WO2012031591A2 - Bremsscheibe und vorrichtung zum prüfen der restdicke einer bremsscheibe - Google Patents

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WO2012031591A2
WO2012031591A2 PCT/DE2011/075200 DE2011075200W WO2012031591A2 WO 2012031591 A2 WO2012031591 A2 WO 2012031591A2 DE 2011075200 W DE2011075200 W DE 2011075200W WO 2012031591 A2 WO2012031591 A2 WO 2012031591A2
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Jürgen WÖRNER
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Woerner Juergen
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    • 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
    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D2069/004—Profiled friction surfaces, e.g. grooves, dimples

Definitions

  • the invention relates to a brake disc for a disc brake according to the preamble of claim 1 and a device for checking the residual thickness of a brake disc.
  • Disc brakes are used in particular in motor vehicles.
  • they comprise a brake disk, a caliper and at least one brake pad.
  • the caliper holds on both sides of the brake disc each a brake pad and has means to clamp the brake disc between the brake pads, so that they rub on a respective friction surface of the brake disc.
  • friction heat is generated between the brake pads and the brake disc when the brake disc rotates, d. H. kinetic energy is converted into thermal energy and the brake disc is braked.
  • the brake disc is usually rigidly connected to one or more wheels of a motor vehicle and the caliper to the body or the chassis of the motor vehicle.
  • the brake pads and the brake discs wear off. These parts are safety-relevant and must therefore be checked regularly for their remaining residual thickness. If a certain minimum residual thickness is undershot, ie if the intended wear layer is rubbed off, the corresponding components must be replaced. It is also said that the wear limit or departure limit is reached in this way.
  • To determine the residual thickness of a brake disk is usually a vernier caliper, caliper or Bügelmeß- screw used. In most cases, the corresponding wheel must be dismantled to measure.
  • the patent DE 198 41 096 Cl describes a brake disc with a wear indicator.
  • the wear indicator is arranged on the inner or outer edge of the friction surface of the brake disc annular recess whose depth corresponds to the thickness of the wear layer.
  • the invention is based on the observation that in the brake discs according to the above-described prior art no indication can be seen that the wear layer is consumed as soon as their wear layers are worn down to the bottom of the recesses, because the recesses are then disappeared and the brake disc looks like the brake discs, which have no recesses for wear control. Thus, in most cases, to control the residual thickness, the wheel is unnecessarily disassembled to provide a Slide gauge or the like. To check whether the remaining thickness of the brake disc is sufficient.
  • the invention has for its object to simplify the examination of the residual thickness of a brake disc, so that the wear of the wear layer of the brake disc is simple, reliable and without disassembly of the wheel possible. At the same time, the response of the disc brake to be improved in the rain.
  • the brake disk has at least one in particular metallic friction surface at the preferably outer edge of which is at least one recess.
  • the depth of the recess corresponds to the remaining thickness of the wear layer of the brake disc.
  • the depth of the recess is defined by the distance from the edge of the recess to the friction surface, ie the wear layer to the bottom of the recess.
  • the recess preferably has a bottom at the level of the minimum thickness of the brake disc.
  • the recess is arranged such that preferably only a part of the edge of the recess is swept when braking at least one brake pad and another part of the edge of the recess is not swept.
  • the brake disc has a plurality of recesses, which are preferably arranged on the radial edge region of the wear layer.
  • the distance between two adjacent recesses is less than or equal to the length of the longer of the two utility-layer-side edges of the recess.
  • the bottom of the recess is marked in color.
  • the thickness of the remaining wear layer can be estimated very precisely. Only when the color marking is sanded off, then the brake disk must be changed.
  • the insert can also sit in a recess whose edge is completely swept by the brake pad and / or connects the two friction surfaces, for. B. as a through hole.
  • the insert preferably sits slightly recessed in the recess.
  • the insert is made of copper, it can simply be pressed into a recess of a brake disc.
  • the insert has a lower abrasion resistance than the wear layer of the brake disc. This prevents the brake pads from wearing unevenly, which would lead to scoring first in the brake pad and then in the brake disc.
  • the residual thickness of the wear layer can be deduced from the visible diameter. This is particularly well possible because only a part of the insert is worn and the diameter of the remaining part is visible as a reference. It is, so to speak, a sectional view of the insert visible, on the basis of which the remaining thickness of the brake disc can be closed.
  • the insert has at least two different colors.
  • the insert has a core made of two materials whose cutting surfaces have different colors.
  • the surface of the insert has a different color than the cut surface of the core. This variant is particularly suitable when the cross section of the insert in the direction of the friction surface, tapers. Then you only see the color of the surface of the insert, eg green, if the brake disc is not used.
  • the thickness of the wear layer shrinks and with it the insert is also scarfed, ie in addition to the color of the surface, the color of the core of the insert is visible, eg red.
  • the surface color remains initially annular around the ground Face of the ring (at least for symmetrically tapered inserts). With increasing wear of the brake disc disappears the colored ring.
  • the insert is preferably to be tapered in such a way that the disappearance of the ring indicates that the minimum residual thickness has been reached.
  • the thickness of the brake disc is checked continuously and when the wear limit is reached the driver is given a corresponding warning signal.
  • a corresponding device has at least one sensor for checking the residual thickness of the brake disc and means for transmitting a test result to a central office. These means typically comprise at least one bus subscriber of a data bus of the vehicle.
  • the test result can be transmitted via the bus system to the control center and evaluated there by comparing the measured value with a desired value. If the comparison reveals that the brake disk has to be exchanged, this is preferably signaled to the driver, for example, and preferably a corresponding code is stored in the error memory.
  • the sensor is a distance sensor which is mounted at a defined distance from the brake disk, preferably in the region of the wheel suspension of a vehicle.
  • the distance sensor is preferably mounted in such a way that a recess indicating the wear limit in the brake disk rotates past the distance sensor when the brake disk rotates, so that the distance sensor consecutively measures the distance to the friction surface of the brake disk and then to the bottom of the recess. If the distance remains constant when the brake disc rotates, then the wear layer of the brake disc is consumed and this is detected and signaled to the driver or stored in a fault memory.
  • This type of measurement has the advantage that the distance between the sensor and the brake disc does not have to be adjusted. Even if the distance between the sensor and the brake disc changes over time or the measured values of the sensor drift over time, this has no influence on the detection of the residual thickness of the brake disc, because it only depends on the difference between the two measurements. If the difference is zero or less than a predetermined value, then the brake disk must be replaced and this is signaled.
  • the sensor is particularly preferably an inductive distance sensor or proximity switch. These sensors work without contact and are insensitive to contamination. In addition, such inductive distance sensors can also be used if an insert was inserted into the recess, because different materials provide different measured values even at the same distance to the sensor. The principle of differential measurement explained above therefore functions unchanged. Only when the insert is ground down to the bottom of the recess, the difference of the two measurements is zero. Additionally or alternatively, a temperature sensor that detects the temperature of the brake disc can be used. The means for transmitting the test result transmit at least one value corresponding to the temperature to the control center and the control center checks on the basis of the value corresponding to the temperature whether the residual thickness is sufficient.
  • the central unit takes into account other data, eg a speed measurement and / or its derivation, which is a measure of the acceleration or braking power. These other data are correlated with a brake disc temperature limit. If the corresponding limit temperature is exceeded, this is interpreted and displayed as an indication of wear of the wear layer. In other words, based on data on a braking process, it is determined how much a brake disc may allow to warm up. This determined heating is compared with a measured heating. If this determined heating is exceeded, replace the brake disk. Preferably, the air temperature and / or air humidity is evaluated to determine the allowable heating, z. B. also data of a rain sensor can be evaluated, because such weather data affect the cooling of the brake disc as well as the speed of the vehicle.
  • a speed measurement and / or its derivation which is a measure of the acceleration or braking power.
  • the pressure of the brake fluid as a function of time can be measured for the data mentioned by way of example.
  • This pressure is a measure of the frictional heat generated between brake pad and brake disc, ie for the braking power.
  • the evaluation of the pressure for determining a permissible heating has the advantage that thereby also a braking power is detected, which is not measurable as acceleration, for example, if the speed of a vehicle on slopes should be kept at least approximately constant.
  • the mentioned distance or temperature sensors are preferably attached to a caliper. This allows a high degree of prefabrication of the unit "disc brake”. Description of the drawings
  • FIG. 1 shows a brake disk.
  • FIG. 2 shows a detail of a brake disk.
  • FIG. 3 shows a detail of a further brake disk.
  • FIG. 4 schematically shows a distance waveform.
  • FIG. 1 shows a detail of a brake disk 1 with a friction surface 2.
  • the friction surface 2 is subdivided by the dashed auxiliary line 16 (only indicated) into a radially inner part 2a and a radially outer part 2b.
  • On the inner part 2a rubs a brake pad during braking (not shown), i. the inner part 12a is covered by the brake pad.
  • the radially outer portion 2b is not swept.
  • the brake disk 1 has in the friction surface 2 at its outer edge recesses 10, each having an edge 12 and a bottom 14. The radial extent of the recesses is chosen such that the edge 12 of the recesses in part of a
  • the edge 12 thus has in an inner part 12a, which is swept by a brake pad and an outer part 12b, which is not swept by a brake pad.
  • the boundary between the inner portion 12a swept by the brake pad and the outer portion 12b forms the dashed auxiliary line 16.
  • the height of the rim 12 corresponds to the thickness d of the wear layer of the brake disk 1.
  • the area swept by the brake pad removed the wear layer.
  • the inner part 12a of the edge 12 is also removed.
  • the outside one Part 12b of the edge 12 stops. Once the wear layer has been completely removed, the inner part 12a of the edge 12 is also completely worn away.
  • the brake disc has through holes 20 and a further recess 40, which is shown as a detail in Figure 2 in section.
  • the recess 40 is also a through hole.
  • a pressed insert 50 for example made of copper.
  • the diameter of the insert is first stepped stepped on the outwardly, ie pointing to the rim side of the through hole 40 and then tapered like a cone. The cone tip is slightly set back relative to the friction surface 2.
  • the insert is greenish discolored, because the copper starts.
  • the wear layer As soon as the wear layer, the initial thickness of which is denoted d here, is worn to the extent that the brake pad also touches the insert during braking, the copper surface is ground and the bare ground part becomes visible as a reddish point in a green ring on the friction surface 2. With progressive wear of the wear layer the diameter of the red dot increases and the green ring disappears. If the red dot has reached about the diameter of the recess, then the wear layer is removed and the brake disc 1 should be changed. Differently than illustrated, the recess 40 may be arranged to partially pass over the pad and, in part, not, ie the auxiliary line 16 then cuts the recess 40.
  • FIG. 3 shows a detail of a further brake disk 1 in section.
  • This brake disk has in its friction surface 2 a recess 100 whose depth corresponds to the thickness d of the wear layer of the brake disk.
  • an inductive distance sensor 120 is arranged at a distance d 0 from the friction surface. If the brake disc rotates, the distance sensor 120 generates a signal d ', as indicated in FIG.
  • the signal d ' can be transmitted via a bus system to a central office and evaluated there.
  • the signal d ' is substantially constant over the time t' and corresponds to the distance d 0 between the friction surface 2 and the distance sensor 120; only when the recess 100 comes into the measuring range of the distance sensor 120, the signal d 'jumps to a value d 0 + d, because the distance between the bottom 114 of the recess 100 and the distance sensor 120 by the thickness d of the wear layer is greater than the distance d 0 of the friction surface 2 to the distance sensor.
  • the wear layer With increasing wear of the brake disk, the wear layer becomes thinner, ie the distance between the friction surface 2 and the sensor increases (shown as d 0 ).
  • the height of the jump in the signal d 'of the distance sensor therefore decreases increasingly.
  • the difference between the measured values corresponding to the distance d 0 'of the distance sensor 120 to the friction surface 2 and the measured values corresponding to the distance d 0 + d to the bottom 114 decreases accordingly. If the jump, so the difference disappears, then the wear layer is worn away and the brake disc should be renewed. Of course, this should be displayed in time, ie if the jump in the signal is less than or equal to a predetermined value, the early reaching the end of the wear layer should be signaled and / or stored in the fault memory of the motor vehicle. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Bei einer Bremsscheibe mit mindestens einer Reibfläche an deren Rand mindestens eine Ausnehmung mit einem Boden ist, wobei der Boden die Verschleißgrenze der Bremsscheibe anzeigt lässt sich besonders einfach Prüfen ob die Restdicke der Bremsscheibe ausreichend ist, wenn die Ausnehmung derart angeordnet ist, dass ein Teil des Randes der Ausnehmung beim Bremsen von mindestens einem Bremsbelag überstrichen wird und ein anderer Teil des Randes der Ausnehmung nicht überstrichen wird.

Description

Bremsscheibe und Vorrichtung zum Prüfen der Restdicke einer Bremsscheibe
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe für eine Scheibenbremse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zum Prüfen der Restdicke einer Bremsscheibe.
Stand der Technik
Scheibenbremsen werden insbesondere in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Sie umfassen vereinfacht formuliert eine Bremsscheibe, einen Bremssattel und mindes- ten einen Bremsbelag. In der Regel haltert der Bremssattel beidseits der Bremsscheibe je einen Bremsbelag und hat Mittel um die Bremsscheibe zwischen den Bremsbelägen einzuspannen, so dass sie auf je einer Reibfläche der Bremsscheibe reiben. Dadurch wird bei rotierender Bremsscheibe zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe Reibungswärme erzeugt, d. h. es wird kinetische Energie in thermische Energie umgewandelt und die Bremsscheibe wird abgebremst. Entsprechend ist die Bremsscheibe in der Regel starr mit einem oder mehreren Rädern eines Kraftfahrzeugs und der Bremssattel mit der Karosserie bzw. dem Chassis des Kraftfahrzeugs verbunden.
Beim Bremsen nutzen sich die Bremsbeläge und die Bremsscheiben ab. Diese Teile sind sicherheitsrelevant und müssen daher regelmäßig auf ihre jeweilig verbliebene Restdicke geprüft werden. Wird eine bestimmte Mindestrestdicke unterschritten, d.h. ist die vorgesehene Nutzschicht abgerieben, müssen die entsprechenden Bauteile ausgetauscht werden. Man sagt auch, dass die Verschleißgrenze oder Abfahrgrenze so erreicht ist. Zur Bestimmung der Restdicke einer Bremsscheibe wird üblicherweise eine Schublehre, Meßzange oder Bügelmeß- schraube verwendet. In den meisten Fällen muss zum Messen das entsprechende Rad demontiert werden.
Aus der Gebrauchsmusterschrift G 94 93 747 Ul ist es bekannt kegelförmige Ausnehmungen in die Reibfläche einer Bremsscheibe einzubringen. Die Kegel- spitze zeigt dabei parallel zur Rotationsachse in Richtung der anderen Reibfläche. Die Tiefe der Ausnehmungen zeigt die verbleibende Dicke der Nutzschicht bis zum Erreichen der Mindestrestdicke der Bremsscheibe an, d.h. wenn die Bremsscheibe soweit abgenutzt ist, dass die Ausnehmung nicht mehr sichtbar ist, dann ist die Mindestrestdicke der Bremsscheibe erreicht und die Bremsscheibe muss ausgetauscht werden. Anhand des Durchmessers der verbliebenen Kegelspitze lässt sich abschätzen, wann die Mindestrestdicke etwa erreicht wird. Diese kegelförmigen Ausnehmungen neigen dazu sich mit Bremsstaub zuzusetzen. Dann sind die Ausnehmungen nicht mehr oder nur schlecht zu erkennen und eine zuverlässige Inspektion der Bremsscheibe ist nicht möglich. Deshalb wird alternativ vorgeschlagen die Ausnehmungen langlochartig auszubilden.
Die Patentschrift DE 198 41 096 Cl beschreibt eine Bremsscheibe mit einer Verschleißanzeige. Die Verschleißanzeige ist eine am inneren oder äußeren Rand der Reibfläche der Bremsscheibe angeordnete ringförmige Ausnehmung, deren Tiefe der Dicke der Nutzschicht entspricht. Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Beobachtung zugrunde, dass bei den Bremsscheiben nach dem oben beschriebenen Stand der Technik kein Hinweis zu erkennen ist, dass die Nutzschicht verbraucht ist, sobald deren Nutzschichten bis auf den Boden der Ausnehmungen abgenutzt sind, denn die Ausnehmungen sind dann verschwun- den und die Bremsscheibe gleicht optisch den Bremsscheiben, die keine Ausnehmungen zur Verschleißkontrolle aufweisen. Somit wird in den meisten Fällen zur Kontrolle der Restdicke unnötigerweise das Rad demontiert, um mit einer Schublehre oder dgl. zu prüfen ob die Restdicke der Bremsscheibe ausreichend ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Prüfung der Restdicke einer Bremsscheibe zu vereinfachen, so dass die Abnutzung der Nutzschicht der Bremsscheibe einfach, zuverlässig und ohne Demontage des Rades möglich wird. Gleichzeitig soll das Ansprechverhalten der Scheibenbremse bei Regen verbessert werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Bremsscheibe bzw. durch eine Vorrichtung nach den entsprechenden unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestal- tungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Bremsscheibe hat mindestens eine insbesondere metallische Reibfläche an deren bevorzugt äußeren Rand mindestens eine Ausnehmung ist. Die Tiefe der Ausnehmung entspricht der verbleibenden Dicke der Nutzschicht der Bremsscheibe. Die Tiefe der Ausnehmung ist definiert durch den Abstand von der Kan- te der Ausnehmung mit der Reibfläche, also der Nutzschicht zu dem Boden der Ausnehmung. Somit hat die Ausnehmung in einer Ausführungsform der Erfindung bevorzugt einen Boden auf Höhe der IVlindestrestdicke der Bremsscheibe. Die Ausnehmung ist derart angeordnet, dass bevorzugt nur ein Teil des Randes der Ausnehmung beim Bremsen von mindestens einem Bremsbelag überstrichen wird und ein anderer Teil des Randes der Ausnehmung nicht überstrichen wird. Der nicht vom Bremsbelag überstrichene Bereich der Bremsscheibe wird somit nicht abgenutzt und der in diesem Teil der Bremsscheibe angeordnete Rand der Ausnehmung bleibt immer gut sichtbar. Der Teil des Randes der Ausnehmung, der beim Bremsen von dem Bremsbelag überstrichen wird, nutzt sich hingegen als Teil der Nutzschicht ab. Wenn der sich abnutzende Teil des Randes bis auf
Boden der Ausnehmung abgenutzt ist, dann ist die IVlindestrestdicke erreicht und die Bremsscheibe muss getauscht werden. Weil ein Teil des Randes der Ausneh- mung, nämlich der Teil der nicht überstrichen wird, noch gut sichtbar ist, kann man mit dem bloßen Auge gut erkennen, dass die Bremsscheibe eine Verschleißanzeige aufweist, selbst wenn die Nutzschicht der Bremsscheibe verbraucht ist, d.h. das bei den aus dem Stand der Technik bekannten Bremsscheiben notwen- dige Nachmessen der Restdicke kann entfallen.
Bevorzugt hat die Bremsscheibe mehrere Ausnehmungen, die bevorzugt am radialen Randbereich der Nutzschicht angeordnet sind. Besonders bevorzugt ist der Abstand zwischen zwei benachbarten Ausnehmungen kleiner gleich der Länge des längeren der beiden nutzschichtseitigen Kanten der Ausnehmung. Über- raschenderweise haben solche Bremsscheiben bei Regen ein verbessertes Ansprechverhalten gezeigt. Besonders ausgeprägt ist dieser Effekt, wenn die nutzschichtseitigen Ränder und/oder Kanten benachbarter Ausnehmungen ineinander übergehen.
Bevorzugt ist der Boden der Ausnehmung farblich markiert. Dadurch lässt sich die Dicke der verbleibenden Nutzschicht besonders präzise abschätzen. Erst wenn die Farbmarkierung abgeschliffen ist, dann muss die Bremsscheibe gewechselt werden.
Besonders bevorzugt sitzt in der Ausnehmung mindestens ein farblich von der Bremsscheibe unterscheidbarer Einsatz sitzt, z.B. ein Kupferstift. Der Einsatz wird beim Bremsen mit der Nutzschicht verbraucht. Wenn der Einsatz in dem von dem Bremsbelag überstrichenen Teil der Ausnehmung nicht mehr vorhanden ist, sieht man beim Prüfen den Stahl der Bremsscheibe und daneben den Teil des Einsatzes, der nicht von der Bremsscheibe überstrichen wurde. Die visuelle Kontrolle der Restdicke der Bremsscheibe ist deshalb besonders einfach. Alternativ kann der Einsatz auch in einer Ausnehmung sitzen, deren Rand vollständig von dem Bremsbelag überstrichen wird und/oder die die beiden Reibflächen verbindet, z. B. als Durchgangsloch. Insbesondere bei einer neuen Bremsscheibe sitzt der Einsatz bevorzugt etwas versenkt in der Ausnehmung. Nach einigem Gebrauch ist der Einsatz dann zunächst nicht oder nur schlecht sichtbar. Erst wenn die Nutzschicht soweit abgenutzt ist, dass die Bremsbeläge auch den Einsatz abnutzen, wird dieser blank und sichtbar. Somit wird das baldige Erreichen der Abfahrgrenze der Bremsscheibe durch das Sichtbarwerden des Einsatzes angezeigt. Auch für einen solchen Einsatz eignet sich ein Kupferstift besonders.
Insbesondere wenn der Einsatz aus Kupfer ist, kann er einfach in eine Ausnehmung einer Bremsscheibe eingepresst werden kann. Bevorzugt hat der Einsatz eine geringere Abriebfestigkeit als die Nutzschicht der Bremsscheibe. Dadurch wird verhindert, dass sich die Bremsbeläge ungleichmäßig abnutzen, was zu Riefen zunächst in dem Bremsbelag und dann in der Bremsscheibe führen würde.
Wenn der Durchmesser des Einsatzes in Richtung der Reibfläche der Brems- scheibe verjüngt oder erweitert ist, z.B. wenn der Einsatz ein Kegelspitz oder Kegelstumpf ist oder mindestens einen entsprechenden Abschnitt aufweist, kann anhand des sichtbaren Durchmessers auf die verbleibende Restdicke der Nutzschicht geschlossen werden. Dies ist insbesondere deshalb besonders gut möglich, weil nur ein Teil des Einsatzes abgenutzt wird und der Durchmesser des ver- bleibenden Teils als Referenz sichtbar wird. Es wird sozusagen ein Schnittbild des Einsatzes sichtbar, anhand dessen auf die verbleibende Restdicke der Bremsscheibe geschlossen werden kann.
In einer Ausführungsform hat der Einsatz mindestens zwei unterschiedliche Färbungen. Der Einsatz kann z.B. mit abnehmender Dicke der Nutzschicht seine Far- be verändern, z.B. von zunächst grün auf rot. Dadurch ist klar erkennbar, ob die Bremsscheibe gewechselt werden muss oder nicht (grün =alles in Ordnung, rot=bremsscheibe möglichst bald wechseln). Dies kann auf mehrere Weisen er- reicht werden. In einer Ausführungsform hat der Einsatz einen Kern, der aus zwei Materialen besteht, deren Schnitt- bzw- Schleifflächen unterschiedliche Farben haben. In einer anderen Ausführungsform, die mit der zuvor genannten auch kombiniert werden kann, hat die Oberfläche des Einsatzes eine andere Farbe als die Schnitt, bzw. Schleiffläche des Kern. Diese Variante ist besonders geeignet, wenn sich der Querschnitt des Einsatzes in Richtung der Reibfläche, verjüngt. Dann sieht man zunächst bei unbenutzter Bremsscheibe nur die Farbe der Oberfläche des Einsatzes, z.B. Grün. Nach einiger Benutzung der Bremsscheibe, schwindet die Dicke der Nutzschicht und mit ihr wird auch der Einsatz angeschlif- fen, d.h. neben der Farbe der Oberfläche wird auch die Farbe des Kerns des Einsatzes sichtbar, z.B. Rot. Die Oberflächenfarbe bleibt dabei zunächst ringförmig um die angeschliffene Fläche des Rings stehen (zumindest bei symmetrisch verjüngten Einsätzen). Mit zunehmender Abnutzung der Bremsscheibe verschwindet der farbige Ring. Der Einsatz ist bevorzugt derart zu verjüngen, dass das Ver- schwinden des Ringes das Erreichen der Mindestrestdicke anzeigt.
Besonders bevorzugt wird die Dicke der Bremsscheibe kontinuierlich geprüft und bei Erreichen der Verschleißgrenze dem Fahrer ein entsprechendes Warnsignal angezeigt. Dazu hat eine entsprechende Vorrichtung mindestens einen Sensor zum Prüfen der Restdicke der Bremsscheibe und Mittel zum Übermitteln eines Prüfergebnisses an eine Zentrale. Diese Mittel umfassen typischerweise mindestens einen Busteilnehmer eines Datenbusses des Fahrzeugs. Dadurch kann das Prüfergebnis über das Bussystem an die Zentrale übermittelt und dort ausgewertet werden, indem der Messwert mit einem Sollwert verglichen wird. Ergibt der Vergleich, dass die Bremsscheibe getauscht werden muss, wird dies bevorzugt z.B. dem Fahrer signalisiert und bevorzugt ein entsprechender Code im Fehlerspeicher abgelegt. Im einfachsten Fall ist der Sensor ein Abstandssensor, der in einem definierten Abstand zu der Bremsscheibe bevorzugt im Bereich der Radaufhängung eines Fahrzeugs montiert ist.
Der Abstandssensor ist bevorzugt derart montiert, dass eine die Verschleißgren- ze anzeigende Ausnehmung in der Bremsscheibe bei rotierender Bremsscheibe an dem Abstandssensor vorbeirotiert, so dass der Abstandsensor nacheinander den Abstand zu der Reibfläche der Bremsscheibe und anschließend zum Boden der Ausnehmung misst. Wenn der Abstand bei drehender Bremsscheibe konstant bleibt, dann ist die Nutzschicht der Bremsscheibe verbraucht und dies wird erkannt und dem Fahrer signalisiert bzw. in einem Fehlerspeicher abgelegt. Diese Art der Messung hat den Vorteil, dass der Abstand zwischen dem Sensor und der Bremsscheibe nicht eingestellt werden muss. Auch wenn sich der Abstand zwischen dem Sensor und der Bremsscheibe im Laufe der Zeit verstellt oder die Messwerte des Sensors im Laufe der Zeit driften, hat das keinen Einfluss auf die Erkennung der Restdicke der Bremsscheibe, weil es nur auf die Differenz der beiden Messungen ankommt. Ist die Differenz Null oder kleiner einem vorbestimmten Wert, dann muss die Bremsscheibe getauscht werden und dies wird signalisiert.
Besonders bevorzugt ist der Sensor ein induktiver Abstandssensor bzw. Nähe- rungsschalter. Diese Sensoren arbeiten berührungslos und sind verschmutzungsunempfindlich. Zudem können solche induktive Abstandssensoren auch eingesetzt werden, wenn ein Einsatz in die Ausnehmung eingesetzt wurde, weil unterschiedliche Materialen selbst bei gleichem Abstand zu dem Sensor unterschiedliche Messwerte liefern. Das oben erläuterte Prinzip der Differenzmessung funkti- oniert deshalb unverändert. Erst wenn der Einsatz bis auf den Boden der Ausnehmung abgeschliffen ist, ist die Differenz der beiden Messungen Null. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein Temperatursensor, der die Temperatur der Bremsscheibe erfasst, verwendet werden. Die Mittel zum Übermitteln des Prüfergebnisses übermitteln mindestens einen der Temperatur entsprechenden Wert an die Zentrale und die Zentrale prüft anhand des der Temperatur entspre- chenden Wertes, ob die Restdicke ausreichend ist. Dabei berücksichtigt die Zentrale andere Daten, z.B. eine Geschwindigkeitsmessung und/oder deren Ableitung, welche ein Maß für die Beschleunigung bzw. Bremsleistung ist. Diese anderen Daten sind mit einer Grenztemperatur der Bremsscheibe korreliert. Wird die entsprechende Grenztemperatur überschritten, wird dies als Hinweis auf eine Abnutzung der Nutzschicht interpretiert und angezeigt. Anders formuliert, wird anhand von Daten über einen Bremsvorgang ermittelt, wie stark sich eine Bremsscheibe zulässigerweise erwärmen darf. Diese ermittelte Erwärmung wird mit einer gemessenen Erwärmung verglichen. Wird diese ermittelte Erwärmung überschritten ist die Bremsscheibe auszutauschen. Bevorzugt wird zur Bestim- mung der zulässigen Erwärmung auch die Lufttemperatur und/oder Luftfeuchtigkeit ausgewertet, z. B. können ebenso Daten eines Regensensors ausgewertet werden, denn solche Wetterdaten beeinflussen die Kühlung der Bremsscheibe ebenso wie die Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Alternativ oder zusätzlich kann zu den beispielhaft gennannten Daten auch der Druck der Bremsflüssigkeit als Funktion der Zeit gemessen werden. Dieser Druck ist ein Mass für die zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe erzeugte Reibungswärme, d.h. für die Bremsleistung. Die Auswertung des Drucks zur Ermittlung einer zulässigen Erwärmung hat den Vorteil, dass dadurch auch eine Bremsleistung erfasst wird, die nicht als Beschleunigung messbar ist, z.B. wenn die Geschwindigkeit eines Fahrzeuges auf Gefällstrecken zumindest in etwa konstant gehalten werden soll.
Die genannten Abstands- bzw. Temperatursensoren sind bevorzugt an einem Bremssattel befestigt. Das ermöglich einen hohen Vorfertigungsgrad der Einheit „Scheibenbremse". Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Figur 1 zeigt eine Bremsscheibe.
Figur 2 zeigt ein Detail einer Bremsscheibe.
Figur 3 zeigt ein Detail einer weiteren Bremsscheibe.
Figur 4 zeigt schematisch einen Abstandssignalverlauf.
Figur 1 zeigt einen Ausschnitt einer Bremsscheibe 1 mit einer Reibfläche 2. Die Reibfläche 2 wird durch die gestrichelte Hilfslinie 16 (nur angedeutet) in einen radial innenliegenden Teil 2a und eine radial außenliegenden Teil 2b untertrennt. Auf dem innenliegenden Teil 2a reibt beim Bremsen ein Bremsbelag (nicht dargestellt), d.h. der innenliegende Teil 12a wird vom Bremsbelag überstrichen. Der radial außen liegende Teil 2b wird nicht überstrichen. Die Bremsscheibe 1 hat in der Reibfläche 2 an Ihrem äußeren Rand Ausnehmungen 10, die je einen Rand 12 und einen Boden 14 aufweisen. Die radiale Ausdehnung der Ausnehmungen ist derart gewählt, dass der Rand 12 der Ausnehmungen zum Teil von einem
Bremsbelag überstrichen werden (nicht dargestellt) und zum Teil nicht. Der Rand 12 hat somit in einen innenliegenden Teil 12a, der von einem Bremsbelag überstrichen wird und einen außenliegenden Teil 12b, der nicht von einem Bremsbelag überstrichen wird. Die Grenze zwischen dem inneren von dem Bremsbelag überstrichenen Teil 12a und dem äußeren Teil 12b bildet die gestrichelte Hilfslinie 16. Die Höhe des Randes 12 entspricht der Dicke d der Nutzschicht der Bremsscheibe 1. Beim Bremsen wird in dem Bereich, der von dem Bremsbelag überstrichen wird die Nutzschicht abgetragen. Damit wird der innenliegende Teil 12a des Randes 12 ebenfalls abgetragen. Der außenliegende Teil 12b des Randes 12 bleibt stehen. Sobald die Nutzschicht ganz abgetragen ist, ist der innenliegende Teil 12a des Randes 12 ebenfalls ganz abgetragen. Der au- ßenliegene Teil 12b des Randes bleibt mit dem außenliegenden Teil 2b der Reibfläche 2 stehen. Zusätzlich zu den Ausnehmungen 10 hat die Bremsscheibe Durchgangslöcher 20 sowie eine weitere Ausnehmung 40, die als Detail in Figur 2 im Schnitt gezeigt dargestellt ist. Die Ausnehmung 40 ist ebenfalls ein Durchgangsloch. Im Mittelabschnitt der Ausnehmung sitzt ein eingepresster Einsatz 50 beispielsweise aus Kupfer. Der Durchmesser des Einsatzes ist auf der nach außen, d.h. zur Felge weisenden Seite des Durchgangslochs 40 zunächst gestuft erweitert und dann kegelspitzartig verjüngt. Die Kegelspitze ist gegenüber der Reibfläche 2 etwas zurückversetzt. Bei einer unbenutzten Bremsscheibe ist der Einsatz grünlich verfärbt, weil das Kupfer anläuft. Sobald die Nutzschicht, deren anfängliche Dicke hier mit d gekennzeichnet ist, soweit abgenutzt ist, dass der Bremsbelag beim Bremsen auch den Einsatz berührt, wird die Kupferoberfläche angeschliffen und der blanke angeschliffene Teil wird als rötlicher Punkt in einem grünen Ring auf der Reibfläche 2 sichtbar. Mit fortschreitender Abnutzung der Nutzschicht nimmt der Durchmesser des roten Punktes zu und der grüne Ring verschwindet. Wenn der rote Punkt etwa den Durchmesser der Ausnehmung erreicht hat, dann ist die Nutzschicht abgetragen und die Bremsscheibe 1 sollte gewechselt werden. Anders als dargestellt kann die Ausnehmung 40 so angeordnet sein, dass sie zum Teil von dem Bremsbelag überstrichen und zum Teil nicht, d.h. die Hilfslinie 16 schneidet dann die Ausnehmung 40. Die grüne Oberfläche des Kupfereinsatzes kann durch ein entsprechende chemische Behandlung bei der Grünspan (Kupfer- salz der Essigsäure) gebildet wird verstärkt werden. Beispielsweise kann der Einsatz mit Essigsäure bestrichen werden. Beim anschließenden Abtrocknen entsteht dann tiefgrünes Kupferacetat. Figur 3 zeigt ein Detail einer weiteren Bremsscheibe 1 im Schnitt. Diese Bremsscheibe hat in ihrer Reibfläche 2 eine Ausnehmung 100, deren Tiefe der Dicke d der Nutzschicht der Bremsscheibe entspricht. Gegenüber der Ausnehmung 100 ist im Abstand d0 von der Reibfläche ein induktiver Abstandssensor 120 angeord- net. Dreht sich die Bremsscheibe, dann erzeugt der Abstandsensor 120 ein Signal d', wie es in Figur 4 angedeutet ist. Das Signal d' kann über ein Bussystem an eine Zentrale übertragen und dort ausgewertet werden. Das Signal d' ist über die Zeit t' im wesentlichen konstant und entspricht dem Abstand d0 zwischen der Reibfläche 2 und dem Abstandssensor 120; nur wenn die Ausnehmung 100 in den Messbereich des Abstandsenors 120 kommt, dann springt das Signal d' auf einen Wert d0 + d, weil der Abstand zwischen dem Boden 114 der Ausnehmung 100 und dem Abstandssensor 120 um die Dicke d der Nutzschicht größer ist als der Abstand d0 der Reibfläche 2 zu dem Abstandssensor. Mit zunehmender Abnutzung der Bremsscheibe wird die Nutzschicht dünner d. h. der Abstand der Reib- fläche 2 zum Sensor vergrößert sich (als d0 dargestellt). Die Höhe des Sprungs im Signal d' des Abstandssensors nimmt demzufolge zunehmend ab. Anders formuliert nimmt die Differenz zwischen den Messwerten, die dem Abstand d0' des Abstandssensors 120 zu der Reibfläche 2 entsprechen und zu den Messwerten die dem Abstand d0 + d zum Boden 114 entsprechend ab. Wenn der Sprung, also die Differenz verschwindet, dann ist die Nutzschicht abgetragen und die Bremsscheibe sollte erneuert werden. Natürlich sollte dies rechtzeitig angezeigt werden, d.h. wenn der Sprung im Signal kleiner gleich einem vorbestimmten Wert ist sollte das baldige Erreichen des Endes der Nutzschicht signalisiert und/oder im Fehlerspeicher des Kraftfahrzeugs abgelegt werden. Bezugszeichenliste
1 Bremsscheibe
2 Reibfläche
10 Ausnehmung
12 Rand der Ausnehmung 10
12a innenliegender Teil des Rands 12
12b außenliegender Teil der Rands 12
14 Boden der Ausnehmung 10
16 Trennlinie (Hilfslinie)
20 Durchgangslöcher
40 Durchgangsloch
50 stiftförmiger Einsatz
52 Kegelspitze des Einsatzes 50
54 gestufte Erweiterung
100 Ausnehmung
114 Boden der Ausnehmung 100
120 induktiver Abstandssensor

Claims

Patentansprüche
1. Bremsscheibe (1) mit mindestens einer Nutzschicht in der mindestens zwei beim Bremsen zumindest teilweise und nacheinander überstrichene, benachbarte Ausnehmungen (10) sind, die je eine nutzschichtseitige Kante aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Abstand der benachbarten Ausnehmungen (10) kleiner gleich der Länge der längeren der beiden nutzschichtseitigen Kanten der Ausnehmungen ist.
2. Bremsscheibe (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Tiefe (d) mindestens einer der Ausnehmungen (10) der Dicke der Nutzschicht entspricht.
3. Bremsscheibe (1), nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Boden (14) der Ausnehmung (10) farblich markiert ist.
4. Bremsscheibe (1), nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
in der Ausnehmung mindestens ein farblich von der Bremsscheibe unterscheidbarer Einsatz (50) sitzt.
5. Bremsscheibe (1) nach Anspruch 4
dadurch gekennzeichnet, dass
der Einsatz (50) eine geringere Abriebfestigkeit aufweist als die Nutzschicht.
6. Bremsscheibe nach Anspruch 4 oder 5
dadurch gekennzeichnet, dass
der Durchmesser des Einsatzes (50) in Richtung der Reibfläche (2) der Bremsscheibe (1) verjüngt oder erweitert ist.
7. Bremsscheibe (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6
dadurch gekennzeichnet, dass
der Einsatz (50) mindestens zwei Zonen unterschiedlicher Färbung aufweist.
8. Vorrichtung zum Prüfen der Restdicke einer Bremsscheibe (1), insbesondere einer Bremsscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch,
mindestens einen Sensor (120) zum Prüfen der Restdicke der Bremsscheibe (1) und Mittel zum Übermitteln eines Prüfergebnisses an eine Zentrale.
9. Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Mittel das Prüfergebnis über ein Bussystem an die Zentrale übermitteln.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9
dadurch gekennzeichnet, dass
der Sensor ein Abstandssensor (120) ist, der in einem definierten Abstand zu der Bremsscheibe (1) im Bereich der Radaufhängung eines Fahrzeugs montiert ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Sensor ein induktiver Abstandssensor (120) ist. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Sensor die Temperatur der Bremsscheibe (1) misst, die Mittel zum Übermitteln des Prüfergebnisses mindestens einen der Temperatur entsprechenden Wert an die Zentrale übermitteln und die Zentrale anhand des der Temperatur entsprechenden Wertes prüft, ob die Restdicke ausreichend ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Sensor (120) an einem Bremssattel der Scheibenbremse gehaltert wird.
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