DE202021100650U1 - Bremsbelagsystem und Sensoreinheit - Google Patents

Abstract

Bremsbelagsystem (2) für eine Scheibenbremse eines Schienenfahrzeugs, mit einem Belaghalter (1) und mit wenigstens einem mit dem Belaghalter (1) verbundenen Bremsbelag (3), vorzugsweise mit zwei Bremsbelägen (3), und mit einer Sensoreinrichtung mit einer wenigstens einen Verschleißsensor aufweisenden Sensoreinheit (8) zur Bestimmung eines Verschleißzustandes des Bremsbelags (3).

Description

• Die Erfindung betrifft ein Bremsbelagsystem für eine Scheibenbremse eines Schienenfahrzeugs, mit einem Belaghalter und mit wenigstens einem mit dem Belaghalter verbundenen Bremsbelag, vorzugsweise mit zwei mit dem Belaghalter verbundenen Bremsbelägen. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Sensoreinheit für ein Bremsbelagsystem für eine Scheibenbremse eines Schienenfahrzeugs.
• Bekannte Bremsbeläge oder Teile davon werden in Bremsbelagsystemen bekannter Bauart in Eisenbahnfahrzeugen in einen Belaghalter, zumeist mittels Schwalbenschwanzführung, eingeschoben. Die Bremsbeläge besitzen dann eine Reibflächengröße, deren wirksame Fläche im Einsatz nicht verändert werden kann. Mit unterschiedlichen Verschlusseinrichtungen ist es möglich, die Schwalbenschwanzführung sicher abzuschließen, sobald der Bremsbelag oder die Bremsbeläge in dieser Führung liegen. Darüber hinaus sind beispielsweise aus der DE 10 2012 012 876 A1 auch modulare Bremsbelagssysteme bekannt, mit an wenigstens einem Rückenteil gehaltenen Trägerblechen und mit einer Mehrzahl unterschiedlicher Reibsegmente, wobei unterschiedliche Reibsegmente Reibflächen mit unterschiedlicher Geometrie und/oder mit unterschiedlicher Größe und/oder mit unterschiedlichem Reibwert und/oder unterschiedliche Reibmaterialien aufweisen und wobei bedarfsweise unterschiedliche Reibsegmente des Bremsbelagssystems an den Trägerblechen befestigbar sind.
• Beim Betrieb von Schienenfahrzeugen kommt es zu hohen mechanischen Belastungen der Bremsbeläge, was zum Verschließ der Bremsbeläge einschließlich der Haltersysteme führt. Beim Bremsvorgang steigt die Temperatur der Bremsscheibe im Übrigen stark an, was den Verschleiß der Bremsbeläge fördert. Aufgrund von nicht optimalen Druck- und Geschwindigkeitsverteilungen über den Querschnitt der Bremsbeläge steigt der Verschleiß weiter an und kann auch sehr unregelmäßig über die Oberfläche der Bremsbeläge auftreten. Der Verschleiß an Bremsbelägen ist neben der Materialtemperatur und materialspezifischen Eigenschaften der Beläge insbesondere abhängig von der Geschwindigkeit, mit der sich die Bremsscheibe an den Reibflächen der Bremsbeläge vorbeibewegt, und von dem Anpressdruck der Reibflächen gegen die Bremsscheibe.
• Zur Kontrolle des verschleißbedingten Abriebs an Bremsbelägen und zur Kontrolle von etwaigen verschleißbedingten Schäden am Bremsbelagsystem werden die Bremsbeläge und Belaghalter auf der Grundlage von Erfahrungswerten der Zugflotten nach Erreichen bestimmter Betriebsdauern und/oder nach Erreichen bestimmter gefahrener Betriebskilometer visuell vom Wartungspersonal begutachtet und auf Grundlage der Begutachtung werden Handlungsempfehlungen für einen Bremsbelagwechsel und/oder ggf. weitere Instandsetzungsmaßnahmen am Bremsbelagsystem getroffen. Die visuelle Begutachtung des Abriebs der Bremsbeläge und des Verschleißzustands des Bremsbelagsystems ist allerdings fehleranfällig und die Qualität der Begutachtung hängt ab vom Erfahrungswissen des Wartungspersonals. Es kann daher nicht ausgeschlossen werden, dass der Verschleißzustand von Bremsbelägen und Bremsbelagsystemen vom Wartungspersonal nicht richtig beurteilt wird mit der Folge, dass der Bremsbelagwechsel zu spät erfolgt. Dies kann sich negativ auf die Funktionssicherheit des Bremssystems auswirken und die Sicherheit im Schienenverkehr gefährden. Darüber hinaus kann es bei zu hohem Verschleiß der Bremsbeläge zu verschleißbedingten Schäden an weiteren Bauteilen des Bremsbelagsystems, insbesondere am Belaghalter, kommen.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bremsbelagsystem der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, das kostengünstig und in konstruktiv einfacher Weise die Möglichkeit für eine insbesondere automatische und von einer visuellen Begutachtung unabhängige Bestimmung von Verschleißzuständen der eingesetzten Bremsbeläge zulässt. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zur insbesondere automatischen Bestimmung eines Verschleißzustandes des Bremsbelags zu schaffen, die in einfacher Weise nachrüstbar und bei verschiedenen Bremsbelagsystemen universell einsetzbar ist. Im Übrigen soll eine hohe Sicherheit der Verschleißerkennung gewährleistet sein.
• Die vorgenannten Aufgaben werden durch ein Bremsbelagsystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch eine Sensoreinheit für eine Sensoreinrichtung eines Bremsbelagsystems mit den Merkmalen von Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Zur Lösung der vorgenannten Aufgaben wird erfindungsgemäß ein Bremsbelagsystem für eine Scheibenbremse eines Schienenfahrzeugs mit einem Belaghalter und mit wenigstens einem mit dem Belaghalter verbundenen Bremsbelag, vorzugsweise mit zwei Bremsbelägen, vorgeschlagen, das eine Sensoreinrichtung mit einer wenigstens einen Verschleißsensor aufweisenden Sensoreinheit zur Bestimmung eines Verschleißzustandes, d.h. des Abnutzungsgrades bzw. Abriebs des Bremsbelages, aufweist. Es können auch mehrere Sensoreinheiten vorgesehen sein, um den Verschleiß an verschiedenen Stellen des Reibbelages zu erfassen. Der Verschleißsensor ist als Bauteil der Sensoreinrichtung ausgebildet und eingerichtet zur Bestimmung des Abriebzustands des Bremsbelages, vorzugsweise während des Betriebs der Scheibenbremse. Die Sensoreinrichtung weist im Übrigen eine mit der Sensoreinheit drahtlos oder drahtgebunden verbundene Auswerteeinheit auf, die zur Auswertung der Sensorsignale und zur Generierung wenigstens einer Verschleißwarnung und/oder zur Verschleißanzeige ausgebildet ist und entsprechende Anzeigemittel umfassen kann.
• Der Begriff „Bremsbelagsystem“ im Sinne der Erfindung ist breit auszulegen und betrifft grundsätzlich beliebige Bremsbelagkonstruktionen, bei denen an einem Belaghalter wenigstens ein Bremsbelag befestigt und gehalten ist. Vorzugsweise betrifft die vorliegende Erfindung aber solche Bremsbelagkonstruktionen, bei denen der Bremsbelag oder die Bremsbeläge mit einem Schwalbenschwanz in einer entsprechenden Belagführung eines Bremsbelaghalters liegen.
• Die Bestimmung des Verschleißzustandes des Bremsbelags kann qualitativ oder quantitativ erfolgen. Bei der qualitativen Bestimmung wird das Ereignis des Erreiches eines bestimmten Abnutzungsgrades bzw. einer bestimmten Abriebstärke einer Reibmaterialschicht des Bremsbelags und/oder einer bestimmten Restbelagstärke des Bremsbelags detektiert. Bei der quantitativen Bestimmung kann der Betrag der Abriebstärke einer Reibmaterialschicht des Bremsbelags und/oder der Betrag der Restbelagstärke des Bremsbelags in [mm] bestimmt werden. Es ist eine diskontinuierliche oder auch eine kontinuierliche Verschleißbestimmung möglich.
• In die Sensoreinheit können mehrere Sensoren integriert sein, wobei ein erster Sensor zur Detektion eines ersten Verschleißzustands des Reibbelags vorgesehen sein kann, woraufhin bei Detektion des ersten Verschleißzustands eine erste Verschleißanzeige generiert wird. Ein zweiter Sensor ist zur Detektion eines zweiten, stärkeren Verschleißzustands vorgesehen, insbesondere vor Erreichen einer bestimmten Verschleißgrenze, woraufhin bei Detektion des zweiten Verschleißzustands eine zweite Verschleißanzeige generiert wird.
• Der Verschleißsensor kann berührungslos arbeiten und als Nährungssensor oder (Über-)Temperatursensor ausgebildet sein. Sobald der Bremsbelag soweit abgerieben ist, dass der Abstand zwischen dem Sensor und der Bremsscheibe ausreichend gering ist und/oder die Sensortemperatur über einen vorgegebenen Grenzwert ansteigt, kann eine Verschleißwarnung generiert werden und/oder eine Verschleißanzeige vorgesehen sein.
• Der Verschleißsensor kann auch als Kontaktsensor ausgebildet sein. Wenn der Sensor bei Erreichen eines bestimmten Abnutzungsgrades des Reibbelags die Bremsscheibe berührt und Massekontakt entsteht, wird eine Verschleißwarnung generiert. Schließlich kann die Sensoreinheit auch ein Verschleißelement umfassen, das einen Leiter beinhaltet, welcher ab einem gewissen Wert, vorzugsweise vor der Verschleißgrenze des Bremsbelags, durch die Bremsscheibe durchtrennt wird und somit eine Masseverbindung trennt, was dann eine Verschleißwarnung zur Folge hat.
• Die Sensoreinheit und/oder deren Verschleißelement sind hitzebeständig jedenfalls bis zum Erreichen der Grenzwerte der Betriebstemperatur der Bremsbeläge und/oder der Scheibenbremse beim Bremsbetrieb. Es können metallische Werkstoffe oder bevorzugt Duroplaste eingesetzt werden. Ist in einem Verschleißelement eine Leiterschleife implementiert, ist diese ebenfalls temperaturbeständig bis zum Erreichen der maximalen Betriebstemperatur.
• Nicht ausgeschlossen ist auch eine Ausführungsform, bei der eine Kabelschlaufe in das Reibmaterial des Bremsbelags eingelassen ist und Massekontakt entsteht, wenn der Draht bei Erreichen eines bestimmten Abnutzungsgrades des Bremsbelags die Bremsscheibe berührt, was dann eine Verschleißwarnung zur Folge hat. Auch eine Unterbrechung eines Massekontakts kann zur Verschleißmeldung führen.
• Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bremsbelagsystems wird die Sensoreinheit aber durch eine separate Baueinheit gebildet, insbesondere wobei die Sensoreinheit ein Nachrüstteil ist, das an die gängigen, genormten Geometrien von Belaghalter und von Bremsbelägen bekannter Bremsbelagkonstruktionen angepasst ist.
• Besonders bevorzugt ist die Sensoreinheit als separate Baueinheit an einen Belaghalter angepasst, der die Norm DIN EN 16451 :2015-09 erfüllt und/oder angepasst an einen Bremsbelag, der die Norm DIN EN 15328:2020-10 oder die Norm UIC 541-3, 8. Ausgabe als Vorlage für die vorgenannte Norm, erfüllt.
• Durch die Ausbildung der Sensoreinheit als separates Bauteil sind eine wenig aufwändige Montage der Sensoreinheit am montieren Bremsbelagsystem und ein Auswechseln der Sensoreinheit bei geringem Aufwand möglich, insbesondere wobei ein Auswechseln der Sensoreinheit zusammen mit den Reibbelägen erfolgen kann.
• An die Geometrien gängiger Bremsbelagkonstruktionen angepasst, lässt sich die Sensoreinheit auch bei bestehenden Bremsbelagsystemen bei geringem Aufwand nachrüsten, ohne hierzu die Konstruktion des Bremsbelagsystems, d.h. die Konstruktion von Belaghalter und Reibbelägen, modifizieren zu müssen. Insbesondere sind keine zusätzlichen Bohrungen oder die Festigkeit des Belaghalters beeinträchtigende Veränderungen an der Konstruktion des Belaghalters erforderlich, um die Sensoreinheit nachzurüsten. Das Nachrüsten bestehender Bremsbelagsysteme mit der Sensoreinheit erfordert daher nicht zwingend eine Zulassung durch die jeweiligen nationalen Genehmigungsbehörden.
• Besonders bevorzugt ist die Sensoreinheit mit dem Bremsbelaghalter verbunden, vorzugsweise zerstörungsfrei lösbar. Die Sensoreinheit kann formschlüssig und/oder kraftschlüssig an dem Belaghalter gehalten und/oder befestigt sein. Um eine sichere Halterung der Sensoreinheit an dem Belaghalter beim Bremsbetrieb zu gewährleisten, kann die Verbindung zwischen der Sensoreinheit und dem Belaghalter federbelastet sein. Aber auch ein Verschrauben oder Vernieten der Sensoreinheit am und/oder mit dem Belaghalter ist nicht ausgeschlossen. Nicht ausgeschlossen ist aber auch eine stoffschlüssige Verbindung, beispielsweise durch Verkleben.
• Insbesondere lässt sich die Sensoreinheit in eine Vertiefung, Öffnung oder einen Hohlraum in und/oder an dem Belaghalter einsetzen, einstecken und/oder einschieben und dann mittels eines geeigneten Befestigungsmittels am Belaghalter festsetzen.
• Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltungsform kann die Sensoreinheit zumindest abschnittsweise, vorzugsweise zum größten Teil, in einem im Montagezustand zwischen dem Bremsbelag und dem Bremsbelaghalter gebildeten Freiraum angeordnet sein. Die Abmessungen und die Geometrie des Freiraums ist vorgegeben durch die Konstruktion von Bremsbelag und Belaghalter im miteinander verbundenen Zustand (Montagezustand) der Bauteile. Die Sensoreinheit fügt sich somit zumindest abschnittsweise als integrale Baueinheit in die Konstruktion des erfindungsgemäßen Bremsbelagsystems ein. Damit lässt sich die Sensoreinheit in einfacher Weise auch bei bestehenden Bremsbelagsystemen in die Systemkonstruktion integrieren und bildet dann eine integrale Baueinheit zwischen dem Bremsbelag und dem Bremsbelaghalter. Durch die Anordnung in dem Freiraum ist die Sensoreinheit darüber hinaus sicher an dem Bremsbelagsystem gehalten und im rauen Bremsbetrieb weitgehend geschützt.
• Besonders bevorzugt lässt sich die Sensoreinheit zumindest abschnittsweise von außen, vorzugsweise von vorne bzw. auf der Seite eines Verschlussriegels des Belaghalters, oder auch seitlich, in einen zwischen dem Bremsbelag und dem Belaghalter gebildeten Freiraum einsetzen, einschieben oder einstecken.
• In diesem Zusammenhang kann die Sensoreinheit einen Grundkörper aufweisen, der als Formkörper ausgebildet ist und dessen Geometrie und Abmessungen an die Geometrie und Abmessungen des Freiraums angepasst ist. Der Grundkörper wird dann als integrale Baueinheit zwischen dem Bremsbelag und dem Bremsbelaghalter wahrgenommen und stützt sich insbesondere auf dem Belaghalter nach unten ab. Weiter insbesondere steht der Grundkörper nicht nach außen über den Bremsbelag und/oder den Belaghalter über, so dass der Grundkörper sicher zwischen dem Bremsbelag und dem Belaghalter angeordnet und gegen Beschädigungen geschützt ist. Der Grundkörper ist insbesondere von außen, vorzugsweise von vorne bzw. auf der Seite eines Verschlussriegels des Belaghalters, in den Freiraum einbringbar.
• Besonders bevorzugt kann die Sensoreinheit einen Grundkörper aufweisen, der im Montagezustand unterhalb des Bremsbelags angeordnet ist und/oder im Montagezustand in eine Belagführung des Belaghalters eingebracht ist, vorzugsweise von vorne über die Einschuböffnung der Belagführung. Am Belaghalter kann eine Schwalbenschwanzgeometrie zur Führung des Bremsbelags am Belaghalter vorgesehen sein. Der Grundkörper der Sensoreinheit kann sich dann von vorne in die Einschuböffnung in den zwischen der Oberseite des Belaghalters im Bereich der Belagführung und der angrenzenden Unterseite des Bremsbelags gebildeten Freiraum einbringen lassen. Alternativ könnte der Grundkörper auch seitlich am Belaghalter gehalten sein, wobei am Belaghalter beispielsweise ein Auge angegossen sein kann zum Verschrauben oder Vernieten der Sensoreinheit mit dem Belaghalter.
• Die Erfindung betrifft insbesondere ein Bremsbelagsystem, bei dem wenigstens ein Bremsbelag, vorzugsweise zwei Bremsbeläge, mit einem Schwalbenschwanz in einer entsprechenden Belagführung des Belaghalters liegen und die Belagführung mit einem ein- oder zweiseitigen Riegel verschließbar ist. Der Grundkörper der Sensoreinheit kann dann riegelseitig in die Öffnung der Belagführung eingebracht sein und ist, weiter vorzugsweise, dem Riegel im Montage- bzw. Befestigungszustand vorgelagert. Der Grundkörper kann eine Anschlagkante oder einen Vorsprung aufweisen, die bzw. der bei Erreichen des Montagezustands der Sensoreinheit gegen den Belaghalter anschlägt und die Montagestellung festlegt.
• Vorzugsweise besteht der Grundkörper aus einem duroplastischen Kunststoff, der vorzugsweise nicht elektrisch leitend ist und der wärmebeständig ist, zumindest bis zum Erreichen der maximalen Betriebstemperatur des Bremsbelagsystems und/oder der Scheibenbremse.
• Zur Aufnahme wenigstens eines Verschleißsensors weist der Grundkörper wenigstens einen Sensorabschnitt auf, wobei der Grundkörper mit dem Sensorabschnitt vorzugsweise einstückig ausgebildet ist und aus einem Werkstoff besteht, der bis zur maximalen Betriebstemperatur des Bremsbelagsystems bzw. der Bremsscheibe hitzebeständig ist. Es können auch mehrere voneinander beabstandete Sensorabschnitte am Grundkörper ausgebildet sein, beispielsweise auf gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers.
• Der Sensorabschnitt ist vorzugsweise am Außenrand des Grundkörpers angeordnet und befindet sich im Montagezustand vorzugsweise außerhalb des zwischen dem Bremsbelag und dem Belaghalter gebildeten Freiraums und/oder seitlich neben dem Bremsbelag. Insbesondere ist der Sensorabschnitt nach oben nicht durch den Bremsbelag überdeckt, so dass die eingangs beschriebenen Möglichkeiten zur Detektion von Verschleißzuständen des Bremsbelags unter Verwendung von Kontakt- , Näherungs- oder Temperatursensoren realisierbar ist.
• Bei seitlicher Anordnung des Verschleißsensors neben dem Bremsbelag ist eine Links-Rechts-Ausführung der Sensoreinheit möglich, bei der der Sensorabschnitt links oder rechts am Grundkörper der Sensoreinheit vorgesehen ist.
• Die Außenflächen an der Oberseite und der Unterseite des Grundkörpers definieren vorzugsweise eine obere Montageebene und eine untere Montageebene der Sensoreinheit, wobei der Grundkörper zwischen den Montageebenen eine maximale Dicke erreicht, die es ermöglicht, den Grundköper in eine Freiraum zwischen Belaghalter und Bremsbelag zu integrieren. Der Sensorabschnitt kann dann über die obere Montageebene des Grundkörpers nach oben überstehen bzw. wird gebildet durch einen vorzugsweise blockförmigen Vorsprung, der wenigstens eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme eines Verschleißsensors aufweist.
• Vorzugsweise weist der Sensorabschnitt wenigstens zwei Aufnahmeöffnungen zur Aufnahme von zwei Verschleißsensoren auf, wobei sich die Aufnahmeöffnungen unterschiedlich weit nach oben erstrecken können, so dass die Sensoren im Montagezustand auf unterschiedlicher Höhe bzw. unterschiedlich weit von der Bremsscheibe beabstandet angeordnet sind. Wenn der Belagverschleiß eine erste Abriebstärke des Reibmaterials erreicht hat bzw. die Belagstärke einen ersten Grenzwert, kann dieser erste Verschleißzustand von dem ersten, höher angeordneten Sensor detektiert werden, was in Folge die Generierung einer ersten Verschleißwarnung bzw. einer ersten Verschließanzeige auslöst. Hiermit kann beispielsweise auf einen in Kürze erforderlichen Belagwechsel hingewiesen werden. Nimmt der Verschleiß weiter zu und erreicht der Belagverschleiß eine zweite Abriebstärke des Reibmaterials bzw. wird eine festgelegte Mindeststärke des Bremsbelags erreicht, kann dieser zweite Verschleißzustand von dem zweiten, tiefer angeordneten Sensor detektiert werden und es wird eine Verschleißwarnung bzw. eine Verschleißanzeige generiert, die auf einen dringend erforderlichen Belagwechsel hinweist.
• Der Grundkörper mit dem Sensorabschnitt kann im Übrigen vollständig durch den Belaghalter unterbaut sein. Seitlich oder nach vorne steht der Sensorabschnitt dabei vorzugsweise nicht über den Belaghalter über. Damit ist der Sensorabschnitt der Sensoreinheit gegen äußere Beschädigungen weitestmöglich geschützt.
• Eine Kontaktierung des Sensors bzw. der Sensoren mit der Auswerteeinheit kann drahtgebunden über elektrische Leitungen erfolgen, die vorzugsweise auf der Unterseite des Sensorabschnitts austreten und zur Auswerteeinheit geführt sein können. Im Bereich des Sensorabschnitts kann der Grundkörper an seiner Unterseite eine Vertiefung aufweisen, so dass zwischen dem Sensorabschnitt und der unteren Montageebene des Grundkörpers ein Freiraum gebildet wird, über den ein Leitungsaustritt aus dem Sensorabschnitt und die Leitungsführung zur Auswerteeinheit in einfacher Weise möglich sind.
• Die Geometrie des Grundkörpers im Bereich des Sensorabschnitts kann ebenfalls an die geometrischen Bedingungen angepasst sein, die durch die relative Anordnung von Belaghalter und Bremsbelag zueinander vorgegeben ist. Insbesondere kann der Sensorabschnitt eine Abschrägung oder Fase auf der Seite des Bremsbelags aufweisen, so dass der Bremsbelag im Montagezustand vom Sensorabschnitt beabstandet ist.
• Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Sensoreinheit zwischen zwei Bremsbelägen vorzugsweise in einem mittleren Bereich des Belaghalters angeordnet ist. Der Sensorabschnitt des Grundkörpers mit dem wenigstens einen Verschleißsensor erstreckt sich dann vorzugsweise vertikal nach oben zwischen den benachbarten Bremsbelägen. Der Grundkörper sitzt fest im Grund des Bremsbelages, insbesondere in der Belagführung. Um eine Anordnung der Sensoreinheit zwischen benachbarten Bremsbelägen zu ermöglichen, können diese auch eingekürzt sein und eine gegenüber der Länge der Bremsbeläge bei gängigen Bremsbalgkonstruktionen verringerte Erstreckung in Längsrichtung aufweisen. Der Sensorabschnitt steht dabei vorzugsweise seitlich nicht über die Bremsbeläge über.
• Bei der Montage wird dann ein erster Bremsbelag über die Einschuböffnung der Belagführung mit seinem Schwalbenschwanz in die Belagführung eingeschoben. Wenn dieser erste Bremsbelag seine Endstellung erreicht hat, wird die Sensoreinheit über die Einschuböffnung der Belagführung in die Belagführung eingeschoben, bis der Sensorabschnitt gegen die Stirnseite des bereits eingeschobenen Bremsbelags anschlägt. Nachfolgend wird der zweite Bremsbelag mit seinem Schwalbenschwanz in die Belagführung eingeschoben, bis auch dieser Bremsbelag stirnseitig gegen den Sensorabschnitt anliegt. Nachfolgend wird die Führung mit einem Riegel verschlossen. Damit ist die Sensoreinheit sicher zwischen den Bremsbelägen gehalten und gegenüber Beschädigungen von außen geschützt. Die Anordnung der Sensoreinheit zwischen zwei an dem Belaghalter festgesetzten Bremsbelägen kann insbesondere bei Sonderfahrzeugen von Vorteil sein.
• Die Signalübertragung des Sensors kann drahtgebunden oder auch drahtlos über Funk erfolgen. Es kann auch ein Transponder für eine Signalübertragung über Funk vorgesehen sein.
• Der Sensorabschnitt des Grundkörpers der Sensoreinheit kann als Verschleißelement vorgesehen sein. In dem Sensorabschnitt kann dann ein elektrischer Leiter vorgesehen sein, welcher bei Erreichen einer bestimmten Belagstärke durch die Bremsscheibe durchtrennt wird und somit eine Masseverbindung trennt, was dann eine Verschleißwarnung zur Folge hat. In dem Sensorabschnitt kann auch ein Transponder vorgesehen sein, der bei Erreichen einer bestimmten Belagsstärke zerstört wird, so dass eine Signalübertragung endet, was eine Verschleißwarnung zur Folge hat. Auch ist es möglich, dass in den Sensorabschnitt ein Leiter integriert ist, der bei Erreichen eines bestimmten Abnutzungsgrades des Belages die Bremsscheibe berührt, so dass Massekontakt entsteht, was dann wiederum eine Verschleißwarnung zur Folge hat. Besteht der Sensorabschnitt oder der Grundkörper der Sensoreinheit insgesamt aus einem elektrisch leitfähigen Material, kann auch ein Massekontakt bei Erreichen eines bestimmten Abnutzungsgrades des Reibbelages entstehen, wenn die Bremsscheibe den Sensorabschnitt berührt.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen
• 1 eine perspektivische Ansicht eines Belaghalters eines erfindungsgemäßen Bremsbelagssystems in einer Ansicht schräg von oben,
• 2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Bremsbelagssystems in einem Teilmontagezustand, wenn ein Bremsbelag an dem Belaghalter aus 1 festgesetzt ist,
• 3 eine perspektivische Teilansicht der Riegelseite eines erfindungsgemäßen Bremsbelagsystems mit einer zwischen dem Belaghalter und einem vorderen Bremsbelag angeordneten Sensoreinheit mit Blickrichtung von vorne,
• 4 eine Teilansicht der Riegelseite des in 3 gezeigten Bremsbelagsystems mit Blickrichtung von der Seite,
• 5 eine Teilansicht der Riegelseite des in 3 gezeigten Bremsbelagsystems mit Blickrichtung von oben,
• 6 eine perspektivische Ansicht einer möglichen Ausführungsform einer Sensoreinheit für ein erfindungsgemäßes Bremsbelagsystem schräg von oben,
• 7 eine perspektivische Teilansicht der Sensoreinheit aus 6 schräg von unten,
• 8 die Sensoreinheit aus 6 bei leitungsgebundener Signalübertragung zwischen der Sensoreinheit und einer Auswerteeinheit,
• 9 die Sensoreinheit aus 6 bei drahtloser Signalübertragung zwischen der Sensoreinheit und einer Auswerteeinheit,
• 10 eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bremsbelagsystems, bei der eine Sensoreinheit zwischen zwei an einem Belaghalter montierten Reibbelägen angeordnet ist, in einer perspektivischen Ansicht von oben im Teilmontagezustand des Bremsbelagsystems und
• 11 die Ausführungsform des Bremsbelagsystems aus 10 in einer perspektivischen Ansicht von oben im fertig montierten Zustand des Bremsbelagsystems.
• In 1 ist ein Belaghalter 1 eines in 2 in einem teilmontierten Zustand gezeigten Bremsbelagssystems 2 gezeigt. Das Bremsbelagsystem 2 ist zur Befestigung von zwei Bremsbelägen 3 am Belaghalter 1 ausgebildet. Die Bremsbeläge 3 weisen Schwalbenschwanzgeometrien an der Unterseite auf und werden jeweils mit einem Schwalbenschwanz über eine Einschuböffnung 4 des Belaghalters 1 auf der Riegelseite 5 des Bremsbelagssystems 2 in eine Belagführung 6 des Belaghalters 1 eingeschoben. Wenn beide Bremsbeläge 3 die jeweilige Montagestellung erreicht haben, wird die Belagführung 6 mit einem Riegel 7 in an sich bekannter Weise verschlossen. Ein entsprechender Riegelverschluss ist beispielsweise in der DE 35 43 457 A1 und in der DE 42 27 725 A1 beschrieben.
• In 3 ist das Bremsbelagsystem 2 in einem montierten Zustand von Belaghalter 1 und Bremsbelägen 3 mit Blickrichtung auf die Riegelseite 5 des Bremsbelagsystems 2 gezeigt. Wie sich aus 3 ergibt, ist eine Sensoreinheit 8 zumindest abschnittsweise in einen im Montagezustand des Bremsbelagsystems 2 zwischen dem Belaghalter 1 und dem riegelseitigen Bremsbelag 3 gebildeten Freiraum angeordnet. 4 zeigt die Riegelseite 5 des Bremsbelagssystems 2 von der Seite und 5 zeigt die Riegelseite 5 des Bremsbelagssystems 2 von oben vor der Montage des Bremsbelags 3 an dem Belaghalter 1.
• Die Sensoreinheit 8 ist mit einer in den 8 und 9 schematisch gezeigten Auswerteeinheit 16 verbunden, wobei die Sensoreinheit 8 wenigstens einen Kontakt-, Näherungs- oder Temperatursensor aufweist bzw. als solcher ausgebildet ist zur Bestimmung wenigstens eines Verschleißzustandes des Bremsbelags 3. Die Auswerteeinheit 16 ist eingerichtet und ausgebildet zur Auswertung der Sensorsignale und zur Generierung einer Verschleißwarnung und/oder einer Verschleißanzeige. Eine Sensoreinrichtung kann entsprechende Anzeigeeinrichtungen, wie Kontrollleuchten oder dergleichen, umfassen. Die Auswerteeinheit 16 und etwaige Anzeigeeinrichtungen sind beabstandet von dem Belaghalter 1 und den Bremsbelägen 3 angeordnet.
• Insbesondere handelt es sich bei der Sensoreinheit 8 um eine separate Baueinheit, weiter insbesondere um ein Nachrüstteil, das in Bezug auf Geometrie und Abmessungen an die Systemkonstruktion des Bremsbelagssystems 2 angepasst ist, insbesondere an die Geometrie und die Abmessungen des zwischen dem Belaghalter 1 und dem Reibbelag 3 auf der Riegelseite 5 des Bremsbelagssystems 2 gebildeten Freiraums, der zur Aufnahme der Sensoreinheit 8 genutzt wird. Die Sensoreinheit 8 wird bei der gezeigten Ausführungsform riegelseitig über die Einschuböffnung 4 in die Belagführung 6 des Belaghalters 1 eingeschoben, wobei die Sensoreinheit 8 innenseitig gegen den Riegel 7 zur Anlage kommen kann, aber nicht zwingend. Über eine nicht dargestellte Feder wird die Sensoreinheit 8 dann am Belaghalter 1 festgeklemmt. Die Sensoreinheit 8 ist damit dem Riegel 7 vorgelagert und stützt sich auf der Belagführung 6 des Belaghalters 1 ab. An der Außenseite der Sensoreinheit 8 ist eine Anschlagkante 9 ausgebildet, die im Montagezustand der Sensoreinheit 8 von außen gegen eine Außenfläche 10 des Belaghalters 1 anliegt und eine Montageposition der Sensoreinheit 8 festlegt.
• Wie sich insbesondere aus den 6 und 7 ergibt, weist die Sensoreinheit 8 einen Grundkörper 11 auf, dessen Geometrie und Abmessungen an die Geometrie und Abmessungen des zwischen dem Belaghalter 1 und dem riegelseitigen Bremsbelag 3 im Montagezustand des Bremsbelagssystems 2 gebildeten Freiraums angepasst ist. Dies betrifft insbesondere die Länge L und die Dicke D des Grundkörpers 11 bezogen auf eine obere Montageebene Y1 und eine untere Montageebene Y2 des Grundkörpers 11. Die obere Montageebene Y1 wird festgelegt durch die randseitigen Außenflächen 12 an der Oberseite des Grundkörpers 11 und die untere Montageebene Y2 durch die Außenfläche 13 an der Unterseite des Grundkörpers 11. Die Dicke D des Grundkörpers 11 ist so gewählt, dass sich dieser im Bereich der Belagführung 6 zwischen dem Belaghalter 1 und dem Reibbelag 3 einschieben lässt. Die Länge L des Grundkörpers 11 ist kleiner als die Öffnungsweite der Belagführung 6 des Belaghalters 1.
• Auf der Oberseite weist der Grundkörper 11 zwischen den randseitigen Außenflächen 12 eine mittlere Vertiefung auf, über die ein nicht gezeigtes Federelement geführt und/oder gehalten sein kann, das zum Befestigen des Grundkörpers 11 an dem Belaghalter 1 dient.
• Wie sich aus 3 ergibt, ist der Grundkörper 11 im Montagezustand im Wesentlichen unterhalb des Bremsbelags 3 angeordnet und stützt sich auf den Belaghalter 1 im Bereich der Belagführung 6 ab.
• Der Grundkörper 11 weist einen als blockartiger Vorsprung ausgebildeten Sensorabschnitt 14 auf, der zur Aufnahme von zwei Verschleißsensoren vorgesehen ist und zu diesem Zweck zwei Aufnahmeöffnungen 15 an seiner Unterseite aufweist. Die Aufnahmeöffnungen 15 erstrecken sich vorzugsweise unterschiedlich weit in den Sensorabschnitt 14 hinein bzw. im Montagezustand der Sensoreinheit 8 nach oben, so dass die Sensoren auf unterschiedlicher Höhe bzw. bezogen auf eine Bremsscheibe der Scheibenbremse unterschiedlich weit von der Bremsscheibe beabstandet angeordnet sind.
• Der Grundkörper 11 der Sensoreinheit 8 ist vorzugsweise einstückig ausgebildet mit dem als blockartigen Vorsprung ausgebildeten Sensorabschnitt 14.
• Der Sensorabschnitt 14 ist als Vorsprung ausgebildet und erstreckt sich über die obere Montageebene Y1 des Grundkörpers 11 hinaus nach oben. Im Montagezustand (3) des Bremsbelagsystems 2 befindet sich der Sensorabschnitt 14 außerhalb des zwischen dem Belaghalter 1 und dem Bremsbelag 3 gebildeten Freiraums und ist seitlich neben dem Bremsbelag 3 angeordnet.
• An dem Grundkörper 11 können auch mehrere Sensorabschnitte 14 ausgebildet sein, beispielsweise gegenüberliegend an beiden Querseiten.
• Bei den Verschleißsensoren kann es sich um elektrische Leiter handeln. Wenn der Bremsbelagsverschleiß einen bestimmten Wert erreicht hat, kann die mit dem Bremsbelagsystem 2 zusammenwirkende Scheibenbremse mit dem Sensorabschnitt 14 in Kontakt treten und es kommt zu einem Verschleiß des Sensorabschnitts 14 beginnend von dessen Oberseite. Der Sensorabschnitt 14 wirkt dabei als Verschleißelement. Wenn der Sensorabschnitt 14 von der Bremsscheibe ausreichend weit abgerieben ist, was einem bestimmten Belagverschleiß bzw. einer bestimmten verbleibenden Belagstärke der Bremsbeläge entspricht, kann die Bremsscheibe mit dem elektrischen Leiter in Kontakt treten und es entsteht ein Massekontakt, der zur Generierung einer Verschleißwarnung bzw. zur Verschleißanzeige führt. Alternativ ist es möglich, dass eine in den Sensorabschnitt 14 integrierte Leiterschleife von der Bremsscheibe durchtrennt wird und damit eine Masseverbindung, was ebenfalls eine Verschleißwarnung bzw. eine Verschleißanzeige zur Folge haben kann. Auch kann in dem Sensorabschnitt 14 ein Transponder integriert sein, der in Funkverbindung mit der Auswerteeinheit 16 steht. Wird der Transponder beim Verschleiß des Sensorabschnitts 14 zerstört, endet die Datenübertragung, was zur Generierung einer Verschleißwarnung bzw. zur Verschleißanzeige führen kann.
• Der Grundkörper 11 weist an seiner Unterseite im Bereich des Sensorabschnitts 14 eine Vertiefung auf, über die eine Kabelverbindung mit den in den Aufnahmeöffnungen 15 integrierten Verschleißsensoren erfolgen kann.
• 5 zeigt die Sensoreinheit 8 in der Links-Ausführung, wenn der Sensorabschnitt 14 auf der linken Hälfte des Belaghalters 1 angeordnet ist. Nicht dargestellt ist, dass auch eine Rechts-Ausführung der Sensoreinheit 8 mit rechts angeordnetem Sensorabschnitt 14 möglich ist.
• Der erste, höher angeordnete Sensor kann einen Verschleißzustand des Bremsbelags 3 detektieren, der einer ersten, größeren Rest-Belagstärke entspricht, während ein zweiter, tiefer gelegener Sensor einen Bremsbelagverschleiß detektieren kann, der einer zweiten, geringeren Rest-Belagstärke entspricht. Das Sensorsignal des ersten, höher gelegenen Sensors kann dann als Hinweis auf einen bevorstehenden Bremsbelagwechsel interpretiert werden, während das Sensorsignal des zweiten, tiefer gelegenen Sensors als Hinweis auf einen dringenden Bremsbelagwechsel interpretiert werden kann.
• Die 8 und 9 zeigen, dass eine Signalübertragung zwischen der Sensoreinheit 8 und einer Auswerteeinheit 16 drahtgebunden (8) oder drahtlos über Funk (9) erfolgen kann.
• In den 10 und 11 ist eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemä-ßen Bremsbelagsystems 2 gezeigt, wobei 10 einen Teilmontagezustand und 11 den vollständig montierten Zustand des Bremsbelagsystems 2 zeigt. Das Bremsbelagsystem 2 weist einen Belaghalter 1 und im vollständig montierten Zustand zwei an dem Belaghalter 1 montierte Bremsbeläge 3 auf.
• Bei der in den 10 und 11 gezeigten Ausführungsform ist die Sensoreinheit 8 in einem mittleren Bereich des Belaghalters 1 zwischen zwei Bremsbelägen 3 angeordnet. Hierbei ist ein Grundkörper der Sensoreinheit 8 in die Belagführung 6 eingesetzt und/oder stützt sich auf den Belaghalter 1 im Bereich der Belagführung 6 ab.
• Von dem Grundkörper ragt ein Sensorabschnitt 14 vertikal nach oben in Richtung zur Oberfläche der Bremsbeläge 3. Vorzugsweise ist die Sensoreinheit 8 an der Belagführung 6 formschlüssig gehalten und kann zu diesem Zweck beispielsweise eine Schwalbenschwanzgeometrie an der Unterseite des Grundkörpers aufweisen.
• Bezugszeichenliste

1

Belaghalter

2

Bremsbelagsystem

3

Bremsbelag

4

Einschuböffnung

5

Riegelseite

6

Belagführung

7

Riegel

8

Sensoreinheit

9

Anschlagkante

10

Außenfläche

11

Grundkörper

12

Außenfläche

13

Außenfläche

14

Sensorabschnitt

15

Aufnahmeöffnung

16

Auswerteeinheit

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 102012012876 A1 [0002]
• DE 3543457 A1 [0040]
• DE 4227725 A1 [0040]

Claims (10)

1. Bremsbelagsystem (2) für eine Scheibenbremse eines Schienenfahrzeugs, mit einem Belaghalter (1) und mit wenigstens einem mit dem Belaghalter (1) verbundenen Bremsbelag (3), vorzugsweise mit zwei Bremsbelägen (3), und mit einer Sensoreinrichtung mit einer wenigstens einen Verschleißsensor aufweisenden Sensoreinheit (8) zur Bestimmung eines Verschleißzustandes des Bremsbelags (3).
2. Bremsbelagsystem (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (8) eine separate Baueinheit bildet, insbesondere wobei die Sensoreinheit (8) ein Nachrüstteil ist.
3. Bremsbelagsystem (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (8) mit dem Belaghalter (1) verbunden ist, vorzugsweise zerstörungsfrei lösbar.
4. Bremsbelagsystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (8) zumindest abschnittsweise in einem im Montagezustand zwischen dem Belaghalter (1) und dem Bremsbelag (3) gebildeten Freiraum angeordnet ist.
5. Bremsbelagsystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (8) einen Grundkörper (11) aufweist, dessen Geometrie und Abmessungen zumindest abschnittsweise an die Geometrie und Abmessungen des Freiraums angepasst ist.
6. Bremsbelagsystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (11) im Wesentlichen unterhalb des Bremsbelags (3) angeordnet ist und/oder dass der Grundkörper (11) in eine Belagführung (6) des Belaghalters (1) eingebracht ist und/oder sich auf dem Belaghalter (1) im Bereich der Belagführung (6) abstützt.
7. Bremsbelagsystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (11) einen Sensorabschnitt (14) zur Aufnahme wenigstens eines Verschleißsensors aufweist und dass, vorzugsweise, der Sensorabschnitt (14) außerhalb eines zwischen dem Belaghalter (1) und dem Bremsbelag (3) gebildeten Freiraums und/oder seitlich neben dem Bremsbelag (3) angeordnet ist.
8. Bremsbelagsystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (8) zwischen zwei Bremsbelägen (3) angeordnet ist, vorzugsweise im mittleren Bereich des Belaghalters (1).
9. Bremsbelagsystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorabschnitt (8) als Verschleißelement der Sensoreinheit vorgesehen ist.
10. Sensoreinheit (8) für eine Sensoreinrichtung eines Bremsbelagsystems (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

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