SE2250516A1 - Bromsokenhet med en slitagesensoranordning, och förförande för registrering av slitage på bromsbelägg och bromsskiva hos en bromsokenhet hos en skivbroms - Google Patents

Abstract

Bromsokenhet (1, 1') för en skivbroms, i synnerhet för spårfordon, med två okarmar (2, 3), en bromscylinder (8), en justeringsmodul (9), bromsbelägg (4, 5) och en slitagesensoranordning (11, 11', 11") med minst ett sensorelement (24, 24') och en utvärderingsenhet (12). Slitagesensoranordningen (11, 11', 11") är parallellt med justeringsmodulen (9) och/eller bromscylindern (8) mellan de båda okarmarna (2, 3) förbunden med dessa i kopplingsaxlar. Och ett förfarande för att bestämma en förslitning av bromsbelägg (4, 5) och bromsskivor vid en bromsokenhet (1, 1') i en skivbroms.

Description

BROMSOKENHET MED EN SLITAGESENSORANORDNING OCH FÖRFARANDE FÖR REGISTRERING AV SLITAGE PÃ BROMSBELÄGG OCH BROMSSKIVA HOS EN BROMSOKENHET HOS EN SKIVBROMS Uppfinningen avser en bromsokenhet med en slitagesensoranordning enligt ingressen till patentkrav 1. Uppfinningen hänför sig även till ett förfarande för avkänning av förslitning hos bromsbelägg och bromsskivor vid en bromsokenhet hos en skivbroms.

Dylika bromsokenheter är på grund av deras bromseffekt vitt spridda inom järnvägsindustrin, i synnerhet för lok, spårvägar och flerledade tågenheter.

Under den dagliga bromsdriften förslits bromsbeläggen och bromsskivorna. Av sä- kerhetsskäl måste bromsarnas tillstånd regelbundet testas, varvid det hittillsvaran- de testförfarandet beror på underhållspersonalens visuella test av bromsbeläggen och bromsskivorna. Detta är kostnadsintensivt och kräver väl tränad underhållsper- sonaL En automatisk förslitningsavkänning är känd för skivbromsar, exempelvis från doku- mentet WO 2018/178018 A1. Enligt detta dokument insätts en beröringsfri kontroll- sensor mot eller i bromsbelägghållaren eller mot elleri en med bromsbelägghålla- ren förbunden bromsokarm. Sensorn mäter avståndet till en sidoyta på bromsski- van för att kunna beräkna förslitningen av bromsbelägget. En sådan anordning anses dock vara ofördelaktig eftersom den är alltför känslig, varför det för en robust drift krävs för mycket skydd.

Dessutom kommer bara förslitningen av bromsbelägget att avkännas och någon förslitning av skivan kan inte bestämmas.

Syftet med uppfinningen beståri att åstadkomma en förbättrad bromsokenhet med en automatisk förslitningsavkänning för bromsbelägg och bromsskiva, varvid kostnader och underhållstid nedbringas.

En ytterligare uppgift är att ange ett förbättrat förfarande för avkänning av förslit- ning av bromsbelägg och bromsskivor vid en bromsokenhet för en skivbroms.

Uppgiften löses genom föremålet enligt patentkrav Den ytterligare uppgiften löses genom ett förfarande enligt patentkrav En uppfinningstanke beståri att avkänna förslitningen medelst minst en slitagesensoranordning, som är parallellt förbunden med en bromscylinder och/eller en justeringsmodul hos bromsokenheten.

En uppfinningsenlig bromsokenhet, i synnerhet för spårfordon, omfattar två ok- armar, en bromscylinder, en justeringsmodul, bromsbelägg och en slitagesensoranordning med minst ett sensorelement och en utvärderingsenhet. Slitagesensoranordningen är parallellt med justeringsmodulen och/eller bromscylin- dern mellan de båda okarmarna länkförbunden med dessa i kopplingsaxlar.

På detta sätt möjliggörs en robust och enkel slitagesensoranordning, som på ett enkelt sätt kan monteras och även kompletteras.

Ett uppfinningsenligt förfarande för bestämning av förslitning av bromsbelägg och bromsskivor vid en bromsokenhet i en skivbroms, i synnerhet för spårfordon, med två okarmar, en bromscylinder, bromsbelägg och en slitagesensoranordning med en utvärderingsenhet omfattar förfarandestegen (VS1) avkänning av en utgångsställning samt avkänning av längdändringar för ett avstånd mellan kopp- lingsställen för de båda okarmarna vid bromsförlopp med slitagesensoranordningen, varvid en omvandling av längdändringarna av avståndet sker medelst en rörelseomvandlingsanordning till vridvinkeländringar hos en vridvinkelsensor, eller varvid en avkänning av längdändringarna av avståndet sker genom mätning av ett avstånd mellan ett sensorelement på en kontaktförsedd och/eller en kontaktfri avståndsmätanordning och ett referensavsnitt hos slitagesensoranordningen, (VS2) alstring av mätsignaler i samband med de sålunda avkända mätvärdena, och vidarematning av mätsignalerna till en utvärderingsenhet, och (VS3) utvärdering av mätsignalen medelst utvärderingsenheten, så att de i mätsignalen summerade förslitningsvärdena för beläggförslitning och skivförslitning hos bromsokenheten bestäms.

En särskild fördel består däri att en automatisk bestämning är möjlig inte bara av beläggningsförslitning utan även av skivförslitning.

Ytterligare fördelaktiga utföranden anges i de osjälvständiga patentkraven.

Vid ett utförande är slitagesensoranordningen länkartat anbringad i kopplingsaxlar vid kopplingsställen, i vilka bromscylindern och/ellerjusteringsmodulen är länk- förbunden/förbundna, varvid kopplingsställena är anordnade med inbördes av- stånd. Dessa kopplingsställen föreligger redan och kan användas på ett enkelt sätt.

Ett ytterligare utförande förutsätter att slitagesensoranordningen har en rörelse- omvandlingsenhet, som omvandlar en längsgående rörelse såsom förändring av kopplingsställenas avstånd till en vridningsrörelse. Det alstrar en fördelaktig kom- pakt och enkelt tätningsbar konstruktion.

Fördelaktigt är för en sådan kompakt konstruktion när slitagesensoranordningens rörelseomvandlingsenhet i ett utförande har ett gängförsett rör med en innergänga och en gängspindel med en yttergänga, varvid innergängan och yttergängan är i ingrepp och bildar en rörelsegänga.

I ett ytterligare utförande är det anordnat så att det gängförsedda röret är vridfast förbundet med slitagesensoranordningen och där gängspindeln är vridlagrad och kopplad till nämnda minst ena sensorelement, eller gängspindeln är vridfast förbunden med slitagesensoranordningen och där det gängförsedda röret är vridlagrat och kopplat till nämnda minst ena sensorelement. Denna konstruktion är enkel och kompakt.

Härvid är det av fördel att nämnda minst ena sensorelement är en vridvinkelupp- tagare eftersom en sådan komponent är kostnadseffektiv och tillgänglig på markna- den.

Ett ytterligare utförande förutsätter att slitagesensoranordningen omfattar fastsättningselement, en sensorkåpa, en kåpa, rörelseomvandlingsenheten och nämnda minst ena sensorelement, varvid slitagesensoranordningen är länkartat an- bringad med ett respektive fastsättningselement i kopplingsställenas kopplingsaxlar.

Ett sådant anbringande är enkelt och kostnadseffektivt. Ännu ett utförande förutsätter att kåpröret och det gängförsedda röret tillsammans är teleskopiskt anordnade, varvid kåpröret är påskjutet det gängförsedda röret.

Därmed uppnås en fördelaktig platsbesparande konstruktion.

I ett alternativt utförande har slitagesensoranordningen minst en kontaktfri av- ståndsmätsensor. Därmed kan en fördelaktig kompakt och enkel konstruktion vara möjlig.

Därvid är det fördelaktigt när nämnda minst ena kontaktfria avståndsmätsensor är en ultraljudsensor, en radarsensor och/eller en optisk avståndsmätsensor. För detta kan på marknaden vanliga komponenter komma till användning, vilka redan är för- sedda med integrerade elektroniska mätdatabearbetningskretsar.

Det är därvid vidare fördelaktigt för en kompakt och enkel konstruktion när slitagesensoranordningen har fastsättningselement, ett kåprör och nämnda minst ena kontaktfria avståndsmätsensor, varvid kåpröret och nämnda minst ena kontakt- fria avståndsmätsensor tillsammans är teleskopiskt anordnade.

I ännu ett ytterligare utförande samverkar nämnda minst ena kontaktfria avstånds- mätsensor med ett referensavsnitt för slitagesensoranordningen och avkänner ett avstånd mellan sensorelementet och referensavsnittet såsom mått på en ändring av avståndet mellan kopplingsställena. Detta är fördelaktigt eftersom bara ett ringa antal komponenter erfordras.

Bromsokenheten är utformad för en pneumatisk skivbroms. Detta utvidgar med fördel insatsområdet.

I ett utförande av förfarandet är den kontaktfria avståndsmätsensorn en ultraljud- sensor, en radarsensor och/eller en optisk sensor. Dessa komponenter är fördelak- tigt erhållbara på marknaden i högintegrerade utformningar såsom insatsfärdiga funktionskomponenter.

När utvärderingsenheten jämför de bestämda förslitningsvärdena med tidigare lagrade gränsvärden för beläggningsbyte (eller byte av ett bromsbelägg) och/eller bromsskivbyte (eller byte av bromsskiva) och i motsvarighet till jämförelseresulta- ten avger indikeringar, varningar osv. till passande medier, så kan fördelaktiga un- derhållstider inplaneras.

Det är dessutom en stor fördel att utvärderingsenheten ur alla de avkända mät- värdena och därur bestämda förslitningsvärden i samband med jämförelsevärden bestämmer en förslitning av bromsbeläggningar och bromsskivor för hela skiv- bromsen.

Utföringsexempel av uppfinningen kommer att beskrivas nedan i samband med bifogade ritningar.

Där visar: Fig. 1 - 2 schematiska planvyer av en konventionell och en kompakt bromsokenhet, Fig. 3 en schematisk snittvy av en uppfinningsenlig bromsokenhet med ett första utföringsexempel av en uppfinningsenlig slitagesensoranordning, Fig. 4 en schematisk, förstorad snittvy av en sensorkåpa enligt Fig. 3, Fig. 5 en snittvy av en variant av det första utföringsexemplet av slitagesensoranordningen enligt Fig. 3, Fig. 6 en snittvy av ett andra utföringsexempel av slitagesensoranordningen enligt Fig. 3, Fig. 7 ett schematiskt diagram över förslitningskurvor, och Fig. 8 ett schematiskt flödesschema för ett utföringsexempel av ett uppfinnings- enligt förfarande.

Koordinaterna x, y, z tjänar i figurerna till orienteringen. Koordinaten x löperi bromsokenhetens 1 längdriktning, koordinaten y tvärs denna, varvid koordinaten z här bildar en vertikal riktning. Andra lägen av bromsokenheten 1 är naturligtvis också möjliga.

Fig. 1 visar en schematisk planvy av en konventionell bromsokenhet 1. I Fig. 2 visas en schematisk planvy av en konventionell, så kallad kompakt bromsokenhet 1'.

Var och en av dessa bromsokenheter 1, 1' bildar en skivbroms för ett rälsfordon och omfattar en första okarm 2 och en andra okarm 3, två bromsbelägg 4, 5, en bromscylinder 8 och en justeringsmodul 9 för förslitningsjusteringen.

Bromsokenheten 1 besitter en bromscylinder 8 med en integrerad justeringsmodul 9, varvid den andra bromsokenheten 1' har en separat bromscylinder 8 och en separat justeringsmodul Båda okarmarna 2, 3 är svängbart anbringade i en respektive länk 2a, 3a kring en respektive hävarm i z-riktningen, vilket inte ska beskrivas närmare.

På en sida av okarmarna 2, 3 är bromsbelägg 4, 5 svängbart anbringade i länkar 2b, 3b via belägghållare vid fria ändar av okarmarna 2, 3. På de andra fria ändarna av okarmarna 2, 3 är, i bromsokenheten 1 enligt Fig. 1, bromscylindern 8 med den integrerade justeringsmodulen 9 länkartat fastsatt i kopplingsaxlar på kopplingsställe 6, 7. Vid den kompakta bromsokenheten 1' enligt Fig. 2 är bara justeringsmodulen 9 länkförbunden på kopplingsställena 6, Bromscylindern 8 kan t.ex. vara pneumatiskt, hydrauliskt, elektromekaniskt eller lik- nande driven. Bromsbeläggen 4, 5 är anordnade på båda sidor av en här inte visad bromsskiva.

Under ett bromsningsförlopp kommer bromscylindern 8 att aktiveras vid bromsning av bromsen och förstorar ett avstånd 10 i y-riktningen mellan kopplingsställena 6, 7. Därav framgår att bromsbeläggen 4, 5 rör sig mot varandra i y-riktning och sålunda trycks mot bromsskivan.

När bromsen lossas påverkas inte bromscylindern 8, avståndet 10 mellan kopplings- ställena 6, 7 minskar på nytt i y-riktningen och bromsbeläggen 4, 5 avlägsnar sig från varandra. Bromsbeläggen 4, 5 är därvid frigjorda från bromsskivan.

Användningen avjusteringsmodulen 9 säkerställer att bromsbeläggningsspelet, som även betecknas som luftspel, hålls konstant under drifttiden vid lossad broms. Luft- spelet föreligger mellan ett bromsbelägg 4, 5 och bromsskivan.

Under bromsens drift tilltar förslitningen av bromsbeläggen 4, 5 och bromsskivan och medför att avståndet 10 mellan kopplingsställena 6, 7 förstoras, varvid vid bromsförloppet minskar ett avstånd i y-riktningen mellan bromsbeläggen 4, På så sätt bildar avståndet 10 ett mått på förslitningen av bromsbeläggen 4, 5 och bromsskivan. En dynamisk ändring av avståndet 10 vid bromsförloppen kan vidare även ge besked om bromsförloppets funktion.

Fig. 3 visar en schematisk snittvy av en uppfinningsenlig bromsokenhet 1' med ett första utföringsexempel på en uppfinningsenlig slitagesensoranordning 11. I Fig.visas en schematisk, förstorad snittvy av en sensorkåpa 15 enligt Fig.

Snittvyn visar bromsokenheten 1' vänd i x-riktningen (jämför Fig. 2).

Den uppfinningsenliga bromsokenheten 1' omfattar här vidare slitagesensoranordningen Slitagesensoranordningen 11 är här parallellt anordnad med justeringsmodulen 9 mellan kopplingsställenas 6, 7 axlar vid två punkter, nämligen i kopplingsställena 6, 7 på okarmarna 2, 3. Det vill säga, en sensoraxel 11a för slitagesensoranordningen 11 löper här parallellt med en axel 9a förjusteringsmodulen 9. En rörelse hos okarmarna 2, 3 vid bromsförloppen med tillhörande förändring av avståndetöverförs via kopplingsställena 6, 7 till slitagesensoranordningen Slitagesensoranordningen 11 omfattar i det första utföringsexemplet en utvärderingsenhet 12, fastsättningselement 13 och 14, en sensorkåpa 15, en kåpa 16, en rörelseomvandlingsenhet med ett gängförsett rör 17 och en gängspindel 18, en vikbälg 20, minst ett lager 21 och minst ett sensorelement 24, 24'.

Utvärderingsenheten 12 är via en förbindningssträcka 12a, t.ex. en elektrisk och/el- ler optisk överföringsledning, förbunden med nämnda minst ena sensorelement 24, 24'. Det är även tänkbart att i stället för en ledningsbunden förbindningssträcka 12a använda en kabelfri överföringssträcka, t.ex. radio, infrarött ljus, ultraljud.

Slitagesensoranordningen 11 är medelst fastsättningselementen 13, 14, som här är utformade som en fastsättningsvinkel, fastsatt i kopplingsställena 6, 7 på okarmarna 2, 3. Detta kommer att beskrivas ytterligare nedan.

Via fastsättningselementen 13, 14 överförs en förändring av kopplingsställenas 6, 7 avstånd 10 till slitagesensoranordningen 11. Kopplingsställena 6, 7 rör sig vid bromsförlopp längs en cirkelbåge, vars mittpunkt är axeln för respektive okarms 2, 3 länk 2a, 3a. Axlarna för kopplingsställena 6, 7 och länkarna 2a, 3a löper parallellt inbördes i z-riktningen. Därvid medger fastsättningselementen 13, 14 en linjär rörel- se av slitagesensoranordningen 11 i y-riktningen.

Sensorkåpan 15 tjänar till upptagning av nämnda minst ena sensorelement 24. Sen- sorkåpan 15 har en omgivande vägg 15a, vilken är tillstängd med en frontskiva 15b. Frontskivan 15b och väggen 15a fastställer ett inre utrymme 15c, vars öppning 15d är försedd med en radiellt utåt utskjutande omgivande krage 15e.

Sensorkåpan 15 är med sin omgivande krage 15e fastsatt på en fastsättningsskiva 13a på det första fastsättningselementet 13 och är medelst en tätning 15f, t.ex. en O-ring, tätad mot atmosfären. Det första fastsättningselementet 13 bildar således slitagesensoranordningens 11 fäste på den första hylsarmens 2 kopplingsställe Dessutom är sensorkåpan 15 via fastsättningsskivan 13a förbunden med kåpans 16 lagerkåpa 16a. Lagerkåpan 16a är därvid fastsatt med en avsats 16c i en öppning 13b i fastsättningsskivan 13a. Kåpan 16 har dessutom ett kåprör 16b. Sensorkåpan 15, lagerkåpan 16a och kåpröret 16b är anordnade bakom varandra koaxiellt med sensoraxeln 11a.

Här visas en exemplifierande möjlighet där kåpröret 16b helt fullständigt sträcker sig över hela längden av avståndet 10 mellan kopplingsställena 6 och 7. Naturligtvis kan kåprörets 16b längd även ha andra mått. Kåpröret 16b och ett gängförsett rör 17 är här tillsammans teleskopiskt anordnade, varvid kåpröret 16b är påskjutet det gängförsedda röret 17. Det gängförsedda röret 17 har en innergänga 19 och en platt ytte ryta.

En fri ände 17a av det gängförsedda röret 17 befinner sig i den i Fig. 3 visade utgångsställningen för slitagesensoranordningen 11 på ett litet avstånd från lagerkåpan 16a. Det gängförsedda rörets 17 andra ände 17b är utformad som en fläns, varmed det gängförsedda röret 17 är anbringat på en fastsättningsskiva 14a på det andra fastsättningselementet 14. Det andra fastsättningselementet 14 bildar ett ytterligare fäste av förslitningsanordningen 11 på kopplingsstället 7 för den andra okarmen Rörelseomvandlingsenheten omfattar gängspindeln 18 med en yttergänga 19 och det gängförsedda röret 17 med en innergänga 19a. I detta exempel är innergängan 19a utförd i ett avsnitt av det gängförsedda rörets 17 fria ände 17a. Gängspindeln 18 är anordnad i det gängförsedda röret 17, varvid gängspindelns 18 yttergänga 19 står i ingrepp med det gängförsedda rörets 17 innergänga 19a. Yttergängan 19 och innergängan 19a bildar här en rörelsegänga med motsvarande stigning.

Gängspindeln 18 är anordnad på så sätt i det gängförsedda röret 17 att en första spindelände 18a skjuter ut ur det gängförsedda röret 17 i riktning mot lagerkåpan 16a. En andra, fri spindelände 18b är vid utformningen av slitagesensoranordningen 11 anordnad innanför kåprörets 17 ände 17b.

Gängspindelns 18 första spindelände 18a är förbunden med ett lageravsnitt 18c. Ett lager 21, här t.ex. ett pendelkullager, är med sin inre ring anordnad på lageravsnit- tet 18c och med sin yttre ring upptagen i lagerkåpan 21. Lagret 21 bildar ett cen- trumlager för gängspindeln 18 kring sensoraxeln 11a.

Det gängförsedda röret 17 är vridfast anbringad med sin ände 17b på fastsättningselementets 14 fastsättningsskiva 14a. Över kåpröret 16b och det därur utskjutande avsnittet av det gängförsedda röret 17 med änden 17b är en tätning anordnad. Denna tätning är här en vikbälg 20, som med ett första tätningsändavsnitt 20a i området för förbindningen av lagerkåpan 16a och kåpröret 16b är fastsatt på kåpröret 16b. Ett andra tätningsavsnitt 20b är infäst på avsnittet för det gängförsedda rörets 17 ände 17b.

Gängspindelns 18 lageravsnitt 18c är vidare medelst en vridförbindning kopplat till sensorelementet 24 via ett drev 23. Drevet 23 kan t.ex. vara ett planetdrev. Sensor- elementet 24 avkänner gängspindelns 18 vridningsvinkel kring sensoraxeln 11a. Sensorelementet 24 är en vridvinkelupptagare, exempelvis med en potentiometer eller med Hall-sensorer. Även optiska och/eller kapacitiva vinkelupptagare är natur- ligtvis möjliga.Okarmarnas 2, 3 rörelse vid ett bromsförlopp medför en ändring av avståndet 10, som överförs till slitagesensoranordningen 11 som en längsgående rörelse. Därvid kommer slitagesensoranordningen 11 att teleskopiskt dras ut från varandra respektive på nytt sammanskjutas. Eftersom rörelseomvandlingsenhetens gängförsedda rör 17 är vridfast anbringat på det andra fastsättningselementet 14, så kommer gängspindeln 18 vid avståndets 10 längdändring på grund av rörelsegängan, som är bildad av den med det gängförsedda rörets 17 innergänga 19a i ingrepp stående yttergängan 19 på gängspindeln 18, gängspindeln 18 att vridas kring sensoraxeln 11a. På så sätt omvandlar rörelseomvandlingsenheten den längsgående rörelsen av avståndets 10 förändring till en vridningsrörelse.

Via vridförbandet 22 kommer sedan sensorelementet 24 att vridas och avkänner så- ledes vridningsvinkeln, som är proportionell mot längdförändringen av avståndet 10. Utvärderingsenheten 12 bestämmer utifrån de till denna från sensorelementet 24 överförda signalerna förslitningsvärden hos bromsbeläggen 4, 5 och bromsskivan. Dessutom kan utvärderingsenheten 12 övervaka bromsförloppet i samband med den avkända, genom rörelsen medförda längdändringen av avståndet 10, t.ex. genom jämförelse med tidigare fastlagda värden.

En utvärdering av signalerna kommer att förklaras vidare ännu mer utförligt i sam- band med Fig. 7 nedan.

Fig. 5 visar en snittvy av en variation av det första utföringsexemplet av slitagesensoranordningen 11 enligt Fig.

Slitagesensoranordningen 11' skiljer sig i variationen enligt Fig. 5 från det första utföringsexemplet av slitagesensoranordningen 11 enligt Fig. 3 i utformningen av kåpan 16, i anordnandet av innergängan 19a i den andra änden 17b av det gängförsedda röret 17 liksom i anordnandet av det gängförsedda röret 17 och gängspindelnLagerkåpan 16a är via avsatsen 16c fastsatt i en öppning i en mellanskiva 16d. Mel- lanskivan 16d är på fastsättningsskivan 13a och med en avsats i öppningen 13b i fastsättningselementets 13 fastsättningsskiva 13a. På fastsättningsskivan 13a är åter igen sensorkåpan 15 med sin omgivande krage 15e fastsatt och med tätningen 15f tätad mot atmosfären.

Lagerkåpan 16a har lagret 21, som med sin inre ring i motsats till det första utfö- ringsexemplet anordnad på det gängförsedda rörets 17 ände 17a. I denna variant är det gängförsedda röret 17 vridbart lagrat med lagret En längd av det gängförsedda röret 16b upptar här ungefär en fjärdedel av det gängförsedda rörets 17 längd. Det gängförsedda röret 17 sträcker sig över hela gängspindelns 18 längd.

Gängspindeln 18 är i denna variant medelst en hållarskiva 18e vridfast anbringad via en hållare 18 på det andra fastsättningselementets 14 fastsättningsskiva 14a .

Vikbälgen 20 är med det första tätningsändavsnittet 20a fastsatt på kåpröret 16b och med det andra tätningsändavsnittet 20b på gängspindelns 18 hållare 18d.

I motsats till det första utföringsexemplet är i denna variant vridförbandet 22 till sensorelementets 24 drev 23 förbundet via en medbringare 22a med det vridbara det gängförsedda röret 17. I\/ledbringaren 22a är insatt i en kanal i det gängförsedda rörets 17 första ände 17a och vridfast förbunden med det gängförsedda röret 17, t.ex. inskruvad, inklämd eller liknande.

Okarmens 2, 3 rörelse vid ett bromsförlopp medför en förändring av avståndet 10, som överförs till slitagesensoranordningen 11. Därvid kommer dessa att tele- skopiskt dras ut från varandra respektive på nytt sammanskjutas. I\/|edelst rörelse- gängan (gängspindelns 18 yttergänga 19 och det gängförsedda rörets 17 innergänga 19a) kommer denna längsgående rörelse här att omvandlas till en vridningsrörelse av det gängförsedda röret 17 och överföras till sensorelementetI Fig. 6 visas en snittvy av ett andra utföringsexempel av slitagesensoranordningen 11 enligt Fig.

Slitagesensoranordningen 11" enligt det andra utföringsexemplet i Fig. 6 omfattar fastsättningselementen 13, 14, vikbälgen 20, ett kåprör 25 och en kontaktfri avståndsmätsensor.

Den kontaktfria avståndsmätsensorn är medelst en hållare 26 anbringad på det andra fastsättningselementet 14 och har minst ett sensorelement 24'.

Den kontaktfria avståndsmätsensorn samverkar med ett referensavsnitt av slitagesensoranordningen 11" och avkänner ett avstånd 10' mellan sensorelementet 24' och referensavsnittet. Därvid motsvarar ändringen av avståndet 10' en ändring av avståndet 10 mellan kopplingsställena 6, 7. Det är även möjligt att en ändring av avståndet 10' är proportionell mot en ändring av avståndet 10 mellan kopplingsstäl- lena 6, 7. En beräkning av det reala avståndet respektive den tillhörande förslitning- en sker genom utvärderingsenheten Kåpröret 25 är med en rörände 25a fastsatt i ett urtag 13c i det första fastsättnings- elementets 13 fastsättningsskiva 13a. Urtaget 13c är tillstängt medelst en vägg 13d.

Röränden 25a ligger an mot en insida 13e på denna vägg 13d.

Kåpröret 25 sträcker sig över en längd av av cirka två tredjedelar av avståndet i y- riktningen mellan det första fastsättningselementets 13 fastsättningsskiva 13a och det andra fastsättningselementets 14 fastsättningsskiva 14a och har en fri rörände 25b.

Koaxiellt med kåpröret 25 och sensoraxeln 11a är hållaren 26 med en fastsättnings- ände 26a fastsatt på det andra fastsättningselementets 14 fastsättningsskiva 14a. Hållaren 26 är utformad som ett rör, som med en fri fasthållningsände 26b skjuter in i utrymmet mellan det första fastsättningselementets 13 fastsättningsskiva 13aoch det andra fastsättningselementets 14 fastsättningsskiva 14a från fastsättnings- skivan 14a. Därvid sträcker sig den fria hållaränden 26b i det här visade utgångslä- get för slitagesensoranordningen 11' in i kåprörets 25 andra ände 25b.

En stavformad sensorkåpa 27 är insatt genom den fria hållaränden 26b med ett lika- ledes stavformat fastsättningsavsnitt 27a i hållaren 26. Ett insatsdjup är inställbart genom sensorkåpans 27 omställbara anslagselement 27b.

I sensorkåpans 27 avsnitt, som skjuter fram i kåpröret 25, är sensorelementet 24' anordnat. Kåpröret 25 och sensorkåpan 27 med sensorelementet 24' är teleskopiskt anordnade mot hållaren 26. Med andra ord, kåpröret 25 och den kontaktfria av- ståndsmätsensorn är tillsammans teleskopiskt anordnade.

Sensorelementet 24' är här en ultraljudsensor, som samverkar med insidan 13e på öppningens 13b vägg 13d i det första fastsättningselementets 13 fastsättningsskiva 13a. Därvid bildar väggens 13d insida 13e, såsom reflexionsyta för sensorelemen- tets 24' ultraljudsvängningar, slitagesensoranordningens 11" referensavsnitt. En sändar/mottagaryta 24'a på sensorelementet 24' och väggens 13d insida 13e är an- ordnade på avstånd 10'. En ändring av detta avstånd 10' är ett mått på en ändring av avståndet 10 mellan kopplingsställena 6 och 7. På så sätt kan slitagesensoranordningen 11" med ultraljudsensorn såsom sensorelement 24' avkänna avståndets 10 förändringar.

Vikbälgen 20 är med sitt första tätningsändavsnitt 20a fastsatt i området för kåprö- rets 25 första rörände 25a och med sitt andra tätningsändavsnitt 20b fastsatt i om- rådet för hållarens 26 fastsättningsände 26a. Röränden 25a är här utformad som förtjockade kragar.

Okarmarnas 2, 3 rörelse vid ett bromsförlopp medför en förändring av avståndet 10, vilket överförs till slitagesensoranordningen 11". Därvid kommer denna att teleskopiskt dras ut från varandra respektive på nytt sammanskjutas. Därigenom förändras avståndet 10' mellan sensorelementets 24' sändar-/mottagaryta 24'a och väggens 13d insida 13e på samma sätt som avståndet 10. Denna förändring avkänns medelst ultraljudsensorn med sensorelementet 24'.

Ultraljudsensorn med sensorelementet 24' bildar den kontaktfria avståndsmätsen- sorn. Förbindningssträckan 12a, t.ex. en elektrisk ledning för strömmatning och sig- nalöverföring, är förbunden med utvärderingsenheten I stället för en kontaktfri avståndsmätsensor kan vid ett utförande även en kontakt- görande avståndsmätsensor med minst en elektromekanisk kontakt anordnas. Den- na kontakt kommer då allt efter kontaktutförande som slutnings- eller brytnings- kontakt att slutas eller brytas, när ett avstånd uppnås som motsvarar ett bestämt, t.ex. maximalt förslitningsvärde.

En sådan kontakt kan emellertid även vara anordnad i ett annat utförande än en elektromekanisk kontakt i sensorkåpan 27, varvid denna kontakt påverkas av en ak- tiverare vid ett i förväg inställt avstånd, som motsvarar det bestämda förslitnings- värdet. En sådan elektromekanisk kontakt kan exempelvis vara en så kallad snäpp- omkopplare, mikroomkopplare eller ändomkopplare.

Det kan även anordnas flera kontakter, vilka är samordnade med olika förslitnings- steg, t.ex. a) återge att förslitning snart föreligger, b) återge att en förslitning kräver ett byte, c) varna för att ett förslitningsslutvärde uppnåtts och en vidarefärd inte längre är möjlig.

Aktiveraren kan t.ex. vara en med röret 25 fast förbunden stång eller en på rörets insida anordnad kopplingsklack.

En sådan mekanisk kontakt kan även vara anordnad som ytterligare, redundanta komponenter.

Fig. 7 visar ett schematiskt diagram SB över förslitningskurvor för bromsokenheten 1, 1'.lnritad är mätsignalen S för en eller flera sensorelement 24, 24' i bromsokenhetens 1, 1' slitagesensoranordning 11, 11', 11" som en funktion av tiden t. I\/|ätsignalen S tas emot från utvärderingsenheten 12, förstärks och utvärderas. Utvärde- ringsresultatet vidarematas från utvärderingsenheten 12 till passande återgivnings-, databearbetnings- och minnesanordningar.

Mätsignalen S visar förändringarna av avståndet 10 och motsvarar summan av för- slitning av bromsbeläggen 4, 5, av bromsskivan och luftspelet.

En beläggningsförslitningskurva 28 löper som en trehörningsfunktion stigande upp till ett maximalt förslitningsvärde för beläggningsförslitning 29, vid vilket det då sker ett beläggningsbyte 30 av bromsbeläggen 4, En skivförslitningskurva 31 visar en längsgående sågtandsprofil. Ett byte av broms- skivan krävs såsom skivbyte 32 först efter några stycken beläggningsbyten 30, när en maximal skivförslitning 33 föreligger.

En totalförslitning 34 inbegriper summan av beläggningsförslitning 29 och skivför- slitning Formen på mätsignalen 3 för bromsbeläggförslitningen 31 är likaledes en sågtands- profil, men bromsbeläggen 4, 5 behöver bytas oftare än bromsskivan.

I\/|edelst en kontinuerlig avkänning av mätsignalen som motsvarar förslitningen kan en ständig övervakning av förslitningen snabbt fastställas vid egenheter och sådana händelser som förtida eller abnorm förslitning.

I Fig. 8 visas ett schematiskt flödesschema för ett utföringsexempel av ett uppfin- ningsenligt förfarande för avkänning av förslitning av bromsbelägg 4, 5 och broms- skiva i en bromsokenhet 1, 1'.I ett första förfarandesteg VS1 avkänns utgångsställningen och förändringarna av avståndet 10 för okarmarnas 2, 3 kopplingsställen 6, 7 vid bromsförlopp med minst en slitagesensoranordning 11, 11' 11".

Nämnda minst ena slitagesensoranordning 11, 11' 11" är en vridvinkelsensor och avkänner vridvinkeländringar proportionala mot längdändringarna av avståndetför okarmarnas 2, 3 kopplingsställen 6, Nämnda minst ena slitagesensoranordning 11" kan även ha en kontaktfri av- ståndsmätsensor, som avkänner längdändringarna 10' mellan ett sensorelement 24' i den kontaktfria avståndsmätsensorn och ett referensavsnitt av slitagesensoranordningen 11".

Sensorelementet 24' är här en ultraljudsensor, som samverkar med insidan 13e på väggen 13d i en öppning 13b i det första fastsättningselementets 13 fastsättnings- skiva 13a, i vilken kåpröret 25 är fastsatt. Därvid bildar väggens 13d insida såsom reflexionsyta för sensorelementets 24' ultraljudsvängningar referensavsnittet för slitagesensoranordningen 11". En sändar-/mottagaryta 24'a på sensorelementet 24' och väggens 13d insida 13e är anordnade på avståndet 10'. En ändring av detta avstånd 10' är ett mått på en ändring av avståndet 10 mellan kopplingsställena 6, Nämnda minst ena slitagesensoranordningen 11, 11', 11" alstrar i ett andra förfa- randesteg VS2 mätsignaler Si samband med de avkända mätvärdena och leder dessa till en utvärderingsenhet Utvärderingsenheten 12 värderar mätsignalerna Si ett tredje förfarandesteg VS3 på så sätt att i mätsignalerna S uppsummerade förslitningsvärden bestäms för belägg- förslitning och skivförslitning av bromsokenheten Förslitningsvärdena kommer sedan att jämföras med tidigare lagrade gränsvärden för beläggningsbyte och skivbyte. I motsvarighet till förslitningsresultatet utmatas indikeringar, varningar osv. på passande medier.Dessutom kan mätsignalerna utvärderas på sådant sätt att information beträffande sträckor eller sinusförlopp, vilken tåghjulsats kontinuerligt bestäms från dess ut- gångsposition.

Vid en anordning med två eller fler slitagesensoranordningar 11, 11', 11" kan deras mätsignaler alternerande användas för rimlighetsgörande av de bestämda för- slitningsvärdena.

Dessutom kan de av slitagesensoranordningarna 11, 11', 11" levererade mätsig- nalerna även användas till att avkänna förlusten av ett bromsbelägg 4, 5 och/eller att testa om bromsokenheten 1, 1' är aktiverad eller loss.

Ur alla avkända mätvärden och därur bestämda förslitningsvärden kan utvärderings- enheten 12 dessutom i samband med jämförelsevärden bestämma förslitningen av hela bromsokenheten 1, 1'.

Slitagesensoranordningarna 11, 11', 11" kan anbringas på såväl konventionella bromsokenheter 1 enligt Fig. 1 som på de så kallade kompakta bromsokenheterna 1' enligt Fig. 2. Det föreligger dessutom en möjlighet till kompletteringspåbyggnad vid de båda bromsokenheterna 1, 1'.

Uppfinningen är inte begränsad genom de ovan angivna utföringsexemplen utan är modifierbar inom ramen för patentkraven.

Sålunda är det t.ex. möjligt att i stället för ultraljudsensorn i det andra utförings- exemplet använda en radarsensor och/eller en optisk avståndsmätsensor, t.ex. en infrarödavståndssensor.

Ett annat alternativ består i att anpassa djupmätlösningen av en referensskiva.REFERENSNUMMERLISTA 1 Bromsokenhet 2, 3 Okarm 2a, 3a; 2b, 3b Länk 4, 5 Bromsbelägg 6, 7 Kopplingsaxel 8 Bromscylinder 9 Justeringsmodul 10, 10' Avstånd 11, 11', 11" Slitagesensoranordning 11a Sensoraxel 12 Utvårderingsenhet 12a Förbindningsledning 13, 14 Fastsåttningselement 13a, 14a Fastsåttningsskiva 13b Öppning 13c Urtag 13d Vägg 13e lnsida Sensorkåpa 15a Vägg 15b Frontskiva 15c Inre utrymme 15d Öppning 15e Krage 15f Tåtning 16 Kåpa 16a Lagerkåpa 16b Kåprör 16c Avsats 16d I\/lellanskiva 17 Gångförsett rör 17a, 17b Ände 18 Gångspindel 18a, 18b Spindelånde 18c Lageravsnitt 18d Hållare 18d Lagerskiva 18e19a 20a, 20b22a24, 24' 24'a 25a, 25b 26 26a 26b 27 27aS SB T VS1, VS2, VSX,v,Hållarskiva Yttergänga lnnergänga Vikbälg Tätningsändavsnitt Lager Vridförband I\/ledbringare Drev Sensorelement Sä nda r/mottaga ryta Rör Rörände Hållare Fastsättningsände Hållarände Sensorkåpa Fastsättningsavsnitt Beläggningsförslitningskurva Beläggningsförslitning Beläggningsbyte Skivförslitningskurva Skivbyte Skivförslitning Totalförslitning I\/lätsignal Diagram Tid Förfarandesteg Koordinater

Claims (18)

1. Bromsokenhet (1, 1') för en skivbroms, i synnerhet för spårfordon, med två okarmar (2, 3), en bromscylinder (8), en justeringsmodul (9), bromsbelägg (4, 5) och en slitagesensoranordning (11, 11', 11") med minst ett sensorelement (24, 24') och en utvärderingsenhet (12), kännetecknad av att slitagesensoranordningen (11, 11', 11") är, parallellt med justeringsmodulen (9) och/eller bromscylindern (8), mellan de båda okarmarna (2, 3) länkförbunden med dessa i kopplingsaxlar.

2. Bromsokenhet (1, 1') enligt patentkrav 1, kännetecknad av att slitagesensoranordningen (11, 11', 11") är länkartat anbringad i kopplingsaxlar vid kopplingsställen (6, 7), i vilka bromscylindern (8) och/ellerjusteringsmodulen (9) är länkförbunden/förbundna, varvid kopplingsställena (6, 7) är anordnade med inbördes avstånd (10).

3. Bromsokenhet (1, 1') enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att slitagesensoranordningen (11, 11') har en rörelseomvandlingsenhet, som omvandlar en längsgående rörelse såsom förändring av kopplingsställenas avstånd (10) till en vridningsrörelse.

4. Bromsokenhet (1, 1') enligt patentkrav 3, kännetecknad av att slitagesensoranordningens (11, 11') rörelseomvandlingsenhet har ett gängförsett rör (17) med en innergänga (19a) och en gängspindel (18) med en yttergänga (19), varvid innergängan (19a) och yttergängan (19) är i ingrepp och bildar en rörelsegänga.

5. Bromsokenhet (1, 1') enligt patentkrav 4, kännetecknad av att det gängförsedda röret (17) är vridfast förbundet med slitagesensoranordningen (11, 11') och varvid gängspindeln (18) är vridlagrad och kopplad till nämnda minst ena sensorelement (24), eller gängspindeln (18) är vridfast förbunden med slitagesensoranordningen (11, 11') och varvid det gängförsedda röret (17) är vridlagrat och kopplat till nämnda minst ena sensorelement (24).

6. Bromsokenhet (1, 1') enligt patentkrav 5, kännetecknad av att nämnda minst ena sensorelement (24) är en vridvinkelupptagare.

7. Bromsokenhet (1, 1') enligt något av patentkraven 3 - 6, kännetecknad av att slitagesensoranordningen (11, 11') innefattar fastsättningselement (13; 14), en sensorkåpa (15), en kåpa (16), rörelseomvandlingsenheten och nämnda minst ena sensorelement (24), varvid slitagesensoranordningen (11, 11') är länkartat an- bringad med respektive fastsättningselement (13; 14) i kopplingsställenas (6, 7) kopplingsaxlar.

8. Bromsokenhet (1, 1') enligt patentkrav 7, kännetecknad av att slitagesensoranordningen (11, 11') dessutom omfattar minst ett lager (21), som bildar ett vridlager för gängspindeln (18) eller för det gängförsedda röret (17).

9. Bromsokenhet (1, 1') enligt patentkrav 7 eller 8, kännetecknad av att kåpröret (16b) och det gängförsedda röret (17) tillsammans är teleskopiskt anordnade, varvid kåpröret (16b) är påskjutet på det gängförsedda röret (17).

10. Bromsokenhet (1, 1') enligt patentkrav 2, kännetecknad av att slitagesensoranordningen (11, 11') har minst en kontaktgörande eller minst en kontaktfri avståndsmätsensor.

11. Bromsokenhet (1, 1') enligt patentkrav 10, kännetecknad av att nämnda minst ena kontaktfria avståndsmätsensor är en ultraljudsensor, en radarsensor och/eller en optisk avståndsmätsensor.

12. Bromsokenhet (1, 1') enligt patentkrav 11, kännetecknad av att slitagesensoranordningen (11") har fastsättningselement (13, 14), ett kåprör (25) och nämnda minst ena kontaktfria avståndsmätsensor, varvid kåpröret (25) och nämnda minst ena kontaktfria avståndsmätsensor tillsammans är teleskopiskt anordnade.

13. Bromsokenhet (1, 1') enligt något av patentkraven 10 - 12, kännetecknad av att nämnda minst ena kontaktfria avståndsmätsensor samverkar med ett referensav- snitt för slitagesensoranordningen (11") och avkänner ett avstånd (10') mellan sensorelementet (24') och referensavsnittet såsom mått på en ändring av avståndet (10) mellan kopplingsställena (6, 7).

14. Bromsokenhet (1, 1') enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att bromsokenheten (1, 1') är utformad för en pneumatisk skivbroms.

15. Förfarande för att bestämma en förslitning av bromsbelägg (4, 5) och bromsski- vor vid en bromsokenhet (1, 1') i en skivbroms, i synnerhet för spårfordon, med två okarmar (2, 3), en bromscylinder (8), bromsbelägg (4, 5) och en slitagesensoranordning (11, 11', 11") med en utvärderingsenhet (12), kännetecknat av förfarandestegen: (VS1) avkänning av en utgångsställning samt avkänning av längdändringar för ett avstånd (10) mellan kopplingsställen (6, 7) för de båda okarmarna (2, 3) vid bromsförlopp med slitagesensoranordningen (11, 11', 11"), varvid en om- vandling av längdändringarna av avståndet (10) sker medelst en rörelseom- vandlingsanordning till vridvinkeländringar hos en vridvinkelsensor, eller var- vid en avkänning av längdändringarna av avståndet (10) sker genom mätning av ett avstånd (10') mellan ett sensorelement (24') hos en kontaktgörande och/ eller kontaktfri avståndsmätanordning och ett referensavsnitt för slitagesensoranordningen (11"), (VS2) alstring av mätsignaler (S) i samband med de sålunda avkända mätvärdena, och vidarematning av mätsignalerna till en utvärderingsenhet (12), (VS3) utvärdering av mätsignalen (S) medelst utvärderingsenheten (12), så att dei mätsignalen (S) summerade förslitningsvärdena för beläggningsförslitning och skivförslitning av bromsokenheten (1, 1') bestäms.

16. Förfarande enligt patentkrav 15, kännetecknat av att den kontaktfria avstånds- mätsensorn är en ultraljudsensor, en radarsensor och/eller en optisk sensor.

17. Förfarande enligt patentkrav 15 eller 16, kännetecknat av att utvärderingsenhe- ten (12) jämför de bestämda förslitningsvärdena med tidigare lagrade gränsvärden för beläggningsbyte och skivbyte och i motsvarighet till jämförelseresultaten avger indikeringar, varningar osv. till passande medier.

18. Förfarande enligt något av patentkraven 15 - 17, kännetecknat av att utvärde- ringsenheten (12) ur alla de avkända mätvärdena och därur bestämda förslitnings- värden i samband med jämförelsevärden bestämmer en förslitning av bromsbelägg- ningar (4, 5) och bromsskivor (13, 13') för hela skivbromsen.