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Die
Erfindung betrifft ein Bremssystem eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Bei
Fahrzeugbremsen mit einer Bremsbacke, die beim Bremsen an eine Bremstrommel
oder -scheibe angelegt wird, welche an einem Fahrzeugrad befestigt
ist, sind verschiedene Mittel bekannt, mit denen der Verschleißzustand
der Bremsbacke(n) überwacht
werden kann.
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Beispielsweise
ist aus der gattungsgemäßen
US 2,002,139 eine Einrichtung
bekannt, bei der eine Bewegung in einer Zuspann- oder Nachstellvorrichtung
einer Trommelbremse mittels eines biegsamen Kraftübertragungskabels
auf eine mechanische Anzeigevorrichtung übertragen wird, die am Armaturenbrett
des Fahrzeugs angeordnet ist, also in einem Abstand von mehreren
Metern von den Bremsen selbst. Die gemessene Bewegung ist ein Hinweis
auf den gesamten Verschleiß beider
Bremsbeläge
der Bremse. Ein Hinweis auf den Zustand eines einzelnen Bremsbelags
kann nicht gegeben werden, was aber wichtig sein kann, da ein Bremsbelag
erheblich schneller verschleißen
kann als der andere. Die Bewegung der Bremsbetätigungs- oder -nachstellvorrichtung
wird von einer Biegewelle überwacht,
die den am Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordneten Fernanzeiger
antreibt. Eine solche Anordnung ist in der Praxis aus folgenden
Gründen
unzuverlässig: Erstens
entsteht auf der großen
Kabellänge,
die erforderlich ist, um den Abstand zwischen den verschiedenen
Bremsen und dem Armaturenbrett zu überbrücken, erhebliche Reibung, die
eine Verdrehung der Biegewelle hervorruft, so daß das von der Nachstellvorrichtung
abgeleitete Eingangssignal von der Anzeigevorrichtung am Armaturenbrett
nicht richtig wiedergegeben wird. Zweitens bedeutet die Anordnung
der Anzeigevorrichtung auf dem abgefederten Teil des Fahrzeugs,
daß Bewegungen
der Radaufhängung eine
gegenseitige Winkelbewegung der beiden Enden der Biegewelle erzeugen
und dadurch zu einer fehlerhaften Wiedergabe der eingegebenen Bewegung
führen.
Drittens ermöglicht
die Meßeinrichtung
nur Messungen des gesamten Belagverschleißes, sie ist also grundsätzlich nicht
imstande, einen Fehler an einem der Bremsbeläge aufzudecken, beispielsweise
infolge einer verklemmten Bremsbacke oder unwirksam gewordenen Betätigungsvorrichtung.
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Ferner
ist eine Anzeigevorrichtung für
Belagverschleiß bekannt,
die bei dem größtmöglichen
Verschleiß anspricht,
bei der also ein Warnsignal nur abgegeben wird, wenn ein vorbestimmter
höchstzulässiger Belagverschleiß eingetreten
ist. Dabei wird eine starre Stange verwendet, um eine Bewegung von
der Bremsbacke auf einen Abtastschalter zu übertragen, wenn dieser Zustand
des größten Verschleißes erreicht
ist. Diese Vorrichtung mißt
also nicht den tatsächlichen
Verschleiß,
sondern wird nur in üblicher Weise
verwendet, um auf den Zustand vollständiger Abnutzung anzusprechen
und diesen anzuzeigen. Die Vorrichtung verwendet zwar eine Übertragungsstange,
um den Verschleißzustand
von der Bremsbacke auf den entfernt angeordneten Abtastschalter
zu übertragen;
dieser ist aber dennoch an einer Stelle angeordnet, an der er der
in der Umgebung der Bremse selbst herrschenden hohen Temperatur
ausgesetzt ist. Um den Abtastschalter an eine entfernte Stelle außerhalb
der Hochtemperaturumgebung zu versetzen, müßten bei Verwendung einer solchen stangenförmigen Übertragungsvorrichtung
erhebliche konstruktive Schwierigkeiten überwunden werden, denn je weiter
die Abtastvorrichtung von der Bremsbacke entfernt ist, um so schwieriger
ist es, die Stange mit dieser Vorrichtung in Fluchtung zu bringen.
Durch Vibrationen des Rades wäre
die Verbindungsstange außerdem
starken Schwingungen ausgesetzt, die Probleme mit Nebensignalen,
wenn nicht sogar den Verlust jeglichen auswertbaren Bewegungssignals
hervorrufen.
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Aufgabe
der Erfindung ist die Schaffung eines Bremssystems mit einer genau
arbeitenden Verschleißmeßvorrichtung.
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Diese
Aufgabe wird durch Anspruch 1 gelöst.
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Die
Abtastvorrichtung ist an einem ungefederten Teil des Fahrzeugs angeordnet,
beispielsweise an einer Achse oder einem Nabenträger, oder sogar an einem „kühlen" Teil der Bremsenanordnung selbst,
auf den die im vorstehenden definierte Temperaturbedingung zutrifft.
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Erfindungsgemäß ist das
Bremssystem mit einer Verschleißmeßeinrichtung
vorgesehen, bei der eine Abtastvorrichtung an einer von der Bremsbetätigungsvorrichtung
entfernten Stelle in einem Bereich angeordnet ist, in dem die durch
Betätigung
der Bremse erzeugte Temperatur einen vorbestimmten sicheren Arbeitsbereich
der Abtastvorrichtung nicht überschreitet.
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Vorzugsweise
ist die Abtastvorrichtung ein Bewegungsmelder, dem als Eingangssignal
eine Bewegung von der Bremse über
ein biegsames Kraftübertragungskabel
zugeführt
wird, beispielsweise einen Bowdenzug, der mit Zug- und Druckkräften arbeitet.
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Um
den Verschleiß an
einer in Bezug auf das Fahrzeug äußeren Bremsbacke
einer üblichen Scheibenbremse
mit Schwimmsattel oder Schwimmrahmen, allgemein also einer Reaktionsbremse,
zu messen, ist das innere Seil eines biegsamen Kraftübertragungskabels
vorzugsweise am ortsfesten Bremsträger befestigt, während die äußere Hülle des Kraftübertragungskabels
an einem Gehäuseteil
befestigt ist, das den Rand der Bremsscheibe umgreift und die äußere Bremsbacke
trägt.
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Um
den gesamten Belagverschleiß zu
messen, also die Summe des Verschleißes an der inneren und der äußeren Bremsbacke,
ist das innere Seil des biegsamen Kraftübertragungskabels vorzugsweise
an der inneren Bremsbacke oder der zugehörigen Druckplatte oder einem
Stößel befestigt,
während
die äußere Hülle an dem
Gehäuse
befestigt ist, das die äußere Bremsbacke
trägt.
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Um
den Verschleiß an
der inneren Bremsbacke festzustellen, können Mittel vorgesehen sein,
die den gemessenen Verschleiß der äußeren Bremsbacke
vom gemessenen Gesamtverschleiß beider Bremsbacken
abziehen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung hat die Länge
des biegsamen Kraftübertragungskabels
die Größenordnung
von ungefähr
150 mm. Dies genügt,
um die Abtastvorrichtung außerhalb
des Bereichs hoher Temperatur anzuordnen, die beim Bremsen durch
Reibung zwischen den Bremsbacken und der Bremsscheibe entsteht;
die Länge
ist jedoch zu gering, als daß sie
zu Ungenauigkeiten führen
könnte,
wie sie bei bekannten Vorrichtungen entstehen. Vor allem läßt sich
durch eine Anordnung des Bewegungsfühlers an einem nichtabgefederten Teil
des Fahrzeugs, und durch Verwendung einer linearen Bewegung der
Kabelseele das beim Stand der Technik auftretende Problem der Verdrillung
des Kabels vermeiden. Die Abtastvorrichtung oder der Bewegungssensor
kann elektrisch mit einer an geeigneter Stelle angeordneten elektronischen Überwachungseinheit
in oder nahe der Fahrgastzelle verbunden werden, um eine vom Fahrer
ablesbare Anzeige zu betätigen.
Zusätzlich
oder statt dessen kann die Überwachungseinheit
mit einer Anschlußstelle
für ein
Diagnosegerät
verbunden sein.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im folgenden mit weiteren Einzelheiten anhand
schematischer Zeichnungen beschrieben, worin
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1 bis 3 das Arbeitsprinzip je einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bremssystems
mit der Anzeigevorrichtung für
Belagverschleiß zeigen
und
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4a bis 4c drei verschiedene Gestaltungsmöglichkeiten
für die
Ausführungsform
gemäß 2 darstellen.
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1 zeigt ein Bremssystem
mit einer typischen Scheibenbremse mit einer in Bezug auf das Fahrzeug
inneren Bremsbacke 10, einer äußeren Bremsbacke 12,
einem Bremsträger 13 und
einem Gehäuse 14,
das auch als Schwimmsattel bezeichnet wird und den Rand einer Bremsscheibe 16 umgreift,
die an einem nicht dargestellten Fahrzeugrad befestigt ist. Die äußere Bremsbacke 12 ist
am Gehäuse 14 befestigt,
während
die innere Bremsbacke 10 am Bremsträger 13 verschiebbar
geführt
und mit dem Gehäuse 14 durch
einen Stelltrieb 18 verbunden ist, der als üblicher,
hydraulisch verstellbarer Kolben gezeichnet ist, aber auch mechanisch
oder pneumatisch verstellbar sein kann. Im Betrieb, wenn dem Stelltrieb 18 Bremsflüssigkeit
zugeführt
wird, wird die Bremsbacke 10 direkt an die Bremsscheibe 16 angelegt.
Die auf das Gehäuse 14 über den
Stelltrieb 18 einwirkende Reaktionskraft bewirkt eine Verschiebung
des Gehäuses,
wodurch die äußere Bremsbacke 12 an
die andere Seite der Bremsscheibe 16 angelegt wird. Beim
Anlegen der Bremse findet also eine Relativbewegung des Gehäuses 14 gegenüber dem
Bremsträger 13 statt.
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Bei
der in 1 dargestellten
Ausführungsform
wird diese Relativbewegung gemessen, indem ein biegsames Kraftübertragungskabel 26 verwendet wird,
dessen inneres Seil 28 bei 20 am Bremsträger 13 befestigt
ist, und dessen äußere Hülse 22 bei 24 am
Gehäuse 14 befestigt
ist. Das andere Ende des biegsamen Kraftübertragungskabels 26 ist
an eine Abtastvorrichtung 30 angeschlossen, die an der Bremse
angeordnet ist, jedoch an einer Stelle, die von der Hochtemperaturumgebung
im Bereich des Kontakts Bremsbacke/Bremsscheibe entfernt ist. Die Abtastvorrichtung 30 kann
beispielsweise ein Linear- oder Rotationspotentiometer enthalten.
Sie gibt ein elektrisches Signal ab, das über ein Kabel 32 einer elektronischen Überwachungseinheit 34 zugeführt wird,
welche das elektrische Signal auswertet und eine elektronische Anzeige 36 betätigt, welche
in oder nahe der Fahrgastzelle angeordnet ist. Zusätzlich oder
statt dessen kann die elektronische Überwachungseinheit 34 bei
der Wartung des Fahrzeugs ein Signal an ein Zustandsanalysesystem
abgeben.
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Der
beschriebene Anschluß des
flexiblen Kabels 26 an den Bremsträger 13 und das Gehäuse 14 ergibt
eine Verschleißmessung
allein an der äußeren Bremsbacke 12.
Wenn nur eine Verschleißmessung
stattfindet, ist eine Messung des Verschleißes an gerade dieser Bremsbacke
vorteilhaft für
eine Messung des gesamten Belagverschleißes, also der Summe des Verschleißes der
inneren und der äußeren Bremsbacke,
da der Verschleiß der äußeren Bremsbacke
besonders stark von den Umständen abhängt, und
da eine Messung des gesamten Belagverschleißes eine Unterscheidung zwischen
dem Verschleiß an
der inneren und an der äußeren Bremsbacke
nicht ermöglicht.
Wenn nur der gesamte Belagverschleiß gemessen wird, kann der gemessene
Verschleiß rechnerisch
nur gleichmäßig auf
die beiden Bremsbacken verteilt werden, was möglicherweise kein wahres Bild
des tatsächlichen
Verschleißes
an jeder der beiden Bremsbacken ergibt.
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Die
Verwendung des biegsamen Kraftübertragungskabels 26 ermöglicht es,
die Abtastvorrichtung 30 entfernt von den Hochtemperaturbereichen der
Bremse anzuordnen und dennoch eine unmittelbare Verbindung herzustellen.
Daraus ergibt sich auch eine größere Anpassungsfähigkeit
der Anbringung der Verschleißanzeigeeinrichtung
an verschiedene Bremsenkonstruktionen, ohne daß größere Änderungen erforderlich wären. Ferner
ergibt sich eine größere Anpassungsfähigkeit
an verschiedene Installationen im Fahrzeug.
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In 2 ist ein ähnliches
Bremssystem dargestellt wie in 1,
die jedoch zusätzlich
zu der Meßeinrichtung
für den
Verschleiß der äußeren Bremsbacke 12 gemäß 1 mit einer ergänzenden Einrichtung
zum Messen des gesamten Belagverschleißes ausgestattet ist. Einander
entsprechende Bauteile in 1 und 2 sind mit denselben Bezugszeichen
versehen. Zu der zusätzlichen
Meßeinrichtung
gehört
ein zweites biegsames Kraftübertragungskabel 38,
dessen inneres Seil 40 an der beispielsweise aus Metall
bestehenden Trägerplatte 42 der
inneren Bremsbacke 10 an der Stelle 44 befestigt ist,
und dessen Mantel oder äußere Hülle 46 bei 48 an
das Gehäuse 14 angeschlossen
ist. Die Bewegung des inneren Seils 40 dieses zweiten biegsamen Kraftübertragungskabels 38 in
Bezug zu dessen Mantel oder äußerer Hülle 46 entspricht
dem gesamten Belagverschleiß,
also der Summe des Verschleißes
an der inneren und an der äußeren Bremsbacke 10, 12.
Das von der Bremse abgewandte Ende des zweiten biegsamen Kraftübertragungskabels 38 ist wiederum
an die Abtastvorrichtung 30 angeschlossen und betätigt ein
darin enthaltenes zweites Potentiometer, um ein zweites elektrisches
Signal zu erzeugen, das ebenfalls an die elektronische Überwachungseinheit 34 abgegeben
wird, um dort verarbeitet und dann, falls erforderlich, an der elektronischen Anzeigevorrichtung 36 angezeigt
zu werden.
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Während in 2 ein unmittelbarer Anschluß des Seils 40 an
der Trägerplatte 42 der
inneren Bremsbacke 10 dargestellt ist, braucht dies in
der Praxis nicht unbedingt die günstigste
Stelle für
den Anschluß des
Seils zu sein, denn dieser Anschluß müßte beim Auswechseln der Bremsbacken
jeweils unterbrochen und wieder hergestellt werden. Dieses Problem
läßt sich
auf zwei Arten überwinden,
die anhand der 4a bis 4c dargestellt sind. Zu einer Bremsbackenanordnung
gehören üblicherweise
drei Einzelteile, nämlich
ein Bremsbelag 80, eine Druckverteilplatte 82 und
ein Stößel 84.
Aufgabe des Bremsbelags 80 ist es naturgemäß, zum Bremsen
an die Bremsscheibe angelegt zu werden. Die Druckverteilplatte 82 und
der Stößel 84 dienen
hingegen als Übertragungsglieder
für das
Verschieben der inneren Bremsbacke. Die Druckverteilplatte 82 überträgt die Eingangskraft
vom Stößel 84 auf
die Trägerplatte 86 der
Bremsbacke und hat die Wirkung, die Last auf die Trägerplatte
zu verteilen, um eine Durchbiegung der Bremsbacke zu vermeiden.
Der Stößel 84 überträgt die von
einer Betätigungsvorrichtung
erzeugte axiale Kraft auf die Bremsbacke 80 oder die Druckverteilplatte 82.
Alle drei Bauteile 80, 82 und 84 bewegen sich
beim Bremsen in identischer Weise, und deshalb kann jedes von ihnen
als Ein gangsglied für
das Seil 40 benutzt werden.
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Der
Vorteil, eines der beiden letztgenannten Bauteile 82 und 84 zu
verwenden, liegt darin, daß sie beim
Auswechseln der Bremsbacke an Ort und Stelle bleiben, so daß der Kabelanschluß unversehrt
bleiben kann. Im Gegensatz zu der in 2 und 4a dargestellten Befestigung
des inneren Seils 40 an der Trägerplatte 42 bzw. 86 ist
also gemäß 4b das innere Seil 40 an
der Druckverteilplatte 82, und gemäß 4c am Stößel 84 angeschlossen.
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Mit
dem erfindungsgemäßen flexiblen
Kraftübertragungskabel
läßt sich
also eine Verbindung zu verschiedenen Bereichen einer Bremsenanordnung herstellen,
um den gesamten Belagverschleiß oder den
Verschleiß der
inneren oder der äußeren Bremsbacke
oder eine beliebige Kombination der Verschleißbeträge zu messen, indem eine zweifache Kabelanordnung
der in 2 dargestellten
Art verwendet wird.
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3 zeigt, wie biegsame Kraftübertragungskabel
gemäß der Erfindung
bei einer Trommelbremse 50 üblicher Bauart verwendet werden
können,
welche zwei allgemein bogenförmige
Bremsbacken 52, 54 mit Bremsbelägen 56, 58 aufweist,
welche sich an die innere zylindrische Fläche einer nicht dargestellten
Bremstrommel anlegen lassen. Hierzu ist eine Betätigungsvorrichtung 60 vorgesehen,
welche die Bremsbacken 52, 24 an einem Gehäuse oder Bremsschild 66 um
je ein Bremsbackenende 62 bzw. 64 schwenkt. In
das Gehäuse 66 sind
zwei biegsame Kraftübertragungskabel 68, 70 durch
eine Öffnung 72 hindurch
eingeführt.
Das innere Seil eines dieser Kraftübertragungskabel ist an eine
der Bremsbacken angeschlossen, während
die äußere Hülle des
Kabels am Gehäuse 66 befestigt
ist. In ähnlicher
Weise ist das innere Seil des anderen biegsamen Kraftübertragungskabels
an die andere Bremsbacke angeschlossen während dessen äußere Hülle wiederum am
Gehäuse 66 befestigt
ist. Die Bewegung des inneren Seils in Bezug auf die äußere Hülle ist
somit abhängig
vom Verschleiß des
jeweiligen Bremsbelags 56 bzw. 58 der dem betreffenden
Kraftübertragungskabel
zugeordneten Bremsbacke. Die jeweils anderen Enden der Kraftübertragungskabel 68, 70 sind
wiederum zu einer entfernt angeordneten Abtastvorrichtung 30 geführt, und
von dort werden Signale an die elektrische Überwachungseinheit 34 und Anzeigevorrichtung 36 abgegeben.
Die Anschlußstellen
der inneren Seile an den Bremsbacken werden so gewählt, daß die Ansprechempfindlichkeit
der Anordnung auf Belagverschleiß möglichst groß ist.