DE102016105147B4

DE102016105147B4 - Fahrzeugbremse und Bremssystem

Info

Publication number: DE102016105147B4
Application number: DE102016105147.0A
Authority: DE
Inventors: Alf Siebke; Markus Gruber; Martin Mack; Alexander Werth
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2016-03-21
Filing date: 2016-03-21
Publication date: 2022-07-28
Anticipated expiration: 2036-03-22
Also published as: WO2017186417A1; DE102016105147A1; WO2017186417A8; CN109070856A; CN109070856B

Abstract

Fahrzeugbremse, insbesondere Scheibenbremse oder Trommelbremse, aufweisend
- eine Zuspanneinrichtung,
- an Trägerplatten festgelegte Bremsbeläge,
- eine elektronische Steuereinheit mit einer Steuerungsbaugruppe zur Steuerung eines Bremsvorgangs der Fahrzeugbremse sowie einem Speicher zur Speicherung von Kenndaten der Bauteile der Fahrzeugbremse sowie von im Fahrzeugbetrieb erfassten Betriebsdaten, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Fahrzeugbremse wenigstens ein weiteres an einem Bauteil der Fahrzeugbremse angeordnetes elektronisches Speicherelement aufweist, das mit der elektronischen Steuereinheit verbunden ist, wobei die elektronische Steuereinheit derart ausgelegt ist, dass für die verbleibende nutzbare Lebensdauer des Bauteils, an dem das elektronische Speicherelement angeordnet ist, relevante Betriebsdaten im Fahrzeugbetrieb auf dem elektronischen Speicherelement abgespeichert und aktualisierbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugbremse, insbesondere eine Scheibenbremse oder Trommelbremse eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Bremssystem mit einer solchen Fahrzeugbremse.
Fahrzeugbremsen, insbesondere solche von Nutzfahrzeugen wie beispielsweise pneumatische Scheibenbremsen, werden häufig im Markt als aufgearbeitete Ersatzteile verkauft. Durch die Wiederverwendung solcher gebrauchter Komponenten wird der in einer ausrangierten Fahrzeugbremse enthaltene hohe Materialwert sowie der zur Fertigung der Fahrzeugbremse notwendige Aufwand weiter genutzt, um damit eine preisgünstigere Alternative zu einem vollständigen neu gefertigten Ersatzteil anbieten zu können.
Problematisch ist beim Einsatz solcher gebrauchter Fahrzeugbremsenbauteile, diese Bauteile hinsichtlich ihrer weiteren Verwendbarkeit beurteilen zu können. So ist es insbesondere bei einem sicherheitsrelevanten Bauteil von größter Bedeutung, dass die Funktion sowie die Zuverlässigkeit des aufgearbeiteten Bauteils nicht durch den bisherigen Einsatz und dabei eventuell entstandenen Beschädigungen oder der Ausnutzung der für dieses Bauteil veranschlagten Lebensdauer beeinträchtigt wird.
Insbesondere ist es bei zahlreichen Bauteilen einer solchen Fahrzeugbremse, beispielsweise bei Bremssätteln von pneumatischen Scheibenbremsen, nicht ohne weiteres erkennbar, welchen Beanspruchungen dieses Bauteil im bisherigen Einsatz ausgesetzt war.
Gleichzeitig sind viele Komponenten von Fahrzeugbremsen aus Gewichts-, Bauraum- und Kostengründen nur für eine begrenzte vorbestimmte Lebensdauer ausgelegt.
Der Einsatz eines Maximums an Bauteilen einer gebrauchten Fahrzeugbremse aus Gründen der Wirtschaftlichkeit sowie der Ressourcenschonung muss aus Gewährleistungs- bzw. Produkthaftungserwägungen sehr kontrolliert geschehen. Insofern besteht eine Notwendigkeit, für die Eignung gebrauchter Bauteile zur Weiterverwendung möglichst sichere Bewertungsmaßstäbe zu erhalten.
Um einzelne Bauteile einer solchen Fahrzeugbremse für die Wiederverwendung auszuwählen, wird üblicherweise wie folgt vorgegangen:

Zunächst werden gebrauchte, ausrangierte Produkte gesammelt und ungeeignete, beispielsweise stark beschädigte Bauteile aussortiert.

Die verbleibenden Bauteile werden identifiziert, gereinigt und anschließend, soweit notwendig, demontiert.
Die demontierten Teile werden nochmals gereinigt und anschließend erneut auf eventuelle Beschädigungen hin inspiziert.
Im Anschluss daran erfolgt die Auswahl von wiederverwendbaren Bauteilen.
Diese ausgewählten Bauteile werden gegebenenfalls nach vorab festgelegten Kriterien wie beispielsweise Verschleißgrenzen klassifiziert. Sofern notwendig, werden die Bauteile einer Aufarbeitung zugeführt. Anschließend erfolgt die Montage der Bauteile zu einer Fahrzeugbremse, wobei, sofern erforderlich, auch neue Bauteile verbaut werden. Die wieder zusammengesetzte Fahrzeugbremse wird anschließend einer Funktionsprüfung unterzogen und schließlich als aufgearbeitetes Produkt gekennzeichnet.
Der kritische Schritt bei dieser Vorgehensweise besteht in der Auswahl der wiederverwendbaren Bauteile in Bezug auf ihre erwartbare, verbleibende Lebensdauer.
Diese Beurteilung erfolgt dabei nach verschiedenen Kriterien wie beispielsweise Beschädigungen, Verformungen, Korrosion oder Verschleiß, welche visuell oder mithilfe von technischen Hilfsmitteln wie beispielsweise einer Vermessung, Röntgendurchleuchtung oder einer Rissdetektion überprüft werden.
Durch diese Überprüfung lassen sich Bauteile mit eindeutig identifizierbaren Schädigungen feststellen und aussortieren. Je nach Schädigung können solche Bauteile gegebenenfalls auch einer Aufarbeitung zugeführt und anschließend wiederverwendet werden.
Nicht möglich ist es allerdings, die verbleibende nutzbare Lebensdauer solcher Bauteile zu bestimmen oder einzuschätzen. Während bei Bauteilen von geringem Wert aus Sicherheitserwägungen statt der Weiterverwendung Eintausch gegen ein Neuteil vorgezogen wird, stellt dies für Bauteile mit hohem Material- bzw. Fertigungsaufwand ein entscheidendes wirtschaftliches Problem dar.
So ist beispielsweise der Anteil an den Herstellkosten einer Fahrzeugbremse eines Bremssattels einer pneumatischen Scheibenbremse so groß, dass der Austausch des Bremssattels durch einen neu gefertigten Bremssattel die Aufarbeitung der betroffenen Fahrzeugbremse insgesamt unwirtschaftlich machen würde.
Aus der DE 102007 044 586 B3 ist es bekannt, Austauschteile von Nutzfahrzeugen wie beispielsweise Bremsbeläge, verschiedene Filter wie Öl-, Luft-, Abgasreinigungs- oder Getriebeölfilter oder auch Scheibenwischerblätter mit Identifikationsmitteln wie Transponder mit darin eingebauten Speichern auszustatten, die nach erfolgtem Auslesen durch eine Erfassungseinheit eines Steuergeräts zumindest teilweise in einen unlesbaren Zustand überführt werden, um dadurch einen irrtümlichen Einbau eines gebrauchten Ersatzteils zu verhindern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Fahrzeugbremse bereitzustellen, mit der die Problematik der Einschätzung der verbleibenden Lebensdauer der Bauteile der Fahrzeugbremse ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Fahrzeugbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Bremssystem mit einer solchen Fahrzeugbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
Die erfindungsgemäße Fahrzeugbremse weist eine Zuspanneinrichtung auf, Bremsbeläge, eine elektronische Steuereinheit mit einer Steuerungsbaugruppe zur Steuerung eines Bremsvorgangs der Fahrzeugbremse sowie einen Speicher zur Speicherung von Kenndaten der Bauteile der Fahrzeugbremse sowie von im Fahrzeugbetrieb erfassten Betriebsdaten.
Die Fahrzeugbremse weist erfindungsgemäß wenigstens ein weiteres an einem Bauteil der Fahrzeugbremse angeordnetes elektronisches Speicherelement auf, das mit der elektronischen Steuereinheit verbunden ist.
Die elektronische Steuereinheit ist dabei derart ausgelegt, dass für die verbleibende nutzbare Lebensdauer des Bauteils, an dem das elektronische Speicherelement angeordnet ist, relevante Betriebsdaten im Fahrzeugbetrieb auf dem elektronischen Speicherelement abgespeichert und aktualisierbar sind.
Mit einem solchen an einem jeweiligen Bauteil angeordneten elektronischen Speicherelement ist es ermöglicht, die für die Lebensdauer des Bauteils relevanten Daten wie beispielsweise die Dauer des bisherigen Einsatzes des Bauteils, die Anzahl der durchgeführten Zuspannvorgänge und dergleichen auf dem Speicherelement abzuspeichern.
Diese Daten können zum einen vor dem Einbau des betreffenden Bauteils in einer aus zumindest teilweise gebrauchten Bauteilen zusammengesetzten Fahrzeugbremse ausgelesen werden und zum anderen in der elektronischen Steuereinheit einer Fahrzeugbremse mit teilweise gebrauchten Bauteilen ausgelesen und bei der Bremssteuerung berücksichtigt werden.
Vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung besteht das elektronische Speicherelement aus einem einen Speicher und einen Prozessor enthaltenden Chip sowie ein Signalübertragungselement.
Das Signalübertragungselement ist dabei vorzugsweise als drahtloses Empfängerelement, das mit der elektronischen Steuereinheit verbunden ist, ausgebildet.
Das als drahtloses Empfängerelement ausgebildete Signalübertragungselement nutzt als Übertragungsmethoden dabei vorzugsweise WiFi, Bluetooth oder auch NFC.
Denkbar ist auch die Anbindung des Signalübertragungselements über ein elektrisches Kabel mit der elektronischen Steuereinheit. Dadurch ist in einfacher Weise eine Übertragung von für das jeweilige Bauteil relevanten Daten, die in der elektronischen Steuereinheit gesammelt und gespeichert sind, ermöglicht.
Als bevorzugter Anbringungsort des elektronischen Speicherelements ist der Bremssattel aufgrund seiner hohen Material- und Herstellungskosten zu nennen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist das elektronische Speicherelement auf der Platine eines Verschleißerkennungssystems befestigt, welches mit der elektronischen Steuereinheit verbunden ist. Ein Verschleißsensor des Verschleißerkennungssystems ist dabei üblicherweise am Bremssattel befestigt.
In Ausführungsvarianten einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse ist an der Zuspanneinrichtung ein eine Zuspannung detektierendes Sensorelement befestigt, das mit der elektronischen Steuereinheit verbunden ist.
Mit diesem Sensorelement ist die Anzahl der erfolgten Zuspannvorgänge von der elektronischen Steuereinheit erfassbar und auf das an der Zuspanneinrichtung befestigte elektronische Speicherelement übertragbar.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist an einem Stößel eines Bremszylinders der Fahrzeugbremse ein Drucksensor angeordnet, mit dem die Betätigungskraft des Stößels erfassbar ist. Denkbar ist auch die Anordnung eines Drucksensors im Bereich der Bremsbeläge zur Erfassung der Druckbelastung.
Die gemessenen Daten werden dabei an die elektronische Steuereinheit übertragen und von dort an das elektronische Speicherelement übertragen.
Im Falle des im Bereich der Bremsbeläge angebrachten Drucksensors werden die mit diesem Sensor ermittelten Werte in der elektronischen Steuereinheit nach einer bevorzugten Ausführungsvariante mit dem Signal des Verschleißpotentiometers gekoppelt und dadurch die Möglichkeit genutzt, anhand verschiedener in der elektronische Steuereinheit hinterlegten Kennlinien für unterschiedliche Bremsbeläge zusammen mit der gemessenen Druckbelastung die verbleibende Lebensdauer zu ermitteln.
Der Drucksensor ist dabei vorzugsweise als Piezoelement ausgebildet. Denkbar ist auch die Ausbildung des Drucksensors beispielsweise als Dehnungsmessstreifen, der in einem verformungsempfindlichen Bereich des Bauteils angebracht ist.
In dem Speicher der elektronischen Steuereinheit der Fahrzeugbremse sind vorzugsweise eine Vielzahl von Druck-/Verformungskennlinien abgespeichert, so dass bei der Erfassung von Verformungen eines Bauteils der Fahrzeugbremse durch eine die Verformung des Bauteils messende Messeinheit anhand dieser Druck-/Verformungskennlinien in der elektronischen Steuereinheit auswertbar ist und daraus ermittelbar ist, welche spezifischen Eigenschaften das jeweilige Bauteil aufweist und diese Information als Fahrerinformation weitergeleitet und ausgegeben werden kann.
Die eine Verformung während eines Zuspannvorgangs messende Messeinheit ist beispielsweise an einem Belaghaltebügel angeordnet, der einen Belagschacht des Bremssattels überspannt, wobei die Verformung des Belaghaltebügels auf eine Verformung des Bremssattels zurückzuführen ist.
Zusätzlich oder alternativ ist in einer weiteren Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse die Oberfläche eines druck- oder zugbelasteten Bauteils der Fahrzeugbremse, insbesondere des Bremssattels, mit einer eine Oberflächenveränderung, insbesondere eine Aufweitung oder Rissbildung markierenden Beschichtung versehen.
Dadurch ist die visuelle Begutachtung solcher druck- oder zugbelasteten Bauteile der Fahrzeugbremse erleichtert. Die die Oberflächenveränderung markierende Beschichtung ist dabei vorzugsweise als Reisslack oder als farbveränderlicher Werkstoff, dessen Farbe sich infolge einer Dehnung verändert, ausgebildet.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist an einem druck- oder zugbelasteten Bauteil der Fahrzeugbremse, insbesondere am Bremssattel, ein eine Verformung während eines Zuspannvorgangs messende Messeinheit angeordnet.
Der von der Messeinheit gemessene Wert wird dabei vorzugsweise zunächst in der elektronischen Steuereinheit erfasst und gespeichert und sodann in das betreffende elektronische Speicherelement übertragen. Denkbar ist auch eine direkte Übertragung von der Messeinheit in das elektronische Speicherelement. Die Messeinheit ist dabei vorzugsweise als Widerstandsmessgerät ausgebildet.
Das erfindungsgemäße Bremssystem mit einer wie oben beschriebenen Fahrzeugbremse zeichnet sich durch eine Auslegung derart aus, dass lebensdauerspezifische Daten auf der elektronischen Baueinheit der Fahrzeugbremse von einer Steuereinheit des Fahrzeugbremssystems weiterverarbeitbar sind. Dabei umfassen die Daten lebensdauerspezifische Parameter wie zumindest die Anzahl der im Betrieb erfolgten Zuspannvorgänge und/oder Bauteilformveränderungen, die Einfluss auf die Lebensdauer des jeweiligen Bauteils haben.
Die Steuereinheit des Fahrzeugbremssystems ist dabei bevorzugt derart ausgelegt, dass die in der Fahrzeugbremse verbauten elektronischen Speicherelemente von der Steuereinheit abfragbar sind.
Die abgefragten Daten sind dabei derart weiter verarbeitbar, dass die Steuereinheit eine positive oder negative Zustandsmeldung der Bauteile, an denen die elektronischen Speicherelemente befestigt sind, abhängig von den erfassten, in den elektronischen Speicherelementen gespeicherten lebensdauerspezifischen Parametern, an eine Ausgabeeinheit des Bremssystems ausgibt, beispielsweise eine Anzeige im Führerhaus eines Nutzfahrzeuges, beispielsweise eine Warnleuchte im Armaturenbrett.
Ebenfalls möglich ist es, mit einem solchen elektronischen Speicherelement, die auf diesem gespeicherten Daten im eingebauten Zustand des jeweiligen Bauteils in einer Fahrzeugbremse von der elektronischen Steuereinheit der Fahrzeugbremse auszulesen und bei Feststellen eines „Ablaufens der Lebensdauer“ ein Fahrersignal auszugeben.
Denkbar ist des Weiteren, das elektronische Speicherelement eines Bauteils einer solchen Fahrzeugbremse im ausgebauten Zustand des Bauteils mit einer Leseeinheit auszulesen und die auf dem Speicherelement gespeicherten Daten an dem Bauteil visuell lesbar anzubringen, beispielsweise mithilfe eines Aufklebers, auf dem die im elektronischen Speicherelement gespeicherten Daten aufgedruckt sind.

Claims

Fahrzeugbremse, insbesondere Scheibenbremse oder Trommelbremse, aufweisend - eine Zuspanneinrichtung, - an Trägerplatten festgelegte Bremsbeläge, - eine elektronische Steuereinheit mit einer Steuerungsbaugruppe zur Steuerung eines Bremsvorgangs der Fahrzeugbremse sowie einem Speicher zur Speicherung von Kenndaten der Bauteile der Fahrzeugbremse sowie von im Fahrzeugbetrieb erfassten Betriebsdaten, dadurch gekennzeichnet, dass - die Fahrzeugbremse wenigstens ein weiteres an einem Bauteil der Fahrzeugbremse angeordnetes elektronisches Speicherelement aufweist, das mit der elektronischen Steuereinheit verbunden ist, wobei die elektronische Steuereinheit derart ausgelegt ist, dass für die verbleibende nutzbare Lebensdauer des Bauteils, an dem das elektronische Speicherelement angeordnet ist, relevante Betriebsdaten im Fahrzeugbetrieb auf dem elektronischen Speicherelement abgespeichert und aktualisierbar sind.
Fahrzeugbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Speicherelement aus einem einen Speicher und einen Prozessor enthaltenden Chip sowie einem Signalübertragungselement besteht.
Fahrzeugbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Signalübertragungselement als mit der elektronischen Steuereinheit verbundenes Kabel oder drahtloses Empfängerelement ausgebildet ist.
Fahrzeugbremse nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Speicherelement am Bremssattel befestigt ist.
Fahrzeugbremse nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Speicherelement auf der Platine eines Verschleißerkennungssystems befestigt ist.
Fahrzeugbremse nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Zuspanneinrichtung ein eine Zuspannung detektierendes Sensorelement befestigt ist, das mit der elektronischen Steuereinheit verbunden ist, wobei die Anzahl der erfolgten Zuspannvorgänge von der elektronischen Steuereinheit auf das an der Zuspanneinrichtung befestigte elektronische Speicherelement übertragbar ist.
Fahrzeugbremse nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche eines druck- oder zugbelasteten Bauteils der Fahrzeugbremse mit einer eine Oberflächenveränderung, insbesondere eine Aufweitung oder Rissbildung markierenden Beschichtung versehen ist.
Fahrzeugbremse nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem druck- oder zugbelasteten Bauteil der Fahrzeugbremse ein eine Verformung während eines Zuspannvorgangs messende Meßeinheit angeordnet ist, wobei der von der Meßeinheit gemessene Wert in das elektronische Speicherelement übertragbar ist.
Fahrzeugbremse nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das druck- oder zugbelastete Bauteil der Fahrzeugbremse der Bremssattel ist.
Fahrzeugbremse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Bremssattel ein eine Verformung während eines Zuspannvorgangs messendes Widerstandsmeßgerät angeordnet ist.
Bremssystem mit einer Fahrzeugbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Auslegung derart, dass lebensdauerspezifische Daten auf der elektronischen Baueinheit der Fahrzeugbremse von einer Steuereinheit des Fahrzeugbremssystems weiterverarbeitbar sind, wobei die Daten lebensdauerspezifische Parameter wie zumindest die Anzahl der im Betrieb erfolgten Zuspannvorgänge und/oder Bauteilformveränderungen umfasst, welche Einfluss auf die Lebensdauer des Bauteils haben.
Bremssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit des Fahrzeugbremssystems derart ausgelegt ist, dass die in der Fahrzeugbremse verbauten elektronischen Speicherelemente von der Steuereinheit abfragbar und die abgefragten Daten derart weiterverarbeitbar sind, dass die Steuereinheit eine positiven oder negative Zustandsmeldung der Bauteile, an denen die elektronischen Speicherelemente befestigt sind, abhängig von den erfassten, in den elektronischen Speicherelemente gespeicherten lebensdauerspezifischen Parametern an eine Ausgabeeinheit des Bremssystems ausgibt.