DE3020225C2

DE3020225C2 - Bremsbelag-Verschleißdetektor

Info

Publication number: DE3020225C2
Application number: DE3020225A
Authority: DE
Inventors: Tokio Toyoto Aichi Kurita; Kei Toyota Aichi Nakasu; Ichiro Higashimatsuyama Saitama Yanagawa
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1979-05-23
Filing date: 1980-05-23
Publication date: 1985-08-29
Also published as: JPS55156759A; DE3020225A1; AU529945B2; JPS6222825B2; AU5807980A; US4316529A

Description

a)

b)

c)

die Schalterbetätigung (28) für den Schalter (29) ist an dem dem Arbeitskolben (Kolben 18) abgewandten Ende (2Sb) in bekannter Weise gegen eine Feder (39) abgestützt,
die FtctiT (39) stützt sich einerseits am Boden einer vom pneumatischen Arbeitsdruck des Bremskraftverstärkers beaufschlagten Druckkammer (37) ab und liegt andererseits über einen Kolben (38) an dem Ende (2Sb) des Betätigungsteils (28) an,

auf dem dem Arbeitskolbon (Kolben 18) zugewandten Ende (28a,J des Betätigungsteils (28) ist eine das Ende (28a,) überragende zylindrische Hülse (32) angeordnet, die gegen den Druck einer Feder (31) axial in Richtung des anderen Endes (^b) des Betätigungsteils (28) verschiebbar ist.

Die Erfindung betrifft einen Bremsbelag-Verschleißdetektor an einem pneumatisch-hydraulischen Bremskraftverstärker, bestehend aus einem einen Schalter betätigenden Teil, das im pneumatischen Arbeitszylinder parallel zur Kolbenstange des Arbeitskolbens so angeordnet ist, daß es bei Bestehen eines bestimmten Ver schleißzustandes der Bremsen vom Arbeitskolben bewegt wird, wobei der dadurch betätigte Schalter eine optische und/oder akustische Anzeige auslöst.

Ein derartiger Detektor ist durch die US-PS 39 97 887 bekannt. Das einen Schalter betätigende Teil wird hier von einer zylindrischen Stange gebildet, die axial verschiebbar im Boden des pneumatischen Arbeitszylinders gelagert ist und bei Auftreten eines bestimmten Verschleißes der Bremsbeläge um einen entsprechenden Betrag vom Arbeitskolben verschoben wird, wobei nicht nur ein elektrischer Schalter betätigt wird, der eine Anzeige auslöst, sondern auch das dem Arbeitskolben abgewandte Ende der Stange aus dem Boden des Arbeitszylinders heraustritt, wodurch eine quantitative Aussage über den Verschleiß gegeben werden soll.

Aus der US-PS 28 57 757 ist ein prinzipiell gleicher Bremsbelag-Verschleißdeteklor bekannt, der an einem pneumatischen Bremsbetätigungszylinder angeordnet ist.

Hier ist das Schalterbetätigungsteil an dem dem Arbeitskolben abgewandten Ende gegen eine Feder abgestützt.

Die bekannten Verschleißdetektoren weisen einen sehr wesentlichen Nachteil auf, der dann in Erscheinung tritt, wenn bei abruptem, kräftigem Bremsen der Arbeitskolben über das normale und durch noch unkritischen Bremsbelagverschleiß bedingte Maß hinaus bewegt wird und dadurch eine Betätigung des Detektors verursacht, obwohl ein kritischer Verschleiß des Bremsbelags noch gar nicht erreicht ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bremsbelag-Verschleißdetektor der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er unabhängig von dem auf den Arbeitskolben wirkenden Betriebsdruck genau feststellt, wann die Abnutzung des Bremsbelages einen gegebenen Grenzwert erreicht hat

ίο Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin_: üaß mit relativ einfachen Mitteln bewirkt wird, daß eine Anzeige des tatsächlich erreichten Grenzverschleißwertes unabhängig von den auf den Arbeitskolben wirkenden Betriebsdruck erfolgt

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung im Vergleich mit dem Stand der Technik dargesieili. Es zeig I

F i g. 1 den allgemein bekannten Aufbau einer Fahrzeugbremsanlage mit Bremskraftverstärkern in schematischer Darstellung,

F i g. 2 eine teilgeschnittene Seitenansicht eines üblichen Bremskraftverstärkers,

Fig.3 eine schenratische Schnittdarstellung eines Bremskraftverstärkers,

Fig.4 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Betriebsdruck und dem Hub des Arbeitskolbens verdeutlicht,

Fig.5 eine teilgeschnittene Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig.6a eine vergrößerte Darstellung des Bremsbelag-Verschleißdetektors aus der F i g. 5 und
Fig. 6b eine Stirnansicht der F i g. 6a von links.

Die F i g. 1 und 2, die den Stand der Technik wiedergeben, zeigen eine Bremsanlage eines vierrädrigen Fahrzeugs mit zwei pneumatisch-hydraulischen Bremskraftvcrstärkern 1 und Γ. Da die Bremskraftverstärker 1 und Γ von demselben Aufbau und derselben Betriebsart sind, soll nur der Bremskolbenverstärker 1 für die Vorderräder 8 beschrieben werden. Der andere Bremskraftverstärker Γ befindet sich in der Bremsleitung zu den Bremszylindern der Hinterräder 9 und liegt parallel zum Bremskraftverstärker 1 für die Vorderräder.

Fig. 1 zeigt den Bremskraftverstärker 1, der aus einem pneumatischen Arbeitszylinder 2 besteht, der mit einem hydraulischen Zylinder 3 kombiniert ist. Der Arbeitszylinder 2 steht mit einem Luftbehälter 5 über ein Relaisventil 4 in Verbindung, das bei Betätigung eines Bremsventil 6 betätigt wird, so daß das geöffnete oder geschlossene Relaisventil 4 geschlossen bzw. geöffnet wird. An den Luftbehälter 5 wird mittels eines Kompressors 7 Druckluft geliefert, die im Luftbehälter 5 gespeichert wird. Beim Treten des Bremspedals 6a wird Druck vom Luftbehälter 5 auf das Relaisventil 4 übertragen, wodurch dieses geöffnet und Druckluft aus dem Luftbehälter 5 an den Arbeitszylinder 2 gegeben wird, um diesen zu betätigen. Hierdurch wird der hydrauiisehe Zylinder 3 betätigt, der über eine Bremsflüssigkeit Druck auf die Bremszylinder der Vorderräder 8 ausübt.

Fig. 2 zeigt den Querschnitt eines zum Stand der Technik gehörenden Bremskraftverstärkers 1 mit Bremsbelag-Verschleißdetektor 27. Der beim Treten auf das Bremspedal 6a bewirkte Druck wird an eine öffnung 11 des Relaisventils 4 gelegt. Damit wird der Relaiskolben 12 gesenkt und drückt einen Ventilkörper 13 abwärts. Dadurch kommt eine Speiseöffnung 14, die

mit dem Luftbehälter 5 in Verbindung steht, in Verbindung mit einer Auslaßöffnung 15, die so am Arbeitszylinder 2 liegt, daß Druckluft aus dem Luftbehälter 5 durch die Speiseöffnung 14, die Auslaßöffnung 15 und einen Durchgang 16 in eine Druckkammer 17 des Arbeitszylinders 2 gelangt Somit wird der Kolben 18 des Arbeitszylinders 2 in Richtung des Pfeils Γι geführt. Am hydraulischen Koiben 20 des Zylinders 3 ist eine Stange 19 des Kolbens 18 befestigt, bei deren Bewegung der hydraulische Kolben 20 auch in Richtung des Pfeils T₂ geführt wird, so daß vom Ausgang 21 des hydraulischen Zylinders 3 Bremsflüssigkeit den Bremszylindern der Vorderräder 8 zugeführt wird.

Über eine öffnung 23 liegt der Raum 22 des Arbeitszylinders 2 an Atmosphäre. Das Relaisventil 4 ist mit einer Ablaßöffnung 24 versehen, um Druckluft aus dem Zylinderraum 17 abzulassen, wenn der Steuerdruck weggenommen wird. Ein Bremsflüssigkeitsbehälter 26 (Fig. 1) ist mit einer Bremsflüssigkeitskammer 25 verbunden.

Der Verschleißdetektor 27 besteht aus einer ,Schalterbetätigung 28, die mit der Bewegung des Arbeitskolbens 18 bewegt werden kann, und aus einem elektrischen Schalter 29.

Die Arbeitsweise des Verschleißdetektors 27 ist wie folgt: Wenn der Abnutzungsgrad des Bremsbelags gleich Null ist, wird der Kolben 18 um eine Strecke bewegt, und am Ende des Hubes 1 entsprechsnd der Linie A tritt die volle Bremswirkung auf. Mit größer werdendem Verschleiß des Bremsbelages wird auch der Hub des Kolbens 18 zum Erzielen der vollen Bremswirkung größer. Beispielsweise wird dann die Bremse erst betätigt, wenn der Kolben 18 um eine bestimmte Strekke 11 bewegt worden ist und eine Linie B erreicht hat. Die Differenz inzwischen dem Hub 5 und Ii entspricht dem Abnutzungsgrad des Bremsbelages Deshalb kann der Kolben 18 bei entsprechender Anordnung des Endes der Schalterbetätigung 28 diese in der Richtung Ti drücken, wenn der Abnutzungsgrad des Bremsbelags einen gegebenen Wert überschreitet, um den elektrischen Schalter 29 zu schließen, der in eine Nut 30 der Schalterbetätigung 28 eingreift.

Andererseits kann, auch wenn der Abnutzungsgrad des Bremsbelages derselbe ist, beim schwachen Bremsen der Hub des Kolbens 18 kurzer sein als bei plötzlichem, starkem Bremsen. Wenn der Abnutzungsgrad des Bremsbelags Null ist, kann der Kolben 18, wie es F i g. 3 zeigt, bei einer schwachen Bremsung um eine Strecke 1 bewegt werden und um eine Strecke I2 bei starkem Bremsen. Bei Erreichen eines gegebenen Abnutzungsgrades des Bremsbelages kann der Kolben 18 um eine Strecke Ii bei schwachem Bremsen und um eine Strecke I3 bei plötzlichem Bremsen bewegt werden. F i g. 4 zeigt ein Diagramm dieser Zustände. Die Ordinate zeigt den Hub des Kolbens 18 und die Abszisse den Arbeitsdruck des Kolbens, d. h.die Bremskraft an.

Der Hubunterschied L zwischen leichcem und starkem Bremsen entspricht der Differenz der Werte des Kolbenhubes an den Grenzen des möglichen Betriebsdruckbereiches. Entsprechend dem Betriebsdruck des Kolbens 18 wird der Bremsflüssigkeitsdruck des Bremszylinders am Rad verändert. Wenn die Abnutzung des Bremsbelages und der Bremstrommel groß wird, steigt der Hub des Kolben.. 18 auf ein entsprechendes Maß. Die Relation zwischen dem Betriebsdruck und dem Hub des Kolbens 18 für den Abnutzungsgrad Null des Bremsbelags wird durch die Linie C in F i g. 4 angezeigt. Für andere Abnutzungsgrade des Bremsbelags gelten

z. B. die Linien D und M.

Um einen genau arbeitenden Verschleißdetektor für den Bremsbelag zu erhalten, müßte dieser so aufgebaut sein, daß der Schalter 29 im gestrichelten Gebiet F über der Linie D betätigt werden kann. Da andererseits ein üblicher Verschleißdetektor so konstruiert ist, daß der Schalter 29 ab einem vorgegebenen Hub des Arbeitskolbens (Kolben 18) betätigt wird, besitzt dieser Detektor keine Möglichkeit zum Variieren des Hubwertes bei Betätigung des Schalters 29. Wenn deshalb beispielsweise der konstante Hub, bei dem der Schalter 29 betätigt wird, auf einen Schwellenwert F eingestellt wird, kann der Schalter 29 nicht in der schraffierten Zone G betätigt werden, die von dem Gebiet unter der Linie Fund dem über der Linie D bestimmt wird, wo die Abnutzung den gegebenen Wert erreicht hat, während der Schalter 29 in einer Zone H betätigt werden kann, die von dem Gebiet über der Linie F und dem unter der Linie D bestimmt wird, wo die Abnutzung nocV unter dem gegebenen Wert iieg'u

Beim üblichen Bremsbelag-VerschleiLSdetektor 27 wird der Hub des Arbeitskolbens (Kolben 18) bei Betätigung des Schalters 29 auf der Linie / festgesetzt, d. h. auf einem Wert, der von der gegebenen Abnutzung und dem maximalen Betriebsdruck des Arbeitskolbens bestimmt ist Mit diesem Einstellen des Hubes des Arbeitskolbens kann der Nachteil überwunden werden, daß der Schalter 29 vor Erreichen des gegebener Wertes, wie in der Zone H, betätigt werden kann. Es besteht jedoch noch der Nachteil, daß in einer Zone /, die von dem Gebiet unter der Linie / und dem über der Linie D bestimmt wird, der Schalter 29 ohne Rücksicht, ob die Abnutzung den gegebenen Wert erreicht hat oder nicht, betätigt werden kann. Bei weiterem Bremsen im Bereich niedrigen Betriebsdrucks des Arbeitskolbens ist es darüber hinaus möglich, daß der Belag so weit abgenutzt wird, daß er einen gegebenen Wert um eine maximale Abnutzung überschreitet, die dem Hub L. entspricht.

Bei maximalem abrupten Bremsen (unter Verwendung des maximalen Betriebsdrucks des Arbeitskolbens) und voll abgenutztem Bremsbelag kanti dann der Kolbenhub an der Linie M bis zu einem Punkt N ansteigen. Wenn der Detektor also so konstruiert ist, daß bei voller Abnutzung des Bremsbelags der Schalter 29 ohne Rücksicht auf den Betriebsdruck des Arbeitskolbens (Kolben 18) betätigt wird, muß sein Hubbereich dem des Arbeitskolbens entsprechen, wobei der Hubbereich L vom Punkt O bis zum Punkt N reicht. Über die beschriebene Funktionsunsicherheit hinaus baut der bekannte Verschleißdetektor zudem sperrig, da sein Gehäuse zur Aufnahme der gesamten Verschiebung (Hubbereich L) der Schalterbetätigung 28 ausgebildet sein muß.

Der Verschleißet :ektor nach der Erfindung (Fig. 5, 6a und 6b) enthält eine Schalterbetätigung 28, die in bekannter Weise vom Arbeitskolben (Kolben 18) betätigt wird und sich mit ihm verschiebt, und einen durch die Bewegung der Schalterbetätigung 28 betätigten Schalter 29, Die Schalterbetätigung 28 ist mit einer Nut 30 versehen, in die der Schaltstift des elektrischen Schalters 29 ragt.

Beim Bewegen der Schalterbetätigung 28 wird der Schaltstift aus der Nnt herausgedrückt und schaltet den Schalter 29 ein. Ein Ende der Schaltbetätigung 28, das zum Arbeitskolben (Kolben 18) weist, ist mit einer Feder 31 versehen, über die die Schalterbetätigung 28 vom Arbeitskolben 18 beaufschlagt wird. Der Durchmesser des Endes der Schalterbetätigung 28 ist kleiner und bil-

det eine Führung 28a nvt kleinerem Durchmesser, auf der eine Hülse 32 sitzt, die einen Längsschlitz 32a aufweist. An der Hülse 32 befindet sich ein S-förmiger Federanschlag als Federsitz 34. Eine Feder befindet sich zwischen dem Federsitz 34 und einem Federsitz 34' an der Schaltcrscite der Schalterbetätigung 28. In der Führung 28a sitzt ein Stift 35, der in den Schlitz 32a der Hülse 32 eingreift und diese axial führt.

Das andere Ende 286 der Schalterbetätigung 28 ist so ausgebildet, daß es eine vom Betriebsdruck des Kolbens 18 abhängige Kraft aufnehmen kann. Zu diesem Zweck bildet ani Cnde 286 der Schalterbetätigung 28 ein zylindrisches Teil 36 eine Druckkammer 37, auf die das andere Ende 286 der Schalterbetätigung 28 weist. In der Druckkammer 37 befindet sich ein Kolben 38. der den Druck einer Feder 39 auf das Ende 286 der Schalterbetätigung 28 überträgt. Die Druckkammer 37 steht mit der Auslaßöffnung 15 des Relaisventils 4 in Verbindung, weshalb der an der Auslaßöffnung 15 herrschende Druck, der dem Betriebsdruck des Kolbens 18 entspricht, über den Kolben 38 auf das Ende 2Sb der Schalterbetätigung 28 übertragen wird.

Bei der folgenden Beschreibung des Verschleißdetektors 27 wird ein Zustand angenommen, bei dem die Abnutzung des Bremsbelages genau unter dem zulässigen Wert liegt. Der Kolben 18 wird bei geringem Bremsen bis zu einer Linie P bewegt (der Betriebsdruck des Arbeitskolbens ist klein), wie Fig. 5 zeigt, und bewegt dabei das obere Ende 32b der Hülse 32 des Verschleißdetektors 27 ebenfalls zur Linie P. In diesem Fall ist jedoch die Kompression der Feder 31 gering, und somit ist auch die auf die Schalterbetätigung 28 ausgeübte Druckkraft klein. Durch Festlegung der Fläche des Kolbens 38 und des Drucks in der Druckkammer 37 in der Weise, daß die an der Schalterbetätigung 28 ausgeübte und zwar unabhängig vom Betriebsdruck des Kolbens 18.

Andererseits wird der Kolben 18 bei schwachem Bremsen beim Ansteigen der Abnutzung des Bremsbelages und Erreichen des zulässigen Wertes bis zu einer Linie K geführt. Die Zusammendrückung der Feder 31 steigt etwas im Vergleich mit der gerade unter dem zulässigen Wert liegenden an, und die Druckkraft der Feder 31 wird entsprechend größer. Der Druck in der Kammer 37 ist bei schwachem Bremsen jedoch konstant, und zwar unabhängig davon., ob die Abnutzung gerade unter oder gleich dem gegebenen Wert ist. Die an der Schalterbetätigung 28 zum Drücken in die entgegengesetzte Richtung ausgeübte Druckkraft ändert sich somit nicht. Deshalb kommen infolge des Anstiegs der Druckkraft der Feder 31 die beiden auf die Schalterbetätigung 28 ausgeübten Kräfte außer Gleichgewicht, wodurch diese sich nach rechts bewegt und den Schalter 29 betätigt.

In ähnlicher Weise wird der Kolben 18 bei starkem Bremsen bis zu einer Linie Sgeführt und die Druckkraft der Feder 31 steigt im Vergleich mit dem Fall an, bei dem die Abnutzung gerade unter dem zulässigen Wert liegt. Da jedoch die Druckkraft in der entgegengesetzten Richtung dieselbe wie die ist, wenn die Abnutzung gerade unter dem zulässigen Wert liegt, wird der Ausgleich det beiden Druckkräfte infolge des Ansteigends der Druckkraft der Feder 31 aufgehoben, wodurch wiederum die Schalterbetätigung 28 sich bewegt und der Schalter 29 betätigt wird.

Dadurch, daß die Schalterbetätigung 28 vom Arbeitskolben (Kolben 18) über die Feder 31 am Ende 28a gedrückt wird und der dem Betriebsdruck des Kolbens 18 entsprechende Druck, wie bereits erwähnt, an dem anderen Ende 286 des Betätigungsteils 28 anliegt, wird

Druckkraft dieselbe wie die der Feder 3:, aber enige- der dem Hub des KülbcnS IS cfiispi'cühctiuc Driteri au

gengesetzt gerichtet ist, bewegt sich die Schalterbetätigung 28 nicht, und somit wird auch der Schalter 29 nicht betätigt.

Andererseits wird bei abruptem Bremsen (der Betriebsdruck des Arbeitskolbcns ist groß) der Arbeitskolben bis zu einer Linie Q bewegt, und die Feder 31 wird entsprechend mehr zusammengedrückt als bei schwachem Bremsen. Die Druckkraft der Feder 31 wird deshalb größer. In diesem Fall wird jedoch der Druck in der Druckkammer 37 (der Druck entspricht dem Betriebsdruck des Arbeitskolbens) größer und die Druckkraft, die an der Schalterbetätigung 28 in der entgegengesetzten Richtung ausgeübt wird, wird entsprechend dem Ausgleich der beiden Kräfte größer. Die Schalterbetätigung 28 bewegt sich deshalb nicht, und somit wird auch der Schalter 29 nicht betätigt

Die Druckkraft der Feder 31 entspricht ihrer Zusammendrückung, die wiederum dem Hub des Kolbens 18 entspricht Letzterer entspricht dem Betriebsdruck des Kolbens 18, wie aus F i g. 4 zu entnehmen ist. Die Druckkraft der Feder 31 ist deshalb ein Maß für den Betriebsdruck des Kolbens 18. Andererseits wird ein dem Betriebsdruck des Kolbens 18 entsprechender Druck an das andere Ende 286 der Schalterbetätigung 28 gelegt, m> wie bereits erwähnt worden ist. Die beiden Druckkräfte, die an der Schalterbetätigung 28 ausgeübt werden, entsprechen dem Betriebsdruck des Kolbens 18. Liegt die Abnutzung des Bremsbelages etwas unter dem zulässigen Wert, so wird die am Ende 286 der Schalterbetätigung 28 ausgeübte Kraft gleich der Druckkraft der Feder 31. wobei die beiden Kräfte ausgeglichen sind und keine Bewegung der Schalterbetätigung 28 bewirken, das andere Ende 286 der Schalterbetätigung 28 gelegt. Die Betätigung des Schalters 29 erfolgt somit bei Erreichen des durch die tatsächliche Abnutzung des Belags gegebenen Wertes unabhängig vom Betriebsdruck, d. h. unabhängig davon, ob schwach oder plötzlich stark gebremst wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

fV: it

Patentanspruch:

Bremsbelag-Verschleißdelektor an einem pneumatisch-hydraulischen Bremskraftverstärker, bestehend aus einem einen Schalter betätigenden Teil, das im pneumatischen Arbeitszylinder parallel zur Kolbenstange des Arbeitskolbens so angeordnet ist, daß es bei Bestehen eines bestimmten Verschleißzustandes der Bremsen vom Arbeitskolben bewegt wird, wobei der dadurch betätigte Schalter eine optische und/oder akustische Anzeige auslöst, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: