DE4212407A1 - Lüftspieldetektor für eine druckluftbetätigte Scheibenbremse - Google Patents
Lüftspieldetektor für eine druckluftbetätigte ScheibenbremseInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Lüftspieldetektor, der
für eine druckluftbetätigte Scheibenbremse gemäß dem Ober
begriff des Anspruchs 1 vorgesehen ist. Gegenstand der Er
findung ist ferner ein Verfahren zum Erfassen des Lüft
spiels einer derartigen Scheibenbremse.
Gattungsgemäße druckluftbetätigte bzw. pneumatische Schei
benbremsen, für die der erfindungsgemäße Lüftspieldetektor
vorgesehen ist, sind beispielsweise aus der DE-OS 37 16 202
sowie aus der nicht vorveröffentlichten DE-OS 40 32 885 be
kannt. Bei diesen bekannten Scheibenbremsen, deren haupt
sächlicher Einsatzbereich bei Nutzfahrzeugen liegt, wird
eine Bremsscheibe von einem in Axialrichtung verschiebbar
gelagerten Bremssattel umfaßt, wobei auf einer Seite des
Bremssattels eine druckluftbetätigte Zuspannvorrichtung an
geordnet ist, bei deren Betätigung eine auf dieser Seite
der Bremsscheibe befindliche Bremsbacke gegen die Brems
scheibe gedrückt wird, worauf sich der Bremssattel aufgrund
der Reaktionskräfte in Gegenrichtung verschiebt und dadurch
eine auf der gegenüberliegenden Seite befindliche Brems
backe gleichfalls an die Bremsscheibe andrückt.
Die Zuspannvorrichtung weist bei diesen bekannten Scheiben
bremsen 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 mit
tels eines Exzenters etwa längsmittig an einer sich paral
lel zur Drehachse erstreckenden Traverse an, die bezüglich
der Bremsscheibe verschiebbar geführt ist und in der minde
stens eine ein Außengewinde aufweisende Stellspindel in ei
nem jeweils zugeordneten Innengewinde der Traverse ver
stellbar verschraubt ist, wobei die Stellspindel über ein
an ihrem bremsscheibenseitigen Ende sitzendes Druckstück
auf die zuspannseitig im Bremssattel bezüglich der Brems
scheibe verschiebbar gelagerte Bremsbacke einwirkt.
Um das Lüftspiel, 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 Betäti
gung des Drehhebels jede Stellspindel dann um einen be
stimmten Winkel dreht, wenn die Bremsbacke nach Überwindung
des Soll-Lüftspiels noch nicht an der Bremsscheibe anliegt.
Jede Stellspindel wird folglich von der Nachstelleinrich
tung mit zunehmendem Belagverschleiß weiter zur Brems
scheibe hin verschraubt. Zu näheren Einzelheiten des Auf
baus einer derartigen Nachstelleinrichtung wird im übrigen
auf die nicht vorveröffentlichte DE-OS 40 34 165 verwiesen
und vollinhaltlich bezug genommen.
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. So offenbart die nicht vorveröffentlichte
DE-OS 40 41 318 einen von der Nachstelleinrichtung betätig
ten Drehwinkelsensor, dessen Ausgangssignal als Verschleiß
maß ausgewertet wird. Diese Art der Verschleißerfassung ba
siert auf der Überlegung, daß die Drehbewegung der Nach
stelleinrichtung, die unmittelbar auf die Spindel(n) über
tragen wird, proportional zur Nachstellbewegung der Spin
del(n) und damit zum Verschleißmaß des von der Zuspannein
richtung betätigten Bremsbelags ist.
Trotz der genannten Nachstelleinrichtung treten Situationen
auf, in denen das Lüftspiel von seinem Sollwert in nennens
wertem Maß abweicht. So ist es beispielsweise bei Bergab
fahrten häufig der Fall, daß der Fahrer die Bremse über
einen längeren Zeitraum hinweg ununterbrochen betätigt;
hierdurch tritt u. U. ein so starker Belagverschleiß auf,
daß dieser von der Nachstelleinrichtung nicht mehr durch
eine einzige Betätigung der Bremse ausgeglichen werden
kann. Bei einer längeren Bergabfahrt besteht daher durchaus
die Möglichkeit, daß das Lüftspiel schließlich so groß
wird, daß die Funktionsbereitschaft der Bremse ernsthaft in
Frage gestellt ist. Es ist daher anzustreben, einen Lüft
spieldetektor vorzusehen, auf der Basis von dessen Aus
gangssignal im Fahrerhaus entweder eine kontinuierliche An
zeige des momentanen Lüftspiels oder zumindest ein Warnsi
gnal bei zu großem Lüftspiel erzeugt wird, so daß der Fah
rer durch mehrmaliges Betätigen der Bremse das Lüftspiel
wieder auf seinen Sollwert bringen und damit die volle
Funktionsbereitschaft der Bremse herbeiführen kann.
Aus der EP 0 460 378 A2 ist bereits ein derartiger Lüft
spieldetektor bekannt. Dieser Lüftspieldetektor ist jedoch
für eine S-Nocken-Trommelbremse vorgesehen, bei der die
Zuspannkraft unmittelbar, d. h. ohne Zwischenschaltung eines
Kraftverstärkungsmechanismus auf einen Hebel aufgebracht
wird, der eine S-Nocken-Welle betätigt; aufgrund dessen
scheidet diese Zuspannvorrichtung für den Einsatz bei einer
gattungsgemäßen pneumatischen Scheibenbremse 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 Be
trag gedreht wird; hierdurch wird die Welle in Nachstell
richtung in der Weise verschoben, daß sich der Drehpunkt
des Bremshebels um ein entsprechendes Stück verlagert, wo
bei diese Strecke von einem Wegsensor erfaßt und als Maß
für den Belagverschleiß angezeigt wird. Das Funktionsprin
zip sowie insbesondere die Nachstelleinrichtung dieser be
kannten Trommelbremse weisen demnach grundsätzliche Unter
schiede zu den gattungsgemäßen druckluftbetätigten Schei
benbremsen auf.
Der Lüftspieldetektor der aus der EP 0 460 378 A2 bekannten
S-Nocken-Trommelbremse besteht aus einem Sensor, der den
von dem Betätigungshebel der Bremse zurückgelegten Weg er
faßt, welcher unmittelbar proportional zum Lüftspiel ist.
Obgleich der Betätigungshebel der gattungsgemäßen druck
luftbetätigten Scheibenbremsen auf einen Kraftüberset
zungsmechanismus einwirkt, könnte grundsätzlich in Erwägung
gezogen werden, einen ähnlichen Detektor zur Erfassung des
Lüftspiels vorzusehen. Ein derartiger Detektor erhöht je
doch die Herstellungskosten der Bremse nicht unerheblich,
wobei zu beachten ist, daß ebenfalls eine entsprechende Zu
leitung zum Fahrerhaus bzw. einer Auswertungselektronik
vorgesehen werden muß, wodurch die Störanfälligkeit erhöht
wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen für eine
druckluftbetätigte Scheibenbremse gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 vorgesehenen Lüftspieldetektor zu schaffen,
der sich durch geringe Herstellungskosten auszeichnet und
eine geringe Störanfälligkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeich
nungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Untersuchungen haben gezeigt, daß das Ausgangssignals des
aus der nicht vorveröffentlichten DE-OS 40 41 318 bekannten
Belagverschleißdetektors den in Fig. 4 gezeigten prinzipiel
len Verlauf aufweist. Aus diesem Kurvenverlauf ist entnehm
bar, daß der von der Nachstelleinrichtung bei jedem Nach
stellvorgang herbeigeführte Verstellweg umso kleiner ist,
je geringer der Abstand zum Soll-Lüftspiel ist, d. h. je we
niger Abrieb seit der letzten Betätigung der Bremse aufge
treten ist.
Die Erfindung macht sich diese Eigenschaft des Ausgangssi
gnals des Belagverschleißdetektors zunutze und schlägt vor,
eine Auswertungseinrichtung vorzusehen, welche den jeweili
gen Wert dieses Ausgangssignals erfaßt, bei jeder Ver
änderung des Ausgangssignals die sich ergebende Signaldif
ferenz zum vorherigen Signalwert ermittelt und aus dieser
Signaldifferenz das momentane Lüftspiel bestimmt. Wie aus
Fig. 4 hervorgeht, kann beispielsweise bei einer mit D1 be
zeichneten Signaldifferenz darauf geschlossen werden, daß
das Lüftspiel seinen Sollwert erreicht hat, während bei ei
ner mit D3 bezeichneten Signaldifferenz das Lüftspiel ca. 3
mm beträgt und demnach mehr als drei mal so groß wie der
Sollwert von 0,8 mm ist.
Eine derartige Auswertungseinrichtung kann mit vergleichs
weise preisgünstigen elektronischen Bauelementen oder aber
gemäß Anspruch 7 mittels eines ebenso preisgünstigen und
ohnehin meist bereits vorhandenen Mikroprozessors reali
siert werden, so daß die Mehrkosten kaum ins Gewicht fal
len; darüber hinaus entfällt eine zusätzliche Meßleitung
zur Scheibenbremse, so daß auch die Störanfälligkeit ent
sprechend verringert ist.
Gemäß Anspruch 2 kann die Umsetzung der Signaldifferenz in
das anzuzeigende Lüftspiel z. B. dadurch erfolgen, daß die
Auswertungseinrichtung die ermittelte Signaldifferenz mit
den in einer Tabelle gespeicherten Werten vergleicht, in
der für jede ermittelte Signaldifferenz ein korrespondie
render Wert des Lüftspiels gespeichert ist, und den korre
spondierenden Wert als Ausgangssignal abgibt. Eine derar
tige Tabelle läßt sich sehr leicht mittels eines Festwert
speichers (ROM) oder dergleichen realisieren.
Darüber hinaus ist es möglich, mittels der Auswertungsein
richtung die ermittelte Signaldifferenz mit einem vorbe
stimmten Grenzwert zu vergleichen und bei Überschreiten
dieses Grenzwerts ein Warnsignal zu erzeugen, das ein zu
großes Lüftspiel anzeigt. Beispielsweise könnte die in
Fig. 4 mit D2 bezeichnete Signaldifferenz als Schwelle zur
Auslösung der Warnung eingestuft werden. Ggf. kann es aus
reichend sein, auf eine kontinuierliche Anzeige zu verzich
ten und lediglich eine solche Warnanzeige vorzusehen, die
beispielsweise durch ein Blinklicht oder einen Warnton dar
auf hinweist, daß das Bremspedal zwecks Nachstellung der
Beläge zu betätigen ist.
Die Auswertungseinrichtung kann gemäß Anspruch 4 so aufge
baut sein, daß sie den Wert des Ausgangssignals des Dreh
winkelsensors kontinuierlich erfaßt, so daß jede Signalver
änderung sofort erfaßt werden kann. Darüber hinaus ist es
gemäß Anspruch 5 auch möglich, den Wert des Ausgangssignals
lediglich bei Beginn jeder Betätigung der Bremse und im An
schluß hieran zu erfassen, da in den dazwischenliegenden
Zeiten keine Signalveränderung auftreten kann. Jedoch muß
in diesem Fall zusätzlich ein Bremspedal-Betätigungssignal
bei der Auswertung herangezogen werden. Alternativ hierzu
ist es gemäß Anspruch 6 ferner möglich, das Ausgangssignal
des Drehwinkelsensors in zyklischer Folge abzutasten, wobei
hierbei der Zeitabstand der Abtastvorgänge kleiner zu wäh
len ist als die minimale Dauer eines Zuspannvorgangs, so
daß jede Signaländerung sicher erfaßt werden kann. Diese
Art der Signalüberwachung bietet sich besonders bei Verwen
dung eines Mikroprozessors an, da hierbei eine in dem ge
nannten Zeitabstand aufgerufene Interrupt-Routine zur Be
rechnung des Lüftspiels herangezogen werden kann, so daß
die Rechenkapazität nur in geringem Maße beansprucht wird.
Wenn für die Belagverschleißerfassung, wie in der eingangs
genannten, nicht vorveröffentlichten DE-OS 40 41 318 vorge
schlagen, ein von der Nachstelleinrichtung betätigter Dreh
winkelsensor verwendet wird, so hat dies zur Folge, daß
dessen Ausgangssignal nach jeder vollen Umdrehung einen Si
gnalsprung aufweist, der von der erfindungsgemäßen Auswer
tungseinrichtung zusätzlich berücksichtigt werden muß, um
keine fehlerhafte Anzeige hervorzurufen. Es empfiehlt sich
daher, gemäß Anspruch 8 das bremsscheibenabgewandte Ende
der Nachstelleinrichtung mit einem Untersetzungsgetriebe zu
koppeln, das die von der Nachstelleinrichtung während des
gesamten Nachstellzyklus insgesamt durchgeführten Umdre
hungen auf höchstens eine Umdrehung reduziert, und über den
Abtrieb des Getriebes den Drehwinkelsensor zu betätigen.
Hierdurch wird erreicht, daß das Ausgangssignal des Dreh
winkelsensors keine unerwünschten Signalsprünge aufweist
und somit unmittelbar ausgewertet werden kann. Gemäß An
spruch 9 ist es in diesem Fall besonders vorteilhaft, für
den Drehwinkelsensor ein Drehpotentiometer zu verwenden,
wobei der Abtrieb des Untersetzungsgetriebes gemäß Anspruch
10 vorzugsweise mit einem Schleifer des Drehpotentiometers
gekoppelt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von
Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 anhand eines Querschnitts den schematischen Auf
bau der Zuspannvorrichtung einer druckluftbetätigten
Scheibenbremse;
Fig. 2 einen Längsschnitt der in Fig. 1 gezeigten Zu
spannvorrichtung;
Fig. 3 ein vergrößertes Detail der Fig. 2 zur Erläute
rung des grundsätzlichen Aufbaus und der Funktionsweise
des Belagverschleißdetektors; und
Fig. 4 den Verlauf eines Ausgangssignals eines von ei
nem Zykloiden-Untersetzungsgetriebe betätigten Dreh
potentiometers.
Um die der Erfindung zugrundeliegende Problematik zu ver
deutlichen, sollen zunächst der prinzipielle Aufbau und die
Wirkungsweise der gattungsgemäßen Scheibenbremse und deren
Zuspannvorrichtung näher erläutert werden. Obgleich die ge
zeigte Ausführungsform der Zuspannvorrichtung zwei Spindeln
aufweist, sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung selbst
verständlich auch bei einer einspindeligen Zu
spannvorrichtung anwendbar ist.
Wie aus den Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, wird eine (in
nenbelüftete) Bremsscheibe 1, die an einer nicht näher be
zeichneten Achse eines Nutzfahrzeugs befestigt ist, von ei
nem Bremssattel 2 umfaßt, welcher gemäß Fig. 2 mittels ei
nes 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.
Auf der in Fig. 1 rechten bzw. der in Fig. 2 unteren Seite
der Bremsscheibe 1 ist eine schematisch mit dem Bezugszei
chen 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 auf
nimmt, so daß der Drehhebel 4 parallel zur Ebene der Brems
scheibe 1 verschwenkt werden kann. Zur Betätigung des Dreh
hebels 4 ist ein lediglich schematisch dargestellter Brems
zylinder 40 vorgesehen, der mit einem Kolben in eine ge
eignet 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
Fig. 1 in gestrichelter Darstellung angedeutete Position
bewegt.
Die dem halbschalenförmigen Drehlager 30 abgewandte Seite
des Drehhebels 4 ist über einen als Nocken dienenden Exzen
ter 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 verschieb
bar 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 auskra
genden, 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 Tra
verse 7 und das der Bremsscheibe 1 zugewandte Ende des
Bremssattels 2 eingespannt ist und dadurch die Traverse 7
zum Drehhebel 4 hin vorspannt.
Wie insbesondere dem Längsschnitt der Fig. 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 Fig. 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 verbrei
terndes Druckstück 70 bzw. 71 befestigt. Da sich die beiden
Stellspindeln 72 und 73 infolge ihrer Anordnung in der Tra
verse 7 senkrecht zur Ebene der Bremsscheibe 1 erstrecken,
liegen die Druckstücke 70 und 71 mit ihren flachen Enden an
einer Bremsbacke 10 an.
Im Inneren der Stellspindel 72 ist eine Nachstelleinrich
tung 74 angeordnet, die über eine Axialverzahnung drehfest
mit der Stellspindel 72 gekoppelt ist, so daß die axiale
Verschiebbarkeit der Stellspindel 72 gewährleistet ist. Die
Nachstelleinrichtung 74 wird bei jeder Betätigung des Dreh
hebels 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 syn
chron mit dem Druckstück 70 nachgestellt wird.
Bei einer einspindeligen Ausführungsform der Traverse 7,
die demzufolge lediglich eine einzige Stellspindel und da
mit nur ein Druckstück aufweist, wird die Stellspindel
beispielsweise in der Mitte der Traverse 7 angeordnet, wäh
rend der Exzenter 6 sowie die die Druckfeder aufweisende
Lagerung der Traverse 7 jeweils in zweifacher Ausfertigung
auf beiden Seiten der zentralen Stellspindel vorgesehen
sind.
Nachfolgend wird das Arbeitsprinzip der Zuspanneinrichtung
kurz erläutert. Bei Druckluftbeaufschlagung des Bremszylin
ders 40 wird der Betätigungsarm 4a gemäß Fig. 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 Vorspannkraft 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 (dessen Sollwert 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 Brems
scheibe 1 ausgeübten Kraft in Fig. 1 nach rechts, so daß
schließlich auch die linke Bremsbacke 10 gegen die Brems
scheibe 1 gepreßt wird. Der Sollwert des Gesamt-Lüftspiels
beträgt daher ca. 0,8 mm.
Wenn die beiden Bremsbacken 10 im Verlauf des vorstehend
erläuterten Zuspannvorgangs um eine vorbestimmte, dem 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.
Der augenblickliche Betrag des Belagverschleißes wird mit
tels eines Belagverschleißdetektors erfaßt, dessen genauer
Aufbau in Fig. 3 gezeigt ist. Demzufolge greift das
bremsscheibenabgewandte Ende der Nachstelleinrichtung 74
mittels eines Ritzels 51 in eine entsprechende axiale In
nenverzahnung eines Untersetzungsgetriebes 53 derart ein,
daß dieses bei jeder Drehbewegung der Nachstelleinrichtung
74 angetrieben wird. Mit dem Abtrieb des Untersetzungsge
triebes 53 ist ein Drehwinkelsensor in Form eines Drehpo
tentiometers 54 in der Weise gekoppelt, daß ein Schleifer
des Drehpotentiometers 54 um einen um den Untersetzungsfak
tor des Getriebes 53 verringerten Drehwinkel gedreht wird.
Die Kopplung von Untersetzungsgetriebe 53 und Drehpotentio
meter 54 ist dabei so justiert, daß der Schleifer in der
obersten Stellung der Drehspindel 74 ("volle Belagstärke")
die eine Endposition einer Widerstandsbahn berührt, so daß
das Drehpotentiometer 54 beispielsweise den niedrigsten Wi
derstandswert aufweist; andererseits ist das Untersetzungs
verhältnis des Getriebes 53 so gewählt, daß der Schleifer
in der untersten Stellung der Drehspindel 74 ("Bremsbelag
vollständig auf gebraucht") die andere Endposition der Wi
derstandsbahn berührt, so daß das Drehpotentiometer 54 sei
nen höchsten Widerstandswert aufweist. Jedoch ist es
selbstverständlich auch möglich, das Verhältnis der Wider
standswerte umgekehrt zu wählen.
Das als Zykloidengetriebe ausgebildete Untersetzungsge
triebe 53 ist in einer Lagerungsvorrichtung 52 gelagert,
die das Untersetzungsgetriebe 53 zwar drehfest, jedoch un
ter Aufrechterhaltung einer Längs- und Querverschiebbarkeit
trägt und an einer Gehäuseabdeckung 50 befestigt ist, die
gleichzeitig zum Schutz des Belagverschleißdetektors dient.
Das Drehpotentiometer 54 wird über eine Leitung 55 mit ei
ner nicht näher gezeigten Auswertungseinrichtung verbunden,
die aus dem momentanen Widerstandswert eine Information
über den jeweiligen Wert der Bremsbelagstärke ableitet und
ggf. über ein entsprechendes Instrument im Führerhaus an
zeigt.
Erfindungsgemäß ist die Auswertungseinrichtung darüber hin
aus in der Lage, den momentanen Wert des Lüftspiels zu er
fassen. Fig. 4 zeigt den Verlauf eines Ausgangssignals A des
Drehpotentiometer 54 (bei dem es sich folglich um einen Wi
derstandswert oder, bei Anlegen einer Referenzspannung, um
einen Spannungswert handelt), aus dem zu erkennen ist, daß
der von der Nachstelleinrichtung 74 bei jedem Nachstellvor
gang herbeigeführte Verstellweg umso kleiner ist, je gerin
ger der Abstand zum Soll-Lüftspiel ist, d. h. je weniger Ab
rieb seit der letzten Betätigung der Bremse aufgetreten
ist. Im Normalfall, d. h. wenn der Fahrer die Bremse nicht
zu lange betätigt und ein dementsprechend geringer Abrieb
auftritt, ist die Nachstelleinrichtung 74 ohne weiteres in
der Lage, das Soll-Lüftspiel mittels einer einzigen Nach
stellbewegung einzustellen, wobei hier eine Signaldifferenz
auftritt, die in Fig. 4 mit D1 bezeichnet ist.
Wenn die Bremse demgegenüber zu lange betätigt wurde ist
die Nachstelleinrichtung 74 nicht in der Lage, das Soll-
Lüftspiel mittels einer einzigen Nachstellbewegung ein zu
stellen; wenn die Differenz zum Soll-Lüftspiel beispiels
weise ca. 1 mm beträgt, so werden, wie aus Fig. 4 hervor
geht, mehr als 10 Betätigungen der Bremse benötigt, bis das
Soll-Lüftspiel korrekt eingestellt ist. Da sich die bei der
genannten Differenz von 1 mm auftretende Signaldifferenz D2
von den anderen Signaldifferenzen unterscheidet, ist es
möglich, die Signaldifferenz in ein Signal umzusetzen, wel
ches den momentanen Wert des Lüftspiels angibt.
Diese Umsetzung der Signaldifferenz in das anzuzeigende
Lüftspiel kann z. B. dadurch erfolgen, daß die Auswertungs
einrichtung die ermittelte Signaldifferenz mit den in einer
Tabelle gespeicherten Werten vergleicht, in der für jede
ermittelte Signaldifferenz ein korrespondierender, bei
spielsweise empirisch in Abhängigkeit vom jeweiligen Brem
sentyp ermittelter Wert des Lüftspiels gespeichert ist.
Dieser korrespondierende Wert wird dann als Ausgangssignal
abgegeben. Eine derartige Tabelle läßt sich sehr leicht
mittels eines Festwertspeichers (ROM) oder dergleichen re
alisieren.
Alternativ oder zusätzlich hierzu wird die ermittelte Si
gnaldifferenz mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen,
bei dessen Überschreiten ein Warnsignal erzeugt wird, das
ein zu großes Lüftspiel anzeigt. Beispielsweise könnte die
in Fig. 4 mit D2 bezeichnete Signaldifferenz als Schwelle
zur Auslösung der Warnung eingestuft werden. In vielen Be
triebsfällen kann es ausreichend sein, auf eine kontinuier
liche Anzeige zu verzichten und lediglich eine Warnanzeige
vorzusehen, die beispielsweise durch ein Blinklicht oder
einen Warnton darauf hinweist, daß das Bremspedal zwecks
Nachstellung der Bremsbeläge betätigt werden sollte.
Obgleich die Überwachung des Ausgangssignals des Drehpoten
tiometers 54 kontinuierlich bzw. ohne Unterbrechung erfol
gen kann, ist es selbstverständlich auch möglich, den Wert
des Ausgangssignals lediglich bei Beginn jeder Betätigung
der Bremse und im Anschluß hieran zu erfassen, da in den da
zwischenliegenden Zeiten keine Signalveränderung auftreten
kann. In diesem Fall wird zusätzlich ein Bremspedal-Betäti
gungssignal zur Signalauswertung herangezogen.
Die Auswertungseinrichtung wird vorzugsweise mittels eines
Mikroprozessors realisiert, da ein solcher in den meisten
Fahrzeugen ohnehin bereits vorhanden ist oder, falls dies
nicht der Fall ist, zumindest einen relativ preiswerten
Aufbau ermöglicht. Hier empfiehlt es sich, das Ausgangssi
gnal des Drehpotentiometers 54 in zyklischer Folge abzuta
sten, wobei der Zeitabstand der Abtastvorgänge kleiner ge
wählt werden muß als die minimale Dauer eines Zuspann
vorgangs, so daß jede Signaländerung sicher erfaßt werden
kann. Zu diesem Zweck wird in dem genannten Zeitabstand
eine geeignete Interrupt-Routine aufgerufen, die jedesmal
den momentanen Wert des Lüftspiels berechnet und diesen
Wert anzeigt bzw. bei Überschreiten eines Grenzwerts Alarm
aus löst.
Bei der erläuterten Ausführungsform der Zuspannvorrichtung
3 erfolgt die Kraftübersetzung mittels eines drehbar
gelagerten Hebels 4, der über einen Exzenter auf eine Tra
verse 7 einwirkt; das Prinzip der Erfindung ist jedoch
selbstverständlich auch bei anderen Zuspannvorrichtungen
verwendbar, etwa bei solchen, bei denen die Kraftüberset
zung mittels eines Spreizkeils oder einer Kugelrampe er
folgt. Ebenso ist die Erfindung nicht auf die gezeigten
Ausführungsformen von Stellspindel und Nachstelleinrichtung
beschränkt; die erfindungsgemäße Auswertungseinrichtung
kann vielmehr bei allen Stellelementen verwendet werden,
deren axiale Relativlage zur Bremsscheibe mit zunehmendem
Belagverschleiß von einer geeigneten Antriebseinrichtung
verändert wird.
Claims (16)
1. Lüftspieldetektor für eine druckluftbetätigte Scheiben
bremse, die einen eine Bremsscheibe (1) umfassenden Brems
sattel (2) aufweist, auf dessen einer Seite eine Zu
spannvorrichtung (3) angeordnet ist, die über mindestens
eine Stellspindel (72, 73) und ein an derem
bremsscheibenseitigen Ende sitzendes Druckstück (70, 71)
auf eine zuspannseitig im Bremssattel (2) bezüglich der
Bremsscheibe (1) verschiebbar gelagerte Bremsbacke (10)
einwirkt, wobei eine mit der Stellspindel (72, 73) drehfest
gekoppelte Nachstelleinrichtung (74) das sich infolge Be
lagverschleiß ändernde Lüftspiel im wesentlichen konstant
hält und mit einem Drehwinkelsensor (54) gekoppelt ist,
dessen Ausgangssignal dem momentanen Belagverschleiß ent
spricht,
gekennzeichnet durch
eine Auswertungseinrichtung, die den Wert des Ausgangssi
gnals (A) des Drehwinkelsensors (54) erfaßt, bei jeder Ver
änderung des Ausgangssignals (A) die Signaldifferenz (D1,
D2, D3) zum vorherigen Signalwert ermittelt und aus dieser
Signaldifferenz (D1, D2, D3) das momentane Lüftspiel be
stimmt.
2. Lüftspieldetektor nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Auswertungseinrichtung die ermittelte Si
gnaldifferenz (D1, D2, D3) mit den in einer Tabelle gespei
cherten Werten vergleicht, in der für jede ermittelte Si
gnaldifferenz (D1, D2, D3) ein korrespondierender Wert des
Lüftspiels gespeichert ist, und den korrespondierenden Wert
als Ausgangssignal abgibt.
3. Lüftspieldetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auswertungseinrichtung die ermit
telte Signaldifferenz (D1, D2, D3) mit einem vorbestimmten
Grenzwert vergleicht und bei Überschreiten dieses Grenz
werts ein Warnsignal erzeugt, das ein zu großes Lüftspiel
anzeigt.
4. Lüftspieldetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Auswertungseinrichtung den
Wert des Ausgangssignals (A) des Drehwinkelsensors (54)
kontinuierlich erfaßt.
5. Lüftspieldetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Auswertungseinrichtung den
Wert des Ausgangssignals (A) des Drehwinkelsensors (54) bei
Beginn jeder Betätigung der Bremse und im Anschluß hieran
erfaßt.
6. Lüftspieldetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Auswertungseinrichtung das
Ausgangssignal (A) des Drehwinkelsensors (54) in zyklischer
Folge abtastet, wobei der Zeitabstand der Abtastvorgänge
kleiner gewählt ist als die minimale Dauer eines Zuspann
vorgangs.
7. Lüftspieldetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß die Auswertungseinrichtung eine
Recheneinrichtung, vorzugsweise einen Mikroprozessor auf
weist.
8. Lüftspieldetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß das bremsscheibenabgewandte Ende
der Nachstelleinrichtung (74) mit einem Untersetzungs
getriebe (53) gekoppelt ist, das die von der Nachstellein
richtung (74) während des gesamten Nachstellzyklus insge
samt durchgeführten Umdrehungen auf höchstens eine Umdre
hung reduziert und dessen Abtrieb den Drehwinkelsensor (54)
betätigt.
9. Lüftspieldetektor nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Drehwinkelsensor ein Drehpotentiometer
(54) aufweist, wobei der Untersetzungsfaktor des Unterset
zungsgetriebes (53) so gewählt ist, daß die von der Nach
stelleinrichtung (74) während des gesamten Nachstellzyklus
insgesamt durchgeführten Umdrehungen auf einen Drehwinkel
reduziert sind, der im wesentlichen dem vollständigen
Betätigungswinkel des Drehpotentiometers (54) entspricht.
10. Lüftspieldetektor nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Abtrieb des Untersetzungsgetriebes (53)
mit einem Schleifer (542) des Drehpotentiometers (54) ge
koppelt ist.
11. Verfahren zum Erfassen des Lüftspiels einer Scheiben
bremse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Wert eines den Bremsbelagverschleiß
anzeigenden Ausgangssignals (A) erfaßt, bei jeder Verände
rung des Ausgangssignals (A) die Signaldifferenz (D1, D2,
D3) zum vorherigen Signalwert ermittelt und aus dieser Si
gnaldifferenz (D1, D2, D3) das momentane Lüftspiel bestimmt
wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die ermittelte Signaldifferenz (D1, D2, D3) mit den in ei
ner Tabelle gespeicherten Werten verglichen wird, in der
für jede ermittelte Signaldifferenz (D1, D2, D3) ein korre
spondierender Wert des Lüftspiels gespeichert ist, und daß
der korrespondierende Wert als Ausgangssignal abgegeben
wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß die ermittelte Signaldifferenz (D1, D2, D3)
mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen und bei Über
schreiten dieses Grenzwerts ein Warnsignal erzeugt wird,
das ein zu großes Lüftspiel anzeigt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß der Wert des Ausgangssignals (A) konti
nuierlich erfaßt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß der Wert des Ausgangssignals (A) bei
Beginn jeder Betätigung der Bremse und im Anschluß hieran
erfaßt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal (A) in zyklischer
Folge abgetastet wird, wobei der Zeitabstand der Abtastvor
gänge kleiner gewählt wird als die minimale Dauer eines Zu
spannvorgangs.
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Legal Events
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: KNORR-BREMSE SYSTEME FUER NUTZFAHRZEUGE GMBH, 8080 |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee | ||
8141 | Disposal/no request for examination | ||
8170 | Reinstatement of the former position |