AT528208A4 - Scheibenbremse - Google Patents

Scheibenbremse

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AT528208A4 ATA50510/2024A AT505102024A AT528208A4 AT 528208 A4 AT528208 A4 AT 528208A4 AT 505102024 A AT505102024 A AT 505102024A AT 528208 A4 AT528208 A4 AT 528208A4
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse (1), insbesondere Schwimmsattel-Scheibenbremse, für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einem zumindest eine Bremsscheibe (3) übergreifenden Bremssattel (2), mit zumindest einem Bremsbelag (4), der mit einer Belagträgerplatte (5) und einem daran befestigten Reibbelag (6) versehen ist, mit einer Einrichtung (7) zum Messen des Verschleißes des Bremsbelag (4) mit zumindest einem Verschleißsensor, welcher als induktiver Wegsensor (8) mit einem Spulenkörper (9) ausgebildet ist. Um eine dauerhafte und schadenfreie Messung des Verschleißes des Bremsbelages (4) zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass der Wegsensor (8) einen relativ zum Spulenkörper (9) entlang einer Hubachse (10a) verschiebbaren Spulenkern (10) aufweist, der mit dem Bremsbelag (4) verbunden ist, wobei der Spulenkörper (9) fest mit dem Bremssattel (2) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse, insbesondere SchwimmsattelScheibenbremse, für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einem zumindest eine Bremsscheibe übergreifenden Bremssattel, mit zumindest einem Bremsbelag, der mit einer Belagträgerplatte und einem daran befestigten Reibbelag versehen ist, mit einer Einrichtung zum Messen des Verschleißes des Bremsbelages mit zumindest einem Verschleißsensor, welcher als induktiver Wegsensor mit einem
Spulenkörper ausgebildet ist.
Die WO 2014/001452 A1 offenbart eine Scheibenbremse eines Kraftfahrzeuges mit einem eine Bremsscheibe übergreifenden Bremssattel, mit einem Bremsbelag, der mit einer Belagträgerplatte und einem daran befestigten Reibbelag versehen ist. Die Scheibenbremse weist eine Einrichtung zur Erfassung des Verschleißes eines Bremsbelages mit einem Verschleißsensor auf, welche als ein an der Belagträgerplatte befestigter induktiver Abstandsensor ausgebildet ist. Der Abstandsensor ist ausgebildet, um den Abstand der Belagträgerplatte von der Bremsscheibe zu bestimmen. Der Abstandsensor weist einen als Planarspule ausgebildeten Spulenkörper auf, der auf die Belagträgerplatte des Bremsbelages geklebt ist. Von der Planarspule führen Kabel zu einer außerhalb des Bremssattels angeordneten Auswerteschaltung. Dadurch kann ein schadensfreier Betrieb nicht
gewährleistet werden.
Die DE 10 2005 022 595 A1 beschreibt eine Schwimmsattel-Scheibenbremse mit einem induktiven Aufnehmer zur Bremsbelagverschleiß-Bestimmung. Dabei ist eine hülsenförmige Spule in einer Bohrung am Schwimmsattel bzw. ortsfesten Bauteil unmittelbar oder mittelbar durch Zwischenschaltung zum Beispiel eines Gehäuses durch Verschrauben, Verrasten, Verklemmen, Verkleben befestigt.
Die DE 10 2005 022 597 A1 zeigt ein Bremssystem für ein Fahrzeug, mit einem elektromagnetischen Spulensystem zur Betätigung des Bremsbelages mit einer in oder an einem Bremsbelag angeordneten und mit elektrischer Energie beaufschlagten elektrischen Spule, wobei die Bremsscheibe den Kern des Spulensystems bildet. Durch Analyse der Induktivität aus der elektromagnetischen Lagerückmeldung werden Rückschlüsse auf den Verschleiß des Bremsbelages
gezogen.
Die WO 1997/029298 A1 offenbart einen Bremsbelagverschleißsensor mit einem beweglich auf einem Schwimmsattel montierten Sensor und einem mit dem Bremskolben bzw. Bremsbelag verbundenen Aktuator, welcher sich mit dem Bremskolben mitbewegt. Der Sensor reagiert auf das Vorhandensein des Aktuators, und liefert ein Signal, das den Verschleiß der Bremsbeläge anzeigt. Ein ähnlicher Bremsbelagverschleißsensor ist aus der WO 2018/026745 A1 bekannt.
Die EP 3 670 279 A1 zeigt eine Bremsanlage für ein Fahrzeug mit einem induktiven Sensorelement, welches an eine festen Bremsenhalterung befestigt ist. Eine Referenzscheibe oder ein Magnet ist am schwimmenden Teil der Bremsanlage befestigt. Das induktive Sensorelement detektiert die Position der metallenen Referenzscheibe oder des Magneten, woraus Rückschlüsse auf den Gesamtabrieb des Bremsbelages gezogen werden können.
Die EP 4 036 432 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Überwachung des Bremsbelagverschleißes einer Scheibenbremse. Ein an einer fixen Position der Bremseinheit angebrachtes Sensormodul detektiert die Position eines metallischen Sensorteils welches am Bremsbelag oder beweglich an der Bremseinheit befestigt wird. Durch relative Bewegung des Sensormoduls und des metallischen Sensorteils können Rückschlüsse auf den Bremsenabrieb getätigt werden.
Die CN 214 998 991 U offenbart einen Bremsbelag für ein Motorrad mit elektronischem Alarm. Auf einer Seite des Bremsbelages befindet sich eine Durchgangsöffnung, durch welche eine elektronische Alarmleitung mit einem
Sensorkopf verbunden ist. Bei definiertem Abrieblimit wird ein Alarm ausgelöst.
Weitere Verschleißsensoreinrichtungen für Scheibenbremsen sind aus den Veröffentlichungen WO 2020/164885 A1, US 2006/0090968 A1,
WO 2018/049301 A1, WO 2020/057911 A1, WO 1997/029298 A1 und WO 2022/063518 A1 bekannt.
Bekannte Verschleißsensoreinrichtungen haben den Nachteil, dass sie störanfällig sind und/oder dass Unregelmäßigkeiten der Bremsscheibe, wie Schiefstellung oder
Verzug nicht erfasst werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Scheibenbremse der genannten Art eine dauerhafte und schadenfreie Messung des Verschleißes des Bremsbelages zu
ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Scheibenbremse der genannten Art dadurch erreicht, dass der Wegsensor einen relativ zum Spulenkörper entlang einer Hubachse verschiebbaren Spulenkern aufweist, der mit dem Bremsbelag verbunden ist, wobei der Spulenkörper fest mit dem Bremssattel verbunden ist.
Mit den induktiven Wegsensoren kann die Auslenkung und der Verschleiß der Bremsbeläge dauerhaft ermittelt werden.
Der Spulenkörper wird am Bremssattel oder am Gehäuse der Scheibenbremse befestigt, wobei das Stromkabel und/oder Signalkabel am Spulenkörper befestigt ist. Sowohl der Spulenkörper als auch die Verkabelung befindet sich außerhalb des Arbeitsbereiches bzw. außerhalb des Bewegungsbereiches von bewegenden Teilen, insbesondere außerhalb des Arbeitsbereiches des Bremsbelages. Dies ermöglicht
einen schadensfreien und dauerhaften Betrieb.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der - vorzugsweise hülsenförmige - Spulenkörper in einer ersten Bohrung des Bremssattels fest angeordnet ist Dies ermöglicht eine einfache Montage und eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Spulenkörper und
dem Bremssattel oder dem Gehäuse.
Vorzugsweise ist der Spulenkern mit dem Bremsbelag, beispielsweise mit der Belagträgerplatte des Bremsbelages, über eine Verschraubung fest verbunden. Ein unabsichtliches Lösen des Spulenkernes vom Bremsbelag ist damit weitgehend
unterbunden.
Der Spulenkern ist bevorzugt in einer zweiten Bohrung des Bremssattels verschiebbar angeordnet. Zwischen dem Spulenkern und der ersten Bohrung ist ein definiertes Spiel ausgebildet, so dass die Längsverschiebung des Spulenkernes in der ersten Bohrung entlang der Hubachse des Spulenkernes nicht behindert wird. Auch ein Teil der Verschraubung kann - mit einem definierten Spiel - in der ersten
Bohrung angeordnet sein.
Günstigerweise ist der Spulenkörper mit dem Bremssattel oder dem Gehäuse verklebt. Dies ermöglicht eine sichere und feste Verbindung und eine einfache stoffliche Wiederverwertung. Zum Schutz gegen Beschädigungen kann der
Spulenkörper vor dem Verkleben mit einen Schrumpfschlauch ummantelt werden.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung sind die erste Bohrung und die zweite Bohrung konzentrisch angeordnet, wobei vorzugsweise die erste Bohrung einen größeren Durchmesser aufweist als die zweite Bohrung. Dies bietet einen optimalen
Schutz für den induktiven Wegsensor und erfordert nur minimalen Platzbedarf.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einrichtung zum Messen des Verschleißes des Bremsbelages bei zumindest einem Bremsbelag
zumindest zwei, vorzugsweise drei, induktive Wegsensoren aufweist.
Vorzugsweise sind die induktiven Wegsensoren voneinander beabstandet. Günstigerweise sind dabei zumindest zwei Hubachsen der Spulenkerne parallel zueinander angeordnet. Besonders bevorzugt ist in der Ausführungsform mit drei induktiven Wegsensoren vorgesehen, dass alle Hubachsen der Spulenkerne parallel
zueinander angeordnet sind.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass drei induktive Wegsensoren derart angeordnet sind, dass deren Hubachsen ein Dreieck aufspannen. Vorzugsweise sind
die drei induktiven Wegsensoren hierbei in einer Ebene angeordnet.
Die Verwendung von mehreren induktiven Wegsensoren bei zumindest einem Bremsbelag hat mehrere Vorteile: Durch die entstehende Redundanz wird die Ausfallsicherheit erhöht. Durch die Verwendung von mehreren Wegsensoren wird weiters die Genauigkeit der Messung gesteigert. Weiters ist es möglich, Unregelmäßigkeiten der Bremsscheibe wie Schrägstellung oder Verzug zu detektieren.
In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest drei Hubachsen, in Richtung der Hubachsen betrachtet, in der Form
eines - vorzugsweise gleichseitigen - Dreiecks angeordnet sind.
Dies ermöglicht es neben dem Verschleiß des Bremsbelages auch Neigung und Verzug der Bremsscheibe qualitativ und quantitativ zu erfassen und eventuellen
Schrägverschleiß des Bremsbelages zu messen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand des nichteinschränkenden Ausführungsbeispiels, welches in den Figuren dargestellt ist, näher erläutert. Darin
zeigen schematisch:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Scheibenbremse in einer Draufsicht und
Fig. 2 einen Bremsbelag dieser Scheibenbremse in einem Schnitt gemäß der Linie II - IT in Fig.1.
Fig. 1 zeigt eine beispielsweise als Schwimmsattel-Scheibenbremse ausgeführte erfindungsgemäße Scheibenbremse 1 für ein Kraftfahrzeug. Die Scheibenbremse 1 weist zumindest einen normal zur Scheibenbremsebene & beweglich, also schwimmend, in einem nicht weiter dargestellten Gehäuse bzw. Rahmen gelagerten Bremssattel 2 auf, welcher eine Bremsscheibe 3 der Scheibenbremse 1 übergreift. Auf dem Bremssattel 2 sind beidseits der Bremsscheibe 1 Bremsbeläge 4 normal zur Scheibenbremsebene g verschiebbar gelagert, welche durch zumindest einen nicht weiter dargestellten hydraulischen Bremskolben an die Bremsscheibe 3 gedrückt werden. Die Aufhängung und der Verschiebemechanismus der
Bremsbeläge 4 sind aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt.
Die Bremsbeläge 4 weisen jeweils eine Belagträgerplatte 5 und einen daran befestigten Reibbelag 6 auf. Die Scheibenbremse 1 ist mit einer Einrichtung 7 zum kontaktlosen Messen des Verschleißes des Bremsbelages 4 versehen. Die Einrichtung 7 zum Messen des Verschleißes des Bremsbelages 4 weist bei zumindest einem Bremsbelag 4 mehrere - im Ausführungsbeispiel drei — Verschleißsensoren auf. Jeder Verschleißsensor ist als induktiver Wegsensor 8 ausgebildet und weist einen hülsenförmigen Spulenkörper 9 und einen im Wesentlichen zylindrischen induktiven Spulenkern 10 aus einem ferromagnetischen
Material auf.
Der Spulenkörper 9 ist fest mit dem Bremssattel 2 verbunden, beispielsweise mit dem Bremssattel 2 verklebt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der
Spulenkörper 9 in eine erste Bohrung 15 des Bremssattels 2 eingeklebt oder
eingepresst, dessen erster Durchmesser mit D1 bezeichnet ist. Der Spulenkern 10 ist fest mit dem Bremsbelag 4 verbunden, beispielsweise über eine Verschraubung 11 in die Belagträgerplatte 5 eingeschraubt. Der Spulenkern 10 ist mit Spiel in einer zweiten Bohrung 15 des Bremssattels 2 verschiebbar angeordnet. Der zweite Durchmesser der zweiten Bohrung 15 ist mit D2 bezeichnet. Der Spulenkern 10 ist somit gemeinsam mit dem Bremsbelag 4 bewegbar und entlang der Hubachse 10a des Spulenkernes 10 im Spulenkörper 9 verschiebbar.
Die erste Bohrung 14 und die zweite Bohrung 15 sind konzentrisch zueinander angeordnet, wobei der erste Durchmesser D1 der ersten Bohrung 14 größer ist als
der zweite Durchmesser D2 der zweiten Bohrung 15.
Die Strom- und Signalkabel 12 sind am Spulenkörper 9 befestigt und stehen mit einer nicht weiter dargestellten elektronischen Auswerteeinheit in Verbindung. Durch die Montage außerhalb des Bewegungsbereichs des Bremsbelages 4 wird ein schadensfreier Betrieb gewährleistet.
Die Hubachsen 10a der induktiven Wegsensoren 8 sind voneinander beabstandet
und parallel zueinander angeordnet.
Fig. 2 zeigt einen Bremsbelag 4 der Scheibenbremse 1 in einem Schnitt normal zu den Hubachsen 10a. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die drei Hubachsen 10a - in Richtung der Hubachsen 10a betrachtet, in der Form eines - beispielsweise gleichseitigen - Dreiecks 13 angeordnet, welches durch punktierte Linien
angedeutet ist.
Durch die zumindest drei induktiven Wegsensoren 8 kann - neben der Verschleißmessung der Bremsbeläge 4 und der Erfassung des Hubweges der Bremskolben - auch eine geringfügige Schiefstellung der Bremsscheibe 3 relativ zum Bremsbelag 4 und/oder ein Verzug der Bremsscheibe 3 durch Hubdifferenzen der Spulenkerne 10 der drei induktiven Wegsensoren 8 erfasst werden. Eine in Bezug auf die Bremsbeläge 4 schief gestellte Scheibenbremsebene ist in Fig. 1 mit g‘ angedeutet. Die - übertrieben eingezeichnete - Schiefstellung der
Scheibenbremsebene eg wird durch den Winkel 5 charakterisiert.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Scheibenbremse (1), insbesondere Schwimmsattel-Scheibenbremse, für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einem zumindest eine Bremsscheibe (3) übergreifenden Bremssattel (2), mit zumindest einem Bremsbelag (4), der mit einer Belagträgerplatte (5) und einem daran befestigten Reibbelag (6) versehen ist, mit einer Einrichtung (7) zum Messen des Verschleißes des Bremsbelages (4) mit zumindest einem Verschleißsensor, welcher als induktiver Wegsensor (8) mit einem Spulenkörper (9) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegsensor (8) einen relativ zum Spulenkörper (9) entlang einer Hubachse (10a) verschiebbaren Spulenkern (10) aufweist, der mit dem Bremsbelag (4) verbunden ist, wobei der Spulenkörper (9) fest mit dem Bremssattel (2) oder einem Gehäuse der
    Scheibenbremse (1) verbunden ist.
    Scheibenbremse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkern (10) mit dem Bremsbelag (4) über eine Verschraubung (11)
    verbunden ist.
    Scheibenbremse (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkern (10) mit der Belagträgerplatte (5) des Bremsbelages (4)
    verschraubt ist.
    Scheibenbremse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (9) mit dem Bremssattel (2)
    verklebt ist.
    Scheibenbremse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der - vorzugsweise hülsenförmige - Spulenkörper (9) in einer ersten Bohrung (14) des Bremssattels (2) fest angeordnet ist.
    Scheibenbremse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkern (10) in einer zweiten Bohrung (15)
    des Bremssattels (2) verschiebbar angeordnet ist.
    Scheibenbremse (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bohrung (14) und die zweite Bohrung (15) konzentrisch
    angeordnet sind, wobei vorzugsweise die erste Bohrung (14) einen größeren
    Durchmesser aufweist als die zweite Bohrung (15).
    8. Scheibenbremse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (9) mit einem Schrumpfschlauch
    ummantelt ist.
    9. Scheibenbremse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (7) zum Messen des Bremsbelagverschleißes bei zumindest einem Bremsbelag (4) zumindest zwei, vorzugsweise drei, induktive Wegsensoren (8) aufweist.
    10. Scheibenbremse (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
    induktiven Wegsensoren (8) voneinander beabstandet sind.
    11. Scheibenbremse (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Hubachsen (10a) der Spulenkerne (10) parallel
    zueinander angeordnet sind.
    12. Scheibenbremse (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest drei Hubachsen (10a), in Richtung der Hubachsen (10a) betrachtet, in der Form eines - vorzugsweise gleichseitigen Dreiecks (13) angeordnet sind.
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