EP2616706A1 - Verschleissweg-aufnehmer eines bremsbelags einer reibbremse - Google Patents

Verschleissweg-aufnehmer eines bremsbelags einer reibbremse

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EP2616706A1
EP2616706A1 EP11757606.6A EP11757606A EP2616706A1 EP 2616706 A1 EP2616706 A1 EP 2616706A1 EP 11757606 A EP11757606 A EP 11757606A EP 2616706 A1 EP2616706 A1 EP 2616706A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
resistance
wear path
resistance element
wear
sensor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11757606.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Eichler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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 EP2616706A1 publication Critical patent/EP2616706A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F16D66/026—Apparatus for indicating wear using electrical detection or indication means indicating different degrees of lining wear
    • F16D66/027—Sensors therefor
    • 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
    • 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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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/02—Braking members; Mounting thereof
    • F16D65/04—Bands, shoes or pads; Pivots or supporting members therefor
    • F16D65/092—Bands, shoes or pads; Pivots or supporting members therefor for axially-engaging brakes, e.g. disc brakes

Definitions

  • the invention relates to a wear path sensor of a brake pad of a friction brake.
  • the disc brake This consists in a typical design of a brake caliper, two brake pads and the brake disc. By means of the caliper clamping forces are applied and absorbed braking forces. The application forces act on both brake pads on the brake disc, which undergoes a delay of the rotational movement in dependence on the amount of Zuspann- force. This delay is largely determined by the coefficient of friction between the brake disc and brake pad. As the pads are structurally designed as wearing parts and the coefficients of friction are dependent on the strength, the pads are generally softer than the brake disc, that is, the pads learn about their service life, a change in the lining thickness, they wear.
  • Another proposal provides a continuous wear indicator in which the wear of the brake pads of a wheel brake is measured indirectly via an electronic angle measurement on a built-in wheel brake wear adjuster.
  • the disadvantage here is that the wear of the brake disk with a flows and thus it comes to a cumulative wear detection system brake pads / brake disc.
  • DE 10 2007 008 729 B4 describes a scanning element for detecting a wear path of a brake lining, in particular a friction brake. It comprises a housing with a scanning side and a connection side; and at least one electrical conductor in combination with at least one electrical resistance element. In this case, two dimensions of the resistance element and the electrical conductor in dependence on the wear path are not constant.
  • the resistive element is attached to a support having first and second conductors with a respective terminal for electrical connection to the resistive element.
  • the holder is formed as a wire hanger, and the first and second conductors are each connected at a terminal opposite the terminals with a conductive bridge. It is therefore the object of the present invention to provide an improved wear path sensor of a brake pad.
  • Another object is to provide a brake pad with such a wear path pickup.
  • the basic idea of the invention is to provide a wear path sensor with a three-dimensional electrical resistance element having a spatial shape, of which three dimensions can be changed depending on the wear path of a brake pad.
  • the pad wear can be separately recorded and output for each pad
  • the wear path sensor has a sensor in a housing, which is arranged in a brake pad so that it is subject to the same wear as the brake pad itself.
  • the wear path transducer with the probe is also shortened to the same extent by the wear. This results in an advantageously easy-to-measure resistance change, which is continuously present as an ohmic resistance. That is, a measurement and thus display of the lining thickness of each brake pad is possible regardless of the wear of the associated brake disc.
  • An inventive wear path pickup for detecting a wear path of a brake pad, in particular a friction brake, with a housing having a friction side and a connection side; and a sensor with two electrical conductor elements in combination with at least one three-dimensional electrical resistance element, wherein two dimensions of the resistance element depending on the wear path are not constant, characterized in that a third dimension of the three-dimensional resistive element as a function of the wear path is not constant is.
  • the wear path picker comprises the resistance element as a three-dimensional body extending in the direction of the wear path with a resistance length and perpendicular thereto with a resistance width. It also extends the resistance element perpendicular to this surface thus formed in a resistance thickness.
  • the resistance element may have a total resistance, which is changed at a reduced resistance length. For example, the total resistance may decrease. This can be achieved simply by reducing the resistance thickness of the resistance element with reduced resistance length and increasing the resistance width with reduced resistance length. Of course, the total resistance can also increase in the opposite way.
  • the resistance thickness of the resistive element may vary continuously or stepwise as the resistance length decreases; reduce or enlarge, wherein the resistance width can decrease or increase continuously or stepwise with reduced resistance length.
  • the resistance element in projection in the plane which is formed by the resistance length and the resistance width, has a triangular shape, wherein the base of this triangle extends in the direction of the resistance width and the legs of this triangle are connected in a tip which is arranged on the friction side.
  • the first conductor element is applied in an extension in a connecting portion on the resistance element in the direction of the one leg of the triangle in a first terminal portion and electrically connected to the resistance element and extends to the top of the triangle, wherein the second conductor element with a Connecting end opposite the first conductor element in a second connection portion at the edge is electrically conductively connected to the resistance element.
  • connection section ensures that an electron distribution is largely formed homogeneously in the resistance element.
  • This current is picked up with the connection end of the second conductor element functioning as current collector.
  • the second conductor element does not extend to the tip of the probe. It would form a contact at the top with the conductor end of the connecting portion of the first conductor element, which is not desirable because, for example, a measuring current thereby unnecessarily increased and protective measures must be taken.
  • an auxiliary energy source would be overloaded or would have to be over-dimensioned.
  • the legs of the triangle may be formed in the form of a predeterminable curve or a plurality of predeterminable curves.
  • the resistance element may have a trapezoidal shape in projection in the plane formed by the resistance length and the resistance width, wherein the base and the base side of this trapezoid extend in the direction of the resistance width and the base of this trapezoid is arranged on the friction side ,
  • the first conductor element is applied in an extension in a connecting portion on the resistance element in the direction of the one leg of the trapezoid in a first connection section and electrically connected to the resistance element and extends to the base of the trapezoid
  • the second conductor element is electrically conductively connected to a connection end opposite to the first conductor element in a second connection section on the base side of the trapezoid with the resistance element.
  • the legs of the trapezoid may be formed in the form of a predeterminable curve or several predeterminable curves.
  • the resistive element may be a metal foil or used as a resistive layer as a thin or thick film system.
  • a support member is provided which receives and stabilizes the resistance layer.
  • the structure of the sensor of the wear path sensor can be used in industrial mass production, e.g. for the production of electronic boards or resistance components (potentiometers, measuring resistors, resistance layers on substrates (ceramics and the like).
  • the resistance element is formed of a material which has a high resistivity characteristic and at the same time a low temperature coefficient.
  • the housing completely surrounds the resistance element, preferably made of an insulating material, eg ceramic, high-temperature filler. fabric, plastic, whereby the advantage is created that the resistance element is electrically insulated, wrapped heat and corrosion resistant and easy to work.
  • an insulating material eg ceramic, high-temperature filler. fabric, plastic
  • the wear path transducer has a voltage divider with at least one first divider resistor) and at least one second divider resistor.
  • the voltage divider enables a standard signal, e.g. 0 to 5 V, for the lining wear to produce.
  • a complex external evaluation can be reduced or even eliminated altogether.
  • an absolute temperature detection can also be realized.
  • a temperature compensation of the characteristic of the pickup can be realized.
  • the actual pad wear condition can be detected independently of the pad temperature.
  • the at least one second dividing resistor is connected electrically in parallel with the resistance element.
  • the at least one first divider resistor is electrically connected in series with the at least one second divider resistor and the resistor element and electrically connected to a third conductor terminal end.
  • the at least one first divider resistor may be a temperature-dependent resistor.
  • the housing comprises a sensor housing section with the friction side and an associated attachment section with the connection side and with a fastening profile. It is advantageous if the fastening profile is designed for a press fit, whereby the transducer is secured in a brake pad carrier against axial displacement.
  • the housing has at least one shoulder as a stop surface for defining a fixed position as a reference position.
  • a brake pad has the wear path transducer described above.
  • a plurality of wear path sensors can be used in a brake pad.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of an embodiment of a wear path transducer according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic perspective partial representation of a disk brake with the wear path sensors according to the invention according to FIG. 1;
  • FIG. 2 shows a schematic perspective partial representation of a disk brake with the wear path sensors according to the invention according to FIG. 1;
  • Fig. 3a-c are schematic representations of the Verschl cascade-pickup after
  • 5a-c are schematic representations of a variant of the Verschl utilizatweg- pickup at different wear conditions
  • Fig. 5d is an electrical circuit diagram of a voltage divider
  • FIG. 6a shows a schematic side view of a further variant of the wear path pickup
  • Fig. 6b is an enlarged detail view of the circle XI of Fig. 6a.
  • FIG. 7 shows a schematic partial sectional view of a brake pad with the further variant of the wear path pickup according to FIG. 6a.
  • a housing 19 is indicated in circular cylindrical shape only.
  • a sensor 2 with a first conductor element 9 and a second conductor element 13 is arranged and by means of a potting material 20, not shown, for.
  • a potting material 20 not shown, for.
  • the wear path pickup 1 has a friction side 21 which, when installed in a brake lining 26, 26 ', faces a brake disk 24 of a disk brake 23 (see FIG. 2).
  • a connection side 22 is arranged, from which the conductor connection ends 12 and 15 protrude.
  • the conductor connection ends 12 and 15 are provided, for example, via a suitable connection device (for example with a plug connection) for connection to a measuring device and extend in the interior of the housing 19 in each case in a first conductor element 9 and a second conductor element in the longitudinal direction of the housing 19 in the direction of the friction side 21 and are electrically connected to the sensor 2.
  • the sensor 2 of the wear path pickup 1 has a three-dimensional resistance element 4 on a support element 3, z. B. a ceramic substrate.
  • the carrier element 3 is constructed in the shape of an isosceles triangle whose base side, as the edge 5 of the sensor 2, faces the connection side 22 and whose legs converge in a point on the friction side 21.
  • the resistance element 4 is applied to the triangular support element 4, wherein it is applied here at the top in a resistance thickness 17 with a front edge 8 which is greater than the resistance thickness 17 at the edge 5.
  • the height of the triangle corresponds to a resistance length 16, and the rectangular length of the edge 5 is here a resistance width 18th
  • the first conductor element 9 is applied in an extension in a connecting portion 10 on the resistance element 4 above the one leg of the triangle formed by the carrier element 3 and the resistance element 4 applied thereto in a first connection section 6 and electrically conductively connected to the resistance element 4.
  • the connecting portion 10 extends to the apex of the triangle and ends above the front edge 8 of the resistance element 4 in a conductor end 1 1. This triangle thus formed can also lie in a projection plane.
  • the task of the first conductor element 9 is to initiate a current across the entire resistance element 4 as far as the tip (front edge 8), thereby ensuring that an electron distribution is formed largely homogeneously in the resistance element 4.
  • This current is picked up with a connection end 14 of the second conductor element 13, which acts as a current collector, and which is connected to the resistance element 4 in an electrically conductive manner opposite the first conductor element 9 in a second connection section 7 at the edge 5.
  • the second conductor element 13 does not extend to the tip of the probe 2. It would form a contact at the tip with the conductor end 1 1 of the connecting portion 10 of the first conductor element 9, which is not desirable.
  • the resistance element 4 is preferably formed as a resistance layer of a material having a high resistivity value and at the same time has a low temperature coefficient. It is thereby achieved that, relative to an output resistance variable in the unworn state at full resistance 16 (see also FIG. 3a), a significant change in resistance is obtained when a wear path occurs.
  • resistive films or thin or thick film systems can be used for the resistive element 4 as a resistive layer.
  • the resistive element 4 is applied to a support element 3 made of a material which has a stabilizing function.
  • the wear path pickup 1 can be used, for example, in a disk brake 23, as shown in Fig. 2 in a schematic, perspective partial view.
  • each brake pad 26, 26 ' is arranged on an associated pad carrier 25, 25', each brake pad 26, 26 'having a respective pad thickness 27, 27'.
  • a wear path pickup 1 is introduced within each brake pad 26, 26 '. The surfaces of the brake pads 26, 26 ', which bear against the brake disk 24, are aligned in the new, unworn state with the friction sides 21 of the wear path pickups.
  • the potting material 20 has the task to protect the sensor 2 against external influences, to electrically isolate and to allow mounting in the lining application.
  • the material used is preferably a material whose strength has approximately the same strength as the associated brake lining 26, 26 'or significantly softer than the brake disc 24, is electrically insulating, temperature / corrosion resistant and easy to process. This can / can for example
  • each Verschl micherieweg- transducer 1 depending on its state of wear, which corresponds to the respective wear of the brake lining thickness 27, 27 ', has a certain resistance value of its respective resistance element 4 , which is measurable at the terminals 12, 15 of the conductor elements 9, 13 and can be assigned to the real wear value in an evaluation unit, not shown, via a corresponding calibration.
  • the electrical relationship is evaluated, namely that the electrical resistance of a material depends on the specific resistance, the cross-section or the width and its thickness and the length of the conductor through which a current flows.
  • p is the electrical resistivity of the conductor through which a current flows
  • I the resistance length 16 of the probe 2
  • A the cross-sectional area of the resistance element 4 with the resistance width 18 as variable b and the resistance thickness 17 as variable d.
  • the resistance element 4 is formed three-dimensionally and has the variable variables (sizes) resistance length 16 (I), resistance thickness 17 (d) and resistance width 18 (b).
  • the resistance of the resistance layer 4 of the sensor 2 of the wear path pickup 1 is thus dependent on three variables dependent on the wear state. These three wear-state-dependent variables characterize the total resistance value of the resistance layer 4 of the sensor 2.
  • the resistance length 16 of the sensor 2 corresponds to the brake pad wear, which is smaller by a certain residual dimension than the respective brake pad thickness 27, 27 '.
  • the resistance width 18 is determined as a function of an available installation space, and the resistance thickness 17 is either constant or continuously variable or stepped (see below). This makes it possible to influence the characteristic curve of the sensor 2 or of the wear path pickup 1.
  • FIG. 3a to 3c show schematic representations of the wear path pickup 1 according to FIG. 1 at different wear states of an associated brake pad 26, 26 '.
  • the wear path pickup 1 is new and unworn.
  • the resistance length 16 is not shortened.
  • a resistance measured at the conductor terminal ends 12 and 15 is relatively small.
  • FIG. 3b A wear condition of approximately 50% is shown in FIG. 3b.
  • the Verschl furnishweg- transducer 1 is removed by about 50% to a resistance length 16 'of the friction side 21 ago.
  • the cross-sectional area of the resistance element 4 has become smaller compared to the new state according to FIG. 3a and the measured resistance is greater than in the unworn state.
  • the connecting portion 10 of the first conductor element 9 is also removed.
  • Fig. 3c shows a state of wear with residual coating.
  • the wear path transducer 1 is almost 100% removed to a remaining resistance length 16 ", wherein the resistance due to the now smallest cross-section of the remaining resistive element 4 is significantly higher than in the unworn state.
  • the resistance element 4 can be connected in series with a further resistor, wherein a voltage divider is realized.
  • a current divider In combination with a resistance connected in parallel to the resistor 4, a current divider can be built up.
  • the current flowing through must be kept constant for a variable voltage as a function of the wear; for a variable current the voltage must remain constant.
  • the resistance of the resistance element 4 it can be formed with steps 28 over the resistance length 16 as shown in FIG. 4 a in a variant.
  • the number of stages 28 can be arbitrary. Here, six stages 28 are shown with different thickness in the direction of the resistance thickness 17, wherein the height of the steps 28 decreases from the front edge 8 to the edge 5 of the resistance element 4 out.
  • the height of the steps can also - as shown in Fig. 4b - increase from the front edge 8 ago.
  • the front edge 8 is widened in the direction of the resistance width 18 at the wear-resistant friction side 21.
  • the conductor elements 9 and 13 are now in the direction of the resistance width 18 shortened edge 5 as already described above in connection with FIG. 1 attached.
  • the widened front edge 8 forms a base 8 'of the trapezoid and the edge 5 forms the base 8' parallel base side 5 'of the trapezoid.
  • the connecting portion 10 is located on a leg of this trapezoid and extends from the edge 5 to the front edge. 8
  • FIG. 4 d shows a further variant, wherein the legs of the triangle of the resistance element 4 follow a predeterminable course of a curve 29.
  • the wear path pickup 1 can be used not only for detecting a wear path of brake pads for disc brakes 23, in particular pneumatically applied disc brakes 23, in the commercial vehicle sector, but also in all other applications in which wear or a path change takes place in the form of material removal.
  • the wear path pickup 1 it is also conceivable to carry out the wear path pickup 1 as a temperature sensor in order to allow corresponding temperature-dependent resistance corrections. Such an integration of a temperature detection is possible due to the property that the resistance coefficient of the resistance element 4 is temperature-dependent.
  • FIGS. 3a-c show schematic representations of a variant of the wear path pickup 1 in the case of various wear states similar to FIGS. 3a-c.
  • the pointing to the friction side 21 part of the sensor 2 is similar in structure as already explained above in connection with Fig. 3a-c. Therefore, only the differences from FIGS. 3a-c will be described here and then explained in more detail.
  • the carrier element 3 has at the edge 5 of the triangle, which faces the connection side 22, a rectangular projection here, which is designated as an additional function section 30 and extends to the connection side 22.
  • the additional function section 30 serves here for receiving a first and second divider resistor 31, 32 and for fixing a corresponding third conductor element 34 with a third conductor connection end 33.
  • the divider resistors 31, 32 are used to implement the above-described voltage or current divider and will be below explained in more detail.
  • the triangular shape of the probe 2 forms a right-angled triangle, the right angle of this triangle being enclosed by the edge 5 and the side with the first conductor element 9.
  • the first conductor element 9 and the connecting portion 10 extend in a common plane, which is spanned by the resistance length 16 and the resistance thickness 17.
  • the front edge 8 of the sensor 2 is arranged on the friction side 21 off-center.
  • the first conductor element 9 extends with its connecting portion 10 to the front edge 8 of the sensor 2, as shown in Fig. 3a-c.
  • the conductor end 1 1 of the first conductor element is arranged above the front edge 8. If the electrically connected to the conductor end 1 1 first conductor connection end 12 z. B. electrically conductively connected to ground of an associated vehicle, the dependent of the associated brake pad thickness 27, 27 'resistance value of the sensor 2 is not changed both unactuated and operated brake when the conductor end 1 1 with the electrically conductive to ground connected brake disc (or brake drum, depending on the brake version) comes into contact. In other words, the brake pad thickness 27, 27 'can always be detected without exception.
  • z. B. the conductor end 1 1 via the first conductor terminal 12, z. B. over another resistor to be set to a specific electrical potential. Then, when the brake is applied, the conductor end 1 1 comes into contact with the brake disc / B rem ström mel at the further resistance, which can be used as a signal for the time in which the brake pad contacts the brake disc / brake drum.
  • This signal can z. B. for a control loop or for a fault monitoring (eg., Incorrect operation by brake valves, unwanted Lspectmusverring réelle etc.) can be used.
  • the further resistance could be z. B. be applied to the functional portion 30.
  • the functional section 30 comprises an extension of the carrier element 3.
  • the resistor element 4 terminates at the edge 5.
  • the second divider resistor 32 is arranged parallel to the edge 5. Further in the direction of the connection side 22, the first divider resistor 31 is arranged.
  • the divider resistors 31, 32 can each z. B. executed by means of additional resistance layers be applied to the carrier element 3 on the additional functional portion 30. Even discrete resistance components are of course possible.
  • the first divider resistor 31 is electrically conductively connected to the second conductor element 13 on one side in a first divider connection section 36 and extends in the direction of the resistance width 18 to approximately the middle of the auxiliary function section 30. There, the other side opposite the first divider connection section 36 in a second divider terminal portion 37 in the region of a third conductor end 35 of the third conductor element 34 is electrically connected.
  • the third conductor connection end 33 is on the connection side 22 between the other conductor connection ends 12 and 15 led out of the pickup 1.
  • the second divider resistor 32 is made shorter in the direction of the resistance length 16 than the first divider resistor 31 and also electrically conductively connected to the second divider element 13 on one side in a third divider connection section 38, like the first divider resistor 31.
  • the second divider resistor extends in the direction of the resistance width 18 across the width of the additional functional section 30 parallel to the edge 5 to the first conductor element 9, with which it is electrically conductively connected in a fourth divider terminal section 39.
  • Fig. 5d shows an electrical circuit diagram of a voltage divider, which is formed with the variant of Fig. 5a-c.
  • the reference numerals in the diagram correspond to those in Fig. 5a-c.
  • the second divider resistor 32 is electrically connected across the third and fourth divider terminal sections 38, 39 in parallel with the resistor element 4, whereas the first divider resistor 31 has one terminal via the first divider terminal section 36 with both a terminal of the second divider resistor 32 and a terminal of the resistor element 4 electrically conductively connected.
  • the first divider resistor 31 is electrically connected in series with the resistor element 4 and the second divider resistor 32.
  • a voltage divider is realized, which lies between the first and second conductor connection ends 12 and 15. A partial voltage of this voltage divider can be tapped at the second conductor connection end 15.
  • the first divider resistor 31 made of a material having a particular temperature behavior, for. As a temperature-dependent resistor, be executed and serve as a temperature sensor. Between the third In this case, a temperature-dependent resistance value of the first divider resistor 31 could be detected at the connection end 33 and the second conductor connection end 15.
  • a discrete sensor element can be used as a temperature sensor, wherein z. B. also another conductor connection end (not shown) would be possible.
  • this voltage divider integrated in the transducer 1 it is possible to generate a standard signal, e.g. 0 to 5 V, for the lining wear to produce. This can z. As a complex external transmitter can be reduced or even eliminated altogether. In the absence of this evaluation an analog Belagverschl fashionschreib- detection is conceivable, the z. B. is performed in defined maintenance intervals. The transducer 1 is supplied only during the measurement with a voltage source, a disassembly of tires of the associated brakes is therefore superfluous.
  • a temperature compensation of the characteristic curve of the pickup 1 can be realized.
  • the actual pad wear condition can be detected independently of the pad temperature.
  • FIG. 6a shows a schematic side view of a further variant of the wear path pickup 1.
  • FIG. 6b shows an enlarged detail view of the circle XI from FIG. 6a.
  • FIG. 7 is a schematic partial sectional view of a brake pad 26, 26 'with the further variant of the wear path pickup 1 according to FIG. 6a.
  • the housing 19 is designed as a sheath of electrically insulating material, such. As a temperature-resistant potting compound, formed in a defined form.
  • the housing 19 has a sensor housing section 40 with the friction side 21 and a fastening section 41 connected thereto with the connection side 22 for the conductor connection ends 12, 13 (and possibly further).
  • the sensor housing portion 40 and the attachment portion 41 are formed here with a circular cylindrical cross section. Other cross sections are of course possible.
  • An outer diameter of the attachment portion 41 is larger than an outer diameter of the sensor housing portion 40.
  • the attachment portion 41 has a fastening profile 43, as can be seen in the enlarged view of FIG. 6b.
  • the fastening profile 43 has circumferential rounded ribs which are arranged next to one another in the axial direction.
  • the fastening profile 43 is here as a Verklemmungsprofil for frictional attachment of the transducer 1 with the mounting portion 41 in the lining carrier 25, 25 ', as shown in FIG. 7.
  • the lining carrier 25, 25 ' is provided with a fastening receptacle 44, which corresponds to the fastening section 41 of the receptacle 1.
  • the mounting receptacle 44 is a bore with a stepped contour with a contact surface 45.
  • the contact surface 45 is provided with a bore which is slightly larger in diameter than the outer diameter of the sensor housing portion 40 of the pickup 1.
  • the brake lining 26, 26 ' has a bore, which is coaxial to the fastening receptacle 44 and the contact surface 45, for the sensor housing section 40 of the receptacle 1.
  • the transducer 1 is inserted into the lining carrier 25, 25 'in such a way that the shoulder 42 of the fastening portion 41 bears against the abutment surface 45 of the fastening receptacle 44. As a result, the sensor 1 is fixed in a defined position in the lining carrier 25, 25 'with respect to the brake lining 26, 26'.
  • This defined determination for the formation of a reference position is necessary in order to unambiguously assign the characteristic curve of the pickup 1 to the wear amount of the brake pad 26, 26 '.
  • the fastening profile 43 forms a radial clamping by a press fit for non-positive fixing of the fastening portion 41 of the transducer in the fastening receptacle 44 of the lining carrier 25, 25 '. Due to the interference fit, the transducer in the actuation case of the brake pad 26, 26 'axially can not be moved, which would have a distortion of the characteristic result.
  • the resistance thickness 17 of the resistance element 4 can decrease continuously over the resistance length 16 or be combined with steps 28.
  • the steps 28 may decrease in their thickness (in the direction of the resistance thickness 17), increase or remain constant.
  • the stop surface 42 of the housing 19 of the transducer 1 is integrally formed on the sensor housing portion 41, wherein the transducer 1 from the brake lining side in the lining carrier 25, 25 'can be used.

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Abstract

Ein Verschleißweg-Aufnehmer (1) zur Erfassung eines Verschleißwegs eines Bremsbelags, insbesondere einer Reibbremse, mit einem Gehäuse (19) mit einer Reibseite (21) und einer Anschlussseite (22) und einem Fühler (2) mit zwei elektrischen Leiterelementen (9, 13) in Kombination mit mindestens einem elektrischen Widerstandselement (4), wobei zwei Abmessungen des Widerstandselementes (4) in Abhängigkeit von dem Verschleißweg nicht konstant sind. Eine dritte Abmessung des als dreidimensional ausgebildeten Widerstandselementes (4) ist in Abhängigkeit von dem Verschleißweg nicht konstant.

Description

Verschleißweg-Aufnehmer eines Bremsbelags einer Reibbremse
Die Erfindung betrifft einen Verschleißweg-Aufnehmer eines Bremsbelags einer Reibbremse.
Fahrzeuge und bestimmte technische Geräte, zum Beispiel Hebezeuge, verwenden häufig Reibungsbremsen, um kinetische Energie umzuwandeln. Bevorzugt wird dabei speziell in Personenkraftwagen und bei Nutzfahrzeugen die Scheibenbremse. Diese besteht in einer typischen Bauform aus einem Bremssattel, zwei Bremsbelägen und der Bremsscheibe. Mittels des Bremssattels werden Zuspannkräfte aufgebracht und Bremskräfte aufgenommen. Die Zuspannkräfte wirken über beide Brems- beläge auf die Bremsscheibe, welche in Abhängigkeit von der Höhe der Zuspann- kraft eine Verzögerung der Rotationsbewegung erfährt. Diese Verzögerung wird maßgeblich vom Reibwert zwischen Bremsscheibe und Bremsbelag mitbestimmt. Da die Beläge konstruktiv als Verschleißteile ausgelegt werden und die Reibwerte abhängig von der Festigkeit sind, sind die Beläge generell weicher als die Bremsschei- be, das heißt, die Beläge erfahren über ihre Gebrauchsdauer eine Änderung der Belagstärke, sie verschleißen.
Aus dieser durch den Verschleiß bedingten Belagstärkenänderung ergibt sich die Notwendigkeit, dass vom Fahrzeugnutzer erkannt wird, wann die Beläge eine so ge- nannte Restbelagstärke bzw. Verschleißgrenze erreicht haben und ein Austausch der Bremsbeläge notwendig ist. Um eine optimale Nutzung der Bremsbeläge zu gewährleisten, ist es wünschenswert, dass jederzeit der momentane Istzustand der einzelnen Bremsbeläge, das heißt ihre Belagstärke erfasst werden kann. Es sind Vorschläge dazu gemacht worden, von denen einer vorsieht, eine auf dem Bremsbelag aufgebrachte Markierung regelmäßig zu kontrollieren und somit ein Entscheidungskriterium zum Belagwechsel zu geben. Diese Kontrolle erfordert aber eine bestimmte Regelmäßigkeit sowie bestimmte Säuberungsarbeiten, um die Markierung eindeutig zu erkennen.
Ein anderer Vorschlag liefert eine kontinuierliche Verschleißanzeige, bei welcher der Verschleiß der Bremsbeläge einer Radbremse indirekt über eine elektronische Drehwinkelmessung an einem in der Radbremse integrierten Verschleißnachsteller gemessen wird. Nachteilig hierbei ist, dass der Verschleiß der Bremsscheibe mit ein- fließt und es somit zu einer Summenverschleißerfassung des Systems Bremsbeläge/Bremsscheibe kommt.
DE 10 2007 008 729 B4 beschreibt ein Abtastelement zur Erfassung eines Verschleißwegs eines Bremsbelags, insbesondere einer Reibbremse. Es umfasst ein Gehäuse mit einer Abtastseite und einer Anschlussseite; und mindestens einen elektrischen Leiter in Kombination mit mindestens einem elektrischen Widerstandselement. Dabei sind zwei Abmessungen des Widerstandselementes und des elektrischen Leiters in Abhängigkeit vom Verschleißweg nicht konstant. Das Widerstandselement ist an einer Halterung angebracht, die einen ersten und zweiten Leiter mit einem jeweiligen Anschluss zur elektrischen Verbindung mit dem Widerstandselement aufweist. Die Halterung ist als ein Drahtbügel ausgebildet ist, und der erste und zweite Leiter sind jeweils an einem den Anschlüssen gegenüber liegenden Ende mit einer leitenden Brücke verbunden. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Verschleißweg-Aufnehmer eines Bremsbelags zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen Bremsbelag mit einem solchen Verschleißweg-Aufnehmer bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch einen Verschleißweg-Aufnehmer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und 3 gelöst.
Die weitere Aufgabe wird durch einen Bremsbelag mit den Merkmalen des An- Spruchs 18 gelöst.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, einen Verschleißweg-Aufnehmer mit einem dreidimensionalen elektrischen Widerstandselement mit einer räumlichen Gestalt zu schaffen, von der drei Abmessungen in Abhängigkeit vom Verschleißweg eines Bremsbelags veränderbar sind.
Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass ein Widerstand des Widerstandselementes in Abhängigkeit vom Verschleißweg verändert wird, wobei dieser Widerstand ein Maß für den Verschleißweg bildet.
Weitere Vorteile der Erfindung sind:
- direkte Messung des Verschleißzustandes eines Bremsbelags, wobei die tatsächliche Belagstärke erfasst wird; - permanente Messung des Verschleißzustandes, es wird zu jeder Zeit die tatsächliche Belagstärke ausgelesen;
- der Belagverschleiß kann für jeden Belag separat erfasst und ausgegeben werden;
- Kostenersparnis durch verringerten mechanischen Aufbau und geringeren Mate- rialeinsatz ist möglich;
- Optimierung der Nutzung des Belagverschleißvolumens, da der Scheibenverschleiß bei dieser Messung nicht mit einfließt;
- Abmessungen des Abtastelementes sind frei variierbar;
- Integration einer Temperaturerfassung ist möglich auf Grund der Eigenschaft, dass der Widerstandskoeffizient des Widerstandselementes temperaturabhängig ist.
Der Verschleißweg-Aufnehmer weist einen Fühler in einem Gehäuse auf, welches in einem Bremsbelag so angeordnet ist, dass es dem gleichen Verschleiß wie der Bremsbelag selbst unterworfen ist. Damit wird der Verschleißweg-Aufnehmer mit dem Fühler ebenfalls in gleichem Maß durch den Verschleiß verkürzt. Dieses ergibt eine vorteilhaft einfach zu messende Widerstandsänderung, welche als ein ohmscher Widerstandswert kontinuierlich vorliegt. Das heißt, eine Messung und somit Anzeige der Belagstärke eines jeden Bremsbelags ist unabhängig vom Verschleiß der zugehörigen Bremsscheibe möglich.
Ein erfindungsgemäßer Verschleißweg-Aufnehmer zur Erfassung eines Verschleißwegs eines Bremsbelags, insbesondere einer Reibbremse, mit einem Gehäuse mit einer Reibseite und einer Anschlussseite; und einem Fühler mit zwei elektrischen Leiterelementen in Kombination mit mindestens einem dreidimensionalen elektrischen Widerstandselement, wobei zwei Abmessungen des Widerstandselementes in Abhängigkeit von dem Verschleißweg nicht konstant sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Abmessung des als dreidimensional ausgebildeten Widerstandselementes in Abhängigkeit von dem Verschleißweg nicht konstant ist.
Dabei wird der Zusammenhang vorteilhaft benutzt, dass der elektrische Widerstand eines Leiters von dessen spezifischem Widerstand, seiner Länge und seines Querschnitts abhängt. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Der Verschleißweg-Aufnehmer weist das Widerstandselement als ein dreidimensionaler Körper auf, der sich in Richtung des Verschleißwegs mit einer Widerstandslänge und senkrecht dazu mit einer Widerstandsbreite erstreckt. Außerdem erstreckt sich das Widerstandselement senkrecht zu dieser so gebildeten Fläche in einer Widerstandsdicke. Somit sind drei vorher festlegbare Variable vorhanden, mit denen das Widerstandselement an die Forderungen eines großen Messeffektes anpassbar ist. Hierbei kann das Widerstandselement einen Gesamtwiderstand aufweisen, welcher bei einer verkleinerten Widerstandslänge verändert ist. Zum Beispiel kann sich der Gesamtwiderstand verkleinern. Dies kann dadurch einfach erreicht werden, indem sich die Widerstandsdicke des Widerstandselementes bei verkleinerter Widerstandslänge verkleinert und sich die Widerstandsbreite bei verkleinerter Widerstandslänge erhöht. Natürlich kann sich der Gesamtwiderstand in umgekehrter Weise auch vergrößern.
Alternativ oder in Kombination dazu kann sich die Widerstandsdicke des Widerstandselementes bei verkleinerter Widerstandslänge kontinuierlich oder stufenweise verändern, d.h. verkleinern oder vergrößern, wobei sich die Widerstandsbreite bei verkleinerter Widerstandslänge kontinuierlich oder stufenweise verkleinern oder vergrößern kann.
Es ist in einer Ausführung vorgesehen, dass das Widerstandselement in Projektion in der Ebene, die von der Widerstandslänge und der Widerstandsbreite gebildet ist, eine Dreieckgestalt aufweist, wobei die Basis dieses Dreiecks in Richtung der Widerstandsbreite verläuft und die Schenkel dieses Dreiecks in einer Spitze verbunden sind, die an der Reibseite angeordnet ist. In bevorzugter Ausgestaltung ist das erste Leiterelement in einer Verlängerung in einem Verbindungsabschnitt auf dem Widerstandselement in Richtung des einen Schenkels des Dreiecks in einem ersten Anschlussabschnitt aufgebracht und mit dem Widerstandselement elektrisch leitend verbunden und erstreckt sich bis zur Spitze des Dreiecks, wobei das zweite Leiterelement mit einem Verbindungsende gegenüberliegend dem ersten Leiterelement in einem zweiten Anschlussabschnitt am Rand mit dem Widerstandselement elektrisch leitend verbunden ist. Dieser Verbindungsabschnitt sorgt dafür, dass eine Elektronenverteilung weitestgehend homogen in dem Widerstandselement ausgebildet wird. Abgegriffen wird dieser Strom mit dem als Stromabgreifer fungierenden Verbindungsende des zweiten Leiterelemen- tes. Das zweite Leiterelement verläuft nicht bis an die Spitze des Fühlers. Es würde an der Spitze mit dem Leiterende des Verbindungsabschnitts des ersten Leiterelementes einen Kontakt bilden, was nicht erwünscht ist, da sich z.B. ein Messstrom dadurch unnötig erhöht und Schutzmaßnahmen ergriffen werden müssen. Außerdem würde dadurch eine Hilfsenergiequelle überlastet bzw. müsste überdimensioniert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung können die Schenkel des Dreiecks in Form einer vorbestimmbaren Kurve oder mehrerer vorbestimmbarer Kurven ausgebildet sein. Dadurch ist eine besonders anpassungsfähige Kennlinie des Widerstandselementes zu erzielen.
In einer alternativen Ausführung kann das Widerstandselement in Projektion in der Ebene, die von der Widerstandslänge und der Widerstandsbreite gebildet ist, eine Trapezgestalt aufweist, wobei die Basis und die Grundseite dieses Trapezes in Richtung der Widerstandsbreite verlaufen und die Basis dieses Trapezes an der Reibseite angeordnet ist. Auch hierbei ist ähnlich wie bei der Dreieckgestalt das erste Leiterelement in einer Verlängerung in einem Verbindungsabschnitt auf dem Widerstandselement in Richtung des einen Schenkels des Trapezes in einem ersten Anschluss- abschnitt aufgebracht und mit dem Widerstandselement elektrisch leitend verbunden und erstreckt sich bis zur Basis des Trapezes, wobei das zweite Leiterelement mit einem Verbindungsende gegenüberliegend dem ersten Leiterelement in einem zweiten Anschlussabschnitt an der Grundseite des Trapezes mit dem Widerstandselement elektrisch leitend verbunden ist.
Auch in dieser Ausführung können die Schenkel des Trapezes in Form einer vorbestimmbaren Kurve oder mehrerer vorbestimmbarer Kurven ausgebildet sein.
Das Widerstandselement kann eine Metallfolie sein oder als Widerstandsschicht als Dünn- oder Dickschichtsystem verwendet werden. Als Widerstandsschicht ist ein Trägerelement vorgesehen, welches die Widerstandsschicht aufnimmt und stabilisiert.
Der Aufbau des Fühlers des Verschleißweg-Aufnehmers kann in einer industriellen Serienfertigung, z.B. zur Herstellung elektronischer Platinen bzw. Widerstandsbauteilen (Potentiometer, Messwiderstände, Widerstandsschichten auf Substraten (Keramik u.ä.), leicht hergestellt werden.
Das Widerstandselement ist aus einem Material gebildet ist, welches einen hohen spezifischen Widerstandskennwert und gleichzeitig einen geringen Temperaturkoeffizienten aufweist.
Es ist vorgesehen, dass das Gehäuse das Widerstandselement vollständig umgibt, vorzugsweise aus einem isolierenden Material, z.B. Keramik, Hochtemperaturfüll- stoff, Kunststoff, wodurch der Vorteil geschaffen ist, dass das Widerstandselement elektrisch isoliert, wärme- und korrosionsbeständig umhüllt und leicht verarbeitbar ist.
In einer weiteren Ausführung weist der Verschleißweg-Aufnehmer einen Spannungsteiler mit mindestens einem ersten Teilerwiderstand) und mindestens einem zweiten Teilerwiderstand auf. Der Spannungsteiler ermöglicht es, ein Normsignal, z.B. 0 bis 5 V, für den Belagverschleiß zu erzeugen. Damit kann z.B. eine aufwändige externe Auswerteelektronik reduziert werden oder sogar gänzlich entfallen. Durch die Verwendung dieses Spannungsteilers kann ebenfalls eine Absoluttemperaturerfassung realisiert werden. Zusätzlich lässt sich eine Temperaturkompensation der Kennlinie des Aufnehmers realisieren. Damit kann der tatsächliche Belagverschleißzustand unabhängig von der Belagtemperatur erfasst werden.
In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass der mindestens eine zweite Teilerwiderstand elektrisch parallel zu dem Widerstandselement geschaltet ist.
In einer noch weiteren Ausführung ist der mindestens eine erste Teilerwiderstand mit dem mindestens einen zweiten Teilerwiderstand und dem Widerstandselement elektrisch in Reihe geschaltet ist und mit einem dritten Leiteranschlussende elektrisch leitend verbunden.
In einer anderen Ausführung kann der mindestens eine erste Teilerwiderstand ein temperaturabhängiger Widerstand sein. Damit ist eine separate Temperaturmessung möglich. In einer noch weiteren Ausführung umfasst das Gehäuse einen Fühlergehäuseabschnitt mit der Reibseite und einen damit verbundenen Befestigungsabschnitt mit der Anschlussseite und mit einem Befestigungsprofil. Es ist dabei vorteilhaft, wenn das Befestigungsprofil für einen Presssitz ausgebildet ist, wodurch der Aufnehmer in einem Bremsbelagträger gegen axiale Verschiebung gesichert ist.
In einer weiteren Ausführung weist das Gehäuse mindestens eine Schulter als Anschlagfläche zur Definition einer festen Position als Referenzposition auf.
Ein Bremsbelag weist den oben beschriebenen Verschleißweg-Aufnehmer auf. Es ist natürlich auch möglich, dass mehrere Verschleißweg-Aufnehmer in einem Bremsbelag eingesetzt werden können.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen: Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verschleißweg-Aufnehmers;
Fig. 2 eine schematische perspektivische Teildarstellung einer Scheiben- bremse mit den erfindungsgemäßen Verschleißweg-Aufnehmern nach Fig. 1 ;
Fig. 3a-c schematische Darstellungen des Verschleißweg-Aufnehmers nach
Fig. 1 bei verschiedenen Verschleißzuständen;
Fig. 4a-d geometrische Varianten eines Widerstands des Verschleißweg- Aufnehmers nach Fig. 1 ;
Fig. 5a-c schematische Darstellungen einer Variante des Verschleißweg- Aufnehmers bei verschiedenen Verschleißzuständen;
Fig. 5d ein elektrisches Schaltbild eines Spannungsteilers;
Fig. 6a eine schematische Seitenansicht einer weiteren Variante des Ver- schleißweg-Aufnehmers;
Fig. 6b eine vergrößerte Detailansicht des Kreises XI aus Fig. 6a; und
Fig. 7 eine schematische Teilschnittansicht eines Bremsbelags mit der wei- teren Variante des Verschleißweg-Aufnehmers nach Fig. 6a.
In Fig. 1 wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verschleißweg- Aufnehmers 1 in perspektivischer Ansicht vereinfacht dargestellt. Hierbei ist ein Gehäuse 19 in kreiszylinderförmiger Gestalt nur angedeutet. Innerhalb dieses Gehäuses 19 ist ein Fühler 2 mit einem ersten Leiterelement 9 und einem zweiten Leiterelement 13 angeordnet und mittels eines nicht gezeigten Vergussmaterials 20, z. B. ein elektrisch nicht leitender Füllstoff, in dem Gehäuse 19 fest eingebracht, wobei ein erstes Leiteranschlussende 12 und ein zweites Leiteranschlussende 15 aus dem Gehäuse 19 herausragen.
Der Verschleißweg-Aufnehmer 1 weist eine Reibseite 21 auf, die bei Einbau in einen Bremsbelag 26, 26' zu einer Bremsscheibe 24 einer Scheibenbremse 23 (siehe Fig. 2) weist. Gegenüber der Reibseite 21 ist eine Anschlussseite 22 angeordnet, aus welcher die Leiteranschlussenden 12 und 15 herausragen. Die Leiteranschlussenden 12 und 15 sind beispielsweise über eine geeignet Anschlusseinrichtung (beispielsweise mit einer Steckverbindung) zum Anschluss an eine Messvorrichtung vorgesehen und erstrecken sich im Inneren des Gehäuses 19 jeweils in einem ersten Leiterelement 9 und einem zweiten Leiterelement in Längsrichtung des Gehäuses 19 in Richtung zu der Reibseite 21 und sind mit dem Fühler 2 elektrisch leitend verbunden.
Der Fühler 2 des Verschleißweg-Aufnehmers 1 besitzt ein dreidimensionales Widerstandselement 4 auf einem Trägerelement 3, z. B. ein Keramiksubstrat. Das Trägerelement 3 ist in Gestalt eines gleichschenkligen Dreiecks aufgebaut, deren Basisseite als Rand 5 des Fühlers 2 zur Anschlussseite 22 weist und dessen Schenkel in ei- ner Spitze an der Reibseite 21 zusammenlaufen.
Das Widerstandselement 4 ist auf dem dreieckförmigen Trägerelement 4 aufgebracht, wobei sie hier an der Spitze in einer Widerstandsdicke 17 mit einer Vorderkante 8 aufgebracht ist, die größer ist als die Widerstandsdicke 17 am Rand 5. Die Höhe des Dreiecks (vom Rand 5 zur Spitze) entspricht einer Widerstandslänge 16, und die dazu rechtwinklige Länge des Rands 5 ist hier eine Widerstandsbreite 18.
Das erste Leiterelement 9 ist in einer Verlängerung in einem Verbindungsabschnitt 10 auf dem Widerstandselement 4 über dem einen Schenkel des durch das Träger- element 3 und dem darauf aufgebrachten Widerstandselement 4 gebildeten Dreiecks in einem ersten Anschlussabschnitt 6 aufgebracht und mit dem Widerstandselement 4 elektrisch leitend verbunden. Der Verbindungsabschnitt 10 erstreckt sich bis zur Spitze des Dreiecks und endet über der Vorderkante 8 des Widerstandselementes 4 in einem Leiterende 1 1 . Dieses so gebildete Dreieck kann auch in einer Projektions- ebene liegen.
Das erste Leiterelement 9 hat die Aufgabe, einen Strom über das gesamte Widerstandselement 4 bis an die Spitze (Vorderkante 8) einzuleiten und stellt dadurch sicher, dass eine Elektronenverteilung weitestgehend homogen in dem Widerstands- element 4 ausgebildet wird. Abgegriffen wird dieser Strom mit einem als Stromabgreifer fungierenden Verbindungsende 14 des zweiten Leiterelementes 13, welches gegenüberliegend dem ersten Leiterelement 9 in einem zweiten Anschlussabschnitt 7 am Rand 5 mit dem Widerstandselement 4 elektrisch leitend verbunden ist. Das zweite Leiterelement 13 verläuft nicht bis an die Spitze des Fühlers 2. Es würde an der Spitze mit dem Leiterende 1 1 des Verbindungsabschnitts 10 des ersten Leiterelementes 9 einen Kontakt bilden, was nicht erwünscht ist.
Das Widerstandselement 4 ist vorzugsweise als eine Widerstandsschicht aus einem Material gebildet, welches einen hohen spezifischen Widerstandskennwert und gleichzeitig einen geringen Temperaturkoeffizienten aufweist. Dadurch wird erzielt, dass relativ zu einer Ausgangswiderstandsgröße im unverschlissenen Zustand bei vollständiger Widerstandsänge 16 (siehe auch Fig. 3a) bei einem auftretenden Verschleißweg eine deutliche Widerstandsänderung erhalten wird. Typischerweise können für das Widerstandselement 4 als Widerstandsschicht Widerstandsfolien oder Dünn- bzw. Dickschichtsysteme zum Einsatz kommen. Im Fall von Dünn- bzw. Dickschichtsystemen ist das Widerstandselement 4 auf einem Trägerelement 3 aus einem Material, das eine stabilisierende Funktion ausübt, aufgebracht.
Der Verschleißweg-Aufnehmer 1 kann zum Beispiel bei einer Scheibenbremse 23 verwendet werden, wie in Fig. 2 in einer schematischen, perspektivischen Teildarstellung gezeigt ist.
Auf beiden Seiten einer nur zum Teil gezeigten Bremsscheibe 24 ist jeweils ein Bremsbelag 26, 26' auf einem zugehörigen Belagträger 25, 25' angeordnet, wobei jeder Bremsbelag 26, 26' eine jeweilige Bremsbelagstärke 27, 27' aufweist. Innerhalb eines jeden Bremsbelags 26, 26' ist ein Verschleißweg-Aufnehmer 1 eingebracht. Die Flächen der Bremsbeläge 26, 26', welche an der Bremsscheibe 24 anliegen, fluchten im neuen, unverschlissenen Zustand mit den Reibseiten 21 der Verschleißweg-Aufnehmer 1 .
An den Bremsbelägen 26, 26' entsteht funktionsbedingt ein Verschleiß, der unabhängig vom Verschleiß der Bremsscheibe 24 für beide Bremsbeläge 26, 26' erfasst wird und in direkter Messung ermittelbar ist. Bei dieser Scheibenbremse 23, z. B. eine pneumatisch zugespannte Scheibenbremse für Nutzfahrzeuge, kommen zwei Bremsbeläge 26, 26' zum Einsatz, die im Neuzustand eine Belagstärke 27, 27' von 21 mm aufweisen. Die zulässige Restbelagstärke beträgt 2 mm. Bei unberücksichtigtem Verschleiß der Bremsscheibe 24 ergibt sich eine zu erfassende Gesamtverschleißlänge von 38 mm. Das Vergussmaterial 20 hat die Aufgabe, den Fühler 2 vor äußeren Einflüssen zu schützen, elektrisch zu isolieren und die Montage in der Belagapplikation zu ermöglichen. Als Material kommt vorzugsweise ein Werkstoff zum Einsatz, dessen Festigkeit etwa die gleiche Festigkeit aufweist wie der zugehörige Bremsbelag 26, 26' bzw. deutlich weicher ist als die Bremsscheibe 24, elektrisch isolierend, temperatur- /korrosionsbeständig und leicht verarbeitbar ist. Dies kann/können zum Beispiel
Hartplastik, Keramik, temperaturbeständige Vergusssysteme oder Hochtemperaturkleber sein. Das Wirkprinzip des Verschleißweg-Aufnehmers 1 beruht auf einer Widerstandsmessung des Widerstandselementes 4. Das bedeutet, dass jeder Verschleißweg- Aufnehmer 1 in Abhängigkeit von seinem Verschleißzustand, der dem jeweiligen Verschleiß der Bremsbelagstärke 27, 27' entspricht, einen bestimmten Widerstandswert seines jeweiligen Widerstandselementes 4 aufweist, der an den Anschlüssen 12, 15 der Leiterelemente 9, 13 messbar ist und in einer nicht gezeigten Auswerteeinheit über eine entsprechende Kalibrierung dem realen Verschleißwert zugeordnet werden kann. Dabei wird der elektrische Zusammenhang ausgewertet, nämlich, dass der elektrische Widerstand eines Materials vom spezifischen Widerstand, vom Querschnitt bzw. der Breite und seiner Dicke und von der Länge des von einem Strom durchflossenen Leiters abhängig ist.
Die zugehörige Gesetzmäßigkeit ist:
R = P^ = R^ (1 )
A l - d
Hierbei ist p der spezifische elektrische Widerstand des mit einem Strom durchflossenen Leiters, I die Widerstandslänge 16 des Fühlers 2, A die Querschnittsfläche des Widerstandselementes 4 mit der Widerstandsbreite 18 als Variable b und der Widerstandsdicke 17 als Variable d.
Das Widerstandselement 4 ist dreidimensional ausgebildet und weist die veränderlichen Variablen (Größen) Widerstandslänge 16 (I), Widerstandsdicke 17 (d) und Widerstandsbreite 18 (b) auf. Der Widerstand der Widerstandsschicht 4 des Fühlers 2 des Verschleißweg-Aufnehmers 1 ist also von drei verschleißzustandsabhängigen Variablen abhängig. Diese drei verschleißzustandsabhängigen Variablen prägen den Gesamtwiderstandswert der Widerstandsschicht 4 des Fühlers 2. Die Widerstandslänge 16 des Fühlers 2 entspricht dabei dem Bremsbelagverschleiß, welcher um ein bestimmtes Restmaß geringer ist als die jeweilige Bremsbelagstärke 27, 27'. Die Widerstandsbreite 18 ist in Abhängigkeit von einem zur Verfügung stehenden Bauraum festgelegt, und die Widerstandsdicke 17 ist entweder konstant oder kontinuierlich veränderlich bzw. stufenförmig (siehe weiter unten) ausgebildet. Dadurch ist eine Beeinflussung der Kennlinie des Fühlers 2 bzw. des Verschleißweg-Aufnehmers 1 möglich. Fig. 3a bis 3c zeigen schematische Darstellungen des Verschleißweg-Aufnehmers 1 nach Fig. 1 bei verschiedenen Verschleißzuständen eines zugehörigen Bremsbelags 26, 26'. In Fig. 3a ist der Verschleißweg-Aufnehmer 1 neu und unverschlissen. Die Widerstandslänge 16 ist unverkürzt. Ein an den Leiteranschlussenden 12 und 15 gemessener Widerstand ist relativ klein.
Ein Verschleißzustand von ungefähr 50 % ist in Fig. 3b gezeigt. Der Verschleißweg- Aufnehmer 1 ist um ca. 50 % auf eine Widerstandslänge 16' von der Reibseite 21 her abgetragen. Die Querschnittsfläche des Widerstandselementes 4 ist gegenüber dem Neuzustand nach Fig. 3a kleiner geworden und der gemessene Widerstand ist größer als im unverschlissenen Zustand. Außerdem ist der Verbindungsabschnitt 10 des ersten Leiterelementes 9 ebenfalls abgetragen.
Fig. 3c zeigt einen Verschleißzustand mit Restbelag. Der Verschleißweg-Aufnehmer 1 ist nahezu zu 100 % auf eine restliche Widerstandslänge 16" abgetragen, wobei der Widerstand aufgrund des nun kleinsten Querschnitts des restlichen Widerstandselementes 4 deutlich höher als im unverschlissenen Zustand ist.
Eine Messung des Widerstands des Widerstandselementes 4 des Fühlers 2 des Verschleißweg-Aufnehmers 1 lässt sich nach dem Ohm'schen Gesetz R=U/I durchführen. Dazu kann das Widerstandselement 4 mit einem weiteren Widerstand in Reihe geschaltet werden, wobei ein Spannungsteiler realisiert wird.
In Kombination mit einem zu dem Widerstandselement 4 parallel geschalteten Widerstand lässt sich ein Stromteiler aufbauen.
Als alleiniger Widerstand muss für eine veränderliche Spannung in Abhängigkeit vom Verschleiß der durchfließende Strom konstant gehalten werden, für einen veränderlichen Strom muss die Spannung konstant bleiben.
Zur optimalen Anpassung des Widerstands des Widerstandselementes 4 kann dieser wie in Fig. 4a in einer Variante gezeigt, mit Stufen 28 über der Widerstandslänge 16 ausgebildet sein. Die Anzahl der Stufen 28 kann beliebig sein. Hier sind sechs Stufen 28 mit unterschiedlicher Dicke in Richtung der Widerstandsdicke 17 gezeigt, wobei die Höhe der Stufen 28 von der Vorderkante 8 zum Rand 5 des Widerstandselementes 4 hin abnimmt. Die Höhe der Stufen kann auch - wie in Fig. 4b gezeigt ist - von der Vorderkante 8 her zunehmen.
Je nach gewünschter Kennlinie des Fühlers 2 kann dieser, wie in Fig. 4c in einer weiteren Variante dargestellt ist, so angeordnet sein, dass die Vorderkante 8 in Richtung der Widerstandsbreite 18 verbreitert an der verschleißenden Reibseite 21 liegt. Dabei sind die Leiterelemente 9 und 13 an dem nun in Richtung der Widerstandsbreite 18 verkürzten Rand 5 wie bereits oben im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben angebracht. Daraus ergibt sich in der Projektionsebene eine Trapezform des Widerstandselementes 4. Die verbreiterte Vorderkante 8 bildet dabei eine Basis 8' des Trapezes und der Rand 5 bildet die zur Basis 8' parallele Grundseite 5' des Trapezes. Der Verbindungsabschnitt 10 liegt auf einem Schenkel dieses Trapezes und erstreckt sich vom Rand 5 bis zur Vorderkante 8.
Fig. 4d zeigt eine weitere Variante, wobei die Schenkel des Dreiecks des Widerstandselementes 4 einem vorbestimmbaren Verlauf einer Kurve 29 folgen. Der Verschleißweg-Aufnehmer 1 kann nicht nur für die Erfassung eines Verschleißwegs von Bremsbelägen für Scheibenbremsen 23, insbesondere pneumatisch zugespannte Scheibenbremsen 23, im Nutzfahrzeugbereich verwendet werden, sondern auch bei allen anderen Anwendungen, bei welchen Verschleiß oder eine Wegänderung in Form von Materialabtrag stattfindet.
Es ist ferner denkbar, den Verschleißweg-Aufnehmer 1 als Temperaturfühler auszuführen, um entsprechende temperaturabhängige Widerstandskorrekturen zu ermöglichen. Eine solche Integration einer Temperaturerfassung ist möglich auf Grund der Eigenschaft, dass der Widerstandskoeffizient des Widerstandselementes 4 tempera- turabhängig ist.
Dazu zeigen Fig. 5a-c schematische Darstellungen einer Variante des Verschleißweg-Aufnehmers 1 bei verschiedenen Verschleißzuständen ähnlich Fig. 3a-c. Der zur Reibseite 21 weisende Teil des Fühlers 2 ist ähnlich aufgebaut wie bereits oben im Zusammenhang mit Fig. 3a-c erläutert. Es werden daher hier zunächst nur die Unterschiede zu Fig. 3a-c beschrieben und danach ausführlicher erläutert.
Ein Unterschied besteht darin, dass das Trägerelement 3 an dem Rand 5 des Drei- ecks, welcher zur Anschlussseite 22 weist, einen hier rechteckförmigen Ansatz aufweist, der als Zusatzfunktionsabschnitt 30 bezeichnet ist und sich zur Anschlussseite 22 hin erstreckt.
Der Zusatzfunktionsabschnitt 30 dient hier zur Aufnahme eines ersten und zweiten Teilerwiderstands 31 , 32 und zur Befestigung eines dazugehörigen dritten Leiterelementes 34 mit einem dritten Leiteranschlussende 33. Die Teilerwiderstände 31 , 32 dienen zur Realisierung des oben bereits beschriebenen Spannungs- bzw. Stromteilers und werden unten noch näher erläutert. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass die Dreieckform des Fühlers 2 ein rechtwinkliges Dreieck bildet, wobei der rechte Winkel dieses Dreiecks von dem Rand 5 und der Seite mit dem ersten Leiterelementes 9 eingeschlossen ist. Somit verlaufen das erste Leiterelement 9 und der Verbindungsabschnitt 10 in einer gemeinsamen Ebene, die durch die Widerstandslänge 16 und die Widerstandsdicke 17 aufgespannt ist. Zudem ist die Vorderkante 8 des Fühlers 2 an der Reibseite 21 außermittig angeordnet.
Das erste Leiterelement 9 verläuft mit seinem Verbindungsabschnitt 10 bis zur Vorderkante 8 des Fühlers 2, wie auch in Fig. 3a-c gezeigt ist. Das Leiterende 1 1 des ersten Leiterelementes ist über der Vorderkante 8 angeordnet. Wenn das mit dem Leiterende 1 1 direkt elektrisch verbundene erste Leiteranschlussende 12 z. B. elektrisch leitend mit Masse eines zugehörigen Fahrzeugs verbunden ist, wird der von der zugeordneten Bremsbelagstärke 27, 27' abhängige Widerstandswert des Fühlers 2 sowohl bei unbetätigter als auch bei betätigter Bremse nicht verändert, wenn das Leiterende 1 1 mit der auch mit Masse elektrisch leitend verbundenen Bremsscheibe (oder Bremstrommel, je nach Bremsenausführung) in Kontakt kommt. Mit anderen Worten, die Bremsbelagstärke 27, 27' kann immer ohne Ausnahme erfasst werden.
In einer anderen, nicht dargestellten Ausführung, beispielsweise je nach Kunden- wünsch, kann z. B. das Leiterende 1 1 über den ersten Leiteranschluss 12, z. B. über einen weiteren Widerstand, auf ein bestimmtes elektrisches Potential gelegt werden. Wenn dann bei zugespannter Bremse das Leiterende 1 1 mit der Bremsscheibe/B rem ström mel in Kontakt kommt, fällt an dem weiteren Widerstand eine Spannung ab, welche als Signal für den Zeitpunkt verwendet werden kann, in welchem der Bremsbelag die Bremsscheibe/Bremstrommel kontaktiert. Dieses Signal kann z. B. für einen Regelkreis oder für eine Fehlerüberwachung (z. B. fehlerhafte Betätigung durch Bremsventile, ungewollte Lüftspielverringerung usw.) verwendet werden. Der weitere Widerstand dazu könnte z. B. auf dem Funktionsabschnitt 30 aufgebracht sein.
Natürlich kann dazu auch ein weiteres, nicht gezeigtes Leiterende mit einem zusätzlichen Anschlussabschnitt dienen, das durch den Funktionsabschnitt 30 gehalten ist.
Der Funktionsabschnitt 30 umfasst in dieser Variante eine Erweiterung des Träger- elementes 3. Das Widerstandselement 4 endet an dem Rand 5. Parallel zu dem Rand 5 ist der zweite Teilerwiderstand 32 angeordnet. Weiter in Richtung zur Anschlussseite 22 ist der erste Teilerwiderstand 31 angeordnet. Die Teilerwiderstände 31 , 32 können jeweils z. B. mittels zusätzlicher Widerstandsschichten ausgeführt sein, die auf dem Trägerelement 3 auf dem Zusatzfunktionsabschnitt 30 aufgebracht sein. Auch diskrete Widerstandsbauteile sind natürlich möglich.
Der erste Teilerwiderstand 31 ist an einer Seite in einem ersten Teileranschlussabschnitt 36 mit dem zweiten Leiterelement 13 elektrisch leitend verbunden und er- streckt sich in der Richtung der Widerstandsbreite 18 bis ungefähr zur Mitte des Zusatzfunktionsabschnitts 30. Dort ist die dem ersten Teileranschlussabschnitt 36 gegenüberliegende andere Seite in einem zweiten Teileranschlussabschnitt 37 im Bereich eines dritten Leiterendes 35 des dritten Leiterelementes 34 elektrisch leitend verbunden. Das dritte Leiteranschlussende 33 ist auf der Anschlussseite 22 zwi- sehen den anderen Leiteranschlussenden 12 und 15 aus dem Aufnehmer 1 herausgeführt.
Der zweite Teilerwiderstand 32 ist in Richtung der Widerstandslänge 16 kürzer ausgeführt als der erste Teilerwiderstand 31 und an einer Seite in einem dritten Teiler- anschlussabschnitt 38 auch wie der erste Teilerwiderstand 31 mit dem zweiten Leiterelement 13 elektrisch leitend verbunden. Der zweite Teilerwiderstand erstreckt sich in der Richtung der Widerstandsbreite 18 über die Breite des Zusatzfunktionsabschnitts 30 parallel zum Rand 5 bis zum ersten Leiterelement 9, mit welchem er in einem vierten Teileranschlussabschnitt 39 elektrisch leitend verbunden ist.
Fig. 5d zeigt ein elektrisches Schaltbild eines Spannungsteilers, der mit der Variante nach Fig. 5a-c gebildet ist. Die Bezugszeichen im Schaltbild entsprechen denjenigen in Fig. 5a-c. Der zweite Teilerwiderstand 32 ist über den dritten und vierten Teileranschlussabschnitt 38, 39 elektrisch parallel zu dem Widerstandselement 4 geschaltet, wohingegen der erste Teilerwiderstand 31 mit einem Anschluss über den ersten Teileranschlussabschnitt 36 sowohl mit einem Anschluss des zweiten Teilerwiderstands 32 als auch mit einem Anschluss des Widerstandselementes 4 elektrisch leitend ver- bunden ist. Von dem dritten Leiteranschlussende 33 aus gesehen, ist der erste Teilerwiderstand 31 mit dem Widerstandselement 4 und dem zweiten Teilerwiderstand 32 elektrisch in Reihe geschaltet. Damit ist ein Spannungsteiler realisiert, welcher zwischen dem ersten und zweiten Leiteranschlussende 12 und 15 liegt. Eine Teilspannung dieses Spannungsteilers kann an dem zweiten Leiteranschlussende 15 abgegriffen werden.
In einer anderen Variante kann der erste Teilerwiderstand 31 aus einem Material mit einem bestimmten Temperaturverhalten, z. B. ein temperaturabhängiger Widerstand, ausgeführt sein und als ein Temperatursensor dienen. Zwischen dem dritten Leite- ranschlussende 33 und dem zweiten Leiteranschlussende 15 könnte dabei ein von der Temperatur abhängiger Widerstandswert des ersten Teilerwiderstands 31 erfasst werden. Selbstverständlich kann auch ein diskretes Sensorelement als Temperaturfühler verwendet werden, wobei z. B. auch ein weiteres Leiteranschlussende (nicht gezeigt) möglich wäre.
Mit diesem im Aufnehmer 1 integrierten Spannungsteiler ist es möglich, ein Normsignal, z.B. 0 bis 5 V, für den Belagverschleiß zu erzeugen. Damit kann z. B. eine aufwändige externe Auswerteelektronik reduziert werden oder sogar gänzlich entfallen. Bei Verzicht auf diese Auswerteelektronik ist eine analoge Belagverschleißzustand- erfassung denkbar, die z. B. in definierten Wartungsintervallen durchgeführt wird. Der Aufnehmer 1 wird dabei nur während der Messung mit einer Spannungsquelle versorgt, eine Demontage von Reifen der zugehörigen Bremsen ist damit überflüssig.
Durch die Verwendung dieses Spannungsteilers kann ebenfalls eine Absoluttempe- raturerfassung realisiert werden, d.h. es wird die tatsächliche Temperatur des
Bremsbelags 26, 26' erfasst.
Zusätzlich lässt sich eine Temperaturkompensation der Kennlinie des Aufnehmers 1 realisieren. Damit kann der tatsächliche Belagverschleißzustand unabhängig von der Belagtemperatur erfasst werden.
Ohne diesen Spannungsteiler ist lediglich eine Relativtemperaturerfassung in Bezug auf einen definierten Bezugspunkt, z. B. bei Motorstart nach längerer Standzeit (Umgebungstemperatur) möglich. Der tatsächliche Belagverschleißzustand wird ebenfalls bei diesem definierten Bezugspunkt (Umgebungstemperatur) erfasst.
Fig. 6a stellt eine schematische Seitenansicht einer weiteren Variante des Verschleißweg-Aufnehmers 1 dar. Fig. 6b zeigt eine vergrößerte Detailansicht des Kreises XI aus Fig. 6a. Und Fig. 7 ist eine schematische Teilschnittansicht eines Brems- belags 26, 26' mit der weiteren Variante des Verschleißweg-Aufnehmers 1 nach Fig. 6a.
Das Gehäuse 19 ist als eine Ummantelung aus elektrisch isolierendem Material, wie z. B. einer temperaturbeständigen Vergussmasse, in einer definierten Form ausgebil- det. Das Gehäuse 19 weist dabei einen Fühlergehäuseabschnitt 40 mit der Reibseite 21 und einen damit verbundenen Befestigungsabschnitt 41 mit der Anschlussseite 22 für die Leiteranschlussenden 12, 13 (und evtl. weitere) auf. Der Fühlergehäuseabschnitt 40 und der Befestigungsabschnitt 41 sind hier mit einem kreiszylindrischen Querschnitt ausgebildet. Andere Querschnitte sind natürlich möglich. Ein Außendurchmesser des Befestigungsabschnitts 41 ist größer als ein Außendurchmesser des Fühlergehäuseabschnitts 40. Dadurch ist an der Verbindungsstelle zwischen Fühlergehäuseabschnitt 40 und der Befestigungsabschnitt 41 eine Schulter 42 als Anschlagfläche für den Einbau des Aufnehmers 1 in einen Bremsbelag 26, 26', wie unten noch beschrieben wird.
Der Befestigungsabschnitt 41 weist ein Befestigungsprofil 43 auf, wie in der vergrößerten Ansicht nach Fig. 6b zu erkennen ist. Das Befestigungsprofil 43 weist umlau- fende abgerundete Rippen auf, die in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sind. Das Befestigungsprofil 43 ist hier als ein Verklemmungsprofil zur kraftschlüssigen Befestigung des Aufnehmers 1 mit dem Befestigungsabschnitt 41 in dem Belagträger 25, 25', wie Fig. 7 zeigt. Der Belagträger 25, 25' ist mit einer Befestigungsaufnahme 44 versehen, welche mit dem Befestigungsabschnitt 41 des Aufnehmers 1 korrespondiert. Hier ist die Befestigungsaufnahme 44 eine Bohrung mit einer Stufenkontur mit einer Anlagefläche 45. Die Anlagefläche 45 ist mit einer Bohrung versehen, welche im Durchmesser etwas größer als der Außendurchmesser des Fühlergehäuseabschnitts 40 des Aufnehmers 1 ist. Der Bremsbelag 26, 26' weist eine zu der Befestigungsaufnahme 44 und der Anlagefläche 45 koaxiale Bohrung für den Fühlergehäuseabschnitt 40 des Aufnehmers 1 auf. Der Aufnehmer 1 wird derart in dem Belagträger 25, 25' eingesetzt, dass die Schulter 42 des Befestigungsabschnitts 41 an der Anlagefläche 45 der Befestigungsaufnahme 44 anliegt. Dadurch wird der Aufnehmer 1 in einer definierten Positi- on im Belagträger 25, 25' mit Bezug auf den Bremsbelag 26, 26' festgelegt. Diese definierte Festlegung zur Bildung einer Referenzposition ist notwendig, um die Kennlinie des Aufnehmers 1 dem Verschleißmaß des Bremsbelags 26, 26' eindeutig zuzuordnen. Das Befestigungsprofil 43 bildet eine radiale Verklemmung durch einen Presssitz zur kraftschlüssigen Festlegung des Befestigungsabschnitts 41 des Aufnehmers in der Befestigungsaufnahme 44 des Belagträgers 25, 25'. Aufgrund des Presssitzes kann der Aufnehmer im Betätigungsfall des Bremsbelags 26, 26' axial nicht verschoben werden, was eine Verfälschung der Kennlinie zur Folge hätte. Unterstützend kann der Aufnehmer 1 in der Befestigungsaufnahme 44 im Belagträger 25, 25' kraftschlüssig mittels eines Hochtemperaturklebers und/oder einer formschlüssigen Verstem- mung im Belagträger 25, 25' fixiert werden. Die Ausführung des Fühlers 2 des Aufnehmers 1 mit zwei nicht konstanten Abmessungen (Widerstandslänge 16, Widerstandsbreite 18) aber konstanter Dicke (Widerstandsdicke 17) bewirkt eine nichtlineare Kennlinie (Widerstand-, Spannung-, Stromänderung über dem Verschleißmaß), welche durch eine zusätzliche Elektronik (Auswerteeinheit) linearisiert werden muss. Die Verwendung der dritten nicht konstanten Abmessung (Widerstandsdicke 17) wirkt sich maßgeblich auf die Kennlinie des Aufnehmers 1 aus, so dass eine Linearisierung erzielt und eine zusätzliche Linearisierungselektronik nicht erforderlich ist. Dadurch lassen sich kundenspezifische Kennlinien generieren, die als Alleinstellungsmerkmal bzw. als Sicherung gegen Falschverbau und/oder Produktpiraterie verwendet werden können.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie ist im Rahmen der beigefügten Ansprüche modifizierbar.
So kann zum Beispiel die Widerstandsdicke 17 des Widerstandselementes 4 über die Widerstandslänge 16 kontinuierlich abnehmen oder mit Stufen 28 kombiniert sein. Dabei können die Stufen 28 in ihrer Dicke (in Richtung der Widerstandsdicke 17) abnehmen, zunehmen oder konstant bleiben.
Es ist denkbar, dass die Anschlagfläche 42 des Gehäuses 19 des Aufnehmers 1 an dem Fühlergehäuseabschnitt 41 angeformt ist, wobei der Aufnehmer 1 von der Bremsbelagseite her in den Belagträger 25, 25' einsetzbar ist.
Bezugszeichenliste
1 Aufnehmer
2 Fühler
3 Trägerelement
4 Widerstandselement
5 Rand
5' Grundseite
6 Erster Anschlussabschnitt 7 Zweiter Anschlussabschnitt
8 Vorderkante
8' Basis
9 Erstes Leiterelement
10 Verbindungsabschnitt
1 1 Leiterende
12 Erstes Leiteranschlussende
13 Zweites Leiterelement
14 Verbindungsende
15 Zweites Leiteranschlussende 16, 16', 16" Widerstandslänge
17 Widerstandsdicke
18 Widerstandsbreite
19 Gehäuse
20 Vergussmaterial
21 Reibseite
22 Anschlussseite
23 Scheibenbremse
24 Bremsscheibe
25, 25' Belagträger
26, 26' Bremsbelag
27, 27' Bremsbelagstärke
28 Stufe
29 Kurve
30 Zusatzfunktionsabschnitt
31 , 32 Teilerwiderstand
33 Drittes Leiteranschlussende
34 Drittes Leiterelement
35 Drittes Leiterende
36 Erster Teileranschlussabschnitt 37 Zweiter Teileranschlussabschnitt
38 Dritter Teileranschlussabschnitt
39 Vierter Teileranschlussabschnitt
40 Fühlergehäuseabschnitt
41 Befestigungsabschnitt
42 Schulter
43 Befestigungsprofil
44 Befestigungsaufnahme
45 Anlagefläche
46 Aufnahme

Claims

Patentansprüche
Verschleißweg-Aufnehmer (1 ) zur Erfassung eines Verschleißwegs eines Bremsbelags (26, 26'), insbesondere einer Reibbremse, mit:
- einem Gehäuse (19) mit einer Reibseite (21 ) und einer Anschlussseite (22); und
- einem Fühler (2) mit zwei elektrischen Leiterelementen (9, 13) in Kombination mit mindestens einem elektrischen Widerstandselement (4), wobei zwei Abmessungen des Widerstandselementes (4) in Abhängigkeit von dem Verschleißweg nicht konstant sind,
wobei eine dritte Abmessung des als dreidimensional ausgebildeten Widerstandselementes (4) in Abhängigkeit von dem Verschleißweg nicht konstant ist,
wobei
- sich das Widerstandselement (4) als ein dreidimensionaler Körper in
Richtung des Verschleißwegs mit einer Widerstandslänge (16) und senkrecht dazu mit einer Widerstandsbreite (18) erstreckt, und sich das Widerstandselement (4) senkrecht zu dieser so gebildeten Fläche in einer Widerstandsdicke (17) erstreckt,
- das Widerstandselement (4) in Projektion in der Ebene, die von der Widerstandslänge (16) und der Widerstandsbreite (18) gebildet ist, eine Dreieckgestalt aufweist, wobei die Basis dieses Dreiecks in Richtung der Widerstandsbreite (18) verläuft und die Schenkel dieses Dreiecks in einer Spitze verbunden sind, die an der Reibseite (21 ) angeordnet ist, und
- das erste Leiterelement (9) in einer Verlängerung in einem Verbindungsabschnitt (10) auf dem Widerstandselement (4) in Richtung des einen Schenkels des Dreiecks in einem ersten Anschlussabschnitt (6) aufgebracht und mit dem Widerstandselement (4) elektrisch leitend verbunden ist und sich bis zur Spitze des Dreiecks erstreckt, wobei das zweite Leiterelement (13) mit einem Verbindungsende (14) gegenüberliegend dem ersten Leiterelement (9) in einem zweiten Anschlussabschnitt (7) an einem Rand (5) mit dem Widerstandselement (4) elektrisch leitend verbunden ist.
2. Verschleißweg-Aufnehmer (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel des Dreiecks in Form einer vorbestimmbaren Kurve oder mehrerer vorbestimmbarer Kurven ausgebildet sind.
3. Verschleißweg-Aufnehmer (1 ) zur Erfassung eines Verschleißwegs eines
Bremsbelags (26, 26'), insbesondere einer Reibbremse, mit: - einem Gehäuse (19) mit einer Reibseite (21 ) und einer Anschlussseite
(22); und
- einem Fühler (2) mit zwei elektrischen Leiterelementen (9, 13) in Kombination mit mindestens einem elektrischen Widerstandselement (4), wobei zwei Abmessungen des Widerstandselementes (4) in Abhängigkeit von dem Verschleißweg nicht konstant sind,
wobei eine dritte Abmessung des als dreidimensional ausgebildeten Widerstandselementes (4) in Abhängigkeit von dem Verschleißweg nicht konstant ist,
wobei
- sich das Widerstandselement (4) als ein dreidimensionaler Körper in
Richtung des Verschleißwegs mit einer Widerstandslänge (16) und senkrecht dazu mit einer Widerstandsbreite (18) erstreckt, und sich das Widerstandselement (4) senkrecht zu dieser so gebildeten Fläche in einer Widerstandsdicke (17) erstreckt,
- das Widerstandselement (4) in Projektion in der Ebene, die von der Widerstandslänge (16) und der Widerstandsbreite (18) gebildet ist, eine Trapezgestalt aufweist, wobei die Basis (8') und die Grundseite (5') dieses Trapezes in Richtung der Widerstandsbreite (18) verlaufen und die Basis (8') dieses Trapezes an der Reibseite (21 ) angeordnet ist, und - das erste Leiterelement (9) in einer Verlängerung in einem Verbindungsabschnitt (10) auf dem Widerstandselement (4) in Richtung des einen Schenkels des Trapezes in einem ersten Anschlussabschnitt (6) aufgebracht und mit dem Widerstandselement (4) elektrisch leitend verbunden ist und sich bis zur Basis (8') des Trapezes erstreckt, wobei das zweite Leiterelement (13) mit einem Verbindungsende (14) gegenüberliegend dem ersten Leiterelement (9) in einem zweiten Anschlussabschnitt (7) an der Grundseite (5') des Trapezes mit dem Widerstandselement (4) elektrisch leitend verbunden ist. 4. Verschleißweg-Aufnehmer (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel des Trapezes in Form einer vorbestimmbaren Kurve oder mehrerer vorbestimmbarer Kurven ausgebildet sind.
5. Verschleißweg-Aufnehmer (1 ) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (4) einen Gesamtwiderstand aufweist, welcher bei einer verkleinerten Widerstandslänge (16) verändert ist. Verschleißweg-Aufnehmer (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Widerstandsdicke (17) des Widerstandselementes (4) bei verkleinerter Widerstandslänge (16) verändert und sich die Widerstandsbreite (18) bei verkleinerter Widerstandslänge (16) ebenfalls verändert.
Verschleißweg-Aufnehmer (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Widerstandsdicke (17) des Widerstandselementes (4) bei verkleinerter Widerstandslänge (16) kontinuierlich oder stufenweise verändert und sich die Widerstandsbreite (18) bei verkleinerter Widerstandslänge (16) kontinuierlich oder stufenweise verändert.
Verschleißweg-Aufnehmer (1 ) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (4) eine Metallfolie ist.
Verschleißweg-Aufnehmer (1 ) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis
8, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (4) als Widerstandsschicht als Dünn- oder Dickschichtsystem ausgebildet ist und auf einem Trägerelement (3) aufgebracht ist.
Verschleißweg-Aufnehmer (1 ) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (4) aus einem Material gebildet ist, welches einen hohen spezifischen Widerstandskennwert und gleichzeitig einen geringen Temperaturkoeffizienten aufweist.
Verschleißweg-Aufnehmer (1 ) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis
10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschleißweg-Aufnehmer (1 ) einen Spannungsteiler mit mindestens einem ersten Teilerwiderstand (31 ) und mindestens einem zweiten Teilerwiderstand (32) aufweist.
Verschleißweg-Aufnehmer (1 ) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine zweite Teilerwiderstand (32) elektrisch parallel zu dem Widerstandselement (4) geschaltet ist.
Verschleißweg-Aufnehmer (1 ) nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine erste Teilerwiderstand (31 ) mit dem min destens einen zweiten Teilerwiderstand (32) und dem Widerstandselement (4) elektrisch in Reihe geschaltet ist und mit einem dritten Leiteranschlussende (33) elektrisch leitend verbunden ist.
4. Verschleißweg-Aufnehmer (1 ) nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine erste Teilerwiderstand (31 ) ein temperaturabhängiger Widerstand ist.
5. Verschleißweg-Aufnehmer (1 ) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (19) einen Fühlergehäuseabschnitt (40) mit der Reibseite (21 ) und einen damit verbundenen Befestigungsabschnitt (41 ) mit der Anschlussseite (22) und mit einem Befestigungsprofil (43) umfasst.
6. Verschleißweg-Aufnehmer (1 ) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsprofil (43) für einen Presssitz ausgebildet ist.
Verschleißweg-Aufnehmer (1 ) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (19) mindestens eine Schulter (42) als Anschlagfläche aufweist.
Bremsbelag (26, 26') mit einem Verschleißweg-Aufnehmer (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 17.
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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012013955B4 (de) * 2012-07-13 2021-01-28 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Verschleißweg-Aufnehmer eines Bremsbelags einer Reibbremse und Verfahren zum Ermitteln eines Verschleißwegs
DE102013112527A1 (de) 2013-11-14 2015-05-21 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Überwachungsvorrichtung und Fahrzeugbremse mit einer Überwachungsvorrichtung
DE102014105561A1 (de) * 2014-04-17 2015-10-22 Bpw Bergische Achsen Kg Bremsbelag-Anordnung für eine Fahrzeugbremse sowie Fahrzeugbremse
US20160146279A1 (en) * 2014-11-21 2016-05-26 Arvinmeritor Technology, Llc Brake Pad Wear Monitoring System
US9951834B1 (en) * 2017-02-09 2018-04-24 Gideon Eden Systems and methods for detecting wear of brake pads
US9353815B1 (en) 2015-04-17 2016-05-31 Gideon Eden Systems and methods for detecting wear of brake pads
DE102015112232A1 (de) * 2015-07-27 2017-02-02 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Verfahren und System zur Analyse des Verschleißverhaltens von Bremsbelägen
DE102015121944B4 (de) 2015-12-16 2022-09-15 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwimmsattel-Scheibenbremse
WO2017193231A1 (zh) * 2016-05-11 2017-11-16 铜仁学院 一种可用于探测刹车片厚度的装置
CN107781332A (zh) * 2016-08-31 2018-03-09 北京智乐精仪科技有限公司 刹车片组件及刹车片检测装置
CN106989775B (zh) * 2017-04-21 2019-12-03 昆明理工大学 一种可智能检测磨损和实时温度的摩擦块及其检测方法
DE102017218675A1 (de) * 2017-04-27 2018-10-31 Robert Bosch Gmbh Kombinierte Erfassung eines Verschleißes von Komponenten einer Bremsanlage, insbesondere eines Kraftfahrzeugs
AU2018200926B2 (en) * 2017-05-17 2023-05-18 Southern Cross Trading 5 (Pty) Ltd A wear gauge
CN109115098A (zh) * 2017-06-23 2019-01-01 英业达科技有限公司 用以检测煞车块磨耗量的侦测组件
CN207374372U (zh) * 2017-09-07 2018-05-18 罗伯特·博世有限公司 车辆及其制动片磨损传感器
DE102018101579A1 (de) 2018-01-24 2019-07-25 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Belagverschleißmesseinrichtung für eine Bremse, insbesondere Scheibenbremse, Bremse und Bremsbelagsatz
DE102018222539B4 (de) * 2018-10-26 2023-07-06 Continental Automotive Technologies GmbH Bremsenprüfstand, Verwendung und Betriebsverfahren für einen Bremsenprüfstand
US10753416B1 (en) * 2019-06-03 2020-08-25 Goodrich Corporation Wear monitoring device for aircraft brakes
AU2020264360B1 (en) * 2020-04-09 2021-09-16 Citic Heavy Industries Co., Ltd. Length detection system and length detection method
CN111307028B (zh) * 2020-04-09 2021-05-14 中信重工机械股份有限公司 一种长度检测系统及方法
KR102534793B1 (ko) * 2020-10-15 2023-05-19 경희대학교 산학협력단 브레이크장치
CN112431877A (zh) * 2020-10-21 2021-03-02 安徽奥普汽车制动系统有限公司 一种m-2型摩擦片磨损声学报警器制备方法
CN115615311A (zh) * 2021-07-15 2023-01-17 宝武装备智能科技有限公司 摩擦元件厚度在线检测方法
DE102021126859B3 (de) 2021-10-15 2023-03-02 Saf-Holland Gmbh Bremsbelagmesssystem, Bremssystem und Verfahren zum Bestimmen eines Zustandes eines Bremssystems
CN114135611B (zh) * 2021-12-01 2024-03-08 中国矿业大学 一种矿用摩擦式提升机自驱动智能监测一体化摩擦衬垫
DE102022130981A1 (de) * 2022-11-23 2024-05-23 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Bremssystem und elektrischer Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs
EP4534871A1 (de) * 2023-10-05 2025-04-09 Sadeca Systems S.L.U. Bremsbelagverschleisssensor

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3958445A (en) * 1973-08-30 1976-05-25 The Bendix Corporation Proportional brake lining wear sensor
US4646001A (en) * 1983-11-21 1987-02-24 Morganite Electrical Carbon Limited Resistive wear sensors
JP3227928B2 (ja) * 1993-08-06 2001-11-12 住友電装株式会社 パットウェアインジケータ
US5637794A (en) * 1995-12-22 1997-06-10 Eaton Corporation Resistive brake lining wear and temperature sensing system
DE19822182B4 (de) * 1998-05-16 2009-10-29 Volkswagen Ag Vorrichtung zur Ermittlung der aktuellen Stärke eines verschleißenden Belags
US6250429B1 (en) * 1998-10-09 2001-06-26 Meritor Heavy Vehicle Systems Llc Brake shoe assembly having a resistive brake lining wear sensor
ES2214188T3 (es) * 1999-05-14 2004-09-16 I.C.P. S.R.L. Detector de desgaste para elemento de freno de vehiculo.
US6360850B1 (en) * 2000-07-20 2002-03-26 Dana Corporation Progressive brake lining wear sensor
US6477893B1 (en) * 2000-09-08 2002-11-12 Dana Corporation Erodable sensor for progressive brake wear detection
US6366201B1 (en) * 2001-01-23 2002-04-02 Dana Corporation Parallel resistor array for progressively detecting brake lining wear
DE102007008729B4 (de) * 2007-02-22 2009-11-12 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Abtastelement zur Erfassung eines Verschleißwegs eines Bremsbelags
CN201069353Y (zh) * 2007-08-10 2008-06-04 北京工业大学 一种电阻式汽车制动摩擦片厚度传感器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2012035084A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20130299289A1 (en) 2013-11-14
RU2013117134A (ru) 2014-10-27
US9228623B2 (en) 2016-01-05
WO2012035084A1 (de) 2012-03-22
KR20130107303A (ko) 2013-10-01
DE102011113526A1 (de) 2012-03-22
CN103210232A (zh) 2013-07-17
DE102011113526B4 (de) 2013-02-21

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