremsanordnung ist die Belagskontrollöffnung stets unverschlossen, so dass auch ein nicht unerheblicher Anteil des beim Bremsen an- fallenden Bremsstaubes durch diese Öffnung in die Umgebung gelangt, was die Anmel- derin bei Versuchen ermittelt hat.

Erfindunggemäß ist nun die Belagskontrollöffnung 101 von einem Bremsstaubpartikel- filter 1 verschlossen, der passgenau in diese eingesetzt ist. Der Bremsstaubpartikelfilter 1 ragt in Radialrichtung nicht über die Außenkontur des Bremssattels 10 hinaus, so dass dieser keinen zusätzlichn Bauraum beanprucht. Ferner ist seine Installation sehr einfach und schnell durch einfaches Einsetzen möglich, weshalb dies auch ein Endkunde selbst machen kann.

Der Aufbau des Bremsstaubaprtikelfilters 1 selbst ist nun aus Fig. 2 und Fig. 3 ersichtlich. Der Bremsstaubpartikelfilter 1 ist gemäß der gezeigten Ausführungsform zweiteilig aus- gebildet: Er hat (a) einen Filtermediumsträger 1 1 und (b) ein Filtermedium 12 welches von dem Filtermediumsträger 1 1 gehalten wird. Der Filtermediumsträger 1 1 ist hinsicht lich seiner Form und Abmessungen auf die Belagskontrollöffnung 101 abgestimmt, so dass dieser passend in diese eingesetzt werden kann. Zur Befestigung des Filtermedi- umsträgers 1 1 in der Belagskontrollöffnung 101 weist dieser Klemmhaken 13 auf, deren Länge mit der Materialstärke des Bremssattels 10 korrespondiert, wobei die Klemmhaken 13 mit ihrem jeweils abgewinkelten Endabschnitt hinter der Belagskontrollöffnung 101 verrastbar sind. Damit der Bremsstaubpartikelfilter 1 nicht zu weit radial (=Tiefenrichtung) in die Belagskontrollöffnung 101 eingeschoben werden kann sind an dem Filtermediums- träger 11 jeweils abragende Radialanschläge 14, die als Zungen ausgebildet sind, vorge- sehen, welche in dem Montagezustand (Fig. 1 ) auf der Mantelfläche des Bremssattels zur Anlage kommen.

Bei dem Filtermedium 12 handelt es sich im vorliegenden Fall um ein Flachmaterial, beispielsweise ein Metall- oder Keramikvlies, welches auf die Form und Abmessungen des Filtermediumsträger zugeschnitten und mit Ausnehmungen fr die Klemmhaken 13 versehen, mit dem Filtermediumsträger 11 verbunden ist, bspw. verschweißt. In bestim- mten Ausführungsformen kann das Medium 12 auch lösbar mit dem Filtermediumsträger 11 verbunden sein, etwa nur kraftschlüssig verklemmt.

Soll der Bremsstaubpartikelfilter 1 ausgetauscht werden, ist dies im Rahmen des regel- mäßigen Räderwechsels und/oder bei anderen Wartungsarbeiten an der Bremsanlage schnell und einfach möglich. Bei einer Vollmetallvariante (Filtermedium aus Metall und Filtermediumsträger aus Metall) ist zudem eine problemlose und ressourcenschonende Rezyklierbarkeit gegeben.

Bezugszeichenliste

10 Bremssattel

101 Belagskontrollöffnung

102 Sattelbrücke

103 Reibbeläge

104 Außenbacke

105 Mantelfläche

100 Scheibenbremsanordnung

1001 Bremsscheibe

1 Bremsstaubpartikelfilter

11 Filtermediumsträger

12 Filtermedium

12‘ Aussparungen des Filtermediums für Klemmhaken

13 Klemmhaken

14 Radialanschlag

15 Durchlassöffnungen