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Verschleiß-Anzeigeeinrichtung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung,
die ein Warnsignal erzeugt, sobald sich ein Reibbelag, beispielsweise ein Bremsbelag,
um einen vorgegebenen Betrag abgenutzt hat.
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Bekannte Verschleiß-Anzeigeeinrichtungen für Bremsbeläge enthalten
im allgemeinen einen elektrischen Leiter, der im Belag eingebettet oder in einer
Bohrung im Belag befestigt ist und mit der mit dem Reibbelag zusammenwirkenden Reibfläche
in Kontakt gebracht wird, wenn der Reibbelag um einen vorgegebenen Betrag abgenutzt
worden ist. Der Leiter schließt somit einen elektrischen Stromkreis, der eine Anzeigeeinrichtung,
beispielsweise eine Glühbirne, steuert, wodurch der Fahrzeugführer darauf aufmerksam
gemacht wird, daß der Bremsbelag einen Abnutzungsgrad erreicht hat, bei dem er ausgewechselt
werden sollte. Das Warnsignal ist jedoch von kurzer Dauer, da es nur während des
Bremsens auftritt.
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Da ein derartiges Warnsignal infolgedessen der Aufmerksamkeit des
Fahrzeugführers entgehen kann, soll durch die Erfindung eine Verschleiß-Anzeigeeinrichtung
für einen Reibbelag geschaffen werden, die ein kontinuierliches Warnsignal erzeugt.
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Ferner erfolgt die tatsächliche Einschaltung der Verschleiß-Anzeigeeinrichtungen
nur verhältnismäßig selten. Infolgedessen soll erfindungsgemäß eine Prüfmöglichkeit
geschaffen werden, mit deren Hilfe der Fahrzeugführer jederzeit die Funktionstüchtigkeit
der Verschleiß-Anzeigeeinrichtung überprüfen kann.
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Zu diesem Zweck schafft die Erfindung eine Verschleiß-Anzeigeeinrichtung
für einen Reibbelag, mit mindestens einem elektrischen Leiter, der an seinen beiden
Enden mit einer Warneinrichtung verbunden ist und eine Kontaktzone aufweist, die
an einer Stelle innerhalb der Wandstärke des Reibbelags angeordnet ist, an der die
Kontaktzone in Reibanlage mit einer mit dem Reibbelag zusammenwirkenden Reibfläche
gelangt, wenn die Wand stärke des Reibbelags einen vorgegebenen Minimalwert erreicht,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kontaktzone des Leiters als nach einer vorgegebenen
Reibschlußdauer mit der Reibfläche durchschnittenes und abgetrenntes Leiterstück
ausgebildet ist und dadurch ein Stromkreis in den geöffneten, die Betätigung der
Warneinrichtung auslösenden Schaltzustand umschaltbar ist.
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Erfindungsgemäß bleibt die Warneinrichtung eingeschaltet, auch wenn
die Bremse gelüftet wird, so daß ein im wesentlichen kont nuierliches Warnsignal
erzeugt wird. Darüber hinaus läßt sich
bei der erfindungsgemäßen
Anzeigeeinrichtung durch Einbau eines handbetätigten Schalters, mit dem der offene
Schaltzustand des den Leiter enthaltenden Stromkreises simuliert werden kann, in
einfacher Weise eine Testmöglichkelt schaffen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden
beispielsweisen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen hervor. Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Bremse, in der die Lage der erfindungsgemaßen Sonde
gezeigt ist, Fig. 2 ein schematisches Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels
der Erfindung, Fig. 3 einen Schnitt der in Verbindung mit der in Fig. 2 gezeigten
Schaltung verwendbaren Sonde, Fig. 1+ einen Schnitt längs der Linie 4-4 der Fig.
3, Fig. 5 ein schematisches Schaltbild eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels,
und Fig. 6 einen Schnitt einer in Verbindung mit dem in Fig. 5 gezeigten Schaltkreis
verwendbaren Sonde.
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GemäßFig. 1 enthält die Bremse eine Bremstrommel 10 und übliche Bremsbacken
12 und 14, die an ihren oberen Enden mit einem Querbolzen 16 zusammenwirken. Eine
herkömmliche Verschleiß-
Nachstellvorrichtung 18 verbindet die unteren
Enden der Bremsbacken 12 und 14, und ein Radbremszylinder 20 dient dazu, die Bremsbacken
in Anlage an die Trommel 10 zu bringen, wenn das Fahrzeug abgebremst werden soll.
Die Bremsbacken 12 und 14 sind mit Bremsbelägen 22 versehen und werden mit Hilfe-der
Federn 24 und 26 in die gelüftete Stellung gedrückt, und eine Feder 28 hält die
unteren Enden der Bremsbacken 12 und 14 in Anlage an der Nachstellvorrichtung 18.
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Eine Sonde 30 ist in einen oder beide Bremsbacken derart eingebaut,
daß sie eine Anzeige liefert, wenn sich die Bremsbeläge 22 so weit abgenutzt haben,
daß sie ausgewechselt werden müssen.
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Gemäß Fig. 2 enthält die Verschleiß-Anzeigeeinrichtung 32 einen oder
mehrere Sonden 30, eine transistorisierte Steuereinrichtung 34 und eine Anzeigeeinrichtung
36, wobei die transistorisierte Steuereinrichtung 34 in Reihe mit der Anzeigeeinrichtung
36 zwischen der Fahrzeugbatterie oder Spannungsquelle 38 und einem Masseanschluß
40 liegt. Ein üblicher Zündschalter 42 dient dazu, die Batterie 38 während der Stillstandszeiten
von der transistorisierten Steuereinrichtung 34 zu trennen.
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Gemäß Fig. 3 enthält die Sonde 30 Anschlußdrähte 44 und 46, an denen
jeweils eine Klemme 48 bzw. 50 angebracht ist. Die Klemmen 48 und So sind sich gegenüberliegend
in einem Halter 52 angeordnet. Ein im wesentlichen U-förmiger Leiter 56 ist in einen
nicht-leitfähigen Stöpsel 54 eingebaut. Der Stöpsel 54 ist in eine Öffnung 58 im
Bremsbacken 12 eingesetzt und mit einem Flansch
60 versehen, der
gegen den Bremsbacken 12 anschlägt. Der Leiter 56 hat einen ebenen, dem Stöpsel
54 abgekehrten Abschnitt 62, der in Eingriff mit der Bremstrommel lo gebracht werden
kann, und Schenkel 64 und 66, die mit den Klemmen 48 bzw. 50 in Kontakt stehen.
Der Stöpsel 54 und der Leiter 56 wirken mit den Klemmen 48 und 50 und dem Halter
52 reibschlüssig zusammen, um den flachen Abschnitt 62 des Leiters 56 gegenüber
dem Bremsbacken 12 sicher zu haltern und somit eine vorgegebene Relativlage zwischen
dem flachen Abschnitt und dem Reibbelag 22 des Bremsbackens 12 herzustellen. Wie
Fig. 3 am deutlichsten zeigt, wird die vorgegebene Relativlage des Bremsbackens
12 und des ebenen Leiterstückes 62 durch die Strecke A-A bestimmt. Die Strecke A-A
stellt den Abnutzungsgrad dar, bei dem der Belag 22 erneuert werden soll.
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Gemäß Fig. 2 enthält die transistorisierte Steuereinrichtung 34 einen
Transistor 68 mit Ein- und Ausgängen und eine Vorspannungseinrichtung 70. Der Ausgang
des Transistors 68 enthält einen Emitter 72, welcher über den Zündschalter 42 mit
der Spannungsquelle 38 verbunden ist, und einen Kollektor 74, der in Reihe an die
Anzeigeeinrichtung oder Glühbirne 36 angeschlossen ist, welche ihrerseits an dem
Masseanschluß 40 anliegt. Der Eingang oder die Basis 76 des Transistors 68 ist an
die Vorspannungseinrichtung 70 angeschlossen, die den Transistor 68 im normalerweise
eingenommenen, nicht leitenden Schaltzustand hält. Die Vorspannungseinrichtung 70
besteht aus Widerständen 78, 80 und 82.
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Die Basisleitung 76 ist über die in Reihe geschalteten Widerstände
78 und 80 mit dem Masseanschluß 40 verbunden. Die Verbindungsstelle der Widerstände
78 und 80 ist über eine oder mehrere
Sonden 30 und Stecker 84 mit
dem Widerstand 82 verbunden, der mit seinem anderen Ende über den Zündschalter 42
mit der Spannungsquelle 38 in Verbindung steht. Da die Vorspannungseinrichtung 70
derart abgestimmt wird, daß sie den Transistor 68 im normalen, nicht leitenden Schaltzustand
hält, leuchtet die Glühbirne 36 nicht auf, so-lange der Reibbelag 22 so dick ist,
daß er eine reibschlüssige Berührung zwischen dem Leiterstück 62 und der Bremstrommel
10 verhindert. Wenn jedoch der Bremsbelag 22 so weit abgenutzt ist, daß das ebene
Leiterstück 62 des Leiters 56 beim Bremsen an der Bremstrommel 10 anliegt, wird
die Basis 76 des Transistors 68 über den Widerstand 78, die Sonde 30 und die Bremstrommel
10 geerdet, da die Bremstrommel 10 normalerweise am Masseanschluß 40 liegt. Beim
Erden der Basis 76 wird der Transistor 68 in den leitfähigen Zustand umgeschaltet
und dadurch an die Glühbirne 36 eine Spannung angelegt, die die Glühbirne zum Leuchten
bringt. Somit wird anschließend jedesmal, wenn der Fahrzeugführer die Bremsen betätigt,
das flache Leiterstück 62 der Sonde 30 elektrisch geerdet, wodurch die Anzeigeeinrichtung
36 aufleuchtet und der Fahrzeugführer davon unterrichtet wird, daß die Bremsbeläge
so weit abgenutzt sind, daß sie ausgewechselt werden müssen.
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Selbstverständlich läßt sich die Erfindung auch in Verbindung mit
Scheibenbremsen oder anderen nicht gezeigten Bremsen verwenden. Bei dem in Fig.
2 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zwar vier Sonden 30, von denen
jede in Verbindung mit einem der vier Fahrzeugräder verwendet wird, gezeigt, jedoch
läßt sich erfindungsgemäß auch eine größere oder kleinere Anzahl von Sonden in das
Fahrzeug einbauen.
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Betriebsweise: Wenn der Fahrzeugführer den Anlasserschalter (nicht
gezeigt) betätigt, um den Motor anzulassen, liegt die Spannungsquelle 38 über den
Zündschalter 42 am Transistor 68 und der Glühlampe 36 an. Gleichzeitig wird der
Prüfschalter 86 geöffnet und infolgedessen die Basis 76 des Transistors 68 über
die Widerstände 78 und 80 an-Masse angelegt. Infolge dieses kurzzeitigen Schaltzustandes
wird die Basis 76 geerdet, wodurch der Transistor 68 der Glühlampe 36 Strom zuleitet
und diese zum Leuchten gebracht wird. Infolgedessen wird der Fahrzeugführer davon
in Kenntnis gesetzt, daß die Bauteile und Verbindungen der transistorisierten Steuereinrichtung
34 und der Anzeigeeinrichtung 36 während des früheren Gebrauchs nicht ausgefallen
sind. Beim Zurückstellen des Anlasserschalters in seine normale Betriebslage wird
der Prüfschalter 86 geschlossen, wodurch die Basisleitung 76 des Transistors über
die Sondenreihe und die Vorspannungseinrichtung 70 unter Spannung gesetzt wird und
dadurch der Transistor 68 in seinen normalen, nicht leitfähigen Schaltzustand gebracht
und die Glühlampe 36 ausgeschaltet wird Nachdem am Bremsbelag 22 ein beträchtlicher
Verschleiß aufgetreten ist, tritt das ebene Leiterstück 62 der Sonde. 30 bei einer
nachfolgenden Bremsbetätigung mit der Bremstrommel 10 in Berührung.
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Wie die Fign. 3 und 4 am deutlichsten zeigen, wird die Basis .76 beim
Anliegen des ebenen Leiterstücks 62 an der Bremstrommel lo über den Widerstand 78
geerdet, wodurch der Transistor 68 in den Leitzustand gelangt und die Glühlampe
36 aufleuchtet. Beim Lüften der Bremse wird die Koinzidenz der Spannungsquelle über
die
Sonden 30, die Vorspannungseinrichtung 70 und die Basis 76 wiederhergestellt,
so daß der Transistor 68 in den nicht-leitenden Zustand gelangt und somit die Glühlampe
36 abschaltet. Nach einer Reihe nachfolgender Bremsbetätigungen wird jedoch das
flache Leiterstück 62 infolge seiner reibschlüssigen Anlage an der umlaufenden Bremstrommel
lo abgerieben, so daß beim Lüften der Bremse nicht mehr genügend Material vorhanden
ist, die elektrische Verbindung zwischen den Schenkeln 64 und 66 des Leiters 56
herzustellen. Wie Fig. 4 zeigt, ist die Anordnung und Ausrichtung der Sonde 30,
und insbesondere des ebenen Leiterstückes 62, gegenüber der Drehrichtung der Bremstrommel
lo so gewählt, daß das Material, aus dem das ebene Leiterstück 62 besteht, während
der reibschlüssigen Anlage und Abnutzung des ebenen Leiterstücks 62 von der Sonde
30 fort befördert wird. Wenn infolge-dessen der Bremsbelag eine durch die Strecke
A-A in Fig. 3 dargestellte Wandstärke erreicht, wird die elektrische Verbindung
zwischen den Schenkeln 64 und 66 der Sonde durch die nachfolgenden Bremsungen unterbrochen
und der Transistor 68 und die Anzeigeeinrichtung 36 werden in den eingeschalteten
Zustand gebracht, wodurch dem Fahrzeugführer angezeigt wird, daß der Bremsbelag
erneuert werden muß, da die Glühlampe 36 nicht nur während der Bremsbetätigung,
sondern ständig aufleuchtet.
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Da die Verschleiß-Anzeigeeinrichtung in gewisser Weise als Alarmgerät
dient, sei nebenbei bemerkt, daß die Anzeigeeinrichtung 36 eine rote Glühlampe enthalten
kann.
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Bei dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die dem Ausführungsbeispiel
gemäß
Fig. 2 entsprechenden Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Gemäß Fig. 5 besteht die Verschleiß-Anzeigeeinrichtung 132 wiederum
aus einer oder mehreren Sonden 130, einer transistorisioerten Steuereinrichtung
134 und einer Anzeigeeinrichtung 36, wobei mit die transistorisierte Steuereinrichtung
134 in Reihe der Anzeigeeinrichtung 36 zwischen der Fahrzeugbatterie oder Spannungsquelle
38 und einem Masseanschluß 40 liegt. Ein herkömmlicher Zündschalter 42 dient dazu,
die Batterie 38 von der transistorisierten Steuereinrichtung 134 zu trennen, wenn
das Fahrzeug nicht benutzt wird.
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Gemäß Fig. 6 enthält die Sonde 130 einen Anschlußdraht 144, der an
eine Klemme 148 angeschlossen ist. Die Klemme 148 ist in einem Halter 152 untergebracht.
Ein im wesentlichen J-förmiger Leiter 156 ist in einen nicht-leitenden Stöpsel 54
eingebaut. Der Stöpsel 154 ist in geeigneter Weise in eine öffnung 158 des Bremsbackens
12 eingesetzt und mit einem Flansch 160 versehen, der am Bremsbacken 12 anliegt.
Der Leiter 156 enthält ein flaches Leiterstück 162, das außen am Stöpsel 154 angebracht
ist und mit der Bremstrommel lo zusammenwirken kann. Der Leiter enthält ferner einen
Schenkel 164, der mit der Klemme 148 in Kontakt gebracht werden kann. Der Stöpsel
154 und der Leiter 156 sind reibschlüssig mit der Klemme 148 und dem Halter 152
verbunden, so daß das flache Leiterstück 162 des Leiters 156 gegenüber dem Bremsbacken
12 sicher gehaltert und dadurch eine vorgegebene Relativlage des flachen Leiterstücks
und des Belags 22 des Bremsbackens 12 hergestellt wird. Gemaß Fig. 6 ist die
vorgegebene
Relativlage des Bremsbackens 12 und des flachen Leiterstücks 162 durch die Strecke
A-A dargestellt. Wie bereits obn im einzelnen erläutert wurde, stellt die Strecke
A-A den Abnutzungsgrad dar, bei dem der Bremsbelag 22 ausgewechselt werden sollte.
Der Leiter 156 enthält weiterhin einen kürzeren Schenkel 166, der reibschlüssig
mit dem. Bremsbacken 12 zusammenwirkt, um mit diesem eine elektrische Verbindung
herzustellen.
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Gemäß Fig. 5 enthält die transistorisierte Steuereinrichtung 134 einen
Transistor 168 mit Eingängen und Ausgängen und eine Vorspannungseinrichtung 170.
Der Ausgang des Transistors 168 enthält einen an den Masseanschluß 40 angelegten
Emitter 172 und einen Kollektor 174, der in Reihe mit der Anzeigeeinrichtung oder
Glühleuchte 36 geschaltet ist, welche ihrerseits mit der Spannungsquelle 38 verbunden
ist. Der Eingang oder die Basis 176 des Transistors 168 ist mit der Vorspannungseinrichtung
170 verbunden, um den Transistor 168 in normalerweise nicht-leitendem Schaltzustand
zu halten. Gemäß der Zeichnung besteht die Vorspannungseinrichtung 170 aus vier
Einheiten von Widerständen 178 und 180; jeweils eine Einheit ist einer Sonde 130
zugeordnet.
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Sollte es erwünscht sein, eine größere oder kleinere Anzahl von Sonden
130 zu verwenden, würde die Vorspannungseinrichtung 170 eine entsprechend größere
oder kleinere Anzahl von Widerstandsaggregaten 178, 180 enthalten. Die Basisleitung
176 des Transistors 168 ist in Reihenschaltung über die Widerstände 178 und 180
mit der Spannungsquelle 38 verbunden. An ihrer gemeinsamen Verbindungsstelle sind
Widerstände 178 und 180 jeweils mit einer Sonde 130 verbunden, die ihrerseits an
die Masse angeschlossen ist. Da die Vorspannungseinrichtung 170 so eingestellt
ist,
daß sie den Transistor 168 im normalerweise nicht-leitenden Zustand hält, leuchtet
die Glühlampe 36 nicht auf, so--lange das mit der Bremstrommel lo reibschlüssig
zusammenwirkende Bremsbelagmaterial 22 eine ausreichende Wandstärke hat. Wenn jedoch
der Bremsbelag 22 so weit abgenutzt wurde, daß das flache Leiterstück 162 des Leiters
156 bei einer Bremsbetätigung an der Bremstrommel 10 anliegt, wird dieses Leiterstück
162 infolge des Reibungsschlusses mit der umlaufenden Bremstrommel abgerieben und
die elektrische Verbindung zwischen dem Schenkel 164 und dem Schenkel-166 des Leiters
156 unterbrochen. Beim Lüften der Bremse wird somit eine verhältnismäßig hohe positive
Spannung über die Vorspannungseinrichtung 170 an die Basis 176 angelegt, und der
Transistor 168 in einen leitfähigen Zustand umgeschaltet, wodurch die Glühlampe
36 dauernd aufleuchtet.
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Betriebweise: Wenn der Fahrzeugführer den Zünd- oder Anlasserschalter
42 dreht, um den Motor anzulassen, wird die Spannungsquelle 38 an die Glühlampe
36 und den Transistor 168 angelegt. Gleichzeitig wird die Prüfeinrichtung 186, die
einen Schalter und einen Widerstand in Reihenschaltung enthält, geschlossen und
somit die Basis 176 des Transistors 168 mit der Spannungsquelle 38 verbunden. Dieser
kurzzeitige Zustand führt dazu, daß der Transistor 168 der Glühleuchte 36 Strom
zuführt, wodurch diese aufleuchtet. Somit wird der Fahrzeugführer davon in Kenntnis
gesetzt, daß während des vorhergehenden Gebrauchs keine Bauteile oder Verbindungen
der transistorisierten Steuereinrichtung 134 und der Anzeigeeinrichtung 36 ausgefallen
sind. Bei Freigabe des Anlasser- oder Zündschalters
in seine normale
Betriebsstellung wird die Prüfeinrichtung 186 geöffnet, wodurch die Vorspannungseinrichtung
170 den Transistor 168 in seinen normalerweise nicht-leitenden Zustand umschalten
kann und somit die Glühlampe 36 abschaltet.
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Nachdem am Bremsbelag 22 eine beträchtliche Abnutzung aufgetreten
ist, gelangt das ebene Leiterstück 162 der Sonde 130 in Anlage an den Bremsbacken
10. Bei nachfolgenden Bremsungen reibt die Bremstrommel 10 das ebene Leiterstück
162 ab, so daß die elektrische Verbindung zwischen den Schenkeln 164 und 166 des
Leiters 156 unterbrochen wird. Beim Lösen der Bremse wird die gemeinsame Verbindungsstelle
der Widerstände 178 und 180 von Masse getrennt und infolgedessen bringt die Vorspannungseinrichtung
179 den Transistor 168 in seinen leitenden Schaltzustand, in dem die Glühlampe 36
kontinuierlich aufleuchtet.