WO2013189979A1 - Scheibenbremsenanordnung mit elektrischer belagverschleissnachstellvorrichtung und drehzahlsensor - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a disc brake assembly, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of claim 1.
- Such disc brake assemblies with pad wear adjusters are known in various designs, such as those disclosed in U.S. Pat. mechanical adjuster with automatic adjustment of a friction point.
- the adjusting device e.g. by a feed element of a brake disk application device.
- the pads are automatically readjusted by means of the adjusting device, e.g. by an adjustment movement of variable-length pressure punches.
- EP 1 476 673 B1 describes a disc brake with an electric motor driven adjustment device and a method for controlling a disc brake.
- Speed sensors for detecting wheel speeds are used in many applications, e.g. ABS, used. Usually, the speed sensor generates an electrical signal proportional to the wheel speed which is transmitted via an electrical connection line to a control unit, e.g. a brake control unit or a so-called pressure control module (DRM) is transmitted. Due to the length of the connecting line and thus the susceptibility of the electrical signal, the connecting line must be made twisted.
- This connection line is also conventionally provided with its own connector at the connection to the control unit.
- the object of the present invention is to provide an improved disc brake assembly.
- a disc brake assembly comprises a disc brake, in particular for a motor vehicle, with a brake application device, preferably with a brake application lever, an electric pad wear adjustment device with at least one pad wear sensor and a connection device with a Connecting element, at least one speed sensor of the disc brake associated wheel and a control device.
- the at least one rotational speed sensor is electrically connected to the connection device via a sensor line.
- a short connection of the speed sensor to the connection device results in the one advantage that the susceptibility of the speed signal is reduced.
- installing the sensor cable is easier than laying a long cable. Further advantageous embodiments are specified in the subclaims.
- a signal conditioning unit for a rotational speed signal of the at least one rotational speed sensor is integrated in the connecting device. Since the disc brake assembly has a connection device, this can also be advantageously used for the signal conditioning unit of the speed signal.
- the signal processing unit is designed for processing and processing the rotational speed signal of the at least one rotational speed sensor and for generating a rotational speed output signal.
- the speed output signal thus generated can be generated in such a manner and form that a
- the susceptibility to interference is considerably reduced so that the speed output signal can be transmitted over longer distances with the lowest susceptibility to interference.
- the signal processing unit can be designed to generate a digital speed output signal.
- the signal conditioning unit provides the generated rotational speed output signal at an output, which is electrically connected to the connecting element via a signal output line.
- the connecting element can thus also be used for this purpose, wherein it is either easily expandable or is already provided for further connections and has unoccupied connections.
- a diagnostic line is provided which electrically connects a diagnostic connection of the connection element to an associated connection of the signal conditioning unit.
- the signal conditioning unit and the speed output signal generation and the signal path are easily verifiable.
- the output of the signal processing unit can be connected to the control device in order in this way, for example, to generate an additional signal combined with other signals, eg with signals from the pad wear sensor, which can be used for different control and / or monitoring purposes.
- a diagnostic branch line can be provided which electrically connects a diagnostic connection of the connection element to an associated connection of the control device.
- the signal conditioning unit in the connection device in the immediate vicinity of the connecting element, with which the sensor line is electrically connected, arranged and electrically connected arranged and electrically connected.
- connection device has a printed circuit board on which the signal conditioning unit and the at least one lining wear sensor are applied.
- the circuit board can also carry the connecting elements. This achieves a compact construction.
- the electric pad wear adjuster is preferably coupled to the brake apply lever and includes an adjuster shaft having an outer bearing; a rotary drive element; and a coupling device for switchably coupling the rotary drive element with the adjusting shaft, wherein the coupling device is designed to be electrically switchable with at least one electromagnetic coil.
- the at least one pad wear sensor can be at least partially a component of the connection device. This makes a particularly compact and simple construction possible.
- the electric pad wear adjusting device is controlled by energizing the coupling device of the electric pad wear adjusting device upon movement of the brake applying lever.
- the transmission of the torque caused by this brake application lever to an adjusting spindle can be controlled by means of the switchable coupling device in a simple manner by a switch, for example a relay and / or a semiconductor switch.
- This switch can eg be arranged in the Ranein direction, for example, on a printed circuit board.
- the electrically switchable coupling device is electrically connected to the connecting element. This results in a compact structure that is easy to connect.
- the electric pad wear adjuster may include at least one in-feed lever sensor disposed in the connector and electrically connected to the connector.
- the connection device is used as the central connection device.
- the at least one lining wear sensor can also be electrically connected to the connecting element.
- the connecting element can be connected to a controller via a multi-core cable.
- the connection device is versatile and at the same time central point of connection of the multi-core cable. Additional lines, e.g. for the sensors, especially for the speed sensor, including connectors are reduced to one. An installation effort can be simplified.
- a further embodiment provides that the energizing of the electromagnetic coil is effected by means of at least one short switching pulse. It can also be done by a plurality of switching pulses, e.g. are changeable. Thus, the Bestromen the Ele- romagnetspule can be done for example by means of PWM (pulse width modulation).
- PWM pulse width modulation
- the electromagnetic coil can also be energized by means of PWM or other suitable actuators in such a way that it can be used e.g. an adjustable overload clutch can be formed.
- the at least one pad wear sensor may be e.g. can be designed as an angle sensor.
- the pad wear sensor may also be the subject of a separate application. This makes it possible to selectively carry out a readjustment process as a function of the wear of the brake linings and brake disk by switching the clutch device on and off accordingly.
- the Zustellhebelsensor can also be the subject of a separate application, on.
- This can at least partially be a component of the connection device and, for example, be designed as an angle sensor.
- a delivery sensor element can also be arranged in the connection device and cooperate with a delivery element which is coupled to the brake delivery lever.
- the control device can be arranged in the connection device and thus form a so-called stand-alone version. In this way, retrofits of existing, standard disc brakes are possible since, for example, previous electromechanical potentiometers are electronically replicable, wherein existing connections for potentiometers on a control unit by the simulated terminals, eg by the control device, continue to be used.
- the lining wear adjusting device has a connection device, which is electrically conductively connected to the at least one electromagnetic coil.
- the electromagnetic coil is electrically connected. This makes it possible to easily and quickly change the connection device during maintenance or replacement, without special electrical connections must be solved or manufactured by means of tools.
- the controller may be part of a controller, e.g. a pressure control module and / or brake control unit, be. This creates a large area of application.
- a failure of the electric brake for example, lack of a 5V supply voltage of a potentiometer
- tracking of the brake pad can be ensured. This is done by controlling the solenoid coil after detected, bridged clearance, as long as the brake still delivers, but not when releasing the brake.
- the stand-alone version is compatible with previous versions and thus replaceable for retrofitting.
- the pad wear adjuster may also include an overload clutch, e.g. have a ball ramp clutch or helical toothing.
- FIG. 1 shows a schematic sectional view of a first exemplary embodiment of a disc brake arrangement according to the invention with a loading wear adjustment device; a schematic sectional view of a second embodiment of the disc brake assembly according to the invention; a schematic block diagram of the embodiments of Figures 1 and 2; and another schematic block diagram of the embodiments of Figures 1 and 2.
- FIG. 1 is a schematic sectional view of a first embodiment of a disc brake assembly according to the invention with a lining wear adjusting device 1 in a released position.
- the disc brake assembly in this first embodiment includes a disc brake, the pad wear adjuster 1 having at least one pad wear sensor 8, a connector 28, at least one rotational speed sensor 40, and a controller 51.
- the disc brake is shown here from its Zuspannseite and has a brake caliper, not shown, which engages over a brake disc, also not shown.
- On the brake disc brake pads 2 are arranged on both sides, of which only a part of the application-side brake pad 2 with an adjusting spindle 3 of the pad wear adjustment device 1, with which the brake pad 2 is connected, is shown.
- the other brake pad is fixed in the caliper.
- the caliper may be, for example, a sliding caliper.
- a brake application lever 9 for applying the disc brake is indicated.
- the adjusting spindle 3 is provided with an external thread and screwed into a plunger, not shown, which interacts with the brake application lever 9.
- the disc brake may have more than one plunger with respective adjusting spindle 3.
- the adjusting spindle 3 of the pad wear adjusting device 1 is also provided with an inner profile which is in engagement with a driven gear 5 of a Nachstellwelle 4.
- the output gear 5 is attached here at one end of the adjusting shaft 4, which faces the brake pad 2, rotationally.
- a distance between the brake pad 2 and the brake pads 2 and the brake disc is referred to as clearance.
- the clearance is first bridged when the brake is actuated by the brake pad 2 is adjusted against the brake disc of the brake.
- the clearance is also assigned a Hebelzustellweg or pivoting angle of the brake lever 9. Due to the wear of the brake pad 2 and the brake disc, the clearance is increased.
- the lining wear adjusting device 1 is used to adjust the clearance to a previously adjustable customary value. In this case, the term "adjustment" is to be understood as both an infeed in the direction of the brake disk for reducing the clearance and a return portion away from the brake disk for increasing the clearance
- the pad wear sensor 8 is used to detect wear of the brake pads and the disc brake disc 12.
- the transmission wheel 7 is formed, for example, as a sprocket and connected via a chain 25 (see FIG. Coupling spindle not shown coupled.
- the transfer end 6 communicates with the pad wear sensor 8.
- the pad wear sensor 8 is equipped with a connection device 28.
- the connector 28 includes, e.g. a printed circuit board which forms a support for the pad wear sensor 8 or its components and for connecting elements 19, 19a.
- the connecting elements 19, 19a may e.g. separate connectors in multiple housings or connector groups in a common housing.
- the connecting element 19, 19a may be designed as a multi-pole and multiple angle plug.
- the pad wear sensor 8 has in this embodiment, for example, a potentiometer with or without gear, which is coupled to the transmission end 6.
- the potentiometer can also be a multi-turn potentiometer and is connected via a connector Distribution line 18, which may also consist of printed conductors of the circuit board, electrically connected to the connecting element 19.
- An electrical resistance of the potentiometer is variable by a rotational angle of the coupled adjusting shaft 4 and proportional to the lining wear of the brake pad 2 and the brake pads of the disc brake.
- the lining wear adjusting device 1 is designed as an electric lining wear adjusting device 1, which will be explained in detail below.
- the connection device 28 is used for electrical connection i.e.. for connecting the electrical components of lining wear adjuster 1, here an electromagnetic clutch, i. for connection to an electrical power supply.
- the speed sensor 40 is provided for detecting the rotational speed of the wheel associated with the disc brake.
- the speed sensor 40 is arranged at a suitable location and electrically connected to the connection device 28, wherein its connection has the connection element 19a. This will be described in more detail below.
- connection device 28 thus serves for the electrical connection of the electric pad wear adjustment device 1, the at least one pad wear sensor 8 and the speed sensor 40.
- a Zustellhebelsensor 37 is also provided for detecting the Hebelzustellwegs or pivoting angle of the Bremszustellhebels 9, wherein the Zustellhebelsensor 37 with the connection device 28 is coupled. This will be explained in detail below in the second exemplary embodiment.
- the control device 51 may be part of the connection device 28 (stand-alone version).
- the control device 51 can also be arranged, for example, in a brake control device or in another control device.
- the functions of the connecting element 19 belonging to this case are described in detail in connection with FIG. 4.
- the electric lining wear adjusting device 1 has an electromagnetic clutch.
- the adjusting shaft 4 in the section which adjoins the transmission end 6 is coupled to the electromagnetic clutch.
- the electromagnetic clutch is electrically switchable as clutch device 10. bar and has a Drehanthebselement 1 1 with a tooth engagement 12, a clutch cover 13 and an electromagnetic coil 16.
- the rotary drive element 1 1 with the toothed engagement 12 is attached to the input side of the coupling device 10, wherein the toothed engagement 12 cooperates with the brake application lever 9.
- the tooth engagement 12 is radially formed by the adjusting shaft 4 on a disc of the rotary drive element 1 1 formed.
- This disc is rotatably connected to a bobbin 27, which is here a pipe section.
- the bobbin 27 carries the annular electromagnetic coil 16 and is axially displaceable on the adjusting shaft 4.
- the axial displaceability of the rotary drive element 1 1 and associated with him in this embodiment bobbin 27 is limited by Axialan- strokes 20, 21 on the adjusting shaft 4.
- the electromagnetic coil 16 is electrically connected to the connection device 28 via a line 17. Via the connecting line 18, the electromagnetic coil 16 is thus connected to the connecting element 19 and above with the control device 51. Electrical block diagrams for this purpose are shown in FIGS. 3, 4.
- the annular electromagnetic coil 16 on the bobbin 27 is surrounded by the clutch cover 13 hood-shaped.
- the clutch cover 13 is provided on its side facing the disc of the rotary drive element 1 1 side with a flange-like coupling portion 13a and spaced in the position shown here in Fig. 1 via a coupling gap 15 of a corresponding region with him.
- This coupling portion 13a and its corresponding portion of the rotary driving member 11 form a coupling portion 14.
- These portions of the coupling portion 14 may be e.g. be formed with special friction layers or friction linings.
- the clutch cover 13 extends from the coupling portion 13a parallel to the adjusting shaft 4 to the side facing the brake lining 2, on which the clutch cover 13 is closed with a wall portion 13c in the radial direction to a central flange-like connecting portion 13b.
- the flange-like connecting portion 13b is rotatably connected to the adjusting shaft 4 and additionally fixed axially over the axial stop 21.
- the movement of the brake application lever 9 is used when clamping or releasing the disc brake. If a setting of the
- the solenoid coil 16 is turned on, that is supplied with power via the line 17. Due to the electromagnetic effect generated thereby magnetic lines of force generated by the rotary drive element 1 1, the clutch cover 13 and also partly through the adjusting shaft 4.
- the axially displaceable rotary drive element 1 1 is coupled together on the adjusting shaft 4 with the flange-like coupling portion 13a of the clutch cover 13 via the associated coupling elements, such as friction surfaces or friction linings. This closes the coupling gap 15, which is easy to imagine.
- the line 17 is designed to be flexible, eg as stranded wires or flexible conductor foil.
- the torque transmission of the coupling device 10 is designed so that in the absence of lining wear, so not nachtonedem brake pad 2, slippage of the coupling device 10 can be carried out.
- the coupling device 10 can be activated only during the return movement of the brake application lever 9, whereby a provision of the brake pad 2 is possible.
- the activation of the coupling device 10 can be done on the basis of different criteria, such as after a festleg ble number of Zuspannvor réellen and measured pad wear by means of pad wear sensor 8.
- FIG. 2 shows a schematic sectional view of a second exemplary embodiment of the disc brake assembly according to the invention.
- the coupling device 10 is also designed here as an electromagnetic clutch and has the rotary drive element 1 1, the clutch cover 13, the coupling portion 14 and the electromagnetic coil 16.
- the rotary drive element 1 1 is in contrast to the first embodiment coupled to a coupling element 33 which is engageable via the coupling portion 14 with the clutch cover 13 in engagement.
- the electromagnetic coil 16 is fixedly mounted on the bobbin 27.
- the bobbin 27 is here a pipe section, which is coupled to a stationary outer bearing 26 in the manner explained in more detail below, and performs in the activated state during pivoting movements of the rotary drive element 1 1 no associated with this pivoting movements.
- the outer bearing 26 is rotatably mounted with its designed as a disc to the transmission end 6 of the adjusting shaft 4 facing portion in a brake housing 24 of the disc brake, which is not shown in detail.
- This washer of the outer bearing 26 may e.g. be made of a plastic material.
- the outer bearing 26 thus forms a bearing for the adjusting shaft 4 in the brake housing 24th
- the bobbin 27 Pointing towards the outer bearing 26, the bobbin 27 has a disc section 27a with a spherical receptacle in the central region, which corresponds to a corresponding spherical projection of the disc of the outer bearing 26, receives it and cooperates therewith with the outer bearing.
- the outer bearing 26 is further provided with a torsion protection at the line 17 of the coil connecting wires of the electromagnetic coil 16.
- the line 17 is fixed only at the output to the connector 31 on a bobbin of the electromagnetic coil 16, so that they can compensate for the angular movements (about ⁇ 0.5 °) bending.
- the rotary drive element 1 1 with the toothed engagement 12 is attached to the input side of the coupling device 10, wherein the toothed engagement 12 cooperates with the brake application lever 9.
- the tooth engagement 12 is radially formed by the adjusting shaft 4 on the disc of the rotary drive element 1 1 formed.
- the clutch cover 13 extends in this second embodiment also from the coupling portion 13a parallel to the adjusting shaft 4 to the side facing the brake lining 2, and is closed with the wall portion 13c in the radial direction up to the central flange-like connecting portion 13b.
- the flange-like connecting portion 13b is here also rotatably connected to the adjusting shaft 4 connected.
- a stop limiting element 22 is designed as a pot-shaped cover of the coupling device 10 and provided in the region of the brake delivery lever 9 with a recess.
- An additional friction surface e.g. is designed as a separate Reibschei- or machined surface of the wall portion 13c or the opposite inner side of the Anschlagbegrenzungsiatas 22, for an anti-rotation protection allows a friction portion 23, which with the clutch cover 13, i. cooperates with the edge region of the wall section 13c closed here.
- the stop limiting element 22 is coupled in the direction of the adjusting spindle 3 with a thrust washer 32, which in turn interacts with an application spring 36 and covers the adjusting spindle 4 on the front side.
- FIG. 2 also shows by way of example a chain 25 which, as a torque transmission element, connects the transmission wheel 7 to another transmission wheel of a further adjustment shaft, not shown ,
- the chain 25 is covered with a cover 35 which is connected in a manner not shown with the brake housing 24.
- a connection device 28 is arranged in the region of the transmission end 6 of the adjusting shaft 4.
- the connecting device 28 comprises the connecting element 19, 19a, a printed circuit board 29, the plug connection 31 and the lining wear sensor 8.
- the connecting lines 18 are formed here as printed conductors of the printed circuit board 29 and connect on the one hand the plug connection 31 and a wear sensor element 8a with the connecting element 19.
- the connection device 29 has the feed lever sensor 37.
- the rotational speed sensor 40 is connected to the connected final device 28, which is still described in detail in FIGS. 3 and 4.
- the connecting element 19, 19a may e.g. be designed as an angle plug.
- the connector 31 forms a pluggable connection between the circuit board 29 and the line 17, which is not shown in detail.
- the wear sensor element 8a On the side facing the brake pad 2 side of the circuit board 29 is the end face of the transmission end 6 of the adjusting shaft 4 opposite the wear sensor element 8a, e.g. a Hall sensor element, which is connected to a wear sensor element 8b, e.g. a permanent magnet placed in the transmitting end 6 of the adjusting shaft 4 cooperates as an angle sensor.
- the wear sensor element 8a is also electrically connected to the connection contacts of the connecting element 19, so that e.g. a plug can be used both for the transmission of the electrical power for the electromagnetic coil 16 and the electrical signal of the lining wear sensor 8.
- the wear sensor element 8a Depending on the angular position of the wear transmitter element 8b, the wear sensor element 8a generates an electrical signal (analog or digital) proportional to the angular position, which is evaluated in an associated evaluation circuit and as a measure of the wear of the brake linings 2 and also of the brake pads
- connection device 28 is arranged in a housing 30 and protected against external influences (penetration of dust and moisture, IP protection) and access.
- the housing 30 is plugged onto the cover 35 of the chain 25 in a modular manner and is e.g. fastened by means of shared screws.
- connection means 28 may be e.g. be connected to the outer bearing 26.
- the delivery lever sensor 37 comprises a delivery sensor element 37a, a delivery sensor element 37b and a carrier shaft 38.
- the delivery sensor element 37a like the wear sensor element 8a, may be a Hall sensor element, for example, and is arranged on the side of the printed circuit board 29 of the connection device 28 facing the brake pad 2.
- the feed lever sensor 37 is constructed here like the pad wear sensor 8, wherein the feed sensor element 37a cooperates with the feed element 37b as an angle sensor.
- the delivery element 37b is, for example, also a permanent magnet, which in a carrier section 38a at a thickened end of the carrier. gerwelle 38 is arranged.
- the section of the carrier shaft 38 extending therewith towards the brake pad 2 has a smaller diameter than the carrier section 38a and is rotatably received in a bearing 38c, eg a brass or plastic bush, in an edge section of the washer of the outer bearing 26.
- the support shaft 38 extends parallel to the axis of the adjusting shaft 4 to a flange portion 1 1 a of the rotary drive element 1 first
- an axis pivot point of the carrier shaft 38 intersects with an axis pivot point of the bearing of the brake delivery lever 9. This allows for optimal operation of the angular gear, ie the angle gear is largely free of wear.
- the drive of the carrier shaft 38 of the Zustellhebelsensors 37 is formed with a toothed segment holder 39 a for a toothed segment 39.
- the toothed segment holder 39a is attached directly to the brake application lever 9.
- the toothed segment 39 stands on the side facing away from the adjusting shaft 4 side of the support shaft 38 with the carrier teeth 38b into engagement.
- the toothed segment holder 39a may be, for example, a stamped bent part made of sheet metal. He may have a certain elasticity for axial play compensation.
- the sector gear 39 is arranged obliquely, whereby angular errors can be minimized.
- the Drehantriebs- element pivots 1 1 and also the toothed segment 39.
- the carrier shaft 38 is pivoted about the meshing teeth of the toothed segment 39 and the carrier teeth 38b and at the same time the Zustellgeberelement 37b of the Zustellhebelsensors 37th
- the connecting element 19 is thus usable for the transmission of the electric power for the electromagnetic coil 16 as well as the electrical signals of the pad wear sensor 8 and the feed lever sensor 37, as well as of the rotational speed sensor 40.
- the rotary drive element 1 1 is mounted pivotably on a shoulder of the disc portion 27 a. Towards the transmission end 6 of the adjusting shaft 4, the rotary drive element 1 1 is axially fixed, for example by a shaft circlip, ie the rotary drive element 1 1 is not axially displaceable. In the opposite direction, ie in the direction of the clutch cover 13, the rotary drive element 1 1 is rotatably coupled to the coupling element 33, which is at the level of the clutch cover 13 of the coupling device 10 and axially displaceable. bar is.
- the clutch cover 13 extends parallel to the axis of the adjusting shaft 4.
- the coupling portion 14 formed from the coupling element 33 and the coupling portion 13a is designed as a toothed coupling with an oblique angle.
- the coupling element 33 has, on the side facing the brake lining 2, the coupling teeth of the coupling section 14. The coupling teeth cooperate with corresponding coupling teeth of the coupling portion 13 a of the clutch cover 13.
- extensions of the coupling element 33 extend through the rotary drive element 1 1 therethrough. The ends of these extensions of the coupling element 33 are also on the side facing the transmission end 6 of the adjusting shaft 4 side with a return spring 34, for example, a circumferential resilient metal ring, in contact.
- the return spring 34 serves to return the coupling device 10 in the released position, which is shown in Fig. 2.
- the clutch teeth of the coupling portion 14 are disengaged.
- the coupling element 33 is axially displaced in the direction of the brake lining 2 when the electromagnet coil 16 is energized (double arrow) and the coupling teeth of the coupling element 33 engage with the coupling teeth of the clutch cover 13.
- the coupling element 33 is still in engagement with the rotary drive element 1 1 and can in this way the
- the electromagnetic coil 16 may be formed smaller than in the preceding, since it only has to apply the electromagnetic force for engaging the coupling portion 14, namely for the engagement of the teeth. In this engagement no friction linings with a certain normal force to transmit a torque must be pressed against each other. The torque is positively transmitted by the engaged teeth.
- the oblique angle of the coupling teeth of the coupling section 14 designed as a toothed coupling is designed so that the coupling teeth of the coupling section 14 are released in the event of overloading.
- This oblique angle can be, for example, in the range of 20 °.
- the transitions of the flanks of the clutch teeth to the tooth tips of the clutch teeth may be rounded to allow a soft engagement.
- PWM pulse width modulation
- the overload point can be varied. It is also possible to determine the holding friction with friction force of the adjusting spindle 3 by means of the PWM control. This allows the overload torque to be detected precisely by means of corrected PWM control.
- the rotary drive element 1 1 can be connected circumferentially by means of a vertical toothing via an intermediate element. In this way, the torque for the overload can be determined more precisely.
- control device 51 of the disc brake assembly is shown, which in the manner explained in more detail below with the pad wear sensor 8, the feed lever sensor 37, the electromagnetic coil 16 and e.g. is connected to the speed sensor 40.
- FIG. 3 shows a schematic block diagram of the exemplary embodiments according to FIG. 1 and FIG. 2 in the form of the so-called stand-alone version.
- the connecting device 28 is arranged on the disc brake and has the connecting element 19 on the right side in Fig. 3 here in the form of an eight-pin connector.
- the connection element 19a for the rotational speed sensor 40 is arranged on the left side of the block diagram (of course this is not a limitation of the local arrangement of the components).
- the pad wear sensor 8 is shown with the wear sensor element 8a, eg a Hall sensor element, and the wear sensor element 8b, eg a permanent magnet with north pole N and south pole S.
- the control device 51 for example a microcomputer, is arranged on the printed circuit board 29 in the connection device 28.
- the lining wear sensor element 8a, the delivery sensor element 37a and a clutch switch 52 are applied to the printed circuit board 29 and connected to the control device 51.
- the donor elements 8b and 37b are schematically indicated as permanent magnets with action arrows.
- the electromagnetic coil 16 of the coupling device 10 is connected via the line 17 to the connector 31 and is turned on and off by means of the clutch switch 52 of the control device 51.
- the speed sensor 40 has a speed sensor unit 41, which is provided for example with a suitable encoder, which cooperates with the associated wheel of the disc brake, which will not be explained further here.
- the rotational speed detected by the rotational speed sensor unit 41 is forwarded to a signal conditioning unit 43 via a sensor line 42, 42a (in this case two-wire), for example as an electrical pulse train, hereinafter referred to as a rotational speed signal.
- the rotational speed sensor unit 41 is connected to the sensor line 42, 42a on the printed circuit board 29 in a suitable manner, for example plug connectors, via the connecting element 19a. Since the rotational speed sensor unit 41 and the connecting device 28 are arranged close to one another, ie on the disc brake, the length of the sensor line 42, 42a can be minimized.
- the signal processing unit 43 is here on the printed circuit board 29 of the connecting device 28 in the immediate vicinity of the connecting element 19a, which is e.g. can also be shielded, arranged for a short conductor length and thus short signal paths.
- the connecting element 19a electrically connects the signal conditioning unit 43 and the sensor line 42, 42a.
- the speed signal is then processed and processed by the signal conditioning unit 43 in such a manner as to generate a digital or analog signal that is immune to electromagnetic interference.
- This signal is hereinafter referred to as a speed output signal and formed by means of a signal output line 44, in the case of the printed circuit board 29 as a conductor, to a terminal NC of the connecting element 19, which is electrically connected to the signal output line 44, for forwarding, e.g. in a brake control unit (ABS and the like) or in a pressure control module (DRM).
- ABS brake control unit
- DRM pressure control module
- the output of the signal conditioning unit 43 can optionally also be connected to the control device 51 via a signal branch line 45, which branches off from the signal output line.
- the control device 51 by means of the speed output signal of the speed sensor 40 detect a rotational movement of the wheel and thus the associated brake disc. This can be used for example as an additional boundary condition in the evaluation of the signals of the sensors 8 and 37 for different purposes.
- This is a suitable generated electrical signal from the controller 51 and forwarded to an additional output 48 via an additional line 48a.
- the additional output 48 is also located here in the connecting element 19th
- a diagnostic line 46 is provided, which electrically connects a diagnostic terminal 49 (TEST) of the connecting element 19 to an associated terminal, unspecified, of the signal conditioning unit 43.
- the diagnostic line 46 is also connected to a diagnostic branch line 47, which is connected to the controller 51.
- diagnostic lines 46, 47 e.g. the function of the speed sensor 40 and the signal forwarding via the signal output lines 44, 45 and the generation of additional signals by the controller 51 for the additional output 48 are checked.
- test voltages and / or test signals can be suitably used, which should not be treated further here.
- the connecting element 19 comprises the connections for a 5V
- Voltage supply (LWS A + 5V), mass of the sensors (LWS A GND), signal output of the sensors (LWS A) here analog (of course also a digital output is possible), power supply (+ UB) of the electromagnetic coil 16 (eg 24V), whose Ground (GND), the connection NC for the speed output signal (here indicated with a rectangular pulse symbol as a digital signal), the auxiliary output 48 and the diagnostic port 49 (TEST).
- an additional voltage regulator 53 is provided which provides a regulated 5V voltage from the voltage supply (+ UB) of the electromagnetic coil 16, e.g. for the sensors, provides.
- the voltage supply of the rotational speed sensor 40 can also take place over this, if no other supply is provided.
- the speed output signal of the speed sensor 40 is processed by the signal conditioning unit 43 on the spot as a digitized speed output signal, which is performed via the connecting element 19 via terminal NC to the other terminals in a common cable to the control unit or pressure control module.
- This design can also be designed to simulate a potentiometer and be fully backward compatible. It can be used as a stand-alone version as well as with automatic shear detection of a pressure control module (DRM) and corresponding digital output to be executed.
- DRM pressure control module
- FIG. 4 shows a further schematic block diagram of the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2. In contrast to FIG. 3, this is not a stand-alone version. Of course, it is possible to combine each embodiment of FIG. 1 or FIG. 2 with each circuit, whether according to FIG. 3 or FIG. 4.
- a so-called integrated solution is shown in which an evaluation circuit, i. the controller 51 is part of a controller 50, e.g. a pressure control module and / or brake control unit, is. Therefore, no control device 51 is provided on the printed circuit board 29 of the connection device 28.
- the printed circuit board 29 is equipped with the connecting elements 19 and 19a, the plug connection 31, the pad wear sensor element 8a, the Zustellsensorele- element 37a and the signal conditioning unit 43.
- the terminal assignment of the connecting element 19 has a common ground (GND), the power supply + 5V, the power supply (+ UB) for the electromagnetic coil 16 and possibly the voltage regulator 53 (not shown).
- the signal outputs LWS as angle sensor signal of the lining wear sensor 8, ZSH as angle sensor signal of the Zustellhebelsensors 37, a connection of the signal output line 44 of the speed output signal and a connection of the diagnostic line 46 integrated.
- the connecting element 19 is connected to the controller 50 with a multi-core cable.
- the controller 50 sets the supply voltage + 5V, or another or more suitable voltages, and the ground terminal for the sensor elements 8a, 37a and the speed sensor 40 and the supply voltage + UB (with ground terminal GND) for the electromagnetic coil 16 of the coupling device 10 (and possibly for the speed sensor 40).
- the controller 50 has the control device 51, for example a microcomputer, for processing the signal of the wear sensor element 8a and the feed sensor element 37a.
- the wear sensor element 8a is connected to the control device 51 via the connection PWM2, and the delivery sensor element 37a is located at the connection PWM1 of the control device 51.
- the control device 51 is provided for controlling the control side arranged clutch switch 52 via an output Dig.OUT (PWM).
- PWM output Dig.OUT
- the clutch switch 52 serves to switch on the electromagnetic coil 16 by connecting it to the supply voltage. connection + UB.
- the clutch switch 52 may be, for example, a relay and / or a semiconductor switch, consist of a plurality of them or a combination thereof.
- the signal output line 44 of the speed output signal is continued as a signal output line 44a to a connection not shown in detail in the controller 50.
- the diagnostic line 46 is also extended on the control side with a diagnostic line 46a.
- the signal branch line 45 connected to the signal output line 44a and the diagnostic branch line 47 connected to the diagnosis line 46a are also connected to the controller 51 in the same manner as in FIG.
- the pad wear sensor 8 detects a wear path by means of described angle sensors over several revolutions of the adjustment shaft 4.
- the wear sensor element 8a outputs the detected path and / or the detected angles as an analogue signal and / or as a digital signal, e.g. PWM signal, with a resolution of 12 bits, for example.
- This signal is processed by the control device 51 by means of an evaluation software such that the pad wear of the disc brake is present as an electrical signal or value that can be further evaluated.
- the feed lever sensor 37 operates.
- the feed sensor element 37a outputs the detected lever travel or the detected swing angle of the brake feed lever 9 as an analog signal and / or as a digital signal, e.g. PWM signal, with a resolution of 12 bits, for example.
- This signal is also processed by the control device 51 by means of an evaluation software in such a way that the lever travel or the detected pivoting angle of the brake delivery lever 9, e.g. is present as a clearance of the disc brake as an electrical signal or value that can be further evaluated.
- the invention is not limited by the embodiments described above. It is modifiable within the scope of the appended claims.
- connection device 28 may be designed for more than one pad wear sensor 8.
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Abstract
Eine Scheibenbremsenanordnung weist eine Scheibenbremse, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Zuspannvorrichtung mit vorzugsweise einem Bremszustellhebel (9), eine elektrische Belagverschleißnachstellvorrichtung (1) mit mindestens einem Belagverschleißsensor (8) und einer Anschlusseinrichtung (28) mit einem Verbindungselement (19, 19a), mindestens einen Drehzahlsensor (40) eines der Scheibenbremse zugeordneten Rades und eine Steuereinrichtung (51) auf. Der mindestens eine Drehzahlsensor (40) ist mit der Anschlusseinrichtung (28) über eine Sensorleitung elektrisch verbunden.
Description
SCHEIBENBREMSENANORDNUNG MIT
ELEKTRISCHER BELAGVERSCHLEISSNACHSTELLVORRICHTUNG UND
DREHZAHLSENSOR
Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremsenanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Derartige Scheibenbremsenanordnungen mit Belagverschleißnachstellvorrichtungen sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt, wie z.B. mechanische Nachsteller mit automatischem Einregeln eines Reibepunkts. Dabei wird bei jeder Bremsbetätigung die Nachstellvorrichtung, z.B. durch ein Zustellelement einer Zuspannvorrich- tung der Scheibenbremse, aktiviert. Bei Verschleiß von Bremsbelägen und Bremsscheibe erfolgt ein automatisches Nachstellen der Beläge mittels der Nachstellvor- richtung z.B. durch eine Verstell beweg ung von längenveränderlichen Druckstempeln.
EP 1 476 673 B1 beschreibt eine Scheibenbremse mit elektromotorisch angetriebener Nachstellvorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Scheibenbremse. Drehzahlsensoren zur Erfassung von Raddrehzahlen sind in vielen Anwendungen, z.B. ABS, eingesetzt. Üblicherweise erzeugt der Drehzahlsensor ein der Raddrehzahl proportionales elektrisches Signal, welches über eine elektrische Verbindungsleitung an ein Steuergerät, z.B. ein Bremssteuergerät oder ein so genanntes Druckregelmodul (DRM), übertragen wird. Aufgrund der Länge der Verbindungsleitung und somit der Störanfälligkeit des elektrischen Signals muss die Verbindungsleitung verdrillt ausgeführt sein. Diese Verbindungsleitung ist außerdem herkömmlicherweise mit einer eigenen Steckverbindung an der Verbindung zum Steuergerät versehen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Scheiben- bremsenanordnung zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch eine Scheibenbremsenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine erfindungsgemäße Scheibenbremsenanordnung weist eine Scheibenbremse, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Zuspannvorrichtung mit vorzugsweise einem Bremszustellhebel, eine elektrische Belagverschleißnachstellvorrichtung mit mindestens einem Belagverschleißsensor und einer Anschlusseinrichtung mit einem
Verbindungselement, mindestens einen Drehzahlsensor eines der Scheibenbremse zugeordneten Rades und eine Steuereinrichtung auf. Der mindestens eine Drehzahlsensor ist mit der Anschlusseinrichtung über eine Sensorleitung elektrisch verbunden. Eine kurze Verbindung des Drehzahlsensors zu der Anschlusseinrichtung ergibt zum Einen den Vorteil, dass die Störanfälligkeit des Drehzahlsignals reduziert wird. Zum Anderen ist die Installation der Sensorleitung einfacher als bei der Verlegung einer langen Leitung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einer Ausführung ist eine Signalaufbereitungseinheit für ein Drehzahlsignal des mindestens einen Drehzahlsensors in der Anschlusseinrichtung integriert. Da die Scheibenbremsenanordnung eine Anschlusseinrichtung aufweist, kann diese vorteil- haft auch für die Signalaufbereitungseinheit des Drehzahlsignals benutzt werden.
Es ist vorgesehen, dass die Signalaufbereitungseinheit zur Verarbeitung und Bearbeitung des Drehzahlsignals des mindestens einen Drehzahlsensors und zur Erzeugung eines Drehzahlausgangssignals ausgebildet ist. Das so erzeugte Drehzahlaus- gangssignal kann in einer solchen Weise und Form generiert werden, dass eine
Störanfälligkeit erheblich so vermindert wird, dass das Drehzahlausgangssignal über längere Strecken hinweg mit geringster Störanfälligkeit übertragbar ist.
Dazu kann die Signalaufbereitungseinheit zur Erzeugung eines digitalen Drehzahl- ausgangssignals ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass die Signalaufbereitungseinheit das erzeugte Drehzahlausgangssignal an einem Ausgang zur Verfügung stellt, welcher über eine Signalausgangsleitung mit dem Verbindungselement elektrisch ver- bunden ist. Das Verbindungselement kann somit auch für diesen Zweck benutzt werden, wobei es entweder einfach erweiterbar ist oder schon für weitere Anschlüsse vorgesehen ist und unbelegte Anschlüsse aufweist.
In einer noch weiteren Ausführung ist eine Diagnoseleitung vorgesehen, welche ei- nen Diagnoseanschluss des Verbindungselementes mit einem zugehörigen An- schluss der Signalaufbereitungseinheit elektrisch verbindet. Damit sind die Signalaufbereitungseinheit und die Drehzahlausgangssignalerzeugung sowie der Signalweg einfach überprüfbar.
Außerdem kann der Ausgang der Signalaufbereitungseinheit mit der Steuerungseinrichtung verbunden sein, um auf diese Weise z.B. ein Zusatzsignal zusammen mit anderen Signalen, z.B. mit Signalen des Belagverschleißsensors, kombiniert zu erzeugen, das für unterschiedliche Steuerungs- und/oder Überwachungszwecke ver- wendbar ist.
In einer noch weiteren Ausführung kann eine Diagnoseabzweigleitung vorgesehen sein, welche einen Diagnoseanschluss des Verbindungselementes mit einem zugehörigen Anschluss der Steuerungseinrichtung elektrisch verbindet. Damit sind auch der Signalweg und die Erzeugung des Zusatzsignals überprüfbar.
In einer anderen Ausführung ist die Signalaufbereitungseinheit in der Anschlusseinrichtung in unmittelbarer Nähe des Verbindungselementes, mit welchem die Sensorleitung elektrisch verbunden ist, angeordnet und elektrisch verbunden. Somit wird eine Störanfälligkeit des Drehzahlsignals des Drehzahlsensors weiter verringert.
In einer noch anderen Ausführung weist die Anschlusseinrichtung eine Leiterplatte auf, auf welcher die Signalaufbereitungseinheit und der mindestens eine Belagverschleißsensor aufgebracht sind. Die Leiterplatte kann auch die Verbindungselemente tragen. Damit wird ein kompakter Aufbau erzielt.
In einer Ausführung ist die elektrische Belagverschleißnachstellvorrichtung vorzugsweise mit dem Bremszustellhebel gekoppelt und weist eine Nachstellwelle mit einem Außenlager; ein Drehantriebselement; und eine Kupplungseinrichtung zum schaltba- ren Kuppeln des Drehantriebselement mit der Nachstellwelle auf, wobei die Kupplungseinrichtung elektrisch schaltbar mit mindestens einer Elektromagnetspule ausgebildet ist.
Der mindestens eine Belagverschleißsensor kann zumindest teilweise ein Bestand- teil der Anschlusseinrichtung sein. Damit ist ein besonders kompakter und einfacher Aufbau möglich.
Die elektrische Belagverschleißnachstellvorrichtung wird durch Bestromen der Kupplungseinrichtung der elektrischen Belagverschleißnachstellvorrichtung bei einer Be- wegung des Bremszustellhebels gesteuert. Die Übertragung des von diesem Bremszustellhebel bewirkten Drehmomentes auf eine Nachstellspindel kann mittels der schaltbaren Kupplungseinrichtung in einfacher Weise durch einen Schalter, z.B. ein Relais oder/und ein Halbleiterschalter, gesteuert werden. Dieser Schalter kann z.B.
auch in der Anschlussein chtung angeordnet sein, beispielsweise auf einer Leiterplatte.
In einer noch weiteren Ausführung ist die elektrisch schaltbare Kupplungseinrichtung mit dem Verbindungselement elektrisch verbunden. Das ergibt einen kompakten Aufbau, der einfach anzuschließen ist.
Außerdem kann die elektrische Belagverschleißnachstellvorrichtung mindestens einen Zustellhebelsensor aufweisen, welcher in der Anschlusseinrichtung angeordnet und mit dem Verbindungselement elektrisch verbunden ist. Dadurch wird die An- Schlusseinrichtung als zentrale Anschlusseinrichtung verwendet.
Zudem kann auch der mindestens eine Belagverschleißsensor elektrisch mit dem Verbindungselement verbunden sein. In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass das Verbindungselement über ein mehradriges Kabel mit einer Steuerung verbindbar ist. Somit ist die Anschlusseinrichtung vielseitig nutzbar und gleichzeitig zentraler Anschlussort des mehradrigen Kabels. Zusätzliche Leitungen, z.B. für die Sensoren, insbesondere für den Drehzahlsensor, einschließlich Steckverbindungen werden auf eine reduziert. Ein Installa- tionsaufwand kann dadurch vereinfacht werden.
Eine weitere Ausführung sieht vor, dass das Bestromen der Elektromagnetspule mittels zumindest eines kurzen Schaltimpulses erfolgt. Es kann auch durch mehrere Schaltimpulse erfolgen, die z.B. veränderbar sind. So kann das Bestromen der Elekt- romagnetspule beispielsweise mittels PWM (Pulsweitenmodulation) erfolgen.
Die Elektromagnetspule kann auch mittels PWM oder anderer geeigneter Ansteue- rungen so bestromt werden, dass damit z.B. eine einstellbare Überlastkupplung gebildet werden kann.
Der mindestens eine Belagverschleißsensor kann z.B. als Winkelsensor ausgebildet sein kann. Der Belagverschleißsensor kann auch Gegenstand einer eigenständigen Anmeldung sein kann. Damit ist es möglich, einen Nachstellvorgang in Abhängigkeit von dem Verschleiß von Bremsbelägen und Bremsscheibe gezielt auszuführen, in- dem die Kupplungseinrichtung entsprechend ein- und ausgeschaltet wird.
Der Zustellhebelsensor kann auch Gegenstand einer eigenständigen Anmeldung sein kann, auf. Auch dieser kann zumindest teilweise ein Bestandteil der Anschluss-
einrichtung und z.B. auch als Winkelsensor ausgebildet sein. Hierbei kann ebenfalls wie bei dem Belagverschleißsensor ein Zustellsensorelement in der Anschlusseinrichtung angeordnet sein und mit einem Zustellgeberelement zusammenwirken, welches mit dem Bremszustellhebel gekoppelt ist. In einer Ausführung kann die Steuereinrichtung in der Anschlusseinrichtung angeordnet sein und damit ein so genannte Stand-Alone-Version bilden. Auf diese Weise sind Nachrüstungen bestehender, serienmäßiger Scheibenbremsen möglich, da z.B. bisherige elektromechanische Potentiometer elektronisch nachbildbar sind, wobei vorhandene Anschlüsse für Potentiometer an einem Steuergerät durch die nachge- bildeten Anschlüsse, z.B. durch die Steuereinrichtung, weiterhin verwendbar sind.
Die Belagverschleißnachstellvorrichtung weist eine Anschlusseinrichtung auf, welche mit der mindestens einen Elektromagnetspule elektrisch leitend verbunden ist. Mittels einer Steckverbindung ist die Elektromagnetspule elektrisch angeschlossen. Dadurch ist es möglich, die Anschlusseinrichtung bei Wartung oder Austausch einfach und schnell zu wechseln, ohne dass besondere elektrische Verbindungen mittels Werkzeug gelöst oder hergestellt werden müssen.
In einer alternativen Ausführung der Scheibenbremsenanordnung kann die Steuer- einrichtung Bestandteil einer Steuerung, z.B. eines Druckregelmoduls oder/und Bremssteuergerätes, sein. So wird ein großer Einsatzbereich geschaffen.
Bei einem erkannten Ausfall der elektrischen Bremse (z.B. Fehlen einer 5-V- Versorgungsspannung eines Potentiometers) kann die Nachführung des Bremsbe- lags sichergestellt werden. Dies erfolgt durch Ansteuerung der Elektromagnetspule nach erkanntem, überbrücktem Lüftspiel, solange die Bremse noch zustellt, jedoch nicht beim Lösen der Bremse.
Die Stand-Alone-Version ist kompatibel zu bisherigen Ausführungen und somit aus- tauschbar zur Nachrüstung.
Die Belagverschleißnachstellvorrichtung kann zudem eine Überlastkupplung, z.B. eine Kugelrampenkupplung oder Schrägverzahnung aufweisen.
In der Stand-Alone-Version ist keine interne 5V Versorgung erforderlich. Ebenfalls ist die Steuerungseinrichtung als„Rechner-on-board" nicht notwendig.
Mittels der Diagnoseleitung ergeben sich Testmöglichkeiten Drehzahlsignalaufbereitung und der Drehzahlsensoreinheit, z.B. zur Ermittlung eines Ausfalls der Drehzahlsensoreinheit.
Die Erfindung wird nun anhand beispielhafter Ausführungen mit Bezug auf die beige- fügten Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen: eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Scheibenbremsenanordnung mit einer Be- lagverschleißnachstellvorrichtung; eine schematische Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Scheibenbremsenanordnung; ein schematisches Blockschaltbild der Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 und 2; und ein weiteres schematisches Blockschaltbild der Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 und 2;
Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Scheibenbremsenanordnung mit einer Belagverschleißnach- stellvorrichtung 1 in einer gelösten Stellung.
Die Scheibenbremsenanordnung in diesem ersten Ausführungsbeispiel umfasst eine Scheibenbremse, die Belagverschleißnachstellvorrichtung 1 mit mindestens einem Belagverschleißsensor 8, eine Anschlusseinrichtung 28, mindestens einen Drehzahlsensor 40 und eine Steuereinrichtung 51 .
Die Scheibenbremse ist hier von ihrer Zuspannseite gezeigt und weist einen nicht dargestellten Bremssattel auf, der eine ebenfalls nicht gezeigte Bremsscheibe übergreift. An der Bremsscheibe sind beidseitig Bremsbeläge 2 angeordnet, von denen hier nur ein Teil des zuspannseitigen Bremsbelags 2 mit einer Nachstellspindel 3 der Belagverschleißnachstellvorrichtung 1 , mit welcher der Bremsbelag 2 verbunden ist, abgebildet ist. Der andere Bremsbelag ist im Bremssattel festgelegt. Der Bremssattel kann zum Beispiel ein Schiebesattel sein. Ein Bremszustellhebel 9 zum Zuspannen der Scheibenbremse ist angedeutet. Die Nachstellspindel 3 ist mit einem Außengewinde versehen und in einen nicht gezeigten Druckstempel eingeschraubt, welcher
mit dem Bremszustellhebel 9 zusammenwirkt. Die Scheibenbremse kann mehr als einen Druckstempel mit jeweiliger Nachstellspindel 3 besitzen.
Die Nachstellspindel 3 der Belagverschleißnachstellvorrichtung 1 ist außerdem mit einem Innenprofil versehen, welches mit einem Abtriebsrad 5 einer Nachstellwelle 4 in Eingriff steht. Das Abtriebsrad 5 ist hier an einem Ende der Nachstellwelle 4, welches zum Bremsbelag 2 weist, verdrehfest angebracht.
Ein Abstand zwischen dem Bremsbelag 2 bzw. den Bremsbelägen 2 und der Bremsscheibe wird als Lüftspiel bezeichnet. Bei einem Bremsvorgang wird bei Betätigung der Bremse zunächst das Lüftspiel überbrückt, indem der Bremsbelag 2 gegen die Bremsscheibe der Bremse verstellt wird. Dem Lüftspiel ist auch ein Hebelzustellweg bzw. Verschwenkwinkel des Bremszustellhebels 9 zugeordnet. Aufgrund des Verschleißes des Bremsbelags 2 und auch der Bremsscheibe wird das Lüftspiel vergrößert. Die Belagverschleißnachstellvorrichtung 1 dient zur Einstellung des Lüftspiels auf einen vorher einstellbaren üblichen Wert. Unter dem Begriff„Einstellung" ist hierbei sowohl ein Zustellen in Richtung auf die Bremsscheibe zur Verkleinerung des Lüftspiels als auch ein Rücksteilen von der Bremsscheibe weg zur Vergrößerung des Lüftspiels zu verstehen. Das andere Ende der Nachstellwelle 4 ist in diesem ersten Ausführungsbeispiel als Übertragungsende 6 mit einem Übertragungsrad 7 versehen und mit einem Belagverschleißsensor 8 gekoppelt. Der Belagverschleißsensor 8 dient zur Erfassung eines Verschleißes der Bremsbeläge und der Bremsscheibe der Scheibenbremse. Das Übertragungsrad 7 ist z.B. als Kettenzahnrad ausgebildet und über eine Kette 25 (siehe Fig. 2) mit einer weiteren, nicht gezeigten Nachstellspindel gekoppelt.
Das Übertragungsende 6 steht mit dem Belagverschleißsensor 8 in Verbindung. Hier ist der Belagverschleißsensor 8 mit einer Anschlusseinrichtung 28 ausgerüstet. Die Anschlusseinrichtung 28 umfasst z.B. eine Leiterplatte, welche einen Träger für den Belagverschleißsensor 8 oder seine Bestandteile und für Verbindungselemente 19, 19a bildet. Die Verbindungselemente 19, 19a können z.B. separate Steckverbinder in mehreren Gehäusen oder Steckverbindergruppen in einem gemeinsamen Gehäuse sein. Beispielsweise kann das Verbindungselement 19, 19a als mehrpoliger und mehrfacher Winkelstecker ausgebildet sein.
Der Belagverschleißsensor 8 weist in dieser Ausführung z.B. ein Potentiometer mit oder ohne Getriebe auf, welches mit dem Übertragungsende 6 gekoppelt ist. Das Potentiometer kann auch ein Mehrgangpotentiometer sein und ist über eine Verbin-
dungsleitung 18, die auch aus Leiterbahnen der Leiterplatte bestehen kann, mit dem Verbindungselement 19 elektrisch verbunden. Ein elektrischer Widerstand des Potentiometers ist von einem Drehwinkel der angekoppelten Nachstellwelle 4 veränderbar und proportional zu dem Belagverschleiß des Bremsbelags 2 bzw. der Bremsbeläge der Scheibenbremse.
Die Belagverschleißnachstellvorrichtung 1 ist als elektrische Belagverschleißnach- stellvorrichtung 1 ausgebildet, was unten noch ausführlich erläutert wird. Die Anschlusseinrichtung 28 dient zum elektrischen Anschluss d.h. zur Verbindung der elektrischen Komponenten der Belagverschleißnachstellvorrichtung 1 , hier eine elektromagnetische Kupplung, d.h. zur Verbindung mit einer elektrischen Energieversorgung.
Der Drehzahlsensor 40 ist zur Erfassung der Drehzahl des Rades vorgesehen, welchem die Scheibenbremse zugeordnet ist. Der Drehzahlsensor 40 ist an einer geeig- neten Stelle angeordnet und mit der Anschlusseinrichtung 28 elektrisch verbunden, wobei sein Anschluss das Verbindungselement 19a aufweist. Dies wird unten noch näher beschrieben.
Die Anschlusseinrichtung 28 dient somit zum elektrischen Anschluss der elektrischen Belagverschleißnachstellvorrichtung 1 , des mindestens einen Belagverschleißsensors 8 und des Drehzahlsensors 40. In Fig. 1 ist außerdem ein Zustellhebelsensor 37 zur Erfassung des Hebelzustellwegs bzw. Verschwenkwinkels des Bremszustellhebels 9 vorgesehen, wobei auch der Zustellhebelsensor 37 mit der Anschlusseinrichtung 28 gekoppelt ist. Dies wird unten im zweiten Ausführungsbeispiel im Detail er- läutert.
Die Steuereinrichtung 51 kann Bestandteil der Anschlusseinrichtung 28 (Stand- Alone-Version) sein. Die Steuereinrichtung 51 kann auch z.B. in einem Bremssteuergerät oder in einem anderen Steuergerät angeordnet sein. Die zu diesem Fall gehörenden Funktionen des Verbindungselementes 19 werden im Zusammenhang mit Fig. 4 ausführlich beschrieben Die elektrische Belagverschleißnachstellvorrichtung 1 weist eine elektromagnetische Kupplung auf. Dazu ist die Nachstellwelle 4 in dem Abschnitt, der sich an das Übertragungsende 6 anschließt, mit der elektromagnetischen Kupplung gekoppelt. Die elektromagnetische Kupplung ist als Kupplungseinrichtung 10 elektrisch schalt-
bar ausgebildet und weist ein Drehanthebselement 1 1 mit einem Zahneingriff 12, einen Kupplungsdeckel 13 und eine Elektromagnetspule 16 auf. Das Drehantriebselement 1 1 mit dem Zahneingriff 12 ist an der Eingangsseite der Kupplungseinrichtung 10 angebracht, wobei der Zahneingriff 12 mit dem Bremszustellhebel 9 zusammenwirkt. Der Zahneingriff 12 ist radial von der Nachstellwelle 4 entfernt an einer Scheibe des Drehantriebselementes 1 1 angeformt. Diese Scheibe ist mit einem Spulenträger 27, der hier ein Rohrabschnitt ist, drehfest verbunden. Der Spulenträger 27 trägt die ringförmige Elektromagnetspule 16 und ist auf der Nachstellwelle 4 axial verschiebbar. Die axiale Verschiebbarkeit des Drehantriebselementes 1 1 und des mit ihm in diesem Ausführungsbeispiel verbundenen Spulenträgers 27 wird durch Axialan- Schläge 20, 21 auf der Nachstellwelle 4 begrenzt. Die Elektromagnetspule 16 ist über eine Leitung 17 elektrisch mit der Anschlusseinrichtung 28 verbunden. Über die Verbindungsleitung 18 ist die Elektromagnetspule 16 somit mit dem Verbindungselement 19 und darüber mit der Steuereinrichtung 51 verbunden. Elektrische Blockschaltbilder dazu sind in Fig. 3, 4 gezeigt.
Die ringförmige Elektromagnetspule 16 auf dem Spulenträger 27 ist von dem Kupplungsdeckel 13 haubenförmig umgeben. Der Kupplungsdeckel 13 ist an seiner zur Scheibe des Drehantriebselementes 1 1 weisenden Seite mit einem flanschartigen Kupplungsbereich 13a versehen und in der hier in Fig. 1 gezeigten gelösten Stellung über einen Kupplungsspalt 15 von einem mit ihm korrespondierenden Bereich beabstandet. Dieser Kupplungsbereich 13a und der mit ihm korrespondierende Bereich des Drehantriebselementes 1 1 bilden einen Kupplungsabschnitt 14. Diese Bereiche des Kupplungsabschnitts 14 können z.B. mit speziellen Reibschichten oder Reibbelägen ausgebildet sein.
Der Kupplungsdeckel 13 erstreckt sich von dem Kupplungsbereich 13a parallel zur Nachstellwelle 4 zu der zum Bremsbelag 2 weisenden Seite, auf welcher der Kupplungsdeckel 13 mit einem Wandabschnitt 13c in radialer Richtung bis zu einem zentralen flanschartigen Verbindungsabschnitt 13b verschlossen ist. Der flanschartige Verbindungsabschnitt 13b ist drehfest mit der Nachstellwelle 4 verbunden und zusätzlich axial über den Axialanschlag 21 festgelegt.
Zum Verdrehen der Nachstellspindel 3 zum Einstellen, d.h. Nachstellen oder Rücksteilen des Bremsbelags 2 wird die Bewegung des Bremszustellhebels 9 beim Zu- spannen bzw. Lösen der Scheibenbremse genutzt. Wenn eine Einstellung des
Bremsbelags 2 erfolgen soll, wird die Elektromagnetspule 16 eingeschaltet, d.h. mit Strom über die Leitung 17 versorgt. Durch die dabei erzeugte elektromagnetische Wirkung entstehen magnetische Kraftlinien, welche durch das Drehantriebselement
1 1 , den Kupplungsdeckel 13 und auch zum Teil durch die Nachstellwelle 4 verlaufen. Das axial verschiebbare Drehantriebselement 1 1 wird dabei auf der Nachstellwelle 4 mit dem flanschartigen Kupplungsbereich 13a des Kupplungsdeckels 13 über die zugehörigen Kupplungselemente, z.B. Reibflächen oder Reibbeläge, zusammengekuppelt. Dabei schließt sich der Kupplungsspalt 15, was leicht vorstellbar ist. Die Elektromagnetspule 16, welche auf dem mit dem Drehantriebselement 1 1 fest verbundenen Spulenträgers 27 angebracht ist, verschwenkt ebenfalls mit der Schwenkbewegung des Drehantriebselementes 1 1 . Die Leitung 17 ist dabei flexibel ausgebildet, z.B. als Litzendrähte oder als flexible Leiterfolie. Bei einer Zuspannbewegung des Bremszustellhebels 9 wird nun über den Zahneingriff 12 das Drehantriebselement 1 1 verschwenkt und über die aktivierte, d.h. elektrisch eingeschaltete, Kupplungseinrichtung 10 ein Drehmoment über den Kupplungsabschnitt 14 auf den Kupplungsdeckel 13 und auf die Nachstellwelle 4 übertragen. Durch ein solches Verdrehen der Nachstellwelle 4 wird die Nachstellspindel 3 über das Abtriebsrad 5 ebenfalls verdreht und bewirkt mit ihrem Außengewinde in dem Druckstempel eine axiale Verstellung des Bremsbelags 2 auf die Bremsscheibe zu, um einen Verschleiß der Bremsbelags 2 auszugleichen. Bewegt sich der Bremszustellhebel 9 beim Lösen zurück in seine Ausgangslage, wird die Elektromagnetspule 16 zuvor ausgeschaltet, also nicht mehr bestromt, so dass keine Drehmoment- Übertragung vom Bremszustellhebel 9 auf die Nachstellwelle 4 mehr erfolgt.
Die Drehmomentübertragung der Kupplungseinrichtung 10 ist so ausgelegt, dass bei nicht vorhandenem Belagverschleiß, also bei nicht nachzustellendem Bremsbelag 2, ein Durchrutschen der Kupplungseinrichtung 10 erfolgen kann.
Außerdem kann anstelle einer Nachstellbewegung die Kupplungseinrichtung 10 auch nur bei der Rückbewegung des Bremszustellhebels 9 aktiviert werden, wodurch eine Rückstellung des Bremsbelags 2 möglich ist. Die Aktivierung der Kupplungseinrichtung 10 kann anhand unterschiedlicher Kriterien erfolgen, wie z.B. nach einer festleg baren Anzahl von Zuspannvorgängen und gemessenem Belagverschleiß mittels des Belagverschleißsensors 8. Eine Aktivierung der Kupplungseinrichtung 10 zum Rücksteilen des Bremsbelags 2 kann z.B. im Fehlerfall und zum Bremsbelagwechsel und durch Betätigen des Bremszustellhebels 9 erfolgen. Außerdem ist es möglich, die Belagverschleißnachstellvorrichtung 1 mittels Aktivierung der Kupplungseinrichtung 10 zurückzustellen, wenn der Bremsbelag 2 ohne Zuspannung an der Bremsscheibe anliegt und schleift. Dies kann wiederum
durch verschiedene Kriterien festgestellt werden, wie z.B. durch Temperatursensoren an geeigneter Stelle in der Nähe des Bremsbelags 2 bzw. dessen Trägers.
In Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Scheibenbremsenanordnung dargestellt.
Die Kupplungseinrichtung 10 ist hier ebenfalls als elektromagnetische Kupplung ausgebildet und weist das Drehantriebselement 1 1 , den Kupplungsdeckel 13, den Kupplungsabschnitt 14 und die Elektromagnetspule 16 auf. Das Drehantriebselement 1 1 ist im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel mit einem Kupplungselement 33 gekoppelt, welches über den Kupplungsabschnitt 14 mit dem Kupplungsdeckel 13 in Eingriff bringbar ist.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist die Elektromagnetspule 16 feststehend auf dem Spulenträger 27 angebracht. Der Spulenträger 27 ist hier ein Rohr- abschnitt, der mit einem ortsfesten Außenlager 26 in unten noch näher erläuterter Weise gekoppelt ist, und führt im aktivierten Zustand bei Verschwenkbewegungen des Drehantriebselementes 1 1 keine mit diesem verbundene Schwenkbewegungen aus. Das Außenlager 26 ist mit seinem als Scheibe ausgebildeten zum Übertragungsende 6 der Nachstellwelle 4 weisenden Abschnitt in einem Bremsengehäuse 24 der Scheibenbremse, die nicht näher dargestellt ist, drehfest angebracht. Diese Scheibe des Außenlagers 26 kann z.B. aus einem Kunststoffwerkstoff hergestellt sein. Das Außenlager 26 bildet somit eine Lagerung für die Nachstellwelle 4 im Bremsengehäuse 24.
Zum Außenlager 26 hin weisend besitzt der Spulenträger 27 einen Scheibenabschnitt 27a mit einer im zentralen Bereich kugelförmigen Schalenaufnahme, welche mit einem entsprechenden kugelförmigen Vorsprung der Scheibe des Außenlagers 26 korrespondiert, diesen aufnimmt und darüber mit dem Außenlager zusammenwirkt. Das Außenlager 26 ist weiterhin mit einem Verdrehschutz bei der Leitung 17 der Spulenanschlussdrähte der Elektromagnetspule 16 versehen. Somit können Winkelbewegungen der Belagverschleißnachstellvorrichtung 1 während einer Betätigung ausgeglichen werden. Die Leitung 17 ist lediglich am Ausgang zur Steckverbin- dung 31 an einem Spulenkörper der Elektromagnetspule 16 fixiert, so dass sie die Winkelbewegungen (ca. ± 0,5°) sich biegend ausgleichen können.
Das Drehantriebselement 1 1 mit dem Zahneingriff 12 ist an der Eingangsseite der Kupplungseinrichtung 10 angebracht, wobei der Zahneingriff 12 mit dem Bremszustellhebel 9 zusammenwirkt. Der Zahneingriff 12 ist radial von der Nachstellwelle 4 entfernt an der Scheibe des Drehantriebselementes 1 1 angeformt. Der Kupplungsdeckel 13 erstreckt sich in diesem zweiten Ausführungsbeispiel auch von dem Kupplungsbereich 13a parallel zur Nachstellwelle 4 zu der zum Bremsbelag 2 weisenden Seite, und ist mit dem Wandabschnitt 13c in radialer Richtung bis zu dem zentralen flanschartigen Verbindungsabschnitt 13b verschlossen. Der flanschartige Verbindungsabschnitt 13b ist auch hier drehfest mit der Nachstellwelle 4 verbun- den.
Ein Anschlagbegrenzungselement 22 ist als eine topfförmige Abdeckung der Kupplungseinrichtung 10 ausgebildet und im Bereich des Bremszustellhebels 9 mit einer Aussparung versehen. Eine zusätzliche Reibfläche, die z.B. als separate Reibschei- be oder bearbeitete Oberfläche des Wandabschnitts 13c oder der gegenüberliegenden Innenseite des Anschlagbegrenzungselementes 22 ausgebildet ist, für einen Eigenverdrehschutz ermöglicht ein Reibabschnitt 23, welcher mit dem Kupplungsdeckel 13, d.h. mit dem Randbereich des hier geschlossenen Wandabschnitts 13c zusammenwirkt. Das Anschlagbegrenzungselement 22 ist in Richtung zur Nachstell- spindel 3 hin mit einer Druckscheibe 32 gekoppelt, die wiederum mit einer Zuspann- feder 36 zusammenwirkt und die Nachstellspindel 4 stirnseitig abdeckt. Die Zuspann- feder 36 drückt über die Druckscheibe 32 mit der Innenseite des Wandabschnitts 13c gegen den Reibabschnitt 23. In Fig. 2 ist auch beispielhaft eine Kette 25 gezeigt, welche als Drehmomentübertragungsglied das Übertragungsrad 7 mit einem anderen Übertragungsrad einer weiteren, nicht gezeigten Nachstellwelle verbindet. Die Kette 25 ist mit einer Abdeckung 35 abgedeckt, die in nicht näher dargestellter Weise mit dem Bremsengehäuse 24 verbunden ist. Auf dieser Abdeckung 35 ist im Bereich des Übertragungsendes 6 der Nachstellwelle 4 eine Anschlusseinrichtung 28 angeordnet.
Die Anschlusseinrichtung 28 umfasst das Verbindungselement 19, 19a, eine Leiterplatte 29, die Steckverbindung 31 und den Belagverschleißsensor 8. Die Verbindungsleitungen 18 (siehe Fig. 1 ) sind hier als Leiterbahnen der Leiterplatte 29 aus- gebildet und verbinden einerseits die Steckverbindung 31 und ein Verschleißsensorelement 8a mit dem Verbindungselement 19. Zudem weist die Anschlusseinrichtung 29 den Zustellhebelsensor 37. Außerdem ist der Drehzahlsensor 40 an der An-
schlusseinrichtung 28 angeschlossen, was noch in Fig. 3 und 4 ausführlich beschrieben wird.
Das Verbindungselement 19, 19a kann z.B. als Winkelstecker ausgebildet sein. Die Steckverbindung 31 bildet eine steckbare Verbindung zwischen der Leiterplatte 29 und der Leitung 17, was nicht näher gezeigt ist.
An der zum Bremsbelag 2 hin weisenden Seite der Leiterplatte 29 ist der Stirnseite des Übertragungsendes 6 der Nachstellwelle 4 gegenüber liegend das Verschleißsensorelement 8a, z.B. ein Hall-Sensorelement, angeordnet, welches mit einem Ver- schleißgeberelement 8b, z.B. ein Permanentmagnet, das in dem Übertragungsende 6 der Nachstellwelle 4 platziert ist, als Winkelsensor zusammenwirkt. Auch das Verschleißsensorelement 8a ist mit den Anschlusskontakten des Verbindungselementes 19 elektrisch verbunden, so dass z.B. ein Stecker sowohl für die Übertragung der elektrischen Leistung für die Elektromagnetspule 16 als auch der elektrischen Signa- le des Belagverschleißsensors 8 verwendbar ist.
Das Verschleißsensorelement 8a erzeugt in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Verschleißgeberelementes 8b ein zu der Winkelstellung proportionales elektrisches Signal (analog oder digital), welches in einer zugehörigen Auswerteschaltung aus- gewertet wird und als Maß für den Verschleiß der Bremsbeläge 2 und auch der
Bremsscheibe der Scheibenbremse weiter verwendet wird. Dies wird unten noch näher beschrieben.
Die Anschlusseinrichtung 28 ist in einem Gehäuse 30 angeordnet und gegen äußere Einflüsse (Eindringen von Staub und Feuchtigkeit, IP-Schutzart) und Zugriff geschützt. Das Gehäuse 30 ist modulartig auf die Abdeckung 35 der Kette 25 aufgesteckt und z.B. mittels gemeinsam genutzter Schrauben befestigt. In einer anderen, nicht dargestellten, aber vorstellbaren Ausführung kann die Anschlusseinrichtung 28 z.B. mit dem Außenlager 26 verbunden sein.
Der Zustellhebelsensor 37 umfasst ein Zustellsensorelement 37a, ein Zustellgeberelement 37b und eine Trägerwelle 38. Das Zustellsensorelement 37a kann wie das Verschleißsensorelement 8a z.B. ein Hall-Sensorelement sein und ist an der zum Bremsbelag 2 weisenden Seite der Leiterplatte 29 der Anschlusseinrichtung 28 an- geordnet. Der Zustellhebelsensor 37 ist hier wie der Belagverschleißsensor 8 aufgebaut, wobei das Zustellsensorelement 37a mit dem Zustellgeberelement 37b als Winkelsensor zusammenwirkt. Das Zustellgeberelement 37b ist z.B. auch ein Permanentmagnet, der in einem Trägerabschnitt 38a an einem verdickten Ende der Trä-
gerwelle 38 angeordnet ist. Der sich daran zum Bremsbelag 2 hin erstreckende Abschnitt der Trägerwelle 38 weist einen geringeren Durchmesser als der Trägerabschnitt 38a auf und ist in einem Lager 38c, z.B. einer Messing- oder Kunststoffbuch- se, verdrehbar in einem Randabschnitt der Scheibe des Außenlagers 26 aufgenommen. Die Trägerwelle 38 erstreckt sich parallel zur Achse der Nachstellwelle 4 bis über einen Flanschabschnitt 1 1 a des Drehantriebselementes 1 1 . In einer alternativen Ausführung schneidet sich ein Achsdrehpunkt der Trägerwelle 38 mit einem Achsdrehpunkt des Lagers des Bremszustellhebels 9. Dies ermöglicht eine optimale Funktion des Winkelgetriebes, d.h. das Winkelgetriebe ist weitgehend verschleißfrei. In dieser Variante ist der Antrieb der Trägerwelle 38 des Zustellhebelsensors 37 mit einem Zahnsegmenthalter 39a für ein Zahnsegment 39 ausgebildet. Dabei ist der Zahnsegmenthalter 39a direkt an dem Bremszustellhebel 9 angebracht. Das Zahnsegment 39 steht dabei auf der von der Nachstellwelle 4 abgewandten Seite der Trägerwelle 38 mit der Trägerverzahnung 38b in Eingriff. Der Zahnsegmenthalter 39a kann z.B. ein Stanzbiegeteil aus Blech sein. Dabei kann er eine bestimmte Elastizität für einen Axialspielausgleich aufweisen. Das Zahnsegment 39 ist schräg angeordnet, wodurch Winkelfehler minimiert werden können.
Bei einer Verschwenkung des Bremszustellhebels 9 verschwenkt das Drehantriebs- element 1 1 und ebenfalls das Zahnsegment 39. Dabei wird über die in Eingriff stehenden Verzahnungen des Zahnsegments 39 und der Trägerverzahnung 38b die Trägerwelle 38 verschwenkt und gleichzeitig das Zustellgeberelement 37b des Zustellhebelsensors 37. Auf diese Weise wird eine Verschwenkbewegung des Bremszustellhebels 9 durch den Zustellhebelsensor 37 erfasst und als elektrisches Analog- oder/und Digitalsignal über die Leiterplatte 29 an das Verbindungselement 19 zur weiteren Verwendung, die unten noch näher erläutert wird, weitergeleitet. Das Verbindungselement 19 ist somit für die Übertragung der elektrischen Leistung für die Elektromagnetspule 16 als auch der elektrischen Signale des Belagverschleißsensors 8 und des Zustellhebelsensors 37, wie auch des Drehzahlsensors 40 verwend- bar.
Das Drehantriebselement 1 1 ist auf einem Absatz des Scheibenabschnitts 27a verschwenkbar angebracht. In Richtung auf das Übertragungsende 6 der Nachstellwelle 4 hin ist das Drehantriebselement 1 1 axial festgelegt, z.B. durch einen Wellen- Sicherungsring, d.h. das Drehantriebselement 1 1 ist axial nicht verschiebbar. In Gegenrichtung dazu, d.h. in Richtung auf den Kupplungsdeckel 13 hin ist das Drehantriebselement 1 1 mit dem Kupplungselement 33 drehfest gekoppelt, welches auf Höhe des Kupplungsdeckels 13 der Kupplungseinrichtung 10 liegt und axial verschieb-
bar ist. Der Kupplungsdeckel 13 erstreckt sich parallel zur Achse der Nachstellwelle 4. Der aus dem Kupplungselement 33 und dem Kupplungsbereich 13a gebildete Kupplungsabschnitt 14 ist als Zahnkupplung mit schrägem Winkel ausgeführt. In der vergrößerten Ausschnittsdarstellung in Fig. 2 rechts oben ist die Verzahnung dargestellt. Das Kupplungselement 33 weist auf der zum Bremsbelag 2 weisenden Seite die Kupplungszähne des Kupplungsabschnitts 14 auf. Die Kupplungszähne wirken mit korrespondierenden Kupplungszähnen des Kupplungsbereichs 13a des Kupplungsdeckels 13 zusammen. Auf der gegenüberliegenden Seite der Kupplungszähne des Kupplungselementes 33 erstrecken sich Fortsätze des Kupplungselementes 33 durch das Drehantriebselement 1 1 hindurch. Die Enden dieser Fortsätze des Kupp- lungselementes 33 stehen außerdem auf der zum Übertragungsende 6 der Nachstellwelle 4 weisenden Seite mit einer Rückstellfeder 34, z.B. ein umlaufender federnder Blechring, in Kontakt. Die Rückstellfeder 34 dient zur Rückstellung der Kupplungseinrichtung 10 in die gelöste Stellung, welche in Fig. 2 gezeigt ist. In der gelösten Stellung stehen die Kupplungszähne des Kupplungsabschnitts 14 außer Eingriff. Mit anderen Worten, das Kupplungselement 33 wird bei Bestromung der Elektromagnetspule 16 axial in Richtung auf den Bremsbelag 2 hin verschoben (Doppelpfeil) und die Kupplungszähne des Kupplungselementes 33 kommen mit den Kupplungszähnen des Kupplungsdeckels 13 in Eingriff. Mittels der drehfesten Verbindung (Fortsätze des Kupplungselementes 33) steht das Kupplungselement 33 weiterhin auch in Eingriff mit dem Drehantriebselement 1 1 und kann auf diese Weise die
Schwenkbewegung des Drehantriebselementes 1 1 auf den Kupplungsdeckel 13 und somit auf die Nachstellwelle 4 übertragen.
In diesem zweiten Ausführungsbeispiel kann die Elektromagnetspule 16 kleiner als in den vorhergehenden ausgebildet sein, da sie nur die elektromagnetische Kraft zum Einkuppeln des Kupplungsabschnitts 14, nämlich für das Ineingriffbringen der Verzahnungen aufbringen muss. Bei diesem Einkuppeln müssen keine Reibbeläge mit einer bestimmten Normalkraft zur Übertragung eines Drehmomentes aufeinander gepresst werden. Das Drehmoment wird durch die in Eingriff gebrachten Zähne formschlüssig übertragen.
Der schräge Winkel der Kupplungszähne des als Zahnkupplung ausgebildeten Kupplungsabschnitts 14 ist so ausgelegt, dass sich im Überlastfall die Kupplungszähne des Kupplungsabschnitts 14 lösen. Dieser schräge Winkel kann z.B. im Bereich von 20° liegen. Die Übergänge der Flanken der Kupplungszähne zu den Zahnköpfen der Kupplungszähne können gerundet sein, um einen weichen Eingriff zu ermöglichen.
Durch eine Anpassung der Magnetfeldstärke der Elektromagnetspule 16, z.B. mittels einer PWM-Ansteuerung (PWM: Pulsweitenmodulation) kann der Überlastpunkt variiert werden. Es ist außerdem möglich, mittels der PWM-Ansteuerung die Haltereibung samt Reibkraft der Nachstellspindel 3 zu ermitteln. Damit lässt sich das Überlastdrehmoment präzise mittels korrigierter PWM-Ansteuerung erfassen.
Um störende Einflüsse der schräg eingeleiteten Zustellkraft des Bremszustellhebels 9 aufgrund eines Achshöhenversatzes zwischen Lagerung des Bremszustellhebels 9 und der Belagverschleißnachstellvorrichtung 1 zu vermeiden, kann das Drehantriebselement 1 1 mittels einer senkrechten Verzahnung umlaufend über ein Zwi- schenelement verbunden sein. Auf diese Weise lässt sich das Drehmoment für die Überlast präziser bestimmen.
Ferner ist noch die Steuereinrichtung 51 der Scheibenbremsenanordnung dargestellt, welche in unten näher erläuterter Weise mit dem Belagverschleisssensor 8, dem Zustellhebelsensor 37, der Elektromagnetspule 16 und z.B. mit dem Drehzahlsensor 40 verbunden ist.
Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild der Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 und Fig. 2 in Form der so genannten Stand-Alone-Version dar.
Die Anschlusseinrichtung 28 ist an der Scheibenbremse angeordnet und weist das Verbindungselement 19 auf der rechten Seite in Fig. 3 hier in Form eines achtpoligen Steckverbinders auf. Auf der linken Seite des Blockschaltbilds (selbstverständlich ist dies keine Beschränkung der örtlichen Anordnung der Bauteile) ist das Verbindungs- element 19a für den Drehzahlsensor 40 angeordnet. Der Belagverschleißsensor 8 ist mit dem Verschleißsensorelement 8a, z.B. ein Hall-Sensorelement, und dem Verschleißgeberelement 8b, z.B. ein Permanentmagnet mit Nordpol N und Südpol S, gezeigt. Die Steuereinrichtung 51 , z.B. ein Mikrocomputer, ist auf der Leiterplatte 29 in der Anschlusseinrichtung 28 angeordnet. Ebenso sind auf der Leiterplatte 29 das Belagverschleißsensorelement 8a, das Zustellsensorelement 37a und ein Kupplungsschalter 52, z.B. ein Halbleiterschalter oder ein Relais, aufgebracht und mit der Steuereinrichtung 51 verbunden. Weiterhin sind die Geberelemente 8b und 37b als Perma- nentmagneten mit Wirkungspfeilen schematisch angedeutet. Die Elektromagnetspule 16 der Kupplungseinrichtung 10 ist über die Leitung 17 an der Steckverbindung 31 angeschlossen und wird mittels des Kupplungsschalters 52 von der Steuerungseinrichtung 51 ein- und ausgeschaltet.
Der Drehzahlsensor 40 weist eine Drehzahlsensoreinheit 41 auf, welche z.B. mit einem geeigneten Geber versehen ist, der mit dem zugeordneten Rad der Scheibenbremse zusammenwirkt, was hier nicht weiter erläutert wird. Die von der Drehzahlsensoreinheit 41 erfasste Drehzahl wird z.B. als elektrische Impulsfolge, im Weiteren als Drehzahlsignal bezeichnet, über eine Sensorleitung 42, 42a (hier zweiadrig) an eine Signalaufbereitungseinheit 43 weitergeleitet. Die Drehzahlsensoreinheit 41 wird mit der Sensorleitung 42, 42a an der Leiterplatte 29 in geeigneter Weise, z.B. Steckverbinder, über das Verbindungselement 19a angeschlos- sen. Da die Drehzahlsensoreinheit 41 und die Anschlusseinrichtung 28 nah zueinander, d.h. an der Scheibenbremse, angeordnet sind, kann die Länge der Sensorleitung 42, 42a minimal ausgeführt sein. Das bedeutet, dass die üblicherweise verdrillte störempfindliche Sensorleitung 42, 42a, die bis zu einem Auswertegerät (nicht gezeigt) eine bestimmte große Länge aufweist, aufgrund dieser kurzen Länge und so- mit kurzer Signalwege nun eine verminderte Störempfindlichkeit besitzt. Sie könnte auch z.B. als abgeschirmte Leitung ausgebildet sein.
Die Signalaufbereitungseinheit 43 ist auf der Leiterplatte 29 der Anschlusseinrichtung 28 hier in unmittelbarer Nähe des Verbindungselementes 19a, das z.B. auch abge- schirmt sein kann, für eine kurze Leiterlänge und damit kurze Signalwege angeordnet. Das Verbindungselement 19a verbindet die Signalaufbereitungseinheit 43 und die Sensorleitung 42, 42a elektrisch. Das Drehzahlsignal wird dann von der Signalaufbereitungseinheit 43 auf eine solche Weise be- und verarbeitet, dass ein für elektromagnetische Störungen unanfälliges digitales oder auch analoges Signal erzeugt wird. Dieses Signal wird im Weiteren als Drehzahlausgangssignal bezeichnet und mittels einer Signalausgangsleitung 44, im Fall der Leiterplatte 29 als Leiterbahn ausgebildet, an einem Anschluss NC des Verbindungselementes 19, welches mit der Signalausgangsleitung 44 elektrisch verbunden ist, zur Weiterleitung, z.B. in einem Bremssteuergerät (ABS u. dgl.) oder in einem Druckregelmodul (DRM), zur Verfü- gung gestellt.
Der Ausgang der Signalaufbereitungseinheit 43 kann optional auch mit der Steuerungseinrichtung 51 über eine Signalabzweigleitung 45, die von der Signalausgangsleitung abzweigt, verbunden sein. Auf diese Weise kann die Steuerungseinrichtung 51 mittels des Drehzahlausgangssignals des Drehzahlsensors 40 eine Drehbewegung des Rades und somit der zugehörigen Bremsscheibe erfassen. Dies kann z.B. als eine zusätzliche Randbedingung bei der Auswertung der Signale der Sensoren 8 und 37 für unterschiedliche Zwecke genutzt werden. Hierzu wird ein geeignetes
elektrisches Signal von der Steuerungseinrichtung 51 erzeugt und an einen Zusatzausgang 48 über eine Zusatzleitung 48a weitergeleitet. Der Zusatzausgang 48 befindet sich hier auch in dem Verbindungselement 19.
In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Diagnoseleitung 46 vorgesehen, welche ei- nen Diagnoseanschluss 49 (TEST) des Verbindungselementes 19 mit einem zugehörigen, nicht näher bezeichneten Anschluss der Signalaufbereitungseinheit 43 elektrisch verbindet. Die Diagnoseleitung 46 ist auch mit einer Diagnoseabzweigleitung 47 verbunden, welche an der Steuerungseinrichtung 51 angeschlossen ist. Mit diesen Diagnoseleitungen 46, 47 kann z.B. die Funktion des Drehzahlsensors 40 und die Signalweiterleitung über die Signalausgangsleitungen 44, 45 sowie die Generierung von Zusatzsignalen durch die Steuerungseinrichtung 51 für den Zusatzausgang 48 geprüft werden. Dabei können in geeigneter weise Prüfspannungen oder/und Prüfsignale verwendet werden, was hier nicht weiter behandelt werden soll. Das Verbindungselement 19 umfasst die Anschlüsse für eine 5V-
Spannungsversorgung (LWS A +5V), Masse der Sensoren (LWS A GND), Signalausgang der Sensoren (LWS A) hier analog (natürlich ist auch ein digitaler Ausgang möglich), Spannungsversorgung (+UB) der Elektromagnetspule 16 (z.B. 24V), deren Masse (GND), den Anschluss NC für das Drehzahlausgangssignal (hier mit einem Rechteckimpulssymbol als digitales Signal angedeutet), den Zusatzausgang 48 und den Diagnoseanschluss 49 (TEST). In diesem Ausführungsbeispiel ist ein zusätzlicher Spannungsregler 53 angeordnet, welcher eine geregelte 5V-Spannung aus der Spannungsversorgung (+UB) der Elektromagnetspule 16 zur Verfügung, z.B. für die Sensoren, stellt. Die Spannungsversorgung des Drehzahlsensors 40 kann auch hier- über erfolgen, wenn keine andere Versorgung vorgesehen ist.
Das Drehzahlausgangssignal des Drehzahlsensors 40 ist durch die Signalaufbereitungseinheit 43 vorort als digitalisiertes Drehzahlausgangssignal aufbereitet, welches über das Verbindungselement 19 über Anschluss NC mit den anderen Anschlüssen in einem gemeinsamen Kabel zu dem Steuergerät oder Druckregelmodul geführt wird. Dadurch entfallen Stecker und entsprechende Leitungslängen für den Anschluss des Drehzahlsensors 40 am Steuergerät oder Druckregelmodul. Auf diese Weise ist nur eine Verbindungsleitung zwischen der Scheibenbremse und dem Bremssteuergerät zur Übertragung von Raddrehzahl, Belagverschleiß, Hebelweg, Spannungsversorgung, Zusatzsignal und Diagnose notwendig.
Diese Ausführung kann auch zur Nachbildung eines Potentiometers ausgebildet und voll rückwärtskompatibel sein. Sie kann als Stand-Alone-Version sowie mit automati-
scher Erkennung eines Druckregelmoduls (DRM) und entsprechender Digitalausgabe ausgeführt sein.
In Fig. 4 ist ein weiteres schematisches Blockschaltbild der Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt. Im Unterschied zu Fig. 3 ist dieses keine Stand- Alone-Version. Selbstverständlich ist es aber möglich, jedes Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 oder Fig. 2 mit jeder Schaltung, ob nach Fig. 3 oder Fig. 4, zu kombinieren.
In der Ausführung nach Fig. 4 wird eine so genannte integrierte Lösung dargestellt, bei welcher eine Auswerteschaltung, d.h. die Steuereinrichtung 51 Bestandteil einer Steuerung 50, z.B. eines Druckregelmoduls oder/und Bremssteuergerätes, ist. Es ist daher keine Steuereinrichtung 51 auf der Leiterplatte 29 der Anschlusseinrichtung 28 vorgesehen. Die Leiterplatte 29 ist mit den Verbindungselementen 19 und 19a, der Steckverbindung 31 , dem Belagverschleißsensorelement 8a, dem Zustellsensorele- ment 37a und der Signalaufbereitungseinheit 43 bestückt. Die Anschlussbelegung des Verbindungselementes 19 weist eine gemeinsame Masse (GND), die Spannungsversorgung +5V, die Spannungsversorgung (+UB) für die Elektromagnetspule 16 und evtl. den Spannungsregler 53 (nicht gezeigt). Zudem sind in dem Verbindungselement 19 die Signalausgänge LWS als Winkelsensorsignal des Belagver- schleißsensors 8, ZSH als Winkelsensorsignal des Zustellhebelsensors 37, ein An- schluss der Signalausgangsleitung 44 des Drehzahlausgangssignals und ein An- schluss der Diagnoseleitung 46 integriert.
Das Verbindungselement 19 ist mit einem mehradrigen Kabel mit der Steuerung 50 verbunden. Die Steuerung 50 stellt die Versorgungsspannung +5V, oder eine andere oder mehrere geeignete Spannungen, und den Masseanschluss für die Sensorelemente 8a, 37a und den Drehzahlsensor 40 sowie die Versorgungsspannung +UB (mit Masseanschluss GND) für die Elektromagnetspule 16 der Kupplungseinrichtung 10 (und evtl. für den Drehzahlsensor 40) bereit.
Die Steuerung 50 weist die Steuereinrichtung 51 , z.B. einen Mikrocomputer, zur Verarbeitung des Signals des Verschleißsensorelementes 8a und des Zustellsensorelementes 37a auf. Das Verschleißsensorelement 8a ist über den Anschluss PWM2 an der Steuereinrichtung 51 angeschlossen, und das Zustellsensorelementes 37a liegt am Anschluss PWM1 der Steuereinrichtung 51 . Außerdem ist die Steuereinrichtung 51 zur Steuerung des steuerungsseitig angeordneten Kupplungsschalters 52 über einen Ausgang Dig.OUT (PWM) vorgesehen. Der Kupplungsschalter 52 dient zur Einschaltung der Elektromagnetspule 16, indem er diese mit der Versorgungsspan-
nung +UB verbindet. Der Kupplungsschalter 52 kann z.B. ein Relais oder/und ein Halbleiterschalter sein, aus mehreren davon oder aus einer Kombination davon bestehen.
Die Signalausgangsleitung 44 des Drehzahlausgangssignals wird als Signalaus- gangsleitung 44a weitergeführt zu einem in der Steuerung 50 nicht näher gezeigten Anschluss. Auch die Diagnoseleitung 46 ist mit einer Diagnoseleitung 46a steue- rungsseitig verlängert. In der Steuerung 50 sind außerdem die Signalabzweigleitung 45, angeschlossen an die Signalausgangsleitung 44a, und die Diagnoseabzweigleitung 47, angeschlossen an die Diagnoseleitung 46a, in gleicher Weise wie nach Fig. 3 mit der Steuerungseinrichtung 51 verbunden.
Der Belagverschleißsensor 8 erfasst einen Verschleißweg mittels beschriebener Winkelsensorik über mehrere Umdrehungen der Nachstellwelle 4. Das Verschleißsensorelement 8a gibt den erfassten Weg oder/und die erfassten Winkel als Analog- Signal oder/und als digitales Signal, z.B. PWM-Signal, mit einer Auflösung von beispielsweise 12 Bit aus. Dieses Signal wird von der Steuereinrichtung 51 mittels einer Auswertesoftware derart verarbeitet, dass der Belagverschleiß der Scheibenbremse als ein elektrisches Signal oder Wert vorliegt, das/der weiter ausgewertet werden kann.
In ähnlicher Weise arbeitet der Zustellhebelsensor 37. Das Zustellsensorelement 37a gibt den erfassten Hebelweg oder den erfassten Schwenkwinkel des Bremszustellhebels 9 als Analogsignal oder/und als digitales Signal, z.B. PWM-Signal, mit einer Auflösung von beispielsweise 12 Bit aus. Auch dieses Signal wird von der Steuerein- richtung 51 mittels einer Auswertesoftware derart verarbeitet, dass Hebelweg oder der erfasste Schwenkwinkel des Bremszustellhebels 9 z.B. als Lüftspiel der Scheibenbremse als ein elektrisches Signal oder Wert vorliegt, das/der weiter ausgewertet werden kann. Die Erfindung ist nicht durch die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Sie ist im Rahmen der beigefügten Ansprüche modifizierbar.
So ist es denkbar, dass die Anschlusseinrichtung 28 für mehr als einen Belagverschleißsensor 8 ausgebildet sein kann.
Bezugszeichenliste
1 Belagverschleißnachstellvorrichtung
2 Bremsbelag
3 Nachstellspindel
4 Nachstellwelle
5 Abtriebsrad
6 Übertragungsende
7 Übertragungsrad
8 Belagverschleisssensor
8a Verschleißsensorelennent
8b Verschleißgeberelennent
9 Bremszustellhebel
10 Kupplungseinrichtung
1 1 Drehanthebselement
12 Zahneingriff
13 Kupplungsdeckel
13a Kupplungsbereich
13b Verbindungsabschnitt
13c Wandabschnitt
14 Kupplungsabschnitt
15 Kupplungsspalt
16 Elektromagnetspule
17 Leitung
18 Verbindungsleitung
19, 19a Verbindungselement
20, 21 Axialanschlag
22 Anschlagbegrenzungselennent
23 Reibabschnitt
24 Bremsengehäuse
25 Kette
26 Außenlager
27 Spulenträger
27a Scheibenabschnitt
28 Anschlusseinrichtung
29 Leiterplatte
30 Gehäuse
31 Steckverbindung
32 Druckscheibe
33 Kupplungselement
34 Rückstellfeder
35 Abdeckung
36 Zuspannfeder
37 Zustellhebelsensor
37a Zustellsensorelement
37b Zustellgeberelement
38 Trägerwelle
38a Trägerabschnitt
38b Trägerverzahnung
38c Lager
39 Zahnsegment
39a Zahnsegmenthalter
40 Drehzahlsensor
41 Drehzahlsensoreinheit
42, 42a Sensorleitung
43 Signalaufbereitungseinheit
44, 44a Signalausgangsleitung
45 Signalabzweigleitung
46, 46a Diagnoseleitung
47 Diagnoseabzweigleitung
48, 48a Zusatzausgang
49 Diagnoseanschluss
50 Steuerung
51 Steuereinrichtung
52 Kupplungsschalter
53 Spannungsregler
N, S Pernnanentnnagnetpole
Claims
Ansprüche
Scheibenbremsenanordnung, aufweisend eine Scheibenbremse, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Zuspannvorrichtung mit vorzugsweise einem Bremszustellhebel (9), eine elektrische Belagverschleißnachstellvorrichtung (1 ) mit mindestens einem Belagverschleißsensor (8) und einer Anschlusseinrichtung (28) mit einem Verbindungselement (19, 19a), mindestens einen Drehzahlsensor (40) eines der Scheibenbremse zugeordneten Rades und eine Steuereinrichtung (51 ),
dadurch gekennzeichnet, dass
der mindestens eine Drehzahlsensor (40) mit der Anschlusseinrichtung (28) über eine Sensorleitung (42, 42a) elektrisch verbunden ist.
Scheibenbremsenanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Signalaufbereitungseinheit (43) für ein Drehzahlsignal des mindestens einen Drehzahlsensors (40) in der Anschlusseinrichtung (28) integriert ist.
Scheibenbremsenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalaufbereitungseinheit (43) zur Verarbeitung und Bearbeitung des Drehzahlsignals des mindestens einen Drehzahlsensors (40) und zur Erzeugung eines Drehzahlausgangssignals ausgebildet ist.
Scheibenbremsenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalaufbereitungseinheit (43) zur Erzeugung eines digitalen Drehzahlausgangssignals ausgebildet ist.
Scheibenbremsenanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalaufbereitungseinheit (43) das erzeugte Drehzahlausgangssignal an einem Ausgang zur Verfügung stellt, welcher über eine Signalausgangsleitung (44) mit dem Verbindungselement (19) elektrisch verbunden ist.
Scheibenbremsenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diagnoseleitung (46) vorgesehen ist, welche einen Diagnoseanschluss (49) des Verbindungselementes (19) mit einem zugehörigen Anschluss der Signalaufbereitungseinheit (43) elektrisch verbindet.
7. Scheibenbremsenanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Signalaufbereitungseinheit (43) mit der Steuerungseinrichtung (51 ) verbunden ist.
8. Scheibenbremsenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diagnoseabzweigleitung (46a) vorgesehen ist, welche einen Diagnose- anschluss (49) des Verbindungselementes (19) mit einem zugehörigen An- schluss der Steuerungseinrichtung (51 ) elektrisch verbindet.
9. Scheibenbremsenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalaufbereitungseinheit (43) in der Anschlusseinrichtung (28) in unmittelbarer Nähe des Verbindungselementes (19a), mit welchem die Sensorleitung (42, 42a) elektrisch verbunden ist, angeordnet und elektrisch verbunden ist. 10. Scheibenbremsenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinrichtung (28) eine Leiterplatte (29) aufweist, auf welcher die Signalaufbereitungseinheit (43) und der mindestens eine Belagverschleißsensor (8) aufgebracht sind. 1 1 . Scheibenbremsenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Belagverschleißnachstellvor- richtung (1 ) vorzugsweise mit dem Bremszustellhebel (9) gekoppelt ist und Folgendes aufweist:
a) eine Nachstellwelle (4) mit einem Außenlager (26);
b) ein Drehantriebselement (1 1 ); und
c) eine Kupplungseinrichtung (10) zum schaltbaren Kuppeln des Drehantriebselement (1 1 ) mit der Nachstellwelle (4), wobei
d) die Kupplungseinrichtung (10) elektrisch schaltbar mit mindestens einer Elektromagnetspule (16) ausgebildet ist.
12. Scheibenbremsenanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch schaltbare Kupplungseinrichtung (10) mit dem Verbindungselement (19) elektrisch verbunden ist. 13. Scheibenbremsenanordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Belagverschleißnachstellvorrichtung (1 ) mindestens einen Zustellhebelsensor (37) aufweist, welcher in der Anschlusseinrich-
tung (28) angeordnet und mit dem Verbindungselement (19) elektrisch verbunden ist.
4. Scheibenbremsenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Belagverschleißsensor (8) elektrisch mit dem Verbindungselement (19) verbunden ist.
5. Scheibenbremsenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (19) über ein mehradriges Kabel mit einer Steuerung (50) verbindbar ist.
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