DE19738317A1 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung des Verschleißzustandes von Reibbelägen - Google Patents
Vorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung des Verschleißzustandes von ReibbelägenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Be
stimmung des Verschleißes von Reibbelägen, insbesondere von
Kraftfahrzeug-Reibbelägen, bei der durch Sensierung des Ver
schiebeweges eines beweglichen Teiles der Bremse eine ent
sprechende Aussage zum gegenwärtigen Verschleißzustand der
Reibbeläge gewonnen wird.
Solche Vorrichtungen haben die Funktion, beispielsweise den
Fahrer eines Kraftfahrzeuges oder aber den Monteur bei einer
anfallenden Reparatur über den Verschleißzustand der Brems
backen zu informieren bzw. den Fahrer zu warnen, sobald der
Reibbelagverschleiß ein sicherheitsgefährdendes Ausmaß er
reicht hat.
Dabei sind Anordnungen zur Überwachung des Reibbelagver
schleißes von Bremsbacken oder auch Kupplungsbelägen in vie
len Ausgestaltungen aus dem Stand der Technik bekannt. So
ist es beispielsweise vorbekannt, in den Reibbelag einer
Bremsbacke einen oder mehrere elektrische Kontakte zu inte
grieren, die bei entsprechender Abnutzung des Reibbelages
durchtrennt werden. Eine solche Anordnung liefert folglich
nur eine diskontinuierliche Information über den Verschleiß
zustand des Reibbelages und wird zudem bei Erreichen des
entsprechenden Verschleißzustandes zerstört und ist damit
nicht wiederverwendbar.
Darüber hinaus existieren bereits kontinuierliche Bremsbe
lagverschleißanzeigen, die zerstörungsfrei arbeiten und eine
Aussage über das Verschleißmaß durch Messung des Verschiebe
weges eines beweglichen Teiles der Bremse ermitteln. Hierbei
ist der gemessene Verschiebeweg beispielsweise des Schwimm
sattels gegenüber dem ortsfesten Bremsträger abhängig vom
Verschleißmaß der Reibbeläge.
So wird in der DE 37 07 821 A1 eine Vorrichtung zur Anzeige
des Bremsbelagverschleißes für eine Schwimmsattel-Scheiben
bremse offenbart, deren Bremssattel abhängig vom Bremsbelag
verschleiß auf einem Führungsteil relativ zu diesem verscho
ben wird. Am Führungsteil, das als Bolzenführung für den
Schwimmsattel in den am Achsschenkel befestigten Bremsträger
integriert ist, ist eine Sensoreinrichtung vorgesehen, die
in Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen Bremssattel
und dem Führungsteil ein elektrisches Signal erzeugt, das
direkt proportional zum jeweiligen Bremsbelagverschleiß ist.
Als nachteilig bei einer derartigen Vorrichtung erweist sich
die Anordnung der Sensoreinrichtung am Führungsteil, wodurch
sie schädlichen Umwelteinflüssen (beispielsweise Schmutzein
wirkung oder Spritzwasser) ausgesetzt ist und damit stör
anfällig wird.
Ferner beschreibt die DE 42 12 279 A1 eine Vorrichtung zur
Überwachung des Bremsbelagverschleißes, die eine quantitati
ven Auswertung des Verschleißzustandes ermöglicht, wobei die
sensierenden Teile der Vorrichtung selbst nicht zusammen mit
den Bremsbelägen verschleißen. Im einzelnen kommt hier ein
Wegmesser zum Einsatz, der den Verschiebeweg des Bremskol
bens innerhalb des Bremszylinders sensiert. Der eigentliche
Wegmesser enthält dabei einen magnetempfindlichen, elektri
schen oder elektronischen Sensor, der aus der sich mit dem
Verschiebeweg einhergehenden Veränderung eines statischen
Magnetfeldes ein elektrisches Signal erzeugt, das im Zusam
menwirken mit einer nachgeschalteten Auswerteelektronik eine
Aussage über das Maß des Reibbelagverschleißes generiert.
Durch die Positionierung des Wegsensors unmittelbar an der
Außenseite des Bremszylinders ist eine Störanfälligkeit in
folge an der Bremse vorliegender Umwelteinflüsse (z. B.
Spritzwasser, Schmutz) nicht ausgeschlossen. Alternativ wird
noch vorgeschlagen, den Sensor in den hydraulischen Druck
raum des Bremszylinders zu integrieren, wodurch sich jedoch
unerwünschterweise der Temperatureinfluß der durch die
Bremsbetätigung aufgeheizten Bremsflüssigkeit negativ auf
die Funktionstüchtigkeit des Wegsensors auswirkt.
Die vorliegende Erfindung hat sich daher zur Aufgabe ge
stellt, eine kontinuierliche und wiederverwendbare Vorrich
tung zur Ermittlung des Reibbelagverschleißes anzugeben, die
unter Verwendung einfacher und kostengünstiger Bauteile
leicht herstellbar ist sowie durch ihre Positionierung an
der Bremse eine zuverlässige Funktionsweise bei jedem Be
triebszustand der Bremse ermöglicht.
Erfüllt wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des
Patentanspruches 1. Hierbei wird bei einem Wegsensor der
Verschiebeweg eines beweglichen Teiles der Bremse erfaßt,
wobei dieser Verschiebeweg unmittelbar vom Reibbelagver
schleiß abhängt. Eine nachgeschaltete Auswerteelektronik
generiert aus den vom Wegsensor empfangenen Signalen Daten
über den jeweiligen Verschleißzustand der Reibbeläge und
kann diese direkt, beispielsweise über einen Bordcomputer
oder aber andere Hilfsmittel dem Fahrer zur Anzeige bringen.
Der eigentliche Wegsensor besteht aus einem Gehäuse sowie
einem dazu längs verschiebbar gelagerten Meßstößel, wobei
Meßstößel und Sensorgehäuse mit verschiedenen relativ zuein
ander beweglichen Teilen der Bremse mechanisch verbunden
sind, deren relativer Verschiebeweg als Maß für den Reibbe
lagverschleiß vom Sensor erfaßt wird. Innerhalb des Sensor
ergibt sich durch die Relativbewegung von Meßstößel und Sen
sorgehäuse eine Magnetfeldänderung, die proportional zum auf
getretenen Reibbelagverschleiß ausfällt. Das Meßprinzip des
Sensor beruht damit auf einer berührungslosen Arbeitsweise.
Je nach Anwendungsfall bzw. Ausführung der jeweiligen Brem
se, insbesondere Kraftfahrzeugbremse, kann der Wegsensor an
geeigneter Stelle der Bremse angeordnet werden. Weiterhin
läßt sich dieses Prinzip der kontinuierlichen Bestimmung des
Verschleißzustandes von Reibbelägen beispielsweise auch auf
Anwendungen in Reibkupplungen übertragen.
Grundsätzlich ergeben sich je nach verwendetem Bremsentyp
unterschiedliche Möglichkeiten, durch eine Wegmessung an der
Bremse auf den vorliegenden Reibbelagverschleiß zu schließen
Als erste Möglichkeit kann an einer Teilbelag-Scheibenbremse
vom Wegsensor der Verschiebeweg zumindest eines Reibbelages
gegenüber dem Bremsgehäuse unmittelbar sensiert werden. Dies
läßt sich sowohl auf Festsattel- wie auch auf Schwimmsattel-
Scheibenbremsen anwenden. Als weitere Möglichkeit kann bei
Teilbelag-Scheibenbremsen mit einer integrierten Kolben-
Zylinder-Einheit vom Wegsensor die Relativbewegung des
Bremskolbens zu seinem zugehörigen Zylindergehäuse erfaßt
werden. Ergänzend dazu ist es theoretisch denkbar, diese
beiden Möglichkeiten der Wegmessung auch für Trommelbremsen
zu verwenden.
Für Schwimmsattel-Scheibenbremsen, bei denen ein Schwimm
sattel axial verschiebbar zu einem Bremsträger gelagert ist,
ist es schließlich möglich, durch eine Sensierung der Rela
tivbewegung vom Schwimmsattel zum Bremsträger eine Erkennt
nis über den aktuellen Reibbelagverschleißzustand zu erhal
ten.
In einer bevorzugten Ausführung der Vorrichtung zur kontinu
ierlichen Bestimmung des Verschleißzustandes von Reibbelägen
in Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremsen ist das Sensor
gehäuse formschlüssig am Schwimmsattel befestigt und der
verschiebbar zum Sensorgehäuse gelagerte Meßstößel ist lös
bar mechanisch an den Bremskolben bzw. den Reibbelag gekop
pelt. Daraus ergibt sich auf einfachem Wege eine Ermittlung
des Bremskolbenverschiebeweges, der unter Annahme eines nä
herungsweise gleichen Reibbelagverschleißes an der kolben- wie
auch faustseitigen Bremsbacke, eine Aussage über das Maß
des Reibbelagverschleißes zuläßt. Es ist somit ausschließ
lich die Messung des Bremskolbenverschiebeweges erforder
lich.
In einer weiteren vorteilhaften Variante ist das Sensorge
häuse vor Steinschlag und sonstigen Verschmutzungen ge
schützt innerhalb einer Ausnehmung bzw. zwischen zwei Rippen
des Schwimmsattels verdrehsicher und lösbar befestigt, wobei
der Meßstößel entsprechend parallel zur Betätigungsrichtung
der Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse ausgerichtet ist.
Vorteilhafterweise ist am Bremskolben ein Sensorblech axial
fixiert, an dem das aus dem Sensorgehäuse herausstehende
Ende des Meßstößels lösbar befestigt ist. Vorzugsweise ist
das Meßstößelende dabei in das Sensorblech lösbar einge
clipst, wodurch sich eine besonders montagefreundliche An
ordnung ergibt. Zur zuverlässigen Messung des Bremskolben
verschiebeweges durch den Wegsensor ist es sinnvoll bzw.
erforderlich, eine Verdrehung des Bremskolbens um seine ei
gene Achse zu verhindern. Dies wird über eine verdrehsichere
Verbindung des Bremskolbens zur kolbenseitigen Bremsbacke
realisiert.
Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten werden anhand der
Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Schwimmsattel-Teilbelag
scheibenbremse mit Wegsensor zur kontinuierlichen
Ermittlung des Reibbelagverschleißes,
Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene Teilansicht eines
Schwimmsattels mit daran befestigtem Wegsensor,
Fig. 3 eine geschnittene Teilansicht einer Vorrichtung zur
Ermittlung des Reibbelagverschleißes mit Wegsensor
zur Aufnahme des Bremskolben-Verschiebeweges,
Fig. 4 eine geschnittene Ansicht einer Schwimmsattel-Teil
belagscheibenbremse mit Wegsensor zur Aufnahme des
Bremskolben-Verschiebeweges,
Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht der Befestigung eines
Wegsensor-Meßstößels am Bremskolben,
Fig. 6 drei Ansichten einer weiteren Variante zur Befesti
gung des Meßstößels am Bremskolben analog zur Aus
führung in Fig. 5.
Den Fig. 1 bis 4 ist eine Schwimmsattel-Teilbelagscheiben
bremse 1 zu entnehmen, die über eine wiederverwendbare Vor
richtung zur kontinuierlichen Ermittlung des Reibbelagver
schleißes verfügt. Die in den Figuren dargestellte
Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse 1 ist dabei als
Rahmen-Schwimmsattelbremse ausgeführt, was jedoch im Zusam
menhang mit der Funktion der Vorrichtung zur Reibbelagver
schleißermittlung keine Bedeutung hat. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Reibbelagverschleißermittlung könnte auch
für jede andere Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse Anwen
dung finden. Die gezeigte Bremse verfügt über einen Brems
träger 2 mit zwei eine nicht gezeigte Bremsscheibe überra
genden Bremsträgerarmen 3, 4 sowie einem axial zum Bremsträ
ger 2 verschiebbar gelagerten Schwimmsattel 5. An den Brems
trägerarmen 3, 4 sind beiderseits der Bremsscheibe 6 angeord
nete Bremsbacken 7, 8 aufgenommen und axial verschiebbar ab
gestützt. Zu einer Seite der Bremsscheibe besitzt der
Schwimmsattel eine hydraulische Betätigungseinrichtung, die
im wesentlichen aus einem in den Schwimmsattel integrierten
Bremszylinder 9 sowie einem axial darin verschiebbar ange
ordneten Bremskolben 10 besteht. Bei Bremsbetätigung wird
unter hydraulischer Druckbeaufschlagung der hydraulischen
Betätigungseinrichtung die axial innere Bremsbacke 7 vom
Bremskolben 10 direkt und die axial äußere Bremsbacke 8
durch Axialverschiebung des Schwimmsattels 5 indirekt in
Reibanlage mit der Bremsscheibe 6 gebracht.
Die den Fig. 1 bis 4 zu entnehmende Schwimmsattel-Teilbelag
scheibenbremse 1 verfügt über eine Vorrichtung zur Ermitt
lung des Reibbelagverschleißes, die im wesentlichen aus ei
nem Wegsensor 11 sowie einer dazu nachgeschalteten nicht
gezeigten Auswerteelektronik besteht. Allgemein ist es aus
reichend zur Bestimmung des Reibbelagverschleißes pro Fahr
zeugachse jeweils einen einzigen Wegsensor einzusetzen, wo
bei der Sensor über eine analoge oder bitserielle Schnitt
stelle bzw. ein Bussystem mit der Auswerteelektronik verbun
den ist. Durch die prinzipielle Funktionsweise der
Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse 1 bedingt, kann die
Ermittlung des Reibbelagverschleißes auf eine einfache Mes
sung des Bremskolbenverschiebeweges zurückgeführt werden.
Dabei liegt die Annahme zugrunde, daß generell der Ver
schleiß der kolbenseitigen Bremsbacke 7 und der faustseiti
gen Bremsbacke 8 im wesentlichen gleichzusetzen sind. Daraus
ergibt sich der Reibbelagverschleißwert pro Bremsbacke nä
herungsweise aus der Hälfte des zurückgelegten Bremskolben
verschiebeweges. Unberücksichtigt hierbei bleibt zunächst
der Verschleiß der Bremsscheibe 6, was jedoch dadurch be
gründet ist, daß im allgemeinen der Verschleiß der Brems
scheibe 6 weitaus geringer ausfällt als der Reibbelagver
schleiß der Bremsbacken 7, 8. Grundsätzlich wird jedoch bei
Sensierung des Bremskolbenverschiebeweges der Bremsscheiben
verschleiß miterfaßt und kann selbstverständlich bei Kennt
nis des Zusammenhanges von Reibbelag- und Bremsscheibenver
schleiß sowie einer entsprechenden Gestaltung der Auswerte
elektronik mit zur Anzeige gebracht werden. Insgesamt ergibt
sich hieraus die besonders einfache Möglichkeit der Bestim
mung des Reibbelagverschleißes zu beiden Seiten der Brems
scheibe durch ausschließliche Sensierung des Kolbenver
schleißweges.
Selbstverständlich sind zur zuverlässigen Bestimmung des
Reibbelagverschleißes beider Bremsbacken 7, 8 auch andere
Varianten der Sensierung möglich. Durch Einsatz zweier Weg
sensoren an einer Bremse können beispielsweise unmittelbar
die Verschiebewege beider Bremsbacken 7, 8 direkt gemessen
werden. Eine solche Anordnung ließe sich u. a. auch auf Fest
sattelbremsen anwenden. Allgemein kann der axiale Verschie
beweg der faustseitigen, axial außenliegenden Bremsbacke 8
entweder unmittelbar an der Bremsbacke gemessen werden oder
aber durch Sensierung der axialen Schwimmsattelverschiebung
gegenüber dem ortsfesten Bremsträger 2 ermittelt werden.
Dies erlaubt die Bestimmung des kolbenseitigen Reibbelagver
schleißes durch Sensierung der Sattelverschiebung sowie des
Bremskolbenverschiebeweges. Der kolbenseitige Reibbelagver
schleiß ergibt sich damit aus der Differenz des Bremskolben
verschiebeweges und dem Verschiebeweg der axial außenliegen
den Bremsbacke 8 bzw. des Schwimmsattels 5.
Auf Grundlage der ursprünglichen Annahme eines näherungs
weise gleichen Reibbelagverschleißes an der axial inneren 7
wie auch axial äußeren Bremsbacke 8 läßt sich auf besonders
einfache Weise unter geringem Aufwand auch nur der Verschie
beweg der kolbenseitigen Bremsbacke 7 oder aber der faust
seitigen Bremsbacke 8 sensieren. Bei einer derartigen An
ordnung empfiehlt es sich, pro Fahrzeugachse jeweils zwei
Sensoren zu verwenden, wobei auf einer Fahrzeugseite der
Verschiebeweg der kolbenseitigen Bremsbacke und auf der an
deren Fahrzeugseite der Verschiebeweg der faustseitigen
Bremsbacke sensiert wird. Hieraus läßt sich durch Mit
telwertbildung ein Durchschnittswert für den Reibbelagver
schleiß an allen Bremsbacken der Fahrzeugachse bestimmen.
Als besonders günstige und funktionssichere Variante der
kontinuierlichen Bestimmung des Reibbelagverschleißes hat
sich jedoch die in den Figuren dargestellte Ausführungsform
erwiesen. Hierbei reicht ein einziger Wegsensor am Schwimm
sattel 5 aus, wobei dieser den axialen Verschiebeweg des
Bremskolbens 10 relativ zum Bremszylinder 9 mißt. Im ein
zelnen besteht der Wegsensor 11 im wesentlichen aus einem
Sensorgehäuse 12 sowie einem dazu in Meßrichtung verschieb
bar gelagerten Meßstößel 13. Der Meßstößel 13 trägt an sei
nem in Sensorgehäuse 12 befindlichen Ende einen Permanent
magnet, der mit einem mit Polschuhen versehenen Magnetsystem
im Sensorgehäuse 12 berührungslos in Wechselwirkung tritt.
Aufgrund dieser berührungslosen Arbeitsweise des Wegsensors
entfallen negative Effekte, wie z. B. Verschleiß bei Schie
bewiderständen. Weiterhin ist in das Magnetsystem des Sen
sorgehäuses ein Hall-Element integriert, das in der Lage
ist, Magnetfeldänderungen innerhalb des Sensorgehäuses 12 zu
sensieren. Solche Magnetfeldänderungen ergeben sich aus ei
ner Relativbewegung des Meßstößels 13 zum Sensorgehäuse 12
und führen zu entsprechenden elektrischen Ausgangssignalen
am Wegsensor 11, die von einer nachgeschalteten Auswerte
elektronik unmittelbar in entsprechende Reibbelagverschleiß
daten umgewandelt werden. Derartige kontinuierliche Reibbe
lagverschleißdaten lassen sich auf einfachem Wege beispiels
weise über einen Bordcomputer oder aber auf andere Wege dem
Fahrer des Kraftfahrzeuges zur Anzeige bringen.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich, gemäß den Fig. 1
bis 4 den Wegsensor 11 zur Aufnahme des Bremskolbenverschie
beweges radial außerhalb des Bremszylinders 9 am Schwimm
sattel 5 zu befestigen. Dabei ist der Wegsensor 11 derart
orientiert, daß der Meßstößel 13 parallel zur Achse des
Bremszylinders 9 ausgerichtet ist und damit direkt in Be
tätigungsrichtung bzw. in Richtung des zu messenden Ver
schiebeweges zeigt. Zum Schutz vor Steinschlag oder sonsti
gen Umwelteinflüssen ist das Sensorgehäuse 12 idealerweise
zwischen zwei in Betätigungsrichtung verlaufende gußtech
nisch angeformten Rippen 14 oder aber in einer geeigneten
sonstigen Ausnehmung bzw. Vertiefung des Schwimmsattels 5
angeordnet. Analog dazu kann der Schwimmsattel 5 auch mit
separat angebrachten Schutzblechen versehen sein, die dem
dazwischen angeordneten Wegsensor 11 durch geeignete Form
gebung ebenso Schutz bieten. Das Sensorgehäuse 12 liegt
formschlüssig an einer der beiden Rippen 14 an. Dabei ist
beispielsweise in die Rippe 14 durch eine mechanische Be
arbeitung eine Nut 15 eingebracht, die von einer zugehörigen
entsprechend gestalteten Erhebung 16 am Sensorgehäuse 12
ausgefüllt wird. Die verbleibende Anlagefläche 17 an der
Rippe 14 wird durch eine mechanische Bearbeitung am Schwimm
sattel 5 eben gestaltet, um eine genaue Positionierung des
Wegsensors 11 am Schwimmsattel 5 zu ermöglichen. Vorteilhaf
terweise ist das Sensorgehäuse 12 gegenüber der Anlagefläche
17 mit Ausnehmungen 18 bzw. einer Riffelung versehen, wo
durch die Kontaktfläche zur Rippe 14 vermindert wird. Da
durch wird die Wärmeleitung, ausgehend vom durch die Brems
betätigung aufgeheizten Schwimmsattel zum Wegsensor 11 redu
ziert. Aus dem gleichen Grund verbleibt in radialer Richtung
zwischen dem Sensorgehäuse 12 und dem Schwimmsattel 5 ein
Luftspalt 19. Die zweite Rippe 14 verfügt über zumindest
eine, vorzugsweise jedoch zwei Gewindebohrungen 20. Inner
halb jeder dieser Gewindebohrungen 20 wird vorzugsweise eine
kombinierte Bohr-Gewindeschraube 21 aufgenommen, mittels
derer das Sensorgehäuse 12 zwischen den beiden Rippen 14
verklemmt wird. Die Bohr-Gewindeschraube 21 besitzt eine
Bohrerspitze 22 und ansonsten die Kontur einer Madenschraube
23 mit Außengewinde 24. An ihrem aus der Rippe 14 hervor
stehenden Ende besitzt die Bohr-Gewindeschraube 21 vorzugs
weise einen Innensechskant 25, wodurch die Bohr-Gewinde
schraube 21 auf einfachem Wege bei der Montage mit ihrer
Bohrerspitze 22 in das bevorzugt aus Kunststoff gefertigte
Sensorgehäuse 12 eingeschraubt werden kann. Dazu besitzt das
Sensorgehäuse 12 auf der den Bohr-Gewindeschrauben 21 gegen
überliegenden Seite Hohlräume 26, in die sich die Bohrer
spitze 22 im Verlauf der Montage ihren Weg bahnt. Hierbei
sind die sich im wesentlichen axial erstreckenden Hohlräume
26 symmetrisch zur Symmetrieebene 27 angeordnet, wodurch ein
universell hergestellter Wegsensor 11 in gleichem Maße auf
beiden Fahrzeugseiten eingesetzt werden kann. Zwischen den
beiden unterschiedlichen Abschnitten der Bohr-Gewindeschrau
be 21, die als Bohrerspitze 22 und Madenschraube 23 ausge
führt sind, befindet sich ein Bund 28, der zur Anlage der
Bohr-Gewindeschraube 21 am Sensorgehäuse 12 vorgesehen ist
und dadurch das Aufbringen der erforderlichen Zuspannkraft
zwischen Sensorgehäuse 12 und Rippe 14 ermöglicht. Zur Ver
hinderung der ungewollten Änderung der Sensoreinstellung ist
zwischen Gewindebohrung 20 und Bohr-Gewindeschraube 21 eine
Verdrehsicherung ausgebildet (z. B. Tuff-Lock). Die insbeson
dere in Fig. 2 dargestellte verdrehsichere und geschützte
Befestigung des Sensorgehäuses 12 zwischen Rippen 14 des
Schwimmsattels 5 erweist sich zwar als besonders vorteil
haft, ist jedoch als rein exemplarische Ausführungsform zu
werten. Unter Beachtung der erfinderischen Merkmale lassen
sich ohne weiteres auch andere, ähnliche Befestigungsvarian
ten wählen.
Den Fig. 3 bis 6 ist weiterhin die mechanische Koppelung des
Meßstößels 13 an den Bremskolben 10 zu entnehmen. Dazu ist
auf der Umfangsfläche des Bremskolbens 10 ein Sensorblech 29
befestigt, vorzugsweise aufgepreßt. In dieses Sensorblech 29
ist der Meßstößel 13 mit seinem aus dem Sensorgehäuse 12
herausragenden Ende 30 lösbar eingeclipst. Durch einen zwi
schen Meßstößelende 30 und Sensorgehäuse 12 angeordneten
elastischen Faltenbalg 31 wird der gesamte Wegsensor 11 vor
dem Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit geschützt.
Zum Ausgleich von Toleranzschwankungen an den einzelnen Bau
teilen der Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse 1 ist der
Meßstößel 13 zumindest teilweise als biegsame Welle 32 aus
geführt, die eine Auslenkung des Meßstößels 13 senkrecht zur
Meßrichtung zuläßt, jedoch in Meßrichtung im wesentlichen
starr ausgeführt ist. Vorzugsweise kann die biegsame Welle
32 aus aufgewickeltem Federdraht bestehen, wobei die ein
zelnen Drahtwindungen unter Federvorspannung unmittelbar
aneinander anliegen. Die Federvorspannung ist derart dimen
sioniert, daß sich keine Auswirkung auf die Bewegung des
Meßstößels 13 in Meßrichtung und damit auf das Ergebnis der
Wegmessung ergibt.
Zur zuverlässigen Aufnahme des Bremskolbenverschiebeweges
durch den Wegsensor 11 ist es zudem erforderlich, eine Ver
drehung des Bremskolbens 10 um seine Achse zu verhindern.
Hierzu ist der Belagträger 33 der kolbenseitigen Bremsbacke
7 an seiner radialen Außenseite mit einer im wesentlichen U-
förmigen Aussparung 34 versehen, in die ein auf dem Sensor
blech 29 aufgenieteter Pin 39 formschlüssig eingreift. Damit
wird durch die Verbindung Bremskolben 10, Sensorblech 29,
Bremsbacke 7 und Bremsträger 2 der Bremskolben erfolgreich
am Verdrehen gehindert. Eine negative Beeinflussung der Mes
sung des Bremskolbenverschiebeweges ist damit ausgeschlos
sen. Allgemein ist die Länge des Pins 35 so zu wählen, daß
bei Montage neuer Bremsbacken stets die Sicherheit besteht,
daß der Pin 35 formschlüssig in die Aussparung 34 des Belag
trägers 33 hineinpaßt.
Die Fig. 5 und 6 zeigen zwei Ausführungsmöglichkeiten, den
Meßstößel 13 des Wegsensors 11 lösbar an das auf dem Brems
kolben 10 befestigte Sensorblech 29 mechanisch zu koppeln.
Nach Fig. 5 läßt sich die Befestigung des Meßstößelendes 30
im Sensorblech 29 durch ein Loch im Sensorblech realisieren,
das an seinem Umfang von Federzungen 36 umgeben wird. Unter
Aufspreizen dieser Federzungen 36 läßt sich das Meßstößelen
de 30 in Meßrichtung in das Loch im Sensorblech 29 einfüh
ren, wobei die Federzungen 36 schließlich bei Erreichen der
Endposition in eine zugehörige Ringnut 37 im Meßstößelende
einschnappen. Damit ist der Meßstößel 13 am Sensorblech 29
bzw. Bremskolben 11 axial fixiert.
Eine analoge Variante zeigt Fig. 6, nach der das Sensorblech
29 einen radial nach außen geöffneten U-förmigen Einschnitt
38 aufweist, in den das Meßstößelende 30 mit der Ringnut 37
radial einzuschwenken ist. Der U-förmige Einschnitt 38 ist
dabei derart ausgebildet, daß zu beiden Seiten des Ein
schnittes 38 angeordnete Schlitze 39 für eine Federmöglich
keit sorgen und somit das Einschwenken des Meßstößelendes 30
erleichtern. Zusätzlich sind innerhalb des Sensorbleches 29
seitlich des Einschnittes 38 in der Endlage des in den Ein
schnitt 38 eingeschwenkten Meßstößelendes 30 kleine Erhebun
gen bzw. Noppen 40 angeformt, die das Meßstößelende 30 ge
genüber dem Sensorblech 29 axial vorspannen. Dadurch wird
der Meßstößel 13 axial spielfrei an den Bremskolben 10 ge
koppelt und somit die Güte der Messung des Kolbenverschiebe
weges erhöht.
Entscheidend für die Funktionstüchtigkeit der erläuterten
und innerhalb der Figuren dargestellten Vorrichtung zur kon
tinuierlichen Ermittlung des Reibbelagverschleißes ist die
Justierung bzw. Kalibrierung des Gesamtsystems vor einer
Inbetriebnahme der zugehörigen Bremse. Dazu wird nach der
Montage des Sensorbleches 29 am Bremskolben 10 eine Norm
bremsscheibe mit zugehörigen Normbremsbacken in die
Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse 1 eingefügt, wobei
Normbremsscheibe und die Normbremsbacken in ihren Abmessun
gen den durchschnittlichen Abmessungen der später im tat
sächlichen Betrieb zu verwendenden Bremsscheiben bzw. Brems
backen 7, 8 entsprechen. Anschließend wird der Bremskolben
bis zum Erreichen der Spielfreiheit beigefahren und das Meß
stößelende 30 in bekannter Weise entsprechend den Fig. 5,6
in das Sensorblech eingeclipst. Mittels einer Meßlehre
läßt sich der Wegsensor nun in Meßrichtung auf eine Null-
Stellung mechanisch einstellen, von der ausgehend die Mes
sung des Kolbenverschiebeweges während des Betriebes der
Bremse zur Ermittlung des Reibbelagverschleißes erfolgen
soll. Die auf diesem Wege mechanisch justierte Null-Stellung
des Wegsensors muß mit der elektrischen Null-Stellung der
nachgeschalteten Auswerteelektronik abgeglichen werden, be
vor der Sensor im Zustand der mechanisch kalibrierten Null
stellung arretiert wird. In diesem arretierten Zustand des
Wegsensors wird die gesamte Bremse auch zum Automobilher
steller geliefert, der bei der Montage der Bremse am Ferti
gungsband damit keine weiteren Bearbeitungsschritte zur Weg
sensorjustierung vorzunehmen hat. Innerhalb der Auswerte
elektronik ist dabei eine elektronische Reset-Funktion ent
halten, mit deren Hilfe die Auswerteelektronik für jede mög
liche Einbausituation an der Bremse nach einem Montagevor
gang vor Inbetriebnahme der Bremse die Justierung der Null-
Stellung des Wegsensors elektronisch überprüft wird. Dies
ist insbesondere von Bedeutung im Zusammenhang von Inspek
tionstätigkeiten oder aber sonstigen Montagevorgängen an der
Fahrzeugbremse, die beispielsweise einen Bremsbackenwechsel
oder aber einen Bremsscheibenwechsel erforderlich machen.
Bei gewissenhafter Durchführung der ursprünglichen mecha
nischen und elektronischen Justierung der Sensor-Nullstel
lung beim Bremsenhersteller ist die Auswerteelektronik in
der Lage, nach Montagevorgängen an der Bremse die unter
schiedlichen Einbausituationen zu erkennen und ggf. auf Mon
tagefehler (z. B. Einbau gebrauchter Beläge nach einer Fahr
zeuginspektion) mittels eines Warnsignales hinzuweisen bzw.
bei Fehlfunktion die Inbetriebnahme der Reibbelag-Ver
schleißvorrichtung zu verweigern.
Claims (10)
1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung des Ver
schleißzustandes von Reibbelägen, insbesondere von
Kraftfahrzeug-Bremsbelägen (7, 8), mit einem Wegsensor
(11), der den Verschiebeweg eines beweglichen Teiles der
Bremse (5, 7, 8, 10) sensiert, wobei der Verschiebeweg des
beweglichen Teiles (5, 7, 8, 10) vom Reibbelagverschleiß
abhängt und mit einer Auswerteelektronik, die aus den
vom Wegsensor (11) empfangenen Signalen Daten über den
jeweiligen Verschleißzustand der Reibbeläge generiert,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wegsensor (11) aus einem
Sensorgehäuse (12) mit einem längs verschiebbar dazu
gelagerten Meßstößel (13) besteht, wobei der Meßstößel
(13) und das Sensorgehäuse mit verschiedenen relativ
zueinander beweglichen Teilen (5, 7, 8, 10) der Bremse me
chanisch verbunden sind, deren relativer Verschiebeweg
als Maß für den Reibbelagverschleiß erfaßt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Wegsensor (11) an einer Teilbelag-Scheibenbremse (1)
mit beiderseits einer Bremsscheibe (6) angeordneten
Bremsbacken (7, 8) angebracht ist, wobei vom Wegsensor
(11) der Verschiebeweg zumindest einer Bremsbacke (7, 8)
sensiert wird.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Wegsensor (11) an einer
Teilbelag-Scheibenbremse (1) mit einer integrierten
Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet ist und vom Wegsensor
(11) die Relativbewegung des Bremskolbens (11) zu seinem
zugehörigen Zylindergehäuse (5) erfaßt wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Wegsensor (11) an einer aus Schwimmsattel (5) und
Bremsträger (2) bestehenden Schwimmsattel-Teilbelag
scheibenbremse (1) angeordnet ist und vom Wegsensor (11)
die Relativbewegung des Schwimmsattels (5) zum Brems
träger (2) erfaßt wird.
5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Sensorgehäuse (12) formschlüssig
am Schwimmsattel (5) befestigt ist und der Meßstößel
(13) lösbar mechanisch an den Bremskolben (10) bzw. den
Reibbelag (7, 8) gekoppelt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das Sensorgehäuse (12) innerhalb einer Ausnehmung des
Schwimmsattels (5) verdrehsicher und lösbar befestigt
ist, wobei der Meßstößel (13) entsprechend der Betäti
gungseinrichtung der Schwimmsattel-Teilbelagscheiben
bremse (1) ausgerichtet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß am Bremskolben (10) ein Sensorblech
(29) axial fixiert ist, an dem das dem Sensorgehäuse
(12) abgewandte Ende (30) des Meßstößels (13) lösbar
befestigt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der Bremskolben (10) über eine verdrehsichere Verbindung
zur kolbenseitigen Bremsbacke (7) verfügt.
9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Meßstößel (13) zumindest par
tiell als biegsame Welle (32) ausgeführt ist, wobei die
biegsame Welle (32) in Achsrichtung im wesentlichen
starr und senkrecht dazu flexibel ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Wegsensor (11) lösbar am Schwimmsattel (5) ver
schraubt ist.
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