DE4324620A1 - Prüfstand für Verschleißmessungen an Bremsscheiben - Google Patents
Prüfstand für Verschleißmessungen an BremsscheibenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Prüfstand zur Ermittlung des
Verschleißverhaltens von Bremsscheiben für Scheibenbremsen,
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus VDI-Berichte, Nr. 632, 1987, Seite 299 ff. ist ein
Bremsenprüfstand bekannt, der sich für die Ermittlung des
Verschleißverhaltens von Bremsscheiben eignet. Auf dem be
kannten Bremsenprüfstand können insbesondere starke Brem
sungen eines Kraftfahrzeugs simuliert werden, wobei die zu
testenden Bremsscheiben mit Bremssätteln kombiniert werden,
wie man sie üblicherweise auch in Kraftfahrzeuge einbaut.
Auch die räumliche Anordnung lehnt sich an die Anordnung
der Bremse am Rad des Kraftfahrzeugs an. Systematische Un
tersuchungen des Verschleißverhaltens von Bremsscheiben bei
nicht betätigten Radbremsen sind mit dem bekannten Bremsen
prüfstand jedoch nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Prüfstand für Ver
schleißmessungen an Bremsscheiben anzugeben, mit dem die
Auswirkungen eines leichten Schleifens der Bremsbeläge an
der Bremsscheibe systematisch untersucht werden können. Da
bei müssen die zu prüfenden Bremsscheiben genauso wie die
für die Messung verwendeten Bremsbeläge auf einfache Weise
und schnell auswechselbar sein. Weiterhin ist es erforder
lich, eine Reihe von relativ geringen aber wohldefinierten
unterschiedlichen Andruckkräften für den Andruck der Brems
beläge an die Bremsscheiben einstellen zu können. Da das
Reibverhalten temperaturabhängig ist, sollte der Prüfstand
auch eine Bestimmung der Reibflächentemperaturen ermög
lichen.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1. Der erfindungsgemäße Prüfstand
verzichtet auf die Verwendung eines üblichen Bremssattels
und macht von der Tatsache Gebrauch, daß es für Verschleiß
messungen an Bremsscheiben genügt, das Verschleißverhalten
einer Reibfläche zu untersuchen. Diesen Umstand macht sich
die Erfindung zunutze, indem erfindungsgemäß die Brems
scheibe waagerecht angeordnet und der Bremsbelag nur auf
die Oberseite der Bremsscheibe gedrückt wird. Dabei können
relativ kleine Andruckkräfte zuverlässig und genau durch
Ausnutzen der Gewichtskraft erzeugt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 2 ist
die Antriebswelle an ihrem Ende mit einem Flansch versehen,
auf dem die zu testenden Bremsscheiben schnell und einfach
aufgelegt und festgeschraubt oder festgeklemmt werden kön
nen.
Vorzugsweise ist zur Halterung der zu testenden Bremsbeläge
ein Halter vorgesehen, der axial in Richtung der Gewichts
kraft beweglich angeordnet, jedoch gegenüber radialen oder
tangentialen Verschiebungen in Bezug auf die Bremsscheibe
am Prüfstand fest verankert ist. Bevorzugte Verankerungs
mittel für den Halter ergeben sich aus den Ansprüchen 4 bis
7. Eine Haltegabel gemäß Anspruch 4 legt die radiale Po
sition des Halters und damit des Bremsbelags fest, während
die tangentiale Position durch eine Haltestrebe gemäß An
spruch 5 bestimmt wird. Haltegabel und Haltestrebe werden
am einfachsten gemäß Anspruch 6 mittels Befestigungswinkeln
an einer Grundplatte des Prüfstands befestigt und er
strecken sich vom Halter ausgehend gemäß Anspruch 7 vor
zugsweise tangential zur Bremsscheibe, wodurch eine ein
fache Justierung des Halters gegenüber der Bremsscheibe
insbesondere in radialer Richtung ermöglicht wird. Bei der
beschriebenen Anordnung wirken auf die Haltestrebe nur
tangentiale Reibkräfte, die mittels eines gemäß Anspruch 8
angeordneten Kraftmeßgeräts auf einfache Weise meßbar sind.
Um die zum Andruck eines Bremsbelags erforderliche Ge
wichtskraft variabel zu gestalten, ist in einer bevorzugten
Ausführungsform gemäß Anspruch 9 vorgesehen, den Halter
mittels verschiedener aufgelegter Gewichte zu beschweren.
Bei Verwendung und Kombination mehrerer verschiedener kali
brierter Gewichte gemäß Anspruch 10 erübrigt sich eine Mes
sung der Andruckkraft, da die Gewichtskraft bekannt ist.
Eine einfache Handhabung der Gewichte ergibt bei einer Aus
führungsform gemäß Anspruch 11.
Um die Betätigung der Fahrzeugbremse zu simulieren, ist ei
ne Betätigungsvorrichtung gemäß Anspruch 12 zu empfehlen,
mittels derer der Halter zusammen mit seinen Gewichten und
dem Bremsbelag angehoben und zur Anlage an der Reibfläche
der Bremsscheibe abgesenkt werden kann. Diese Betätigungs
vorrichtung wird auf einfache Weise gemäß den kennzeichnen
den Merkmalen des Anspruchs 13 realisiert, wobei die Höhe
eines seitlich abstehenden Tragarms für eine Hebevorrich
tung gemäß Anspruch 14 justierbar ist, um den Prüfstand auf
verschiedene Bremsscheiben und Bremsbeläge unterschied
licher Dicke einzustellen. Als Hebevorrichtung eignet sich
insbesondere ein pneumatischer Betätigungszylinder, der ge
mäß Anspruch 15 fernsteuerbar ist. Das Absenken des Halters
wird dabei mittels eines Dämpfers verlangsamt, um ein Auf
schlagen des Bremsbelags auf die Bremsscheibe zu vermeiden.
Eine derartige Anordnung eignet sich für die Fernsteuerung
komplizierter und langandauernder Prüfprogramme mittels ei
nes Computers.
Zur Ermittlung der Temperaturabhängigkeit des Verschleiß
verhaltens wird empfohlen, gemäß Anspruch 16 die Brems
scheibe mit Temperatursensoren zu versehen, die in einer
einfachen Ausführungsform gemäß Anspruch 17 aus Thermoele
menten bestehen und in Öffnungen der Bremsscheibe einge
preßt sind, wobei die Verbindung mit dem Registriergerät
über Schleifkontakte hergestellt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an
hand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der we
sentlichen Teile eines erfindungsgemäßen Prüf
stands,
Fig. 2 derselbe Prüfstand schematisch in einer Draufsicht.
Eine durch einen nicht gezeigten Motor antreibbare An
triebswelle 1 ist senkrecht angeordnet und an ihrem oberen
Ende mit einem Flansch 2 versehen, auf den eine hutförmige
Bremsscheibe 3 aufgelegt und befestigt ist. Ein äußerer
Reibring 4 der Bremsscheibe 3 besitzt eine obere Reibfläche
5, an die ein Bremsbelag 6 mittels einer Andruckvorrichtung
7 andrückbar ist. Die Andruckvorrichtung besitzt einen Hal
ter 8, der einen senkrecht angeordneten stabförmigen Ab
schnitt 9 und einen Halterfuß 10 aufweist, die miteinander
verschweißt sind. Am Halterfuß 10 ist der für die Ver
schleißmessung verwendete Bremsbelag 6 befestigt, während
der stabförmige Abschnitt 9 mehrere scheibenförmige Gewich
te 11 trägt. Die Gewichte 11 haben jeweils eine Mittelboh
rung und sind auf den stabförmigen Abschnitt 9 aufgesteckt.
Alle Gewichte 11 haben gleichen Durchmesser aber verschie
dene Dicke und sind jeweils auf eine bestimmte Gewichts
kraft kalibriert.
Der Halter 8 ist gegen Verschiebungen in radialer Richtung
mittels einer Haltegabel 12 gesichert, die den Halter 8 mit
ihren zwei Gabelarmen 13 umgreift. Das andere Ende 14 der
Haltegabel 12 ist mittels eines Befestigungswinkels 15 an
einer Grundplatte 16 des Prüfstands befestigt. Der Befesti
gungswinkel 15 ist auf die Grundplatte 16 aufgeschraubt und
über einen Verschiebemechanismus mit dem anderen Ende 14
der Haltegabel 12 verbunden, der eine Verschiebung der Hal
tegabel 12 und damit des Halters 8 und des Bremsbelags 6 in
radialer Richtung gegenüber der Bremsscheibe 3 ermöglicht.
Weiterhin ist der Halter 8 mit einer Haltestrebe 17 ein
stückig verbunden, die sich tangential zur Bremsscheibe 3,
aber in entgegengesetzter Richtung wie die Haltegabel 12
erstreckt und an ihrem Ende gelenkig mit einer Kraftmeßdose
18 verbunden ist. Die Kraftmeßdose 18 ist ihrerseits gelen
kig mit einem weiteren Befestigungswinkel 19 verbunden, der
ebenfalls auf der Grundplatte 16 verschraubt ist. Auch an
diesem Befestigungswinkel 19 ist ein Verschiebemechanismus
vorgesehen, der ein Justieren des Bremsbelags 6 in Bezug
auf die Bremsscheibe 3 ermöglicht.
Schließlich ist auf die Grundplatte 16 ein Haltebock 20
aufgeschraubt, der mit einem seitlich über den Halter 8 ra
genden Tragarm 21 versehen ist. Der Tragarm 21 trägt eine
in Fig. 1 durch Strichelung angedeutete Hebevorrichtung 22,
die am freien Ende 23 des stabförmigen Abschnitts 9 an
greift und den Halter 8 mitsamt den Gewichten 11 und dem
Bremsbelag 6 bei Bedarf anhebt oder absenkt. Die Hebevor
richtung 22 besteht aus einem nicht näher dargestellten
fernsteuerbaren Betätigungszylinder und einem Dämpfer zur
Verlangsamung der Abwärtsbewegung des Halters 8, um ein
Aufschlagen des Bremsbelags 6 auf der Reibfläche 5 der
Bremsscheibe 3 zu vermeiden. Der Haltebock 20 ist, wie auch
die Haltegabel 12 und die Haltestrebe 17, gegenüber der
Bremsscheibe 3 radial verschiebbar, um eine Justierung des
Bremsbelags 6 zu ermöglichen. Weiterhin ist der Tragarm 21
gegenüber dem Haltebock 20 in der Höhe justierbar, um den
Prüfstand auf die Dicke des Bremsbelags 6 und der Brems
scheibe 3 einzustellen.
An der Bremsscheibe 3 sind nicht gezeigte Thermoelemente
befestigt, die über Schleifkontakte mit einem nicht gezeig
ten Registriergerät, vorzugsweise einem Computer verbunden
sind.
Der beschriebene Prüfstand ist für Reibringe 4 mit einer
Dicke zwischen 8 mm und 40 mm geeignet. Es können Brems
scheiben 3 mit Durchmessern von 240 mm bis 350 mm unter
sucht werden. Die Gesamtmasse der Gewichte 11 kann bis zu
30 kg betragen, was zu Anpreßkräften von bis zu 300 N und
zu Umfangskräften bis zu 250 N führt. Die Drehzahl wird
vorzugsweise auf einen für Kraftfahrzeuge realistischen
Wert zwischen 1000 und 2000 Umdrehungen pro Minute einge
stellt. Der Prüfstand wird von einem Computer gesteuert,
der über temperatur- und zeitabhängige Programme verfügt.
Die Reibwege und Anzahl der Bremsungen werden als Sollwerte
vorgegeben. Die Anpreßkraft für den Bremsbelag 6 ist durch
die Gewichte 11 vorgegeben, während die Reibkraft mittels
der Kraftmeßdose 18 gemessen wird. Der Reibwert der unter
suchten Bremsbelag-Bremsscheiben-Kombination wird aus dem
Quotienten von Reibkraft und Anpreßkraft ermittelt und auf
einem Recorder zeitabhängig mitgeschrieben. Der anfallende
Bremsstaub wird abgesaugt und gefiltert. Der Computer
steuert die Hebevorrichtung 22 und senkt den Reibbelag 6 in
Abhängigkeit von Temperatur oder Zeit auf die Bremsscheibe
3 ab bzw. hebt ihn an. Temperaturgrenzen oder Zeitabstände
sind vorwählbar. Auch die für den Test vorgesehene Reib
strecke kann vorgewählt werden. Nach Ablauf des Programms
wird der Verschleiß der Bremsscheibe 3 und des Bremsbelags
6 gemessen.
Zur realistischen Simulation des Fahrbetriebs bei nicht be
tätigter Bremse wird das Luftspiel, d. h. der Abstand zwi
schen Bremsbelagoberfläche und Bremsscheibenoberfläche über
den Tragarm 21 eingestellt. Durch einen an der Bremsscheibe
3 eingestellten Scheibenschlag berühren sich der Bremsbelag
6 und die Bremsscheibe 3 periodisch nur bei bestimmten
Drehwinkeln. Hierdurch kommt es zu lokalem Verschleiß an
der Bremsscheibe 3, einer sogenannten "Dickenschwankung",
die einen gewissen vorgegebenen Wert im Fahrbetrieb nicht
überschreiten darf, weil sonst die Bremse rubbelt.
Die Widerstandskraft eines Bremskolbens, wie er in einer
realen Bremse vorkommt, wird durch eine Feder 24 in Verbin
dung mit einer verstellbaren Dämpfung realisiert, die in
die Hebevorrichtung 22 integriert ist.
In einer Weiterbildung des Prüfstands können auch Umge
bungseinflüsse, wie Streusalz, Wasser, Klima und Umgebungs
temperatur auf das Verschleißverhalten untersucht werden.
Der Prüfstand kann auch noch verbessert werden, indem meh
rere Halter zur Halterung mehrerer Bremsbeläge in Umfangs
richtung um die Bremsscheibe verteilt angeordnet sind, um
in einem Programmdurchlauf gleich mehrere Parameter, das
heißt in diesem Fall mehrere Belagqualitäten, in Kombi
nation mit der Bremsscheibe zu messen. Zur Unterscheidung
müßten die Bremsbelagproben von den jeweiligen Haltern in
unterschiedlichem radialen Abstand zur Bremsscheibenachse
angedrückt werden. Dabei bilden sich auf dem Reibring der
untersuchten Bremsscheibe konzentrische Ringbereiche aus,
in denen die Bremsscheibe unterschiedlich stark ver
schlissen ist.
Claims (17)
1. Prüfstand für Verschleißmessungen an Bremsscheiben, mit
einer durch einen Motor antreibbaren Antriebswelle (1),
an deren Ende Bremsscheiben (3) befestigbar sind, und
einer Andruckvorrichtung (7) zum Andruck eines
Bremsbelags (6) an eine Reibfläche (5) einer
Bremsscheibe (3), dadurch gekennzeichnet,
daß die Antriebswelle (1) im wesentlichen senkrecht
und die Bremsscheibe (3) im wesentlichen waagerecht
angeordnet ist, und daß die Andruckvorrichtung (7) einen
Bremsbelag (6) im wesentlichen mittels ihrer
Gewichtskraft von oben an die Bremsscheibe (3) drückt.
2. Prüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Antriebswelle (1) an ihrem Ende
mit einem Flansch (2) versehen ist, an dem die Brems
scheiben (3) lösbar befestigt werden.
3. Prüfstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Andruckvorrichtung (7) einen
Halter (8) zur Halterung von Bremsbelägen (6) aufweist,
der in Bezug auf die Bremsscheibe (3) radial und
tangential fest am Prüfstand verankert und in axialer
Richtung beweglich angeordnet ist.
4. Prüfstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Halter (8) in radialer Richtung
mittels einer Haltegabel (12) fest verankert ist, die
den Halter (8) mit ihren Gabelarmen (13) umgreift und
deren anderes Ende (14) an einer Grundplatte (16) des
Prüfstands befestigt ist.
5. Prüfstand nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Halter (8) in tangentialer
Richtung mittels einer Haltestrebe (17) fest verankert
ist, die mit ihrem einen Ende starr am Halter (8) und
mit ihrem anderen Ende an einer Grundplatte (16) des
Prüfstands befestigt ist.
6. Prüfstand nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Haltegabel (12) und die Halte
strebe (17) an der Grundplatte (16) jeweils mittels ei
nes Befestigungswinkels (15, 19) befestigt sind.
7. Prüfstand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Haltegabel (12) und die
Haltestrebe (17) vom Halter (8) ausgehend in entgegenge
setzte Richtungen im wesentlichen tangential zur Brems
scheibe (3) erstrecken und an den beiden gegenüberlie
gend angeordneten Befestigungswinkeln (15, 19) ver
schiebbar befestigt sind, um eine Justierung des Halters
(8) in Bezug auf die Bremsscheibe (3) zu ermöglichen.
8. Prüfstand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Haltestrebe (17) und
dem zugehörigen Befestigungswinkel (19) ein Kraftmeßge
rät (18) zur Messung der tangentialen Reibkraft angeord
net ist.
9. Prüfstand nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die zum Andruck eines
Bremsbelags (6) an die Bremsscheibe (3) erforderliche
Gewichtskraft im wesentlichen von auf den Halter (8)
aufgelegten Gewichten (11) erzeugt wird.
10. Prüfstand nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gewichtskraft durch die Verwen
dung und Kombination mehrerer verschiedener kalibrierter
Gewichte (11) einstellbar ist.
11. Prüfstand nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der Halter (8) einen senkrecht an
geordneten stabförmigen Abschnitt (9) aufweist, auf dem
scheibenförmige und mit einer Mittelbohrung versehene
Gewichte (11) aufsteckbar sind.
12. Prüfstand nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Betätigungsvorrichtung vorge
sehen ist, die am freien Ende des stabförmigen Ab
schnitts angreifend den Halter (8) mit seinen Gewichten
(11) und dem Bremsbelag (6) anheben und absenken kann.
13. Prüfstand nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Betätigungsvorrichtung einen
auf der Grundplatte (16) befestigten Haltebock (20) mit
einem seitlich abstehenden, waagerecht bis über den Hal
ter (8) ragenden Tragarm (21) aufweist, der eine Hebe
vorrichtung (22) zum Anheben des Halters (8) trägt.
14. Prüfstand nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Tragarm (21) gegenüber dem Hal
tebock (20) in der Höhe justierbar ist.
15. Prüfstand nach Anspruch 13 oder 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hebevorrichtung (22)
einen fernsteuerbaren Betätigungszylinder zum Anheben
des Halters (8) und einen Dämpfer zum langsamen Absenken
des Halters (8) aufweist.
16. Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Bremsscheibe
(3) mit Temperatursensoren versehen ist.
17. Prüfstand nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß in die Bremsscheibe (3) Thermoele
mente eingepreßt sind, die über Schleifkontakte mit ei
nem Registriergerät verbunden sind.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE4324620A DE4324620A1 (de) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | Prüfstand für Verschleißmessungen an Bremsscheiben |
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DE4324620A DE4324620A1 (de) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | Prüfstand für Verschleißmessungen an Bremsscheiben |
Publications (1)
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DE4324620A1 true DE4324620A1 (de) | 1995-01-26 |
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ID=6493451
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DE4324620A Withdrawn DE4324620A1 (de) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | Prüfstand für Verschleißmessungen an Bremsscheiben |
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