Absaugsystem für Bremsstaub und Reifenabrieb

Die innovativen Systeme können die durch Bremsscheiben- und Reifenabrieb erzeugten Feinstaubpartikel durch Lufteinblasung effektiv ablösen und absaugen. Insgesamt wird die in die Umwelt abgegebene Feinstaubmenge deutlich reduziert.

Herausforderung

Der verkehrsbedingte Feinstaub (Staubfraktion mit 50% der Teilchen mit einem Durchmesser von 10 µm) wird zu rund 85% durch Reifen-, Bremsen- und Straßenabrieb sowie durch die Aufwirbelung der Staubschicht auf den Fahrbahnen gebildet. Die Feinstaubproblematik betrifft nicht nur Dieselfahrzeuge sondern auch Fahrzeuge mit Benzin- und Elektromotor. Bremsstaub ist als gesundheitsgefährdend/-schädlich eingestuft und besonders gefährlich in der Atemluft. Bremsstaubpartikel können (in Abhängigkeit von ihrer Größe) relativ tief ins Lungengewebe und teilweise bis in die Blutbahn vordringen. Nach Angaben des Umweltbundesamts lagen die Feinstaubemissionen in Deutschland im Jahr 2020 bei ca. 180.000 Tonnen. Verfügbare aktive Systeme für das Auffangen von Bremsstaub verschlechtern meistens die Energiebilanz des Fahrzeugs. Aktuelle passive Lösungen können die in der Nähe von Bremsscheiben entstehende Grenzschicht nicht effizient genug aufbrechen und den Bremsstaub nicht effizient auffangen.

Unsere Lösung

Prof. Klinge von der Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften hat Absaugsysteme für Bremsstaub und Reifen-abrieb entwickelt, die zur Ablösung der mit Feinstaubpartikeln belasteten Grenzschicht über eine Lufteinblasung verfügen. In Kombination mit einer Haube wird eine leichtere, umfassendere und energieeffizientere Absaugung der Staubschicht ermöglicht. Erfindungsgemäß fällt der für eine effiziente Absaugung benötigte Unterdruck wesentlich geringer aus. Die Erzeugung des benötigten Unterdrucks erfolgt nicht durch zusätzliche Verbraucher (bspw. Pumpen und Turbinen), sondern mit Hilfe eines auf dem Venturi-Effekt basierenden Unterdruckerzeugers. Dieser wird in Form eine Luftleitblechs in der Nähe des inneren Felgenrandes eines Fahrzeugrades positioniert. Dadurch kommt es zu einer Verengung des Strömungsquerschnitts für die sich am Felgeninnenrand bildende Grenzschicht des rotierenden Rades an der engsten Stelle. Somit steht während der Fahrt immer ein der Geschwindigkeit entsprechender Unterdruck zur Verfügung, welcher zum Betreiben der Absaugvorrichtungen ausreicht.

Abb.1: Absaugsystem für Bremsstaub (Quelle: Adaption nach Patentanmeldung).

Abb.2: Vorrichtung zur Absaugung von Reifenabrieb (Quelle: Adaption nach Patentanmeldung).

Für die Vorrichtung für die Absaugung von Reifenabrieb wird eine bewegliche Haube vorgeschlagen, die je nach Wetterlage (Regen, Schnee), Straßenbedingung (Asphalt, Schotter) oder auch Hindernissen (Bordsteinkanten etc.) ein- und ausgefahren werden kann.

Abb.3: Unterdruckerzeuger (Quelle: Adaption nach Patentanmeldung).

Vorteile

• Effizientes und effektives Auffangen des entstehenden Feinstaubs ohne Kontakt zu bewegten Teilen
• Absaugung mit geringerem Unterdruck möglich
• 100%-ige Absaugung der mit Staubpartikeln belasteten Strömung realisierbar
• Hohe Energieeffizienz durch passiv erzeugten Unterdruck nah am Verbraucher
• Nachrüstbar an Gebrauchtfahrzeugen
• Keine Beeinflussung der Kühleigenschaften der Bremsscheibe
• Einsatz in Kombination mit innenbelüfteten Bremsscheiben möglich

Anwendungsbereiche

• Pkw, Lkw und Zweiräder (unabhängig von der Antriebsart)
• Schienenfahrzeuge

Entwicklungsstand

Erste Prototypen wurden entwickelt und im Windkanal getestet.

Patentsituation

Deutsche Patentanmeldungen:
DE102019133794A1
DE102019133772A1

Patentinhaberin:
Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften – Hochschule Braunschweig/Wolfenbüttel

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Kontakt

Dr. Mirza Mackovic
Patentmanager Technik
E-Mail: mmackovic(at)sciencebridge.de
Tel.: +49 (0) 551 30 724 153
Referenz: MM-2179-FHBW und MM-2184-FHBW
www.sciencebridge.de

Tags: Automobiltechnik