Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Bremsstaubfilter für eine Scheibenbremsenanordnung mit einer Bremsscheibe und einem Bremssattel. Der Bremstaubpartikelfilter ist zum Auffangen von beim Bremsen entstehenden Partikeln ausgebildet. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Schreibenbremsenanordnung mit einem solchen Bremsstaubpartikelfilter und ein Filtereinsatzteil eines Bremsstaubpartikelfilters.

Technisches Gebiet

Es ist bekannt, Partikel, die durch Bremsabrieb entstehen, mit einem Bremsstaubpartikelfilter aufzufangen und zu entsorgen. Derlei Partikel entstehen durch Reibung zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe einer Scheibenbremse. Ein solcher Bremsstaubpartikel-filter ist beispielsweise aus DE 10 2019 105 862 A bekannt. Zur Erhöhung der zur Filtration zur Verfügung stehenden Oberfläche ist dort vorgesehen, im Innenraum des Gehäuses an der Gehäuseumfangswand ein Filtermedium in Form von Zungen bzw. Falten vorzusehen.

Nachteilig hieran ist jedoch, dass eine durch die Rotation der Bremsscheibe im Betrieb verursachte Umfangsströmung (Grenzschicht) einen relativen Ünberdruck im Gehäuse des Bremsstaubpartikelfilters erzeugt, was dazu führt, dass ein Teil der abzuscheidenden Partikel nicht im Bremsstaubpartikelfilter verbleibt, sondern diesen durch Leckage an den Schnittstellen gegenüber Bremssattel und/oder Bremsscheibe wieder verlässt.

Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, einen Bremsstaubpartikelfilter bereitzustellen, der effizienter zur Abscheidung von beim Bremsen anfallenden Partikeln ausgebildet ist und insbesondere im Betrieb einen reduzierten Innendruck aufweist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin, eine Scheibenbremsenanordnung mit einem solchen Bremsstaubpartikelfilter bereitzustellen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin, ein Filtereinsatzteil eines Bremsstaubpartikelfilters bereitzustellen, welches einen einfachen und unkomplizierten Service ermöglicht.

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

Diese Aufgabe wird durch einen Bremsstaubpartikelfilter gemäß Patentanspruch 1 , eine Scheibenbremsenanordnung gemäß Patentanspruch 20 sowie ein Filtereinsatzteil gemäß Anspruch 22 gelöst. Die abhängigen Ansprüche geben bevorzugte Weiterbildungen wieder.

Der erfindungsgemäße Bremsstaubpartikelfilter ist für eine Scheibenbremsenanordnung mit einer Bremsscheibe und einem Bremssattel vorgesehen und ist zum Auffangen von beim Bremsen entstehenden Partikeln ausgebildet. Der Bremsstaubpartikelfilter weist ringsegmentförmiges Gehäuse zur zumindest teilweisen Aufnahme der Bremsscheibe in einem Gehäuseinnenraum auf, wobei das Gehäuse zwei axial zueinander beabstandete Gehäuseseitenwände und einen sich radial außen in Umfangsrichtung erstreckenden Gehäuseumfangswandabschnitt aufweist. Der Gehäuseumfangswandabschnitt ist zwischen den Gehäuseseitenwänden angeordnet oder ausgebildet. Ferner weist der Bremsstaubpartikelfilter zumindest eine im Gehäuseinnenraum zumindest abschnittsweise mit zumindest einer Axialkomponente von zumindest einer Gehäuseseitenwand nach innen ragende Leitrippe auf. Die Leitrippe ist benachbart zu zumindest einer in der Gehäuseseitenwand vorliegenden Öffnung angeordnet ist und ist zumindest teilweise mit einem Filtermedium belegt.

Die Öffnung verbindet hierbei den Gehäuseinnenraum fluidisch mit einem nicht vom Gehäuse umschlossenen Außenraum, so dass durch die Öffnung ein Luftstrom zwischen dem Gehäuseinnenraum und dem Außenraum oder umgekehrt ermöglicht ist.

Unter Gehäuseseitenwand wird eine Wand des Gehäuses verstanden, die in einer Montageanordnung des Bremsstaubpartikelfilters normal zu einer Drehachse der Bremsscheibe verläuft bzw. parallel zu einer Reiboberfläche der Bremsscheibe.

Durch die erfindungsgemäße Kombination einer mit zumindest einer Axialkomponente von der Gehäuseseitenwand in den Innenraum ragenden Leitrippe sowie der hierzu benachbarten Öffnung der Gehäuseseitenwand wird vorteilhafterweise im Betrieb des Bremsstaubpartikelfilter der Gehäuseinnendruck gesenkt. Die im Gehäuseinnraum vorliegende Leitrippe bewirkt zusammen mit der korrespondierenden Öffnung die Funktion von "Entlüftungskiemen". Eine aufgrund von Grenzschichteffekten mit der Rotation der Bremsscheibe mitgeführte Umfangsströmung kann bei dem erfindungsgemäßen Bremsstaubpartikelfilter durch die Öffnung in der Gehäuseseitenwand entweichen, wobei die partikelbeladene strömende Luft an dem Filtermedium vorbei geführt bzw. durch das Filtermedium hindurch geführt wird. Aufgrund des im Betrieb signifikant reduzierten Gehäuseinnendrucks steigt der Gesamtabscheidegrad des Systems, da weniger Spaltverluste auftreten. Ferner erlaubt es der erfindungsgemäße Bremsstaubpartikelfilter auch die sich durch eine Innenbelüftung der Bremsscheibe ergebenden Auswirkungen auf den Gehäuseinnendruck zu regulieren.

Das auf der Leitrippe angeordnete Filtermedium kann aufgrund der durch die Öffnung bereitgestellten Durchströmbarkeit von Gehäuseinnenraum und Außenraum im Betrieb von einem partikelbeladenen Luftstrom, der vom Gehäuseinnenraum in den Außenraum führt, zumindest überströmt werden, wobei die Partikel von dem Filtermedium abgeschieden werden bzw. an dem Filtermedium anhaften. Die Erfindung verbindet somit den Aspekt der Innendruckreduktion mit einer Partikelabscheidefunktion, was im Sinne eines kombinatorischen Effekts beides zu einer verbesserten Abscheideleistung des Bremsstaubpartikelfilters beiträgt.

Besonders vorteilhaft können die Leitrippen gegenüber einer Ebene der Gehäuseseitenwand geneigt sein, so dass die hierin weiter oben beschriebene Umfangsströmung optimal "eingefangen" und durch die Öffnung hindurch umgeleitet werden kann.

Der angestrebte erfindungsgemäße Effekt beruht auf einer funktionellen Kombination der Öffnung in der Seitenwand mit der benachbart dazu angeordneten, zumindest teilweise mit Filtermedium bedeckten Leitrippe. Die Vorrichtungsbestandteile in Alleinstellung führen explizit nicht zu der angestrebten Wirkung.

Die Öffnung kann insbesondere eine rechteckförmige oder parallelogrammförmige Gestalt haben.

Das ringsegmentförmige Gehäuse deckt vorzugsweise einen großen Winkelbereich der Bremsscheibe ab, um eine hohe Filtrationswirkung zu erzielen. Das Gehäuse erstreckt sich dabei vorzugsweise über einen Ringsegmentwinkel von mehr als 35°, insbesondere von mehr als 55°, besonders bevorzugt von mehr als 75°. Es ist bei der Wahl eines geeigneten Umgriffswinkels ein Zielkonflikt zwischen dem Anteil abzufiltrierender Partikel sowie der der Scheibenbremse zur Verfügung stellbaren Kühlleitsung zu lösen.

Zur Erleichterung der Montage des Gehäuses kann das Gehäuse eine erstes und ein zweites Gehäuseteil aufweisen. Die beiden Gehäuseteile sind dabei vorzugsweise zumindest teilweise axial beidseitig der Bremsscheibe anordenbar. Besonders bevorzugt sind das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil reversibel lösbar verbindbar. Alternativ können die beiden Gehäuseteile auch unlösbar verbunden sein, beispielsweise verschweißt. In eines der Gehäuseteile, bevorzugt in das Gehäuseteil, welches in einer Montageanordnung axial innen vorliegt, kann eine Haltevorrichtung integriert sein, mittels der der Bremsstaubpartikelfilter relativ ortsfest bezüglich eines Radträgers eines Kraftfahrzeugs verbindbar ist.

Zur Verbindung der beiden Gehäuseteile kann eine Schraubverbindung, eine Clipverbindung, ein Klappmechanismus und/oder ein Schwenkmechanismus vorgesehen sein.

In einer Ausgestaltung der Erfindung kann es sich bei einem Gehäuseteil des Bremsstaubpartikelfilters um ein die Bremsscheibe innenliegend zumindest teilweise bedeckendes Spritzschutzelement, insbesondere Spritzschutzblech, handeln. Hierdurch kann auf ein zusätzliches Spritzschutzblech verzichtet werden, so dass Gewicht eingespart werden kann, was aufgrund einer Anordnung im ungefederten Bereich eines Fahrwerks fahrdynamische Vorteile bietet.

Das Filtermedium kann mittelbar oder unmittelbar an der Leitrippe befestigt sein, z.B. formschlüssig oder stoffschlüssig befestigt, z.B. angeschweißt.

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, ein Metallfaservlies, Glas, Keramik und/oder einen hochtemperaturbeständigen Kunststoff, insbesondere Polyetheretherketon, aufweisen. Jedoch auch das Gehäuse soll vorteilhaft über eine hinreichende Temperaturbeständigkeit verfügen; zu diesem Zweck kann es aus einem Metallblech, bevorzugt Stahlblech, ausgebildet sein. Neben der hervorragenden Temperaturbeständigkeit bietet Stahlblech den weiteren Vorteil, dass das Gehäuse durch einen einfachen Umformprozess erhalten werden kann, beispielsweise durch Tiefziehen.

In Ausführungen kann die zumindest eine Leitrippe einteilig mit der Gehäuseseitenwand ausgebildet sein. Alternativ dazu kann diese lösbar oder unlösbar mit der Gehäuseseitenwand verbunden sein oder an einem separaten Bauteil vorliegen, das seinerseits mit der Gehäuseseitenwand verbunden ist, etwa einem Filtereinsatzteil.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Filtermedium einen Spalt zwischen einem der Gehäuseseitenwand nahen Ende der Leitrippe und einer gegenüberliegenden Kante der Öffnung zu zumindest 50 %, bevorzugt zu zumindest 75 %, ausfüllen. Man könnte dies alternativ als einen "Bedeckungsgrad" (% des Öffnungsquerschnitts der Öffnung) bezeichnen. Über eine gezielte Auswahl der Spaltweite sowie der filtrationsrelevanten Parameter der Filtermediums, insbesondere dessen Luftdurchlässigkeit (l/m ² s), kann die angestrebte innendruckreduzierende Wirkung auf den individuellen Anwendungsfall angepasst werden. Es kann in Ausführungen auch explizit vorgesehen sein, dass das Filtermedium 100 % des Spalts zwischen einem der Gehäuseseitenwand nahen Ende der Leitrippe und einer gegenüberliegenden Kante der Öffnung ausfüllt, d.h. die Öffnung von dem Filtermedium vollständig verschlossen ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Leitrippe zumindest an der Gehäuseseitenwand vor, die in einer Montageanordnung zu einer Fahrzeugaußenseite weist; so kann die Luftströmung aus dem Gehäuseinnenraum optimal in die Umgebung geleitet werden. In anderen Ausführungsformen kann auch an der Gehäuseseitenwand, die in einer Montageanordnung zu einer Fahrzeuginnenseite weist, zumindest eine Rippe sowie zumindest eine korrespondierende Öffnung vorliegen; dies wird als symmetrische Konfiguration bezeichnet. Die symmetrische Konfiguration hat den Vorteil, dass der Gehäuseinnendruck noch effektiver gesenkt werden kann und dass mehr Filterfläche zur Verfügung gestellt werden kann. Dies ist jedoch aufgrund von Bauraumrestriktionen nicht in jeder Anwendung möglich.

Gemäß einer gleichermaßen bevorzugten Ausführungsform kann über einen Umfang der Seitenwand verteilt eine Mehrzahl von Leitrippen vorliegen, die jeweils benachbart zu einer korrespondierenden Öffnung angeordnet sind, wobei die Leitrippen zumindest teilweise mit Filtermedium belegt sind. Dies hat den Vorteil, dass der Gehäuseinnendruck noch effektiver gesenkt werden kann und dass mehr Filterfläche zur Verfügung gestellt werden kann. Die Öffnungen können hierbei parallel versetzt zueinander vorliegen, d.h. bei zumindest einer Begrenzungskante der Öffnungen handelt es sich um Parallelen. Alternativ kann die Anordnung auch derart sein, dass die Begrenzungskanten der Öffnungen jeweils radial verlaufen und sich auf diese Art die umfängliche Anordnung ergibt. In Ausführungen kann zumindest eine Leitrippe, bevorzugt alle Leitrippen, vollflächig mit Filtermedium belegt sein. Vorteilhaft ergibt sich dadurch eine ideale Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Flächen der Leitrippen zu Filtrationszwecken. Bevorzugt kann die Leitrippe mit der Seitenwand einen spitzen Winkel einschließen, bevorzugt einen Winkel in einem Bereich von 10° bis 75°, besonders bevorzugt einen Winkel in einem Bereich von 25° bis 60°. Über eine geeignete Auswahl des "Anstellwinkels" kann eine zielgerichtete Anpassung des strömungsleitenden Effekts der Leitrippe(n) an die Strömungsverhältnisse im individuellen Anwendungsfall erreicht werden. D.h. hierüber lässt sich der Zielkonflikt zwischen Gehäuseinnendruckreduktion und angestrebter Filtrationsleistung mit beeinflussen. In einer ganz besonders bevor- zugten Ausführungsform ist die Leitrippe entgegen einer vorbestimmten Vorwärtsfahrt-Rotations- richtung der Bremsscheibe in einem Montagezustand angestellt. Bei einer Anstellung entgegen der Rotationsrichtung kann hierin weiter oben beschriebene Umfangsströmung optimal umgelenkt und damit der Gehäuseinnendruck besonders effektiv gesenkt werden. In Ausführungen erstreckt sich die Leitrippe möglichst nah (d.h. so nah wie unter Einhaltung von Toleranz- und Sicherheitsanforderungen nötig) axial bis an eine Reibfläche der Bremsscheibe im Montagezustand heran. Hiermit ist der vorteilhafte Effekt verbunden, dass die in der Grenzschichtströmung mit besonders hoher Konzentration enthaltenen Bremsstaubpartikel durch Umlenkung der Strömung vermittels der Leitrippen der Filtration zugeführt werden können. Alternativ oder zusätzlich kann eine Längserstreckung der Leitrippe in Radialrichtung oder Tangentialrichtung verlaufen. Ferner kann vorgesehen sein, dass zumindest zwei der Leirippen einen unterschiedlich großen spitzen Winkel mit der Gehäuseseitenwand einschließen und/oder sich von der Gehäuseseitenwand unterschiedlich weit axial in den Gehäuseinnenraum erstrecken. Durch diese Maßnahmen wird eine wichtige Einflussmöglichkeit bereitgestellt, um die Druckverhältnisse im Gehäuseinnenraum nicht nur global sondern lokal zu beeinflussen. Über eine geeignete Auswahl des Winkels und/ oder der Länge der jeweiligen Leitrippen kann so beispielsweise über den gesamten Gehäuseumfang eine Druckgleichverteilung erreicht werden und so nachteiligen lokalen Drucküberhöhungen entgegen gewirkt werden.

Die Leitrippe kann eine flache Querschnittsform haben und zumindest eine der Gehäuseumfangswand zugewandte Grundfläche, eine in den Gehäuseinnenraum ragende Deckfläche sowie zumindest eine Seitenfläche aufweisen, wobei zumindest die zumindest eine Seitenfläche zumindest teilweise mit dem Filtermedium belegt ist. In Ausführungen können auch beide Seitenflächen der Leitrippe mit Filtermedium belegt sein. Bei der Grundfläche muss es sich nicht um eine "frei Oberfläche" handeln, sondern diese kann ausdrücklich an der Gehäuseseitenwand vorliegen, wobei insbesondere über die Grundfläche eine Verbindung der Leitrippe mit der Gehäuseumfangswand hergestellt sein kann. Bei der Grundfläche handelt es sich daher in Ausführungen um eine gedachte Querschnittsfläche.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Leitrippe einen im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt haben, wobei ein Verhältnis einer breiten Seite zu einer schmalen Seite des rechteckförmigen Querschnitts zwischen 15 und 60, bevorzugt zwischen 20 und 40, liegt. Derartige Werte lassen sich für eine Vielzahl von Baugrößen des Bremsstaubpartikelfilters durch Einsatz von Blechen in Standardstärken zur Fertigung der zumindest einen Leitrippe realisieren; beispielsweise können Bleche mit einer Stärke (= schmale Seite des Querschnitts) zwischen 0,5 und 4 mm eingesetzt werden. Die Leitrippe ist bevorzugt fluidundurchlässig ausgebildet oder die Leitrippe weist zumindest eine Durchgangsausnehmung auf, die von dem Filtermedium bedeckt ist.

Es ist hierbei jedoch nicht zwingend, dass die Leitrippe einen zusammenhängenden, unterbrechungsfreien Körper bildet, vielmehr kann diese auch ein- oder mehrfach geschlitzt sein. Bei derartigen geschlitzten Leitrippen beziehen sich o. g. Verhältnisangaben jeweils auf eine Außenkontur der jeweiligen Leitrippe und nicht auf die durch die Schlitzung gebildeten "Teilrippen".

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann von der anderen Gehäuseseitenwand zumindest eine zumindest teilweise mit Filtermedium belegte weitere Leitrippe mit zumindest einer Axialkomponente in den Gehäuseinnenraum ragen, wobei die weitere Leitrippe benachbart zu zumindest einer in der anderen Gehäuseseitenwand vorliegenden weiteren Öffnung angeordnet ist. Diese Ausführungsform charakterisiert die hierin weiter oben beschriebene "symmetrische Konfiguration" näher.

In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform kann die zumindest eine zumindest teilweise mit dem Filtermedium belegte Leitrippe sowie die korrespondierende Öffnung in einem lösbar mit der Gehäuseseitenwand gekoppelten Filtereinsatzteil vorliegen. Dies hat den Vorteil, dass ein Service des Bremsstaubpartikelfilters (Austausch des Filtermediums, ggf. Reinigung) sehr einfach und komfortabel ist, da zu diesem Zweck lediglich das Filtereinsatzteil von dem Gehäuse getrennt werden muss und nicht das Vollgehäuse vom Fahrzeug getrennt werden muss. Das Filtereinsatzteil kann in Ausführungen insbesondere einen Seitenwandabschnitt aufweisen, mit welchem dieses in eine korrespondierende Öffnung der Gehäuseseitenwand eingesetzt ist. Der Seitenwandabschnitt des Filtereinsatzteils bildet im montierten Zustand einen Teil der Gehäuseseitenwand und enthält die Öffnung sowie die daran angeordnete Leitrippe.

Ferner kann das Gehäuse an einem umfänglichen Endbereich einen Bremssattelanschlussbereich aufweist, der mit einer Kontur eines vorbestimmten Bremssattels korrespondiert. Der Bremssattelanschlussbereich ist an eine Geometrie eines Bremssattels in einer konkreten Anwendungen angepasst und in erster Linie dazu ausgebildet, die Spaltverluste an dieser Stelle möglichst klein zu halten, indem Spaltweiten möglichst weit reduziert werden. In Ausführungen wird der Bremsstaubpartikelfilter in einer Montageanordnung so montiert, dass dieser dem Bremssattel in Umfangsrichtung in Richtung einer vorbestimmten Vorwärtsfahrt-Drehrichtung der Bremsscheibe nachgelagert ist.

Darüber hinaus kann das Gehäuse an einem dem Bremssattelanschlussbereich abgewandten umfänglichen Ende eine Stirnwand aufweisen, die zumindest eine der Gehäuseseitenwände mit dem Umfangswandabschnitt verbindet und die sich bevorzugt parallel zu einer Rotationsache einer Bremsscheibe im Montagezustand erstreckt. Die Stirnwand schließt das Gehäuse des Bremsstaubpartikelfilters in der Montageanordnung an einem dem Bremssattel fernen Ende gewissermaßen ab. Zu diesem Zweck kann in der Stirnwand ein Aufnahmeschlitz für die Bremsscheibe vorgesehen sein, so dass die Stirnwand eine im Wesentlichen U-förmige Gestalt aufweist. Die Weite des Aufnahmeschlitzes kann bezüglich einer Bremsscheibendicke so bemessen sein, dass ein Spalt zwischen einer Reiboberfläche der Bremsscheibe und einer gegenüberliegenden Kante der Stirnwand im Montagezustand möglichst klein ist.

Bevorzugt können die Längen der Leitrippen in Umfangsrichtung von dem Bremssattelanschlussbereich weg zunehmen und/oder ein Öffnungsquerschnitt der Öffnungen in Umfangsrichtung von dem Bremssattelanschlussbereich weg zunehmen. Wie hierin bereits weiter oben erläutert wird hierdurch eine Einflussmöglichkeit bereitgestellt, um die Druckverhältnisse im Gehäuseinnenraum nicht nur global sondern lokal zu beeinflussen.

Über eine geeignete Auslegung der Länge der jeweiligen Leitrippen und/oder der Öffnungsquer- schnitte der korrespondierenden Öffnungen kann so beispielsweise über den gesamten Gehäuseumfang eine Druckgleichverteilung erreicht werden und so nachteiligen lokalen Drucküberhöhungen entgegen gewirkt werden.

Da erkannt wurde, dass insbesondere dem Bremssattelanschlussbereich nahe Gehäuseabschnitte des Bremsstaubpartikelfilters von nachteiligen lokalen Drucküberhöhungen betroffen sind, wird hierdurch eine besonders wirksame Maßnahme zur Vergleichmäßigung der Druckverhältnisse offenbart.

Das Gehäuse kann bevorzugt als Blechkonstruktion ausgebildet sein und die Leitrippe sowie die korrespondierende Öffnung bevorzugt als Umformteile ausgeführt sein. Hierbei kann beispielsweise aus einem Blechteil zunächst die Öffnung entlang dreier ihrer Kanten ausgestanzt werden, wobei durch Umklappen des partiell ausgestanzten Bereichs nach Innen die Leitrippe erhalten wird. Dies ist besonders kostengünstig, da nur wenige Verfahrensschritte anfallen und aufwändige Fügeprozesse entfallen können.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Scheibenbremsenanordnung mit einer Bremsscheibe, einem Bremssattel und einem erfindungsgemäßen Bremsstaubpartikelfilter. Die bezüglich des erfindungsgemäßen Bremsstaubpartikelfilters offenbarten Merkmale und Merkmalskom- binationen sowie deren vorteilhafte technische Wirkungen sind auf die erfindungsgemäße Scheibenbremsanordnung übertragbar und vice versa.

Der Bremsstaubpartikelfilter kann eine ortsfeste Position relativ zu dem Bremssattel, einem Radlagergehäuse und/oder einem Spritzschutz aufweisen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Bremsstaubpartikelfilter am Bremssattel, an einem Radlagergehäuse und/oder an einem Spritzschutz befestigt sein, wobei eine Befestigung am Bremssattel vorteilhaft vorgesehen werden kann, wenn es sich um einen so genannten Festsattel handelt. Besonders vorteilhaft kann der Bremsstaubpartikelfilter an den selben Befestigungspunkten mit dem Radlagergehäuse verbunden werden wie auch der Bremssattel. Ferner können die Schrauben, mit denen der Bremssattel mit dem Radlagergehäuse verschraubt ist, zumindest im Bereich eines Schraubenkopfs ein Sacklochgewinde aufweisen, so dass der Bremsstaubpartikelfilter mit den Schrauben verbindbar ist, so dass vorteilhaft nicht die sicherheitskritische Verschraubung des Bremssattel(halters) mit dem Radlagergehäuse beeinflusst wird (Setzen/Vorspannkraftänderung).

Insbesondere ist der Bremsstaubpartikelfilter so angeordnet, dass dieser an den Bremssattel in Umfangsrichtung des Gehäuses bündig anschließt, insbesondere in Rotationsrichtung der Bremsscheibe bei bestimmungsgemäßer Vorwärtsfahrt nachgelagert angeordnet ist.

Um eine besonders effektive Partikelabscheidung zu bewirken, ist der Bremsstaubpartikelfilter vorzugsweise unmittelbar an den Bremssattel anschließend angeordnet.

Schließlich betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung ein Filtereinsatzteil eines erfindungsgemäßen Bremsstaubpartikelfilters, wobei das Filtereinsatzteil die zumindest eine zumindest teilweise mit dem Filtermedium belegte Leitrippe aufweist, die benachbart zu zumindest einer Öffnung vorliegt, und lösbar mit einer Gehäuseseitenwand des Bremsstaubpartikelfilters koppelbar ist.

Die bezüglich des erfindungsgemäßen Bremsstaubpartikelfilters sowie der erfindungsgemäßen Scheibenbremsanordnung offenbarten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie deren vorteilhafte technische Wirkungen sind auf das erfindungsgemäße Filtereinsatzteil übertragbar und vice versa.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung, aus den Patentansprüchen sowie den Figuren, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt. Die in den Figuren gezeigten Merkmale sind derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Variaten der Erfindung verwirklicht sein und sind demgemäß miteinander kombinierbar.

Beschreibung der Zeichnungen

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Scheibenbremsanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 Schnitt A-A gemäß Fig. 1 ;

Fig. 3 eine isometrische Ansicht des erfindungsgemäßen Bremsstaubpartikelfilters mit ausgeblendetem Filtermedium gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 4 eine isometrische Ansicht des erfindungsgemäßen Bremsstaubpartikelfilters mit ausgeblendetem Filtermedium gemäß einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 5 eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Scheibenbremsanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 6 Schnitt B-B gemäß Fig. 5;

Fig. 7 eine isometrische Ansicht des erfindungsgemäßen Bremsstaubpartikelfilters mit Filtermedium gemäß der ersten Ausführungsform;

Fig. 8 eine isometrische Ansicht eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzteils.

Ausführungsformen der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Scheibenbremsanordnung 100, welche eine Bremsscheibe 101 , einen Bremssattel 102 sowie einen Bremsstaubpartikelfilter 10 aufweist. Der Bremsstaubpartikelfilter 10 ist dem Bremssattel 102 in einer vorbestimmten Vorwärtsfahrt- Rotationsrichtung V nachgelagert angeordnet, so dass dieser Bremsstaubpartikel, welche im Reibkontakt zwischen den Bremsbelägen (nicht dargestellt) des Bremssattels 102 und der Bremsscheibe 101 entstehen, aufnehmen kann. Der Bremsstaubpartikelfilter 10 weist ein Gehäuse 1 auf, welches ringsegmentförmig, nämlich kreisringsegmentförmig, ausgebildet ist und das die Bremsscheibe 101 über einen bestimmten Winkelbereich umgreift uns dadurch axial beidseitig sowie radial außen einhaust. An seinem dem Bremssattel 102 nahen umfänglichen Endbereich weist das Gehäuse 1 einen Bremssattelanschlussbereich 19 auf, der auf eine Kontur des Bremssattels 102 an der Schnittstelle angepasst ist, um Spaltweiten hier möglichst klein zu halten und dadurch Spaltverluste zu minimieren. Das Gehäuse 1 hat zwei axial beabstandete Gehäuse- seitenwäde 12,13, zwischen denen die Bremsscheibe 101 aufgenommen ist und verfügt über einen sich radial außen in Umfangsrichtung erstreckenden Gehäuseumfangswandabschnitt 14, der zwischen den Gehäuseseitenwänden 12,13 angeordnet oder ausgebildet ist. Man kann daher sagen der Gehäuseumfangswandabschnitt 14 begrenzt das Gehäuse zumindest teilweise in Radialrichtung.

Das Gehäuse 1 ist bezüglich des Bremssattels 102 relativ ortsfest angebracht, insbesondere kann es an einem Radträger, einem Federbein, einem Spritzschutzblech oder ähnlichen Vorrichtungsbestandteilen eines Fahrzeugs befestigt sein.

In der Gehäuseseitenwand 12 liegen eine Mehrzahl Öffnungen 17 vor, die in Umfangsrichtung zueinander beabstandet sind und die die Umgebung mit einem von dem Gehäuse 1 umschlossenen Innenraum 11 (siehe u.a. Fig. 2) verbinden. Die Öffnungen 17 sind rechteckförmig bzw. parallelogrammförmig ausgebildet und jeweils parallel zueinander ausgerichtet. In anderen nicht gezeigten Ausführungsformen können diese jedoch jede andere dem Fachmann geeignet erscheinende Form aufweist; die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Form der Öffnungen 17 beschränkt. Jeweils benachbart zu den Öffnungen 17 erstrecken sich Leitrippen 15 von der Gehäuseseitenwand 12 in den Innenraum 11 des Gehäuses, wobei die Leitrippen erfindungsgemäß mit einem Filtermedium 16 belegt sind (siehe u.a. Fig. 5 ff). Das Filtermedium 16 ist zur besseren Erkennbarkeit der Ausbildung der Leitrippen in Fig. 1 bis 4 ausgeblendet.

Die Öffnungen 17 sowie eine Längserstreckung der daran angeordneten Leitrippen 15 verlaufen in Radialrichtung R bzw. Tangentialrichtung T (je nachdem, welche Rippe man betrachtet).

Über die Öffnungen und Leitrippen wird im Betrieb des Bremsstaubpartikelfilters 10 in seinem Montagezustand in einer Scheibenbremsanordnung 100 ein Druckausgleich zwischen dem Innenraum 11 und der Umgebung hergestellt. Ohne Maßnahmen zum Druckausgleich würde, bedingt durch eine aufgrund von Grenzschichteffekten mit der Rotation der Bremsscheibe mitgeführte Umfangsströmung, im Gehäuse 1 ein relativer Überdruck erzeugt werden, der zu großen Spaltverlusten (z. B. an der Schnittstelle zum Bremssattel sowie gegenüber der Bremsscheibe) führt. Der erfindungsgemäße Bremsstaubpartikelfilter stellt jedoch nicht nur einen Druckausgleich des Gehäuses bereit, sondern nutzt aufgrund der zumindest teilweisen Belegung der Leitrippen 15 mit Filtermedium, die Entlüftung gleichzeitig zur Partikelabscheidung. Das Filtermedium kann in Ausführungen einen Öffnungsquerschnitt der Öffnungen 17 jeweils vollständig Überspannen, so dass eine reine Durchströmung des Filtermediums stattfindet, oder alternativ einen Öffnungsquerschnitt der Öffnungen 17 zu zumindest 50 % Überspannen, so dass eine Mischform von Überströmung und Durchströmung des Filtermediums stattfindet. Über eine geeignete Auswahl der Dicke des Filtermediums kann eine entsprechende Anpassung erfolgen, wobei hierüber auch eine Volumenstromverteilung der Öffnungen 17 untereinander realisiert werden kann. Die Leitrippen 15 können insbesondere einteilig mit der Gehäuseseitenwand 12 ausgebildet sein und etwa in einem Umformprozess (Stanzen der Öffnungen 17 und Umlegen der Leitrippen 15 nach innen) erzeugt werden. In Ausführungen können diese jedoch auch an die Gehäuseseitenwand 12 gefügt werden, etwa geschweißt.

Gemäß der gezeigten Ausführungsform befinden sich die Öffnungen 17 sowie die daran angeordneten Leitrippen 15 an einem in die Gehäuseseitenwand 12 lösbar eingesetzten Filtereinsatzteil 2, welches im Servicefall (beladenes Filtermedium) einen einfachen Austausch des Filtermediums ermöglicht, ohne dass das komplette Filtergehäuse 1 vom Fahrzeug getrennt werden muss.

Der hier gezeigte Bremsstaubpartikelfilter 10 hat ferner ein Umfangs-Filtereinsatzteil 3, in dem weiteres Filtermedium vorliegt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch explizit nicht auf eine Kombination mit einem Umfangs-Filtereinsatzteil 3 beschränkt, sondern erfasst beliebige Bremsstaubpartikelfilter 10 unabhängig von der Ausbildung ihres Gehäuseumfangswandabschnitts 14, welcher auch vollständig geschlossen ausgebildet sein kann. In bevorzugten Ausführungen ist jedoch auch der Gehäuseumfangswandabschnitt 14 zumindest abschnittsweise luftdurchlässig ausgebildet und weist ein Filtermedium auf, welches zumindest eine Öffnung des Gehäuseumfangswandabschnitts 14 bedeckt.

In der Seitenansicht des Schnitts A-A der Fig. 1 , welche in Fig. 2 gezeigt ist, ist nun das "Innenleben" des Bremsstaubpartikelfilters 10 im Detail dargestellt. Die Bremsscheibe 101 ist hier eine innenbelüftete Bremsscheibe 101 , die Innenbelüftungskanäle 101‘ aufweist, durch welche eine Luftströmung nach radial außen förderbar ist. Die Erfindung erfasst natürlich auch Ausführungen mit massiven Bremsscheiben. Bei einer Ausführung mit innenbelüfteter Bremsscheibe 101 ist es besonders vorteilhaft, wenn, wie weiter oben bereits erläutert, in dem Umfangswandabschnitt 14 zumindest eine Ausströmöffnung 141 vorgesehen ist, da hierdurch der Belüftungsvolumenstrom das Gehäuse 1 verlassen kann und dadurch ein relativer Überdruck im Innenraum 11 noch effektiver gesenkt werden kann. Geeigneter Weise ist die Ausströmöffnung 141 mit einem Filtermedium überspannt.

Gemäß der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform des Bremsstaubpartikelfilters 10 weist dieser ausschließlich in einer Seitenwand 12 Öffnungen 15 mit daran angeordneten Leitrippen 15 auf. Die Leitrippen 15 sind jeweils gegenüber der Gehäuseseitenwand 12 geneigt, so dass diese entgegen der Vorwärtsfahrt-Rotationsrichtung V (siehe Fig. 6 angestellt sind). Über diese Anstellung der Leitrippen 15 kann der mit der Bremsscheibe 101 geförderte Umfangsvolumenstrom beson- ders effektiv "eingefangen" und der Entlüftung durch die Öffnungen 17 zugeführt werden. In Ausführungen erstrecken sich die Leitrippen 15 möglichst nah (d.h. so nah wie unter Einhaltung von Toleranz- und Sicherheitsanforderungen nötig) axial bis an eine Reibfläche der Bremsscheibe im Montagezustand heran. Hiermit ist der vorteilhafte Effekt verbunden, dass die in der Grenzschichtströmung mit besonders hoher Konzentration enthaltenen Bremsstaubpartikel durch Umlenkung der Strömung vermittels der Leitrippen der Filtration zugeführt werden können.

Das Gehäuse 1 weist an einem dem Bremssattelanschlussbereich 19 abgewandten umfänglichen Ende eine Stirnwand 20 auf, die die Gehäuseseitenwände 12,13 mit dem Gehäuseumfangswandabschnitt 14 verbindet und die sich parallel zu der Rotationsache L der Bremsscheibe 101 erstreckt. Die Stirnwand 20 schließt das Gehäuse 1 an einem dem Bremssattel fernen Ende ab.

In Fig. 4 ist nun eine weitere Ausführungsform des Bremsstaubpartikelfilters 10 gezeigt, der in beiden Gehäuseseitenwänden 12,13 Öffnungen 17 mit daran angeordneten Leitrippen 15 aufweist. Dies wird auch als symmetrische Konfiguration bezeichnet und erlaubt eine noch effektivere Innendruckreduktion sowie verbesserte Filtration aufgrund der größeren zur Verfügung stehenden Fläche.

Es ist zumindest eine Seitenfläche 152 der Leitrippen 15 zumindest teilweise mit Filtermedium belegt. Eine Deckfläche 151 (Stirnfläche am freien Ende) kann aber auch mit Filtermedium belegt sein. Die Leitrippen 152 können auch beidseitig (einander abgewandte Seitenflächen 152) mit Filtermedium belegt sein.

An einem der Gehäuseseitenwand 12,13 nahen Ende der Leitrippen 15 liegt jeweils ein Spalt 18 zwischen der Leitrippe 15 und einer gegenüberliegenden Kante 171 der Öffnung 17 vor, einer vorbestimmten Weite vor, der einer Öffnungsbreite des Öffnungsquerschnitts entspricht.

Die in Fig. 5 gezeigte Scheibenbremsanordnung 100 entspricht im Wesentlichen der Scheibenbremsanordnung 100 gemäß Fig. 1. Maßgeblich ist hier die Lage des Schnitts B-B, welcher die Obersicht der Fig. 6 bestimmt, in der der erfindungsgemäße Bremsstaubpartikelfilter nun erstmals mit Filtermedium 6 gezeigt ist.

Hierin ist die Anstellung der Leitrippen 15 um den Winkel a gegenüber der Vorwärtsfahrt-Rotati- onsrichtung V gut zu erkennen und es ist zu sehen, dass sich die Leitrippen 15 bis nahe an eine Reiboberfläche der Bremsscheibe 101 heran erstrecken. In Ausführungen (nicht figurativ gezeigt) kann insbesondere ein Anstellwinkel der Leitrippen 15 in Umfangsrichtung variieren, um eine homogene Druckverteilung im Innenraum 11 zu erreichen. Andere Maßnahmen hierzu sind ein in Umfangsrichtung variabler Öffnungsquerschnitt der Öffnungen 17 und/oder eine in Umfangsrichtung variable Dicke des Filtermediums 16.

Die Leitrippen 15 sind auf ihrer Seitenfläche 152 mit Filtermedium belegt. Mir ihrer der Deckfläche 152 abgewandten Grundfläche 150 liegen diese an der Gehäuseseitenwand 12 vor. Bei einer einteiligen Ausführung von Leitrippen 15 und Seitenwand 12 handelt es sich daher bei der Grundfläche 150 nicht um eine äußere Oberfläche, sondern um eine gedachte Ebene. Das Filtermedium 16 ist bei der gezeigten Ausführungsform nahezu so dick wie die Weite des Spaltes 18 zwischen der Leitrippe 15 an ihrem der Seitenwand 12 nahen Ende und einer gegenüberliegenden Kante der Öffnung 17, hier beträgt die Überdeckung ca. 90%. Es verbleibt jedoch ein minimaler frei durchströmbarer Querschnitt zwischen einer Oberfläche des Filtermediums und der gegenüberliegenden Kante der Öffnung 17, in welchem das Filtermedium 16 überströmt wird.

Das Filtermedium 16 liegt insbesondere als Flachmaterial vor und wird auf den Leitrippen 15 befestigt, beispielsweise auf der Deckfläche 152 verschweißt.

Fig. 7 zeigt eine dritte Ausführungsform des Bremsstaubpartikelfilters 10, die der Ausführungsform der Fig. 3 sehr ähnlich ist (einseitige Öffnungen und Leitrippen) und in der das Filtermedium 16 dargestellt ist. Auch gemäß dieser Ausführungsform liegen die Öffnungen sowie die daran angeordneten Leitrippen 15 in einem Filtereinsatzteil 2 vor, welches in die Gehäuseseitenwand 12 lösbar eingesetzt ist.

Das Filtereinsatzteil 2 weist umfänglich endständig einen Stirnwandabschnitt 22 (siehe Fig. 8) auf, der die Stirnwand 20 des Gehäuses 1 zumindest teilweise übergreift und so eine umfangsmäßige Positionierung des Filtereinsatzteils 2 ermöglicht.

Das Filtereinsatzteil 2 an sich ist in Fig. 8 gezeigt. Es ist lösbar in eine in der Gehäuseseitenwand des Bremsstaubpartikelfilters vorgesehene Montageausnehmung einsetzbar und verfügt über einen Seitenwandabschnitt 21 , in dem eine Mehrzahl Öffnungen vorgesehen ist, von denen sich jeweils eine Leitrippe 15 weg erstreckt, die zumindest teilweise mit Filtermedium 16 belegt ist. Die Leitrippen 15 erstrecken sich in dieselbe Richtung von dem Seitenwandabschnitt 21 wie der Stirnwandabschnitt 22, so dass sich diese im eingebauten Zustand (in das Gehäuse des Bremsstaub- filters eingesetztes Filtereinsatzteil) in einen Innenraum des Gehäuses des Bremsstaubfilters erstrecken. Der Seitenwandabschnitt 21 des Filtereinsatzteils 2 weist eine Kreisringform auf, die mit der ringförmigen Form des Gehäuses des Bremsstaubpartikelfilters korrespondiert.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse

11 Gehäuseinnenraum

12,13 Gehäuseseitenwand

14 Gehäuseumfangswandabschnitt

141 Ausströmöffnung des Gehäuseumfangswandabschnitts

15 Leitrippe

150 Grundfläche

151 Deckfläche

152 Seitenfläche

16 Filtermedium

17 Öffnung der Gehäuseseitenwand

171 Kante der Öffnung

18 Spalt zwischen Leitrippe und Kante der Öffnung

19 Bremssattelanschlussbereich

20 Stirnwand

2 Filtereinsatzteil

21 Seitenwandabschnitt des Filtereinsatzteils

22 Stirnwandabschnitt des Filtereinsatzteils

3 Umfangs-Filtereinsatzteil

10 Bremsstaubpartikelfilter

100 Scheibenbremsanordnung

101 Bremsscheibe

101 ' Innenbelüftungskanäle

102 Bremssattel a Winkel zwischen Seitewand und Leitrippe

V Vorwärtsfahrt-Rotationsrichtung

R Radialrichtung

T Tangentialrichtung

L Rotationsachse der Bremsscheibe