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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein System zum Überwachen der Lebensdauer von Bremsbelägen.
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HINTERGRUND
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Fahrzeuge, etwa Automobile, enthalten Scheibenbremsen zum Verlangsamen der Drehung eines Rads oder einer anderen angetriebenen Komponente. Eine Scheibenbremse kann einen Bremsbelag, einen Bremssattel und eine Bremsscheibe, die auch als Rotor bekannt ist, enthalten. Die Bremsscheibe ist mit dem Rad wirksam verbunden und der Bremssattel ist mit dem Bremsbelag wirksam gekoppelt. Im Betrieb kann der Bremssattel den Bremsbelag an die Bremsscheibe drücken. Als Folge bewirkt die Reibung zwischen dem Bremsbelag und der Bremsscheibe, dass sich die Bremsscheibe (und das an der Bremsscheibe angebrachte Rad) verlangsamt oder stoppt.
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Die Druckschrift
DE 41 39 546 A1 offenbart ein System zum Erkennen des Verschleißes eines Bremsbelags, bei dem der Verschleiß von Trommelbremsen mithilfe von parallel geschalteten Widerständen und einem damit in Reihe geschalteten Messwiderstand durch Messen einer Spannung ermittelt wird. Durch den Verschleiß werden die parallelen Widerstände sukzessive aus der Schaltung eliminiert, sodass sich die am Messwiderstand erfasste Spannung ändert.
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In der Druckschrift
DE 10 2006 039 591 A1 ist ein Brems- oder Kupplungsbelag mit einer Verschleiß- und Temperaturermittlungseinheit offenbart, die zwei parallel geschaltete Widerstände mit unterschiedlichen Widerstandswerten aufweist. Bei Erreichen einer Verschleißgrenze wird einer der Widerstände eliminiert und bei Erreichen einer kritischen Temperatur der andere, sodass durch Erfassen des Widerstands der Einheit auf den Zustand des Brems- oder Kupplungsbelags geschlossen werden kann.
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Die Druckschrift
DE 696 28 379 T2 offenbart ein Bremsenüberwachungssystem für Lastfahrzeuge, bei dem Bremsvorgänge anhand der Bewegung von Magneten an Schaltstangen detektiert und gezählt werden, wobei aus der Anzahl der Bremsvorgänge auf den Verschleiß von Bremsbelägen geschlossen wird. Das Bremsenüberwachungssystem kann den Zustand sämtlicher Bremsen am Fahrzeug über Signalmultiplexing erfassen und anzeigen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Da der Bremsbelag im Gebrauch Reibung ausgesetzt ist, kann der Bremsbelag im Lauf der Zeit verschleißen. Es ist daher nützlich, den Verschleiß des Bremsbelags zu überwachen, um festzustellen, wann sich der Bremsbelag anschickt, das Ende seiner Lebensdauer zu erreichen (d.h., wann der Bremsbelag ausgetauscht werden soll).
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein einfaches und robustes System zum Überwachen der Lebensdauer von Bremsbelägen bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem System zum Überwachen der Lebensdauer von Bremsbelägen;
- 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Verschleißsensors des Systems zum Überwachen der Lebensdauer von Bremsbelägen von 1;
- 3 ist eine schematische Darstellung eines Bremsbelags und eines Verschleißsensors des Systems zum Überwachen der Lebensdauer von Bremsbelägen von 1;
- 4 ist eine schematische Darstellung eines Verschleißsensors des Systems zum Überwachen der Lebensdauer von Bremsbelägen in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
- 5 ist eine schematische Zeichnung des Systems zum Überwachen der Lebensdauer von Bremsbelägen von 1.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Mit Bezug nun auf die Zeichnungen, bei denen gleiche Bezugszeichen einander entsprechende Teile in den mehreren Ansichten bezeichnen, veranschaulicht 1 auf schematische Weise ein Fahrzeug 100, etwa ein Automobil, mit einer Fahrzeugkarosserie 102 und einer Vielzahl von Rädern 104, die mit der Fahrzeugkarosserie 102 wirksam gekoppelt sind. Das Fahrzeug 100 enthält Bremsen 106, die mit jedem Rad 104 wirksam gekoppelt sind. Daher können die Bremsen 106 die Drehung der Räder 104 verlangsamen oder stoppen, wenn ein Fahrer ein (nicht gezeigtes) Bremspedal drückt. Jede Bremse 106 umfasst einen Rotor 108 (oder eine Bremsscheibe), mindestens einen Bremsbelag 110 und einen Bremssattel 112 (oder einen beliebigen anderen geeigneten Aktor), der zum Drücken der Bremsbeläge 110 gegen den Rotor 108 in der Lage ist. In der dargestellten Ausführungsform umfasst jede Bremse 106 mindestens einen Satz aus zwei Bremsbelägen 110. Jeder Bremsbelag 110 ist daher mit dem Rotor 108 wirksam gekoppelt. Der Bremssattel 112 ist mit dem (nicht gezeigten) Bremspedal wirksam gekoppelt. Ein Drücken des (nicht gezeigten) Bremspedals betätigt daher den Bremssattel 112. Bei einer Betätigung bewegt der Bremssattel 112 die Bremsbeläge 110 zu dem Rotor 108 hin. Daher sind die Bremsbeläge 110 mit dem Rotor 108 beweglich gekoppelt. Wenn der Bremssattel 112 betätigt wird, kontaktieren die Bremsbeläge 110 den Rotor 108. Die Reibung zwischen den Bremsbelägen 110 und dem Rotor 108 bewirkt, dass der Rotor 108 (und das Rad 104, das mit dem Rotor 108 wirksam gekoppelt ist) sich verlangsamt oder stoppt. Diese Reibung führt allmählich zu einem Verschleiß der Bremsbeläge 110. Es ist daher nützlich, den Verschleiß der Bremsbeläge 110 zu überwachen, um festzustellen, ob die Bremsbeläge 110 ersetzt werden sollten.
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Das System 114 zum Überwachen der Lebensdauer von Bremsbelägen kann den Verschleiß der Bremsbeläge 110 überwachen. Zu diesem Zweck enthält das System 114 zum Überwachen der Lebensdauer von Bremsbelägen mindestens einen Verschleißsensor 116 zum Bestimmen (z.B. Überwachen) des Verschleißes der Bremsbeläge 110. Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst das System 114 zum Überwachen der Lebensdauer von Bremsbelägen eine Vielzahl von Verschleißsensoren 116. Jeder Verschleißsensor 116 ist mit mindestens einer Bremse 106 wirksam gekoppelt. Insbesondere ist jeder Verschleißsensor 116 mit mindestens einem Bremsbelag 110 wirksam gekoppelt.
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Das Fahrzeug 100 enthält ein elektronisches Bremsensteuerungsmodul (EBCM) 118 in Verbindung (z.B. in elektronischer Verbindung) mit jedem der Verschleißsensoren 116. Die Begriffe „Steuerungsmodul“, „Modul“, „Steuerung“, „Controller“, „Steuerungseinheit“, „Prozessor“ und ähnliche Begriffe bezeichnen eine beliebige oder verschiedene Kombinationen aus einer oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs), elektronischen Schaltungen, zentralen Verarbeitungseinheiten (vorzugsweise Mikroprozessoren) und zugehörigem Arbeitsspeicher und Massenspeicher (Festwertspeicher, programmierbarer Festwertspeicher, Speicher mit wahlfreiem Zugriff, Festplattenlaufwerke usw.), die ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme oder -Routinen ausführen, kombinatorische Logikschaltungen, sequentielle Logikschaltungen, Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und -Vorrichtungen, geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen und andere Komponenten, um die beschriebene Funktionalität bereitzustellen. „Software“, „Firmware“, „Programme“, „Anweisungen“, „Routinen“, „Code“, „Algorithmen“ und ähnliche Begriffe bezeichnen beliebige Sätze von Anweisungen, die von einem Controller ausführbar sind. Das EBCM 118 enthält mindestens eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 120 zum Ausgeben von und zum Empfangen von Signalen von den Verschleißsensoren 116. Beispielsweise kann das EBCM 118 als Spannungsquelle dienen und daher eine Spannung an die Verschleißsensoren 116 liefern. Ferner kann das EBCM 118 Signale von den Verschleißsensoren 116 empfangen, die den Verschleiß der Bremsbeläge 110 anzeigen. Das EBCM 118 kann als Teil des Systems 114 zum Überwachen der Lebensdauer von Bremsbelägen betrachtet werden und es umfasst einen Verschleißvorhersagealgorithmus zum Vorhersagen der Verschleißrate der Bremsbeläge 110, die von dem Originalteilhersteller (OEM) installiert wurden.
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Das Fahrzeug 100 enthält ferner ein Karosseriesteuerungsmodul (BCM) 122 in Verbindung (z.B. einer elektronischen Verbindung) mit dem EBCM 118. Das BCM 122 kann verschiedenes elektronisches Zubehör des Fahrzeugs 100 überwachen und steuern. Zum Beispiel kann das BCM 122 die elektrischen Fensterheber, die elektrisch verstellbaren Spiegel, die Klimaanlage usw. steuern. Das BCM 122 kommuniziert mit dem EBCM 118 über einen Bus und kann Signale von dem EBCM 118 empfangen oder an das EBCM 118 ausgeben.
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Das Fahrzeug 100 enthält zusätzlich eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) 124 in Verbindung (z.B. einer elektronischen Verbindung) mit dem BCM 122. Die HMI 124 steht mit dem EBCM 118 über das BCM 122 in Verbindung und enthält Ausgabevorrichtungen, etwa Anzeigen, um Informationen mit Bezug auf den Zustand der Bremsbeläge an einen Anwender (z.B. einen Fahrer) auszugeben. Zudem kann die HMI 124 Eingabevorrichtungen enthalten, etwa ein Tastenfeld oder berührungsempfindliche Bildschirme, um Eingaben von dem Anwender zu empfangen.
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Mit Bezug auf 2 und 3 enthält jeder Verschleißsensor 116 eine erodierbare, elektrisch nicht leitfähige Deckschicht 126 und eine elektrische Schaltung 128, die zumindest teilweise an der erodierbaren, elektrisch nicht leitfähigen Deckschicht 126 angeordnet ist. Die erodierbare, elektrisch nicht leitfähige Deckschicht 126 besteht vollständig oder teilweise aus einem erodierbaren Material wie etwa einem erodierbaren Polymer und kann Teil eines erodierbaren Gehäuses sein. Darüber hinaus trägt die erodierbare, elektrisch nicht leitfähige Deckschicht 126 mindestens einen Teil der elektrischen Schaltung 128 und ist mit dem Bremsbelag 110 wirksam derart gekoppelt, dass der Verschleiß der erodierbaren, elektrisch nicht leitfähigen Deckschicht 126 im Wesentlichen mit dem Verschleiß übereinstimmt, den der Bremsbelag 110 erleidet (oder diesem zumindest entspricht). Als Beispiel, das nicht einschränken soll, kann die erodierbare, elektrisch nicht leitfähige Deckschicht 126 im Wesentlichen auf den Bremsbelag 110 derart ausgerichtet sein, dass der Verschleiß des Bremsbelags 110 identisch mit dem Verschleiß ist, den der Bremsbelag 110 erleidet (oder mit diesem zumindest im Wesentlichen übereinstimmt). Die erodierbare, elektrisch nicht leitfähige Deckschicht 126 kann mit dem Bremsbelag 110 wirksam derart verbunden sein, dass sich die erodierbare, elektrisch nicht leitfähige Deckschicht 126 simultan mit dem Bremsbelag 110 bewegt. Die Reibung zwischen dem Rotor 108 und dem Bremsbelag 110 verschleißt den Bremsbelag 110 in die Richtung, die durch Pfeil W angezeigt ist. Analog verschleißt die Reibung zwischen dem Rotor 108 und der erodierbaren, elektrisch nicht leitfähigen Deckschicht 126 den Verschleißsensor 116 in die Richtung, die durch den Pfeil W angezeigt ist.
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Die elektrische Schaltung 128 weist eine Schaltungsstrecke I von einer Stromversorgung V, etwa einer Spannungsquelle, zu Masse G auf und enthält einen ersten elektrischen Leiter 130, etwa ein Drahtsegment, das mit der Stromversorgung V verbunden ist. Die Masse G kann ein anderer Teil des Fahrzeugs 100 sein, etwa die Fahrzeugkarosserie 102, der Fahrzeugrahmen oder ein beliebiger anderer Fahrzeugteil, der zur Funktion als Masse geeignet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform enthält das EBCM 118 die Stromversorgung V. Die Stromversorgung V kann eine geregelte Stromversorgung sein, etwa eine geregelte Spannungsquelle mit 5 Volt. Das EBCM 118 kann außerdem eine interne Masse GI enthalten. Der erste elektrische Leiter 130 kann als das erste Drahtsegment bezeichnet sein und er ist mit der Stromversorgung V elektrisch verbunden. Beispielsweise kann der erste elektrische Leiter 130 mit einem positiven Anschluss der Stromversorgung V elektrisch verbunden sein. Wie vorstehend erörtert wurde, kann die Stromversorgung V Teil des EBCM 118 sein. Die elektrische Schaltung 128 enthält ferner einen zweiten elektrischen Leiter 132, der mit der Masse G elektrisch verbunden ist. Der zweite elektrische Leiter 132 kann ein Drahtsegment sein und kann daher als das zweite Drahtsegment bezeichnet sein.
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Die elektrische Schaltung 128 enthält ferner eine erste elektronische Komponente 134, die mit der Stromversorgung V elektrisch in Reihe verbunden ist. Die erste elektronische Komponente 134 kann eine passive elektrische Komponente sein, etwa ein Widerstand. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die erste elektrische Komponente 134 ein erster Widerstand 136, der mit dem ersten elektrischen Leiter 130 direkt verbunden ist. Der erste Widerstand 136 kann ein Widerstand mit zwei Anschlüssen sein und er umfasst einen ersten Widerstandseingangsanschluss 137 und einen ersten Widerstandsausgangsanschluss 139. Der erste elektrische Leiter 130 ist mit dem ersten Widerstandseingangsanschluss 137 des ersten Widerstands 136 elektrisch verbunden.
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Die elektrische Schaltung 128 enthält zusätzlich eine zweite elektronische Komponente 138, die durch den ersten Widerstandsausgangsanschluss 139 des ersten Widerstands 136 und den zweiten elektrischen Leiter 132 überbrückt ist. Folglich ist die zweite elektronische Komponente 138 parallel mit der Stromversorgung V verbunden. Die zweite elektronische Komponente 138 kann eine passive elektronische Komponente, etwa ein Widerstand sein. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die zweite elektronische Komponente 138 ein zweiter Widerstand 140. Der Widerstandswert des zweiten Widerstands 140 kann sich von dem Widerstandswert des ersten Widerstands 136 unterscheiden. Der zweite Widerstand 140 ist mit der Stromversorgung V parallel verbunden. Die zweite elektronische Komponente 138 (z.B. der zweite Widerstand 140) kann mit dem ersten Widerstandsausgangsanschluss 139 des ersten Widerstands 136 an einem ersten Knoten 142 und mit dem zweiten elektrischen Leiter 132 an einem zweiten Knoten 144 verbunden sein. Der zweite Widerstand 140 ist mit der Stromversorgung V elektrisch parallel verbunden. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der zweite Widerstand 140 ein Widerstand mit zwei Anschlüssen und enthält einen zweiten Widerstandseingangsanschluss 141 und einen zweiten Widerstandsausgangsanschluss 143.
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Die elektrische Schaltung 128 enthält ferner einen dritten elektrischen Leiter 146, der den ersten und zweiten elektrischen Leiter 130, 132 elektrisch miteinander verbindet. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der dritte elektrische Leiter 146 mit dem ersten Widerstand 136 und dem zweiten elektrischen Leiter 132 elektrisch verbunden. Insbesondere ist der dritte elektrische Leiter 146 mit dem ersten Widerstandsausgangsanschluss 139 direkt verbunden. Der dritte elektrische Leiter 146 kann ein Drahtsegment sein und kann daher als das dritte Drahtsegment bezeichnet sein. Insbesondere ist der dritte elektrische Leiter 146 mit dem ersten Knoten 142 und dem zweiten Knoten 144 direkt verbunden. Bei der dargestellten Ausführungsform ist keine elektrische Komponente entlang des dritten elektrischen Leiters 146 elektrisch verbunden. Daher ist der dritte elektrische Leiter 146 durch die Abwesenheit einer elektrischen Komponente, etwa eines Widerstands, gekennzeichnet.
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Die elektrische Schaltung 128 enthält ferner einen vierten elektrischen Leiter 145 (z.B. ein viertes Drahtsegment), der mit dem dritten elektrischen Leiter 146 (z.B. dem dritten Drahtsegment) elektrisch verbunden ist. Insbesondere ist der vierte elektrische Leiter 145 mit dem ersten Knoten 142 und dem zweiten Widerstand 140 direkt verbunden. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der vierte elektrische Leiter 145 mit dem zweiten Widerstandseingangsanschluss 141 direkt verbunden. Der zweiten Widerstandsausgangsanschluss 143 ist mit dem zweiten elektrischen Leiter 132 (z.B. dem zweiten Drahtsegment) direkt verbunden.
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Das System 114 zum Überwachen der Lebensdauer von Bremsbelägen enthält ferner eine Messvorrichtung 148 (z.B. ein Ohmmeter, ein Amperemeter, ein Voltmeter) zum Bestimmen (z.B. Messen) einer elektrischen Eigenschaft der elektrischen Schaltung 128, etwa eines Widerstandswerts. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Messvorrichtung 148 innerhalb des EBCM 118 angeordnet und kann den Widerstandswert der elektrischen Schaltung 128 bestimmen. Es wird trotzdem in Betracht gezogen, dass sich die Messvorrichtung 148 außerhalb des EBCM 118 befinden kann. Folglich kann die Messvorrichtung 148 Teil des EBCM 118 sein. Unabhängig von ihrem Ort ist die Messvorrichtung 148 mit der elektrischen Schaltung 128 elektrisch derart verbunden, dass die Messvorrichtung 148 zum Bestimmen eines Schaltungswiderstandswerts in der Schaltungsstrecke I der elektrischen Schaltung 128 bestimmen kann. Die Messvorrichtung 148 enthält einen Analog/Digital-Wandler (ADC) 119 und einen Pull-Up-Widerstand 121. Der ADC 119 kann ein analoges Signal in ein digitales Signal umsetzen.
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Das EBCM 118 kann den von der Messvorrichtung 148 bestimmten Schaltungswiderstandswert verwenden, um Unterschiede bei der Verschleißrate zwischen OEM-Bremsbelägen und Bremsbelägen zu berücksichtigen, welche die OEM-Bremsbeläge ersetzen (d.h. Wartungs-Bremsbeläge oder Nicht-OEM-Bremsbeläge). Insbesondere verwendet das EBCM 118 den von der Messvorrichtung 148 bestimmten Schaltungswiderstandswert, um die gemessene Bremsbelaghöhe bei diskreten Verschleißdicken (T1 oder T2) mit der von dem Algorithmus berechneten Höhe zu vergleichen, um dadurch einen Korrekturfaktor für die Verschleißrate der OEM-Bremsbeläge oder von Nicht-OEM-Bremsbelägen zu berechnen. Der von der Messvorrichtung 148 bestimmte Schaltungswiderstandswert kann außerdem verwendet werden, um den berechneten kumulierten Verschleiß der Bremsbeläge 110 in dem Algorithmus nachzustellen, wenn nicht gesteuerte Faktoren des Bremssattels wie etwa Korrosion, Fehlausrichtung oder übermäßige Reibung die Verschleißrate erhöhen.
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Der Verschleißsensor 116 erzeugt die diskreten Daten beruhend auf mindestens einer elektrischen Eigenschaft der elektrischen Schaltung 128. Als Beispiel, das nicht einschränken soll, kann der Verschleißsensor 116 diskrete Daten zumindest teilweise beruhend auf dem Widerstandswert der elektrischen Schaltung 128 erzeugen. Insbesondere beruhen diese diskreten Daten zumindest teilweise auf dem Widerstandswert der Schaltungsstrecke I von der Stromversorgung V zu der Masse G. Der Widerstandswert (oder eine andere elektrische Eigenschaft) der elektrischen Schaltung 128 kann sich in Abhängigkeit von dem Verschleiß des Verschleißsensors 116 verändern.
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Im Betrieb des Systems
114 zum Überwachen der Lebensdauer von Bremsbelägen kontaktieren der Verschleißsensor
116 und der Bremsbelag
110 den Rotor
108 gleichzeitig, wodurch eine Reibung zwischen dem Verschleißsensor
116 und dem Rotor
108 erzeugt wird. Die Reibung zwischen dem Verschleißsensor
116 und dem Rotor
108 führt zu einem allmählichen Verschleiß des Verschleißsensors
116. Zu Beginn bewirkt die Reibung zwischen dem Verschleißsensor
116 und dem Rotor
108, dass die erodierbare, elektrisch nicht leitfähige Deckschicht
126 durch Verschleiß abgetragen wird, während der dritte elektrische Leiter
146 (z.B. das dritte Drahtsegment) noch mit der Stromversorgung V und der Masse G elektrisch verbunden ist. An dieser Stelle ist die Dicke
T1 der erodierbaren, elektrisch nicht leitfähigen Deckschicht
126 vollständig oder teilweise durch Verschleiß abgetragen, aber der dritte elektrische Leiter
146 ist mit der Stromversorgung V und der Masse G immer noch elektrisch verbunden. Folglich weist die elektrische Schaltung
128 eine spezielle elektrische Eigenschaft auf. Als Beispiel, das nicht einschränken soll, ist der Widerstandswert der elektrischen Schaltung
128 (d.h. der Schaltungswiderstandswert) gleich dem Widerstandswert des ersten Widerstands
136. Mit anderen Worten ist der erste Widerstand
136 mit der Stromversorgung V und der Masse G elektrisch derart verbunden, dass der Schaltungswiderstandswert der elektrischen Schaltung
128 gleich dem ersten Widerstandswert des ersten Widerstands
136 ist, wenn der dritte elektrische Leiter
146 mit der Stromversorgung V und der Masse G elektrisch verbunden ist. Der Widerstandswert des ersten Widerstands
136 kann erster Widerstandswert bezeichnet sein. Folglich weist der erste Widerstand
136 einen ersten Widerstandswert auf. Die Messvorrichtung
148 kann den Widerstandswert der elektrischen Schaltung
128 direkt oder indirekt bestimmen. Folglich kann der Widerstandswert der elektrischen Schaltung unter Verwendung von Gleichung 1 bestimmt werden:
wobei R der Widerstandswert der elektrischen Schaltung
128 ist; und R1 der Widerstandswert des ersten Widerstands
136 ist.
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Das EBCM 118 verwendet dann das diskrete Datensignal von der Messvorrichtung 148, um den Verschleiß des Bremsbelags 110 zu bestimmen. Wenn der Widerstandswert der elektrischen Schaltung 128 (d.h. der Schaltungswiderstandswert) gleich dem Widerstandswert des ersten Widerstands 136 ist, braucht der Bremsbelag 110 nicht ersetzt zu werden. Folglich kann das EBCM 118 über das BCM 122 mit der HMI 124 kommunizieren, um Informationen mit Bezug auf den Zustand des Bremsbelags 110 auszugeben. Wenn nur ein Teil der oder die gesamte Dicke T1 der erodierbaren, elektrisch nicht leitfähigen Deckschicht 126 durch Verschleiß abgetragen ist, gibt die HMI 124 Daten aus, die anzeigen, dass der Bremsbelag 110 nicht ersetzt werden muss. Diese ausgegebenen Daten können auch über Email oder über ein anderes elektronisches Medium geliefert werden.
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Der erste Widerstand 136 ist nützlich, um einen Kurzschluss zu diagnostizieren (d.h. eine Situation mit einem Kurzschluss auf Masse). Ein Kurzschluss (oder ein Kurzschluss mit Masse) tritt auf, wenn der Strom direkt von der Stromversorgung V unter Umgehung des ersten und zweiten Widerstands 136, 140 zu der Masse G fließt. Insbesondere ermöglicht der erste Widerstand 136, dass das EBCM 118 zwischen einer Situation, bei der nur die Dicke T1 (oder ein Teil derselben) durch Verschleiß abgetragen wurde, und einem Kurzschluss unterscheidet. Wenn insbesondere die Dicke T1 (oder ein Teil derselben) durch Verschleiß abgetragen wurde, ist der Widerstandswert der elektrischen Schaltung 128 (d.h. der Schaltungswiderstandswert) gleich dem Widerstandswert des ersten Widerstands 136. Wenn andererseits eine Situation mit einem Kurzschluss auf Masse auftritt (d.h. ein Kurzschluss), ist der Widerstandswert der elektrischen Schaltung 128 gleich Null.
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Wenn die erodierbare, elektrisch nicht leitfähige Deckschicht
126 aufgrund der Reibung zwischen dem Rotor
108 und dem Verschleißsensor
116 weiter durch Verschleiß abgetragen wird, wird die Dicke
T1 der erodierbaren, elektrisch nicht leitfähigen Deckschicht
126 durch Verschleiß vollständig abgetragen und die Dicke
T2 der erodierbaren, elektrisch nicht leitfähigen Deckschicht
126 fängt an, durch Verschleiß abgetragen zu werden. Wenn zumindest ein Teil der Dicke
T2 durch Verschleiß abgetragen ist, wird der dritte elektrische Leiter
146 (z.B. das dritte Drahtsegment) von der Stromversorgung V und der Masse G elektrisch entkoppelt. Als Folge verändert sich die elektrische Eigenschaft der elektrischen Schaltung
128. Bei der dargestellten Ausführungsform verändert sich der Widerstandswert der elektrischen Schaltung
128, wenn der dritte elektrische Leiter
146 von der Stromversorgung V und der Masse G elektrisch entkoppelt wird. An dieser Stelle ist nun der Widerstandswert der elektrischen Schaltung
128 (d.h. der Schaltungswiderstandswert) entlang der Schaltungsstrecke I (von der Stromversorgung V zu der Masse G) gleich der Summe aus dem Widerstandswert des ersten Widerstands
136 (d.h. dem ersten Widerstandswert) und dem Widerstandswert des zweiten Widerstands
140 (d.h. dem zweiten Widerstandswert). Mit anderen Worten ist der zweite Widerstand
140 mit der Stromversorgung V und der Masse G elektrisch derart verbunden, dass der Schaltungswiderstandswert der elektrischen Schaltung
128 gleich der Summe aus dem ersten Widerstandswert und dem zweiten Widerstandswert ist, wenn der dritte elektrische Leiter
146 aufgrund des Verschleißes des Verschleißsensors
116, der durch den Rotor
108 verursacht wird, von der Stromversorgung V und der Masse G elektrisch entkoppelt ist. Wenn ein Teil der gesamten Dicke
T2 des Verschleißsensors
116 durch Verschleiß abgetragen ist, kann der Widerstandswert der elektrischen Schaltung
128 unter Verwendung von Gleichung 2 berechnet werden:
wobei R der Widerstandswert der elektrischen Schaltung
128 ist; R1 der Widerstandswert des ersten Widerstands
136 ist; und R2 der Widerstandswert des zweiten Widerstands
140 ist.
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Das EBCM 118 verwendet das diskrete Datensignal von der Messvorrichtung 148 dann, um den Verschleiß des Bremsbelags 110 zu bestimmen. Wenn der Widerstandswert der elektrischen Schaltung 128 (d.h. der Schaltungswiderstandswert) gleich der Summe aus dem Widerstandswert des ersten Widerstands 136 (d.h. dem ersten Widerstandswert) und dem Widerstandswert des zweiten Widerstands 140 (d.h. dem zweiten Widerstandswert) ist, braucht der Bremsbelag 110 nicht ersetzt zu werden. Jedoch wird das diskrete Datensignal, das an das EBCM 118 gesendet wird, an dieser Stelle als Verschleißkorrekturfaktor verwendet, und um den kumulierten Verschleiß des Bremsbelags 110 zu bestimmen. Wie vorstehend erörtert wurde, kann der Verschleißkorrekturfaktor verwendet werden, um den Verschleißvorhersagealgorithmus zur nachfolgenden Verwendung zu aktualisieren. Das EBCM 118 kann mit der HMI 124 über das BCM 122 kommunizieren, um Informationen mit Bezug auf den Zustand des Bremsbelags 110 auszugeben. Wenn nur ein Teil oder die gesamte zweite Dicke T2 der erodierbaren, elektrisch nicht leitfähigen Deckschicht 126 durch Verschleiß abgetragen wurde, gibt die HMI 124 Daten aus, die anzeigen, dass der Bremsbelag 110 nicht ersetzt werden muss. Diese ausgegebenen Daten können auch über Email oder ein anderes elektronisches Medium geliefert werden.
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Wenn das Abtragen durch Verschleiß der erodierbaren, elektrisch nicht leitfähigen Deckschicht 126 aufgrund der Reibung zwischen dem Rotor 108 und dem Verschleißsensor 116 fortgesetzt wird, wird die Dicke T2 der erodierbaren, elektrisch nicht leitfähigen Deckschicht 126 durch Verschleiß vollständig abgetragen und das Abtragen durch Verschleiß der Dicke T3 der erodierbaren, elektrisch nicht leitfähigen Deckschicht 126 beginnt. Wenn zumindest ein Teil der Dicke T3 durch Verschleiß abgetragen ist, wird die zweite elektronische Komponente 138 (z.B. der zweite Widerstand 140) von der Stromversorgung V und der Masse G elektrisch entkoppelt. Als Folge verändert sich die elektrische Eigenschaft der elektrischen Schaltung 128. Bei der dargestellten Ausführungsform verändert sich der Widerstandswert der elektrischen Schaltung 128 (d.h. der Schaltungswiderstandswert), wenn der zweite Widerstand 140 von der Stromversorgung V und der Masse G elektrisch entkoppelt wird. An dieser Stelle ist der Widerstandswert der elektrischen Schaltung 128 (d.h. der Schaltungswiderstandswert) entlang der Schaltungsstrecke I (von der Stromversorgung V zu der Masse G) nun unendlich. Mit anderen Worten sind der erste Widerstand 136 und der zweite Widerstand 140 mit der Stromversorgung V und der Masse G elektrisch derart verbunden, dass der Schaltungswiderstandswert der elektrischen Schaltung 128 unendlich wird, wenn der dritte elektrische Leiter 146 und der zweite Widerstand 140 von der Stromversorgung V und der Masse G aufgrund des Verschleißes des Verschleißsensors 116, der durch den Rotor 108 verursacht wird, elektrisch entkoppelt sind.
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Das EBCM 118 verwendet das diskrete Datensignal von der Messvorrichtung 148 dann, um den Verschleiß des Bremsbelags 110 zu bestimmen. Wenn der Widerstandswert der elektrischen Schaltung 128 unendlich ist, ist der Bremsbelag 110 nahe beim Erreichen des Endes seiner Lebensdauer. Diese diskreten Daten können verwendet werden, um die Genauigkeit des Verschleißvorhersagealgorithmus zu verbessern, indem der kumulierte Verschleiß in der Nähe des Lebensdauerendes des Bremsbelags 110 korrigiert wird. Das EBCM 118 kann mit der HMI 124 über das BCM 122 kommunizieren, um Informationen mit Bezug auf den Zustand des Bremsbelags 110 auszugeben. Wenn nur ein Teil der gesamten zweiten Dicke T3 der erodierbaren, elektrisch nicht leitfähigen Deckschicht 126 durch Verschleiß abgetragen ist, gibt die HMI 124 Daten aus, die den Zustand des Bremsbelags 110 anzeigen. Diese ausgegebenen Daten können auch über Email oder ein anderes elektronisches Medium geliefert werden.
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4 zeigt auf schematische Weise eine weitere Ausführungsform eines Verschleißsensors 216. Der Verschleißsensor 216 ähnelt im Wesentlichen dem Verschleißsensor 116, der vorstehend mit Bezug auf 3 beschrieben wurde, aber er enthält einen dritten Widerstand 150, um zu ermöglichen, dass das System 114 zum Überwachen der Lebensdauer von Bremsbelägen zwischen einer Schaltungsunterbrechung und einer Situation unterscheiden kann, bei welcher zumindest ein Teil der Dicke T3 durch Verschleiß abgetragen worden ist. Der dritte Widerstand 150 weist einen dritten Widerstandswert auf und ist mit dem zweiten Widerstand 140 elektrisch in Reihe verbunden. Darüber hinaus ist der dritte Widerstand 150 mit der Stromversorgung V (3) elektrisch parallel verbunden. Der Widerstandswert des dritten Widerstands 150 (d.h. der dritte Widerstandswert) kann sich von den Widerstandswerten des ersten Widerstands 136 und des zweiten Widerstands 140 unterscheiden. Bei dieser Ausführungsform ist der dritte Widerstand 150 über den ersten elektrischen Leiter 130 (z.B. das erste Drahtsegment) und den zweiten elektrischen Leiter 132 (z.B. das zweite Drahtsegment) elektrisch verbunden. Daher ist der dritte Widerstand 150 zwischen den ersten und zweiten Knoten 142, 144 elektrisch verbunden.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist der dritte Widerstand 150 ein Widerstand mit zwei Anschlüssen und er umfasst einen dritten Widerstandseingangsanschluss 151 und einen dritten Widerstandsausgangsanschluss 153. Der dritte Widerstandseingangsanschluss 151 kann mit dem zweiten Widerstandsausgangsanschluss 143 direkt verbunden sein.
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Die elektrische Schaltung 128 enthält ferner einen fünften elektrischen Leiter 156 (z.B. ein viertes Drahtsegment), der mit dem dritten Widerstandseingabeanschluss 151 direkt verbunden ist. Der fünfte elektrische Leiter 156 kann mit einem dritten Knoten 152 elektrisch verbunden sein, welcher zwischen dem zweiten und dritten Widerstand 140, 150 angeordnet ist. Außerdem ist der fünfte elektrische Leiter 156 auch mit einem vierten Knoten 154 an dem dritten elektrischen Leiter 146 verbunden. Daher kann der fünfte elektrische Leiter 156 mit dem dritten elektrischen Leiter 146 direkt verbunden sein. Wenn zumindest ein Teil der Dicke T3 des Verschleißsensors 116 durch Verschleiß abgetragen ist, wird der fünfte elektrische Leiter 156 von der Stromversorgung V und der Masse G elektrisch entkoppelt. Als Folge verändert sich die elektrische Eigenschaft der elektrischen Schaltung 128. An dieser Stelle ist der Widerstandswert der elektrischen Schaltung 128 nicht unendlich. Stattdessen ist der Widerstandswert der elektrischen Schaltung 128 entlang der Schaltungsstrecke I (von der Stromversorgung V zu der Masse G), wenn zumindest ein Teil der Dicke T3 des Verschleißsensors 116 durch Verschleiß abgetragen ist, nun die Summe der Widerstandswerte des ersten Widerstands 136, des zweiten Widerstands 140 und des dritten Widerstands 150. Wenn die Messvorrichtung 148 (3) folglich feststellt, dass der Widerstandswert der elektrischen Schaltung 128 unendlich ist, dann kann das EBCM 118 feststellen, dass die elektrische Schaltung 128 unterbrochen ist. Wenn die Messvorrichtung 148 (3) andererseits feststellt, dass der Widerstandswert der elektrischen Schaltung 128 (d.h. der Schaltungswiderstandswert) gleich der Summe der Widerstandswerte des ersten Widerstands 136, des zweiten Widerstands 140 und des dritten Widerstands 150 ist, dann kann das EBCM 118 (über die HMI 124 oder Email) den Zustand des Bremsbelags 110 an den Anwender kommunizieren. Mit anderen Worten ist der dritte Widerstand 150 mit der Stromversorgung V und der Masse G elektrisch derart verbunden, dass der Schaltungswiderstandswert der elektrischen Schaltung 128 gleich der Summe aus dem ersten Widerstandswert des ersten Widerstands 136, dem zweiten Widerstandswert des zweiten Widerstands 140 und dem dritten Widerstandswert des dritten Widerstands 150 ist, wenn der fünfte elektrische Leiter 156 (z.B. das vierte Drahtsegment) aufgrund des Verschleißes des Verschleißsensors 116, der durch den Rotor 108 verursacht wird, von der Stromversorgung V und der Masse G elektrisch entkoppelt wird.
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5 veranschaulicht auf schematische Weise ein System 314 zum Überwachen der Lebensdauer von Bremsbelägen in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das System 314 zum Überwachen der Lebensdauer von Bremsbelägen enthält mindestens zwei Verschleißsensoren, nämlich den ersten Verschleißsensor 316A und den zweiten Verschleißsensor 316B. Der Einfachheit halber zeigt 5 nur zwei Verschleißsensoren 316A, 316B. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass das System 314 zum Überwachen der Lebensdauer von Bremsbelägen mehr als zwei Verschleißsensoren enthalten kann (z.B. vier Verschleißsensoren).
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Der erste und zweite Verschleißsensor 316 sind im Wesentlichen ähnlich wie die Verschleißsensoren 116, die vorstehend beschrieben wurden, mit Ausnahme der Merkmale, die nachstehend beschrieben sind. Der erste Verschleißsensor 316A enthält einen ersten Widerstand 336A und einen zweiten Widerstand 340B. Analog enthält der zweite Verschleißsensor 316B einen ersten Widerstand 336B und einen zweiten Widerstand 340B. Alle Widerstände 336A, 340B, 336B und 316B können unterschiedliche Widerstandswerte aufweisen. Dennoch wird in Betracht gezogen, dass einige der Widerstände 336A, 340B, 336B und 316B den gleichen Widerstandswert aufweisen können.
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Die Verschleißsensoren 316A, 316B können miteinander elektrisch in Reihe verbunden sein, um dadurch zu ermöglichen, dass die Verschleißsensoren 316A, 316B mit dem EBCM 116 über eine einzige Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 120 (1) verbunden sind. Als Beispiel, das nicht einschränken soll, können der erste und zweite Verschleißsensor miteinander elektrisch in Reihe verbunden sein und daher wird pro Achse des Fahrzeugs 100 nur eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 120 benötigt. Die Widerstände 336A, 340B, 336B und 316B des Systems 314 zum Überwachen der Lebensdauer von Bremsbelägen weisen verschiedene Widerstandswerte auf, so dass das EBCM 118 den Verschleiß jedes Bremsbelags 110 bestimmen kann, selbst wenn der Verschleiß von einigen der Bremsbeläge 100 verschieden ist.
