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Die Erfindung bezieht sich auf einen
Belagverschleißdetektor,
der für
eine druckluftbetätigte Scheibenbremse
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 vorgesehen ist.
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Gattungsgemäße druckluftbetätigte bzw. pneumatische
Scheibenbremsen, für
die der erfindungsgemäße Belagverschleißdetektor
vorgesehen ist, sind beispielsweise aus der
DE 37 16 202 A1 sowie aus
der nicht vorveröffentlichten
DE 40 32 885 A1 bekannt.
Bei diesen bekannten Scheibenbremsen, deren hauptsächlicher
Einsatzbereich bei Nutzfahrzeugen liegt, wird eine Bremsscheibe
von einem in Axialrichtung verschiebbar gelagerten Bremssattel umfaßt, wobei
auf einer Seite des Bremssattels eine druckluftbetätigte Zuspannvorrichtung
angeordnet ist, bei deren Betätigung
eine auf dieser Seite der Bremsscheibe befindliche Bremsbacke gegen
die Bremsscheibe gedrückt
wird, worauf sich der Bremssattel aufgrund der Reaktionskräfte in Gegenrichtung verschiebt
und dadurch eine auf der gegenüberliegenden
Seite befindliche Bremsbacke gleichfalls an die Bremsscheibe andrückt.
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Die Zuspannvorrichtung weist bei
diesen bekannten Scheibenbremsen als Betätigungsorgan einen Drehhebel
auf, der um eine zur Ebene der Bremsscheibe parallel verlaufende
Drehachse schwenkbar gelagert ist. Der Drehhebel liegt hierbei auf
seiner der Bremsscheibe zugewandten Seite mittels eines Exzenters
etwa längsmittig
an einer sich parallel zur Drehachse erstreckenden Traverse an, die
bezüglich
der Bremsscheibe verschiebbar geführt ist und in der mindestens
eine ein Außengewinde aufweisende
Stellspindel in einem je weils zugeordneten Innengewinde der Traverse
verstellbar verschraubt ist, wobei die Stellspindel über ein
an ihrem bremsscheibenseitigen Ende sitzendes Druckstück auf die
zuspannseitig im Bremssattel bezüglich
der Bremsscheibe verschiebbar gelagerte Bremsbacke einwirkt.
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Um das Luftspiel, d.h. den Abstand
der Bremsbacken zur Bremsscheibe im unbetätigten Zustand unter Ausgleich
der sich durch Abrieb ändernden
Belagstärke
konstant zu halten, ist eine Nachstelleinrichtung vorgesehen, die
mit jeder Stellspindel drehfest gekoppelt ist und bei jeder Betätigung des Drehhebels
jede Stellspindel dann um einen bestimmten Winkel dreht, wenn die
Bremsbacke nach Überwindung
des Soll-Lüftspiels
noch nicht an der Bremsscheibe anliegt. Jede Stellspindel wird folglich von
der Nachstelleinrichtung mit zunehmendem Belagverschleiß weiter
zur Bremsscheibe hin verschraubt. Zu näheren Einzelheiten des Aufbaus
einer derartigen Nachstelleinrichtung wird im übrigen auf die
DE-OS 40 34 165 verwiesen und vollinhaltlich
bezug genommen.
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Um den Fahrer jederzeit über die
restliche Belagstärke
in Kenntnis zu setzen, so daß ein
ggf. erforderlich werdender Belagwechsel nicht übersehen werden kann, wurde
bereits vorgeschlagen, Belagverschleißdetektoren vorzusehen, die
mit einer entsprechenden Anzeigeeinrichtung im Fahrerhaus gekoppelt
sind. Für
druckluftbetätigte
Scheibenbremsen bislang verwendete Belagverschleißdetektoren sind
aus Sensorelementen gebildet, die im Bremsbelag in der Weise eingebaut
sind, daß mit
zunehmendem Abrieb des Bremsbelags Kontakte der Sensorelemente freigelegt
werden, die einen entsprechenden Stromfluß hervorrufen, der geeignet
ausgewertet werden kann. Ein Nachteil derartiger integrierter Sensorelemente
liegt jedoch darin, daß sie
im Bereich größter Hitzeentwicklung
der Scheibenbremse angeordnet sind, wodurch die Zuverlässigkeit
durch Kontakterosion beeinträchtigt
werden kann. Dar über
hinaus ist die erzielbare Meßgenauigkeit
stark vom jeweiligen Einbauort im Bremsbelag abhängig; schließlich werden
auch die Herstellungskosten des Bremsbelags durch derartige Sensoren
deutlich erhöht.
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In der nicht vorveröffentlichten
DE 40 41 318 A1 wird
zur Vermeidung der vorstehend erläuterten Probleme von im Bremsbelag
integrierten Kontaktsensoren vorgeschlagen, mittels der Nachstelleinrichtung
einen Drehwinkelgeber zu betätigen,
dessen Ausgangssignal als Verschleißmaß ausgewertet wird. Diese "Art der Verschleißerfassung
basiert auf der Überlegung,
daß die
Drehbewegung der Nachstelleinrichtung, die unmittelbar auf die Spindel(n) übertragen
wird, proportional zur Nachstellbewegung der Spindel(n) und damit
zum Verschleißmaß des von
der Zuspanneinrichtung betätigten
Bremsbelags ist. Da der gegenüberliegende,
vom Bremssattel gegen die Bremsscheibe gedrückte Bremsbelag im wesentlichen
das gleiche Verschleißverhalten
zeigt, kann anhand des Ausgangsignals des Drehwinkelgebers somit
der momentane Gesamt-Verschleiß der Bremsbeläge bzw.
die restliche Belagstärke
errechnet werden.
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Obgleich sich der aus der
DE 40 41 318 A1 bekannte
Verschleißdetektor
gegenüber
den im Bremsbelag integrierten Kontaktsensoren durch wesentlich
höhere
Genauigkeit sowie Zuverlässigkeit auszeichnet
und darüber
hinaus die Herstellungskosten der Bremsbeläge verringern hilft, liegt
ein gewisser Nachteil darin, daß das
Ausgangssignal des Drehwinkelsensors nicht unmittelbar für eine Anzeige verwendet
werden kann: Die Nachsteinrichtung dreht die Stellspindel(n) während des
gesamten Nachstellzyklus' nämlich mehrere
Male, so daß sich
der Verlauf des Ausgangssignals des Drehwinkelgebers entsprechend
oft wiederholt, d.h. das Ausgangssignal ist mehrdeutig. Die Anzeigeeinrichtung
muß daher über eine
entsprechende Auswertungselektronik angeschlossen werden, die beispielsweise
bei Beginn jeder neuen Umdrehung einen Zähler geeignet aufstuft. Eine
derartige Auswertungselektronik ist jedoch vergleichsweise teuer
und auch insofern nachteilig, als bei jedem Belagwechsel ein Rückstellen
des Zählers
erfolgen muß,
um die Anzeige zu aktualisieren; andernfalls wird fortan nicht mehr
die korrekte Belagstärke
angezeigt.
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Aus der
EP 0 460 378 A2 ist ein
Belagverschleißdetektor
für eine
S-Nocken-Trommelbremse bekannt, bei der die Zuspannkraft unmittelbar,
d.h. ohne Zwischenschaltung eines Kraftverstärkungsmechanismus' auf einen Hebel
aufgebracht wird, der eine S-Nocken-Welle betätigt; eine derartige Zuspannvorrichtung
scheidet daher für
den Einsatz bei gattungsgemäßen druckluftbetätigten bzw.
pneumatischen Scheibenbremsen aus. Die Nachstelleinrichtung dieser
bekannten Trommelbremse ist durch eine drehbar gelagerte Welle gebildet,
die einen mit einer Umfangsschnecke versehenen Bereich aufweist,
wobei die Umfangsschnecke mit einem Zahnrad in Eingriff steht und
bei Auftreten von Belagverschleiß um einen bestimmten Betrag
gedreht wird; hierdurch wird die Welle in Nachstellrichtung in der
Weise verschoben, daß sich
der Drehpunkt des Bremshebels um ein entsprechendes Stück verlagert.
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Infolge der o.g. Arbeitsweise der
Nachstelleinrichtung dieser bekannten Trommelbremse kann die Nachstell-Bewegungsstrecke
der Welle unmittelbar als Maß für den Belagverschleiß herangezogen werden.
Demzufolge ist als Belagverschleißdetektor ein Wegsensor vorgesehen,
der den von der Welle jeweils zurückgelegten Weg erfaßt; da die
Welle einen vergleichsweise langen Lagerungsbereich aufweist, kann
bei Plazierung des Wegsensors innerhalb des Lagerungsbereichs die
Wegstrecke auf relativ einfache Art und Weise erfaßt werden,
so daß der
Belagverschleißdetektor
mit wenig Aufwand realisiert werden kann. Darüber hinaus ist das von dem Wegsensor
gelieferte Signal eindeutig und bedarf folglich keiner Nachbehandlung
durch eine Elektronik.
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Das aus der
EP 0 460 378 A2 bekannte
Prinzip der Belagverschleißerfassung
kann jedoch bei einer gattungsgemäßen Zuspannvorrichtung insofern nicht
angewandt werden, als die Nachstelleinrichtung dort lediglich eine
Drehbewegung durchführt,
ihre Axiallage hingegen nicht verändert. Es könnte daher daran gedacht werden,
die von einer der Stellspindeln zurückgelegte Nachstell-Wegstrecke
als Maß für den momentanen
Verschleiß heranzuziehen;
ein entsprechender Wegsensor wäre
jedoch aufgrund der Gewindeoberfläche der Stellspindel nur mit
großem
Aufwand realisierbar und würde
darüber
hinaus auch Probleme hinsichtlich Einbaumöglichkeiten und Wartbarkeit
hervorrufen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
einen für
eine druckluftbetätigte
Scheibenbremse gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 vorgesehenen Belagverschleißdetektor zu schaffen, der
sich durch geringe Herstellungskosten auszeichnet und ein eindeutig
auswertbares Meßsignal
liefert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen
gelöst.
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Erfindungsgemäß ist die Nachstelleinrichtung
demzufolge mit einem Untersetzungsgetriebe gekoppelt, das die von
der Nachstelleinrichtung während
des gesamten Nachstellzyklus' insgesamt durchgeführten Umdrehungen
auf höchstens
eine Umdrehung reduziert, wobei der Abtrieb des Untersetzungsgetriebes
einen Drehwinkelsensor betätigt. Hierdurch
wird erreicht, daß der
Drehwinkelsensor ein eindeutiges, d.h. sich nicht zyklisch wiederholendes
Erfassungssignal erzeugt, das entsprechend leicht bzw. ohne Zwischenschaltung
einer Auswertungselektronik ausgewertet werden kann. Da ein geeignetes
Untersetzungsgetriebe zudem vergleichsweise billig ist und auch
die Montage mitsamt dem Drehwinkelgeber keine wesentlichen Probleme
bereitet, zeichnet sich der erfindungsgemäße Belagverschleißdetektor
auch durch sehr geringe Herstellungskosten aus, die im Vergleich
zu den Gesamtkosten der Zuspannvorrichtung kaum ins Gewicht fallen.
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Ein besonders einfacher und kostengünstiger
Einbau des Belagverschleißdetektors
ist gemäß Anspruch
2 dann gewährleistet,
wenn die Nachstelleinrichtung unmittelbar mit ihrem bremsscheibenabgewandten
Ende mit dem Untersetzungsgetriebe gekoppelt ist. Gleichwohl ist
es auch möglich,
das Untersetzungsgetriebe an anderer Stelle oder, bei einer zweispindeligen
Zuspannvorrichtung, an der synchronisierten Betätigungswelle der zweiten Spindel vorzusehen.
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Gemäß Anspruch 3 ist vorzugsweise
vorgesehen, daß der
Drehwinkelsensor ein Drehpotentiometer aufweist; ein derartiges
Drehpotentiometer zeichnet sich nicht nur durch geringe Kosten aus, sondern
hat darüber
hinaus den Vorteil, daß das
erzeugte Signal unmittelbar zur Anzeige gebracht werden kann. So
ist es beispielsweise möglich,
bei geeigneter Dimensionierung des Widerstandswerts des Drehpotentiometers
dieses mittels eines Umschalters auf ein bereits vorhandenes Analog-Anzeigeinstrument,
wie z.B. die Tankuhr, aufzuschalten, so daß der Fahrer durch einfaches
Betätigen
dieses Schalters eine Belagverschleißanzeige erhält. Da somit
ein separates Anzeigeinstrument überflüssig ist,
wird hierdurch eine äußerst preiswerte
Belagverschleißanzeige
realisiert. Bei Verwendung eines derartigen Drehpotentiometers wird
der Untersetzungsfaktor des Untersetzungsgetriebes zweckmäßig so gewählt, daß die von
der Nachstelleinrichtung durchgeführten Umdrehungen auf einen
Drehwinkel reduziert werden, der im wesentlichen dem vollständigen Betätigungswinkel
des Drehpotentiometers entspricht; dieser beträgt bei gängigen Potentiometern ca. 300 Grad.
Gemäß Anspruch
4 wird der Abtrieb des Untersetzungsgetriebes vorzugsweise mit dem
Schleifer des Drehpotentiometers gekoppelt, während seine Widerstandsschicht
stationär
gelagert wird.
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Anstelle mittels eines Drehpotentiometers kann
der Drehwinkelsensor gemäß Anspruch
5 auch durch einen optischen oder magnetischen Drehwinkelgeber realisiert
werden, wobei in diesem Fall das Untersetzungsgetriebe auf einen
Gesamtwinkel von etwas weniger als 360 Grad reduzieren sollte, um zwischen
dem Minimal- und Maximalwert des Gebers deutlich unterscheiden zu
können.
Gemäß Anspruch 6
kann ein derartiger Drehwinkelgeber auf einfache Weise in die Praxis
umgesetzt werden, indem z.B. der Abtrieb des Untersetzungsgetriebes
eine optische Codierscheibe oder eine mit Magneten versehene Umfangsfläche dreht,
die auf mindestens ein ortsfestes Sensorelement einwirkt.
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Die Stellspindeln der gattungsgemäßen Scheibenbremsen
sind während
des Zuspannvorgangs durch die nicht spielfreie Lagerung insbesondere
der Traverse gewissen Schwenkbewegungen in der Bremsscheibenebene
unterworfen. Diese Schwenkbewegungen übertragen sich zum Teil auch auf
die drehfest gekoppelte Nachstelleinrichtung; infolgedessen wird
das Untersetzungsgetriebe gemäß der im
Anspruch 7 angegebenen Weiterbildung der Erfindung vorzugsweise
in einer Lagerungsvorrichtung gelagert, die das Untersetzungsgetriebe
zwar drehfest, jedoch unter Aufrechterhaltung einer Längs- und
Querverschiebbarkeit trägt.
Hierdurch wird erreicht, daß die
genannten Schwenkbewegungen keinen Einfluß auf die Genauigkeit des Erfassungssignals
haben; insbesondere wird verhindert, daß dem Erfassungssignal beim
Zuspannen ein Rauschsignal überlagert
wird, das ggf. zu einer fehlerhaften Anzeige führen könnte. Eine derartige Lagerungsvorrichtung
wird gemäß Anspruch
8 vorteilhaft dadurch gebildet, daß ein längsverschiebbar gelagerter
Längsschlitten
vorgesehen wird, in dessen Mitte ein Querschlitten querverschiebbar
gelagert wird, der das Untersetzungsgetriebe trägt. Vorzugsweise wird die auf
diese Weise gebildete Lagerungsvorrichtung an einer Gehäuseabdeckung
befestigt, die gleichzeitig zum Schutz des Detektors dient. Die Merkmale
des Anspruchs 8 sind insofern auch ohne die vorstehend erläuterten
kennzeichnenden Merkmale der Erfindung von Bedeutung und schutzbegründend, als
eine derartige Lagerung für
einen Drehwinkelgeber bislang nicht bekannt geworden ist.
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Gemäß Anspruch 10 ist es weiterhin
von Vorteil, wenn der Drehwinkelsensor zusammen mit dem Untersetzungsgetriebe
als eine integrale Baueinheit ausgebildet wird.
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Ein sehr kompakter Aufbau des erfindungsgemäßen Detektors
läßt sich
gemäß Anspruch
11 dann erzielen, wenn für
das Untersetzungsgetriebe ein Zykloidengetriebe verwendet wird.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand
der Beschreibung von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 anhand
eines Querschnitts den schematischen Aufbau der Zuspannvorrichtung
einer druckluftbetätigten
(pneumatischen) Scheibenbremse;
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2 einen
Längsschnitt
der in 1 gezeigten Zuspannvorrichtung;
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3 ein
vergrößertes Detail
der 2 zur Erläuterung
des grundsätzlichen
Aufbaus und der Funktionsweise des Belagverschleißdetektors;
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4 eine
Querschnittsansicht eines Zykloiden-Untersetzungsgetriebes samt
eines von diesem betätigten
Drehpotentiometers;
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5A und 5B zwei Längsschnitte durch das Zykloiden-Untersetzungsgetriebe;
und
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6 eine
Draufsicht auf die Lagerungsvorrichtung des Zykloiden-Untersetzungsgetriebes.
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Um die der Erfindung zugrundeliegende
Problematik zu verdeutlichen, sollen zunächst der prinzipielle Aufbau
und die Wirkungsweise der gattungsgemäßen Scheibenbremse und deren
Zuspannvorrichtung näher
erläutert
werden. Obgleich die gezeigte Ausführungsform der Zuspannvorrichtung
zwei Spindeln aufweist, sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung
selbstverständlich
auch bei einer einspindeligen Zuspannvorrichtung verwendbar ist.
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Wie aus den 1 und 2 zu
erkennen ist, wird eine (innenbelüftete) Bremsscheibe 1,
die an einer nicht näher
bezeichneten Achse eines Nutzfahrzeugs befestigt ist, von einem
Bremssattel 2 umfaßt, welcher
gemäß 2 mittels eines starren
Führungslagers 52 sowie
mittels eines Ausgleichslagers 51 in axialer Verschiebbarkeit
bezüglich
der Bremsscheibe 1 am Fahrzeug gelagert ist. Im übrigen sind Aufbau
und Funktion des Bremssattels bekannt, so daß sich eine nähere Erläuterung
erübrigt.
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Ruf der in 1 rechten bzw. der in 2 unteren Seite der Bremsscheibe 1 ist
eine schematisch mit dem Bezugszeichen 3 bezeichnete (zweispindelige)
Zuspannvorrichtung angeordnet. Im Bremssattel 2 ist ein
im wesentlichen halbkreisförmiges
Drehlager 30 vorgesehen, dessen Drehachse parallel zur
Ebene der Bremsscheibe 1 verläuft und das den entsprechend
abgerundeten Bereich eines Drehhebels 4 aufnimmt, so daß der Drehhebel 4 parallel
zur Ebene der Bremsscheibe 1 verschwenkt werden kann. Zur
Betätigung
des Drehhebels 4 ist ein lediglich schematisch dargestellter
Bremszylinder 40 vorgesehen, der mit einem Kolben in eine
geeignet geformte Ausnehmung eines Betätigungsarms 4a des
Drehhebels 4 eingreift. Wenn der Bremszylinder 40 mit
der Druckluft beaufschlagt wird, wird der Betätigungsarm 4a des
Drehhebels 4 folglich von seiner Ruheposition in die in 1 in gestrichelter Darstellung
angedeutete Position bewegt.
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Die dem halbschalenförmigen Drehlager 30 abgewandte
Seite des Drehhebels 4 ist über einen als Nocken dienenden
Exzenter 6 mit einer Traverse 7 gekoppelt, die
sich innerhalb des Bremssattels 2 im wesentlichen parallel
zur Drehachse der Bremsscheibe 1 erstreckt und in dieser
Ebene verschiebbar gelagert ist. An ihrem der Bremsscheibe 1 zugewandten
Ende weist die Traverse 7 eine sacklochartige Ausnehmung
auf, die von einem in Richtung zur Bremsscheibe 1 auskragenden,
rohrartigen Ansatz umgeben ist. Dieser Ansatz der Traverse 7 ist
in einer entsprechenden Ausnehmung des Bremssattels 2 rechtwinklig
zur Ebene der Bremsscheibe 1 unter Beibehaltung eines derartigen
Spiels schiebegelagert, daß die
Traverse 7 geringfügige
Schwenkbewegungen in der Zeichnungsebene ausführen kann. Innerhalb der Ausnehmung
ist eine Spiralfeder 78 angeordnet, die zwischen die Traverse 7 und
das der Bremsscheibe 1 zugewandte Ende des Bremssattels 2 eingespannt
ist und dadurch die Traverse 7 zum Drehhebel 4 hin
vorspannt.
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Wie insbesondere dem Längsschnitt
der 2 entnehmbar ist,
weist die Traverse 7 an beiden Seiten jeweils eine mit
einem Innengewinde versehene Bohrung auf, in der jeweils eine Stellspindel 72 bzw. 73 justierbar
verschraubt ist, deren in 3 mit 711
bezeichnetes Außengewinde
in einem entsprechend geformten Innengewinde der Traverse 7 geführt ist.
An dem der Bremsscheibe 1 zugewandten Ende jeder der Stellspindeln 72 und 73 ist
ein sich kegelförmig
verbreiterndes Druckstück 70 bzw. 71 befestigt.
Da sich die beiden Stellspindeln 72 und 73 infolge
ihrer Anordnung in der Traverse 7 senkrecht zur Ebene der
Bremsscheibe 1 erstrecken, liegen die Druckstücke 70 und 71 mit
ihren flachen Enden an einer Bremsbacke 10 an.
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Im Inneren der Stellspindel 72 ist
eine Nachstelleinrichtung 74 angeordnet, die über eine
Axialverzahnung drehfest mit der Stellspindel 72 gekoppelt
ist, so daß die
axiale Ver schiebbarkeit der Stellspindel 72 gewährleistet
ist. Die Nachstelleinrichtung 74 wird bei jeder Betätigung des
Drehhebels 4 um einen bestimmten Winkelbetrag gedreht,
wodurch ein kontinuierliches Nachstellen der Bremse gewährleistet
ist. In eine entsprechende Axialverzahnung der gegenüberliegenden
Stellspindel 73 greift ein Zahnrad ein, das über eine
Welle mit einer Synchronisationseinrichtung 75 gekoppelt
ist, die das innenliegende Zahnrad und damit die Spindel 73 synchron
mit der Nachstelleinrichtung 74 dreht. Hierdurch wird erreicht,
daß das
Druckstück 71 synchron
mit dem Druckstück 70 nachgestellt
wird.
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Bei einer einspindeligen Ausführungsform der
Traverse 7, die demzufolge lediglich eine einzige Stellspindel
und damit nur ein Druckstück
aufweist, wird die Stellspindel beispielsweise in der Mitte der Traverse 7 angeordnet,
während
der Exzenter 6 sowie die die Druckfeder aufweisende Lagerung
der Traverse 7 jeweils in zweifacher Ausfertigung auf beiden
Seiten der zentralen Stellspindel vorgesehen sind.
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Nachfolgend wird das Arbeitsprinzip
der Zuspanneinrichtung kurz erläutert.
Bei Druckluftbeaufschlagung des Bremszylinders 40 wird
der Betätigungsarm 4a gemäß 1 nach links verschwenkt, wodurch
der am Drehhebel 4 wirkende Exzenter 6 um eine
entsprechend den Hebelgesetzen verringerte Strecke gleichfalls nach
links verschoben wird. Die Traverse 7 wird daher entgegen
der Varspannkraft der Spiralfeder 78 um diese Wegstrecke
zur Bremsscheibe 1 hin gedrückt. Die an der Traverse 7 über die
Stellspindeln 72 und 73 befestigten Druckstücke 70 bzw. 71 drücken folglich
unter Überwindung
des Lüftspiels
(das in der Praxis ca. 0,4 mm beträgt) die Bremsbacke 10 gegen
die Bremsscheibe 1. Wenn der Betätigungsarm 4a weiter
nach links verschwenkt wird, verschiebt sich der Bremssattel aufgrund
der auf die Bremsscheibe 1 ausgeübten Kraft in 1 nach rechts, so daß schließlich auch die linke Bremsbacke 10 gegen
die Bremsscheibe 1 gepreßt wird.
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Wenn die beiden Bremsbacken 10 im
Verlauf des vorstehend erläuterten
Zuspannvorgangs um eine vorbestimmte, einem Soll-Lüftspiel
entsprechende Strecke verschoben worden sind, wird die Nachstelleinrichtung 74 vom
Drehhebel 4 betätigt. Sofern
das Lüftspiel
korrekt eingestellt ist, liegen beide Bremsbacken 10 zu
diesem Zeitpunkt an der Bremsscheibe 1 an. Infolgedessen
spricht eine in der Nachstelleinrichtung 74 vorgesehene
Rutschkupplung an, so daß die
Stellspindel 72 und die mit ihr synchronisierte Stellspindel 73 nicht
verstellt werden. Wenn demgegenüber
ein zu großes
Lüftspiel
vorliegt, was beispielsweise nach einem Belagwechsel oder bei zunehmendem
Verschleiß der
Bremsbacken der Fall ist, werden die Stellspindeln 72 und 73 von der
Nachstelleinrichtung 74 um eine bestimmte Strecke gedreht
und bringen dadurch das Lüftspiel,
gegebenenfalls nach mehrmaliger Betätigung der Bremse, auf den
Sollwert. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die erfindungsgemäße Scheibenbremse
bis zum vollständigen
Abrieb der Bremsbacken 10 funktionsfähig bleibt.
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Der augenblickliche Betrag des Belagverschleißes wird
erfindungsgemäß mittels
eines Belagverschleißdetektors
erfaßt,
dessen genauer Aufbau in 3 gezeigt
ist. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß der Belagverschleißdetektor,
wie in 3 angedeutet,
vorzugsweise am bremsscheibenabgewandten Ende der Nachstelleinrichtung 74 vorgesehen
ist; jedoch ist es prinzipiell auch möglich, den Belagverschleißdetektor
an anderer Stelle vorzusehen, wie beispielsweise am bremsscheibenabgewandten
Ende der die zweite Stellspindel 73 mit der Nachstelleinrichtung 74 koppelnden
Welle (deren Ende wird jedoch bevorzugt mit einem Sechskant-Drehkopf
zum Rückstellen
der Spindeln versehen, so daß das
Ende der Nachstelleinrichtung für die
Ankopplung des Belagverschleißdetektors
geeigneter erscheint). In jedem Fall ist dafür Sorge zu tragen, daß der erfindungsgemäße Belagverschleißdetektor
so an gekoppelt wird, daß er
eine zur Drehung der Nachstelleinrichtung snychrone Drehbewegung erfaßt.
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Wie aus den 3 und 4 hervorgeht,
greift das bremsscheibenabgewandte Ende der Nachstelleinrichtung 74 mittels
eines Ritzels 51 in eine entsprechende axiale Innenverzahnung
eines Untersetzungsgetriebes 53 derart ein, daß dieses
bei jeder Drehbewegung der Nachstelleinrichtung 74 angetrieben
wird. Mit dem Abtrieb des Untersetzungsgetriebes 53 ist
ein Drehwinkelsensor in Form eines Drehpotentiometers 54 in
der Weise gekoppelt, daß ein Schleifer 542 (siehe 4) des Drehpotentiometers 54 um
einen um den Untersetzungsfaktor des Getriebes 53 verringerten
Drehwinkel gedreht wird. Die Kopplung von Untersetzungsgetriebe 53 und
Drehpotentiometer 54 ist dabei so justiert, daß der Schleifer 542 in
der obersten Stellung der Drehspindel 74 ("volle Belagstärke") die eine Endposition
einer Widerstandsbahn 541 berührt, so daß das Drehpotentiometer 54 beispielsweise
den niedrigsten Widerstandswert aufweist; andererseits ist das Untersetzungsverhältnis des
Getriebes 53 so gewählt,
daß der
Schleifer 542 in der untersten Stellung der Drehspindel 74 ("Bremsbelag vollständig aufgebraucht") die andere Endposition
der Widerstandsbahn 541 berührt, so daß das Drehpotentiometer 54 seinen höchsten Widerstandswert
aufweist. Selbstverständlich
ist es auch möglich,
das Verhältnis
der Widerstandswerte umgekehrt zu wählen, was jedoch in gleicher
Weise durch Vertauschen der über
eine lediglich schematisch gezeigte Leitung 55 nach außen geführten Anschlüsse des
Drehpotentiometers 54 erzielbar ist.
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Wie insbesondere aus den 5A und 5B zu erkennen ist, ist das Untersetzungsgetriebe 53 als Zykloidengetriebe
ausgebildet, bei dem die mit dem Kitzel 51 der Nachstelleinrichtung 74 gekoppelte
Antriebswelle auf einen Exzenter 531 einwirkt, der ein mit
einer Außenverzahnung
versehenes Getriebe-Innenrad 532 in der Weise in einer
exzentrischen Umlaufbahn dreht, daß lediglich ein Teil seiner
Zähne in Eingriff
mit einem Getriebe-Außenrad 533 steht,
das eine entsprechende Innenverzahnung aufweist und gleichzeitig
als Gehäuse
des Getriebes 53 dient. Gemäß 5B wirkt das Getriebe-Innenrad 532 über drei
Stifte auf drei zugeordnete, etwa den doppelten Durchmesser aufweisende
Bohrungen einer Abtriebsscheibe 534 ein; diese ist mit
dem Schleifer 542 des Drehpotentiometers 54 gekoppelt.
Im übrigen
ist der Aufbau eines derartigen Zykloidengetriebes bekannt, so daß auf eine
nähere
Erläuterung
seiner Funktionsweise verzichtet wird. Es sei jedoch angemerkt,
daß jedes
andere Getriebe verwendet werden kann, das trotz eines hohen Untersetzungsfaktors eine
kompakte Bauform aufweist, wie etwa ein Planetenradgetriebe.
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Um zu verhindern, daß während des
Zuspannvorgangs auftretende Schwenkbewegungen der Nachstelleinrichtung 74 zu
einer Verfälschung des
Ausgangssignals des Drehpotentiometers 54 führen, ist
das Untersetzungsgetriebe 53 in einer in 6 näher
gezeigten Lagerungsvorrichtung 52 gelagert, die das Untersetzungsgetriebe 53 zwar
drehfest, jedoch unter Aufrechterhaltung einer Längs- und Querverschiebbarkeit
trägt.
Die Lagerungsvorrichtung 52 besteht erfindungsgemäß aus einem
längsverschiebbar
gelagerten Längsschlitten 521,
in dessen Mitte ein Querschlitten 522 querverschiebbar
gelagert wird, der seinerseits das Untersetzungsgetriebe 53 trägt. Die
auf diese Weise gebildete Lagerungsvorrichtung ist an einer Gehäuseabdeckung 50 befestigt,
die gleichzeitig zum Schutz des Belagverschleißdetektors dient. Wie aus 6 hervorgeht, stützt sich
der Längsschlitten 521 an
entsprechenden, nach innen gerichteten Vorsprüngen der Gehäuseabdeckung 50 ab.
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Obgleich die Lagerungsvorrichtung 52,
wie aus den 3 und 4 zu erkennen ist, an der
Gehäuseabdeckung 50 befestigt
ist, so daß das
Drehpotentiometer 54 unterhalb des Untersetzungsgetriebes 53 angeordnet
ist, ist es gleichwohl auch möglich,
eine umgekehrte Anordnung vorzusehen, falls dies von Vorteil ist.
In jedem Fall wird das Untersetzungsgetriebe 53 zusammen
mit dem Drehpotentiometer 54 vorzugsweise als eine integrierte
Baueinheit ausgeführt,
die eine entsprechend einfache Montage und Lagerhaltung gewährleistet.
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Das Drehpotentiometer 54 wird über die
Leitung 55 mit einer nicht näher gezeigten Anzeigeeinrichtung
im Führerhaus
des Nutzfahrzeugs verbunden, so daß der Fahrer, ggf. unter Zwischenschaltung einer
Auswertungs- oder Treiberelektronik, genaue Informationen über den
jeweiligen Wert der Bremsbelagstärke
erhält.
Falls eine Auswertungselektronik verwendet wird, ist es möglich, aus
dem Ausgangssignal des Drehpotentiometers 54 weitere Informationen
abzuleiten, wie insbesondere den Wert des Lüftspiels oder eine eventuelle Überhitzung
der Scheibenbremse. Zum Anschluß des
Drehpotentiomters 54 kann im einfachsten Fall eine einzige
Signalleitung verwendet werden, wobei der andere Kontakt des Potentiometers 54 mit
der Fahrzeugmasse verbunden ist, so daß das erzeugte Signal den Widerstandswert
gegenüber
der Fahrzeugmasse darstellt. Selbstverständlich ist es auch möglich, beide
Endkontakte oder zusätzlich
auch den Mittelabgriff des Potentiometers 54 über eine
Zweifach- bzw. Dreifachleitung der Anzeigeeinrichtung zuzuführen, falls dies
für die
Signalauswertung von Vorteil ist.
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Anstelle eines Drehpotentiometers
kann auch eine andere Art von Drehwinkelsensor verwendet werden,
wie z.B. ein optischer oder magnetischer Drehwinkelgeber, wobei
der Untersetzungsfaktor des Untersetzungsgetriebes hierbei so gewählt werden sollte,
daß die
von der Nachstelleinrichtung 74 während des gesamten Nachstellzyklus' insgesamt durchgeführten Umdrehungen
auf etwas weniger als eine 360-Grad-Umdrehung reduziert werden,
um ein eindeutiges Signal zu erhalten. Bei Verwendung eines derartigen
Gebers kann der Abtrieb des Untersetzungsgetriebes 53 mit
einer optischen Codierscheibe bzw. einer mit Magneten versehenen
Umfangsfläche
gekoppelt sein, die auf mindestens ein ortsfestes Sensorelement
(Leuchtdiode bzw. Hall-Element) einwirkt. Jedoch ist sowohl der
Aufbau eines derartigen Drehwinkelsensors als auch die Signalauswertung
wesentlich aufwendiger als bei dem vorbeschriebenen Drehpotentiometer,
so daß dieses in
der Praxis vorzuziehen ist.
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Bei der erläuterten Ausführungsform
der Zuspannvorrichtung 3 erfolgt die Kraftübersetzung
mittels eines drehbar gelagerten Hebels 4, der über einen
Exzenter auf eine Traverse 7 einwirkt; das Prinzip der
Erfindung ist jedoch selbstverständlich
auch bei anderen Zuspannvorrichtungen verwendbar, etwa bei solchen,
bei denen die Kraftübersetzung mittels
eines Spreizkeils oder einer Kugelrampe erfolgt. Ebenso ist die
Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsformen von Stellspindel
und Nachstelleinrichtung beschränkt;
das erfindungsgemäße Untersetzungsgetriebe
kann vielmehr bei allen Stellelementen verwendet werden, deren axiale
Relativlage zur Bremsscheibe mit zunehmendem Belagverschleiß von einer
geeigneten Antriebseinrichtung verändert wird.