DE3813494A1 - Device for determining the temperature of periodically moved motor-vehicle components - Google Patents

Device for determining the temperature of periodically moved motor-vehicle components

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Abstract

To determine the temperature of periodically moved motor-vehicle components, such as brake or clutch discs, use is made of a wear sensor, generally present in any case, for a friction lining interacting with the component (a "pellet"). The sensor contains temperature-sensitive electric material, the resistance of which provides information on the temperature of the sensor and hence, indirectly, on the component. Characteristics or the like can in addition be used for comparison.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a device according to the Preamble of claim 1.

Es ist bereits in vielfältiger Weise versucht worden, die Temperatur derartiger Teile zu bestimmen. Dies geschieht in der Regel direkt und vorzugsweise mit Hilfe der von dem Teil emittierten elektromagnetischen Strah­ lung. Beispiele hierfür, die mit einem Pyrometer als wesentliches Element arbeiten, finden sich in der US-PS 45 76 486 und der US-PS 36 26 758.Many attempts have already been made to determine the temperature of such parts. This usually happens directly and preferably with the help the electromagnetic beam emitted by the part lung. Examples of this using a pyrometer as essential element work can be found in the US PS 45 76 486 and U.S. Patent 36 26 758.

Derartige Vorrichtungen sind konstruktiv aufwendig. Sie sprechen in der Regel auf niedrige Temperaturen des Kraftfahrzeug-Teiles nicht oder zumindest in nicht reproduzierbarer Weise an. Zwar haben sie bei hohen und in der Regel kritischen Temperaturen des Teiles eine gute Wirkung, doch liegen dort bereits häufig kritische Temperaturen des Teiles selbst vor. Erschwerend kommt das zumeist verzögerte Ansprechverhalten hinzu mit der Folge, daß prophylaktische Maßnahmen zur Verhinderung derartiger Temperaturen ausgeschlossen sind.Such devices are structurally complex. they usually talk about low temperatures of the Motor vehicle part not or at least not reproducible way. Although they have high and usually critical temperatures of the part one good effect, but there are often critical ones Temperatures of the part itself. To make matters worse the mostly delayed response with the Consequence of prophylactic preventive measures such temperatures are excluded.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auf konstruktiv einfache Weise bereits bei niedrigen und weit von kritischen Temperaturen entfernten Temperaturen des Kraftfahrzeug-Teiles ansprechen und über den gesam­ ten Temperaturverlauf eine gute Aussage über den Tem­ peraturzustand des interessierenden Teiles erlauben.The invention has for its object a to create direction of the type mentioned at the beginning  constructively simple way even at low and temperatures far from critical temperatures address the motor vehicle part and over the whole The temperature curve makes a good statement about the tem Allow the temperature of the part of interest.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Patentanspruchs 1.The invention solves this problem by the character nenden features of claim 1.

Im Gegensatz zu der eingangs genannten direkten Be­ stimmung der Temperatur des Kraftfahrzeug-Teiles wird nunmehr die Temperatur indirekt mit Hilfe der Temperatur eines häufig bereits vorhandenen Verschleißfühlers für den zugehörigen Reibbelag bestimmt.In contrast to the direct Be mood of the motor vehicle part is now the temperature indirectly with the help of temperature of a wear sensor that is often already available determines the associated friction lining.

Die Temperatur des Verschleißfühlers kann durch ein separates Thermoelement bestimmt werden, das in den Verschleißfühler eingebaut oder in anderer Weise mit diesem verbunden ist. Sie kann aber vorteilhafter Weise auch mit Hilfe des Verschleißfühlers selbst bestimmt werden. Dies ist insbesondere dann mit besonders gerin­ gem Aufwand möglich, wenn der Verschleißfühler einen sich in Abhängigkeit von der Belagdicke ändernden elektrischen Widerstand besitzt und dieser elektrische Widerstand zusätzlich temperaturabhängig ist.The temperature of the wear sensor can be determined by a separate thermocouple can be determined that in the Wear sensor installed or in another way with this is connected. But it can be advantageous also determined with the help of the wear sensor will. This is particularly a problem possible if the wear sensor change depending on the covering thickness has electrical resistance and this electrical Resistance is also temperature-dependent.

Ist ein derartiger Verschleißfühler z. B. in Form einer bei einer definierten Belagsstärke unterbrochen Leiter­ drahtschleife vorhanden, so bedarf es zur Realisierung der Erfindung dann nur noch eines Materialaustausches für die Drahtschleife. Diese muß dann lediglich noch einen temperaturemfpindlichen Widerstand besitzen. Eine Änderung der elektrischen Steckverbindungen ist dann sogar meist nicht erforderlich, da häufig ohnehin bereits eine Auswerteschaltung für die Be­ stimmung der Leitfähigkeit der Drahtschleife vorhanden ist.Is such a wear sensor z. B. in the form of a at a defined covering thickness, the conductor is interrupted wire loop present, so it needs to be realized the invention then only a material exchange for the wire loop. This only has to be done have a temperature sensitive resistance. A Then change the electrical connectors even mostly not necessary, since it is often anyway already an evaluation circuit for the Be  the conductivity of the wire loop is present is.

Neben Ausführungsformungen des Verschleißfühlers, wie sie beispielsweise durch eine Leiterdrahtschleife gegeben sind und sich durch eine sprunghafte Änderung des elektrischen Widerstands bei einer vorgegebenen Belagstärke auszeichnen, ist aber auch ein Verschleißfühler mit einem elektrischen Widerstand möglich, der sich kontinuierlich in Abhängigkeit von der Belagstärke ändert. Auch ein derartiger Widerstand kann zusätzlich temperaturempfindlich sein. Sein Widerstandswert unterliegt somit den Einflußgrößen Belagstärke und Temperatur des Verschleißfühlers.In addition to embodiments of the wear sensor, such as for example, through a wire loop are given and by a sudden change of electrical resistance at a given Excellent covering thickness, but is also a Wear sensor with an electrical resistance possible, which is continuously dependent on the Base thickness changes. Such a resistance can also also be temperature sensitive. Be The resistance value is therefore subject to the influencing variables Pad thickness and temperature of the wear sensor.

Mit Hilfe vorgegebener Kennlinien läßt sich der von der Auswerteschaltung ermittelte Verlauf des elektrischen Widerstands analysieren und eine Aussage über den zu erwartenden Temperatur-Maximalwert des Verschleißfühlers ermitteln. Aus dieser Analyse ergibt sich ferner eine eindeutige Aussage über die Temperatur des Kraftfahr­ zeug-Teiles sowohl hinsichtlich ihres Verlaufes als auch hinsichtlich ihres Extremwertes. Die Verwendung von Kennlinien ermöglicht es, die Verzögerung des Ansprech­ verhaltens, die sich durch die Erwärmung des Verschleiß­ fühlers ergibt, zu eliminieren. Diese Verzögerung ist abhängig von der Dicke des Reibbelags und beruht im wesentlichen auf der endlichen Wärmetransportgeschwin­ digkeit zwischen Kraftfahrzeug-Teil und dem Verschleiß­ fühler. In jedem Fall ist eine Aussage darüber möglich, ob die Temperatur des Kraftfahrzeug-Teiles einen kri­ tischen Wert annimmt oder zumindest anzunehmen droht.With the help of predetermined characteristic curves, that of the Evaluation circuit determined course of the electrical Analyze resistance and make a statement about the expected maximum temperature value of the wear sensor determine. This analysis also results in a clear statement about the temperature of the motor vehicle Stuff part both in terms of their course and regarding their extreme value. The use of Characteristic curves makes it possible to delay the response behavior caused by the warming of the wear feels to eliminate. That delay is depending on the thickness of the friction lining and is based on essentially on the finite heat transfer rate between motor vehicle part and wear sensor. In any case, a statement is possible about whether the temperature of the motor vehicle part a kri assumes or at least threatens to assume value.

Erforderlichenfalls sind dann Gegenmaßnahmen einzulei­ ten. Bei einem Reibbelag in Form eines Bremsbelags kann dies ein Motoreingriff oder ein entsprechendes optisches oder akustisches Signal für den Fahrzeugbenutzer sein. If necessary, countermeasures must be taken With a friction lining in the form of a brake lining this is a motor intervention or a corresponding optical or be an acoustic signal for the vehicle user.  

Eine derartige Maßnahme kann auch ergänzend oder alter­ nativ zu der Verwendung von Kennlinien mit Hilfe der Bestimmung des Extremwerts des elektrischen Widerstands des Verschleißfühlers ausgelöst werden. Dieser Extrem­ wert korrespondiert unmittelbar mit dem Extremwert des untersuchten Kraftfahrzeug-Teiles bei der Benutzung des Reibbelags.Such a measure can also be supplementary or older native to the use of characteristics using the Determination of the extreme value of the electrical resistance of the wear sensor are triggered. That extreme value corresponds directly to the extreme value of the examined motor vehicle part when using the Friction lining.

Zur Verbesserung der Aussage über die Temperatur des Kraftfahrzeug-Teiles kann auch ein elektrisches Betäti­ gungssignal herangezogen werden, das bei Wirkung des Reibbelags ausgelöst wird. Im Falle des Bremsbelages kann dies das Signal des Bremslichtschalters sein.To improve the statement about the temperature of the Motor vehicle part can also be an electrical actuator supply signal are used, which when the Friction lining is triggered. In the case of the brake pad this can be the signal from the brake light switch.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung weiter erläutert. Diese zeigt inThe invention is further illustrated by the drawing. This shows in

Fig. 1 und 2 den konstruktiven Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 1 and 2, the structural design of an inventive device, and

Fig. 3 und 4 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der Vorrichtung. FIGS. 3 and 4 are diagrams for explaining the operation of the device.

In den Fig. 1 und 2 ist für den Fall einer Bremsscheibe als temperaturmäßig untersuchtes Kraftfahrzeug-Teil die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Diese ist in einen Träger 1 für einen Reibbelag 2 eingeklipst. Hierzu ist im Träger 1 eine sich vom Rand 1′ weg erweiternde Öffnung 3 vorgesehen, in die ein Verschleißfühler 4 in Form einer "Pille" eingesetzt ist. Der Verschleißfühler 4 ist in Fig. 2 in vergrößertem Maßstab gezeigt.In Figs. 1 and 2, a brake disc is shown as a temperature moderately investigated motor vehicle part, the arrangement of the device according to the invention for the case. This is clipped into a carrier 1 for a friction lining 2 . For this purpose, an opening 3 extending from the edge 1 'is provided in the carrier 1 , into which a wear sensor 4 in the form of a "pill" is inserted. The wear sensor 4 is shown in Fig. 2 on an enlarged scale.

Der Verschleißfühler 4 ist so aufgebaut, daß sein elektrischer Widerstand ein Maß für die Dicke des Reibbelags 2, bezogen auf die Oberfläche des Trägers 1 ist. Zusammen mit dem Reibbelag 2 wird die, ebenfalls auf die Oberfläche des Trägers 1 bezogene Dicke d des Verschleißfühlers 4 entsprechend der Dicke des Belags 2 beim Abrieb verringert. Dadurch ändert sich auch der elektrische Widerstand eines innerhalb des Verschleißfühlers 4 eingebetteten Widerstandselements 8 entsprechend. Zur Bestimmung dieses Widerstands werden elektrische Zuleitungen 5, die in einer Tülle 6 geführt sind, mit einer Auswerteschaltung 7 verbunden.The wear sensor 4 is constructed so that its electrical resistance is a measure of the thickness of the friction lining 2 , based on the surface of the carrier 1 . Together with the friction lining 2 which is also related to the surface of the substrate 1 thickness d is reduced in the abrasion wear of the sensor 4 according to the thickness of the pavement. 2 As a result, the electrical resistance of a resistance element 8 embedded within the wear sensor 4 also changes accordingly. To determine this resistance, electrical leads 5 , which are guided in a grommet 6 , are connected to an evaluation circuit 7 .

Das elektrische Widerstandselement 8 ändert seinen elektrischen Widerstandswert zusätzlich entsprechend der Temperatur des Verschleißfühlers 4. Auf diese Weise wird auch der Temperaturverlauf des Verschleißfühlers 4 mit Hilfe des Verlaufs dieses Widerstandswertes bestimmbar. Die Temperatur des Verschleißfühlers 4 ihrerseits hängt einerseits von der Umgebungstemperatur des Kraftfahr­ zeugs als Ausgangsbasis und andererseits von weiteren Temperatureinflüssen ab, die durch die bei dem Zusam­ menwirken von Reibbelag 2 und Bremsscheibe entstehende Wärme herrühren. Auf diese Weise ist es möglich, in­ direkt mit Hilfe der Temperatur des Verschleißfühlers 4 die Temperatur der Bremsscheibe zu bestimmen. Der mit Hilfe der Auswerteschaltung ermittelte Temperaturverlauf des Reibbelags, der beispielsweise die in Fig. 3 dar­ gestellte Form haben kann, ist damit ein gutes Kriterium für den Temperaturverlauf der Bremsscheibe und läßt somit eine Beurteilung des Temperaturverhaltens der Bremsscheibe insbesondere während eines Bremsvorganges zu.The electrical resistance element 8 additionally changes its electrical resistance value in accordance with the temperature of the wear sensor 4 . In this way, the temperature profile of the wear sensor 4 can also be determined with the aid of the profile of this resistance value. The temperature of the wear sensor 4 in turn depends on the one hand on the ambient temperature of the motor vehicle as a starting point and on the other hand on other temperature influences which result from the heat generated in the interaction of the friction lining 2 and the brake disc. In this way it is possible to determine the temperature of the brake disc directly using the temperature of the wear sensor 4 . The temperature profile of the friction lining determined with the aid of the evaluation circuit, which can have the shape shown in FIG. 3, for example, is therefore a good criterion for the temperature profile of the brake disc and thus permits an assessment of the temperature behavior of the brake disc, in particular during a braking operation.

Ergänzend sind Aufbau und Anordnung des Widerstandselements 8 so vorgenommen, daß beim Abrieb eine anormale Beeinträchtigung, des Widerstandswertes ausgeschlossen ist. Hierzu sind die beiden elektrischen Anschlußplatten 8′ und 8′′ senkrecht zu der durch einen Pfeil 9 angeordneten Laufrichtung der Bremsscheibe orientiert. Abgescherte Späne der Anschlußplatten 8′ und 8′′ können nicht zu einem Kurzschluß führen, sondern werden durch die Bremsscheibe entfernt.In addition, the structure and arrangement of the resistance element 8 are made in such a way that an abnormal impairment of the resistance value is excluded during abrasion. For this purpose, the two electrical connection plates 8 'and 8 ''are oriented perpendicular to the running direction of the brake disc arranged by an arrow 9 . Sheared shavings of the connecting plates 8 'and 8 ''can not lead to a short circuit, but are removed by the brake disc.

Die in Fig. 3 gezeigten Kurven I und II sollen schema­ tisch den Zusammenhang zwischen dem Temperaturverhalten der Bremsscheibe bei hoher (II) bzw. niedriger (I) Bremskraft charakterisieren. Dieser Verlauf der Tempera­ tur ϑ der Bremsscheibe wirkt sich als entsprechender Temperaturverlauf des Verschleißfühlers 4 aus. Jedoch ist das Temperaturverhalten des Verschleißfühlers 4 zeitlich gegenüber dem der Bremsscheibe verzögert und in der Regel auch abgeschwächt. Des weiteren besteht eine Abhängigkeit sowohl hinsichtlich der Verzögerung als auch der Abschwächung von weiteren Einflußgrößen. Hier ist insbesondere die Dicke d des Reibbelags bzw. des Verschleißfühlers 4 zu nennen.The curves I and II shown in FIG. 3 are intended to characterize the relationship between the temperature behavior of the brake disc at high (II) and low (I) braking force. This course of the tempera ture ϑ of the brake disc acts as a corresponding temperature course of the wear sensor 4 . However, the temperature behavior of the wear sensor 4 is delayed in time compared to that of the brake disc and is usually also weakened. Furthermore, there is a dependence both on the delay and the weakening of further influencing variables. The thickness d of the friction lining or wear sensor 4 should be mentioned here in particular.

Diese Abhängigkeit von der Dicke des Reibbelags bzw. des Verschleißfühlers 4 wirkt sich in zweifacher Weise aus. Zum einen ergibt sich bei gleicher Temperatur der Bremsscheibe eine umso schnellere Erwärmung des Reib­ belags und damit des Verschleißfühlers 4, je geringer deren Dicke d ist. Zum anderen soll der Widerstandswert des Verschleißfühlers 4 seinerseits selbst von der Dicke d abhängen, um eine kontinuierliche Aussage über diese Belagdicke, zu ermöglichen und damit der Aufgabe eines kontinuierlich wirksamen Bremsbelagdicken-Anzeigeele­ mentes gerecht zu werden.This dependence on the thickness of the friction lining or of the wear sensor 4 has two effects. On the one hand, at the same temperature of the brake disc, the friction lining and thus the wear sensor 4 are heated more rapidly, the smaller their thickness d is. On the other hand, the resistance value of the wear sensor 4 should itself depend on the thickness d in order to enable a continuous statement about this lining thickness, and thus the task of a continuously effective brake lining thickness display element.

In jedem Fall läßt sich aus dem Temperaturverhalten des Widerstandselements 8, das seinerseits mit Hilfe des elektrischen Widerstandswertes bestimmbar ist, das Temperaturverhalten der Bremsscheibe ableiten. Hierzu dienen entsprechende Kennlinien, die in der Auswerte­ schaltung 7 gespeichert sind und die auf den Ausgangs­ wert des elektrischen Widerstandswertes bezogen sind. Dieser Wert hängt, wie erwähnt, von der Dicke d des Reibbelags bzw. des Verschleißfühlers 4 ab und zeigt den in Fig. 4 schematisch dargestellten Zusammenhang zwi­ schen diesem Widerstandswert R und der Dicke d. Damit aber ist es möglich, durch Vergleich des aktuellen Verlaufs der Temperaturkurve des Verschleißfühlers 4 mit vorgegebenen Kennlinien eine Aussage über die Temperatur der Bremsscheibe vor, während und nach einem Bremsvor­ gang zu gewinnen. Damit aber läßt sich mit Hilfe des Verschleißfühlers 4 indirekt eine Aussage auch über die aktuelle bzw. die zu erwartende Temperatur der Brems­ scheibe gewinnen.In any case, the temperature behavior of the brake disc can be derived from the temperature behavior of the resistance element 8 , which in turn can be determined with the aid of the electrical resistance value. Corresponding characteristics are used for this purpose, which are stored in the evaluation circuit 7 and which are related to the output value of the electrical resistance value. This value depends, as mentioned, on the thickness d of the friction lining or wear sensor 4 and shows the relationship schematically shown in FIG. 4 between this resistance value R and the thickness d . However, this makes it possible to obtain a statement about the temperature of the brake disc before, during and after a braking operation by comparing the current profile of the temperature curve of the wear sensor 4 with predetermined characteristic curves. But this can be obtained indirectly with the help of the wear sensor 4 a statement also about the current or the expected temperature of the brake disc.

Wird zusätzlich das Signal eines Bremslichtgebers (nicht dargestellt) verwendet, so läßt sich einerseits die Auswerteschaltung 7 triggern und der Beginn eines Vergleichs des aktuellen Temperaturverlaufs mit den vorhandenen Kennlinien bestimmen. Ferner läßt sich auch das Ende eines Bremsvorgangs erkennen. In der Regel tritt dann noch ein Nachheizvorgang für den Verschleiß­ fühler 4 auf, der sich in seinem Temperaturverhalten jedoch von dem bei unveränderter Bremsbetätigung unter­ scheiden läßt. Das Temperaturverhalten der Bremsscheibe kann auch in diesem Fall vorhergesehen werden. Dies gilt auch, wenn bei einer erneuten Bremsenbetätigung am Ort des Verschleißfühlers 4 ein Nachheizvorgang und ein aktueller Aufheizvorgang zusammenwirken. Es läßt sich somit stets der interessierende Temperaturverlauf der Bremsscheibe ermitteln.If the signal from a brake light transmitter (not shown) is additionally used, on the one hand the evaluation circuit 7 can be triggered and the start of a comparison of the current temperature profile with the existing characteristic curves can be determined. The end of a braking operation can also be recognized. In general, there is still a post-heating process for the wear sensor 4 , which, however, can differ in its temperature behavior from that with unchanged brake application. The temperature behavior of the brake disc can also be predicted in this case. This also applies if, when the brakes are actuated again at the location of the wear sensor 4, a reheating process and a current heating process interact. The temperature profile of the brake disc of interest can thus always be determined.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Temperaturbestimmung von periodisch bewegten Kraftfahrzeug-Teilen, die mit einem Reibbelag zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Reibbelag (2) zugeordneter Verschleißfühler (4), der im wirksamen Zustand am Teil anliegt, zusätzlich einen temperaturempfindlichen elektrischen Widerstand besitzt und mit einer Auswerteschaltung zur Bestimmung dieses elektrischen Widerstands verbunden ist.1. Device for determining the temperature of periodically moving motor vehicle parts which cooperate with a friction lining, characterized in that the friction lining ( 2 ) associated wear sensor ( 4 ), which is in contact with the part in the active state, additionally has a temperature-sensitive electrical resistance and with an evaluation circuit for determining this electrical resistance is connected. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschleißfühler (4) ein Widerstandselement (8) mit sich in Abhängigkeit von der Belagdicke (d) änderndem elektrischen Widerstand besitzt und dieser Widerstand ebenfalls mit Hilfe der Auswertschaltung bestimmt wird.2. Device according to claim 1, characterized in that the wear sensor ( 4 ) has a resistance element ( 8 ) with changing as a function of the coating thickness ( d ) electrical resistance and this resistance is also determined with the aid of the evaluation circuit. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Widerstandswert sowohl in Abhängigkeit von Temperatur (9) als auch von der Belagdicke (d) kontinuierlich ändert.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the resistance value changes continuously as a function of temperature ( 9 ) and of the coating thickness ( d ). 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Auswerteschaltung ermittelte Verlauf des elektrischen Widerstands (R) während der Wirkung des Reibbelags (2) mit vorgegebenen Kennlinien verglichen ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the course of the electrical resistance ( R ) determined by the evaluation circuit during the action of the friction lining ( 2 ) is compared with predetermined characteristics. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Extremwert des elektrischen Widerstands (R) während einer Wirkung des Reibbelags (2) bestimmt ist.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the extreme value of the electrical resistance ( R ) is determined during an action of the friction lining ( 2 ). 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein bei Wirkung des Reibbelags (2) ausgelöstes elektrisches Betätigungssignal ausgewertet ist.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that an electrical actuation signal triggered when the friction lining ( 2 ) acts is additionally evaluated.
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