JP2005527746A - ディスクブレーキの摩耗部分および／または機能部分の機能性を検査する方法および装置 - Google Patents

Abstract

特に商用車のための、ニューマチック式もしくは電気機械式に作動可能なディスクブレーキの、位置変化可能な摩耗部分および／または機能部分の機能性を検査する方法において、送信機によって、反射性の信号を、検査しようとする機能部分に向かって送信し、反射された信号を受信機によって受信し、求めた実際値と設定値とを比較して評価する。

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の、ディスクブレーキの、位置変化可能な摩耗部分および／または機能部分の機能性を検査する方法、ならびにこの検査法を実施するための装置に関する。

多くの理由から、ディスクブレーキの摩耗状態を持続的に監視することが公知であり、したがって必要とされる保守が最良の時点で行われる。この場合ブレーキパッドおよび場合によってはブレーキディスクの摩耗状態をできるだけ正確に診断するのが望ましい。

これによって保守を、早すぎない時点で、要するに摩耗部分つまりブレーキパッドおよびブレーキディスクが依然として確実に機能している時点で行うことができ、これによってコストの最良化が得られる。

また保守は、遅すぎない時点で、要するに許容される摩耗を越えると直ちに行うのが望ましい。許容される摩耗を越えると、ディスクブレーキにもはや十分な機能性が得られない。

さらにブレーキパッドもしくはブレーキディスクの摩耗状態は、多くの場合に用いられるＥＢＳ（電子制御ブレーキシステム）のための制御値として要求されているので、関連部分の機能性に関する正確な検査が不可欠である。

位置変化可能または部分位置変化可能な摩耗部分の機能性を検査するために、様々な方法もしくは装置が公知であるが、これらは最適な摩耗監視もしくは機能性検査を達成するのに全面的に適合しているわけではない。

電位差計によって両ブレーキパッドのための継続的で大まかな摩耗表示を行うことが公知である。同様に両ブレーキパッドのための大まかないわゆる白黒表示が公知である。さらにまた従来技術において摩耗クリップが使用されており、摩耗クリップはブレーキパッドに組み込まれていて、かつ各ブレーキパッドのための最終摩耗状態の表示を実現しているが、これは持続的な摩耗表示には当たらない。

両ブレーキパッドの摩耗を個別的かつ持続的に監視すること、ならびに場合によってはブレーキディスクの摩耗を持続的に監視することは未だ実現されていない。しかしながらこのような摩耗の監視は、車両診断の改善、たとえば不均等な摩耗発生のような機能エラーの認識を達成するために必要である。

ブレーキディスク交換の必要性を認識することは、公知の検査法では全く達成されていない。このことは同時にたとえば後調節装置によって行われるような後調節機能の障害検出のための別の機能部分にも当てはまる。

したがって本発明の課題は、冒頭で述べたような形式の、ディスクブレーキの摩耗部分および／または機能部分の機能性を検査する方法および装置を改良して、摩耗部分ならびに機能部分の機能性に関する最適な検査を実現することである。

この課題は、請求項１の特徴部に記載した方法、ならびにこの方法を実施するための装置によって解決される。

摩耗部分および機能部分に対して定置の送信機から送信される反射性の信号、たとえば超音波またはレーザ放射によって、たとえば摩耗部分の位置変化を確認することができる。この場合摩耗部分、たとえばブレーキディスクまたはブレーキパッドでは、摩耗に起因する厚み減少から位置変化が生じ、この場合作用面の位置が変化し、これに対して機能部分の、既知の位置変化からのずれによって障害を指摘することができる。

目標−位置変化からのそのような障害に起因するずれは、たとえば緊締装置のブリッジの運動経過を制御する際に確認することができ、この場合パラメータとして存在する特定の作動力によるブレーキの緊締前後のブリッジの位置は、送信機および受信機もしくは評価ユニットによって求められる。

ブリッジの移動距離は、空隙と、適当なブレーキ構成要素（ブレーキキャリパおよびブレーキパッド）の弾性変形とから組み合わされ、この場合作動力に関する弾性変形は直線比例的に延びるので、弾性変形は正確に特定することができる。

特定の力でブレーキを作動させる際のブリッジの移動距離が、求められた目標値を上回るかもしくは下回ると、過大もしくは過小の空隙が存在すると推測され、これによって後調節機能の障害を適時に認識することができる。したがってブレーキディスクとブレーキパッドとの間の過大の遊び、または過熱を生ぜしめる過小の遊びに起因する、安全性に関するリスクを回避することができる。

記載の使用例は単なる例とみなされる。なぜならば記載の使用例によって、ディスクブレーキに関連する様々な内部部分の運動経過を操作することができるからである。

たとえば空隙を監視しようとする場合、目標値と実際値との比較から生じるパラメータの検査は、制動前にも制動中にも考慮される。しかしながらこの場合全ての制動過程を考慮する必要はない。むしろ測定は周期的、たとえばはエンジンの始動後の最初の制動、または運転温度でのエンジンの始動後の３０回ごとの制動に際して行うことができる。

専らブレーキパッドおよび／またはブレーキディスクの厚みを確認する際に、試験を同様に周期的に行うこともできる。

摩耗部分および／または機能部分の検査は、送信機が車両運転状態で持続的に信号を送信するようにして行われ、この信号は存在する全ての分割継ぎ目もしくはその画設部分によって部分的に反射される。反射された信号（超音波送信機では音波である）は、受信機によって受信される。反射された個々の信号が進行する様々な軌道と、これによって生じる、送信時点と受信時点との間に位置する様々な伝播時間とに基づいて、評価電子装置によって持続的にブレーキパッドおよびブレーキディスクの厚みが特定され、この場合目標値は、実質的に未使用、つまり新品のブレーキディスクもしくはブレーキパッドで提供される値によって設定されている。

ブレーキパッドもしくはブレーキディスクの摩耗状態に応じて、反射された信号の伝播時間も変化し、目標値との比較によって、ブレーキパッドもしくはブレーキディスクの摩耗状態を推量することができる。目標値−実際値が許容差に到達するかもしくはこれを上回ると、付加的に表示が行われ、表示によって摩耗部分交換の必要性が示唆される。

さらに本発明の方法によって、摩耗部分の不均等な摩耗を適時に認識することができる。同様にたとえばキャリパガイドのクランプに起因する、場合によっては生じるブレーキの機能エラーを指摘することができる。従来技術で述べた全体摩耗の測定では、場合によっては生じる不均等な摩耗をカバーする、付加的な要素を含んだブレーキパッドのための安全性を計算に入れる必要があるので、均等な摩耗が生じる場合にブレーキパッドの交換に関する指摘が早すぎる時点で生じ、これに対して本発明の方法では、既に説明したように各ブレーキパッドの摩耗を個別的に求めることができる。したがって摩耗が均等に生じる場合に、ブレーキパッドの機能時間、つまり耐用寿命が高められる。

有利には信号評価の間に、電子制御ブレーキシステム（ＥＢＳ）を制御するための信号を利用することもできる。

本発明の検査法を実施するための装置によれば、ディスクブレーキまたはこれに隣接する部分に、反射性の信号を送信する送信機と、反射された信号を受信する受信機とが設けられており、これらは評価電子装置と作用結合されている。

この場合送信機も受信機も、摩耗または障害に基づいて位置変化する、検査しようとする機能部分に対して、定置に位置決めすることができるので、摩耗または障害に際して相対的な間隔変化が生じる。また送信機および受信機を位置変化可能な支持部たとえばパッド支持部に取り付けることも考えられる。

本発明の有利な実施形態によれば、送信機は超音波送信機もしくはレーザ送信機として、また受信機は超音受信機もしくはレーザ受信機として形成されている。

さらにまた送信機および受信機は１構成ユニットとして形成することができ、これによって特に簡単な取付もしくは取外が得られる。さらに送信機と受信機とを構造的に統合することによって、汚れなどの外部影響から特に効果的に保護することができる。

この場合構成ユニットは、ディスクブレーキの内側にも外側にも配置することができる。

本発明の有利な方法および構成は、従属請求項に記載した。

次に図面につき本発明の実施例を詳しく説明する。

図１には、本発明のディスクブレーキの構造を原理的に示した。ディスクブレーキはブレーキディスク１を備えており、ブレーキディスク１は、商用車の、図示していない軸に取り付けられている。ブレーキディスク１はブレーキキャリパ２によって取り囲まれており、ブレーキキャリパ２は、固定エレメント３によって、商用車のブレーキ支持体６内で、ブレーキディスク１に関して軸方向可動に取り付けられている。

また図１から判るように、ブレーキディスク１はブレーキパッド５と作用結合可能であり、このためにブレーキパッド５は制動時にブレーキディスク１に押し付けられる。ブレーキパッド５はそれぞれパッド支持体９に取り付けられている。

符号４で示した緊締装置は、平行な２つの押圧部材８を備えており、押圧部材８は両ブレーキシュー５のうちの一方に接触する。

緊締装置の機能は、たとえば欧州特許公開第５６６００６号明細書から公知であり、したがってこれに関する説明は省略する。

両押圧部材８は、位置変化可能なブリッジ７によって互いに結合されており、ブリッジ７はブレーキキャリパ２の内側でブレーキディスク１の回転軸線に対して実質的に平行に延びており、かつこの平面上で可動に支承されている。

図２から判るように、ディスクブレーキに送受信機ユニット１０が接続されており、送受信機ユニット１０は、図３および図４に示したように、超音波送信機１１と超音波受信機１２とから形成することができ、この場合超音波送信機１１および超音波受信機１２は、図３では個別的な構成部材として設けられており、これに対して図４では１構成ユニットとして形成されている。

送受信機ユニット１０もしくは超音波送信機１１および超音波受信機１２は、ブレーキディスク１およびパッド支持体９に対して定置に取り付けられている。

作動状態で、超音波送信機１１は反射性の信号を送信し、この信号はブレーキパッド５とブレーキディスク１との間の分割継ぎ目によって部分的に反射される。反射された信号は超音波受信機１２によって受信され、この場合それぞれ異なる経路に基づいて、個別的に反射された放射の伝播時間は、ブレーキパッド５および／またはブレーキディスク１の摩耗に起因する摩滅状態に応じて変化する。

送受信機ユニット１０と作用結合している、図示していない評価電子装置によって、実際値−目標値−比較によって求められたパラメータに基づいて、ブレーキパッド５およびブレーキディスク１の摩耗をそれぞれ求めることができる。

図４に示した実施例では、超音波送信機１および超音波受信機１２は前述の送受信機ユニット１０に統合されており、この実施例は、簡単で経済的な取付、ならびにそのような製作を許容する、特に構造的な収納性に関して特に有利である。

選択された送受信機ユニット１０の配置構造によって、選択された内側部分、たとえば図１に示したブリッジ７の運動進行を制御することができる。

この場合送受信機ユニット１０によって、特定の作動力による緊締前後のブリッジ７の位置が測定され、ここではパラメータとして押圧ピストンにおける空気圧が使用される。

ブリッジ７の移動距離は、制動構成要素、特にブレーキキャリパ２およびブレーキパッド５の弾性変形と空隙とから組み合わされ、ここでは作動力に関する弾性変形は直線比例的に延びるので、弾性変形は圧力測定によって正確に求めることができる。

特定の力でブレーキを作動させる際にブリッジ７の移動距離が所定の値を上回るかもしくは下回る場合、このことは過大もしくは過小の空隙に起因するので、後調節装置機能の障害を適時に認識して、これを克服することができる。

両ブレーキパッド５およびブレーキディスク１の全体摩耗を求めて、全体摩耗を監視するために、図５〜図７に示した実施例では、送受信機ユニット１３が設けられており、送受信機ユニット１３は、レーザ送信機１４とレーザ受信機１５とから成っていて、かつ位置変化可能なパッド支持体９の１つに取り付けられており、ここではレーザ送信機１４およびレーザ受信機１５は、１ユニットとしてではなく完全に別体の部材として形成することができる。

摩耗算出もしくは摩耗監視のために、前記パッド支持体とは反対側に位置するパッド支持体９に向かう距離測定が行われ、この場合目標値として規定された最小距離に達すると適当な指摘が行われる。さらにまた測定値を評価するために、評価電子装置が設けられている。

図７には、送受信機ユニット１３が管状の外套１６に支承された１実施例を示しており、外套１６は入れ子式に形成されており、その長さが、求めようとする区間距離によって規定されるようになっている。このような外套は、送受信機ユニットを外部影響から保護して、かつ作動にとって最適な保護装置を形成する。

ニューマチック式のディスクブレーキの概略的な構造を示す縦断面図である。

ディスクブレーキの概略的な平面図である。

ディスクブレーキの一部を示す側面図である。

図３の実施例とは別の実施例を示す図である。

本発明の別の実施例を概略的に示す側面図である。

図５の実施例とは別の実施例を概略的に示す部分側面図である。

図５の実施例とは別の実施例を概略的に示す部分側面図である。

符号の説明

１ ブレーキディスク、 ２ ブレーキキャリパ、 ３ 固定エレメント、 ４ 緊締装置、 ５ ブレーキパッド、 ６ ブレーキ支持体、 ７ ブリッジ、 ８ 押圧部材、 ９ パッド支持体、 １０ 送受信機ユニット、 １１ 超音波送信機、 １２ 超音波受信機、 １３ 送受信機ユニット、 １４ レーザ送信機、 １５ レーザ受信機、 １６外套

Claims (15)

1. 特に商用車のための、特にニューマチック式または電気機械式に作動するディスクブレーキの、位置変化可能な摩耗部分および／または機能部分の機能性を検査する方法において、
   送信機によって、反射可能な信号を、検査しようとする機能部分に向かって送信し、反射された信号を、受信機によって受信し、求めた実際値と目標値とを比較して評価することを特徴とする、ディスクブレーキの摩耗部分および／または機能部分の機能性を検査する方法。
2. 信号として超音波信号を送受信する、請求項１記載の方法。
3. 信号としてレーザ放射を送受信する、請求項１記載の方法。
4. 摩耗部分および／または機能部分の、分割継ぎ目を画設する面によって反射される信号を検出する、請求項１記載の方法。
5. 緊締装置（４）の、機能部分を形成するブリッジの移動距離に関して反射される信号を検出して評価する、請求項１記載の方法。
6. 摩耗部分を形成するブレーキパッド（５）の摩耗を求める、請求項１記載の方法。
7. 摩耗部分を形成するブレーキディスク（１）の摩耗を求める、請求項１記載の方法。
8. 請求項１記載の検査法を実施するための装置において、
   ディスクブレーキまたは該ディスクブレーキに隣接する部分に、反射性の信号を送出する送信機と、反射された信号を受信する受信機とが設けられており、これらの送信機および受信機が、評価電子装置と作用結合されていることを特徴とする、ディスクブレーキの摩耗部分および／または機能部分の機能性を検査する装置。
9. 送信機および／または受信機が、摩耗部分および／または機能部分に対して定置に配置されている、請求項８記載の装置。
10. 送信機および／または受信機が、位置変化可能な構成部材に配置されている、請求項８記載の装置。
11. 送信機が、超音波送信機（１１）として形成されており、受信機が、超音波受信機（１２）として形成されている、請求項８記載の装置。
12. 送信機が、レーザ送信機として形成されており、受信機が、レーザ受信機として形成されている、請求項８記載の装置。
13. 送信機および受信機が、送受信機ユニット（１０，１３）に統合されている、請求項８記載の装置。
14. 送受信機ユニット（１０，１３）が、外套（１６）内に配置されている、請求項１３記載の装置。
15. 外套（１６）が、入れ子式に形成されている、請求項１４記載の装置。

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