制动粉尘颗粒过滤器、盘式制动装置和过滤器插件的制作方法

本发明涉及一种用于具有制动盘和制动钳的盘式制动装置(scheibenbremsenanordnung)的制动粉尘过滤器。制动粉尘颗粒过滤器设计用于收集在制动时产生的颗粒。本发明还涉及一种具有这种制动粉尘颗粒过滤器的盘式制动装置和制动粉尘颗粒滤清器的过滤器插件。

背景技术：

1、已知的是，通过制动器磨损产生的颗粒利用制动粉尘颗粒过滤器收集和清除。这种颗粒通过盘式制动器的制动片和制动盘之间的摩擦形成。例如，从de 102019105862a已知了这种制动粉尘颗粒过滤器。为了增加可用于过滤的表面在那里设置的是，在壳体的内部空间中，在壳体周缘壁上设置形式为凸舌或褶皱的过滤介质。

2、然而，这样做的缺点是，由运行中的制动盘的旋转引起的周向流动(边界层)在制动粉尘颗粒过滤器的壳体中产生相对过压，这导致的是，待分离的颗粒的一部分没有保留在制动粉尘颗粒过滤器中，而是由于在与制动钳和/或制动盘相对的接口处的泄漏再次离开该制动粉尘颗粒过滤器。

技术实现思路

1、与此相对地，本发明的任务是，提供一种制动粉尘颗粒过滤器，其被更有效地构造用于分离在制动时产生的颗粒并且尤其是在运行中具有降低的内部压力。

2、本发明的任务还在于，提供一种具有这种制动粉尘颗粒过滤器的盘式制动装置。

3、本发明的任务还在于，提供一种制动粉尘颗粒过滤器的过滤器插件，其能够实现简单且不复杂的服务。

4、根据本发明的制动粉尘颗粒过滤器适用于盘式制动器的任何应用，不仅适用于移动的应用而且适用于固定的应用。在移动的应用中，该制动粉尘颗粒过滤器例如可以用在客车、载重汽车、公共汽车、轨道车辆中。固定地，所述制动粉尘颗粒过滤器例如用在轴制动器中，例如用在风力涡轮机中。

5、该任务通过根据专利权利要求1的制动粉尘颗粒过滤器、根据专利权利要求20的盘式制动装置和根据权利要求22的过滤器插件来解决。从属权利要求反映了优选的改进方案。

6、根据本发明的制动粉尘颗粒过滤器设置用于具有制动盘和制动钳的盘式制动装置，并且构造用于收集在制动时产生的颗粒。制动粉尘颗粒过滤器具有环段形的壳体，用于至少部分地将制动盘容纳在壳体内部空间中，其中壳体具有两个相互轴向间隔开的壳体侧壁和在径向外部沿周向延伸的壳体周缘壁区段。壳体周缘壁区段布置或构造在壳体侧壁之间。此外，制动粉尘颗粒过滤器具有至少一个在壳体内部空间中至少局部地(abschnittsweise)以至少一个轴向部件从至少一个壳体侧壁向内凸出的引导肋。引导肋与至少一个在壳体侧壁中存在的开口相邻地布置，并且至少部分地被过滤介质占据。

7、在此，开口将壳体内部空间与未被壳体封闭的外部空间流体连接，从而通过开口能够实现壳体内部空间与外部空间之间的空气流或反之亦然。

8、壳体侧壁理解为壳体的壁，该壁在制动粉尘颗粒过滤器的安装布置中与制动盘的转动轴线正交地延伸，或平行于制动盘的摩擦面地延伸。

9、通过以至少一个轴向部件从壳体侧壁凸出到内部空间中的引导肋和壳体侧壁的与之相邻的开口的根据本发明的组合，有利地在制动粉尘颗粒过滤器的运行中降低了壳体内部压力。在壳体内部空间中存在的引导肋与相对应的开口一起引起“排气鳃(entlüftungskiemen)”的功能。由于边界层效应随着制动盘的旋转而引起的周向流动可以在根据本发明的制动粉尘颗粒过滤器中通过壳体侧壁中的开口逸出，其中载有颗粒的流动的空气被引导在过滤介质旁边经过，或被引导通过过滤介质。由于在运行中明显减小的壳体内部压力，系统的总分离程度升高，因为出现更少的间隙损失。此外，根据本发明的制动粉尘颗粒过滤器还允许调节通过制动盘的内部通风产生的对壳体内部压力的影响。由于基于边界层效应随着制动盘的旋转而引起的周向流动

10、由于壳体内部空间和外部空间的通过开口提供的可流过性，布置在引导肋上的过滤介质可以在运行中至少被载有颗粒的空气流溢流，所述空气流从壳体内部空间引导到外部空间中，其中颗粒与过滤介质分离或粘附在过滤介质上。因此，本发明将内部压力减小的方面与颗粒分离功能相结合，在组合效应的意义上两者都有助于改进制动粉尘颗粒过滤器的分离性能。

11、特别有利地，引导肋可以相对于壳体侧壁的平面倾斜，从而在这方面进一步在上面描述的周向流动可以最佳地被“捕获”并且被转向通过开口。

12、期望的根据本发明的效果基于侧壁中的开口和与之相邻布置的至少部分地利用过滤介质覆盖的引导肋的功能组合。设备组成部分单独显然不会导致期望的效果。

13、开口尤其可以具有矩形或平行四边形的外形。

14、环段形的壳体优选覆盖制动盘的大的角度范围，以便实现高的过滤效果。壳体在此优选在大于35°，尤其是大于55°，特别优选大于75°的环段角度上延伸。在选择合适的围绕角度(umgriffswinkels)时，应解决待过滤的颗粒的份额与盘式制动器可用的冷却能力之间的目标冲突。

15、为了便于壳体的安装，壳体可以具有第一壳体部分和第二壳体部分。这两个壳体部分在此优选可以至少部分地沿轴向布置在制动盘的两侧。特别优选地，第一壳体部分和第二壳体部分能够可逆地可拆卸地连接。备选地，这两个壳体部分也能够不可拆卸地连接、例如焊接。保持设备可以集成到其中一个壳体部分中，优选集成到在安装布置中存在于轴向内部的那个壳体部分中，借助所述保持设备，制动粉尘颗粒过滤器可以关于机动车的车轮支架相对位置固定地连接。

16、螺纹连接、卡夹连接(clipverbindung)、折叠机构和/或枢转机构可以设置用于连接这两个壳体部分。

17、在本发明的一种设计方案中，制动粉尘颗粒过滤器的壳体部分可以是在内部至少部分地覆盖制动盘的防溅元件，尤其是防溅板。由此，可以省去附加的防溅板，从而可以节省重量，这由于布置在底盘的没有安装弹簧的区域中而提供行驶动态的优点。

18、过滤介质可以间接或直接地固定、例如形状锁合或材料锁合地固定、例如焊接在引导肋上。

19、过滤介质优选如此构造，使得其即使在600℃以上的温度中也是稳定的，以便能够承受在盘式制动器的直接环境中的温度。在此，过滤介质可以具有金属、金属纤维无纺布(metallfaservlies)、玻璃、陶瓷和/或耐高温的塑料，尤其是聚醚醚酮。然而，壳体还应有利地具有足够的耐温性；出于该目的，所述壳体可以由金属板、优选钢板构成。除了优异的耐温性之外，钢板还提供另外的优点，即壳体可以通过简单的成形过程、例如通过深冲得到。

20、在实施方案中，至少一个引导肋可以与壳体侧壁单件式地形成。备选地，所述引导肋能够可拆卸地或不可拆卸地与壳体侧壁连接，或者存在于单独的构件上，而该构件本身与壳体侧壁连接，例如过滤器插件。

21、根据另外的实施方式，过滤介质可以填充在引导肋的靠近壳体侧壁的端部与开口的对置的边缘之间的间隙的至少50％，优选至少75％。备选地，人们可以将这称为“覆盖程度”(开口的开口横截面的％)。通过有针对性地选择间隙宽度以及过滤介质的与过滤相关的参数，尤其是其透气性(1/m2s)，可以使期望的内部减压效果适配于个体化的应用情况。在实施方案中还可以明确设置的是，过滤介质填充在引导肋的靠近壳体侧壁的端部与开口的对置的边缘之间的间隙的100％，即开口被过滤介质完全封闭。

22、在优选的实施方式中，引导肋至少存在于壳体侧壁上，该壳体侧壁在安装布置中指向车辆外侧；因此，能够将来自壳体内部空间的空气流动最佳地引导到环境中。在其他的实施方式中，至少一个肋和至少一个对应的开口也可以存在于壳体侧壁上，该壳体侧壁在安装布置中指向车辆内侧；这被称为对称配置。对称配置具有的优点是，可以更有效地降低壳体内部压力，并且可以提供更多的过滤面积。然而，由于结构空间限制，这并不在每个应用中都是可行的。

23、根据同样优选的实施方式，可以在侧壁的周缘上分布存在有多个引导肋，所述引导肋分别与相对应的开口相邻地布置，其中引导肋至少部分地被过滤介质占据。这具有以下优点，即可以更有效地降低壳体内部压力，并且可以提供更多的过滤面积。开口在此可以彼此平行错开地存在，即开口的至少一个限界边缘是平行线。备选地，所述布置也可以是这样的，即开口的限界边缘分别径向延伸，并且以该方式产生周缘的布置。在实施方案中，至少一个引导肋、优选所有引导肋可以全面地被过滤介质占据。有利地，由此产生引导肋的可用的表面的理想的利用，以用于过滤目的。优选地，引导肋可以与侧壁包围出一个锐角，优选在10°至75°的范围内的角度，特别优选地在25°至60°的范围内的角度。通过适当选择“调整角(anstellwinkel)”，可以实现引导肋的导流效果有针对性地适配于个体化的应用情况中的流动情况。也就是说，据此可以影响壳体内部压力降低与期望的过滤性能之间的目标冲突。在一种十分特别优选的实施方式中，在安装状态中，引导肋与制动盘的预先确定的前进-旋转方向相反地被调整(angestellt)。在与旋转方向相反的调整中，在这方面进一步在上面描述的周向流动可以最佳地被转向并且因此壳体内部压力可以特别有效地被降低。在实施方案中，引导肋沿轴向延伸尽可能靠近(即在遵循所需的公差和安全要求的情况下尽可能靠近)到在安装状态下的摩擦盘的摩擦面。这带来的有利的效果是：在边界层流动中含有的浓度特别高的制动粉尘颗粒可以通过借助于引导肋引起的流动转向被输送给过滤装置(filtration)。备选地或附加地，引导肋的纵向延伸部可以沿径向方向或切向方向延伸。此外可以设置的是，引导肋中的至少两个与壳体侧壁包围出不一样大的锐角，和/或从壳体侧壁不一样远地沿轴向延伸到壳体内部空间中。通过这些措施提供重要的影响可能性，以便不仅全局地而且局部地影响壳体内部空间中的压力情况。通过适当选择相应的引导肋的角度和/或长度，可以因此例如在整个壳体周缘上实现压力均匀分布，并且因此抵消不利的局部的压力过大。

24、引导肋可以具有平坦的横截面形状，并且具有至少一个面对壳体周缘壁的底面、凸出到壳体内部空间中的覆盖面和至少一个侧面，其中至少所述至少一个侧面至少部分地被过滤介质占据。在实施方案中，引导肋的两个侧面也可以被过滤介质占据。底面不必是“自由的表面”，而是其可以明确存在于壳体侧壁上，其中尤其通过底面可以建立引导肋与壳体周缘壁的连接。因此，在实施方案中，底面是假想的横截面。

25、在优选的实施方式中，引导肋可以具有基本上矩形的横截面，其中矩形的横截面的宽边与窄边的比率在15和60之间，优选在20和40之间。可以针对制动粉尘颗粒过滤器的多个结构尺寸，通过使用标准厚度中的板材制造至少一个引导肋来实现这样的值；例如可以使用具有0.5和4mm之间的厚度(＝横截面的窄边)的板材。

26、引导肋优选构造为流体不能透过的，或者引导肋具有至少一个由过滤介质覆盖的贯穿凹部。

27、在此然而非强制性的是引导肋形成连贯的、不间断的主体，相反，所述引导肋也可以被开槽一次或多次。在这种开槽的引导肋中，上述的比率说明分别涉及相应的引导肋的外轮廓，而不涉及通过开槽形成的“部分肋”。

28、在另外的优选的实施方式中，至少一个至少部分地被过滤介质占据的另外的引导肋可以以至少一个轴向部件从另一壳体侧壁凸出到壳体内部空间中，其中另外的引导肋与至少一个在另一壳体侧壁中存在的另外的开口相邻地布置。该实施方式更详细地表征在这方面进一步在上面描述的“对称配置”。

29、在一种十分特别优选的实施方式中，至少一个至少部分地被过滤介质占据的引导肋和相对应的开口可以存在于与壳体侧壁可拆卸地耦联的过滤器插件中。这具有以下优点，即维护制动粉尘颗粒过滤器(更换过滤介质，必要时进行清洁)是非常简单和方便的，因为出于该目的，仅必须将过滤器插件与壳体分离，而不必将整个壳体与车辆分离。在实施方案中，过滤器插件尤其可以具有侧壁区段，所述过滤器插件利用该侧壁区段安装到壳体侧壁的相对应的开口中。过滤器插件的侧壁区段在已安装的状态中形成壳体侧壁的一部分，并且包含开口和布置在其上的引导肋。

30、此外，壳体可以在周缘的端部区域处具有制动钳连接区域，该制动钳连接区域与预先确定的制动钳的轮廓相对应。制动钳连接区域在具体的应用中适配于制动钳的几何形状，并且首先构造用于在这一点上将间隙损失保持为尽可能小，其方法是尽可能大地减小间隙宽度。在实施方案中，制动粉尘颗粒过滤器在安装布置中被如此安装，使得该制动粉尘颗粒过滤器沿周向沿预先确定的前进-旋转方向的方向后置于制动盘。

31、此外，壳体可以在背对制动钳连接区域的周缘的端部处具有端壁(stirnwand)，该端壁将壳体侧壁中的至少一个与壳体周缘壁区段连接，并且该端壁优选在安装状态下平行于制动盘的旋转轴线地延伸。端壁在一定程度上在远离制动钳的端部上的安装布置中封闭制动粉尘颗粒过滤器的壳体。出于该目的，可以在端壁中设置用于制动盘的容纳槽，从而端壁具有基本上u形的外形。容纳槽的宽度可以相对于制动盘厚度如此测定(bemessen)，使得在安装状态下制动盘的摩擦面和端壁的对置的边缘之间的间隙是尽可能小的。

32、优选地，引导肋的长度可以沿周向远离制动钳连接区域地增加，和/或开口的开口横截面可以沿周向远离制动钳连接区域地增大。如在这方面已经进一步在上面阐述的那样，由此提供了影响可能性，以便不仅全局而且局部影响壳体内部空间中的压力情况。

33、通过相应的引导肋的长度和/或相对应的开口的开口横截面的适当的设计，可以因此例如在整个壳体周缘上实现压力均匀分布，并且因此抵消不利的局部的压力过大。

34、因为已经认识到，制动粉尘颗粒过滤器的靠近制动钳连接区域的壳体区段尤其遭受不利的局部的压力过大，所以由此公开了一种用于均衡压力情况的特别有效的措施。

35、壳体可以优选构造为钣金结构，并且引导肋和相对应的开口优选实施为成形件。在此，开口例如可以首先沿其三个边缘从板材部件冲压出，其中通过向内折叠局部被冲压出的区域来得到引导肋。这是特别廉价的，因为只需要几个方法步骤，并且可以取消复杂的接合过程。

36、本发明的另一方面涉及具有制动盘、制动钳和根据本发明的制动粉尘颗粒过滤器的盘式制动装置。关于根据本发明的制动粉尘颗粒过滤器公开的特征和特征组合及其有利的技术效果可以转移到根据本发明的盘式制动装置，并且反之亦然。

37、制动粉尘颗粒过滤器可以具有相对于制动钳、车轮轴承壳体和/或防溅件位置固定的位置。备选地或附加地，制动粉尘颗粒过滤器可以固定在制动钳、车轮轴承壳体和/或防溅件上，其中如果涉及所谓的固定钳，那么可以有利地设置在制动钳上的固定。特别有利地，制动粉尘颗粒过滤器可以在与制动钳相同的固定点处与车轮轴承壳体连接。此外，螺钉——制动钳利用所述螺钉与车轮轴承壳体螺纹连接——可以至少在螺钉头的区域中具有盲孔螺纹，从而制动粉尘颗粒过滤器可以与螺钉连接，从而有利地不影响制动钳(保持器)与车轮轴承壳体的安全关键的螺纹连接(安置/预紧力变化)。

38、尤其地，如此布置制动粉尘颗粒过滤器，使得所述制动粉尘颗粒过滤器沿壳体的周向齐平地连接到制动钳上，尤其是在常规的前进中沿旋转方向后置于制动盘地布置。

39、为了引起特别有效的颗粒分离，制动粉尘颗粒过滤器优选直接与制动钳连接地布置。

40、最后，本发明的另一方面涉及根据本发明的制动粉尘颗粒过滤器的过滤器插件，其中过滤器插件具有至少一个至少部分地被过滤介质占据的引导肋——该引导肋与至少一个开口相邻地存在——并且能够可拆卸地与制动粉尘颗粒过滤器的壳体侧壁耦联。

41、关于根据本发明的制动粉尘颗粒过滤器和根据本发明的盘式制动器装置所公开的特征和特征组合及其有利的技术效果可转移到根据本发明的过滤器插件，并且反之亦然。

42、本发明的其他特征和优点由以下对本发明的多个实施例的描述、专利权利要求以及附图得到，附图示出了对于本发明重要的细节。在附图中示出的特征如此被呈现，使得根据本发明的特殊性能够清楚地被可视化。在本发明的变型方案中，不同的特征可以单独实现，或者以多个任意的组合实现，并且因此可相互组合。