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Die Erfindung betrifft eine Verschleißsensorvorrichtung für eine Scheibenbremsenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Verschleißsensorvorrichtungen sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt, wie z. B. bei so genannten Nachstellvorrichtungen zum Nachstellen von Verschleiß von Bremsbelägen und Bremsscheibe. Dabei wird bei jeder Bremsbetätigung die Nachstellvorrichtung, z. B. durch ein Zustellelement einer Zuspannvorrichtung der Scheibenbremse, aktiviert. Bei Verschleiß von Bremsbelägen und Bremsscheibe erfolgt ein automatisches Nachstellen der Beläge mittels der Nachstellvorrichtung z. B. durch eine Verstellbewegung von längenveränderlichen Druckstempeln. Diese Verstellbewegung wird von einem Verschleißsensor, beispielsweise mit einem Potentiometer erfasst. Der so ermittelte Wert des Verschleißes kann dem Fahrer und/oder dem Wartungspersonal angezeigt werden, damit eine rechtzeitige Auswechslung verschlissener Bremsbeläge und Bremsscheiben erfolgen kann.
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DE 10 2012 002 731 A1 beschreibt eine Belagverschleißnachstellvorrichtung mit einem Belagverschleißsensor und einem Zuspannwegsensor zusammen mit einer elektromagnetischen Kupplungseinrichtung für eine Scheibenbremse.
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Als nachteilig wird dabei angesehen, dass nur eine Erfassung eines gesamten Verschleißwertes möglich ist. Das heißt, dass der gesamte Verschleißwert beide Bremsbeläge betrifft. Der Verschleiß eines einzelnen Bremsbelags kann daher nicht eindeutig festgestellt werden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Verschleißsensorvorrichtung für eine Scheibenbremsenanordnung bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch eine Verschleißsensorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Eine erfindungsgemäße Verschleißsensorvorrichtung für eine Scheibenbremse für ein Kraftfahrzeug, mit einem Bremssattel, der als Schiebsattel ausgebildet ist, und einer Nachstellvorrichtung wird bereitgestellt. Die Verschleißsensorvorrichtung weist ein Gehäuse mit einer Leiterplatte mit einer Anschlusseinrichtung und einen Belagverschleißsensor auf. Zudem weist die Verschleißsensorvorrichtung eine Sattelpositionssensoreinrichtung auf.
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Die Sattelpositionssensoreinrichtung ermöglicht vorteilhaft, dass eine Sensierung des Belagverschleißes durch eine zusätzliche Wegmessung bzw. Positionserfassung der Position des als Schwimmsattel ausgelegten Bremssattels erfolgen kann. Damit ergibt sich der Vorteil einer sicheren beidseitigen Belagsensierung.
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Eine Scheibenbremsenanordnung umfasst eine Scheibenbremse, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Zuspannvorrichtung, insbesondere mit einem Bremsdrehhebel, und einem Bremssattel, der als Schiebesattel ausgebildet ist, eine Nachstellvorrichtung, eine Steuereinrichtung und eine Verschleißsensorvorrichtung. Die Verschleißsensorvorrichtung ist die oben beschriebene erfindungsgemäße Verschleißsensorvorrichtung.
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Durch eine sichere beidseitige Belagsensierung mittels der Verschleißsensorvorrichtung ist es vorteilhaft möglich, eine Beschädigung der Bremsscheibe bei ungleichmäßiger Belagabnutzung, z. B. durch einseitige Verschmutzung, zu vermeiden. Eine Standzeit der Scheibenbremse kann dadurch erhöht werden.
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Eine Scheibenbremse, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Zuspannvorrichtung, insbesondere mit einem Bremsdrehhebel und einem Bremssattel, der als Schiebesattel ausgebildet ist, einer Nachstellvorrichtung, und einer Verschleißsensorvorrichtung ist als eine Scheibenbremse der oben angegebenen Scheibenbremsenanordnung ausgebildet.
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Es ergibt sich somit der Vorteil einer besseren Belagausnutzung, da ein Belagwechsel erst nach tatsächlich aufgebrauchten Bremsbelägen erfolgen kann.
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Es ist vorgesehen, dass die Sattelpositionssensoreinrichtung weiterhin einen Zuspannwegsensor aufweist. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Erweiterung des Einsatzbereiches.
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Die Sattelpositionssensoreinrichtung umfasst einen Sattelpositionssensor, welcher als Winkelsensor mit einem Positionsgeberelement und einem um eine Achse drehbaren Positionssensorelement ausgebildet ist. Damit kann ein hochauflösendes Belagverschleißsignal durch Wegmessung der Position Bremssattels über einen großen Winkelbereich ermöglicht werden.
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Das Positionsgeberelement des Sattelpositionssensors ist auf dem Geberelementträger angebracht. Auf diese Weise kann eine gewisse Trennung zwischen einem Sensorelement und dem Geberelement ermöglicht werden, wodurch sich ein modularer Aufbau erzielen lässt. Außerdem können beide Funktionsgruppen durch diese Trennung leicht gewartet werden.
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Die Sattelpositionssensoreinrichtung umfasst einen Betätiger, eine Übertragungseinheit, einen Sensorantrieb und den Sattelpositionssensor. Dies ergibt den Vorteil einer Anpassungsmöglichkeit an unterschiedliche Einbausituationen.
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Hierbei kann der Betätiger mit einem Ende für eine ortsfeste Anbindung an einem Bremsträger der zuzuordnenden Scheibenbremse ausgebildet sein, wobei das andere Ende des Betätigers einen keilförmigen Abtriebsabschnitt aufweist, welcher mit der Übertragungseinheit in Eingriff steht. Der Betätiger lässt sich somit z. B. in enger Einbauumgebung, z. B. in einem Schiebeführungsabschnitt des Bremssattels einseten.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Weiterhin ist in dieser Ausführung vorgesehen, dass die Übertragungseinheit einen Antriebshebel mit einem Antriebsabschnitt, welcher in Eingriff mit dem Abtriebsabschnitt des Betätigers steht, einen Abtriebshebel mit einer Verzahnung und einen Sensorantrieb aufweist, wobei der Antriebshebel und der Abtriebshebel in einer Art Nabe verbunden sind und um eine Achse verschwenkbar angeordnet sind. Durch unterschiedliche Hebellängen lässt sich vorteilhaft einfach eine Übersetzung der Übertragungseinheit realisieren Zudem ist es mit der Übertragungseinheit vorteilhaft möglich, das Positionssensorelement in einem Bereich anzuordnen, der temperaturunkritisch ist. Mit anderen Worten, der Sattelpositionssensor kann auf einer vorhandenen Leiterplatte des ohnehin benötigten Belagverschleißsensors angeordnet sein, was eine Platzeinsparung möglich macht.
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Hierbei kann eine Kontaktfläche des Antriebsabschnitts, welche mit dem keilförmigen Abtriebsabschnitt in Eingriff steht, als Reibfläche mit angepasster Winkeländerung des keilförmigen Abtriebsabschnitts des Betätigers ausgebildet sein, wobei die in Eingriff befindlichen Oberflächen verdrillt sind. Dies ergibt den Vorteil einer genauen Umsetzung einer Längsbewegung des Betätigers in eine Schwenkbewegung der Hebelarme.
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In einer weiteren Ausführung umfasst der Sensorantrieb die Verzahnung des Abtriebshebels und einen Geberelementträger des Sattelpositionssensors mit einer Verzahnung, wobei die Verzahnung des Geberelementträgers und die Verzahnung des Abtriebshebels in Eingriff stehen. Auf diese Weise kann der Sattelpositionssensor in dem Bereich der anderen Sensoren angeordnet werden. Die Verzahnungen können zusätzlich eine Möglichkeit zur Beeinflussung des Messeffekts bieten.
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In einer alternativen erfindungsgemäßen Ausführung weist die Übertragungseinheit ein Übertragungsmittel in Form eines Zugmittels, ein Antriebsrad und eine Verzahnung des Geberelementträgers angepasst an das Übertragungsmittel auf. Damit können Anpassungen an geometrische Einbausituationen zwischen Betätiger und Sensor einfach realisiert werden. Das Übertragungsmittel kann z. B. ein Zahnriemen sein, der als übliches Bauteil eine hohe Qualität aufweist und kostengünstig ist.
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In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass der Abtriebsabschnitt für einen Eingriff mit dem Übertragungsmittel mit einer Profilierung mit einem oder mehreren hervorstehende Zähnen versehen ist, welche mit passenden Öffnungen des Übertragungsmittels zusammenwirken. Damit kann ein einfacher und wirkungsvoller Eingriff zwischen Übertragungsmittel und Betätiger ermöglicht werden.
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Es ist vorteilhaft, wenn dass das Übertragungsmittel in einem kanalartigen, gebogenen Gehäuseabschnitt geführt angeordnet ist, da das Übertragungsmittel dadurch geschützt und in einem gewünschten Verlauf angeordnet werden kann.
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Eine noch weitere alternative erfindungsgemäße Ausführung sieht vor, dass die Sattelpositionssensoreinrichtung eine Geberträgerhülse und eine Festhülse, welche ineinandergreifen und ein Federelement einschließen und den Sattelpositionssensor umfasst. Auf diese Weise kann ein kompakter Aufbau ermöglicht werden. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, dass die Sattelpositionssensoreinrichtung nur eine geringe Einbauhöhe oberhalb eines Schiebeführungslagers des Bremssattel beansprucht.
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In einer Ausführung ist das Positionsgeberelement des Sattelpositionssensors auf einem Trägerabschnitt an einem Ende der Geberträgerhülse angebracht. Dadurch wird eine Bauteilzahl verkleinert.
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Eine besonders kompakte Ausführung kann dadurch realisiert werden, wenn eine Lagerung des Trägerabschnitts der Geberträgerhülse an einer Leiterplatte um das Positionssensorelement herum angeordnet ist, wobei die Leiterplatte in einem Gebergehäuseabschnitt eines Gehäuseabschnitts angebracht ist.
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Zur Umsetzung einer Längsbewegung des Bremssattels, welche die Festhülse erfasst, stehen die Geberträgerhülse und die Festhülse über ein Bewegungsgewinde in Eingriff. Dies ergibt einen raumsparenden Aufbau.
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In einer weiteren Ausführung kann die Festhülse für eine drehfeste Anbindung an einem Bremsträger der zuzuordnenden Scheibenbremse mit einem Befestigungsabschnitt ausgebildet sein. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der Befestigungsabschnitt der Festhülse als Sechskantbolzen ausgebildet ist, da somit ein einfacher und leichter Zusammenbau ermöglicht wird.
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Für eine vorteilhafte Verringerung bzw. Vermeindung einer Hysterese kann das eingebaute Federelement in seiner Längsrichtung und torsionsmäßig vorgespannt sein.
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In einer anderen Ausführung kann das Gehäuse als ein Deckelgehäuse ausgebildet sein und eine Aufnahme aufweisen, über welche die Sattelpositionssensoreinrichtung eingesteckt und elektrisch mit der Leiterplatte verbunden ist. Dies ergibt einen einfachen und kompakten Aufbau.
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Wenn das Deckelgehäuse einen gemeinsamen Anschlussabschnitt für die Sensoren aufweist, ergibt sich der Vorteil einer Reduzierung von Verkabelungen, wobei weitere Leitungen zu einem Armaturenbrett eines Fahrzeugs entfallen können.
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In einer noch weiteren Ausführung kann das Deckelgehäuse eine Leiterplatte zum Anschluss einer elektrisch schaltbaren Kupplungseinrichtung mit einem separaten Anschlussabschnitt aufweisen.
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In einer anderen Ausführung kann die Sattelpositionssensoreinrichtung den Sattelpositionssensor, die Geberträgerhülse mit der Festhülse, ein Armgehäuse mit einem Sensorgehäuse und ein Klammerelement zur Befestigung des Sensorgehäuses umfassen. Hiermit ist eine kompakte und leicht einzubauende Einheit geschaffen.
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In einer noch anderen Ausführung kann das Deckelgehäuse Kanäle zur Aufnahme und Führung eines Synchronmittels der zuzuordnenden Scheibenbremse aufweisen, woraus sich eine zusätzliche Funktion des Deckelgehäuse und Raumeinsparung ergibt.
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Eine weitere Ausführung der Scheibenbremsenanordnung sieht vor, dass die Nachstellvorrichtung eine elektrisch schaltbare Kupplungseinrichtung aufweist. Damit ist die Nachstellvorrichtung für einen großen Einsatzbereich ausgebildet.
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Es ist in einer noch weiteren Ausführung vorgesehen, dass ein Betätiger des Sattelpositionssensors der Sattelpositionssensoreinrichtung an oder/und in einem Schiebeführungsbolzen ortsfest angebracht ist. Damit ist ein einfacher und raumsparender Aufbau ermöglicht.
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Alternativ kann die Sattelpositionssensoreinrichtung raumsparend in einem Schiebeführungslager des Bremssattels in und an einem Schiebeführungsabschnitt angeordnet sein, wobei eine Festhülse an oder/und in einem Schiebeführungsbolzen drehfest angebracht ist.
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Es ergeben sich die folgenden Vorteile.
- – Eine sichere beidseitige Belagsensierung durch die Verschleißsensorvorrichtung wird möglich, ohne eine bauteil- und kostenaufwändige Zusatzausrüstung, z. B. mittels Reibkontakten an Bremsbelägen.
- – Die Sattelpositionssensoreinrichtung ermöglicht eine Sensierung des Belagverschleißes durch Wegmessung der Position des als Schwimmsattel ausgebildeten Bremssattels.
- – Der Sattelpositionssensor kann in einem temperaturunkritischen Bereich nahe des bisherigen Belagverschleißsensors angeordnet werden.
- – Es sind keine weiteren elektrischen Leitungen zu einem Armaturenbrett erforderlich (Sensorleitungen für Reibkontakte müssen nicht in heißem Bereich über die Bremsscheibe hinweg und separat durch das gesamte Fahrzeug bis hin zu einer Warnlampe am Armaturenbrett verlegt werden).
- – Eine bessere Belagausnutzung kann erreicht werden, da ein Belagwechsel erst nach tatsächlich aufgebrauchten Belägen erfolgt.
- – Die Ausführung ist preisgünstig aufgrund eines kostengünstigen und präzisen Winkelsensors, der auf einer schon vorhandenen Leiterplatte angeordnet werden kann.
- – Eine fehlerfreie und genaue Messung beider Belagseiten kann insbesondere hilfreich bei ungleicher Belagabnutzung sein.
- – Ein Fehlererkennung bei falsch ausgestattetem Baustellfahrzeug ist möglich (Überwachung ungleicher Belagabnutzung bei Verschmutzung).
- – Hochauflösendes Belagverschleißsignal durch Wegmessung über einen großen Winkelbereich.
- – Beschädigungen der Bremsscheibe bei ungleicher Belagabnutzung, z. B. durch einseitige Verschmutzung, können vermieden werden.
- – Da häufig aus Kostengründen auf Reibkontakte verzichtet wir, kann eine mögliche Gefahr von Beschädigung der Bremsscheibe bei verschmutzter Fahrbahn und fehlendem Spritzschutz mit der Verschleißsensorvorrichtung vermieden werden.
- – Es wird ein kontinuierlicher Belagstatus ermittelt, wodurch zusätzliche Reibkontakte mit Warnlampe entfallen können.
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Die Erfindung wird nun anhand beispielhafter Ausführungen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1 eine schematische Teilschnittansicht einer Scheibenbremsenanordnung;
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2–2a, 3–3a schematische Teilschnittansichten eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verschleißsensorvorrichtung einer erfindungsgemäßen Scheibenbremsenanordnung;
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4 eine schematische Teilschnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Verschleißsensorvorrichtung;
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5–6 schematische Teilschnittansichten eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Verschleißsensorvorrichtung;
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7 eine schematische Perspektivansicht einer Anordnung eines Deckelgehäuses mit einer Sattelpositionssensoreinrichtung des dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Verschleißsensorvorrichtung;
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8 eine vergrößerte schematische Perspektivansicht der Sattelpositionssensoreinrichtung nach 7;
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9 eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung der Sattelpositionssensoreinrichtung nach 8;
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10 eine weitere schematische Perspektivansicht des Deckelgehäuses nach 7; und
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11–14 schematische Blockschaltbilder der erfindungsgemäßen Verschleißsensorvorrichtung.
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1 zeigt eine schematische Teilschnittansicht einer Scheibenbremsenanordnung.
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Die Scheibenbremsenanordnung umfasst hier eine Scheibenbremse 1, eine Nachstellvorrichtung 12, eine Steuereinrichtung 50 und eine Verschleißsensorvorrichtung 100.
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Die Scheibenbremse 1 ist mit einer Bremsscheibe 2 versehen, welche um eine Bremsscheibendrehachse 2a drehbar ist. Beiderseits der Bremsscheibe 2 ist jeweils ein Bremsbelag 3, 3' mit jeweils einer Belagrückenplatte 3a, 3'a angeordnet. Die Bremsbeläge 3, 3a sind mit ihren Belagrückenplatten 3a, 3'a in Belagschächten eines ortsfesten Bremsträgers 4 aufgenommen. Die Bremsscheibe 2 ist von einem, hier als Schwimmsattel ausgeführten, Bremssattel 5 übergriffen. Der Bremssattel 5 weist seitliche Schiebeführungsabschnitte 5, 5a auf, welche parallel zu der Bremsscheibendrehachse 2a angeordnet sind und jeweils eine Schiebelagerung 6, 6' (Festlager, Loslager) mit Schiebeführungsbolzen 6b, 6'b bilden. Die Schiebeführungsbolzen 6b, 6'b sind an dem Bremsträger 4 befestigt. Dabei ist der Bremssattel 5 in Richtung von Schiebeführungsachsen 6a, 6'a relativ zu dem ortsfesten Bremsträger 4 verschiebbar angeordnet. Weiterhin weist der Bremssattel 5 einen Zuspannabschnitt 5b und einen nicht bezeichneten Rückenabschnitt auf, zwischen denen sich die Bremsscheibe 2 befindet.
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Der neben dem Zuspannabschnitt 5b des Bremssattels 5 befindliche Bremsbelag 3 wird zuspannseitiger Bremsbelag 3 und der am Rückenabschnitt des Bremssattels 5 angeordnete Bremsbelag 3' wird rückenseitiger oder reaktionsseitiger Bremsbelag 3' genannt.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist die Scheibenbremse 1 als zweistempelige Bremse mit einer ersten Spindeleinheit 7 und einer zweiten Spindeleinheit 7' mit jeweils einer Spindelachse 7a, 7'a ausgebildet. Die Spindelachsen 7a, 7'a verlaufen parallel zueinander und parallel zu der Bremsscheibendrehachse 2a. Die erste Spindeleinheit 7 weist einen ersten Gewindestempel 8 und die zweite Spindeleinheit 7' weist einen zweiten Gewindestempel 8' auf. Die Gewindestempel 8, 8' sind hier als Gewinderohre mit Außengewinde ausgebildet.
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Der zuspannseitige Bremsbelag 3 steht mit den Spindeleinheiten 7, 7' über Druckstücke 8a, 8'a, die an Enden der Gewindestempel 8, 8' angeordnet sind, in Verbindung. Der andere, reaktionsseitige Bremsbelag 3' ist auf der anderen Seite der Bremsscheibe 2 in dem Rückenabschnitt des Bremssattels 5 festgelegt. Die Gewindestempel 8, 8' sind jeweils mit ihren Außengewinden in einer Traverse 9, die auch als Brücke bezeichnet wird, in Innengewinden der Traverse 9 verdrehbar angeordnet.
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Die Traverse 9 und somit die Gewindestempel 8, 8' sind von einer Zuspannvorrichtung, hier ein Bremsdrehhebel 10 betätigbar. Der Bremsdrehhebel 10 ist hier um eine nicht gezeigte Achse, die rechtwinklig zur Bremsscheibendrehachse 2a verläuft, verschwenkbar und weist einen Hebelkörper auf, welcher mit der Traverse 9 in Zusammenwirkung steht.
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Die Traverse 9 ist in Richtung der Bremsscheibendrehachse 2a durch den Bremsdrehhebel 10 verstellbar. Eine Bewegung auf die Bremsscheibe 2 zu wird als Zuspannbewegung bezeichnet, und eine Bewegung in Gegenrichtung wird Lösebewegung genannt. Eine nicht bezeichnete Rückstellfeder ist in der Mitte der Traverse 9 in einer entsprechenden Ausnehmung auf der belagseitigen Seite der Traverse 9 aufgenommen und stützt sich am Bremssattel 5 ab. Mittels dieser Rückstellfeder wird die Traverse 9 bei der Lösebewegung in die in 1 gezeigt gelöste Stellung der Scheibenbremse 1 verstellt.
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Ein Abstand zwischen den Bremsbelägen 3, 3' und der Bremsscheibe 2 in der gelösten Stellung wird als Lüftspiel bezeichnet. Infolge von Belag- und Scheibenverschleiß wird dieses Lüftspiel größer. Wenn dies nicht kompensiert wird, kann die Scheibenbremse 1 ihre Spitzenleistung nicht erreichen, da ein Betätigungshub der Betätigungsmechanik, d. h. hier der Betätigungshub bzw. ein Schwenkwinkel des Bremsdrehhebels 10, vergrößert ist.
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Die Scheibenbremse
1 kann unterschiedliche Kraftantriebe aufweisen. Der Drehhebel
10 wird hier z. B. pneumatisch betätigt. Zu Aufbau und Funktion einer pneumatischen Scheibenbremse
1 wird auf die entsprechende Beschreibung der
DE 197 29 024 C1 verwiesen.
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Die Nachstellvorrichtung 12 ist zur Verschleißnachstellung eines vorher festgelegten Lüftspiels, das als Nominallüftspiel bezeichnet wird, ausgebildet und wird unten weiter noch ausführlich erläutert. Unter dem Begriff „Nachstellung” ist eine sowohl eine Lüftspielverkleinerung als auch eine Lüftspielvergrößerung zu verstehen. Das vorher festgelegte Lüftspiel ist durch die Geometrie der Scheibenbremse 1 bestimmt und weist ein so genanntes konstruktives Lüftspiel auf. Mit anderen Worten, die Nachstellvorrichtung 12 verkleinert ein vorhandenes Lüftspiel, wenn dieses in Bezug auf das vorher festgelegte Lüftspiel zu groß ist, und sie vergrößert ein vorhandenes Lüftspiel, wenn dieses in Bezug auf das vorher festgelegte Lüftspiel zu klein ist.
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Wenn die Scheibenbremse 1 wie in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel eine zweistempelige Scheibenbremse 1 ist, ist eine Drehkopplung des ersten Gewindestempels 8 der ersten Spindeleinheit 7 mit dem zweite Gewindestempel 8' der zweiten Spindeleinheit 7' vorgesehen. Dies wird durch eine so genannte Synchroneinheit realisiert, welche hier zwei Synchronräder 8d, 8'd und ein Synchronmittel 8e, hier eine Kette, aufweist.
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Die Nachstellvorrichtung 12 ist hier in den ersten Gewindestempel 8 eingesetzt und weist eine Nachstellerwelle 8b auf, welche innerhalb des Gewindestempels 8 mit eifern Ende mit diesem drehfest gekoppelt ist (siehe z. B. 2). Das andere Ende der Nachstellerwelle 8b ist mit dem einen Synchronrad 8d drehfest verbunden.
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In den zweiten Gewindestempel 8' ist eine so genannte Mitnehmerwelle 8'b eingesetzt und mit ihrem einen Ende innerhalb des zweiten Gewindestempels 8' drehfest gekoppelt ist. In einem Endbereich des anderen Endes der Mitnehmerwelle 8'b ist das andere Synchronrad 8'd drehfest angebracht und über das Synchronmittel 8e mit dem Synchronrad 8d der Nachstellerwelle 8b gekoppelt. Zudem weist das andere Ende der Mitnehmerwelle 8'b ein Kopplungsende 8c auf, welches mit der Verschleißsensorvorrichtung 100 gekoppelt ist.
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Die Nachstellvorrichtung 12 ist mit dem Bremsdrehhebel 10 über eine Antriebseinheit 11 gekoppelt. Die Antriebseinheit 11 umfasst ein mit dem Bremsdrehhebel 10 verbundenes Antriebselement 11a und ein mit der Nachstellvorrichtung 12 gekoppeltes Drehantriebselement 11b. Das Antriebselement 11a und das Drehantriebselement 11b stehen miteinander in Eingriff. Dies ist z. B. in den 2 und 3 deutlich zu erkennen.
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Im Fall einer Nachstellung wird die Nachstellerwelle 8b von der Nachstellvorrichtung 12 verdreht, wobei diese Drehbewegung der Nachstellerwelle 8b auf den ersten Gewindestempel 8 und über das Synchronmittel 8e auf die Mitnehmerwelle 8'b und den zweiten Gewindestempel 8' übertragen wird. Auf diese Weise ändert sich die gemeinsame Axialposition der Gewindestempel 8, 8' relativ zu der Traverse 9. Unter dem Begriff Axialposition ist hier eine Position der Gewindestempel 8, 8' in Axialrichtung der Bremsscheibendrehachse 2a und der Spindelachsen 7a, 7'a zu verstehen.
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Gleichzeitig wird diese Drehbewegung durch das Kopplungsende 8c der Mitnehmerwelle 8'b auch auf die Verschleißsensorvorrichtung 100 übertragen. Die Verschleißsensorvorrichtung 100 erfasst somit den Verschleiß der Bremsbeläge 3, 3' und der Bremsscheibe 2.
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Die Verschleißsensorvorrichtung 100 weist in dieser Ausführung z. B. ein Potentiometer mit oder ohne Getriebe auf. Das Potentiometer kann auch ein Mehrgangpotentiometer sein und ist mit der Steuereinrichtung 50 über eine nicht dargestellte Leitung verbunden. Die Steuereinrichtung 50 kann z. B. in einem Bremssteuergerät oder in einem anderen Steuergerät angeordnet sein. Ein elektrischer Widerstand des Mehrgangpotentiometers ist von einem Drehwinkel der angekoppelten Mitnehmerwelle 8'b veränderbar und proportional zu dem Belagverschleiß der Bremsbeläge 3, 3' und der Bremsscheibe 2 der Scheibenbremse 1.
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2–2a und 3–3a zeigen schematische Teilschnittansichten eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Verschleißsensorvorrichtung 100 der erfindungsgemäßen Scheibenbremsenanordnung. In 2–2a ist der Bremsbelag 3 in einem neuen Zustand gezeigt, wobei 3–3a einen Verschleißzustand darstellt.
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Die Nachstellvorrichtung
12 ist hier mit einer elektrisch schaltbaren elektromagnetischen Kupplungseinrichtung
13 versehen. Die elektromagnetische Kupplungseinrichtung
13 weist eine Elektromagnetspule
13a und eine elektrisch leitende Anschlussleitung
13b auf, welche mit an einer Leiterplatte
16 angeschlossen ist. Die elektromagnetische Kupplungseinrichtung
13 ist zusammen mit einem Belagverschleißsensor
14 und einem Zuspannwegsensor
15 in der
DE 10 2012 002 731 A1 ausführlich beschrieben, worauf hier verwiesen wird. Daher wird auf diese Funktionsgruppen hier nicht weiter eingegangen, sondern nur wenn es im Zusammenhang mit der Beschreibung erforderlich ist.
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Die Verschleißsensorvorrichtung 100 umfasst hier den Belagverschleißsensor 14 mit einem Verschleißgeberelement 14a und mit einem Verschleißsensorelement 14b, den Zuspannwegsensor 15 mit einem Zuspannweggeberelement 15a und mit einem Zuspannwegsensorelement 15b, und eine Sattelpositionssensoreinrichtung 20.
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Die Sattelpositionssensoreinrichtung 20 erfasst die Lage des Bremssattels 5 relativ zu dem ortsfesten Bremsträger 4. Dadurch ist es möglich, die Dicke bzw. den Verschleiß des rückenseitigen Bremsbelags 3 indirekt zu ermitteln.
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Die Sattelpositionssensoreinrichtung 20 des ersten Ausführungsbeispiels umfasst einen Betätiger 21, eine Übertragungseinheit 22, einen Sensorantrieb 23 und einen Sattelpositionssensor 24.
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Der Betätiger 21 ist ein stabförmiges Element, welches an einem Ende einen Abtriebsabschnitt 21a und an einem anderen Ende einen Befestigungsabschnitt 21b aufweist. Mit dem Befestigungsabschnitt 21b ist der Betätiger 21 in dem Schiebeführungsbolzen 6b des Schiebeführungslagers 6 des Bremssattels 5 befestigt. Der Betätiger 21 ist dabei in seiner Längsrichtung koaxial zu der Schiebeführungsachse 6a angeordnet. Der Abtriebsabschnitt 21a ist in einem Gehäuseabschnitt 25 angeordnet, wobei ein mittlerer Abschnitt des Betätigers 21 zwischen dem Abtriebsabschnitt 21b und einer Stirnseite des Schiebeführungsbolzens 6b, aus dem der Betätiger 21 von der Bremsscheibe 2 wegweisend hervorsteht, in einer Wand des Gehäuseabschnitts 25 in einem Führungsabschnitt 25d längsverschiebbar gelagert und geführt ist. Zwischen der Wand des Gehäuseabschnitts 25 mit dem Führungsabschnitt 25d und der Stirnseite des Schiebeführungsbolzens 6b ist der mittlere Abschnitt des Betätigers 21 mit einem Federelement 21c umgeben.
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Der Abtriebsabschnitt 21a des Betätigers 21 ist im Längsschnitt keilförmig ausgebildet, wobei sich die Keilform zum Ende des Abtriebsabschnitts 21a hin verlaufend verjüngt. Das verjüngte Ende des Abtriebsabschnitts 21a steht in einen Innenraum eines Getriebegehäuses 18b hervor. Das Getriebegehäuse 18b ist mit dem Gehäuseabschnitt 25 und mit einem Gehäuse 18, welches eine die Sensoren 14, 15 und 24 abdeckt, verbunden. Es kann aber auch ein separates Getriebegehäuse sein. Das Gehäuse 18 ist mit Befestigungselementen 19 an dem Deckel 5c des Zuspannabschnitts 5b des Bremssattels 5 befestigt, wobei sich das Getriebegehäuse 18b von dem Bereich der Sensoren 14, 15, und 24, die sich in einer Ebene dicht neben einer Ebene des Synchronmittels 8e befinden, schräg zur Bremsscheibe 2 zum Schiebeführungsabschnitt 5a des Bremssattels 5 hin erstreckt und an diesem mit einem weiteren Befestigungselement 19, z. B. Schraube, befestigt ist.
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Das Getriebegehäuse 18b ist mit einem Boden versehen, welcher hier einen Führungsabschnitt 25b und einen Tragabschnitt 25c des Gehäuseabschnitts 25 bildet und das Getriebegehäuse 18b zum Bremssattel 5 hin verschließt.
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In dem Getriebegehäuse 18b ist die Übertragungseinheit 22 angeordnet. Die Übertragungseinheit 22 dient zur Übertragung und Umsetzung einer Längsbewegung des Betätigers 21, welche durch die Bewegung des Bremssattels 5 längs der Schiebeführungsachsen 6a, 6'a aufgrund von Verschleiß des rückenseitigen Bremsbelags 3' bewirkt wird, in eine Drehbewegung auf den Sattelpositionssensor 24. Die Übertragungseinheit 22 umfasst hier einen Antriebshebel 22a mit einem Antriebsabschnitt 22b, einen Abtriebshebel 22c mit einer Verzahnung 22d und einem Sensorantrieb 23. Außerdem bildet die Übertragungseinheit 22 eine räumliche Anpassung des Betätigers 21 an den in der Ebene der anderen Sensoren 14, 15 angeordneten Sattelpositionssensor 24. Mit anderen Worten, die Übertragungseinheit 22 überbrückt den Abstand zwischen Betätiger 21 und Sattelpositionssensor 24 und bildet gleichzeitig ein Getriebe, durch welches auch ein Messeffekt (Auflösung) vergrößert werden kann.
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Der Antriebshebel 22a und der Abtriebshebel 22c sind in einer Art Nabe verbunden, wobei sie zusammen mit der Nabe um eine Achse 22e verschwenkbar an einer Innenseite des Tragabschnitts 25c angebracht sind. Die Achse 22e verläuft hier parallel zu der Schiebeführungsachse 6a und zu der Bremsscheibendrehachse 2a.
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Der Antriebshebel 22a ist zu dem Schiebeführungsbolzen 6b hin weisend schräg an der Nabe angebracht, wobei der Antriebsabschnitt 22b an dem freien Ende des Antriebshebels 22a so angebracht ist, dass sich der Antriebsabschnitt 22b parallel zu der Bremsscheibe 2 und rechtwinklig zu dem Betätiger 21 erstreckt. Der Antriebsabschnitt 22b ist zwischen Führungsabschnitten 25a und 25b des Gehäuseabschnitts 25 geführt angeordnet und steht mit dem keilförmigen Abtriebsabschnitt 21a in Eingriff. Eine Kontaktfläche des Antriebsabschnitts 22b, welche mit dem keilförmigen Abtriebsabschnitt 21a in Eingriff steht, ist als Reibfläche mit angepasster Winkeländerung des keilförmigen Abtriebsabschnitts 21a des Betätigers 21 ausgebildet, wobei die in Eingriff befindlichen Oberflächen verdrillt sind. Eine Verdrillung erfolgt um eine schräge Längsachse des Abtriebsabschnitts 21a des Betätigers 21, welche schräg zu der Achse 24e verläuft. Dies ist in den 2a und 3a verdeutlicht, welche eine Draufsicht auf die Hebel 22a, 22c und den Sensorantrieb 23 zeigen.
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Die Hebel 22a, 22c sind mittels eines Federelementes 22f um die Achse 22e derart vorgespannt, dass die in Eingriff befindlichen Oberflächen von Antriebsabschnitt 22b und Abtriebsabschnitt 21a des Betätigers aneinander gedrückt werden und ständig in Kontakt stehen. Das Federelement 22f ist z. B. eine Drehfeder, deren eines Ende mit den Hebeln 22b, 22c in Kontakt steht, wobei sich das andere Ende der Drehfeder an dem Tragabschnitt 25c abstützt.
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Der Abtriebshebel 22c erstreckt sich schräg von der Nabe von der Bremsscheibe 2 hinweg zu der Spindelachse 7a hin weisend. Das freie Ende des Abtriebshebels 22c ist mit einem Zahnradsegment mit einem Verzahnungsabschnitt 22d versehen. Der Verzahnungsabschnitt 22d steht mit einer Verzahnung 24d eines Geberelementträgers 24c des Sattelpositionssensors 24 in Eingriff.
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Der Sensorantrieb 23 weist den Verzahnungsabschnitt 22d und den Geberelementträger 24c mit der Verzahnung 24d auf.
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Der Sattelpositionssensor
24 umfasst ein Positionsgeberelement
24a, ein Positionssensorelement
24b und den Geberelementträger
24c mit der Verzahnung
24d. Das Positionsgeberelement
24a ist wie die anderen Geberelemente
14a und
15a der anderen Sensoren als Permanentmagnet ausgebildet, und steht mit dem Positionssensorelement (z. B. Hall-Sensor) wie bei den anderen Sensoren in Zusammenwirkung. Der Sattelpositionssensor
24 ist als Winkelsensor ausgebildet. In Bezug auf Aufbau und Funktion dieser Zusammenwirkung wird auf die
DE 10 2012 002 731 A1 verwiesen. Das Positionsgeberelement
24a ist auf dem Geberelementträger
24c befestigt und mit diesem um eine Trägerachse
24e verdrehbar. Die Trägerachse
24e ist ortsfest an dem Führungsabschnitt
25d angeordnet und verläuft parallel zu der Bremsscheibendrehachse
2a wie auch zu der Achse
22e und zu der Schiebeführungsachse
6a.
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Das Positionssensorelement 24b ist wie die Geberelemente 14b und 15b der anderen Sensoren auf einer gemeinsamen Leiterplatte 16 angebracht. Das Gehäuse 18 weist ein Anschlussgehäuse 18a auf, in welchem eine gemeinsame Anschlusseinrichtung 17 für die Verschleißsensorvorrichtung 100 angeordnet ist. Die Anschlusseinrichtung 17 ist auf der gemeinsamen Leiterplatte 16 mechanisch angebracht und elektrisch angeschlossen und wird unten noch weiter erläutert.
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Bei vorhandenem Verschleiß in einem Verschleißzustand von Bremsbelägen 3, 3' und Bremsscheibe 2, der beispielhaft in den 3 und 3a dargestellt ist, verschiebt sich der Bremssattel 5 in Richtung der Schiebeführungsachsen 6a, 6'a in Richtung Bremsscheibe 2. Diese Längsbewegung wird mittels der in Eingriff stehenden Abschnitte 21a des Betätigers 21 und 22b der Übertragungseinheit 22 in eine Schwenkbewegung der Hebel 22a und 22c um die Achse 22e umgesetzt. Die Schwenkbewegung der Hebel 22a und 22c wiederum wird durch die in Eingriff stehenden Verzahnungen 22d des Hebels 22c und 24d des Geberelementträgers 24c in eine Verschwenkbewegung des Geberelementträgers 24c mit dem Positionsgeberelement 24a um die Trägerachse 24e umgesetzt und durch das Positionssensorelement 24b erfasst. Das Positionssensorelement 24b erzeugt dann ein von der Verschiebung bzw. der Position des Bremssattels 5 abhängiges elektrisches Signal, das über die Anschlusseinrichtung 17 zusammen mit den elektrischen Signalen der anderen Sensoren 14, 15 an die Steuereinrichtung 50 zur Auswertung weitergeleitet wird.
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4 zeigt eine schematische Teilschnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Verschleißsensorvorrichtung 100.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist nur beispielhaft eine mechanische Nachstellvorrichtung 12' gezeigt, welche anstelle der Nachstellvorrichtung 12 mit elektromagnetischer Kupplungseinrichtung 13 eingesetzt werden kann.
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Es werden nur die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Die Übertragungseinheit 22 des zweiten Ausführungsbeispiels weist ein Übertragungsmittel 27 in Form eines Zugmittels, z. B. ein Zahnriemen, ein Antriebsrad 27a und die Verzahnung 24d des Geberelementträgers 24c angepasst an das Übertragungsmittel 27 auf. Die Verzahnung 24d kann somit z. B. eine Zahnriemenverzahnung sein.
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Der Gehäuseabschnitt 25 ist in einer Öffnung des Schiebeführungsabschnitts 5a vor der Stirnseite des Schiebeführungsbolzens 6b eingesetzt und an dem Bremssattel 5 über Befestigungselemente 19, z. B. Schrauben, befestigt. Eine äußere Wand weist eine Öffnung auf, an welcher ein erstes Ende eines kanalartigen, gebogenen Gehäuseabschnitts 26 angebracht ist. Eine innen in der Öffnung in einem Abstand vor der Stirnseite des Schiebeführungsbolzens 6b liegende Wand des Gehäuseabschnitts 25 ist mit einer weiteren Öffnung versehen, durch welche sich der Betätiger 21 in den Innenraum des Gehäuseabschnitts 25 hindurch erstreckt und in einem Führungsabschnitt 25b längsverschiebbar geführt ist.
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Zwischen der inneren Wand des Gehäuseabschnitts 25 und der Stirnseite des Schieberführungsbolzens 6b ist wie im ersten Ausführungsbeispiel das dort beschriebene Federelement 21c angeordnet.
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Das Übertragungsmittel 27 ist in dem kanalartigen, gebogenen Gehäuseabschnitt 26 geführt, wobei das Übertragungsmittel 27 als Zahnriemen verschränkt geführt ist. Der Gehäuseabschnitt 26 ist mit seinem ersten Ende an der Wand des Gehäuseabschnitts 25 angebracht, wobei das Übertragungsmittel 27 durch die Öffnung in dieser Wand in den Innenraum des Gehäuseabschnitts 25 hinein verläuft und das Antriebsrad 27a umschlingt. Das Antriebsrad 27a ist um eine Antriebsachse 27b drehbar an dem Gehäuseabschnitt 25 angebracht. Oberhalb des Antriebsrads 27a steht das Übertragungsmittel 27 mit dem Abtriebsabschnitt 21a des Betätigers 21 in Eingriff. Der Abtriebsabschnitt 21a ist für einen Eingriff mit dem Übertragungsmittel 27 angepasst. So kann der Abtriebsabschnitt 21a z. B. eine Profilierung mit einem oder mehreren hervorstehende Zähnen aufweisen, welche mit passenden Öffnungen des Übertragungsmittels 27 zusammenwirken.
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An dem anderen Ende des kanalartigen, nach oben gebogenen Gehäuseabschnitts 26 ist ein Gebergehäuseabschnitt 26a angeordnet, welcher den Geberelementträger 24c und das Positionsgeberelement 24a umgibt, wobei das Übertragungsmittel 27 sich durch eine passende Öffnung hindurch aus dem kanalartigen Gehäuseabschnitt 26 in den Innenraum des Gebergehäuseabschnitts 26a erstreckt und die Verzahnung 24d des Geberelementträgers 24c umschlingt.
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Bei vorhandenem Verschleiß wird die Bewegung des Bremssattels 5 durch den Betätiger 21 auf das Übertragungsmittel 27 übertragen. Das Übertragungsmittel 27 überträgt seinerseits seine in dem kanalartigen, gebogenen Gehäuseabschnitt 26 geführte Bewegung in eine Drehbewegung des Geberelementträgers 24c.
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Der Abtriebsabschnitt 21a des Betätigers 21 kann auch mit einer mit ihm korrespondierenden zusätzlichen Profilierung des Antriebsrads 27a zusammen wirken, wie z. B. Zahnstange und Zahnrad. Anstelle des Antriebsrads 27a kann auch eine Zahnradgetriebeanordnung mit zwei oder mehreren Getriebestufen vorgesehen sein.
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In 5–6 sind schematische Teilschnittansichten eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Verschleißsensorvorrichtung 100 gezeigt.
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Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel darin, dass die Sattelpositionssensoreinrichtung 20 eine Geberträgerhülse 30 und eine Festhülse 31 aufweist, welche ineinandergreifen und ein Federelement 32 einschließen. Durch die Bewegung des Bremssattels 5 werden diese beiden Hülsen 30 und 31 gegen die Kraft des Federelementes 32 zusammengedrückt, wobei sich die Geberträgerhülse 30 verdreht. Die Geberträgerhülse 30 trägt das Positionsgeberelement 24a des Sattelpositionssensors 24. Die Verdrehung von Geberträgerhülse 30 und Positionsgeberelement 24a wird von dem Positionssensorelement 24b des Sattelpositionssensors 24 wie bereits oben beschrieben als Bewegung des Bremssattels 5 bzw. als dessen Position erfasst.
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Die Geberträgerhülse 30 ist ein Hohlzylinder mit einem kreisförmigen Querschnitt. Ein Innenraum dieses Hohlzylinders ist an einem Ende, das zu dem Positionsgeberelement 24b weist, durch einen Trägerabschnitt 30a verschlossen. Auf der Außenseite des Trägerabschnitts 30a ist das Positionsgeberelement 24a befestigt. Zusätzlich kann die Außenseite des Trägerabschnitts 30a für ein Lager 29 (siehe 6) ausgebildet sein. Das Lager 29 kann ein Gleitlager oder/und ein Wälzkörperlager sein. Das andere Ende des Innenraums des Hohlzylinders ist offen, wobei eine Innenwand 30c mit einem Bewegungsgewinde als Innengewinde versehen ist.
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Die Festhülse 31 weist einen hohlzylindrischen Körper mit einem Innenraum 31c mit kreisförmigem Querschnitt, einen Befestigungsabschnitt 31a und ein Bewegungsgewinde 31b auf. Das Bewegungsgewinde 31b ist ein Außengewinde, welches mit dem Bewegungsgewinde der Geberträgerhülse 30 korrespondiert. Der Innenraum 31c des hohlzylindrische Körper ist an einem Ende des Körpers offen. Das andere Ende, welches zur Bremsscheibe 2 weist, ist mit einem Boden 31d verschlossen, an dem der Befestigungsabschnitt 31a angebracht ist. Der Befestigungsabschnitt 31a ist hier als ein von dem Boden 31d nach außen, d. h. zur Bremsscheibe 2 hin weisend, hervorstehender Sechskantbolzen ausgebildet. Das Bewegungsgewinde 31b ist eine Art Schneckengewinde und ist auf dem Außenmantel des hohlzylindrischen Körpers der Festhülse 31 angeordnet. In 9 ist dies deutlich zu erkennen.
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Die Festhülse 31 ist mit dem Befestigungsabschnitt 31a voran in eine Aufnahme des Schiebeführungsbolzens 6b eingeführt, wobei der Befestigungsabschnitt 31a als Sechskantbolzen in einer entsprechend geformten Sechskantaufnahme 33a drehfest aufgenommen ist. Es ist natürlich auch eine geometrische Umkehr von Sechskantaufnahme und -bolzen denkbar, wobei die Sechskantaufnahme in der Festhülse 31 eingeformt ist und der Sechskantbolzen, z. B. ein Zusatzteil, in dem Schiebeführungsbolzen 6b eingesetzt oder an diesen angeformt ist.
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Das Federelement 32 ist in den Innenraum 31c der Festhülse 31 eingesetzt, wobei eine Platte 31e zwischen Federende und dem Boden 31d angeordnet sein kann, wie aus 6 zu erkennen ist. Die Platte 31e ist dem Federende des Federelementes 32 entsprechend angepasst. Das Federelement 32 steht aus dem Innenraum 31c hervor und erstreckt sich in den Innenraum 30c der Geberträgerhülse 30, in welchem es mit seinem anderen Federende an der Innenseite des Trägerabschnitts 30a aufliegt. Diese Innenseite kann dem Federende entsprechend angepasst sein.
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Das Innengewinde der Geberträgerhülse 30 steht mit dem Bewegungsgewinde 31b der Festhülse 30 im zusammengebauten Zustand von Geberträgerhülse 30 und Festhülse 31 derart in Eingriff, dass eine Längsbewegung der Geberträgerhülse 30 relativ zur Festhülse 31 oder umgekehrt eine Drehbewegung der Geberträgerhülse 30 bewirkt. Die Geberträgerhülse 30 lässt sich in einer Ausführung in Bezug auf die feststehende Festhülse 31 um ca. 290° verdrehen.
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Dabei stützt sich die Geberträgerhülse 30 mit ihrem Trägerabschnitt 30a über das Lager 29 an der Unterseite einer damit korrespondierenden Lagerung ab. Das Federelement 32 ist in seiner Längsrichtung und torsionsmäßig vorgespannt und übt auf die Geberträgerhülse 30 und die Festhülse 31 eine axiale Vorspannkraft in Richtung der Schiebeführungsachse 6a aus. Dabei stützen sich die Geberträgerhülse 30 mit ihrem Trägerabschnitt 30a über das Lager 29 an der Unterseite einer damit korrespondierenden Lagerung und die Festhülse 31 über den Boden 31d an dem ortsfesten Schiebeführungsbolzen 6b ab. Die Vorspannung des Federelementes 32 sowohl in seiner Längsrichtung als auch um seine Längsachse dient zur Hysteresevermeidung der Hülsenbauteile untereinander.
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Die Lagerung des Trägerabschnitts 30a der Geberträgerhülse 30 ist an einer Leiterplatte 16a um das Positionssensorelement 24b herum angeordnet, welche in einem Gebergehäuseabschnitt 26b eines Gehäuseabschnitts 26 fest angebracht ist. Der Gebergehäuseabschnitt 26b ist über der Öffnung für den Schiebeführungsbolzen 6 des Schiebeführungsabschnitts 5a des Bremssattels 5 befestigt und durch einen Zentrierabschnitt 26c in dieser Öffnung zentriert. Eine Befestigung ist hier mittels eines Befestigungsbügels bzw. eines Klammerelementes 28 (siehe auch 7–9) realisiert.
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Die Leiterplatte 16a trägt das Positionssensorelement 24b, ist mit elektrischen Leiterbahnen für das Positionssensorelement 24b versehen und erstreckt sich über die Öffnung des Schiebeführungsabschnitts 5a des Bremssattels 5 in dem Gebergehäuseabschnitt 26 hinweg in einen Hohlraum des Gehäuseabschnitts 26 hinein. Der Gehäuseabschnitt 26 ist in dem in 5 gezeigten Beispiel mit dem Gebergehäuseabschnitt 26b einstückig ausgebildet und erstreckt sich parallel zur Schiebeführungsachse 6a bis zu dem Gehäuse 18. In dem Hohlraum des Gehäuseabschnitts 26 sind Leitungsverbinder 16b angeordnet, welche eine elektrische Verbindung zwischen den Leiterbahnen der Leiterplatte 16a und der Leiterplatte 16 in dem Gehäuse 18 über einen Steckverbinder 16c herstellen. Auf diese Weise ist die Sattelpositionssensoreinrichtung 20 mit dem Sattelpositionssensor 24 an der gemeinsamen Leiterplatte 16 des Belagverschleißsensors 14 und des Zuspannwegsensors 15 angeschlossen.
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Die gemeinsame Leiterplatte 16 weist die Anschlusseinrichtung 17 für ein Anschlusskabel 17a mit einer Steckverbindung 17b auf, welche einen gemeinsamen elektrischen Anschluss für die Verschleißsensorvorrichtung 100 bildet. Außerdem ist die Anschlusseinrichtung 17 über eine weitere Steckverbindung 17c mit der elektrisch leitenden Anschlussleitung 13b der elektrisch schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 der Nachstellvorrichtung 12 verbunden.
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Eine Variante des Gehäuseabschnitts 26 ist als ein Armgehäuse 260 in 6 dargestellt. Das Armgehäuse 260 weist an seinem freien Ende einen zu dem Armgehäuse 260 abgewinkelten Verbinderabschnitt 260a auf, welcher einen Stecker 160 (siehe 8) aufweist, der mit der Steckverbindung 16c auf der Leiterplatte 16 zusammenwirkt. Zudem ist der Verbinderabschnitt 260a dergestalt geformt, dass er mit einer Aufnahme 180g (siehe 8) korrespondiert. Dies wird unten noch näher erläutert.
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Hierzu zeigt 7 eine schematische Perspektivansicht einer Anordnung eines Deckelgehäuses 180 mit einer Sattelpositionssensoreinrichtung 20 des dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Verschleißsensorvorrichtung 100. In 8 ist eine vergrößerte schematische Perspektivansicht der Sattelpositionssensoreinrichtung 20 nach 7 dargestellt. 9 zeigt eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung der Sattelpositionssensoreinrichtung 20 nach 8, und 10 stellt eine weitere schematische Perspektivansicht des Deckelgehäuses 180 nach 7 dar.
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Das Deckelgehäuse 180 umfasst einen Mittelabschnitt 180a, einen Mitnehmerabschnitt 180b, einen Nachstellerabschnitt 180c, Anschlussabschnitte 180d, 180e und Halteabschnitte 180f. Zudem sind an dem umlaufenden Rand des Deckelgehäuses 180 Befestigungsabschnitte 180h mit Durchgangslöchern für Befestigungselemente 19 zur Befestigung des Deckelgehäuses 180 an dem Bremssattel 5 vorgesehen. Eine Aufnahme 180g auf der Oberseite des Nachstellerabschnitts 180c dient zur Aufnahme des Verbinderabschnitts 260a des Armgehäuses 260 der Sattelpositionssensoreinrichtung 20.
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An der Unterseite des Deckelgehäuses 180, die in 10 gezeigt ist, ist eine umlaufende Auflagefläche 180i vorgesehen, in welcher eine umlaufende Nut 180j für eine Dichtung eingeformt ist.
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Der Mittelabschnitt 180a weist zwei längs verlaufende Kanäle 181 zur Aufnahme bzw. Abdeckung des Synchronmittels 8e auf. An dem in 7 links angeordneten Ende des Mittelabschnitts 180a ist der kreisförmige Mitnehmerabschnitt 180b angeformt, welcher über dem zweiten Synchronrad 8'd der Mitnehmerwelle 8'b (siehe 1) angeordnet ist und das zweite Synchronrad 8'd abdeckt. Auf dem Mitnehmerabschnitt 180b ist der Anschlussabschnitt 180e mit dem zugehörigen Halteabschnitt 180f aufgebracht. Der Anschlussabschnitt 180e weist eine elektrische Steckverbindung für die Anschlussleitung 13b der elektrisch schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 auf. Diese Steckverbindung ist hier mit einer Leiterplatte 16' (10) elektrisch verbunden, an welche die Anschlussleitung 13b der elektrisch schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 angeschlossen ist. Der Anschlussabschnitt 180e dient zur Aufnahme eines Steckers eines Anschlusskabels, wobei der Halteabschnitt 180f zur Fixierung des Steckers und/oder dieses Anschlusskabels vorgesehen ist.
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An dem in 7 rechts angeordneten Ende des Mittelabschnitts 180a ist der kreisförmige Nachstellerabschnitt 180c angeformt, welcher über dem ersten Synchronrad 8d der Nachstellerwelle 8b (siehe 1) angeordnet ist und das erste Synchronrad 8d abdeckt. Auf dem Nachstellerabschnitt 180c ist der Anschlussabschnitt 180d mit dem zugehörigen Halteabschnitt 180f aufgebracht. Der Anschlussabschnitt 180d weist ebenfalls eine elektrische Steckverbindung auf. Diese Steckverbindung ist hier mit der Leiterplatte 16 (10) und den darauf angeordneten Sensorelementen 14b und 15b sowie dem Steckverbinder 16c für den Sattelpositionssensor 24 elektrisch verbunden und bildet somit den gemeinsamen Anschluss für den Belagverschleißsensor 14 und den Zuspannwegsensor 15. Der Anschlussabschnitt 180d dient zur Aufnahme eines Steckers eines Anschlusskabels, wobei der Halteabschnitt 180f zur Fixierung des Steckers und/oder dieses Anschlusskabels vorgesehen ist.
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Neben dem Anschlussabschnitt 180d ist die oben bereits erwähnte Aufnahme 180g angeordnet, welche den Steckverbinder 16c aufweist, der mit der Leiterplatte 16 elektrisch verbunden ist und zum elektrischen Anschluss des Sattelpositionssensors 24 der Sattelpositionssensoreinrichtung 20 dient.
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Die Sattelpositionssensoreinrichtung 20 umfasst in dem dritten Ausführungsbeispiel den Sattelpositionssensor 24, die Geberträgerhülse 30 mit der Festhülse 31, ein Armgehäuse 260 mit einem Sensorgehäuse 261 und das Klammerelement 28.
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8 zeigt dazu zwei Baugruppen, von denen eine erste Baugruppe aus der Geberträgerhülse 30 mit dem Positionsgeberelement 24a und der Festhülse 31 besteht. Diese erste Baugruppe wird wie bereits oben im Zusammenhang mit 5–6 beschrieben in den Schiebeführungsabschnitt 5a des Bremssattels 5 und in den zugehörigen Schiebeführungsbolzen 6b eingesetzt. Dies kann vor Montage der Deckelgehäuses 180 erfolgen oder danach.
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Die zweite Baugruppe umfasst das Armgehäuse 260 mit dem damit verbundenen Sensorgehäuse 261 mit dem Positionssensorelement 24b und dem Klammerelement 28. Nach Einbau der ersten Baugruppe und des Deckelgehäuses 180 wird die zweite Baugruppe montiert, wobei der Verbinderabschnitt 260a des Armgehäuses 260 in die dafür vorgesehene Aufnahme 180g des Deckelgehäuses 180 eingeführt wird, wobei gleichzeitig das Sensorgehäuse 261 auf/in die Öffnung in dem Schiebeführungsabschnitt 5a des Bremssattels 5 über die erste Baugruppe montiert und mit dem Klammerelement 28 am Bremssattel 5 fixiert wird.
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Das Klammerelement 28 ist mit einer Öffnung 28a versehen, welche mit einer hervorstehenden Zentrierung 261b des Sensorgehäuses 260 zusammenwirkt, wie aus 8 deutlich zu erkennen ist. Zwei abgebogene Arme des Klammerelementes 28 sind derart ausgebildet, dass sie mit korrespondierenden Abschnitten des Bremssattels 5 zusammen wirken. Dies ist nicht näher gezeigt und beschrieben, aber leicht vorstellbar.
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Das Sensorgehäuse 261 weist einen sich radial nach außen erstreckenden Plattenabschnitt 261a auf, an dessen Ende das Armgehäuse 260 angebracht ist.
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Das Armgehäuse 260 umfasst den Verbinderabschnitt 260a mit den Steckern 160, einen Arm 260b und einen Pfostenabschnitt 260c. An dem einen Ende des Arms 260b, welcher im eingebauten Zustand der Sattelpositionssensoreinrichtung 20 am Bremssattel 5 im Wesentlichen parallel zur Bremsscheibe 2 angeordnet ist, ist der Verbinderabschnitt 260a um etwa 90° zur Bremsscheibe 2 hin weisend abgewinkelt angebracht. An dem anderen Ende des Arms 260b ist der Pfostenabschnitt 260c angeformt, welcher parallel zu dem Verbinderabschnitt 260a verläuft und mit seinem freien Ende mit dem Plattenabschnitt 261a des Sensorgehäuses 261 verbunden ist. Das Armgehäuse 260 ist hohl, und das freie Ende des Pfostenabschnitts 260c ist über einer nicht gezeigten aber leicht vorstellbaren Öffnung des Plattenabschnitts 261a angeordnet, durch welche die in dem Armgehäuse 260 angeordneten Leitungsverbinder 16b sich mit ihren Enden hindurch erstrecken. Der Arm 260b und der Pfostenabschnitt 260c sind durch eine Versteifung 260d zusätzlich verbunden. Eine weitere Versteifung 260 ist zwischen dem Pfostenabschnitt 260c und dem Plattenabschnitt 261a des Sensorgehäuses 261 angebracht.
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Unterhalb des Sensorgehäuses 261 ist eine umlaufende Zentrierung 261c (siehe auch 9) angeformt, welche mit der Öffnung in dem Schiebeführungsabschnitt 5a des Bremssattels 5 zusammenwirkt (ähnlich Zentrierung 26c in 5). Um die Zentrierung 261c herum ist eine Dichtung 35 zur Abdichtung des Sensorgehäuses 261 gegenüber dem Bremssattel 5. Weiterhin ist noch eine Scheibe 34 vorgesehen, welche auf dem Positionsgeberelement 24a angeordnet ist.
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Innerhalb des Sensorgehäuses 261 ist eine längliche Leiterplatte 16a mit dem Positionssensorelement 24b des Sattelpositionssensors 24 angeordnet, wie in 9 dargestellt ist. Diese Leiterplatte 16a wird durch den dafür entsprechend ausgebildeten Plattenabschnitt 261a radial von außen in das Sensorgehäuse 261 eingesetzt. An dem äußeren Ende der Leiterplatte 16a werden die Leitungsverbinder 16b (siehe 6) angeschlossen, welche sich durch das Armgehäuse 260 und die oben beschriebene Öffnung in dem Plattenabschnitt 261a hindurch erstrecken und in dem Verbinderabschnitt 260a mit elektrischen Steckern 160 elektrisch leitend verbunden sind.
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Die Sattelpositionsgebereinrichtung 20 weist eine Sensorachse 26 auf, welche eine Mittelachse der Hülsen 30, 31 und des Sattelpositionssensors 24 ist. Im eingebauten Zustand der Sattelpositionsgebereinrichtung 20 verläuft die Sensorachse 26 in der Schiebeführungsachse 6a des zugehörigen Schiebeführungslagers 6.
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11–14 zeigen schematische Blockschaltbilder der erfindungsgemäßen Verschleißsensorvorrichtung 100. Die schematischen Blockschaltbilder sind nur beispielhaft, wobei 11–13 Blockschaltbilder des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels der Verschleißsensorvorrichtung 100 zeigen. In 14 ist ein Blockschaltbild des dritten Ausführungsbeispiels der Verschleißsensorvorrichtung 100 dargestellt.
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Auf der Leiterplatte 16 sind das Verschleißsensorelement 14b, das Zuspannwegsensorelement 15b und das Positionssensorelement 24b sowie ein Spannungsregler 37, eine Signalaufbereitungseinheit 38 und ein Umschalter 40 mechanisch aufgebracht und elektrisch leitend mit entsprechenden Leiterbahnen verbunden. Außerdem befindet sich die Anschlusseinrichtung 17, die mit der Steuereinrichtung 50 verbunden ist, auf der Leiterplatte 16.
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Das Zuspannwegsensorelement 15b ist direkt mit einem Anschluss der Anschlusseinrichtung 17 verbunden. So kann eine Bewegung und Stellung des Bremsdrehhebels 10 jederzeit von der Steuereinrichtung 50 an einem Zuspannwegsensorausgang ZSA erfasst werden. Das Verschleißsensorelement 14b und das Positionssensorelement 24b sind über einen Umschalter 40 auf einen gemeinsamen Anschluss (Belagverschleißausgang SBV) der Anschlusseinrichtung 17 schaltbar. Dadurch kann eine Leitung gespart werden, denn die Signale des Belagverschleißsensors 14 und des Sattelpositionssensors 24 sind relativ konstant und können nacheinander ausgelesen bzw. erfasst werden. Auf diese Weise kann ein Gesamtverschleiß des zuspannseitigen Bremsbelags 13 und des rückenseitigen Bremsbelags 13 durch den Belagverschleißsensor 14 erfasst werden, wobei der Sattelpositionssensor 24 den Verschleiß des rückenseitigen Bremsbelags 13' separat erfasst.
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Der Spannungsregler 37 erhält eine Versorgungsspannung VSS von der Steuereinrichtung 50 und erzeugt eine Spannungsversorgung für die Sensorelemente 14b, 15b, 24b, die Signalaufbereitungseinheit 38 und mögliche weitere Verbraucher, die hier nicht gezeigt sind.
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Weiterhin ist die elektrisch schaltbare Kupplungseinrichtung 13 an der Leiterplatte 16 angeschlossen und mit Masse und einem Kupplungsanschluss VSK elektrisch leitend verbunden. Die Kupplungseinrichtung 13 wird über den Kupplungsanschluss VSK von der Steuereinrichtung 50 ein- und ausgeschaltet.
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Die Signalaufbereitungseinheit 38 ist über einen Eingangsanschluss mit einem Drehzahlsensor 39 des zugehörigen Rades verbunden und dient zur Aufbereitung der Signale des Drehzahlsensors 39 derart, dass diese Signale über einen Drehzahlausgang ADZ weitergeleitet werden können. Dies ergibt eine Platzeinsparung, da die Leiterplatte 16 somit mehrere Funktionen übernimmt.
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12 zeigt eine Ergänzung zu dem Blockschaltbild der 11, wobei eine Parkbremse 41 mit einem Parkbremsanschluss PB auch an der Leiterplatte 16 angeschlossen ist. Zudem ist die elektrisch schaltbare Kupplungseinrichtung 13 über eine elektronische Endstufe 42 an einen gemeinsamen Anschluss der Versorgungsspannung VSS angeschlossen. Schaltsignale für die Kupplungseinrichtung 13 werden z. B. über einen nicht gezeigten Schaltanschluss von der Steuereinrichtung erzeugt.
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Das Blockschaltbild in 13 zeigt eine Möglichkeit zur Einsparung einer Sensorausgangsleitung. Der Umschalter 40 schaltet entweder das Verschleißsensorelement 14b und das Zuspannwegsensorelement 15b oder das Positionssensorelement 24b auf einen gemeinsamen Ausgang SBV; ZSS der Anschlusseinrichtung 17. Dies ist möglich, da das Verschleißsensorelement 15b wie schon oben erwähnt ein relativ konstantes Signal bzw. eine relativ konstante elektrische Spannung über einen langen Zeitabschnitt liefert. Das Signal des Zuspannwegsensorelementes 15b ändert sich jedoch in einem kurzen Zeitabschnitt und ist somit von dem konstanten Signal des Verschleißsensorelementes 15b einfach zu unterscheiden. Dies kann z. B. in der Steuereinrichtung 50 erfolgen.
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Die Kupplungseinrichtung 13 ist beispielsweise separat oder an einer weiteren Leiterplatte 16' angeschlossen, die mit der gemeinsamen Leiterplatte 16 verbunden sein kann.
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Schließlich zeigt 14 ein schematisches Blockschaltbild des dritten Ausführungsbeispiels der Verschleißsensorvorrichtung 100. Im Unterschied zu dem Blockschaltbild nach 13 ist hier die Leiterplatte 16a mit dem Positionssensorelement 24 separat angeordnet und über den Steckverbinder 16c an der Leiterplatte 16 angeschlossen. Hier kann die Kupplungseinrichtung 13 auch separat an der weiteren Leiterplatte 16' angeschlossen sein.
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Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie ist im Rahmen der beigefügten Ansprüche modifizierbar.
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Es ist möglich, dass die Verschleißsensorvorrichtung 100 mit dem Sattelpositionssensor 24 auch bei Scheibenbremsenanordnungen, die eine mechanische Nachstellvorrichtung 12' (siehe 4) aufweisen, zum Einsatz kommen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Scheibenbremse
- 2
- Bremsscheibe
- 2a
- Bremsscheibendrehachse
- 3, 3'
- Bremsbelag
- 3a, 3'a
- Belagrückenplatte
- 4
- Bremsträger
- 5
- Bremssattel
- 5a, 5'a
- Schiebeführungsabschnitt
- 5b
- Zuspannabschnitt
- 5c
- Deckel
- 6, 6'
- Schiebeführungslager
- 6a, 6'a
- Schiebeführungsachse
- 6b, 6'b
- Schiebeführungsbolzen
- 7, 7'
- Spindeleinheit
- 7a, 7'a
- Spindelachse
- 8, 8'
- Gewindestempel
- 8a, 8'a
- Druckstück
- 8b
- Nachstellerwelle
- 8'b
- Mitnehmerwelle
- 8c
- Koppelende
- 8d, 8'd
- Synchronrad
- 8e
- Synchronmittel
- 9
- Traverse
- 10
- Bremsdrehhebel
- 11
- Antriebseinheit
- 11a
- Antriebselement
- 11b
- Drehantriebselement
- 12, 12'
- Nachstellvorrichtung
- 13
- Kupplungseinrichtung
- 13a
- Elektromagnetspule
- 13b
- Anschlussleitung
- 14
- Belagverschleißsensor
- 14a
- Verschleißgeberelement
- 14b
- Verschleißsensorelement
- 15
- Zuspannwegsensor
- 15a
- Zuspannweggeberelement
- 15b
- Zuspannwegsensorelement
- 15c
- Antriebselement
- 16, 16, 16a
- Leiterplatte
- 16b
- Leitungsverbinder
- 16c
- Steckverbinder
- 17
- Anschlusseinrichtung
- 17a
- Anschlusskabel
- 17b, 17c
- Steckverbindung
- 18
- Gehäuse
- 18a
- Anschlussgehäuse
- 18b
- Getriebegehäuse
- 19
- Befestigungselement
- 20
- Sattelpositionssensoreinrichtung
- 21
- Betätiger
- 21a
- Abtriebsabschnitt
- 21b
- Befestigungsabschnitt
- 21c
- Federelement
- 22
- Übertragungseinheit
- 22a
- Antriebshebel
- 22b
- Antriebsabschnitt
- 22c
- Abtriebshebel
- 22d
- Verzahnungsabschnitt
- 22e
- Achse
- 22f
- Federelement
- 23
- Sensorantrieb
- 24
- Sattelpositionssensor
- 24a
- Positionsgeberelement
- 24b
- Positionssensorelement
- 24c
- Geberelementträger
- 24d
- Verzahnung
- 24e
- Trägerachse
- 25
- Gehäuseabschnitt
- 25a, 25b, 25d
- Führungsabschnitt
- 25c
- Tragabschnitt
- 26
- Gehäuseabschnitt
- 26a, 26b
- Gebergehäuseabschnitt
- 26c
- Zentrierabschnitt
- 27
- Übertragungsmittel
- 27a
- Antriebsrad
- 27b
- Antriebsradachse
- 28
- Klammerelement
- 28a
- Öffnung
- 29
- Lager
- 30
- Geberträgerhülse
- 30a
- Trägerabschnitt
- 30b
- Bewegungsabschnitt
- 30c
- Innenwand
- 31
- Festhülse
- 31a
- Befestigungsabschnitt
- 31b
- Bewegungsgewinde
- 31c
- Innenraum
- 31d
- Boden
- 31e
- Platte
- 32
- Federelement
- 33
- Aufnahme
- 33a
- Sechskantaufnahme
- 34
- Scheibe
- 35
- Dichtung
- 36
- Sensorachse
- 37
- Spannungsregler
- 38
- Signalaufbereitungeinheit
- 39
- Drehzahlsensor
- 40
- Umschalter
- 41
- Parkbremse
- 42
- Endstufe
- 50
- Steuereinrichtung
- 100
- Verschleißsensorvorrichtung
- 160
- Stecker
- 180
- Deckelgehäuse
- 180a
- Mittelabschnitt
- 180b
- Mitnehmerabschnitt
- 180c
- Nachstellerabschnitt
- 180d, 180e
- Anschlussabschnitt
- 180f
- Halteabschnitt
- 180g
- Aufnahme
- 180h
- Befestigungsabschnitt
- 180i
- Auflagefläche
- 180j
- Nut
- 181
- Kanal
- 260
- Armgehäuse
- 260a
- Verbinderabschnitt
- 260b
- Arm
- 260c
- Pfostenabschnitt
- 260d, 260e
- Versteifung
- 261
- Sensorgehäuse
- 261a
- Plattenabschnitt
- 261b, 261c
- Zentrierung
- ADZ
- Drehzahlausgang
- N, S
- Permanentmagnetpole
- PB
- Parkbremsanschluss
- SBV
- Belagverschleißausgang
- VSK
- Kupplungsanschluss
- VSS
- Versorgungsspannung
- ZSA
- Zuspannwegsensorausgang
