WO2018178018A1 - Disk brake device of a vehicle having brake-pad wear sensing - Google Patents

Disk brake device of a vehicle having brake-pad wear sensing Download PDF

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WO2018178018A1
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brake
disc
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caliper
lever
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PCT/EP2018/057654
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Inventor
Marc-Gregory Elstorpff
Original Assignee
Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH
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Definitions

  • the invention is based on a disc brake device of a vehicle having a brake disc and at least two brake pads in frictional contact with the brake disc in a Bremszu-, the brake pads are each supported by a brake pad holder which is mounted on a brake caliper or on a caliper lever brake caliper , And with a device for determining the brake pad thickness of at least one of the brake pads, which includes an electronic evaluation device and sensor device which detects the respective brake lining thickness of the at least one brake pad and generates by interaction with an electronic evaluation a respective degree of brake lining thickness representing output signal, according to Preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a vehicle with a disc brake device according to claim 13.
  • Such a disc brake device is known for example from DE 25 23 229 A1 and includes a device for indicating the brake pad wear, in which the position of two brake pad carriers is scanned with respect to the brake disc by means of a telescopically variable-length sliding resistance, which is arranged between the brake pad carriers and each resulting resistance value is displayed as a measure of the lining thickness of the pads worn by the brake pad carriers on a display on the dashboard.
  • a telescopically variable-length sliding resistance which is arranged between the brake pad carriers and each resulting resistance value is displayed as a measure of the lining thickness of the pads worn by the brake pad carriers on a display on the dashboard.
  • the arrangement of the sliding resistance between the brake pad carriers is on the one hand exposed to environmental influences such as moisture, dust and snow, so that there is a risk that the function is impaired.
  • the sliding resistance also makes the pad change difficult because it is exactly between the brake pad carriers is arranged.
  • the arrangement of the sliding resistance is sensitive to vibration and vibration, which may also affect the function.
  • the present invention is therefore based on the object, a disc brake device of a vehicle of the type mentioned in such a way to further develop that it works reliably with the least possible effort. Likewise, a vehicle to be provided with such a disc brake device.
  • the invention is based on a disc brake device of a vehicle having a brake disc and at least two brake pads in frictional contact with the brake disc in a Bremszu-, the brake pads are each supported by a brake pad holder which is mounted on a brake caliper or on a caliper lever brake caliper , And with a device for determining the brake pad thickness of at least one of the brake pads, which includes an electronic evaluation and sensor device which detects the respective brake lining thickness of the at least one brake pad and generates by interaction with an electronic evaluation device, the respective measure of the brake pad thickness representing output signal. In the brake release position, however, the brake pads out of engagement or contact with the brake disc.
  • the brake pad carrier are articulated to the caliper levers of the brake caliper, so that the brake pad carrier can align with the brake pads on the side surface of the brake disc in the Bremszuspann too.
  • the brake pad carrier with brake piston and / or with the caliper are in operative connection and can only perform a linear movement parallel to the central axis of the brake disc.
  • the sensor device includes at least one non-contact sensor, which is fixed and formed on or in the brake pad holder or in or on the pliers lever so that it at least the distance between the non-contact sensor and a non-contact sensor facing side surface of the brake disc detected contactless in the Bremszuspann ein.
  • the non-contact sensor is therefore preferably arranged on the caliper lever or on the brake pad holder such that its measuring direction is approximately perpendicular to the side surface of the brake disc.
  • the brake pad holder or the caliper lever which then carries the non-contact sensor, changes its distance from the brake disc according to the pad wear in the wear of the brake pads during braking or Bremszuspann too, so that the position of the brake pad holder or the caliper lever when braking with respect to the brake disc or with respect to the side surface of the brake disc, which points to the non-contact sensor, may be considered as a measure of the pad wear.
  • the at least one non-contact sensor of the sensor device is an optical, capacitive or inductive sensor.
  • any sensor is conceivable with which a distance between the sensor or its sensor head and the brake disc or the side surface of the brake disc, which points to the respective caliper lever or brake pad carrier, can be measured without contact.
  • the electronic evaluation device is attached to or in the brake pad holder or on or in the pliers lever.
  • the at least one non-contact sensor and the electronic evaluation device can be integrated in a structural unit which is fastened to or in the brake pad holder or on or in the forceps lever.
  • a power supply device which supplies at least the at least one non-contact sensor and / or the electronic evaluation device with electrical energy.
  • the energy supply device may in particular have at least one battery.
  • the energy supply device may comprise at least one thermoelectric element which is arranged on a surface or on a component of the disc brake device, which is acted upon in the Bremszuspannstel- ment resulting from the frictional contact between the brake pads and the brake disc thermal energy, said at least one thermoelectric element based on the thermal energy generates an electrical voltage of the power supply device.
  • thermoelectric element arranged on a surface or component of the disc brake device which is acted upon during the braking process
  • the thermal energy acting on the at least one thermoelectric element can generate, for example using the known Seebeck effect, a voltage which is converted into electrical energy is converted.
  • the generating this electrical voltage required by the thermoelectric element temperature difference is usually present in the brake application position in the brake pads and the brake disc, because there the temperature increases during braking.
  • thermoelectric element is attached to a surface in the region of the brake pads and the brake disc, which can also be referred to as a thermogenerator.
  • the thermoelectric element has, for example, a first semiconductor section that is in contact with the surface and a second semiconductor section that is spaced apart from the surface. Between the first semiconductor section and the second semiconductor section there is a blocking or separating layer which is customary in thermoelectric elements and which separates the two semiconductor sections and from one another.
  • the first semiconductor portion is preferably located at one of the points of thermal energy or heat applied to a braking operation by the disc brake device, whereas the second semiconductor portion is disposed at a position at which a lower temperature prevails.
  • thermoelectric element is preferably mounted in or on the caliper or in or on the caliper lever.
  • the device for determining the brake pad thickness is designed to directly or indirectly detect the assumed state of Bremszuspann ein and exclusively in the Bremszuspann ein generates the respective measure of the brake pad thickness representing output signal.
  • the assumption of the Bremszuspann ein by the brake pads can be done in many ways preferably by the at least one non-contact sensor itself, which indeed determines the distance between the sensor and the brake disc or pointing to the sensor side surface of the brake disc. Among all of the at least one non-contact Sensor detected distances then represents the smallest distance the assumed state of Bremszuspann ein.
  • the output signal representing the particular degree of brake pad thickness is preferably generated exclusively in the brake-set position, the outlay on signal generation and also on the computational outlay are reduced.
  • the disc brake device may also include an electronic control device with a brake checking routine which controls the disc brake device in the Bremszuspann ein as part of a Bremsprüflaufs and then controls the device for determining the brake lining thickness of the brake pads to detect the respective brake lining thickness of the brake pads and the respective degree of brake lining thickness to produce representative output signals.
  • a brake test run can be carried out in particular at regular intervals.
  • the sensor device may additionally comprise at least one temperature sensor which is combined with the at least one non-contact sensor in a structural unit, wherein an output signal representing the temperature of the brake disk is generated by interaction of the temperature sensor with the electronic evaluation device.
  • the evaluation device can then be designed such that it transmits the output signal or the output signals, namely the output signal relating to the instantaneous brake lining thickness and / or the output signal concerning the instantaneous temperature of the brake disc, for example wirelessly to a display device which displays a value representing the respective output signal.
  • the evaluation device can be designed for wireless transmission of the output signal and, for this purpose, interact with a Bluetooth low-energy transmitter, for example.
  • the output signals of a plurality of evaluation devices can be transmitted wirelessly from a plurality of disc brake devices of the vehicle to the display device of the vehicle, so that for each of the disc brake devices present on a vehicle, the respective brake lining thickness can be displayed on the display device.
  • a wired transmission it is also conceivable a wired transmission.
  • the output signals can also be stored as data in a readable memory and, if necessary, e.g. be read out as part of a brake maintenance.
  • the invention also relates to a vehicle, in particular a track-bound rail vehicle with at least one disc brake device described above.
  • the invention also relates to a track-bound rail vehicle with at least one disc brake device described above with a brake disc and at least two with the brake disc in a Bremszuspann ein in frictional contact brake linings, wherein the brake pads are each supported by a brake pad holder which is mounted on a caliper lever a brake caliper, wherein the sensor device includes at least one non-contact sensor, which is attached to or in the pliers lever and formed so that it detects the distance between the non-contact sensor and pointing to the non-contact sensor side surface of the brake disc contactless at least in the Bremszuspann ein.
  • the non-contact sensor is therefore arranged on the caliper lever such that its measuring direction is approximately perpendicular to the side surface of the brake disc.
  • the invention relates to a non-lane road vehicle having at least one disc brake device with a brake disc and at least two friction linings in frictional contact with the brake disc in a brake application position, wherein the brake linings are each supported by a brake pad holder which is mounted on a brake caliper.
  • the sensor device then includes at least one non-contact sensor, which is attached to or in the brake pad holder and designed such that it is the distance between the non-contact sensor and a at least in the Bremszuspann ein detected contactless to the non-contact sensor facing side surface of the brake disc.
  • the non-contact sensor is therefore arranged on the brake pad holder, that its measuring direction is approximately perpendicular to the side surface of the brake disc.
  • FIG. 1 is a plan view of a disc brake of a rail vehicle with a brake caliper according to a preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a partially cutaway view of the brake calliper of Fig .1.
  • Fig.1 and Fig.2 show a disc brake device 100 of a wheelset of a bogie of a rail vehicle, with an eccentrically driven brake caliper 7, the two caliper levers 6, 8 at their one ends with pad holders 4 and attached to these brake pads 15 and in their central areas with a brake motor 14 are coupled.
  • the brake disc 1 is shown only partially as an axle.
  • Each wheel set of the rail vehicle is preferably equipped with such a disc brake device 100.
  • the two cheeks of a double-cheeked caliper lever 6 of a brake caliper 7 are rotatably coupled about a rotation axis in a held as a fixed space to be seen coupling point 10 by means of bolts 9.
  • the other-side pincer lever 8 is rotatably coupled in a coupling point 10 by means of a bolt 9 on the brake housing 2, the bolt 9 is rotatably mounted on the brake housing 2 about a rotation axis parallel to the axis of rotation and carries eccentric axis-parallel bolt extensions 1 1, soft on the pliers lever. 8 is stored.
  • a pivot arm 12 At the end of the piston rod of a brake cylinder is articulated as a force output member 13 of a brake motor 14.
  • the two caliper levers 6 and 8 are rotatably coupled at their one ends with the brake disc 1 to be pressed brake shoes 15 and at their other ends with a wear adjuster 16 connecting them, in the embodiment, a push rod actuator in coupling points 17, 18, 19 and 20.
  • the push rod actuator 16 and its actuator housing is provided for its coupling with each between the two cheeks 4 and 5 of the caliper levers 6 and 8 extending bearing parts 21 and 22. These bearing parts are also referred to below as first or second wear adjuster housings 21, 22.
  • the brake motor 14 here includes, for example, a pneumatic cylinder, which is here vented, for example, by means of a solenoid valve device for brake tensioning and vented for brake release.
  • the solenoid valve device is electrically controlled by an electronic control device, so that the disc brake device 100 is here preferably an electro-pneumatic disc brake device.
  • the disc brake device 100 could also be an electro-hydraulic, electro-mechanical, purely pneumatic or purely hydraulic disc brake device.
  • the push rod actuator 16 increases according to the wear of the brake pads 15 its length.
  • a lever on the pliers lever 6 associated first wear adjuster housing 21 is rotatably mounted about a longitudinal axis 25 of the push rod actuator 16.
  • a control rod 32 Between the two cheeks 4 and 5 of the caliper lever 6 extends a control rod 32, the rounded, rear end rests in a bearing cup at the free end of a control lever.
  • the control rod 32 is thus coupled via a coupling point 33 with the adjusting lever, not shown here.
  • the control rod 32 is cranked to the brake caliper outside to avoid collisions with other components, in particular the brake motor 14.
  • the front, also rounded end of the control rod 32 is located in a not visible here bearing cup of a rotary lever 35, as can be seen from the Fig.2.
  • the two-armed rotary lever 35 is rotatably mounted in its central region in a pivot point 36 and has a free end 35a.
  • the mode of operation of the rotary lever 35 in connection with adjacent components is explained in detail in EP 0 732 247 A2.
  • the free end 35a of the rotary lever 35 is to form a Tothub worn 44, as shown in Figure 2, brake disk side with a distance s a lever member 45 opposite.
  • the lever part 45 is formed as an extension of the rotary arm 12. The distance s corresponds to the path which, starting from the disc brake released with a correct release stroke, covers the end of the lever part 45 against the brake disc 1 when the two brake shoes 15 are still applied with zero tension. When braking, the lever part 45 just hits the end 35 a of the rotary lever 35.
  • the caliper levers may be hinged centrally on a Switzerlandstangensteller 16 on the brake caliper, which can be actuated by a lever 24 in the shortening of the Glasstangenstellers.
  • the wear adjuster 16 may be of any type, it only needs - as already mentioned - have a lever.
  • the holder of the brake caliper on a space-fixed part, ultimately a vehicle or bogie frame, can be done at a coupling point other than the coupling point 10, the design of a brake caliper unit may possibly account for the brake housing.
  • the application of the brake caliper 7 can be done differently, in one of the many known types, for example by means of a directly or via a lever mechanism with the gun levers 6, 8 coupled brake cylinder.
  • the disc brake device 100 has a device for determining the brake lining thickness of the brake linings 15. 3, this device comprises an electronic evaluation device 24 and a sensor device 26, in which case preferably the electronic evaluation device 24 and the sensor device 26 are combined in a structural unit 28.
  • the sensor device 26 detects the brake pad thickness of a brake pad 15 by interaction with the electronic evaluation device 24 and generates a respective output of the respective amount of brake pad thickness.
  • the device here includes, for example, two modules 28 each having a sensor device 26 in the form of a non-contact sensor, wherein a unit 28 is mounted in each case in a pliers lever.
  • Figure 3 is representative of the caliper lever 6 of the caliper lever 8 with its associated, attached to or in it assembly 28 shown.
  • the non-contact and attached to the caliper lever 8 sensor 26 is formed so that it symbolizes in Fig.3 as arrow 30 symbolized distance between the sensor 26 and an active sensor head and to him or to the caliper lever 8 side surface 38 of the brake disc detected without contact at least in the brake application position.
  • the non-contact sensor 26 is therefore arranged on or in the pliers lever 8 such that its measuring direction is approximately perpendicular to the side surface 38 of the brake disk.
  • the Non-contact sensor 26 may be an optical, capacitive or inductive sensor.
  • the caliper lever 8, which carries the non-contact sensor 26, changes in the wear of its associated brake pad 15 during braking or Bremszuspann ein its distance from the brake disc 1 according to the pad wear, so that the position of the caliper lever 8 during braking or in the Bremszuspann ein with respect to the brake disc 1 and with respect to the side surface 38 of the brake disc 1, which points to the respective forceps lever 8 and to the non-contact sensor 26 may be considered as a measure of the wear of the lining.
  • the non-contact sensor 26 is an optical, capacitive or inductive sensor.
  • any sensor is conceivable, with which a distance between the sensor or its active sensor head and the brake disc 1 and the side surface 38 of the brake disc 1, which points to the respective caliper lever 8 and the non-contact sensor 26, are measured without contact can.
  • the non-contact sensor 26 may in particular be received in a blind hole or through hole of the caliper lever 8, as is easily imagined with reference to FIG.
  • the device for determining the brake lining thickness of the brake linings 15 also comprises at least one energy supply device 40, wherein, for example, a power supply device 40 supplies an assembly 28 of the sensor device 26 (non-contact sensor) and electronic evaluation device 24 with electrical energy.
  • a power supply device 40 for example, have at least one battery.
  • a power supply device 40 preferably has a thermoelectric element 42, which is also arranged or fastened here, for example, on the caliper lever 8, that is, on a surface or on a component of the disc brake device 100, which in the Bremszuspann ein with by the frictional contact is applied between the brake pads and the brake disc resulting thermal energy.
  • the thermoelectric element 42 generates
  • the electrical energy supply device 40 is then preferably connected by an electrical cable 48 to the assembly 28 in order to supply them with electric current.
  • thermoelectric element 42 which is arranged on the heat generated during a braking operation or Bremszuspann ein caliper lever 8 of the disc brake device 100, the force acting on the thermoelectric element 42 thermal energy, for example, using the known Seebeck effect generates a voltage that is converted into electrical energy.
  • the temperature difference required for the generation of this electrical voltage by the thermoelectric element 42 is generally present in the region of the caliper levers 6, 8 in the brake tensioning position, because there the temperature during braking or in the brake tensioning position is arranged by the adjacently arranged and cooperating with the brake disk 1 Brake pads 15 rises.
  • the thermoelectric element 42 has, for example, a first semiconductor section in contact with the caliper lever 8 and a second semiconductor section spaced apart from the caliper lever 8. Between the first semiconductor section and the second semiconductor section is a conventional barrier or separation layer in thermoelectric elements 42, which separates the two semiconductor sections and from each other. Therefore, the first semiconductor portion is preferably located at a position such as the caliper lever 8, which is acted upon by a braking operation by the disc brake device 100, whereas the second semiconductor portion is disposed at a position of the disc brake device 100 at which a lower temperature prevails , Accordingly, there is a temperature difference between the two semiconductor sections when braking or in the brake application position.
  • each of the two assembly units 28 arranged in or on the forceps levers 6, 8 generates a first output signal which represents the instantaneous brake lining thickness of the brake lining 15 fastened to the respective forceps lever 6 or 8.
  • the sensor device may also comprise a temperature sensor which is combined with the contactless distance sensor 26 in the respective assembly 28.
  • This temperature sensor is, for example, heat radiation-receptive and is then also the brake disc or the side surface 38 of the brake disc 1 opposite and can then detect their temperature.
  • the temperature sensor by interaction of the temperature sensor with the electronic evaluation device 24, a temperature of the brake disc 1 during braking representative second output signal is generated.
  • the electronic evaluation device 24 is then designed such that it transmits both output signals, namely the first output signal relating to the instantaneous brake lining thickness and the second output signal relating to the instantaneous temperature of the brake disk 1 to a display device, not shown here, which then displays a value representing the respective output signal.
  • the evaluation devices 24 of the modules 28 are here designed, for example, for wireless transmission of the output signals and, for example, interact with a Bluetooth low-energy transmitter, which is then preferably likewise integrated into the relevant module 28.
  • the first and second output signals of a plurality of electronic evaluation devices 24 or a plurality of modules 28 can be transmitted wirelessly from a plurality of disc brake devices 100 of the vehicle to the display device of the rail vehicle, such that for each of the disc brake devices 100 present on a rail vehicle the value for the respective brake pad thickness and the value of the temperature of the brake disc 1 can be displayed on the display device.
  • the first and second output signals for each of the disc brake devices 100 may also be stored as data in a readable memory and, if necessary, e.g. be read out as part of a brake maintenance.
  • an electronic control device may be provided with a brake checking routine which controls the electro-pneumatic disc brake device 100, which is preferably electrically operable here, as part of a brake check run into the brake set position, then activates the device for determining the brake pad thickness of the brake linings to detect respective brake lining thickness of the brake pads 15 as described above and to generate the output signals representing the respective amount of brake lining thickness.
  • a brake test run can be carried out in particular at regular intervals.
  • the brake pads 15 may be supported by a respective brake pad holder, which is mounted on a brake caliper.
  • a disc brake device 100 is used primarily in non-track-bound road vehicles.
  • the brake pad carrier with brake piston and / or with the caliper are in operative connection and perform a linear movement parallel to the central axis of the brake disc 1.
  • the sensor device includes at least one non-contact sensor 26, which is attached to or in the brake pad holder and which is designed such that it measures the distance between the non-contact sensor 26 and a side surface 38 of the brake disc 1 facing the non-contact sensor 26 detected contactless at least in the Bremszuspann ein.
  • the non-contact sensor 26 can then be accommodated in particular in a blind hole or through hole of the brake pad holder in a, in which the brake pad holder projects beyond the brake pad laterally. All other features described above may then also be implemented individually or in combination with one another in such a disc brake device 100.
  • Power supply means thernnoelektnsches element lever part

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Abstract

The invention relates to a disk brake device (100) of a vehicle, comprising a brake disk (1) and at least two brake pads (15), which are in frictional contact with the brake disk (1) in a brake application position, the brake pads (15) being supported by one brake pad holder (4) each, which is mounted on a brake caliper device or on a caliper lever (6, 8) of a brake caliper apparatus (7), and comprising a device for determining the brake pad thickness of at least one of the brake pads (15), which device contains an electronic evaluating apparatus (24) and a sensor apparatus (26), which senses the brake pad thickness of the at least one brake pad (15) and produces an output signal representing the measurement of the brake pad thickness by interaction with an electronic evaluating apparatus (24). According to the invention, the sensor apparatus (26) contains at least one contactlessly operating sensor, which is fastened on or in the brake pad holder or in or on the caliper lever (6, 8) in such a way and designed in such a way that, at least in the brake application position, said sensor contactlessly senses the distance between the contactlessly operating sensor and a lateral surface (38) of the brake disk (1) facing the contactlessly operating sensor.

Description

Scheibenbremsvorrichtung eines Fahrzeugs mit Bremsbelagverschleißerfassung  Disc brake device of a vehicle with brake pad wear detection
Beschreibung description
Stand der Technik  State of the art
Die Erfindung geht aus von einer Scheibenbremsvorrichtung eines Fahrzeugs mit einer Bremsscheibe und wenigstens zwei mit der Bremsscheibe in einer Bremszu- spannstellung in Reibkontakt stehenden Bremsbelägen, wobei die Bremsbeläge von jeweils einem Bremsbelaghalter getragen werden, welcher an einem Bremssattel oder an einem Zangenhebel einer Bremszange gelagert ist, und mit einer Vorrichtung zum Ermitteln der Bremsbelagstärke wenigstens eines der Bremsbeläge, welche eine elektronischen Auswerteeinrichtung und Sensoreinrichtung beinhaltet, welche die jeweilige Bremsbelagstärke des wenigstens einen Bremsbelags erfasst und durch Zusammenwirken mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung ein das jeweilige Maß der Bremsbelagstärke repräsentierendes Ausgangssignal erzeugt, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 . The invention is based on a disc brake device of a vehicle having a brake disc and at least two brake pads in frictional contact with the brake disc in a Bremszu-, the brake pads are each supported by a brake pad holder which is mounted on a brake caliper or on a caliper lever brake caliper , And with a device for determining the brake pad thickness of at least one of the brake pads, which includes an electronic evaluation device and sensor device which detects the respective brake lining thickness of the at least one brake pad and generates by interaction with an electronic evaluation a respective degree of brake lining thickness representing output signal, according to Preamble of claim 1.
Außerdem betrifft die Erfindung auch ein Fahrzeug mit einer Scheibenbremsvorrichtung gemäß Anspruch 13. Moreover, the invention also relates to a vehicle with a disc brake device according to claim 13.
Eine solche Scheibenbremsvorrichtung ist beispielsweise aus DE 25 23 229 A1 bekannt und beinhaltet eine Vorrichtung zum Anzeigen des Bremsbelagverschleißes, bei welcher die Stellung von zwei Bremsbelagträgern in Bezug auf die Bremsscheibe mittels eines teleskopartig längenveränderlichen Schiebewiderstands abgetastet wird, welcher zwischen den Bremsbelagträgern angeordnet ist und der jeweils sich ergebende Widerstandswert als Maß für die Belagstärke der von den Bremsbelagträgern getragenen Bremsbelägen auf einer Anzeige am Armaturenbrett angezeigt wird. Die Anordnung des Schiebewiderstands zwischen den Bremsbelagträgern ist jedoch einerseits Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit, Staub und Schnee ausgesetzt, so dass Gefahr besteht, dass die Funktion dadurch beeinträchtigt wird. Andererseits erschwert der Schiebewiderstand auch den Belagwechsel, weil er genau zwischen den Bremsbelagträgern angeordnet ist. Nicht zuletzt ist die Anordnung des Schiebewiderstands auch schwingungs- und rüttelempfindlich, was ebenfalls die Funktion beeinträchtigen kann. Such a disc brake device is known for example from DE 25 23 229 A1 and includes a device for indicating the brake pad wear, in which the position of two brake pad carriers is scanned with respect to the brake disc by means of a telescopically variable-length sliding resistance, which is arranged between the brake pad carriers and each resulting resistance value is displayed as a measure of the lining thickness of the pads worn by the brake pad carriers on a display on the dashboard. However, the arrangement of the sliding resistance between the brake pad carriers is on the one hand exposed to environmental influences such as moisture, dust and snow, so that there is a risk that the function is impaired. On the other hand, the sliding resistance also makes the pad change difficult because it is exactly between the brake pad carriers is arranged. Last but not least, the arrangement of the sliding resistance is sensitive to vibration and vibration, which may also affect the function.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Scheibenbrems- vorrichtung eines Fahrzeugs der eingangs erwähnten Art derart weiter zu entwickeln, dass sie mit möglichst geringem Aufwand zuverlässig arbeitet. Ebenso soll ein Fahrzeug mit einer solchen Scheibenbremsvorrichtung zur Verfügung gestellt werden. The present invention is therefore based on the object, a disc brake device of a vehicle of the type mentioned in such a way to further develop that it works reliably with the least possible effort. Likewise, a vehicle to be provided with such a disc brake device.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 und von Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der beigefügten Unteransprüche. This object is achieved by the features of claim 1 and claim 13. Advantageous developments of the invention are the subject of the appended subclaims.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die Erfindung geht aus von einer Scheibenbremsvorrichtung eines Fahrzeugs mit einer Bremsscheibe und wenigstens zwei mit der Bremsscheibe in einer Bremszu- spannstellung in Reibkontakt stehenden Bremsbelägen, wobei die Bremsbeläge von jeweils einem Bremsbelaghalter getragen werden, welcher an einem Bremssattel oder an einem Zangenhebel einer Bremszange gelagert ist, und mit einer Vorrichtung zum Ermitteln der Bremsbelagstärke wenigstens eines der Bremsbeläge, welche eine elektronischen Auswerteeinrichtung und Sensoreinrichtung beinhaltet, welche die jeweilige Bremsbelagstärke des wenigstens einen Bremsbelags erfasst und durch Zusammenwirken mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung ein das jeweilige Maß der Bremsbelagstärke repräsentierendes Ausgangssignal erzeugt. In der Bremslösestellung die Bremsbeläge hingegen außer Eingriff oder Kontakt mit der Bremsscheibe. The invention is based on a disc brake device of a vehicle having a brake disc and at least two brake pads in frictional contact with the brake disc in a Bremszu-, the brake pads are each supported by a brake pad holder which is mounted on a brake caliper or on a caliper lever brake caliper , And with a device for determining the brake pad thickness of at least one of the brake pads, which includes an electronic evaluation and sensor device which detects the respective brake lining thickness of the at least one brake pad and generates by interaction with an electronic evaluation device, the respective measure of the brake pad thickness representing output signal. In the brake release position, however, the brake pads out of engagement or contact with the brake disc.
Im Falle einer Bremszange wie sie beispielsweise in Scheibenbremsvorrichtungen von spurgebundenen Schienenfahrzeugen verwendet wird, sind die Bremsbelagträger an den Zangenhebeln der Bremszange gelenkig gelagert, so dass sich die Bremsbelagträger zusammen mit den Bremsbelägen nach der Seitenfläche der Bremsscheibe in der Bremszuspannstellung ausrichten können. Im Falle von Scheibenbremsvorrichtungen wie sie für nicht spurgebundene Straßenfahrzeuge verwen- det werden, stehen die Bremsbelagträger mit Bremskolben und/oder mit dem Bremssattel in Wirkverbindung und können lediglich eine lineare Bewegung parallel zur Mittelachse der Bremsscheibe ausführen. In the case of a brake caliper as used for example in disc brake devices of track-bound rail vehicles, the brake pad carrier are articulated to the caliper levers of the brake caliper, so that the brake pad carrier can align with the brake pads on the side surface of the brake disc in the Bremszuspannstellung. In the case of disc brake devices as used for non-lane road vehicles, Det, the brake pad carrier with brake piston and / or with the caliper are in operative connection and can only perform a linear movement parallel to the central axis of the brake disc.
Erfindungsgemäß beinhaltet die Sensoreinrichtung wenigstens einen berührungslos arbeitenden Sensor beinhaltet, welcher an oder in dem Bremsbelaghalter oder in oder an dem Zangenhebel derart befestigt und ausgebildet ist, dass er den Abstand zwischen dem berührungslos arbeitenden Sensor und einer zu dem berührungslos arbeitenden Sensor weisenden Seitenfläche der Bremsscheibe wenigstens in der Bremszuspannstellung berührungslos erfasst. Bevorzugt ist der berührungslos arbeitende Sensor daher derart am Zangenhebel oder am Bremsbelaghalter angeordnet, dass seine Messrichtung etwa senkrecht zur Seitenfläche der Bremsscheibe ist. According to the invention, the sensor device includes at least one non-contact sensor, which is fixed and formed on or in the brake pad holder or in or on the pliers lever so that it at least the distance between the non-contact sensor and a non-contact sensor facing side surface of the brake disc detected contactless in the Bremszuspannstellung. The non-contact sensor is therefore preferably arranged on the caliper lever or on the brake pad holder such that its measuring direction is approximately perpendicular to the side surface of the brake disc.
Hintergrund dabei ist, dass der Bremsbelaghalter oder der Zangenhebel, welcher dann den berührungslos arbeitenden Sensor trägt, bei der Abnutzung der Bremsbeläge während des Bremsvorgangs oder in der Bremszuspannstellung seinen Abstand von der Bremsscheibe entsprechend der Belagabnutzung ändert, so dass die Stellung des Bremsbelaghalters oder des Zangenhebels beim Bremsen in Bezug zur Bremsscheibe bzw. in Bezug zu der Seitenfläche der Bremsscheibe, welche zu dem berührungslos arbeitenden Sensor weist, als Maß für die Belagabnutzung gelten kann. The background is that the brake pad holder or the caliper lever, which then carries the non-contact sensor, changes its distance from the brake disc according to the pad wear in the wear of the brake pads during braking or Bremszuspannstellung, so that the position of the brake pad holder or the caliper lever when braking with respect to the brake disc or with respect to the side surface of the brake disc, which points to the non-contact sensor, may be considered as a measure of the pad wear.
Der Vorteil dieser Maßnahmen liegt darin, dass dadurch keine beweglichen mechanischen Bauteile mehr zwischen den Belagträgern notwendig sind, welche verschmutzen, verkannten oder verklemmen könnten. Weiterhin ist die Schwingungsempfindlichkeit von berührungslos arbeitenden Sensoren relativ gering. Insgesamt steigt dadurch die Funktionssicherheit der Vorrichtung zum Ermitteln der Bremsbelagstärke. The advantage of these measures is that this eliminates the need for moving mechanical components between the lining carriers, which could become dirty, misjudged or jammed. Furthermore, the vibration sensitivity of non-contact sensors is relatively low. Overall, this increases the reliability of the device for determining the brake lining thickness.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung möglich. Besonders bevorzugt ist der wenigstens eine berührungslos arbeitende Sensor der Sensoreinrichtung ein optischer, kapazitiver oder induktiver Sensor. Mithin ist jeder Sensor denkbar, mit welchem ein Abstand zwischen dem Sensor bzw. dessen Sensorkopf und der Bremsscheibe bzw. der Seitenfläche der Bremsscheibe, welche zu dem betreffenden Zangenhebel oder Bremsbelagträger weist, berührungslos gemessen werden kann. The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of claim 1 invention are possible. Particularly preferably, the at least one non-contact sensor of the sensor device is an optical, capacitive or inductive sensor. Thus, any sensor is conceivable with which a distance between the sensor or its sensor head and the brake disc or the side surface of the brake disc, which points to the respective caliper lever or brake pad carrier, can be measured without contact.
Gemäß einer Weiterbildung ist die elektronische Auswerteeinrichtung an oder in dem Bremsbelaghalter oder an oder in dem Zangenhebel befestigt. Insbesondere kann der wenigstens eine berührungslos arbeitende Sensor und die elektronische Auswerteeinrichtung in einer Baueinheit integriert sein, welche an oder in dem Bremsbelaghalter oder an oder in dem Zangenhebel befestigt ist. Dann ergibt sich eine vorteilhafte kurze und direkte Kontaktierung des wenigstens einen berührungslos arbeitende Sensors mit der elektronischen Auswerteeinrichtung, was die Gefahr von Fehlkontaktierungen mindert und auch den Verkabelungsaufwand reduziert. According to a development, the electronic evaluation device is attached to or in the brake pad holder or on or in the pliers lever. In particular, the at least one non-contact sensor and the electronic evaluation device can be integrated in a structural unit which is fastened to or in the brake pad holder or on or in the forceps lever. This results in an advantageous short and direct contact with the at least one non-contact sensor with the electronic evaluation device, which reduces the risk of Fehlkontaktierungen and also reduces the cabling.
Vorzugsweise ist eine Energieversorgungseinrichtung vorgesehen, welche wenigstens den wenigstens einen berührungslos arbeitenden Sensor und/oder die elektronische Auswerteeinrichtung mit elektrischer Energie versorgt. Dabei kann die Energieversorgungseinrichtung insbesondere wenigstens einen Akku aufweisen. Preferably, a power supply device is provided which supplies at least the at least one non-contact sensor and / or the electronic evaluation device with electrical energy. In this case, the energy supply device may in particular have at least one battery.
Alternativ oder zusätzlich kann die Energieversorgungseinrichtung wenigstens ein thermoelektrisches Element aufweisen, welches an einer Fläche oder an einem Bauteil der Scheibenbremsvorrichtung angeordnet ist, welche in der Bremszuspannstel- lung mit der durch den Reibkontakt zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe entstehenden thermischen Energie beaufschlagt ist, wobei das wenigstens eine thermoelektrische Element auf der Basis der thermischen Energie eine elektrische Spannung der Energieversorgungseinrichtung erzeugt. Alternatively or additionally, the energy supply device may comprise at least one thermoelectric element which is arranged on a surface or on a component of the disc brake device, which is acted upon in the Bremszuspannstel- ment resulting from the frictional contact between the brake pads and the brake disc thermal energy, said at least one thermoelectric element based on the thermal energy generates an electrical voltage of the power supply device.
Durch das thermoelektrische Element, das an einer mit bei dem Bremsvorgang entstehender Wärme beaufschlagten Fläche oder Bauteil der Scheibenbremsvorrichtung angeordnet ist, kann die auf das wenigstens eine thermoelektrische Element wirkende thermische Energie beispielsweise unter Nutzung des bekannten Seebeck-Effekts eine Spannung erzeugen, die in elektrische Energie umgewandelt wird. Die zur Er- zeugung dieser elektrischen Spannung durch das thermoelektrische Element erforderliche Temperaturdifferenz ist im Bereich der Bremsbeläge und der Bremsscheibe in der Bremszuspannstellung in der Regel vorhanden, weil dort die Temperatur beim Bremsen steigt. By virtue of the thermoelectric element arranged on a surface or component of the disc brake device which is acted upon during the braking process, the thermal energy acting on the at least one thermoelectric element can generate, for example using the known Seebeck effect, a voltage which is converted into electrical energy is converted. The generating this electrical voltage required by the thermoelectric element temperature difference is usually present in the brake application position in the brake pads and the brake disc, because there the temperature increases during braking.
Beispielsweise wird an einer Fläche im Bereich der Bremsbeläge und der Bremsscheibe ein thermoelektrisches Element angebracht, welches auch als Thermogene- rator bezeichnet werden kann. Das thermoelektrische Element weist beispielsweise einen mit der Fläche in Kontakt stehenden ersten Halbleiterabschnitt und einen von der Fläche beabstandeten zweiten Halbleiterabschnitt auf. Zwischen dem ersten Halbleiterabschnitt und dem zweiten Halbleiterabschnitt befindet sich eine bei ther- moelektrischen Elementen übliche Sperr- bzw. Trennschicht, welche die beiden Halbleiterabschnitte und voneinander trennt. Der erste Halbleiterabschnitt befindet sich bevorzugt an einer von dem bei einem Bremsvorgang mittels der Scheibenbremsvorrichtung mit thermischer Energie bzw. Wärme beaufschlagten Stelle, wohingegen der zweite Halbleiterabschnitt an einer Position angeordnet ist, an welcher eine niedrigere Temperatur herrscht. Zwischen den beiden Halbleiterabschnitten liegt demnach beim Bremsen bzw. in der Bremszuspannstellung eine Temperaturdifferenz vor. Dadurch entsteht zwischen den beiden Halbleiterabschnitten gemäß dem allgemein bekannten und daher nicht naher erläuterten Seebeck-Effekt eine elektrische Spannung, welche zur elektrischen Energieversorgung des wenigstens einen berührungslos arbeitenden Sensors und/oder der Auswerteeinrichtung genutzt werden kann. Das wenigstens eine thermoelektrische Element ist bevorzugt in oder an dem Bremssattel oder in oder an dem Zangenhebel befestigt. For example, a thermoelectric element is attached to a surface in the region of the brake pads and the brake disc, which can also be referred to as a thermogenerator. The thermoelectric element has, for example, a first semiconductor section that is in contact with the surface and a second semiconductor section that is spaced apart from the surface. Between the first semiconductor section and the second semiconductor section there is a blocking or separating layer which is customary in thermoelectric elements and which separates the two semiconductor sections and from one another. The first semiconductor portion is preferably located at one of the points of thermal energy or heat applied to a braking operation by the disc brake device, whereas the second semiconductor portion is disposed at a position at which a lower temperature prevails. Accordingly, there is a temperature difference between the two semiconductor sections when braking or in the brake application position. As a result, an electrical voltage arises between the two semiconductor sections in accordance with the generally known and therefore not further explained Seebeck effect, which voltage can be used to supply the electrical energy to the at least one non-contact sensor and / or the evaluation device. The at least one thermoelectric element is preferably mounted in or on the caliper or in or on the caliper lever.
Gemäß einer weiterbildenden Maßnahme ist die Vorrichtung zum Ermitteln der Bremsbelagstärke ausgebildet, dass sie den eingenommenen Zustand der Bremszuspannstellung direkt oder indirekt erfasst und ausschließlich in der Bremszuspannstellung das das jeweilige Maß der Bremsbelagstärke repräsentierende Ausgangssignal erzeugt. Das Einnehmen der Bremszuspannstellung durch die Bremsbeläge kann auf vielfältige Weise erfolgen bevorzugt durch den wenigstens einen berührungslos arbeitenden Sensor selbst, welcher ja den Abstand zwischen dem Sensor und der Bremsscheibe bzw. der zu dem Sensor weisenden Seitenfläche der Bremsscheibe bestimmt. Unter allen von dem wenigstens einen berührungslos arbeitenden Sensor erfassten Abständen repräsentiert dann der kleinste Abstand den eingenommenen Zustand der Bremszuspannstellung. Weil zudem bevorzugt ausschließlich in der Bremszuspannstellung das das jeweilige Maß der Bremsbelagstärke repräsentierende Ausgangssignal erzeugt wird, werden der Aufwand bei der Signalbildung und auch Rechenaufwand reduziert. According to a further development measure, the device for determining the brake pad thickness is designed to directly or indirectly detect the assumed state of Bremszuspannstellung and exclusively in the Bremszuspannstellung generates the respective measure of the brake pad thickness representing output signal. The assumption of the Bremszuspannstellung by the brake pads can be done in many ways preferably by the at least one non-contact sensor itself, which indeed determines the distance between the sensor and the brake disc or pointing to the sensor side surface of the brake disc. Among all of the at least one non-contact Sensor detected distances then represents the smallest distance the assumed state of Bremszuspannstellung. Moreover, since the output signal representing the particular degree of brake pad thickness is preferably generated exclusively in the brake-set position, the outlay on signal generation and also on the computational outlay are reduced.
Auch kann die Scheibenbremsvorrichtung eine elektronische Steuereinrichtung mit einer Bremsprüflaufroutine umfassen, welche die Scheibenbremsvorrichtung im Rahmen eines Bremsprüflaufs in die Bremszuspannstellung steuert und dann die Vorrichtung zum Ermitteln der Bremsbelagstärke der Bremsbeläge ansteuert, um die jeweilige Bremsbelagstärke der Bremsbeläge zu erfassen und ein das jeweilige Maß der Bremsbelagstärke repräsentierendes Ausgangssignale zu erzeugen. Ein solcher Bremsprüflauf kann insbesondere in regelmäßigen Zeitabständen durchgeführt werden. The disc brake device may also include an electronic control device with a brake checking routine which controls the disc brake device in the Bremszuspannstellung as part of a Bremsprüflaufs and then controls the device for determining the brake lining thickness of the brake pads to detect the respective brake lining thickness of the brake pads and the respective degree of brake lining thickness to produce representative output signals. Such a brake test run can be carried out in particular at regular intervals.
Gemäß einer besonders zu bevorzugenden Maßnahme kann die Sensoreinrichtung zusätzlich wenigstens einen Temperatursensor umfassen, welcher mit dem wenigstens einen berührungslos arbeitenden Sensor in einer Baueinheit zusammengefasst ist, wobei durch Zusammenwirken des Temperatursensors mit der elektronischen Auswerteeinrichtung ein die Temperatur der Bremsscheibe repräsentierendes Ausgangssignal erzeugt wird. According to a particularly preferable measure, the sensor device may additionally comprise at least one temperature sensor which is combined with the at least one non-contact sensor in a structural unit, wherein an output signal representing the temperature of the brake disk is generated by interaction of the temperature sensor with the electronic evaluation device.
Die Auswerteeinrichtung kann dann ausgebildet sein, dass sie das Ausgangssignal oder die Ausgangssignale, nämlich das Ausgangssignal betreffend die momentane Bremsbelagstärke und/oder das Ausgangssignal betreffend die momentane Temperatur der Bremsscheibe beispielsweise drahtlos an eine Anzeigeeinrichtung übermittelt wird, welche einen das jeweilige Ausgangssignal repräsentierenden Wert anzeigt. The evaluation device can then be designed such that it transmits the output signal or the output signals, namely the output signal relating to the instantaneous brake lining thickness and / or the output signal concerning the instantaneous temperature of the brake disc, for example wirelessly to a display device which displays a value representing the respective output signal.
Die Auswerteeinrichtung kann zum drahtlosen Senden des Ausgangssignals ausgebildet sein und hierzu beispielsweise mit einem Bluetooth-Low-Energie-Sender zusammenwirken. Insbesondere können die Ausgangssignale mehrerer Auswerteeinrichtungen von mehreren Scheibenbremsvorrichtungen des Fahrzeugs an die Anzeigeeinrichtung des Fahrzeugs drahtlos übermittelt werden, so dass für jede der an einem Fahrzeug vorhandenen Scheibenbremsvorrichtungen ein die jeweilige Brems- belagstärke an der Anzeigeeinrichtung dargestellt werden kann. Denkbar ist jedoch auch eine drahtgebundene Übermittlung. The evaluation device can be designed for wireless transmission of the output signal and, for this purpose, interact with a Bluetooth low-energy transmitter, for example. In particular, the output signals of a plurality of evaluation devices can be transmitted wirelessly from a plurality of disc brake devices of the vehicle to the display device of the vehicle, so that for each of the disc brake devices present on a vehicle, the respective brake lining thickness can be displayed on the display device. However, it is also conceivable a wired transmission.
Anstatt einer Darstellung des Ausgangssignals einer Auswerteeinrichtung oder der Ausgangssignale mehrerer Auswerteeinrichtungen an der Anzeigeeinrichtung oder auch zusätzlich hierzu können die Ausgangssignale auch als Daten in einem auslesbaren Speicher gespeichert und bei Bedarf, z.B. im Rahmen einer Bremsenwartung ausgelesen werden. Instead of displaying the output signal of an evaluation device or the output signals of a plurality of evaluation devices on the display device or in addition thereto, the output signals can also be stored as data in a readable memory and, if necessary, e.g. be read out as part of a brake maintenance.
Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug, insbesondere ein spurgebundenes Schienenfahrzeug mit wenigstens einer oben beschriebenen Scheibenbremsvorrichtung. The invention also relates to a vehicle, in particular a track-bound rail vehicle with at least one disc brake device described above.
Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein spurgebundenes Schienenfahrzeug mit wenigstens einer oben beschriebenen Scheibenbremsvorrichtung mit einer Bremsscheibe und wenigstens zwei mit der Bremsscheibe in einer Bremszuspannstellung in Reibkontakt stehenden Bremsbelägen, wobei die Bremsbeläge von jeweils einem Bremsbelaghalter getragen werden, welcher an einem Zangenhebel einer Bremszange gelagert ist, wobei die Sensoreinrichtung wenigstens einen berührungslos arbeitenden Sensor beinhaltet, welcher an oder in dem Zangenhebel derart befestigt und ausgebildet ist, dass er den Abstand zwischen dem berührungslos arbeitenden Sensor und einer zu dem berührungslos arbeitenden Sensor weisenden Seitenfläche der Bremsscheibe wenigstens in der Bremszuspannstellung berührungslos erfasst. Bevorzugt ist der berührungslos arbeitende Sensor daher derart am Zangenhebel angeordnet, dass seine Messrichtung etwa senkrecht zur Seitenfläche der Bremsscheibe ist. Furthermore, the invention also relates to a track-bound rail vehicle with at least one disc brake device described above with a brake disc and at least two with the brake disc in a Bremszuspannstellung in frictional contact brake linings, wherein the brake pads are each supported by a brake pad holder which is mounted on a caliper lever a brake caliper, wherein the sensor device includes at least one non-contact sensor, which is attached to or in the pliers lever and formed so that it detects the distance between the non-contact sensor and pointing to the non-contact sensor side surface of the brake disc contactless at least in the Bremszuspannstellung. Preferably, the non-contact sensor is therefore arranged on the caliper lever such that its measuring direction is approximately perpendicular to the side surface of the brake disc.
Die Erfindung betrifft nicht zuletzt ein nicht-spurgebundenes Straßenfahrzeug mit wenigstens einer oben beschriebenen Scheibenbremsvorrichtung mit einer Bremsscheibe und wenigstens zwei mit der Bremsscheibe in einer Bremszuspannstellung in Reibkontakt stehenden Bremsbelägen, wobei die Bremsbeläge von jeweils einem Bremsbelaghalter getragen werden, welcher an einem Bremssattel gelagert ist. Die Sensoreinrichtung beinhaltet dann wenigstens einen berührungslos arbeitenden Sensor, welcher an oder in dem Bremsbelaghalter derart befestigt und ausgebildet ist, dass er den Abstand zwischen dem berührungslos arbeitenden Sensor und einer zu dem berührungslos arbeitenden Sensor weisenden Seitenfläche der Bremsscheibe wenigstens in der Bremszuspannstellung berührungslos erfasst. Bevorzugt ist der berührungslos arbeitende Sensor daher derart am Bremsbelaghalter angeordnet, dass seine Messrichtung etwa senkrecht zur Seitenfläche der Bremsscheibe ist. Last but not least, the invention relates to a non-lane road vehicle having at least one disc brake device with a brake disc and at least two friction linings in frictional contact with the brake disc in a brake application position, wherein the brake linings are each supported by a brake pad holder which is mounted on a brake caliper. The sensor device then includes at least one non-contact sensor, which is attached to or in the brake pad holder and designed such that it is the distance between the non-contact sensor and a at least in the Bremszuspannstellung detected contactless to the non-contact sensor facing side surface of the brake disc. Preferably, the non-contact sensor is therefore arranged on the brake pad holder, that its measuring direction is approximately perpendicular to the side surface of the brake disc.
Zeichnung drawing
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen: The invention will be described in more detail below by means of embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Scheibenbremse eines Schienenfahrzeugs mit einer Bremszange gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; 1 is a plan view of a disc brake of a rail vehicle with a brake caliper according to a preferred embodiment of the invention.
Fig.2 eine teilweise aufgeschnittene Ansicht der Bremszange von Fig .1 .  2 is a partially cutaway view of the brake calliper of Fig .1.
Fig.3 ein nicht maßstäblicher Ausschnitt der Bremszange von Fig .1 .  A not to scale section of the brake calliper of Fig .1.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Description of the embodiments
Fig.1 und Fig.2 zeigen eine Scheibenbremsvorrichtung 100 eines Radsatzes eines Drehgestells eines Schienenfahrzeugs, mit einer exzentrisch angetriebenen Bremszange 7, deren beide Zangenhebel 6, 8 an ihren einen Enden mit Bremsbelagträgern 4 und an diesen befestigten Bremsbelägen 15 und in ihren mittleren Bereichen mit einem Bremskraftmotor 14 gekoppelt sind. Die Bremsscheibe 1 ist als Achsscheibe nur teilweise dargestellt. Bevorzugt ist jeder Radsatz des Schienenfahrzeugs mit einer solchen Scheibenbremsvorrichtung 100 ausgestattet. Fig.1 and Fig.2 show a disc brake device 100 of a wheelset of a bogie of a rail vehicle, with an eccentrically driven brake caliper 7, the two caliper levers 6, 8 at their one ends with pad holders 4 and attached to these brake pads 15 and in their central areas with a brake motor 14 are coupled. The brake disc 1 is shown only partially as an axle. Each wheel set of the rail vehicle is preferably equipped with such a disc brake device 100.
An einem Bremsengehäuse 2 sind in einer als raumfest gehalten anzusehenden Koppelstelle 10 vermittels Bolzen 9 die beiden Wangen eines doppelwangigen Zangenhebels 6 einer Bremszange 7 um eine Drehachse drehbar angekoppelt. Der an- dersseitige Zangenhebel 8 ist in einer Koppelstelle 10 mittels eines Bolzens 9 am Bremsengehäuse 2 drehbar angekoppelt, der Bolzen 9 ist dabei um eine zur Drehachse parallele Drehachse drehbar am Bremsengehäuse 2 gelagert und trägt exzentrisch achsparallele Bolzenfortsätze 1 1 , auf weichen der Zangenhebel 8 gelagert ist. Vom Bolzen 9 kragt ein Dreharm 12 aus, an dessen Ende die Kolbenstange eines Bremszylinders als Kraftabgabeorgan 13 eines Bremskraftmotors 14 angelenkt ist. Die beiden Zangenhebel 6 und 8 sind an ihren einen Enden mit an die Bremsscheibe 1 anpressbaren Bremsbacken 15 und an ihren anderen Enden mit einem sie verbindenden Verschleißnachsteller 16, im Ausführungsbeispiel ein Druckstangensteller drehbar in Koppelstellen 17, 18, 19 und 20 gekoppelt. Der Druckstangensteller 16 bzw. sein Stellergehäuse ist zu seiner Ankopplung mit sich jeweils zwischen den beiden Wangen 4 und 5 der Zangenhebel 6 und 8 erstreckenden Lagerteilen 21 und 22 versehen. Diese Lagerteile werden im Folgenden auch als erstes bzw. zweites Ver- schleißnachsteller-Gehäuse 21 , 22 bezeichnet. On a brake housing 2, the two cheeks of a double-cheeked caliper lever 6 of a brake caliper 7 are rotatably coupled about a rotation axis in a held as a fixed space to be seen coupling point 10 by means of bolts 9. The other-side pincer lever 8 is rotatably coupled in a coupling point 10 by means of a bolt 9 on the brake housing 2, the bolt 9 is rotatably mounted on the brake housing 2 about a rotation axis parallel to the axis of rotation and carries eccentric axis-parallel bolt extensions 1 1, soft on the pliers lever. 8 is stored. From the pin 9 projects a pivot arm 12, at the end of the piston rod of a brake cylinder is articulated as a force output member 13 of a brake motor 14. The two caliper levers 6 and 8 are rotatably coupled at their one ends with the brake disc 1 to be pressed brake shoes 15 and at their other ends with a wear adjuster 16 connecting them, in the embodiment, a push rod actuator in coupling points 17, 18, 19 and 20. The push rod actuator 16 and its actuator housing is provided for its coupling with each between the two cheeks 4 and 5 of the caliper levers 6 and 8 extending bearing parts 21 and 22. These bearing parts are also referred to below as first or second wear adjuster housings 21, 22.
Der Bremskraftmotor 14 umfasst hier beispielsweise einen pneumatischen Zylinder, welcher hier beispielsweise vermittels einer Elektromagnetventileinrichtung zum Bremszuspannen belüftet und zum Bremslösen entlüftet wird. Hierzu wird die Elektromagnetventileinrichtung von einer elektronischen Steuereinrichtung elektrisch gesteuert, so dass die Scheibenbremsvorrichtung 100 hier vorzugsweise eine elektro- pneumatische Scheibenbremsvorrichtung ist. Alternativ könnte die Scheibenbremsvorrichtung 100 auch eine elektro-hydraulische, elektro-mechanische, rein pneumatische oder rein hydraulische Scheibenbremsvorrichtung sein. The brake motor 14 here includes, for example, a pneumatic cylinder, which is here vented, for example, by means of a solenoid valve device for brake tensioning and vented for brake release. For this purpose, the solenoid valve device is electrically controlled by an electronic control device, so that the disc brake device 100 is here preferably an electro-pneumatic disc brake device. Alternatively, the disc brake device 100 could also be an electro-hydraulic, electro-mechanical, purely pneumatic or purely hydraulic disc brake device.
Beim Druckmittelbeaufschlagen des beispielsweise pneumatischen Bremskraftmotors 14 dreht dessen Kraftabgabeorgan 13 den Drehhebel 12, wodurch infolge der exzentrischen Anordnung der Bolzenfortsätze 1 1 der Zangenhebel 8 um seine Koppelstelle 20 zum Druckstangensteller 16 in Andrückrichtung seiner Bremsbeläge 15 an die Bremsscheibe 1 gedreht wird. Der Aufbau und die Funktionsweise der Exzen- ter-Zuspannung der Bremszange 7 entspricht damit derjenigen nach der bereits erwähnten EP 0 732 247 A2. Nach Anlegen des dem Zangenhebel 8 zugeordneten Bremsbelags 15 an die Bremsscheibe 1 dreht sich der Zangenhebel 8 um seine Koppelstelle 18 zu diesem Bremsblag 15, wobei über die Koppelstelle 20, die Stange 16 und die Koppelstelle 19 der Zangenhebel 6 um die Koppelstelle 10 zum Anlegen seines Bremsbelags 15 an die Bremsscheibe 1 gedreht wird. When Druckmittelbeaufschlagen the example pneumatic brake motor 14 whose power output member 13 rotates the rotary lever 12, which is rotated due to the eccentric arrangement of the bolt extensions 1 1, the pliers lever 8 about its coupling point 20 to the push rod actuator 16 in the pressing direction of its brake pads 15 to the brake disc 1. The construction and operation of the eccentric clamping of the brake caliper 7 thus corresponds to that according to the already mentioned EP 0 732 247 A2. After applying the pliers lever 8 associated brake pad 15 to the brake disc 1, the pliers lever 8 rotates about its coupling point 18 to this Bremsblag 15, via the coupling point 20, the rod 16 and the coupling point 19 of the caliper lever 6 to the coupling point 10 for applying his Brake pad 15 is rotated to the brake disc 1.
Der Druckstangensteller 16 vergrößert entsprechend dem Verschleiß der Bremsbeläge 15 seine Länge. Hierzu weist er einen Stellhebel auf, der am dem Zangenhebel 6 zugeordneten ersten Verschleißnachsteller-Gehäuse 21 um eine Längsachse 25 des Druckstangenstellers 16 drehbar gelagert ist. Zwischen den beiden Wangen 4 und 5 des Zangenhebels 6 verläuft eine Steuerstange 32, deren gerundetes, rückwärtiges Ende in einer Lagerpfanne am freien Ende eines Stellhebels anliegt. Die Steuerstange 32 ist somit über eine Koppelstelle 33 mit dem hier nicht gezeigten Stellhebel gekoppelt. In ihrem mittleren Bereich ist die Steuerstange 32 zum Vermeiden von Kollisionen mit anderen Bauteilen, insbesondere dem Bremskraftmotor 14, zur Bremszangenaußenseite hin ausgekröpft. Das vordere, ebenfalls gerundete Ende der Steuerstange 32 liegt in einer hier nicht sichtbaren Lagerpfanne eines Drehhebels 35 auf, wie es aus der Fig.2 ersichtlich ist. Der zweiarmige Drehhebel 35 ist in seinem mittleren Bereich in einer Anlenkstelle 36 drehbar gelagert und weist ein freies Ende 35a auf. Die Funktionsweise des Drehhebels 35 im Zusammenhang mit angrenzenden Bauelementen ist in EP 0 732 247 A2_ausführlich erläutert. The push rod actuator 16 increases according to the wear of the brake pads 15 its length. For this purpose, he has a lever on the pliers lever 6 associated first wear adjuster housing 21 is rotatably mounted about a longitudinal axis 25 of the push rod actuator 16. Between the two cheeks 4 and 5 of the caliper lever 6 extends a control rod 32, the rounded, rear end rests in a bearing cup at the free end of a control lever. The control rod 32 is thus coupled via a coupling point 33 with the adjusting lever, not shown here. In its central region, the control rod 32 is cranked to the brake caliper outside to avoid collisions with other components, in particular the brake motor 14. The front, also rounded end of the control rod 32 is located in a not visible here bearing cup of a rotary lever 35, as can be seen from the Fig.2. The two-armed rotary lever 35 is rotatably mounted in its central region in a pivot point 36 and has a free end 35a. The mode of operation of the rotary lever 35 in connection with adjacent components is explained in detail in EP 0 732 247 A2.
Das freie Ende 35a des Drehhebels 35 steht zur Bildung einer Tothubeinrichtung 44, wie aus Fig.2 ersichtlich, bremsscheibenseitig mit einem Abstand s einem Hebelteil 45 gegenüber. Das Hebelteil 45 ist als eine Verlängerung des Dreharmes 12 ausgebildet. Der Abstand s entspricht dem Weg, den, ausgehend von mit korrektem Lösehub gelöster Scheibenbremse, das Ende des Hebelteiles 45 beim noch zuspan- nungskraftfreien Anlegen der beiden Bremsbacken 15 an die Bremsscheibe 1 zurücklegt. Beim Bremsenanlegen schlägt das Hebelteil 45 gerade an das Ende 35a des Drehhebels 35 an. The free end 35a of the rotary lever 35 is to form a Tothubeinrichtung 44, as shown in Figure 2, brake disk side with a distance s a lever member 45 opposite. The lever part 45 is formed as an extension of the rotary arm 12. The distance s corresponds to the path which, starting from the disc brake released with a correct release stroke, covers the end of the lever part 45 against the brake disc 1 when the two brake shoes 15 are still applied with zero tension. When braking, the lever part 45 just hits the end 35 a of the rotary lever 35.
Bei einem Bremsen-Anlegevorgang, ausgehend von einem z.B. durch Bremsbak- kenverschleiß zu großen Lösehub der Scheibenbremse, nimmt ab Beginn eines Überwindens des Löse-Überhubes das Hebelteil 45 bei seiner weiteren Bewegung bis zum Erreichen des Anlegens der Bremse das Ende 35a unter Drehen des Drehhebels 35 mit, wobei die Steuerstange 32 in Richtung zum Stellhebel 24 verschoben wird und hierbei den Druckstangennachsteller 16 betätigt. Das bremsscheibenseitige, vordere Ende der Steuerstange 32 ist somit über eine den Drehhebel 35 mitumfassende Koppelstelle 46 an das Kraftabgabeorgan 13 des Bremskraftmotors 14 ankoppelbar. In Abänderung zum beschriebenen Ausführungsbeispiel können an der Bremszange die Zangenhebel mittig an einem Zugstangensteller 16 angelenkt sein, welcher durch einen Stellhebel 24 in Verkürzungsrichtung des Zugstangenstellers betätigbar ist. Der Verschleißnachsteller 16 kann beliebiger Bauart sein, er muss lediglich - wie bereits erwähnt - einen Stellhebel aufweisen. Die Halterung der Bremszange an einem raumfesten Teil, letztlich einem Fahrzeug- oder Drehgestellrahmen, kann an anderer Koppelstelle als der Koppelstelle 10 erfolgen, die Bauform einer Bremszangeneinheit kann evtl. mit dem Bremsengehäuse entfallen. Auch das Zuspannen der Bremszange 7 kann andersartig, in einer der vielen, bekannten Arten, erfolgen, beispielsweise vermittels eines direkt oder über ein Hebelgetriebe mit den Zangenhebeln 6, 8 gekoppelten Bremszylinders. In a brake application process, starting from an example by Bremsbak- kenverschleiß too large Lösehub the disc brake, takes from the beginning of overcoming the release overstroke, the lever member 45 in its further movement until the application of the brake, the end 35a while rotating the rotary lever 35, wherein the control rod 32 is displaced in the direction of the adjusting lever 24 and in this case the push rod adjuster 16 is actuated. The brake disk side, front end of the control rod 32 is thus coupled via a pivot lever 35 mitumfassende coupling point 46 to the power output member 13 of the brake motor 14. In a modification to the described embodiment, the caliper levers may be hinged centrally on a Zugstangensteller 16 on the brake caliper, which can be actuated by a lever 24 in the shortening of the Zugstangenstellers. The wear adjuster 16 may be of any type, it only needs - as already mentioned - have a lever. The holder of the brake caliper on a space-fixed part, ultimately a vehicle or bogie frame, can be done at a coupling point other than the coupling point 10, the design of a brake caliper unit may possibly account for the brake housing. Also, the application of the brake caliper 7 can be done differently, in one of the many known types, for example by means of a directly or via a lever mechanism with the gun levers 6, 8 coupled brake cylinder.
Die Scheibenbremsvorrichtung 100 weist eine Vorrichtung zum Ermitteln der Bremsbelagstärke der Bremsbeläge 15 auf. Diese Vorrichtung umfasst wie Fig.3 in stark schematisierter Weise zeigt, eine elektronische Auswerteeinrichtung 24 und eine Sensoreinrichtung 26, wobei hier bevorzugt die elektronische Auswerteeinrichtung 24 und die Sensoreinrichtung 26 in einer Baueinheit 28 zusammengefasst sind. Die Sensoreinrichtung 26 erfasst die Bremsbelagstärke eines Bremsbelags 15 durch Zusammenwirken mit der elektronischen Auswerteeinrichtung 24 und erzeugt ein das jeweilige Maß der Bremsbelagstärke repräsentierendes erstes Ausgangssignal. The disc brake device 100 has a device for determining the brake lining thickness of the brake linings 15. 3, this device comprises an electronic evaluation device 24 and a sensor device 26, in which case preferably the electronic evaluation device 24 and the sensor device 26 are combined in a structural unit 28. The sensor device 26 detects the brake pad thickness of a brake pad 15 by interaction with the electronic evaluation device 24 and generates a respective output of the respective amount of brake pad thickness.
Die Vorrichtung beinhaltet hier beispielsweise zwei Baueinheiten 28 mit jeweils einer Sensoreinrichtung 26 in Form eines berührungslos arbeitenden Sensors, wobei eine Baueinheit 28 jeweils in einem Zangenhebel befestigt ist. In Fig.3 ist stellvertretend für den Zangenhebel 6 der Zangenhebel 8 mit der ihm zugeordneten, an oder in ihm befestigten Baueinheit 28 gezeigt. The device here includes, for example, two modules 28 each having a sensor device 26 in the form of a non-contact sensor, wherein a unit 28 is mounted in each case in a pliers lever. In Figure 3 is representative of the caliper lever 6 of the caliper lever 8 with its associated, attached to or in it assembly 28 shown.
Der berührungslos arbeitende und am Zangenhebel 8 befestigte Sensor 26 ist ausgebildet, dass er den in Fig.3 als Pfeil 30 symbolisierten Abstand zwischen dem Sensor 26 bzw. einem aktiven Sensorkopf und einer zu ihm bzw. zu dem Zangenhebel 8 weisenden Seitenfläche 38 der Bremsscheibe 1 wenigstens in der Bremszu- spannstellung berührungslos erfasst. Bevorzugt ist der berührungslos arbeitende Sensor 26 daher derart am oder im Zangenhebel 8 angeordnet, dass seine Messrichtung etwa senkrecht zur Seitenfläche 38 der Bremsscheibe ist. Hierzu kann der be- rührungslos arbeitende Sensor 26 ein optischer, kapazitiver oder induktiver Sensor sein. The non-contact and attached to the caliper lever 8 sensor 26 is formed so that it symbolizes in Fig.3 as arrow 30 symbolized distance between the sensor 26 and an active sensor head and to him or to the caliper lever 8 side surface 38 of the brake disc detected without contact at least in the brake application position. Preferably, the non-contact sensor 26 is therefore arranged on or in the pliers lever 8 such that its measuring direction is approximately perpendicular to the side surface 38 of the brake disk. For this purpose, the Non-contact sensor 26 may be an optical, capacitive or inductive sensor.
Der Zangenhebel 8, der den berührungslos arbeitenden Sensor 26 trägt, ändert bei der Abnutzung des ihm zugeordneten Bremsbelags 15 während des Bremsvorgangs oder in der Bremszuspannstellung seinen Abstand von der Bremsscheibe 1 entsprechend der Belagabnutzung, so dass die Stellung des Zangenhebels 8 beim Bremsen oder in der Bremszuspannstellung in Bezug zur Bremsscheibe 1 bzw. in Bezug zur Seitenfläche 38 der Bremsscheibe 1 , welche zu dem betreffenden Zangenhebel 8 bzw. zu dem berührungslos arbeitenden Sensor 26 weist, als Maß für die Belagabnutzung gelten kann. The caliper lever 8, which carries the non-contact sensor 26, changes in the wear of its associated brake pad 15 during braking or Bremszuspannstellung its distance from the brake disc 1 according to the pad wear, so that the position of the caliper lever 8 during braking or in the Bremszuspannstellung with respect to the brake disc 1 and with respect to the side surface 38 of the brake disc 1, which points to the respective forceps lever 8 and to the non-contact sensor 26 may be considered as a measure of the wear of the lining.
Besonders bevorzugt ist der berührungslos arbeitende Sensor 26 ein optischer, kapazitiver oder induktiver Sensor. Mithin ist jeder Sensor denkbar, mit welchem ein Abstand zwischen dem Sensor bzw. dessen aktivem Sensorkopf und der Bremsscheibe 1 bzw. der Seitenfläche 38 der Bremsscheibe 1 , welche zu dem betreffenden Zangenhebel 8 bzw. zu dem berührungslos arbeitenden Sensor 26 weist, berührungslos gemessen werden kann. Der berührungslos arbeitende Sensor 26 kann insbesondere in einer Sacklochbohrung oder Durchgangsbohrung des Zangenhebels 8 aufgenommen sein, wie anhand von Fig.3 leicht vorstellbar ist. Particularly preferably, the non-contact sensor 26 is an optical, capacitive or inductive sensor. Thus, any sensor is conceivable, with which a distance between the sensor or its active sensor head and the brake disc 1 and the side surface 38 of the brake disc 1, which points to the respective caliper lever 8 and the non-contact sensor 26, are measured without contact can. The non-contact sensor 26 may in particular be received in a blind hole or through hole of the caliper lever 8, as is easily imagined with reference to FIG.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung zum Ermitteln der Bremsbelagstärke der Bremsbeläge 15 auch wenigstens eine Energieversorgungseinrichtung 40, wobei beispielsweise eine Energieversorgungseinrichtung 40 jeweils eine Baueinheit 28 aus der Sensoreinrichtung 26 (berührungslos arbeitender Sensor) und elektronischer Auswerteeinrichtung 24 mit elektrischer Energie versorgt. Dabei kann eine solche Energieversorgungseinrichtung 40 beispielsweise wenigstens einen Akku aufweisen. Furthermore, the device for determining the brake lining thickness of the brake linings 15 also comprises at least one energy supply device 40, wherein, for example, a power supply device 40 supplies an assembly 28 of the sensor device 26 (non-contact sensor) and electronic evaluation device 24 with electrical energy. In this case, such a power supply device 40, for example, have at least one battery.
Hier weist eine Energieversorgungseinrichtung 40 jedoch bevorzugt ein thermoelek- trisches Element 42 auf, welches hier beispielsweise ebenfalls an dem Zangenhebel 8 angeordnet bzw. befestigt ist, also an einer Fläche oder an einem Bauteil der Scheibenbremsvorrichtung 100, welche in der Bremszuspannstellung mit der durch den Reibkontakt zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe entstehenden thermischen Energie beaufschlagt ist. Das thermoelektrische Element 42 erzeugt auf der Basis der thermischen Energie eine elektrische Spannung der Energieversorgungseinrichtung 40. Die elektrische Energieversorgungseinrichtung 40 ist dann bevorzugt durch ein elektrisches Kabel 48 mit der Baueinheit 28 verbunden, um diese mit elektrischem Strom zu versorgen. Here, however, a power supply device 40 preferably has a thermoelectric element 42, which is also arranged or fastened here, for example, on the caliper lever 8, that is, on a surface or on a component of the disc brake device 100, which in the Bremszuspannstellung with by the frictional contact is applied between the brake pads and the brake disc resulting thermal energy. The thermoelectric element 42 generates The electrical energy supply device 40 is then preferably connected by an electrical cable 48 to the assembly 28 in order to supply them with electric current.
Durch das thermoelektrische Element 42, das an dem bei einem Bremsvorgang bzw. in Bremszuspannstellung entstehender Wärme beaufschlagten Zangenhebel 8 der Scheibenbremsvorrichtung 100 angeordnet ist, wird die auf das thermoelektrische Element 42 wirkende thermische Energie beispielsweise unter Nutzung des bekannten Seebeck-Effekts eine Spannung erzeugt, die in elektrische Energie umgewandelt wird. Die zur Erzeugung dieser elektrischen Spannung durch das thermoelektrische Element 42 erforderliche Temperaturdifferenz ist im Bereich der Zangenhebel 6, 8 in der Bremszuspannstellung in der Regel vorhanden, weil dort die Temperatur beim Bremsen bzw. in der Bremszuspannstellung durch die benachbart angeordneten und mit der Bremsscheibe 1 zusammenwirkenden Bremsbeläge 15 steigt. By means of the thermoelectric element 42, which is arranged on the heat generated during a braking operation or Bremszuspannstellung caliper lever 8 of the disc brake device 100, the force acting on the thermoelectric element 42 thermal energy, for example, using the known Seebeck effect generates a voltage that is converted into electrical energy. The temperature difference required for the generation of this electrical voltage by the thermoelectric element 42 is generally present in the region of the caliper levers 6, 8 in the brake tensioning position, because there the temperature during braking or in the brake tensioning position is arranged by the adjacently arranged and cooperating with the brake disk 1 Brake pads 15 rises.
Das thermoelektrische Element 42 weist beispielsweise einen mit dem Zangenhebel 8 in Kontakt stehenden ersten Halbleiterabschnitt und einen vom Zangenhebel 8 be- abstandeten zweiten Halbleiterabschnitt auf. Zwischen dem ersten Halbleiterabschnitt und dem zweiten Halbleiterabschnitt befindet sich eine bei thermoelektrischen Elementen 42 übliche Sperr- bzw. Trennschicht, welche die beiden Halbleiterabschnitte und voneinander trennt. Der erste Halbleiterabschnitt befindet sich daher bevorzugt an einer von dem bei einem Bremsvorgang mittels der Scheibenbremsvorrichtung 100 mit thermischer Energie bzw. Wärme beaufschlagten Stelle wie dem Zangenhebel 8, wohingegen der zweite Halbleiterabschnitt an einer Position der Scheibenbremsvorrichtung 100 angeordnet ist, an welcher eine niedrigere Temperatur herrscht. Zwischen den beiden Halbleiterabschnitten liegt demnach beim Bremsen bzw. in der Bremszuspannstellung eine Temperaturdifferenz vor. Dadurch entsteht zwischen den beiden Halbleiterabschnitten gemäß dem allgemein bekannten und daher nicht naher erläuterten Seebeck-Effekt eine elektrische Spannung, welche hier bevorzugt zur elektrischen Energieversorgung des berührungslos arbeitenden Sensors 26 und der Auswerteeinrichtung 24 in der Baueinheit 28 genutzt wird. Die Vorrichtung zum Ermitteln der Bremsbelagstärke der Bremsbeläge 15 ist am anderen Zangenhebel 6 spiegelbildlich ausgebildet und angeordnet und braucht daher diesbezüglich nicht weiter erläutert werden. Dann erzeugt hier bevorzugt jede der beiden in oder an den Zangenhebeln 6, 8 angeordneten Baueinheiten 28 jeweils ein erstes Ausgangssignal, welches die momentane Bremsbelagstärke des an dem jeweiligen Zangenhebel 6 oder 8 befestigten Bremsbelags 15 repräsentiert. The thermoelectric element 42 has, for example, a first semiconductor section in contact with the caliper lever 8 and a second semiconductor section spaced apart from the caliper lever 8. Between the first semiconductor section and the second semiconductor section is a conventional barrier or separation layer in thermoelectric elements 42, which separates the two semiconductor sections and from each other. Therefore, the first semiconductor portion is preferably located at a position such as the caliper lever 8, which is acted upon by a braking operation by the disc brake device 100, whereas the second semiconductor portion is disposed at a position of the disc brake device 100 at which a lower temperature prevails , Accordingly, there is a temperature difference between the two semiconductor sections when braking or in the brake application position. As a result, an electrical voltage arises between the two semiconductor sections according to the generally known and therefore not further explained Seebeck effect, which is preferably used here for the electrical power supply of the contactless sensor 26 and the evaluation device 24 in the module 28. The device for determining the brake pad thickness of the brake pads 15 is formed and arranged in mirror image on the other caliper lever 6 and therefore need not be further explained in this regard. In this case, each of the two assembly units 28 arranged in or on the forceps levers 6, 8 generates a first output signal which represents the instantaneous brake lining thickness of the brake lining 15 fastened to the respective forceps lever 6 or 8.
Gemäß einer besonders zu bevorzugenden Maßnahme kann die Sensoreinrichtung zusätzlich zu dem berührungslos arbeitenden Abstandssensor 26 auch noch einen Temperatursensor umfassen, welcher mit dem berührungslos arbeitenden Abstandssensor 26 in der jeweiligen Baueinheit 28 zusammengefasst ist. Dieser Temperatursensor ist beispielsweise wärmestrahlungsrezeptiv und liegt dann ebenfalls der Bremsscheibe bzw. der Seitenfläche 38 der Bremsscheibe 1 gegenüber und kann dann deren Temperatur erfassen. Dabei wird durch Zusammenwirken des Temperatursensors mit der elektronischen Auswerteeinrichtung 24 ein die Temperatur der Bremsscheibe 1 beim Bremsen repräsentierendes zweites Ausgangssignal erzeugt. According to a particularly preferable measure, in addition to the non-contact distance sensor 26, the sensor device may also comprise a temperature sensor which is combined with the contactless distance sensor 26 in the respective assembly 28. This temperature sensor is, for example, heat radiation-receptive and is then also the brake disc or the side surface 38 of the brake disc 1 opposite and can then detect their temperature. In this case, by interaction of the temperature sensor with the electronic evaluation device 24, a temperature of the brake disc 1 during braking representative second output signal is generated.
Die elektronische Auswerteeinrichtung 24 ist dann ausgebildet, dass sie beide Ausgangssignale, nämlich das erste Ausgangssignal betreffend die momentane Bremsbelagstärke und das zweite Ausgangssignal betreffend die momentane Temperatur der Bremsscheibe 1 an eine hier nicht gezeigte Anzeigeeinrichtung übermittelt, welche dann einen das jeweilige Ausgangssignal repräsentierenden Wert anzeigt. The electronic evaluation device 24 is then designed such that it transmits both output signals, namely the first output signal relating to the instantaneous brake lining thickness and the second output signal relating to the instantaneous temperature of the brake disk 1 to a display device, not shown here, which then displays a value representing the respective output signal.
Die Auswerteeinrichtungen 24 der Baueinheiten 28 sind hier beispielsweise zum drahtlosen Senden der Ausgangssignale ausgebildet und wirken hierzu beispielsweise jeweils mit einem Bluetooth-Low-Energie-Sender zusammenwirken, welcher dann bevorzugt ebenfalls in die betreffende Baueinheit 28 integriert ist. The evaluation devices 24 of the modules 28 are here designed, for example, for wireless transmission of the output signals and, for example, interact with a Bluetooth low-energy transmitter, which is then preferably likewise integrated into the relevant module 28.
Dabei können insbesondere die ersten und zweiten Ausgangssignale mehrerer elektronischer Auswerteeinrichtungen 24 bzw. mehrerer Baueinheiten 28 von mehreren Scheibenbremsvorrichtungen 100 des Fahrzeugs an die Anzeigeeinrichtung des Schienenfahrzeugs drahtlos übermittelt werden, so dass für jede der an einem Schienenfahrzeug vorhandenen Scheibenbremsvorrichtungen 100 jeweils sowohl der Wert für die jeweilige Bremsbelagstärke und der Wert der Temperatur der Bremsscheibe 1 an der Anzeigeeinrichtung dargestellt werden kann. In particular, the first and second output signals of a plurality of electronic evaluation devices 24 or a plurality of modules 28 can be transmitted wirelessly from a plurality of disc brake devices 100 of the vehicle to the display device of the rail vehicle, such that for each of the disc brake devices 100 present on a rail vehicle the value for the respective brake pad thickness and the value of the temperature of the brake disc 1 can be displayed on the display device.
Anstatt einer Darstellung der Ausgangssignale der elektronischen Auswerteeinrichtungen 24 an der Anzeigeeinrichtung oder auch zusätzlich hierzu können die ersten und zweiten Ausgangssignale für jede der Scheibenbremsvorrichtungen 100 auch als Daten in einem auslesbaren Speicher gespeichert und bei Bedarf, z.B. im Rahmen einer Bremsenwartung ausgelesen werden. Instead of or in addition to a representation of the output signals of the electronic evaluation devices 24 on the display device, the first and second output signals for each of the disc brake devices 100 may also be stored as data in a readable memory and, if necessary, e.g. be read out as part of a brake maintenance.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann eine hier nicht gezeigte elektronische Steuereinrichtung mit einer Bremsprüflaufroutine vorgesehen sein, welche die hier vorzugsweise elektrisch betätigbare elektro-pneumatische Scheibenbremsvorrichtung 100 im Rahmen eines Bremsprüflaufs in die Bremszuspannstellung steuert, dann die Vorrichtung zum Ermitteln der Bremsbelagstärke der Bremsbeläge ansteuert, um die jeweilige Bremsbelagstärke der Bremsbeläge 15 wie oben beschrieben zu erfassen und die das jeweilige Maß der Bremsbelagstärke repräsentierenden Ausgangssignale zu erzeugen. Ein solcher Bremsprüflauf kann insbesondere in regelmäßigen Zeitabständen durchgeführt werden. According to a further embodiment, an electronic control device, not shown here, may be provided with a brake checking routine which controls the electro-pneumatic disc brake device 100, which is preferably electrically operable here, as part of a brake check run into the brake set position, then activates the device for determining the brake pad thickness of the brake linings to detect respective brake lining thickness of the brake pads 15 as described above and to generate the output signals representing the respective amount of brake lining thickness. Such a brake test run can be carried out in particular at regular intervals.
Gemäß einer weiteren, hier nicht gezeigten Ausführungsform können die Bremsbeläge 15 von jeweils einem Bremsbelaghalter getragen werden, welcher an einem Bremssattel gelagert ist. Eine solche Ausführung einer Scheibenbremsvorrichtung 100 wird vor allem bei nicht spurgebundenen Straßenfahrzeugen verwendet. Dabei stehen die Bremsbelagträger mit Bremskolben und/oder mit dem Bremssattel in Wirkverbindung und führen eine lineare Bewegung parallel zur Mittelachse der Bremsscheibe 1 aus. In einem solchen Fall beinhaltet die Sensoreinrichtung wenigstens einen berührungslos arbeitenden Sensor 26, welcher an oder in dem Bremsbelaghalter befestigt und welcher ausgebildet ist, dass er den Abstand zwischen dem berührungslos arbeitenden Sensor 26 und einer zu dem berührungslos arbeitenden Sensor 26 weisenden Seitenfläche 38 der Bremsscheibe 1 wenigstens in der Bremszuspannstellung berührungslos erfasst. Der berührungslos arbeitende Sensor 26 kann dann insbesondere in einer Sacklochbohrung oder Durchgangsbohrung des Bremsbelaghalters in einem aufgenommen sein, in welchem der Bremsbelaghalter den Bremsbelag seitlich überragt. Alle weiteren oben beschriebenen Merkmale können dann einzeln oder in Kombination miteinander bei einer solchen Scheibenbremsvorrichtung 100 ebenfalls verwirklicht sein. According to a further, not shown embodiment, the brake pads 15 may be supported by a respective brake pad holder, which is mounted on a brake caliper. Such an embodiment of a disc brake device 100 is used primarily in non-track-bound road vehicles. The brake pad carrier with brake piston and / or with the caliper are in operative connection and perform a linear movement parallel to the central axis of the brake disc 1. In such a case, the sensor device includes at least one non-contact sensor 26, which is attached to or in the brake pad holder and which is designed such that it measures the distance between the non-contact sensor 26 and a side surface 38 of the brake disc 1 facing the non-contact sensor 26 detected contactless at least in the Bremszuspannstellung. The non-contact sensor 26 can then be accommodated in particular in a blind hole or through hole of the brake pad holder in a, in which the brake pad holder projects beyond the brake pad laterally. All other features described above may then also be implemented individually or in combination with one another in such a disc brake device 100.
Bezugszeichenliste Bremsscheibe Brake Disc
Bremsengehäuse brake housing
Bremsbelagträger Brake lining carrier
Zangenhebel caliper lever
Bremszange caliper
Zangenhebel caliper lever
Bolzen bolt
Koppelstelle coupling point
Bolzenfortsatz Bolt extension
Dreharm rotating arm
Kraftabgabeorgan Power output organ
Bremskraftmotor Brake motor
Bremsbeläge Brake pads
Druckstangensteller Plunger rod adjuster
Koppelstelle coupling point
Koppelstelle coupling point
Koppelstelle coupling point
Koppelstelle coupling point
erstes Verschleißnachsteller-Gehäuse zweites Verschleißnachsteller-Gehäuse elektronische Auswerteeinrichtung first wear adjuster housing second wear adjuster housing electronic evaluation device
Längsachse longitudinal axis
Sensoreinrichtung sensor device
Baueinheit unit
Pfeil arrow
Steuerstange control rod
Koppelstelle coupling point
Drehhebel lever
Ende The End
Anlenkstelle articulation
Seitenfläche side surface
Energieversorgungseinrichtung thernnoelektnsches Element Hebelteil Power supply means thernnoelektnsches element lever part
Koppelstelle coupling point
elektrisches Kabel electrical cable
Scheibenbremsvorrichtung Disc brake device

Claims

Patentansprüche claims
1 . Scheibenbremsvorrichtung (100) eines Fahrzeugs mit 1 . Disc brake device (100) of a vehicle with
a) einer Bremsscheibe (1 ) und wenigstens zwei mit der Bremsscheibe (1 ) in einer Bremszuspannstellung in Reibkontakt stehenden Bremsbelägen (15), wobei die Bremsbeläge (15) von jeweils einem Bremsbelaghalter (4) getragen werden, welcher an einem Bremssattel oder an einem Zangenhebel (6, 8) einer Bremszange (7) gelagert ist, und mit a) a brake disc (1) and at least two with the brake disc (1) in a Bremszuspannstellung in frictional contact brake pads (15), wherein the brake pads (15) by a respective brake pad holder (4) are worn, which on a caliper or on a Pliers lever (6, 8) of a brake caliper (7) is mounted, and with
b) einer Vorrichtung zum Ermitteln der Bremsbelagstärke wenigstens eines der Bremsbeläge (15), welche eine elektronische Auswerteeinrichtung (24) und eine Sensoreinrichtung (26) beinhaltet, welche die jeweilige Bremsbelagstärke des wenigstens einen Bremsbelags (15) erfasst und durch Zusammenwirken mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung (24) ein das jeweilige Maß der Bremsbelagstärke repräsentierendes Ausgangssignal erzeugt, b) a device for determining the brake pad thickness of at least one of the brake pads (15), which includes an electronic evaluation device (24) and a sensor device (26) which detects the respective brake pad thickness of the at least one brake pad (15) and by interaction with an electronic evaluation device (24) generates an output signal representing the respective amount of brake lining thickness,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
c) die Sensoreinrichtung (26) wenigstens einen berührungslos arbeitenden Sensor beinhaltet, welcher an oder in dem Bremsbelaghalter oder in oder an dem Zangenhebel (6, 8) derart befestigt und ausgebildet ist, dass er den Abstand zwischen dem berührungslos arbeitenden Sensor und einer zu dem berührungslos arbeitenden Sensor weisenden Seitenfläche (38) der Bremsscheibe (1 ) wenigstens in der Bremszuspannstellung berührungslos erfasst. c) the sensor device (26) includes at least one non-contact sensor which is attached to or in the brake pad holder or in or on the pliers lever (6, 8) and adapted to the distance between the non-contact sensor and a to the non-contact working sensor facing side surface (38) of the brake disc (1) detected contactless at least in the Bremszuspannstellung.
2. Scheibenbremsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine berührungslos arbeitende Sensor ein optischer, kapazitiver oder induktiver Sensor ist. 2. Disc brake device according to claim 1, characterized in that the at least one non-contact sensor is an optical, capacitive or inductive sensor.
3. Scheibenbremsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Auswerteeinrichtung (24) an oder in dem Bremsbelaghalter oder an oder in dem Zangenhebel (6, 8) befestigt ist. 3. Disc brake device according to claim 1 or 2, characterized in that the electronic evaluation device (24) is attached to or in the brake pad holder or on or in the pliers lever (6, 8).
4. Scheibenbremsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine berührungslos arbeitende Sensor und die elektronische Auswerteeinrichtung (24) in einer Baueinheit (28) integriert sind, welche an oder in dem Bremsbelaghalter oder an oder in dem Zangenhebel (6, 8) befestigt ist. 4. Disc brake device according to claim 3, characterized in that the at least one non-contact sensor and the electronic evaluation device (24) in an assembly (28) are integrated, which at or in the brake pad holder or on or in the pliers lever (6, 8) is attached.
Scheibenbremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Energieversorgungseinrichtung (40), welche wenigstens den wenigstens einen berührungslos arbeitenden Sensor und/oder die elektronische Auswerteeinrichtung (24) mit elektrischer Energie versorgt. Disc brake device according to one of the preceding claims, characterized by a power supply device (40) which supplies at least the at least one non-contact sensor and / or the electronic evaluation device (24) with electrical energy.
Scheibenbremsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinrichtung (40) wenigstens einen Akku und/oder wenigstens ein thermoelektrisches Element (42) aufweist, welches an einer Fläche oder an einem Bauteil der Scheibenbremsvorrichtung (100) angeordnet ist, welche in der Bremszuspannstellung mit der durch den Reibkontakt zwischen den Bremsbelägen (15) und der Bremsscheibe (1 ) entstehenden thermischen Energie beaufschlagt ist, wobei das wenigstens eine thermoelektri- sche Element (42) auf der Basis der thermischen Energie eine elektrische Spannung der Energieversorgungseinrichtung (40) erzeugt. Disc brake device according to claim 5, characterized in that the energy supply device (40) at least one battery and / or at least one thermoelectric element (42) which is arranged on a surface or on a component of the disc brake device (100), which in the Bremszuspannstellung with which is acted upon by the frictional contact between the brake pads (15) and the brake disc (1) resulting thermal energy, wherein the at least one thermoelectric element (42) on the basis of the thermal energy generates an electrical voltage of the power supply device (40).
Scheibenbremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoelektrische Element (42) in oder an dem Bremssattel oder an oder in dem Zangenhebel (6, 8) befestigt ist. Disc brake device according to one of the preceding claims, characterized in that the thermoelectric element (42) is fixed in or on the caliper or on or in the caliper lever (6, 8).
Scheibenbremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Ermitteln der Bremsbelagstärke ausgebildet ist, dass sie den eingenommenen Zustand der Bremszuspannstellung direkt oder indirekt erfasst und ausschließlich in der Bremszuspannstellung das das jeweilige Maß der Bremsbelagstärke repräsentierende Ausgangssignal erzeugt. Disc brake device according to one of the preceding claims, characterized in that the device is designed to determine the brake pad thickness that it detects the assumed state of Bremszuspannstellung directly or indirectly and exclusively in the Bremszuspannstellung the output signal representing the respective amount of brake pad strength.
Scheibenbremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine elektronische Steuereinrichtung mit einer Bremsprüflaufroutine umfasst, welche die Scheibenbremsvorrichtung (100) im Rahmen eines Bremsprüflaufs in die Bremszuspannstellung steuert und dann die Vorrichtung zum Ermitteln der Bremsbelagstärke der Bremsbe- läge ansteuert, um die jeweilige Bremsbelagstärke der Bremsbeläge (15) zu erfassen und ein das jeweilige Maß der Bremsbelagstärke repräsentierendes Ausgangssignale zu erzeugen. Disc brake device according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises an electronic control device with a brake checking routine which controls the disc brake device (100) as part of a brake check in the Bremszuspannstellung and then the device for determining the brake pad thickness of Bremsbe- actuates to detect the respective brake pad thickness of the brake pads (15) and to produce an output signals representing the respective degree of brake pad thickness.
10. Scheibenbremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung zusätzlich wenigstens einen Temperatursensor umfasst, welcher mit dem wenigstens einen berührungslos arbeitenden Sensor in einer Baueinheit (28) zusammengefasst ist, wobei durch Zusammenwirken des der Temperatursensors mit der elektronischen Auswerteeinrichtung ein die Temperatur der Bremsscheibe repräsentierendes Ausgangssignal erzeugt wird. 10. Disc brake device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor device additionally comprises at least one temperature sensor, which is combined with the at least one non-contact sensor in a structural unit (28), wherein by interaction of the temperature sensor with the electronic evaluation a the Temperature of the brake disc representing output signal is generated.
1 1 . Scheibenbremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (24) ausgebildet ist, dass das Ausgangssignal an eine Anzeigeeinrichtung übermittelt wird, welche einen das jeweilige Ausgangssignal repräsentierenden Wert anzeigt. 1 1. Disc brake device according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation device (24) is designed such that the output signal is transmitted to a display device which displays a value representing the respective output signal.
12. Scheibenbremsvorrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (24) zum drahtlosen Senden des Ausgangssignals ausgebildet ist. 12. Disc brake device according to claim 1 1, characterized in that the evaluation device (24) is designed for wireless transmission of the output signal.
13. Fahrzeug mit wenigstens einer Scheibenbremsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 13. Vehicle with at least one disc brake device (100) according to one of the preceding claims.
14. Spurgebundenes Schienenfahrzeug mit wenigstens einer Scheibenbremsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 mit einer Bremsscheibe (1 ) und wenigstens zwei mit der Bremsscheibe (1 ) in einer Bremszuspannstellung in Reibkontakt stehenden Bremsbelägen (15), wobei die Bremsbeläge (15) von jeweils einem Bremsbelaghalter (4) getragen werden, welcher an einem Zangenhebel (6, 8) einer Bremszange (7) gelagert ist. 14. A track-bound rail vehicle having at least one disc brake device (100) according to one of claims 1 to 12 with a brake disc (1) and at least two with the brake disc (1) in a Bremszuspannstellung in frictional contact brake linings (15), wherein the brake pads (15). are each supported by a brake pad holder (4) which is mounted on a caliper lever (6, 8) of a brake caliper (7).
15. Nicht-spurgebundenes Straßenfahrzeug mit wenigstens einer Scheibenbremsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 mit einer Bremsscheibe (1 ) und wenigstens zwei mit der Bremsscheibe (1 ) in einer Bremszu- spannstellung in Reibkontakt stehenden Bremsbelägen (15), wobei die Bremsbeläge (15) von jeweils einem Bremsbelaghalter (4) getragen werden, welcher an einem Bremssattel gelagert ist. 15. A non-lane road vehicle with at least one disc brake device (100) according to one of claims 1 to 12 with a brake disc (1) and at least two brake discs (1) in a brake disc. clamping position in frictional contact brake pads (15), wherein the brake pads (15) are each supported by a brake pad holder (4), which is mounted on a brake caliper.
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