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Technisches
Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen digitalen Sensor zur Überwachung des Verschleißes von
Belagmaterial einer Scheibenbremse. Die Erfindung ist primär für Scheibenbremsen
für Schwerlastkraftfahrzeuge
entwickelt worden, jedoch wird ein Fachmann realisieren, dass diese
für jeden Typ
eines Fahrzeugs verwendet werden kann. Das Sensorelement ist bestimmt
zur Verwendung in sowohl pneumatisch als auch elektromechanisch
betätigten
Bremsen.
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Stand der Technik
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Digitale Sensoren transformieren
einen kontinuierlich variierenden Wert in einen quantifizierten Wert.
Viele digitale Sensoren verwenden unterschiedliche Typen eines Codes,
durch welchen der gemessene Wert durch einen bestimmten Code repräsentiert
wird. Die Codes können
in vielen unterschiedlichen Arten gegeben sein, beispielsweise durch
unterschiedliche helle oder dunkle Abschnitte, oder durch Löcher und
keine Löcher,
welche durch einen optischen Sensor gelesen werden. Die Codes können ebenso
durch das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein von Magneten gegeben werden,
wobei die Richtung eines magnetischen Felds usw. durch irgendeinen
Typ eines magnetischen Sensors, z. B. eines Halleffekt-Sensors oder
eines magneto-resistiven Sensors, gelesen wird.
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Es sind einige unterschiedliche Arten
von Anzeigeelementen oder Sensoren zur Überwachung des Verschleißes des
Bremsbelags eines Bremsklotzes oder dergleichen bekannt. Prinzipiell
arbeiten die bekannten Sensoren zur Verschleißüberwachung von Bremsbelägen auf
zwei unterschiedliche Arten und Weisen. Die erste Art und Weise
liegt darin, einen Sensor zu verwenden, welcher direkt auf dem Bremsbelag
misst. Die zweite Art und Weise liegt darin, einen Sensor zu verwenden,
der die Position oder eine Bewegung eines Teils, welches für den Verschleiß der Bremsbeläge Indikativ
ist, zu überwachen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensorelement, welches die
Position eines Teils, welches Indikativ für den Verschleiß der Bremsbeläge ist, überwacht.
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Scheibenbremsen bestehen im Allgemeinen aus
zwei unterschiedlichen Typen, auf welche Bezug genommen wird als
Scheibenbremsen, die einen Festsattel oder einen Schwimmsattel aufweisen.
Die vorliegende Erfindung ist für
beide der obigen Typen von Scheibenbremsen anwendbar.
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Der Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung
wird am Ende einer Nachstellwelle angebracht. Die Nachstellwelle
ist ein Teil eines Nachstellmechanismus, welcher verwendet wird,
um die Position der Bremsklötze
gegenüber
der (den) Bremsscheibe(n) zu steuern, wie dies im Stand der Technik
gut bekannt ist. Wenn der Belag der Bremsklötze sich abnutzt, wird die
Position der Bremsklötze
gegenüber der
(den) Bremsscheibe(n) automatisch nachgestellt mittels des Nachstellmechanismus.
Hierdurch wird der Abstand zwischen dem Belagmaterial und der (den)
Bremsscheibe(n) mehr oder weniger konstant gehalten. Das Ausmaß der Rotation
der Nachstellwelle korreliert mit dem Abstand, mit welchem der Nachstellmechanismus
die Bremsklötze
in Richtung zu der (den) Bremsscheibe(n) zustellt. Folglich ist
die Drehung der Nachstellwelle ein Indikator für den Verschleiß der Bremsklötze der
Scheibenbremse.
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Wenn verschlissene Bremsklötze durch neue
Bremsklötze
ersetzt werden müssen,
wird der Nachstellmechanismus und folglich die Nachstellwelle zu
einer Startposition zurückgebracht.
Dies wird durchgeführt,
um Raum für
die neuen dickeren Bremsklötze
zu schaffen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt
darin, dass der Sensor relativ kompakt sein soll.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung liegt darin, dass der Sensor relativ einfach an unterschiedliche
Typen und Modelle von Bremsen zu montieren ist. Es soll ebenso möglich sein,
diesen in bereits in Fahrzeugen montierten Bremsen nachzurüsten.
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Eine weitere Aufgabe liegt darin,
dass der Sensor relativ billig zu produzieren sein soll. Des Weiteren
soll der Sensor vorzugsweise in einer Position angeordnet werden,
in welcher die hohen Temperaturen, welche während des Bremsens erzeugt werden,
einen minimalen Einfluss auf den Sensor ausüben.
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Die vorhergehenden Aufgaben werden durch
einen digitalen Sensor zum Überwachen
des Verschleißes
des Belagmaterials von Scheibenbremsen erreicht.
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Der Sensor wird an dem Ende einer
Nachstellwelle eines Nachstellmechanismus zum Nachstellen der Position
von Bremsklötzen
gegenüber
der Bremsscheibe angebracht. Der Sensor weist zumindest zwei Codeteile
auf. Ein Codeteil wird kontinuierlich durch die Rotation der Nachstellwelle
gedreht. Der Codeteil, welcher sich kontinuierlich dreht, ist eine
Code-Drehscheibe. Die anderen Teile sind eines oder mehrere gleitende
Teile in der Form einer Code-Zahnstange, einer Hülse usw., welches in einer
linearen Art und Weise bewegt wird, und/oder einem oder mehreren
Code-Drehscheiben.
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Da der digitale Sensor der vorliegenden
Erfindung an dem Ende der Nachstellwelle angeordnet werden soll,
ist es einfach, diesen an bestehende Bremsen anzupassen und diesen
auf bereits in Fahrzeugen montierten Bremsen zu montieren.
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Auf Grund der Position des digitalen
Sensors, ist er auf einfache Weise für eine Instandsetzung und andere
Wartung zugänglich.
Des Weiteren ist er in einem relativ großen Abstand von hohen Temperaturen,
welche während
des Bremsens erzeugt werden, angeordnet. Die hohen Temperaturen werden
in der Kontaktstelle zwischen den Bremsklötzen und der (den) Bremsscheibe(n)
erzeugt. Folglich ist dieser einem geringeren Risiko einer Fehlfunktion auf
Grund übermäßiger Temperaturen
ausgesetzt. Im Allgemeinen sind digitale Sensoren weniger empfindlich
für unterschiedliche
Störungen,
wie beispielsweise Variationen der Temperatur, des Drucks usw., als
andere Typen von Sensoren. Des Weiteren hat der Sensor einen minimalen
Effekt auf den Nachstellmechanismus, da die Bewegung der Codeteile
ohne irgendeine übermäßige Kraft,
die gebraucht wird, stattfindet.
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Der Sensor der vorliegenden Erfindung
gestattet den Einsatz mit irgendeiner Scheibenbremse, welche eine
zugängliche
Nachstellwelle aufweist. Da die genaue Ausgestaltung der Scheibenbremse
als solche für
die vorliegende Erfindung nicht von Wichtigkeit ist, wird sie hierin
nicht beschrieben werden. Jedoch ist das Sensorelement der vorliegenden
Erfindung hauptsächlich
für pneumatisch
oder elektromechanisch betätigte
Scheibenbremsen beabsichtigt.
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Weitere Aufgaben und Vorteile der
vorliegenden Erfindung ergeben sich für einen Fachmann beim Lesen
der folgenden detaillierten Beschreibung der derzeit bevorzugten
Ausführungsformen
der Erfindung.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die Erfindung wird im Folgenden detaillierter durch
Beispiele und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben werden. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht eines ersten Sensors gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Seitenansicht des Sensors aus 1;
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3 eine
schematische Ansicht eines zweiten Beispiels eines Sensors gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 eine
schematische Ansicht eines weiteren Beispiels eines Sensors gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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5 eine
Querschnittsansicht, welche den Sensor aus 4 montiert auf einer Nachstellwelle auf
einer Scheibenbremse zeigt;
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6 eine
schematische Ansicht eines noch weiteren Beispiels eines Sensors
gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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7 bis 9 schematische Ansichten
von weiteren alternativen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Das in 1 und 2 gezeigte Sensorelement der
vorliegenden Erfindung besteht aus einer Code-Drehscheibe oder Scheibe 2 und
einer Code-Zahnstange 3. Die Code-Zahnstange 3 wird
verwendet, um die Anzahl der Drehungen der Nachstellwelle zu zählen, und
die Code-Drehscheibe 2 wird verwendet, um die Position
auf der aktuellen Drehung zu bestimmen.
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Die Elemente des digitalen Sensors
werden normalerweise in einem Gehäuse angeordnet, wobei das Gehäuse in den 1 und 2 aus Klarheitsgründen weggelassen ist.
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Das Sensorelement der vorliegenden
Erfindung soll am Ende einer Nachstellwelle (nicht gezeigt) einer
Scheibenbremse angebracht werden. In der Ausführungsform von 1 wird zur Verbindung mit der Nachstellwelle
ein Verbindungsteil 1 verwendet. Die Form des Verbindungsteils 1 ist
an die Form des Endes der tatsächlichen
Nachstellwelle angepasst und kann ausgestaltet sein, um in einer
Ausnehmung am Ende der Nachstellwelle aufgenommen zu werden. Ein
Fachmann wird realisieren, dass das Verbindungsteil des Sensorelements
viele unterschiedli che Gestalten aufweisen kann, in Abhängigkeit
der Form der Welle. Das Verbindungsteil kann beispielsweise die
Form einer Mutter, einer Kappe oder dergleichen aufweisen, welche über das
Ende der Nachstellwelle platziert wird. In vielen Bremsen ist die
Nachstellwelle antreibend mit einer weiteren Welle (nicht gezeigt)
verbunden, wobei die weitere Welle verwendet werden kann, um den
Nachstellmechanismus zurückzustellen.
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In der Ausführungsform von 1 und 2 sind eine
Code-Drehscheibe 2 und eine Code-Zahnstange 3 so
angeordnet, um einem PCB (gedruckte Schaltung/Printed Circuit Board) 4 gegenüber zu liegen.
Die Code-Drehscheibe 2 ist mittels des Verbindungsteils 1 auf
der Nachstellwelle der Scheibenbremse befestigt. Da die Code-Drehscheibe 2 auf
der Nachstellwelle befestigt ist, wird sie sich drehen, so wie sich
die Nachstellwelle dreht. Das PCB 4 ist in einer befestigten
Art und Weise gehaltert und wird sich folglich nicht drehen. Ein
Fachmann wird realisieren, dass das PCB 4 auf viele unterschiedliche
Art und Weisen gelagert sein kann. Die Code-Zahnstange 3 wird
sich für
jede Drehung der Nachstellwelle oder der Code-Drehscheibe 2 einen Schritt
bewegen. Unterschiedliche Beispiele, wie dies bewerkstelligt werden
kann, werden im Folgenden beschrieben werden.
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Auf der Seite des PCB 4,
welche der Code-Drehscheibe 2 und der Code-Zahnstange 3 gegenüberliegt,
gibt es eine Anzahl von Detektoren 5, 6. In der
gezeigten Ausführungsform
gibt es vier Detektoren 5, 6 für jeweils die Drehscheibe 2 bzw.
die Zahnstange 3. Die Anzahl der Detektoren 5, 6 ist
entscheidend für
die Genauigkeit der Messungen. Ein Fachmann wird realisieren, dass
die Anzahl der Detektoren variieren kann und dass die Anzahl der
Detektoren 5, 6 zu der Anzahl der Code-Wege auf
der Code-Drehscheibe 2 bzw. der Code-Zahnstange 3 in Bezug
steht. Die Codes auf der Code-Drehscheibe 2 und der Zahnstange 3 sind
von einem Binärtyp.
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Die Code-Drehscheibe 2 weist
eine Anzahl von kreisförmigen
Wegen auf, wobei jeder Weg in einer Position angebracht ist in Bezug
zu einem auf dem PCB 4 platzierten Detektor 5.
Die Code-Zahnstange 3 weist eine Anzahl von linearen Wegen
in Positionen auf, die in Bezug zu dem PCB 4 platzierten
Detektoren 6 sind. Ein Fachmann wird realisieren, dass
viele unterschiedliche Typen von Codes verwendet werden können. Der
Code kann ein sogenannter Graycode sein, d.h. dass nur eine 1-Bit-Position
ihren Wert zwischen zwei angrenzenden numerischen Wegen ändert. Die
Wege können
von einer Anzahl von sich variierenden Bereichen gebildet werden,
beispielsweise ist jeder zweite Bereich dunkel, der andere hell,
jeder zweite Bereich ein Loch, das andere kein Loch, oder jeder
zweite Bereich ein Magnet und der andere kein Magnet usw. Eine Ausführungsform,
welche Magnete verwendet, wird im Folgenden beschrieben werden.
Die Anzahl der Bereiche in jedem Weg kann variieren, um unterschiedliche
Binärzahlen
zu bilden, wenn die Detektoren den tatsächlichen Wert in dem Bereich
lesen, welcher jedem Detektor gegenüberliegend platziert ist. Dies
ist dem Fachmann bekannt und wird nicht weiter hierin diskutiert
werden.
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Wie vorhergehend erwähnt, können die
Codes abwechselnde dunkle und helle Bereiche sein, die mittels der
Detektoren 5, 6 detektiert werden können, wenn
diese von einem optischen Typ sind. Es ist ebenso möglich, Löcher oder
keine Löcher
zu verwenden, welche ebenso mittels optischer Detektoren detektiert
werden können.
Falls notwendig, kann ein Licht auf der gegenüberliegenden Seite der Code-Drehscheibe 2 und
der -Zahnstange 3 angeordnet werden, wenn die Codes von
dem Typ mit Löchern bzw.
keine Löcher
sind. Die optischen Detektoren als solche sind dem Fachmann bekannt
und werden hierin nicht weiter beschrieben werden.
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Die Detektoren 5, 6 sind
vorzugsweise auf dem PCB 4 angeordnet. Das PCB 4 weist
eine Schaltung auf, um den tatsächlichen
Verschleiß des
Belagmaterials der Bremsklötze
auf der Basis der von den Detektoren 5, 6 empfangenen
Signale zu berechnen. Die Signale von den Detektoren 5, 6 stehen
in Bezug zu der Rotation der Nachstellwelle der Scheibenbremse.
Die Information von dem PCB 4 hinsichtlich eines Verschleißes der
Bremsklötze
wird normalerweise dem Fahrer mittels der bestehenden Elektronik des
Fahrzeugs übermittelt.
Die Information über
den Verschleiß kann
verwendet werden, um sowohl dem Fahrer eine Warnung zu übermitteln,
dass die Dicke des Belagmaterials gefährlich gering wird, als auch um
die geschätzte
Fahrtstrecke bis zu einem nächsten
Bremsklotzwechsel anzuzeigen.
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Wie vorhergehend erwähnt sind
in einer alternativen Ausführungsform
die Codes durch Magnete 7, 8, welche auf Wegen
auf den Seiten der Code-Drehscheibe 2 und der Code-Zahnstange 3,
welche dem PCB 4 gegenüberliegen,
angebracht. Die Magnete 7, 8 sind in kreisförmigen Wegen
auf der Code-Drehscheibe 2 und auf linearen Wegen auf der Code-Zahnstange 3 angeordnet.
Für diesen
Fall sind die Detektoren 5, 6 auf dem PCB 4 magnetische
Sensoren, welche der Code-Drehscheibe 2 bzw.
-Zahnstange 3 gegenüberliegen.
Die magnetischen Sensoren, welche Halleffekt-Sensoren oder magneto-resistive
Sensoren sein können,
detektieren die Positionen der Magnete 7, 8. Die
Anzahl der Wege der Magnete 7, 8 korrespondiert
zu der Anzahl der Sensoren. Auf die gleiche Art und Weise, wie oben
erwähnt, weist
das PCB 4 eine Schaltung auf, um die von den Sensoren empfangene
Information zu verarbeiten und um einen Wert für den Verschleiß der Bremsklötze der
Scheibenbremse zu präsentieren.
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In 1 ist
ein Beispiel für
eine Übertragung der
Rotation von der Code-Drehscheibe 2 auf
die Zahnstange 3 angegeben. Wie oben erwähnt, wird die
Code-Drehscheibe 2 sich mit der Nachstellwelle drehen.
Die Code-Zahnstange 3 ist antreibend mit einem Finger 9 auf
dem äußeren Umfang
der Drehscheibe 2 verbunden. Der Finger 16 der
Code-Drehscheibe 2 kooperiert mit Zähnen 10 auf einer
Seite der Code-Zahnstange 3. Wenn sich die Nachstellwelle
und demzufolge die Code-Drehscheibe 2 dreht, wird der Finger 9 der
Code-Drehscheibe 2 die Code-Zahnstange 3 bewegen,
solange wie der Finger 9 in Kontakt mit einem Zahn 10 der
Code-Zahnstange 3 ist. Wenn sich die Code-Drehscheibe 2 weiter dreht,
wird der Finger 9 den Kontakt mit den Zähnen 10 der Zahnstange 3 verlieren,
bis die Drehscheibe 2 sich nahezu um eine Umdrehung gedreht
hat. Dann wird der Finger 9 erneut mit einem Zahn der Code-Zahnstange 3 in
Kontakt gelangen. Für
jede Umdrehung der Code-Drehscheibe 2 und folglich der Nachstellwelle
wird sich die Code-Zahnstange 3 um eine Länge bewegen,
welche einem Zahn entspricht. Folglich wird die Drehbewegung der
Code-Drehscheibe 2 in eine lineare Bewegung der Code-Zahnstange 3 transferiert.
Ein Fachmann wird realisieren, dass irgendein geeignetes Mittel
zum Übertragen
der kreisförmigen
Bewegung der Drehscheibe 2 auf eine schrittweise Bewegung
der Zahnstange 3 verwendet werden kann. Des Weiteren wird
ein Fachmann realisieren, dass die Code-Drehscheibe und Zahnstange Ausgestaltungen
aufweisen können,
welche sich von der Ausgestaltung der in den beiliegenden 1 und 2 gezeigten Ausführungsform unterscheiden.
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Im Folgenden wird eine Anzahl von
weiteren Beispielen von digitalen Sensoren in Verbindung mit den 3 bis 9 beschrieben werden. Da die Prinzipien
der Bewegungen der unterschiedlichen Sensorteile und die Art und
Weise, wie das PCB arbeitet, ähnlich
zu denjenigen, was in Verbindung mit den 1 und 2 vorhergehend
beschrieben wurde, werden diese hier nicht vollständig im
Folgenden wiederholt werden.
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In der Ausführungsform von 3 ist der Sensor an der Nachstellwelle
mittels eines Verbindungsteils 18 angebracht. Eine Code-Drehscheibe 13 ist
an dem Verbindungsteil 18 befestigt und wird der Drehung
des Verbindungsteils 18 und folglich der Nachstellwelle
folgen. In der gleichen Art und Weise wie oben beschrieben, weist
die Code-Drehscheibe 13 eine Anzahl von Code-Wegen auf
der Seite, welche einem PCB 14 gegenüberliegt, auf. Das PCB 14 ist
in solch einer Art und Weise fixiert, dass das Verbindungsteil 18 sich
gegenüber
dem PCB 14 dreht.
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Das Verbindungsteil 18 erstreckt
sich oberhalb des PCB 14 und das sich erstreckende Teil
ist in einem Schlitz 37 einer Hülse 15 aufgenommen.
Die Hülse 15 hat
die gleiche Funktion wie die beschriebene Zahnstange für die vorhergehende
Aus führungsform.
Das sich erstreckende Teil des Verbindungsteils 18 weist
einen Finger 16 für
ein Zusammenwirken mit Zähnen 38 auf,
welche auf einer Seite des Schlitzes 37 der Hülse 15 angeordnet
sind. Die Hülse 15 wird
in ihrer Axialrichtung durch das Zusammenwirken zwischen dem Finger 16 und
den Zähnen 38 der
Hülse 15 schrittweise
bewegt. Folglich wird die Hülse 15 für jede Umdrehung
des Verbindungsteils 18 und folglich der Nachstellwelle
um einen Schritt bewegt. Ebenso weist die Hülse 15 eine Anzahl
von Code-Wegen auf der Seite auf, welche dem PCB 14 gegenüberliegt.
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In einer alternativen Ausführungsform
(nicht gezeigt) erstreckt sich die Nachstellwelle und ersetzt das
Verbindungsteil 18. In jeder anderen Hinsicht entspricht
diese alternative Ausführungsform
der obigen Ausführungsform
von 3.
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In 3 ist
eine Ausnehmung 17 zur Aufnahme eines Werkzeugs gezeigt.
Mittels dieser Ausnehmung 17 und des Werkzeugs kann der
Nachstellmechanismus zu seiner Ursprungsposition nach einem Wechsel
der Bremsklötze
zurückgestellt
werden. Folglich kann der Nachstellmechanismus zu der Startposition
zurückkehren,
ohne dass der digitale Sensor demontiert werden muss. In anderen
Ausführungsformen
gibt es keine Ausnehmung 17, jedoch wird der Nachstellmechanismus
mittels einer normalerweise vorgesehenen Rückstellwelle zurückgestellt.
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Die in 4 und 5 gezeigte Ausführungsform
entspricht den vorhergehenden Ausführungsformen in vielfacher
Hinsicht. Der Sensor weist ein Verbindungsteil 19 auf,
welches mit dem Ende einer Nachstellwelle verbunden werden soll.
Des Weiteren ist eine Code-Drehscheibe 20 an dem Verbindungsteil 19 in
solch einer Art und Weise befestigt, dass die Code-Drehscheibe 20 der
Drehung des Verbindungsteils 19 folgt. In der gezeigten
Ausführungsform
ist die Code-Drehscheibe 20 ein integraler Bestandteil
mit dem Verbindungsteil 19. Auf einer Seite, welche einem
PCB 21 gegenüberliegt,
weist die Code-Drehscheibe 20 eine Anzahl von Code-Wegen
für ein
Zusammenwirken mit Detektoren 36 auf.
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Eine Erstreckung 42 der
integrierten Code-Drehscheibe 20 und das Verbindungsteil 19 sind in
einem Schlitz einer Hülse 22 aufgenommen.
Die Hülse 22 weist
eine Anzahl von Code-Wegen auf, welche den Detektoren 24 auf
dem PCB 21 gegenüberliegen.
An dem Ende der Erstreckung 42 ist ein Fingerabschnitt 23 für ein Zusammenwirken
mit Zähnen
auf einer Seite der Hülse 22 angeordnet.
Die Hülse 22 wird
für jede
Umdrehung des Verbindungsteils 19 sich um einen Schritt
schrittweise bewegen. Auf der Außenseite des Zahnabschnitts
der Hülse 22 ist eine
Klemme 25 angeordnet, welche mittels einer Feder 26 in
Richtung zu den Zähnen
der Hülse 22 vorgespannt
ist. Die Klemme 25 ist in einer geeigneten Ausnehmung des
Gehäuses 40 des
Sensors geführt. Auf
Grund des Zusammenwirkens zwischen der Klemme 25 und der
Hülse 22 wird
die schrittweise Bewegung der Hülse 22 auf
eine effektive Art und Weise gesteuert.
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In 5 ist
der digitale Sensor aus 4 auf einer
Nachstellwelle 11 einer Scheibenbremse montiert gezeigt.
Der Bremssattel 12 der Scheibenbremse ist ebenfalls gezeigt.
Der Sensor ist in einem Gehäuse 40 aufgenommen,
welches in einer Öffnung des
Bremssattels angeordnet ist. Ein Deckel 41 bedeckt das äußere Ende
des Gehäuses 40,
wobei das Gehäuse 40 und
der Deckel 41 an dem Bremssattel 12 mittels Schrauben 39 befestigt
sind. Das Verbindungsteil 19 des Sensors ist in einer Ausnehmung
an dem Ende der Nachstellwelle 11 aufgenommen. Folglich
wird sich das Verbindungsteil 19 drehen, wenn sich die
Nachstellwelle 11 dreht.
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Das PCB 21 ist an dem Gehäuse 40 befestigt und
die Erstreckung 42 ist in einer Öffnung des PCB 21 aufgenommen.
In der gezeigten Ausführungsfonn weist
das PCB vier Detektoren 24 auf, die in Richtung der vier
Code-Wege auf der Hülse 22 ausgerichtet sind,
und drei Detektoren 36, die in Richtung zu den drei Code-Wegen auf der Code-Drehscheibe 20 ausgerichtet
sind.
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Obwohl die Anordnung des Sensors
von 4 in 5 gezeigt ist wird ein Fachmann
realisieren, dass alle in dieser Beschreibung beschriebenen unterschiedlichen
Sensoren auf eine ähnliche Art
und Weise montiert werden können.
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In welchem Fall die Ausgestaltung
des Gehäuses
und von möglichen
weiteren Teilen an den tatsächlichen
Sensor angepasst ist.
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In 6 ist
ein weiteres Beispiel eines Sensors gemäß der vorliegenden Erfindung
gezeigt. In diesem Beispiel wird ein Verbindungsteil 27 mit
einem Nachstellmechanismus verbunden. An dem Ende des Verbindungsteils 27 ist
eine Code-Drehscheibe 29 angeordnet, welche eine Anzahl
von Code-Wegen (nicht gezeigt) aufweist, die einem PCB 30 gegenüberliegen.
Des Weiteren ist ein Finger 28 an der Verbindung zwischen
dem Verbindungsteil 27 und der Code-Drehscheibe 29 angeordnet,
wobei der Finger mit Zähnen
(nicht gezeigt) auf einem gleitenden Teil 31 zusammenwirken
soll. Der Finger 28 wird den gleitenden Teil 31 für jede Umdrehung
der Drehscheibe 29 um einen Schritt schrittweise bewegen. Auf
der Seite, welche dem PCB 30 gegenüberliegt, weist der gleitende
Teil 31 eine Anzahl von Code-Wegen auf, welche mit Detektoren 35,
die auf dem PCB 30 angeordnet sind, zusammenwirken.
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Eine Klemme 32 ist angeordnet,
um über
die Zähne 43 zu
gleiten, wenn sich der gleitende Teil 31 bewegt. Die Klemme 32 ist
in Richtung zu den Zähnen 43 mittels
einer Feder 33 vorgespannt. Die Klemme 32 ist
zwischen zwei Führungsrollen 34 geführt.
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Ein Fachmann wird realisieren, dass
unterschiedliche Merkmale der gezeigten Ausführungsformen in unterschiedlichen
Weisen variieren können. Folglich
ist es beispielsweise möglich,
Teile des Beispiels von 6 mit
Teilen des Beispiels von 4 auszutauschen.
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Um die Beschreibung zu vereinfachen,
sind in den 7 und 9 nur die unterschiedlichen
Code-Elemente gezeigt, jedoch wird ein Fachmann realisieren, dass
die Sensoren ebenso Detektoren, ein PCB usw. in der gleichen Art
und Weise aufweisen wie die vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen.
Ein Fachmann wird realisieren, dass die Anzahl der Codeteile zwei übersteigen
kann. In den in 7 und 8 schematisch gezeigten Ausführungsformen
weist der Sensor drei Code-Elemente auf.
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In der Ausführungsform von 7 ist eine erste Code-Drehscheibe 44 an
der Nachstellwelle angebracht oder wird indirekt von der Nachstellwelle angetrieben.
Die erste Code-Drehscheibe 44 ist antreibend mit einer
zweiten Code-Drehscheibe 45 und einer Code-Zahnstange 46 verbunden.
Die zweite Code-Drehscheibe 45 weist Zähne 45 auf, welche
mit Zähnen
(nicht gezeigt) auf der ersten Code-Drehscheibe 44 kämmen. Die
Anzahl der Zähne 45 der ersten
und zweiten Code-Drehscheibe 44, 45 ist
derart, dass die zweite Code-Drehscheibe 45 sich für jede Umdrehung
der ersten Code-Drehscheibe 44 um eine halbe Umdrehung
drehen wird. Des Weiteren ist die erste Code-Drehscheibe 44 oder
die Nachstellwelle mit einem Finger ausgestattet, um die Code-Zahnstange 46 mittels
der Zähne 49 der
Code-Zahnstange 46 schrittweise anzutreiben. Die Code-Zahnstange 46 wird
für jede
Umdrehung der ersten Code-Drehscheibe 44 um einen Schritt
bewegt. Folglich wird der Verschleiß der Bremsbeläge durch die
Positionen der drei Code-Elemente 44, 45, 46 angezeigt.
Eine Führungsscheibe 47 eines
Führungsmittels,
um die Bewegung der Zahnstange 46 in der gleichen Art und
Weise, wie oben für
die anderen Ausführungsformen
erwähnt,
zu steuern, ist in 7 gezeigt.
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In 8 ist
ein weiteres Beispiel einer Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung angegeben. In dieser Ausführungsform werden drei Code-Elemente
verwendet, welche eine Code-Drehscheibe 50 und eine erste
und eine zweite Code-Zahnstange 51 bzw. 52 sind.
Sowohl die erste als auch die zweite Code-Zahnstange 51, 52 weist
Zähne 53, 54 auf,
welche der Code-Drehscheibe 50 und einer Nachstellwelle
gegenüberliegen.
Des Weiteren sind Führungsmittel 55, 56 angeordnet,
um die Bewegung der Zahnstangen 51, 52 zu steuern.
Die Code-Drehscheibe 50 wird
mittels der Nachstellwelle angetrieben. Oftmals ist die Code-Drehscheibe 50 direkt
an der Nachstellwelle angebracht. Die Code-Drehscheibe 50 oder
die Nachstellwelle ist mit einem Finger ausgestattet, um die Code-Zahnstangen 51, 52 schrittweise
anzutreiben. Der Finger gelangt mit den Zähnen
53, 54 von
jeder Code-Zahnstange 51, 52 in Kontakt und wird
jede Code-Zahnstange 51, 52 für jede Umdrehung
der Code-Drehscheibe 50 um einen Schritt bewegen. Auch
für diesen
Fall geben die Positionen der drei Code-Elemente 50, 51, 52 den
Verschleiß der
Bremsbeläge
an. Die Zahnstangen 51, 52 sind ebenfalls mit
Führungsmitteln 55, 56 ausgestattet.
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In der Ausführungsform von 9 werden zwei Code-Elemente in der Form
einer ersten und einer zweiten Code-Drehscheibe 57, 58 verwendet. Die
erste Code-Drehscheibe 57 wird
durch die Nachstellwelle in der gleichen Art und Weise wie für die anderen
Ausführungsformen
angetrieben. Die erste Code-Drehscheibe 57 weist Zähne 59 auf,
welche mit Zähnen 60 der
zweiten Code-Drehscheibe 58 kämmen. In der gezeigten Ausführungsform
beträgt
die Anzahl der Zähne 59 der
ersten Code-Drehscheibe 57 zwölf, während die zweite Code-Drehscheibe 58 dreizehn
Zähne 60 aufweist.
Folglich wird sich die zweite Drehscheibe 58 für jede Umdrehung
der ersten Drehscheibe 57 nicht um eine vollständige Umdrehung
drehen. Die exakte Anzahl der Zähne 59, 60 der
zwei Drehscheiben 57, 58 kann variieren. Es ist ebenso
möglich,
dass die zweite Code-Drehscheibe 58 eine geringfügig größere Anzahl
von Zähnen 60 aufweist,
für welchen
Fall sich diese offensichtlich um einiges mehr als eine Umdrehung
für jede
Umdrehung der ersten Code-Drehscheibe 57 drehen wird. In
diesem Fall sind die Code-Drehscheiben 57, 58 normalerweise
mit einem Graycode ausgestattet. Folglich ist der Code derart, dass
er sich nicht selbst während
den insgesamt ca. 13 Umdrehungen der Nachstellwelle und folglich
der ersten Code-Drehscheibe 57 wiederholt. Dies wird dadurch
erreicht, dass sich die zwei Code-Drehscheiben 57, 58 mit
unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen. Die zwei Code-Drehscheiben 57, 58 drehen
sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und die Codes sind derart
angeordnet, dass sie sich die ganze Zeit auf den beiden Drehscheiben 57, 58 ändern. Es
ist die Position der zwei Code-Drehscheiben 57, 58,
welche den Verschleiß der
Bremsbeläge
anzeigt.
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Wie vorhergehend erwähnt, ist
es möglich, unterschiedliche
Arten von Code-Elementen
und Sensoren zu verwenden. Ein weiteres Beispiel liegt darin, gleitende
Kontakte zu haben, wie beispielsweise auf mechanischen Encodern.
Die Wege werden dann auf einer Drehscheibe und einer Zahnstange
in der gleichen Art und Weise, wie vorhergehend erwähnt, angeordnet
werden.
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Die PCB 14, 21, 30 von 3 bis 6 enthalten Schaltungen in der gleichen
Art und Weise, wie vorhergehend für das Beispiel der 1 und 2 beschrieben. Folglich wird die Schaltung
der PCB 14, 21, 30 verwendet, um den
entsprechenden Sensor zu steuern und eine geeignete Warnung an den
Fahrer auszugeben.
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Wenn das Belagmaterial abgenutzt
ist und neue Bremsklötze
eingefügt
werden müssen,
wird der Nachstellmechanismus zu einer Startposition zurückgebracht.
Die Startposition ist an die Dicke der neuen Bremsklötze angepasst.
Der Nachstellmechanismus wird normalerweise mittels einer Rückstellwelle
zurückgebracht.
Die Drehung der Rückstellwelle
wird ebenfalls die Nachstellwelle drehen. Durch das Rückstellen
des Nachstellmechanismus wird das Sensorelement automatisch zu seiner
Startposition zurückgebracht.
Folglich ist keine spezielle Kalibrierung nach Einfügen neuer
Bremsklötze
normalerweise von Nöten.
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Jedoch ist es auch möglich, den
Sensor von Hand zu kalibrieren, für welchen Fall der Sensor zuerst
demontiert werden muss.
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Zusammenfassung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen digitalen Sensor zur Überwachung
des Verschleißes
von Belagmaterial bei einer Scheibenbremse. Der Sensor ist an dem
Ende einer Nachstellwelle (11) eines Nachstellmechanismus
angebracht, welcher zum Nachstellen der Position der Bremsklötze gegenüber der
Bremsscheibe verwendet wird. Der Sensor weist zwei oder mehrere
Codeteile (2, 3, 13, 15, 20, 22, 29, 31, 44, 46, 50, 51, 52, 57, 58)
auf, von denen einer sich kontinuierlich mit der Drehung der Nachstellwelle
(11) dreht. Die Codeteile weisen Code-Wege auf, welche
von Detektoren (5, 6, 24, 35, 36),
welche auf einem PCB (4, 14, 21, 30)
platziert sind, gelesen. Das PCB weist eine Schaltung auf, um die
Position des Sensors mit dem Verschleiß des Belagmaterials in Beziehung
zu setzen.
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