DE69824413T2

DE69824413T2 - Temperaturfühlender bremsbelag-verschleissanzeiger

Info

Publication number: DE69824413T2
Application number: DE69824413T
Authority: DE
Inventors: Christos Kyrtsos
Original assignee: Meritor Heavy Vehicle Systems LLC
Current assignee: Meritor Heavy Vehicle Systems LLC
Priority date: 1997-07-17
Filing date: 1998-07-08
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2018-07-09
Also published as: DE69824413D1; EP0995050B1; EP0995050A1; WO1999004179A1; BR9810677A; US5939978A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anzeigen der Menge an Bremsbelagmaterial nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. 8 und eine Bremsbackenbaugruppe nach dem Oberbegriff von Anspruch 15.
Trommelbremsen sind in Fahrzeugbremssystemen weit verbreitet. Bei einer typischen Trommelbremse befinden sich zwei bogenförmige Bremsbackenbaugruppen in einer rotierenden zylindrischen Bremstrommel. Jede Bremsbackenbaugruppe umfasst eine Druckplatte, die Bremsbelag-Reibmaterial trägt, das eine Verschleißfläche bietet. Ein Bremsenaktuator bewegt die Bremsbackenbaugruppen zu der rotierenden Bremstrommel hin, so dass die Verschleißfläche des Bremsbelag-Reibmaterials die Innenseite der Trommel berührt, wodurch die Drehung der Trommel verlangsamt wird. Im Lauf der Zeit führt der Kontakt zwischen dem Belag und der Trommel zu einer Abnutzung des Belags. Wenn der Belag zu dünn wird, kann es zu einer unwirksamen Bremsung kommen. Es ist also wünschenswert, eine Anzeige bereitzustellen, wann die Bremsbelagdicke so ist, dass die Bremsbacken ausgewechselt werden sollten.
Es ergeben sich mehrere Probleme, wenn man feststellen will, ob sich die Bremsbeläge soweit abgenutzt haben, dass sie ausgewechselt werden müssen. Oft müssen das Rad und die Bremstrommel von dem Fahrzeug abgenommen werden, damit die Bremsbelagdicke gemessen werden kann. Dies ist mühsam und zeitraubend. Optische Indikatoren für die Abnutzung des Bremsbelags, wie zum Beispiel Kerben in dem Belag oder farbcodierte Schichten in dem Belag, wurden in wirksamerer Weise eingesetzt, um festzustellen, wann die Beläge ausgewechselt werden sollten. Wenn mit einem optischen Indikator für den Verschleiß gearbeitet wird, kann ein Kontrolleur jeden Bremsbelag einer Sichtprüfung unterziehen, um festzustellen, ob er ausgewechselt werden muss, ohne dass er die Dicke physisch messen muss. Die Verwendung dieser optischen Indikatoren für den Verschleiß kann jedoch ebenfalls mühsam und zeitraubend sein, weil der Kontrolleur dazu jeden Belag bei stehendem Fahrzeug einer Sichtprüfung unterziehen muss. Es ist also wünschenswert, die Bremsbelagdicke während des Betriebs des Fahrzeugs auf eine effiziente Weise fortlaufend überwachen zu können, um festzustellen, ob die Bremsbeläge ausgewechselt werden müssen, ohne dass jeder Bremsbelag einer Sichtprüfung unterzogen werden muss.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 8 sind aus EP-A-0 337 919 bekannt. Dieses Dokument zeigt eine Vorrichtung zum Messen von Temperatur und Abnutzung des Bremsblocks mit Hilfe eines Thermoelements, das in einem Bremsblock angeordnet ist. Ein Signal des Thermoelements zeigt die stationäre Temperatur des Reibelements des Bremsblocks an sowie die transiente Temperatur der Zwischenphase des Reibelements der Bremstrommel.
Eine Bremsbacke gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 15 ist aus DE-A-41 08 622 bekannt.
Diese Bremsbacke umfasst Temperatursensoren, die in dem Bremsbelag hintereinander angeordnet sind, so dass die Temperatursensoren nacheinander arbeiten.
Bei einigen Systemen nach dem Stand der Technik wurde die Bremsbelagdicke in Fahrzeugen mit Hilfe eines einzigen Thermistorsensors in dem Belag überwacht, der seinen elektrischen Widerstand in Abhängigkeit von der Temperatur ändert. Die Abnutzung des Bremsbelags wird bei diesem System anhand von Änderungen in dem gemessenen Widerstand des Thermistors berechnet. Solche Systeme können oft ineffektiv sein und ungenaue Ergebnisse produzieren. Bei anderen Systemen wurde die Temperatur der Bremsbeläge überwacht, um diese Temperaturen mit elektronisch gespeicherten Standardwerten für den Bremsbelag zu vergleichen. Diese Systeme sind kompliziert und aufgrund unterschiedlicher Werte in den Belagmaterialien und Konfigurationen von Belag zu Belag verschieden.
Somit ist es wünschenswert, einen einfachen temperaturbasierten Indikator für die Abnutzung des Belags zu haben, der bei allen Bremsbelägen universell verwendet werden kann und der die verbleibenden nutzbaren Dicken des Bremsbelagmaterials genau berechnet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung überwindet die Mängel des Standes der Technik durch das Verfahren nach Anspruch 1, die Vorrichtung nach Anspruch 8 und die Bremsbackenbaugruppe nach Anspruch 15.
Zwei Sensoren sind in den Bremsbelag in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem Bremsbelag und der Druckplatte eingebettet. Jeder Sensor befindet sich in einem anderen Abstand von der Verschleißfläche des Bremsbelags und misst die Temperatur des Bremsbelags an seiner jeweiligen Stelle in dem Belag. Die Zeit, die es dauert, bis jeder Sensor eine jeweilige vorbestimmte Temperatur erreicht, wird ebenfalls gemessen, und die Menge der Abnutzung bei dem Bremsbelag wird anhand des Verhältnisses dieser beiden Zeiten überwacht.
Die Erfindung umfasst ein Verfahren zum Anzeigen der Menge an Bremsbelagmaterial in einer Trommelbremsenbaugruppe, die eine zylindrische Trommel, mindestens eine bogenförmige Bremsbackenbaugruppe mit einem von einer Druckplatte getragenen Bremsbelag und einen Aktuator umfasst. Das Verfahren zum Anzeigen der Dicke des Bremsbelags auf der Druckplatte umfasst die folgenden Schritte: die Bremsbackenbaugruppe wird gegen die Trommel bewegt; es wird ein erstes Zeitsignal T₁ erzeugt in Reaktion auf die Messung der Zeit, in der ein erster Temperatursensor eine erste vorbestimmte Temperatur erreicht; es wird ein zweites Zeitsignal T₂ erzeugt in Reaktion auf die Messung der Zeit, in der ein zweiter Temperatursensor eine zweite vorbestimmte Temperatur erreicht; und es wird eine erste Strecke X, welche die verbleibende nutzbare Dicke des Bremsbelags auf der Druckplatte repräsentiert, anhand des Verhältnisses des ersten Zeitsignals T₁ zu dem zweiten Zeitsignal T₂ berechnet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine zylindrische Trommel mit einer Innenseite und einer Außenseite, mindestens eine bogenförmige Bremsbackenbaugruppe mit einem Bremsbelag, der von einer Druckplatte getragen wird und eine Verschleißfläche bietet, welche der Innenseite der Trommel gegenüberliegt, und einen Aktuator zum Bewegen der Verschleißfläche gegen die Innenseite der Trommel. Die Vorrichtung umfasst außerdem einen ersten Sensor zum Messen einer ersten Bremsbelagtemperatur, einen zweiten Sensor zum Messen einer zweiten Bremsbelagtemperatur und eine Timer-Vorrichtung zum Erzeugen eines ersten Zeitsignals T₁ in Reaktion auf die Messung der Zeit, in welcher der erste Sensor eine erste vorbestimmte Temperatur erreicht, und zum Erzeugen eines zweiten Zeitsignals T₂ in Reaktion auf die Messung der Zeit, in welcher der zweite Sensor eine zweite vorbestimmte Temperatur erreicht. Ein Prozessor berechnet eine erste Strecke X, welche die verbleibende nutzbare Dicke des Bremsbelags auf der Druckplatte repräsentiert, anhand des Verhältnisses des ersten Zeitsignals T₁ zu dem zweiten Zeitsignal T₂.
Die vorliegende Erfindung bietet mehrere Vorteile gegenüber Systemen nach dem Stand der Technik, weil sie ein einfaches, wirksames und genaues Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen der Dicke von Bremsbelägen bereitstellt, ohne dass jemals Komponenten an den Radenden entfernt werden müssen und die Bremsbeläge einer Sichtprüfung unterzogen oder physisch gemessen werden müssen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ohne weiteres ersichtlich, da diese anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich wird; in den Zeichnungen zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Trommelbremse, bei der die vorliegende Erfindung benutzt wird;
2 eine auseinander gezogene Teilansicht eines Trommelbremsensystems, bei dem die vorliegende Erfindung benutzt wird;
3 eine vergrößerte Ansicht der Bremsbackenbaugruppe;
4A eine schematische Ansicht der vorliegenden Erfindung;
4B eine Temperatur/Zeit-Kurve für die vorliegende Erfindung; und
4C eine Belagdicke/Zeit-Kurve für die vorliegende Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Gemäß 1 umfasst ein Trommelbremsensystem 10 eine zylindrische Bremstrommel 12, eine bei 14 allgemein dargestellte erste Bremsbackenbaugruppe, eine bei 16 allgemein dargestellte zweite Bremsbackenbaugruppe und einen Aktuator 18. Die allgemeine Funktionsweise des Trommelbremsensystems ist bekannt. Die erste und die zweite Bremsbackenbaugruppe 14, 16 sind vorzugsweise identisch, so dass jegliche Beschreibung der ersten Bremsbackenbaugruppe 14 oder ihrer Komponenten auch für die zweite Bremsbackenbaugruppe 16 gilt. Das Trommelbremsensystem 10 kann in verschiedenen Systemtypen vorliegen, zum Beispiel als S-Nockenbremse, Keilbremse oder durch einen Hydraulikzylinder betätigte Trommelbremse. Der schematisch dargestellte Aktuator 18 repräsentiert jeden bekannten Betätigungsmechanismus für Trommelbremsensysteme wie zum Beispiel einen S-Nockenmechanismus, einen Keilmechanismus oder einen Hydraulikzylinder. Der Aktuator 18 bringt die Bremsbackenbaugruppen 14, 16 in Kontakt mit der rotierenden Bremstrommel 12 und kann hydraulisch oder pneumatisch gesteuert werden.
Die Bremstrommel 12, die sich um eine Drehachse 20 dreht, hat eine Innenseite 22 und eine Außenseite 24. Die angrenzend an die Innenseite 22 der Bremstrommel 12 angeordneten Bremsbackenbaugruppen 14, 16 umfassen einen Bremsbelag 26, der aus einem bekannten Reibmaterial besteht, das an einer Druckplatte 28 befestigt ist. Jeder Bremsbelag 26 bietet eine Verschleißfläche 32, die jedes Mal, wenn der Aktuator 18 die Bremsbackenbaugruppen 14, 16 gegen die Trommel 12 bewegt, die Innenseite 22 der rotierenden Bremstrommel 12 berührt. Jeder Bremsbelag 26 weist auch eine Grenzfläche 34 auf, welche die Druckplatte 28 berührt.
Eine Sensorbaugruppe 36 für die Bremsbelagtemperatur befindet sich an der ersten Bremsbackenbaugruppe 14. Diese Temperatursensorbaugruppe 36 kann sich an einer oder an beiden Bremsbackenbaugruppen 14, 16 befinden, muss aber normalerweise nur an der vorderen Bremsbackenbaugruppe sein, die dem größten Verschleiß unterliegt.
Gemäß 2 umfasst die Temperatursensorbaugruppe 36 einen ersten und einen zweiten Sensor 38, 40, welche die erste bzw. zweite Bremsbelagtemperatur messen. Ein auf der Druckplatte 28 gelagertes Gehäuse 42 umgibt im Wesentlichen den ersten und den zweiten Sensor 38, 40. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse 42 so an der Druckplatte 28 befestigt, dass sich der erste und der zweite Sensor 38, 40 nahe bei der Grenzfläche 34 zwischen dem Bremsbelag 26 und der Druckplatte 28 befinden.
Das Gehäuse 42 ist in den Bremsbelag 26 eingebettet, der so geformt ist, dass er die Temperatursensorbaugruppe 36 aufnehmen kann. Sobald die Temperatursensorbaugruppe 36 in den Bremsbelag 26 eingesetzt wurde, werden der Bremsbelag 26, die Temperatursensorbaugruppe 36 und die Druckplatte 28 zusammengepresst, so dass die Temperatursensorbaugruppe 36 festgehalten wird. Die Bremsbeläge 26 können auf verschiedene, in der Technik bekannte Weisen an den Druckplatten 28, 30 befestigt werden.
Mindestens eine elektrische Leitung 44 erstreckt sich aus der Temperatursensorbaugruppe 36 entweder durch die Druckplate 28 oder entlang der Grenzfläche 34 zwischen der Druckplatte 28 und dem Bremsbelag 26. Die Leitung 44 überträgt Daten zu einem elektronischen Steuergerät (ECU) 46, das später in der Anmeldung näher erläutert wird.
Gemäß 3 befindet sich der erste Temperatursensor 38 in einem Abstand X von der Verschleißfläche 32 des Bremsbelags 26. Der Abstand X bezieht sich auf die verbleibende nutzbare Dicke des Bremsbelags 26 auf der Druckplatte 28. Der zweite Temperatursensor 40 befindet sich in einem Abstand X + d von der Verschleißfläche 32 des Bremsbelags 26. Der Abstand "d" ist eine bekannte Konstante, die den festen Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Sensor 38, 40 repräsentiert. Es sei unbedingt angemerkt, dass sich der Abstand X während des Betriebs des Fahrzeugs verändert. Der Bremsbelag 26 wird sich nach jeder Betätigung der Bremse leicht abnutzen, so dass der Abstand X mit der Zeit fortwährend an Dicke abnimmt, bis er einen Punkt erreicht, an dem die Bremsbackenbaugruppen 14, 16 ausgewechselt werden sollten.
Wie bereits erwähnt, misst der erste Sensor 38 eine erste Bremsbelagtemperatur, und der zweite Sensor 40 misst eine zweite Bremsbelagtemperatur. Zu jedem Sensor 38, 40 gehört eine in 4A schematisch dargestellte Timer-Vorrichtung 48 zum Messen der Zeit, in der jeder Sensor 38, 40 eine vorbestimmte Temperatur erreicht. Die Daten von dem ersten und dem zweiten Sensor 38, 40 werden über die elektrische Leitung 44 zu der Timer-Vorrichtung 48 übertragen. Die Timer-Vorrichtung 48 kann jede solche in der Technik bekannte Vorrichtung sein. Nach Betätigung der Bremse erzeugt die Timer-Vorrichtung 48 ein erstes Zeitsignal T₁ in Reaktion auf die Messung der Zeit, in welcher der erste Sensor 38 eine erste vorbestimmte Temperatur erreicht, und erzeugt ein zweites Zeitsignal T₂ in Reaktion auf die Messung der Zeit, in welcher der zweite Sensor 40 eine zweite vorbestimmte Temperatur erreicht. Das erste Zeitsignal T₁ und das zweite Zeitsignal T₂ werden zu dem elektronischen Steuergerät (ECU) oder dem Zentralprozessor 46 übertragen, der den ersten Abstand X anhand des Verhältnisses des ersten Zeitsignals T₁ zu dem zweiten Zeitsignal T₂ berechnet.
Wie in der einfachen Temperatur/Zeit-Kurve in 4B veranschaulicht, repräsentiert ZEIT₀ eine Anfangszeit kurz vor dem ersten Anlegen der Bremsbackenbaugruppe 14, wo die Temperatur des Bremsbelags 26 ihren Anfangswert hat. Sobald die Bremse angelegt ist, beginnt die Temperatur in dem Bremsbelag 26 zu steigen. Die Zeit, die es dauert, bis die Temperatur die Strecke X zurücklegt, um den ersten Sensor 38 zu erreichen und auf die erste vorbestimmte Temperatur zu kommen, wird durch ZEIT₁ repräsentiert. Die Zeit, die es dauert, bis die Temperatur die zusätzliche Strecke "d" zurücklegt, um den zweiten Sensor 40 zu erreichen, um auf die zweite vorbestimmte Temperatur zu kommen, wird durch ZEIT₂ repräsentiert. Das erste Zeitsignal T₁ ist also gleich ZEIT₁ minus ZEIT₀, und das zweite Zeitsignal T₂ ist gleich ZEIT₂ minus ZEIT₁.
Die erste und die zweite vorbestimmte Temperatur können auf jeden Wert über null (0) Grad Celsius oder dessen Äquivalent eingestellt werden. Außerdem können die erste und die zweite vorbestimmte Temperatur dieselbe Temperatur sein, wie in 4B dargestellt, oder es können verschiedene Temperaturen sein.
Wie durch die einfache Belagdicke/Zeit-Kurve in 4C veranschaulicht, bezieht sich das erste Zeitsignal T₁ auf die Zeit, in der die erste vorbestimmte Temperatur die Strecke X zurücklegt, und das zweite Zeitsignal T₂ + T₁ bezieht sich auf die Zeit, in der die zweite vorbestimmte Temperatur die Strecke X + d zurücklegt. Die steigende Temperatur in 4C ist linear dargestellt. In der Praxis kann die Temperatur nichtlinear ansteigen.
Das diesen beiden Kurven zu entnehmende signifikante Merkmal besteht darin, dass jeder Sensor 38, 40 eine jeweilige Zeit hat, in der er seine vorbestimmte Temperatur erreicht. Wenn die Bremsbeläge 26 neu sind, wird das erste Zeitsignal T₁ länger sein, als wenn die Bremsbeläge 26 signifikant abgenutzt sind. Wenn also die verbleibende nutzbare Dicke X des Bremsbelags 26 abnimmt, wird auch das erste Zeitsignal T₁ abnehmen. Der Abstand "d" wird eine Konstante bleiben, bis sich der Bremsbelag 26 soweit abgenutzt hat, dass der erste Sensor 38 freiliegt. Sobald sich der Bremsbelag 26 bis zu dem ersten Sensor 38 abgenutzt hat, wird der Abstand "d" allmählich abnehmen, je mehr die Bremse betätigt wird, so dass sich das zweite Zeitsignal T₂ verändert.
Sobald der Zentralprozessor 46 das erste und das zweite Zeitsignal T₁, T₂ empfängt, berechnet er die verbleibende nutzbare Dicke X des Bremsbelags 26 anhand der folgenden Formel:
wobei T₁ das erste Zeitsignal ist, T₂ das zweite Zeitsignal ist und "d" eine bekannte Konstante ist, die den Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Sensor 38, 40 repräsentiert.
Der erste und der zweite Sensor 38, 40 sind hintereinander geschaltet und können verschiedene Arten von in der Technik bekannten Temperatursensoren sein, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Sensoren wie zum Beispiel Thermoelemente oder Thermistoren. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der erste Temperatursensor 38 ein Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTC-Thermistor), und der zweite Temperatursensor 40 ist ein Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC-Thermistor). Der NTC-Thermistor ist eine Komponente einer Widerstandsschaltung mit einem hohen negativen Temperaturkoeffizienten des Widerstands, so dass sein Widerstand mit steigender Temperatur abnimmt. Der Widerstand des PTC-Thermistors nimmt mit steigender Temperatur zu. Wenn also die Temperatur infolge eines Anlegens der Bremsbackenbaugruppe 14 an die Trommel 12 steigt, nimmt der Widerstand des ersten Sensors 38 entsprechend einer Zunahme der Stromstärke ab. Wenn der zweite Sensor 40 einen Temperaturanstieg erfasst, nimmt der Widerstand entsprechend einer Abnahme der Stromstärke zu, die zunächst ein Plateau erreicht und dann zurückfällt oder den anfänglichen Anstieg der Stromstärke infolge der Änderung im Widerstand des ersten Sensors 38 aufhebt. Während die bevorzugte Ausführungsform den ersten Sensor 38 als NTC-Thermistor und den zweiten Sensor 40 als PTC-Thermistor offenbart, könnten der erste und der zweite Sensor 38, 40 selbstverständlich ein PTC- oder ein NTC-Thermistor sein.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Verfahren zum Anzeigen der Menge an Bremsbelagmaterial 26 in einer Trommelbremsenbaugruppe 10 die folgenden Schritte umfasst: Bewegen der Bremsbackenbaugruppe 14 gegen die Trommel 12; Erzeugen des ersten Zeitsignals T₁ in Reaktion auf die Messung der Zeit, in welcher der erste Sensor eine vorbestimmte Temperatur erreicht; Erzeugen des zweiten Zeitsignals T₂ in Reaktion auf die Messung der Zeit, in welcher der zweite Sensor eine vorbestimmte Temperatur erreicht; und Aktivieren einer Warnvorrichtung, die einen abgenutzten Bremsbelag anzeigt, wenn das Verhältnis des ersten Zeitsignals T₁ zu dem zweiten Zeitsignal T₂ einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt. Insbesondere ist das Erzeugen des ersten und des zweiten Zeitsignals T₁, T₂ ferner definiert als Messen der Zeit, in der die erste vorbestimmte Temperatur eine erste Strecke X von der Verschleißfläche 32 in den Bremsbelag 26 hinein zurücklegt, und als Messen der Zeit, in der die zweite vorbestimmte Temperatur die zweite Strecke X + d von der Verschleißfläche 32 in den Bremsbelag 26 hinein zurücklegt. Die erste Strecke X, die sich auf die verbleibende nutzbare Dicke des Bremsbelags auf der Druckplatte bezieht, wird anhand des Verhältnisses des ersten und des zweiten Zeitsignals T₁, T₂ berechnet. Während die Warnvorrichtung aktiviert wird, wenn das Verhältnis der Zeitsignale einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt, könnte die verbleibende nutzbare Dicke des Bremsbelags, X, auch dem Fahrer angezeigt werden, so dass der Fahrer die Abnutzung des Belags fortlaufend überwachen könnte.
In seiner einfachsten Form könnte das Verfahren einfach das Verhältnis von T₁ zu T₂ verwenden, das mit einem repräsentativen Verhältnis verglichen wird, das einen abgenutzten Belag anzeigt. Das heißt, es muss keine Strecke X berechnet werden. Stattdessen kann die Warnvorrichtung einfach dann aktiviert werden, wenn das Verhältnis von T₁ zu T₂ ein vorbestimmtes Verhältnis übersteigt, das einen abgenutzten Belag anzeigt.
Wenn die Strecke X auf einen ersten vorbestimmten Betrag reduziert ist oder das Verhältnis seinen vorbestimmten Grenzwert übersteigt, wird ein Warnsignal 50 erzeugt, welches anzeigt, dass die Trommelbremsenbaugruppe 10 eine erste Stufe des Auswechselns erreicht hat, so dass der Fahrer (nicht dargestellt) weiß, dass die Bremsbackenbaugruppen 14, 16 ausgewechselt werden müssen. Dieser vorbestimmte Betrag kann einer Stelle in dem Belag 26 in der Nähe des ersten Sensors 38 entsprechen. Das erste Warnsignal 50 sollte also erzeugt werden, kurz bevor der erste Sensor 38 "freiliegt". Das System wird jedoch weiterarbeiten, sobald der erste Sensor 38 freiliegt. Wenn der erste Sensor 38 während der anschließenden Betätigungen der Bremse abgenutzt wird, wird der erste Sensor 38 unbrauchbar, und T₁ ist effektiv null (0). Der zweite Sensor 40 ist immer noch funktionsfähig, und das zweite Zeitsignal T₂ wird weiterhin erzeugt, doch die errechnete verbleibende Dicke X wird null (0) sein, weil T₁ null (0) ist. Sobald sich der Bremsbelag 26 soweit abgenutzt hat, dass der zweite Sensor 40 gleich freiliegt, wird ein zweites Warnsignal 52 erzeugt, was anzeigen wird, dass eine zweite Stufe des Auswechselns erreicht ist und die Bremsbacken 14, 16 bald ausgewechselt werden sollten. Die Warnsignale 50, 52 werden eine Art in der Technik wohlbekannter Warnvorrichtung 54 wie zum Beispiel eine Lampe oder eine digitale Anzeige aktivieren. Die Warnsignale können akustisch sein, wie zum Beispiel ein Piepton, oder optisch, wie zum Beispiel ein Blinklicht, oder auch eine Kombination von beidem.
Sobald der erste Sensor 38 unbrauchbar wird, könnten außerdem nur aufgrund der Temperaturdaten von dem zweiten Sensor 40 bestimmte Warnstufen erzeugt werden. Der Temperaturanstieg des zweiten Sensors 40 könnte so überwacht werden, dass bestimmte vorbestimmte Temperaturen signalisieren würden, dass sich der Belag signifikant abgenutzt hat und ausgewechselt werden sollte.
Dieses Verfahren kann verwendet werden, um die verbleibende nutzbare Dicke X des Bremsbelags 26 für eine einzige Bremsenbetätigung zu ermitteln, oder eine mittlere verbleibende nutzbare Dicke X könnte anhand einer vorbestimmten Anzahl von Bremsenbetätigungen berechnet werden, die einen Mustersatz bilden. Das heißt, X kann anhand einer Vielzahl von gemittelten Zeitdauern erneut berechnet werden. Bei Verwendung einer auf einen Mustersatz gestützten Ermittlung würden Ungenauigkeiten aufgrund einer Veränderlichkeit der Bremse bei einer einzigen Bremsenbetätigung vermieden werden. Weil sich die Bremsbeläge 26 nach jeder Bremsenbetätigung nicht dramatisch ändern, würde die Berechnung einer mittleren verbleibenden nutzbaren Dicke X für einen gegebenen Mustersatz im Durchschnitt ein genaues Ergebnis produzieren.
Wenngleich diese Erfindung bei einer Trommelbremsenbaugruppe offenbart ist, lassen sich die hauptsächlichen Erfindungsgedanken auch bei Bremsen anderer Art anwenden, deren Beläge sich abnutzen, und bieten dort Vorteile.

Claims

Verfahren zum Anzeigen der Menge an Bremsbelagmaterial in einer Trommelbremsenbaugruppe, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: 1) es wird eine zylindrische Trommel (12), mindestens eine bogenförmige Bremsbackenbaugruppe (14, 16), die einen von einer Druckplatte (28) getragenen Bremsbelag (26) aufweist und eine Verschleißfläche (32) bietet, wobei der Belag (26) einen ersten und einen zweiten Temperatursensor (38, 40) enthält, und ein Aktuator (18) bereitgestellt; 2) die Bremsbackenbaugruppe (14, 16) wird gegen die Trommel (12) bewegt; gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: 3) Erzeugen eines ersten Zeitsignals (T₁) in Reaktion auf die Messung der Zeit, in der ein erster Temperatursensor (38) eine erste vorbestimmte Temperatur erreicht; 4) Erzeugen eines zweiten Zeitsignals (T₂) in Reaktion auf die Messung der Zeit, in der ein zweiter Temperatursensor (40) eine zweite vorbestimmte Temperatur erreicht; und 5) Aktivieren einer Warnvorrichtung (54), die einen abgenutzten Bremsbelag (26) anzeigt, wenn das Verhältnis des ersten Zeitsignals (T₁) zu dem zweiten Zeitsignal (T₂) einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erzeugen des ersten Zeitsignals (T₁) und des zweiten Zeitsignals (T₂) ferner definiert ist als das Steuern der Zeit, in der die erste vorbestimmte Temperatur eine erste Strecke (X) von der Verschleißfläche (32) in den Bremsbelag (26) hinein zurücklegt, und das Steuern der Zeit, in der die zweite vorbestimmte Temperatur eine zweite Strecke (X + d) von der Verschleißfläche (32) in den Bremsbelag (26) hinein zurücklegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ferner die erste Strecke (X) in Bezug auf die verbleibende nutzbare Dicke des Bremsbelags (26) auf der Druckplatte (28) anhand des Verhältnisses des ersten Zeitsignals (T₁) zu dem zweiten Zeitsignal (T₂) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem ferner die erste Strecke (X) nach der folgenden Formel berechnet wird:
wobei T₁ das erste Zeitsignal ist, T₂ das zweite Zeitsignal ist, "d" eine bekannte Konstante ist, die eine dritte Strecke darstellt, die der als Absolutwert ausgedrückte Unterschied zwischen der Lage des ersten und des zweiten Sensors (38, 40) ist, und die erste Strecke (X) die verbleibende nutzbare Dicke des Bremsbelags (26) auf der Druckplatte (28) ist.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem ferner ein erstes Warnsignal (50) erzeugt wird, wenn die erste Strecke (X) auf einen ersten vorbestimmten Betrag reduziert ist, was anzeigt, dass die Trommelbremsenbaugruppe eine erste Stufe des Auswechselns erreicht hat.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem ferner ein zweites Warnsignal (52) erzeugt wird, wenn die Dicke (X) des ersten Bremsbelags weiter auf einen zweiten vorbestimmten Betrag reduziert wird, was anzeigt, dass die Trommelbremsenbaugruppe eine zweite Stufe des Auswechselns erreicht hat.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Erzeugen eines ersten und eines zweiten Zeitsignals für jeweils eine ausgewählte Anzahl von Bremsbetätigungen, Berechnen des durchschnittlichen ersten und zweiten Zeitsignals für die ausgewählte Gesamtzahl von Bremsbetätigungen, Berechnen einer mittleren durchschnittlichen Strecke (X) in Bezug auf die Bremsbelagdicke, und Erzeugen eines Warnsignals (50, 52), wenn die mittlere erste Strecke (X) auf einen vorbestimmten Betrag reduziert wurde.
Vorrichtung zum Anzeigen der Menge an Bremsbelagmaterial in einer Bremsbaugruppe, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: ein erstes rotierendes Element, das zu bremsen ist und um eine Drehachse (20) herum angeordnet ist; mindestens ein zweites Element mit einem Bremsbelag (26), der von einer Druckplatte (28) getragen wird und eine Verschleißfläche (32) bietet, welche dem ersten Element gegenüberliegt; einen Aktuator (18) zum Bewegen der Verschleißfläche (32) gegen das erste Element; einen ersten Sensor (38) in einem ersten Abstand (X) in dem Bremsbelag (26); einen zweiten Sensor (40) in einem zweiten Abstand (X + d) in dem Bremsbelag (26); gekennzeichnet durch: eine Timer-Vorrichtung (48) zum Erzeugen eines ersten Zeitsignals (T₁) in Reaktion auf die Messung der Zeit, in welcher der erste Sensor (38) eine vorbestimmte Temperatur erreicht, und zum Erzeugen eines zweiten Zeitsignals (T₂) in Reaktion auf die Messung der Zeit, in welcher der zweite Sensor (40) eine zweite vorbestimmte Temperatur erreicht; und einen Prozessor (46) zum Vergleichen des ersten Zeitsignals (T₁) mit dem zweiten Zeitsignal (T₂) und zum Aktivieren einer Warnvorrichtung (54), die einen abgenutzten Bremsbelag (26) anzeigt, wenn das Verhältnis des ersten Zeitsignals (T₁) zu dem zweiten Zeitsignal (T₂) einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei sich der erste Sensor (38) in einem ersten Abstand (X) von der Verschleißfläche (32) in dem Bremsbelag (26) befindet und sich der zweite Sensor (40) in einem zweiten Abstand (X + d) von der Verschleißfläche (32) in dem Bremsbelag (26) befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Prozessor (46) den ersten Abstand (X) in Bezug auf die verbleibende nutzbare Dicke des Bremsbelags (26) auf der Druckplatte (28) anhand des Verhältnisses des ersten Zeitsignals (T₁) zu dem zweiten Zeitsignal (T₂) ermittelt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Prozessor (46) den ersten Abstand (X) nach der folgenden Formel berechnet:
wobei T₁ das erste Zeitsignal ist, T₂ das zweite Zeitsignal ist, "d" eine bekannte Konstante ist, die einen dritten Abstand repräsentiert, welcher der als Absolutwert ausgedrückte Unterschied zwischen dem ersten Abstand und dem zweiten Abstand ist, und der erste Abstand die verbleibende nutzbare Dicke des Bremsbelags (26) auf der Druckplatte (28) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der Prozessor (46) ein Warnsignal (50, 52) erzeugt, um eine Warnvorrichtung (54) zu aktivieren, wenn der erste Abstand (X) auf einen ersten vorbestimmten Betrag reduziert ist, was anzeigt, dass die Bremsbaugruppe eine erste Stufe des Auswechselns erreicht hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Warnvorrichtung (54) optisch ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Warnvorrichtung (54) akustisch ist.
Bremsbackenbaugruppe, die folgendes umfasst: einen Bremsbelag (26), der von einer Druckplatte (28) getragen wird und eine Verschleißfläche (32) bietet; einen ersten Sensor (38) zum Messen einer ersten Bremsbelagtemperatur; einen zweiten Sensor (40) zum Messen einer zweiten Bremsbelagtemperatur, wobei der erste und der zweite Sensor (38, 40) jeweils in verschiedenen Abständen (x, x + d) von der Verschleißfläche (32) in den Bremsbelag (26) eingebettet sind; gekennzeichnet durch: eine Timer-Vorrichtung (48) zum Erzeugen eines ersten Zeitsignals (T₁) in Reaktion auf die Messung der Zeit, in welcher der erste Sensor (38) eine erste vorbestimmte Temperatur erreicht, und zum Erzeugen eines zweiten Zeitsignals (T₂) in Reaktion auf die Messung der Zeit, in welcher der zweite Sensor (40) eine zweite vorbestimmte Temperatur erreicht; und einen Prozessor (46) zum Ermitteln der Bremsbelagdicke anhand eines Vergleichs des ersten Zeitsignals (T₁) mit dem zweiten Zeitsignal (T₂).
Bremsbackenbaugruppe nach Anspruch 15 mit einem Gehäuse (42), das den ersten und den zweiten Sensor (38, 40) im Wesentlichen umgibt, wobei das Gehäuse (42) von der Druckplatte (28) getragen wird und in den Bremsbelag (26) eingebettet ist.
Bremsbackenbaugruppe nach Anspruch 15 oder 16, wobei der erste und der zweite Sensor (38, 40) Thermistoren sind.
Bremsbackenbaugruppe nach Anspruch 15 oder 16, wobei der erste und der zweite Sensor (38, 40) Thermoelemente sind.
Bremsbackenbaugruppe nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei der erste und der zweite Sensor (38, 40) elektrisch in Reihe geschaltet sind.
Bremsbackenbaugruppe nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei der erste und der zweite Sensor (38, 40) durch einen festen Abstand (d) voneinander getrennt sind.