EP1488127A1 - Method and device for testing the functional reliability of parts subject to wear and/or functional parts of a disc brake - Google Patents

Method and device for testing the functional reliability of parts subject to wear and/or functional parts of a disc brake

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Publication number
EP1488127A1
EP1488127A1 EP03744357A EP03744357A EP1488127A1 EP 1488127 A1 EP1488127 A1 EP 1488127A1 EP 03744357 A EP03744357 A EP 03744357A EP 03744357 A EP03744357 A EP 03744357A EP 1488127 A1 EP1488127 A1 EP 1488127A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
transmitter
wear
receiver
brake
signals
Prior art date
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Ceased
Application number
EP03744357A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Willi Ertl
Wlodzimierz Macke
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Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH, Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Publication of EP1488127A1 publication Critical patent/EP1488127A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/18—Safety devices; Monitoring
    • B60T17/22—Devices for monitoring or checking brake systems; Signal devices
    • B60T17/221—Procedure or apparatus for checking or keeping in a correct functioning condition of brake systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
    • F16D66/02—Apparatus for indicating wear
    • F16D66/021—Apparatus for indicating wear using electrical detection or indication means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D66/02—Apparatus for indicating wear
    • F16D66/021—Apparatus for indicating wear using electrical detection or indication means
    • F16D66/026—Apparatus for indicating wear using electrical detection or indication means indicating different degrees of lining wear

Definitions

  • the present invention relates to a method for checking the functional reliability of wear and / or functional parts of a disc brake which are variable in their position, as well as a device for carrying out the method.
  • the state of wear of the brake linings or the brake disc is required as a control variable for a widely used EBS (electronic brake system), so that an exact check of the functional safety of the relevant parts is essential.
  • EBS electronic brake system
  • Such a fault-related deviation from a change in target position can be determined, for example, when checking the movement sequence of a bridge of an application device, the position of the bridge before and after
  • Applying the brake at a certain actuation force, which is available as a parameter, is determined by the transmitter and receiver or an evaluation unit.
  • the path of the bridge is made up of air play and an elastic deformation of the corresponding brake components (brake caliper and brake pads), the elastic deformation being linearly proportional to the actuating force, so that it can be precisely determined.
  • a check of the parameters resulting from the comparison of the setpoint and actual values is also conceivable before and during braking.
  • a measurement can be made periodically, e.g. B. a first braking after starting the engine or every example 30th braking after starting the engine at operating temperature.
  • the check can also be carried out periodically.
  • Transmitter continuously emits a signal during vehicle operation, which is partially reflected by each existing joint or its limitations.
  • the reflected signals, at the ultrasonic transmitter sound waves, are picked up by the receiver. Due to the different paths that the individual reflected signals travel and the resulting different transit times, which lie between the transmission and reception times, the thickness of the brake pads and the brake disc is continuously determined by means of evaluation electronics, the setpoint being determined by the value is given which is practically in the unused, i.e. new condition of the brake disc or the brake pads.
  • the running time of the reflected signal also changes, and its comparison with the target value suggests the decrease in the brake pads or brake disc. If a target / actual value difference is reached or exceeded, an additional display can be made to indicate that the wear parts need to be replaced.
  • the method according to the invention also enables timely detection of uneven wear of the wearing parts. Information on a possible malfunction of the brake, e.g. due to a jamming of the saddle guide. While at one
  • EBS electronic braking system
  • a device for carrying out the method is designed so that a reflective signal transmitter and a receiver receiving the reflected signals are provided on a disc brake or on adjacent parts, which are operatively connected to evaluation electronics.
  • both the transmitter and the receiver can be fixed in position relative to the functional parts to be checked, which change their position due to wear or malfunction, so that a wear or malfunction occurs relative change in distance results.
  • the transmitter and receiver are attached to position-changing supporting parts, for example covering supports.
  • the transmitter or receiver is designed as an ultrasound or laser transmitter or as an ultrasound or laser receiver.
  • the transmitter and receiver can be provided as one structural unit, which results in particularly simple assembly and disassembly.
  • the structural summary of the transmitter and receiver enables particularly effective protection against external influences such as dirt or the like.
  • the assembly can be placed both inside the disc brake and outside.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through the schematic structure of a pneumatic disc brake
  • FIG. 2 shows a schematic top view of the disc brake
  • FIG. 3 shows a partial section of the disc brake in a side view
  • FIG. 4 shows the exemplary embodiment according to FIG. 3 in a special embodiment
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of the invention in a schematically illustrated detail as a side view
  • FIG. 6 + 7 the embodiment of Figure 5 each in a special embodiment in a schematically illustrated partial side view.
  • FIG. 1 shows the basic structure of a generic disc brake which has a brake disc 1 which is fastened to an axle of a commercial vehicle, not shown.
  • the brake disc 1 is encompassed by a brake caliper 2, which is fixed in an axially displaceable manner in a brake carrier 6 of the commercial vehicle by means of fastening elements 3, based on the brake disc 1.
  • the brake disc 1 can be brought into operative connection with brake pads 5, for which purpose the brake pads 5 are pressed against the brake disc 1 during braking.
  • the brake pads 5 are each attached to a pad carrier 9.
  • An application device provided with the reference number 4 has two parallel pressure pieces 8 which rest on one of the two brake shoes 5.
  • the function of the application device is known, for example, from EP 566 006, so that a description in this regard can be dispensed with.
  • the two pressure pieces 8 are connected to one another by a position-changing bridge 7, which extends within the brake caliper 2 essentially parallel to the axis of rotation of the brake disc 1 and is displaceably mounted in this plane.
  • a transmitter / receiver unit 10 is connected to the disc brake, which according to FIGS. 3 and 4 can consist of an ultrasonic transmitter 11 and an ultrasonic receiver 12, these being provided as separate components in FIG. 3 , while they form a structural unit according to Figure 4.
  • the transmitter / receiver unit 10 or the ultrasonic transmitter 11 and the ultrasonic receiver 12 are installed in a fixed position relative to the brake disc 1 and the brake pads 9.
  • the ultrasound transmitter 11 emits a reflectable signal, which is partially reflected by the joints between the brake pads 5 and the brake disc 1.
  • the reflected signals are recorded by the ultrasound receiver 12, the transit times of the individual reflected beams changing due to the different paths in accordance with a wear-related decrease in the brake pads 5 and / or the brake disc 1.
  • wear of each brake lining 5 and the brake disc 1 can be determined on the basis of the parameters determined by comparing the actual and target value.
  • FIG. 4 in which the ultrasound transmitter 11 and the ultrasound receiver 12 are combined in said transmitter / receiver unit 10, represents a particularly advantageous embodiment, in particular with regard to the structural accommodation, which is simple and inexpensive to install , but also such a production allowed.
  • a selected placement of the transmitter / receiver unit 10 also enables the control of movement sequences of selected inner parts, for example the bridge 7 shown in FIG. 1.
  • the position of the bridge 7 is measured by means of the transmitter / receiver unit 10 before and after application of a certain actuating force, the air pressure in the pressure cylinder serving as a parameter.
  • the displacement of the bridge 7 is composed of air play and the elastic deformation of the brake components, especially the brake caliper 2 and the brake pads 5, the elastic deformation being linearly proportional to the actuating force, so that it can be determined exactly by a pressure measurement.
  • a transmitter / receiver unit 13 is provided in the exemplary embodiment shown in FIGS. 5-7, which consists of a laser transmitter 14 and a laser receiver 15 exists and is attached to one of the length-changeable covering carrier 9, wherein the laser transmitter 14 and the laser receiver 15 can also be formed separately, that is, not as a unit.
  • a distance measurement to the facing carrier 9 is carried out, and when a minimum distance defined as the target value is reached, a corresponding message is given. Evaluation electronics are also provided for evaluating the measured values.
  • FIG. 7 shows an embodiment variant in which the transmitter / receiver unit 13 is mounted in a tubular jacket 16 which is telescopic and the length of which depends on the distance to be determined is defined. This jacket shields the transmitter / receiver unit from external influences and thus provides optimal protection for operation.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

The invention relates to a method for testing the functional reliability of parts subject to wear and/or functional parts, whose position can change, or components thereof in a pneumatic or electromechanically actuated disc brake, in particular for a commercial vehicle. According to said method, reflectable signals are emitted by a transmitter to the functional part that is to be tested, the reflected signals are received by the receiver and the actual and desired values are compared and evaluated.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionssicherheit von Verschleiß- und/oder Funktionsteilen einer Scheibenbremse Method and device for checking the functional safety of wear and / or functional parts of a disc brake
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionssicherheit von in ihrer Lage veränderlichen Verschleiß- und/oder Funktionsteilen ei- ner Scheibenbremse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The present invention relates to a method for checking the functional reliability of wear and / or functional parts of a disc brake which are variable in their position, as well as a device for carrying out the method.
Aus vielerlei Gründen ist es bekannt, den Verschleißzustand einer Scheibenbremse kontinuierlich zu überwachen, so daß eine notwendige Wartung zu einem bestmög- liehen Zeitpunkt stattfindet. Dabei soll der Verschleißzustand der Bremsbeläge und unter Umständen der Bremsscheibe möglichst genau diagnostiziert werden.For many reasons, it is known to continuously monitor the state of wear of a disc brake so that necessary maintenance takes place at the best possible time. The state of wear of the brake pads and possibly the brake disc should be diagnosed as precisely as possible.
Dadurch soll erreicht werden, daß eine Wartung nicht zu früh erfolgt, d. h., wenn die Verschleißteile, also Bremsbeläge und Bremsscheibe, noch funktionssicher sind, wodurch eine Kostenoptimierung möglich ist. Andererseits soll eine Wartung nicht zu spät durchgeführt werden, d. h., erst dann, wenn ein zulässiger Verschleiß bereits überschritten ist. In diesem Fall wäre keine ausreichende Funktionssicherheit der Scheibenbremse mehr gegeben.This is to ensure that maintenance is not carried out too early, ie when the wearing parts, that is to say the brake linings and the brake disc, are still functionally reliable, which enables cost optimization. On the other hand, maintenance should not be carried out too late, ie only when permissible wear has already been exceeded. In this case, there would no longer be sufficient functional reliability of the disc brake.
Darüber hinaus ist der Verschleißzustand der Bremsbeläge bzw. der Bremsscheibe als Steuergröße für ein vielfach eingesetztes EBS (elektronisches Bremssystem) erforderlich, so daß eine exakte Überprüfung der Funktionssicherheit der relevanten Teile unabdingbar ist.In addition, the state of wear of the brake linings or the brake disc is required as a control variable for a widely used EBS (electronic brake system), so that an exact check of the functional safety of the relevant parts is essential.
Zur Überprüfung der Funktions Sicherheit von in ihrer Lage oder Teilen davon veränderlichen Verschleißteilen sind verschiedene Verfahren bzw. Vorrichtungen bekannt, die jedoch allesamt nicht geeignet sind, eine optimierte Verschleißüberwachung bzw. Überprüfung der Funktionssicherheit zu erreichen.Various methods and devices are known for checking the functional safety of wearing parts which change in their position or parts thereof, but all of which are not suitable for achieving optimized wear monitoring or checking the functional safety.
So ist es bekannt, eine kontinuierliche Verschleißanzeige summarisch für beide Bremsbeläge mittels eines Potentiometers vorzunehmen. Ebenfalls summarisch für beide Bremsbeläge ist eine sogenannte schwarz/weiß-Anzeige. Schließlich finden im Stand der Technik Verschleißclipse Verwendung, die in die Bremsbeläge inte- griert sind und für jeden Bremsbelag einzeln eine Endverschleißanzeige ermöglichen, also keine kontinuierliche Verschleißanzeige.It is known, for example, to carry out a continuous wear indicator for both brake pads by means of a potentiometer. A so-called black and white display is also summarized for both brake pads. Finally, wear clips are used in the prior art which are integrated in the brake linings and which allow an end wear indicator for each brake pad individually, that is to say no continuous wear indicator.
Eine kontinuierliche Verschleißüberwachung beider Bremsbeläge einzeln, sowie unter Umständen der Bremsscheibe ist bislang nicht möglich. Dies wird jedoch ge- fordert, um eine Verbesserung der Fahrzeugdiagnostik zu erreichen, z. B. zur Erkennung von Fehlfunktionen wie eines ungleichmäßigen Verschleißes.Continuous wear monitoring of both brake pads individually, as well as the brake disc under certain circumstances, has not been possible up to now. However, this is required in order to achieve an improvement in vehicle diagnostics, e.g. B. to detect malfunctions such as uneven wear.
Das Erkennen der Notwendigkeit eines Auswechseins der Bremsscheibe ist mit den bekannten Prüfverfahren überhaupt nicht möglich. Dies trifft gleichermaßen auf an- dere Funktionsteile zu, beispielsweise für die Störungsermittlung von Nachstellfunktionen, wie sie durch Nachstellvorrichtungen ausgeübt werden. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, daß eine optimierte Prüfung auf Funktionssicherheit sowohl von Verschleiß- wie auch Funktionsteilen möglich ist.Recognizing the need to replace the brake disc is not possible at all with the known test methods. This applies equally to other functional parts, for example for the fault determination of readjustment functions such as are carried out by readjustment devices. The present invention is therefore based on the object of further developing a method of the generic type in such a way that an optimized test for functional reliability of both wear parts and functional parts is possible.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist sowie mittels einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.This object is achieved by a method which has the features of claim 1 and by means of an apparatus for carrying out the method.
Mit Hilfe von reflektierbaren Signalen, beispielsweise Ultraschall oder Laserstrah- len, die von einem gegenüber den Verschleiß- und Funktionsteilen ortsfesten Sender ausgesandt werden, können Lageveränderungen beispielsweise der Verschleißteile festgestellt werden. Dabei ergibt sich die Lageveränderung bei Verschleißteilen, beispielsweise bei der Bremsscheibe oder den Bremsbelägen, aus der verschleißbedingten Abnahme ihrer Dicke, bei der die jeweilige Wirkfläche sich in ih- rer Position, also Lage verändert, während die Abweichung von einer bekanntenWith the aid of reflectable signals, for example ultrasound or laser beams, which are emitted by a transmitter which is stationary with respect to the wear and functional parts, changes in the position of the wear parts, for example, can be determined. The change in position in the case of wear parts, for example in the brake disc or the brake linings, results from the wear-related decrease in their thickness, in which the respective active surface changes in its position, ie position, while the deviation from a known one
Lageveränderung von Funktionsteilen einen Hinweis auf Störungen geben kann.Changes in the position of functional parts can give an indication of faults.
Eine solche störungsbedingte Abweichung von einer Soll-Lageveränderung kann beispielsweise bei der Kontrolle des Bewegungsablaufs einer Brücke einer Zu- spanneinrichtung festgestellt werden, wobei die Lage der Brücke vor und nach demSuch a fault-related deviation from a change in target position can be determined, for example, when checking the movement sequence of a bridge of an application device, the position of the bridge before and after
Zuspannen der Bremse bei einer bestimmten Betätigungskraft, die als ein Parameter vorliegt, durch den Sender und Empfänger bzw. eine Auswerteeinheit ermittelt wird.Applying the brake at a certain actuation force, which is available as a parameter, is determined by the transmitter and receiver or an evaluation unit.
Der Weg der Brücke setzt sich aus Lüftspiel und einer elastischen Verformung entsprechender Bremsenkomponenten (Bremssattel und Bremsbeläge) zusammen, wobei die elastische Verformung zur Betätigungskraft linear proportional verläuft, so daß sie sich genau bestimmen läßt.The path of the bridge is made up of air play and an elastic deformation of the corresponding brake components (brake caliper and brake pads), the elastic deformation being linearly proportional to the actuating force, so that it can be precisely determined.
Überschreitet oder unterschreitet der Weg der Brücke bei der Betätigung der Bremse mit einer bestimmten Kraft die errechneten Soll- Werte, läßt dies den Schluß auf zu großes bzw. zu kleines Lüftspiel zu, wodurch Störungen der Nachstellfunktion rechtzeitig erkannt werden. Somit können Sicherheitsrisiken vermieden werden, die aus einem zu großen Spiel zwischen der Bremsscheibe und den Bremsbelägen oder aus einem zu kleinen Spiel, das zu einem Heißlaufen führt, resultiern.If the path of the bridge exceeds or falls below the calculated target values when the brake is actuated with a certain force, this leads to the conclusion Air gap too large or too small, which means that malfunctions in the readjustment function are recognized in good time. In this way, safety risks can be avoided which result from too much play between the brake disc and the brake linings or from too little play which leads to overheating.
Der genannte Einsatz ist beispielhaft zu sehen, da diese Art und Weise die Kontrolle der Bewegungsabläufe verschiedener relevanter Innenteile der Scheibenbremse möglich ist.The use mentioned is to be seen as an example, since this way it is possible to control the movement sequences of various relevant inner parts of the disc brake.
Soll beispielsweise das Lüftspiel überwacht werden, ist eine Überprüfung der sich aus dem Vergleich der Soll- und Ist-Wert ergebenden Parameter ebenfalls vor und während einer Bremsung denkbar. Dabei muß jedoch nicht jeder Bremsvorgang berücksichtigt werden. Vielmehr kann eine Messung periodisch erfolgen, z. B. eine erste Bremsung nach einem Anlassen des Motors oder jede beispielsweise 30. Bremsung nach dem Anlassen des Motors bei Betriebstemperatur.For example, if the air gap is to be monitored, a check of the parameters resulting from the comparison of the setpoint and actual values is also conceivable before and during braking. However, not every braking operation has to be taken into account. Rather, a measurement can be made periodically, e.g. B. a first braking after starting the engine or every example 30th braking after starting the engine at operating temperature.
Auch bei der ausschließlichen Feststellung der Dicke der Bremsbeläge und/oder der Bremsscheibe kann die Überprüfung ebenfalls periodisch erfolgen.If the thickness of the brake linings and / or the brake disc is exclusively determined, the check can also be carried out periodically.
Die Überprüfung der Verschleiß- und/oder Funktionsteile erfolgt derart, daß derThe wear and / or functional parts are checked in such a way that the
Sender bei Fahrzeugbetrieb permanent ein Signal ausstrahlt, das von jeder vorhandenen Trennfuge bzw. deren Begrenzungen teilweise reflektiert wird. Die reflektierten Signale, beim Ultraschallsender Schallwellen, werden von dem Empfänger aufgenommen. Aufgrund der unterschiedlichen Wege, die die einzelnen reflektier- ten Signale zurücklegen und den daraus sich ergebenden unterschiedlichen Laufzeiten, die zwischen den Sende- und Empfangszeitpunkten liegen, wird kontinuierlich die Dicke der Bremsbeläge und der Bremsscheibe mittels einer Auswerteelektronik bestimmt, wobei der Soll- Wert durch den Wert vorgegeben ist, der praktisch im unbenutzten, also Neuzustand der Bremsscheibe bzw. der Bremsbeläge vorliegt. Je nach Abnutzung der Bremsbeläge bzw. der Bremsscheibe verändert sich auch die Laufzeit des reflektierten Signales, dessen Vergleich mit dem Soll-Wert auf die Abnahme der Bremsbeläge bzw. der Bremsscheibe schließen läßt. Bei Erreichen bzw. Überschreiten einer Soll-Ist-Wert Differenz kann eine zusätzlich Anzeige erfolgen, durch die auf ein notwendiges Auswechseln der Verschleißteile hingewiesen wird.Transmitter continuously emits a signal during vehicle operation, which is partially reflected by each existing joint or its limitations. The reflected signals, at the ultrasonic transmitter sound waves, are picked up by the receiver. Due to the different paths that the individual reflected signals travel and the resulting different transit times, which lie between the transmission and reception times, the thickness of the brake pads and the brake disc is continuously determined by means of evaluation electronics, the setpoint being determined by the value is given which is practically in the unused, i.e. new condition of the brake disc or the brake pads. Depending on the wear of the brake pads or the brake disc, the running time of the reflected signal also changes, and its comparison with the target value suggests the decrease in the brake pads or brake disc. If a target / actual value difference is reached or exceeded, an additional display can be made to indicate that the wear parts need to be replaced.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist überdies eine rechtzeitige Erkennung von ungleichmäßigem Verschleiß der Verschleißteile möglich. Ebenso können Hinweise beispielsweise auf eine eventuelle Fehlfunktion der Bremse, z.B. bedingt durch ein Klemmen der Sattelführung, gewonnen werden. Während bei einer zumThe method according to the invention also enables timely detection of uneven wear of the wearing parts. Information on a possible malfunction of the brake, e.g. due to a jamming of the saddle guide. While at one
Stand der Technik geschilderten Messung des Summenverschleißes eine Sicherheitszugabe für die Bremsbeläge eingerechnet werden muß, die einen eventuellen ungleichmäßigen Verschleiß abdeckt, so daß der Hinweis auf eine Auswechslung der Bremsbeläge bei einem gleichmäßigen Verschleiß zu früh kommt, bietet das er- findungsgemäße Verfahren die Möglichkeit, wie erwähnt, den Verschleiß jedesState-of-the-art measurement of total wear, a safety allowance for the brake pads must be taken into account, which covers any uneven wear, so that the indication of a replacement of the brake pads in the event of uniform wear comes too early, the method according to the invention offers the possibility of how mentioned the wear every
Bremsbelages individuell zu ermitteln. Bei einem gleichmäßigen Verschleiß erhöht sich damit die Zeitspanne der Funktionssicherheit, d. h. die Lebensdauer der Bremsbeläge.To determine brake pads individually. With even wear, the period of functional reliability increases, i. H. the life of the brake pads.
Überdies besteht auch die Möglichkeit die Signale zur Steuerung eines elektronischen Bremssystems (EBS) zu nutzen, vorzugsweise im Zuge einer Signalauswertung.In addition, there is also the option of using the signals to control an electronic braking system (EBS), preferably in the course of signal evaluation.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist so ausgebildet, daß an einer Scheibenbremse oder an dazu benachbarten Teilen ein reflektierbare Signale aussendender Sender und ein die reflektierten Signale empfangender Empfänger vorgesehen sind, die mit einer Auswerteelektronik in Wirkverbindung stehen.A device for carrying out the method is designed so that a reflective signal transmitter and a receiver receiving the reflected signals are provided on a disc brake or on adjacent parts, which are operatively connected to evaluation electronics.
Dabei können sowohl der Sender wie auch der Empfänger gegenüber den zu über- prüfenden Funktionsteilen, die sich in ihrer Lage verschleiß- oder störungsbedingt verändern, ortsfest positioniert sein, so daß sich bei Verschleiß oder Störung eine relative Abstandsveränderung ergibt. Denkbar ist aber auch, daß Sender und Empfänger an lageveränderbaren Tragteilen, bspw. Belagträgern befestigt sind.In this case, both the transmitter and the receiver can be fixed in position relative to the functional parts to be checked, which change their position due to wear or malfunction, so that a wear or malfunction occurs relative change in distance results. However, it is also conceivable that the transmitter and receiver are attached to position-changing supporting parts, for example covering supports.
Nach vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung ist vorgesehen, daß der Sender bzw. Empfänger als Ultraschall- oder Lasersender bzw. als Ultraschall- oder Laserempfänger ausgebildet sind.According to advantageous developments of the invention, it is provided that the transmitter or receiver is designed as an ultrasound or laser transmitter or as an ultrasound or laser receiver.
Weiter können Sender und Empfänger als eine Baueinheit vorgesehen sein, woraus sich eine besonders einfache Montage bzw. Demontage ergibt. Überdies ermöglicht die bauliche Zusammenfassung des Senders und Empfängers einen besonders effektiven Schutz vor Außeneinflüssen wie Verschmutzung oder dergleichen.Furthermore, the transmitter and receiver can be provided as one structural unit, which results in particularly simple assembly and disassembly. In addition, the structural summary of the transmitter and receiver enables particularly effective protection against external influences such as dirt or the like.
Dabei kann die Baueinheit sowohl innerhalb der Scheibenbremse wie auch außerhalb plaziert sein.The assembly can be placed both inside the disc brake and outside.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.Embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 einen Längsschnitt durch den schematischen Aufbau einer pneumati- sehen Scheibenbremse,FIG. 1 shows a longitudinal section through the schematic structure of a pneumatic disc brake,
Figur 2 eine schematische Draufsicht auf die Scheibenbremse,FIG. 2 shows a schematic top view of the disc brake,
Figur 3 einen Teilausschnitt der Scheibenbremse in einer Seitenansicht, Figur 4 das Ausführungsbeispiel nach Figur 3 in einer besonderen Ausführungsform,FIG. 3 shows a partial section of the disc brake in a side view, FIG. 4 shows the exemplary embodiment according to FIG. 3 in a special embodiment,
Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematisch dargestellten Einzelheit als Seitenansicht,FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of the invention in a schematically illustrated detail as a side view,
Fig. 6+7 das Ausführungsbeispiel nach Figur 5 jeweils in einer besonderen Ausführungsform in einer schematisch dargestellten Teil-Seiteriansicht.Fig. 6 + 7, the embodiment of Figure 5 each in a special embodiment in a schematically illustrated partial side view.
In der Figur 1 ist der prinzipielle Aufbau einer gattungsgemäßen Scheibenbremse dargestellt, die eine Bremsscheibe 1 aufweist, die an einer nicht dargestellten Achse eines Nutzfahrzeuges befestigt ist. Die Bremsscheibe 1 wird von einem Bremssattel 2 umfaßt, der mittels Befestigungselementen 3, bezogen auf die Bremsscheibe 1, in einem Bremsträger 6 des Nutzfahrzeuges axial verschiebbar festgelegt ist.FIG. 1 shows the basic structure of a generic disc brake which has a brake disc 1 which is fastened to an axle of a commercial vehicle, not shown. The brake disc 1 is encompassed by a brake caliper 2, which is fixed in an axially displaceable manner in a brake carrier 6 of the commercial vehicle by means of fastening elements 3, based on the brake disc 1.
Wie weiter in der Figur 1 zu erkennen ist, ist die Bremsscheibe 1 mit Bremsbelägen 5 in Wirkverbindung bringbar, wozu die Bremsbeläge 5 bei Bremsungen gegen die Bremsscheibe 1 gedrückt werden. Die Bremsbeläge 5 sind jeweils auf einem Belagträger 9 befestigt.As can further be seen in FIG. 1, the brake disc 1 can be brought into operative connection with brake pads 5, for which purpose the brake pads 5 are pressed against the brake disc 1 during braking. The brake pads 5 are each attached to a pad carrier 9.
Eine mit dem Bezugszeichen 4 versehene Zuspannvorrichtung weist zwei parallele Druckstücke 8 auf, die an einer der beiden Bremsbacken 5 anliegen.An application device provided with the reference number 4 has two parallel pressure pieces 8 which rest on one of the two brake shoes 5.
Die Funktion der Zuspannvorrichtung ist beispielsweise aus der EP 566 006 be- kannt, so daß auf eine diesbezügliche Beschreibung verzichtet werden kann.The function of the application device is known, for example, from EP 566 006, so that a description in this regard can be dispensed with.
Die beiden Druckstücke 8 sind durch eine lageveränderbare Brücke 7 miteinander verbunden, die sich innerhalb des Bremssattels 2 im wesentlichen parallel zur Drehachse der Bremsscheibe 1 erstreckt und in dieser Ebene verschiebbar gelagert ist. In der Figur 2 ist erkennbar, daß an der Scheibenbremse eine Sender/Empfänger- Einheit 10 angeschlossen ist, die gemäß den Figuren 3 und 4 aus einem Ultraschallsender 11 und einem Ultraschallempfänger 12 bestehen kann, wobei diese in der Figur 3 als getrennte Bauteile vorgesehen sind, während sie entsprechend der Figur 4 eine Baueinheit bilden.The two pressure pieces 8 are connected to one another by a position-changing bridge 7, which extends within the brake caliper 2 essentially parallel to the axis of rotation of the brake disc 1 and is displaceably mounted in this plane. In FIG. 2 it can be seen that a transmitter / receiver unit 10 is connected to the disc brake, which according to FIGS. 3 and 4 can consist of an ultrasonic transmitter 11 and an ultrasonic receiver 12, these being provided as separate components in FIG. 3 , while they form a structural unit according to Figure 4.
Die Sender/Empfänger-Einheit 10 bzw. der Ultraschallsender 11 und der Ultraschallempfänger 12 sind gegenüber der Bremsscheibe 1 und den Belagträgern 9 ortsfest installiert.The transmitter / receiver unit 10 or the ultrasonic transmitter 11 and the ultrasonic receiver 12 are installed in a fixed position relative to the brake disc 1 and the brake pads 9.
Im Betrieb sendet der Ultraschallsender 11 ein reflektierbares Signal aus, das von den Trennfugen zwischen den Bremsbelägen 5 und der Bremsscheibe 1 teilweise reflektiert wird. Die reflektierten Signale werden von dem Ultraschallempfänger 12 aufgenommen, wobei aufgrund der unterschiedlichen Wege die Laufzeiten der ein- zelnen reflektierten Strahlen sich entsprechend einer verschleißbedingten Abnahme der Bremsbeläge 5 und/oder der Bremsscheibe 1 verändern.In operation, the ultrasound transmitter 11 emits a reflectable signal, which is partially reflected by the joints between the brake pads 5 and the brake disc 1. The reflected signals are recorded by the ultrasound receiver 12, the transit times of the individual reflected beams changing due to the different paths in accordance with a wear-related decrease in the brake pads 5 and / or the brake disc 1.
Mittels einer nicht dargestellten Auswerteelektronik, die mit der Sender/Empfänger- Einheit 10 in Wirkverbindung steht, kann anhand der ermittelten Parameter durch Ist- und Soll- Wert- Vergleich ein Verschleiß jedes Bremsbelages 5 und der Bremsscheibe 1 ermittelt werden.By means of evaluation electronics, not shown, which is in operative connection with the transmitter / receiver unit 10, wear of each brake lining 5 and the brake disc 1 can be determined on the basis of the parameters determined by comparing the actual and target value.
Die in der Figur 4 gezeigte Ausführungsform, in der der Ultraschallsender 11 und der Ultraschallempfänger 12 in der besagten Sender/Empfänger-Einheit 10 zusam- mengefaßt sind, stellt eine besonders vorteilhafte Ausbildung dar, insbesondere hinsichtlich der baulichen Unterbringung, die eine einfache und kostengünstige Montage, aber auch eine solche Herstellung erlaubt.The embodiment shown in FIG. 4, in which the ultrasound transmitter 11 and the ultrasound receiver 12 are combined in said transmitter / receiver unit 10, represents a particularly advantageous embodiment, in particular with regard to the structural accommodation, which is simple and inexpensive to install , but also such a production allowed.
Eine ausgewählte Plazierung der Sender/Empfänger-Einheit 10 ermöglicht ebenfalls die Kontrolle von Bewegungsabläufen ausgewählter Innenteile, beispielsweise der in der Figur 1 gezeigten Brücke 7. Dabei wird mittels der Sender/Empfänger-Einheit 10 die Position der Brücke 7 vor und nach einem Zuspannen bei einer bestimmten Betätigungskraft gemessen, wobei als Parameter der Luftdruck im Druckzylinder dient.A selected placement of the transmitter / receiver unit 10 also enables the control of movement sequences of selected inner parts, for example the bridge 7 shown in FIG. 1. In this case, the position of the bridge 7 is measured by means of the transmitter / receiver unit 10 before and after application of a certain actuating force, the air pressure in the pressure cylinder serving as a parameter.
Der Verschiebeweg der Brücke 7 setzt sich zusammen aus Lüftspiel und der elastischen Verformung der Bremsenkomponenten, vor allem des Bremssattels 2 und der Bremsbeläge 5, wobei die elastische Verformung zur Betätigungskraft linear proportional verläuft, so daß sie sich durch eine Druckmessung exakt ermitteln läßt.The displacement of the bridge 7 is composed of air play and the elastic deformation of the brake components, especially the brake caliper 2 and the brake pads 5, the elastic deformation being linearly proportional to the actuating force, so that it can be determined exactly by a pressure measurement.
Überschreitet bzw. unterschreitet der Verfahrweg der Brücke 7 bei Betätigung der Bremse mit einer bestimmten Kraft die vorgegebenen Werte, ist dies auf ein zu großes bzw. zu kleines Lüftspiel zurückzuführen, so daß Störungen einer Nachstellerfunktion rechtzeitig erkannt und beseitigt werden können.If the travel distance of the bridge 7 exceeds or falls below the predetermined values when the brake is actuated with a certain force, this is due to a ventilation clearance which is too large or too small, so that malfunctions of an adjuster function can be recognized and eliminated in good time.
Zur Überwachung eines Summenverschleißes, bei dem der Verschleiß der beiden Bremsbeläge 5 und der Bremsscheibe 1 insgesamt ermittelt werden, ist bei dem in den Figuren 5-7 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Sender/Empfänger-Einheit 13 vorgesehen, die aus einem Lasersender 14 und einem Laserempfänger 15 besteht und an einem der läge veränderbaren Belagträger 9 befestigt ist, wobei der Lasersender 14 und der Laserempfänger 15 durchaus auch separat, also nicht als Einheit, ausgebildet sein können.To monitor total wear, in which the wear of the two brake pads 5 and the brake disc 1 as a whole is determined, a transmitter / receiver unit 13 is provided in the exemplary embodiment shown in FIGS. 5-7, which consists of a laser transmitter 14 and a laser receiver 15 exists and is attached to one of the length-changeable covering carrier 9, wherein the laser transmitter 14 and the laser receiver 15 can also be formed separately, that is, not as a unit.
Zur Verschleißermittlung bzw. -Überwachung erfolgt eine Wegmessung zu dem abgewandt liegenden Belagträger 9, wobei beim Erreichen einer als Soll- Wert festgelegten Mindeststrecke ein entsprechender Hinweis erfolgt. Zur Auswertung der gemessenen Werte ist ebenfalls eine Auswerteelektronik vorgesehen.To determine or monitor wear, a distance measurement to the facing carrier 9 is carried out, and when a minimum distance defined as the target value is reached, a corresponding message is given. Evaluation electronics are also provided for evaluating the measured values.
In der Figur 7 ist eine Ausführungsvariante dargestellt, bei der die Sen- der/Empfänger-Einheit 13 in einem röhrenförmigen Mantel 16 gelagert ist, der teleskopartig ausgebildet ist und in seiner Länge von der zu ermittelnden Wegstrecke definiert ist. Dieser Mantel schirmt die Sender/Empfänger-Einheit vor Außeneinflüssen ab und stellt so einen für den Betrieb optimalen Schutz dar. FIG. 7 shows an embodiment variant in which the transmitter / receiver unit 13 is mounted in a tubular jacket 16 which is telescopic and the length of which depends on the distance to be determined is defined. This jacket shields the transmitter / receiver unit from external influences and thus provides optimal protection for operation.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Bremsscheibe1 brake disc
2 Bremssattel2 calipers
3 Befestigungselement3 fastener
4 Zuspannvorrichtung4 clamping device
5 Bremsbelag5 brake pad
6 Bremsträger6 brake carriers
7 Brücke7 bridge
8 Druckstück8 pressure piece
9 Belagträger9 brake pads
10 Sender/Empfänger-Einheit10 transmitter / receiver unit
11 Ultraschallsender11 ultrasound transmitters
12 Ultraschallempfänger 12 ultrasound receivers

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Überprüfung der Funktionssicherheit von in ihrer Lage veränder- liehen Verschleiß- und/oder Funktionsteilen einer insbesondere pneumatisch oder elektromechanisch betätigbaren Scheibenbremse, insbesondere für ein Nutzfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Sender reflektierbare Signale zu dem zu überprüfenden Funktionsteil gesandt, die reflektierten Signale von einem Empfänger empfangen und die ermittelten Ist- mit Soll- Werten verglichen und ausgewertet werden.1. A method for checking the functional safety of wear and / or functional parts of a position, in particular a pneumatically or electromechanically actuated disc brake, in particular for a commercial vehicle, characterized in that reflectable signals are sent to the functional part to be checked by a transmitter, the reflected signals received by a receiver and the determined actual values compared with target values and evaluated.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Signale Ultraschallsignale ausgesandt und empfangen werden.2. The method according to claim 1, characterized in that ultrasonic signals are transmitted and received as signals.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Signale Laserstrahlen ausgesandt und empfangen werden.3. The method according to claim 1, characterized in that laser beams are emitted and received as signals.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierten Signale ermittelt werden, die von solchen Flächen der Verschleiß- und/oder Funktionsteilen reflektiert werden, die Trennfugen begrenzen.4. The method according to claim 1, characterized in that the reflected signals are determined, which are reflected by such surfaces of the wear and / or functional parts that limit the joints.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale ermittelt und ausgewertet werden, die abhängig vom Weg einer ein Funktionsteil bildenden Brücke einer Zuspannvorrichtung (4) reflektiert werden.5. The method according to claim 1, characterized in that the signals are determined and evaluated, which are reflected depending on the path of a bridge forming a functional part of an application device (4).
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschleiß von Verschleißteile bildenden Bremsbelägen (5) ermittelt wird.6. The method according to claim 1, characterized in that the wear of brake pads forming wear parts (5) is determined.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschleiß ei- ner ein Verschleißteil bildenden Bremsscheibe (1) ermittelt wird. 7. The method according to claim 1, characterized in that the wear of a brake disc (1) forming a wear part is determined.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Scheibenbremse oder an dazu benachbarten Teilen ein reflektierbare Signale aussendender Sender und ein die reflektierten Signale empfangender Empfänger vorgesehen sind, die mit einer Auswerteelektronik in Wirkverbindung stehen.8. The device for performing the method according to claim 1, characterized in that a reflective signals emitting transmitter and a receiver receiving the reflected signals are provided on a disc brake or on adjacent parts, which are operatively connected to an evaluation electronics.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender und/oder Empfänger ortsfest gegenüber den Verschleiß- und/oder Funktionsteilen angeordnet ist.9. The device according to claim 8, characterized in that the transmitter and / or receiver is arranged stationary with respect to the wear and / or functional parts.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender und/oder Empfänger an lageveränderbaren Bauteilen angeordnet ist.10. The device according to claim 8, characterized in that the transmitter and / or receiver is arranged on position-changing components.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender als Ultraschallsender (11) und der Empfänger als Ultraschallempfänger (12) ausgebildet sind.11. The device according to claim 8, characterized in that the transmitter is designed as an ultrasonic transmitter (11) and the receiver as an ultrasonic receiver (12).
12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender als Lasersender und der Empfänger als Laserempfänger ausgebildet sind.12. The apparatus according to claim 8, characterized in that the transmitter is designed as a laser transmitter and the receiver as a laser receiver.
13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender und Empfänger in einer Sender/Empfänger-Einheit (10, 13) zusammengefaßt sind.13. The apparatus according to claim 8, characterized in that the transmitter and receiver are combined in a transmitter / receiver unit (10, 13).
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sen- der/Empfänger-Einheit (10, 13) in einer Ummantelung (16) plaziert ist.14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the transmitter / receiver unit (10, 13) is placed in a casing (16).
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (16) teleskopartig ausgebildet ist. 15. The apparatus according to claim 14, characterized in that the casing (16) is telescopic.
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