WO2019170408A1 - Belagverschleisssensor und bremsbelag - Google Patents

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WO2019170408A1
WO2019170408A1 PCT/EP2019/054115 EP2019054115W WO2019170408A1 WO 2019170408 A1 WO2019170408 A1 WO 2019170408A1 EP 2019054115 W EP2019054115 W EP 2019054115W WO 2019170408 A1 WO2019170408 A1 WO 2019170408A1
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WO
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lining
pad
sensor
brake
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PCT/EP2019/054115
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Stephan Kotteder
Josef Schropp
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Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
    • F16D66/02—Apparatus for indicating wear
    • F16D66/021—Apparatus for indicating wear using electrical detection or indication means
    • F16D66/022—Apparatus for indicating wear using electrical detection or indication means indicating that a lining is worn to minimum allowable thickness
    • F16D66/023—Apparatus for indicating wear using electrical detection or indication means indicating that a lining is worn to minimum allowable thickness directly sensing the position of braking members
    • F16D66/024—Sensors mounted on braking members adapted to contact the brake disc or drum, e.g. wire loops severed on contact
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/18—Safety devices; Monitoring
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D66/022—Apparatus for indicating wear using electrical detection or indication means indicating that a lining is worn to minimum allowable thickness

Definitions

  • the invention relates to a lining wear sensor according to the preamble of
  • the generic DE 10 2008 026 104 A1 describes a device for
  • Pad wear sensor For monitoring the friction lining thickness, in particular for determining a permissible wear limit of the friction lining of the brake lining, contact conductors are known, for example in the form of cables which, when the wear limit is reached, ie when the friction lining has worn away accordingly, comes into contact with the friction lining during braking standing brake disc
  • Such a contact conductor is set in a generic device, which clamped as a holder in a friction lining bearing pad carrier plate of
  • Brake pads engages, wherein the plant leg through which, for example, the said cable is guided, rests in a recess of the friction lining and protrudes into it so far that the inserted cable to a predetermined thickness of the
  • Friction lining is positioned. When falling below the predetermined thickness of
  • a non-fusible aromatic polyimide has been used as the attachment body of the pad wear sensor.
  • This polyimide has a
  • the invention has for its object to provide an alternative attachment body for the pad wear sensor, which corresponds to the material requirements in the braking area and this even to improve compared to the material used to date even.
  • An inventive pad wear sensor for placement on or in a
  • Brake pad of a disc brake has a mounting body and a
  • the contact conductor element is connected to the attachment body. This may be an immediate connection, e.g. through an implementation of the
  • connection may also be a fixed connection or a movable connection, so that the contact conductor element is arranged, for example, movable relative to the fastening body in a passage of the fastening body.
  • the attachment body has in particular an abrasion side, which is at least partially exposed to abrasion by a rotating brake body, such as a brake disc, from a certain service life of the brake pad at normal arrangement of the lining wear sensor on or in the brake pad.
  • the abrasion side of the mounting body is inventively at least partially formed of a cement-based material.
  • cement-based material makes it possible to improve
  • the abrasion side region of the lining wear sensor can be used as
  • Sensor head be formed.
  • the contact conductor may be guided, wherein the sensor head consists of the cementitious material.
  • the attachment body is advantageously resiliently arranged on the brake pad, so that the elasticity of the material of a friction lining of the brake pad is compensated by the resilient mounting.
  • the lining wear sensor can advantageously have a spring element for resilient mounting of the mounting body on the brake pad.
  • This direction of the suspension should preferably in Zuspannraum, ie in the direction of movement of the brake pad to the brake partner, e.g. to the brake disc, out or away.
  • the cementitious material may be formed as a fiber-reinforced cementitious material.
  • the cementitious material may be formed as a UHPC material, more preferably as a HRUHPC material, in particular as a fiber reinforced HRUHPC material.
  • the proportion of fibers in the cementitious material may advantageously be at least 1% by weight, preferably from 2 to 12% by weight.
  • the fibers of the fiber-reinforced cementitious material may be formed as non-conductive fibers, in particular as glass fibers and / or carbon fibers.
  • the proportion of cement in the cementitious material may advantageously be at least 10% by weight, preferably at least 25% by weight
  • the attachment body can be produced in a strand molding process.
  • the attachment body can be attached to a lining carrier plate of a brake pad
  • Embodiment may be advantageous per se and used in other embodiments.
  • FIG. 1 is a detail view of an embodiment of a lining wear sensor without contact conductor and its arrangement on a lining carrier plate.
  • Fig. 2 is a sectional view of the lining wear sensor of Fig. 1 and its
  • FIG. 6 is a perspective view of a first side of the mounting body of the
  • FIG. 7 is a perspective view of a second side of the mounting body of the
  • Fig. 8 is a schematic representation of the Befest onlyskorpuses of Fig. 5-7 of
  • Fig. 9 is a perspective view of a plate spring for use in a
  • Fig. 10 brake pad with the pad wear sensor of Fig. 5-8;
  • FIG. 1 detail view of Fig. 10;
  • FIG. 12 rear view of the brake pad of Fig. 10;
  • Fig. 13 is a perspective view of the pad wear sensor of Figs. 5-12.
  • FIG. 14 perspective view of a third embodiment of a lining wear sensor according to the invention.
  • Fig. 1-8 is a lining wear sensor 1 and a device for
  • the brake pad 2 has a lining carrier plate 3 with a plate plane E and an attached non-illustrated friction lining, which in the case of braking against a brake disc is pressed.
  • the lining wear sensor 1 has a contact conductor 20 and a
  • the fastening body 10 on.
  • the fastening body 10 is u.a. in FIGS. 1 and 2,
  • the pad wear sensor 1 comprises the T-shaped mounting body 10. This has a sensor head 9 with two stop legs 8 with stop surfaces 13 and a sensor foot 1 1, which is arranged in a recess 5 on the plate plane E.
  • the stop surfaces 13 are in the assembled state of
  • the fastening body shown in Fig. 1 shows only a preferred variant of a mounting body. There are also many other variants feasible.
  • the attachment body may be formed without stop leg or only with a stop leg.
  • At least one passage is provided in the sensor head 9, through which the contact conductor 20 can be guided.
  • Bushings 12 are provided, wherein the contact conductor is guided as a conductor loop through both passages 12.
  • the contact conductor 20 may be formed as a cable. Upon contact of the brake disc with the contact conductor 20, there is a detection and generating a
  • Inserted contact conductor 20 to the pad carrier plate 3 is slightly more than the minimum allowable thickness of the friction lining. If the contact conductor is damaged, a display is made to replace the friction lining, so that the truck soon has to go to the workshop to replace the brake pads.
  • the attachment body 10 is clamped in the recess 5 of
  • Pad carrier plate 3 wherein the pad carrier 3 in the recess 5 a pin. 7 having.
  • the sensor foot 1 1 has an opening 6, in particular a bore, through which the pin 7 can be pushed through.
  • the pin 7 may have a groove 14. Furthermore, the pin may have a circumferential projection 18, which between the
  • Pad carrier plate 3 and the mounting body can be arranged. Specifically, the pin 7 is set in a blind hole 19 edge in the lining carrier plate 3. The mounting body 10 can be secured against axial displacement on the pin 7 by a snap ring 15 which engages in the groove 14.
  • the diameter of the opening 6 in the sensor foot 1 1 is dimensioned larger than the diameter of the pin 7, so that a game or a tolerance range between the pin 7 and the mounting body 10 is provided.
  • This tolerance range is bridged by a tolerance sleeve 16, also called tolerance ring, which as
  • This spring element is shown in FIGS. 3 and 4.
  • tolerance sleeve 16 is preferably a slotted sheet metal sleeve, in the beads, preferably wave crests 17, are embossed.
  • a material spring steel strip can be used as a material spring steel strip.
  • a corresponding spring band steel can be used for applications at temperatures of up to 220 ° C or more. He has up to this temperature constant spring properties.
  • the tolerance sleeve sits in the gap between the opening 6 and the pin 7.
  • For the tight fit provide wave peaks 17, which are distributed over the entire circumference of the tolerance sleeve 16 and how many small compression springs act.
  • the wave crests 17 are elastically deformed, whereby a frictional connection between the sensor foot 1 1 and the pin 7 is formed.
  • the attachment body 10 of the lining wear sensor 1 can advantageously be manufactured by an extrusion molding process.
  • the strand molding process is a forming process with which prismatic profiles can be manufactured.
  • An example of a strand forming process is extrusion molding. Extrusion is counted according to DIN 8582 for pressure forming. In this case, a heated to forming temperature compact (block) is pressed with a punch through a die. In the process, the block is replaced by a recipient
  • the outer shape of the pressed strand is determined by the die. Through differently shaped mandrels cavities can be generated.
  • Extrusion is used to produce continuous material, which is separated in the desired length. The continuous material is then cut to length
  • a material composition can be used, which is known to those skilled in the art as Knetbeton.
  • the pad wear sensor 21 has a mounting body 30 also a sensor head 29 and a sensor foot 31.
  • the sensor head 29 is dimensioned wider than the sensor foot 31, so that the
  • Sensor head 29 at the transition between the sensor head 29 and the sensor foot 31 has a circumferential stop surface 33. This is as detailed in FIG. 13
  • the plate spring 37 has, as clearly visible in FIG. 9, starting from a ring region 41, radially inwardly extending spring arms 42. These can be brought into engagement with the toothed ring-like abutment surface 33, so that an anti-rotation of the plate spring 37 is present.
  • the lining wear sensor 21 also has, analogously to FIG. 1, a contact conductor 40. Furthermore, at least one passage is provided in the sensor head 29, through which the contact conductor can be guided. In the in Fig. 5-8 shown
  • Embodiment the sensor head 29 on two bushings 32, wherein the contact conductor is guided as a conductor loop through both passages 32.
  • the sensor foot 31 defines a longitudinal axis 100, wherein the sensor foot 31 has a blind hole 36 parallel to the longitudinal axis 100.
  • part of the lining wear sensor 21 is a plate spring 37, which is arranged in the assembled state between the abutment surfaces 33 of the sensor head 29 and the lining carrier plate 23 and which is detachable from the mounting body 30. This is shown in detail in FIG. 9.
  • the lining carrier plate has an opening 39 perpendicular to the plate plane E, through which the lining wear sensor, in particular the sensor foot 31 of the
  • the sensor foot 31 may have a groove 34 in a terminal area, as in FIG.
  • the mounting body 30 is thus resiliently mounted in the opening 39 of the lining carrier plate 23.
  • the friction lining 24 is shown on the lining carrier plate 23 in FIG. 10 and also enlarged in FIG. 11.
  • At least the sensor head 9, 29, but preferably the entire attachment body 10 or 30 according to the invention of a cementitious material, in particular of a concrete material is formed.
  • This may preferably be a fiber-reinforced cementitious material, as this significantly increases the tensile loads on the attachment body 10 or 30.
  • the sensor foot 1 1, 31 need not necessarily be made of the cementitious material, but it may, for example, in the embodiment of FIGS. 5-8 is a metal sleeve, which is encapsulated in the cementitious material.
  • the aforementioned fiber reinforcement is selected in particular from non-conductive fibers.
  • the non-conductive fibers in contrast to metal fibers, may preferably be glass fibers and / or polymer fibers.
  • Aramid fibers are preferably formed as polymer fibers.
  • the fiber content of the cement-based material may advantageously be between 2 to 25% by volume.
  • the material of the pad sensor is adapted in regions to the material of the friction pad.
  • a reduction of the material costs of the polymer-based lining wear sensor used hitherto is also achieved.
  • the use of the material allows a sufficient temperature stability against a Flitzeitz caused due to a braking operation.
  • the fiber reinforcement also allows an amplification of the mechanical
  • Both the tolerance sleeve 16 and the plate spring 37 serve as spring elements for mechanical compression when applying the brake.
  • the friction material of the Friction pads typically a bit behind. In contrast, the sensor head is off
  • FIG. 14 shows a further variant of a fastening body 51 of a
  • Pad wear sensor 50 This attachment body 51 can also be produced in an extrusion process.
  • the fastening body 51 is dumbbell-shaped and comprises two terminal sensor heads 55, each with a
  • Feedthrough 56 for performing a contact conductor 57 may be provided in the attachment body.
  • the lining wear sensor 50 has two spring elements 52, which can be used in a lining carrier plate 53 of the brake lining. These are as
  • Pad wear sensor to the elasticity of the friction lining material, so that the lining wear sensor does not prematurely trigger after a certain abrasion of the friction lining.
  • the surface pressure by the friction lining material is intended to ensure reliable braking both during the locking process of a parking brake and during a normal braking operation.
  • the material composition of the sensor head 9, 29 is selected so that it is subject to a higher wear rate than the friction material, so that no material bulges form in the region of the sensor head 9, 29 with increasing abrasion.
  • the sensor head 9, 29 be formed as a UHPC material and particularly preferably a HRUHPC material.
  • the latter material has a particularly favorable pressure and stability.
  • the proportion of fibers in the cementitious material should be at least 1% by weight, preferably 2 to 12% by weight.
  • the proportion of cement in the cementitious material may advantageously be at least 10% by weight, preferably at least 25% by weight.
  • the cementitious material may include at least one additive
  • lime is particularly preferably formed as a water scavenger.
  • various additives especially in the form of oxides or carbides, can be added to the cementitious material to adjust the hardness.

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Abstract

Der Belagverschleißsensor (1, 21) zur Anordnung an oder in einem Bremsbelag (2, 22) einer Scheibenbremse, mit einem Befestigungskorpus (10, 30) und einem Kontaktleiter (20), wobei der Kontaktleiter (20) mit dem Befestigungskorpus (10, 30) verbunden ist, wobei der Befestigungskorpus (10, 30) zumindest bereichsweise aus einem zementhaltigen Material ausgebildet ist; sowie ein Bremsbelag (2).

Description

BESCHREIBUNG
Belagverschleißsensor und Bremsbelag
Die Erfindung betrifft einen Belagverschleißsensor nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 sowie einen Bremsbelag einer Scheibenbremse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
Die gattungsgemäße DE 10 2008 026 104 A1 beschreibt eine Einrichtung zur
Verschleißerkennung eines Bremsbelags, also einen gattungsgemäßen
Belagverschleißsensor. Zur Überwachung der Reibbelagdicke, insbesondere zur Feststellung einer zulässigen Verschleißgrenze des Reibbelages des Bremsbelages sind Kontaktleiter bekannt, beispielsweise in Form von Kabeln, die bei Erreichen der Verschleißgrenze, also wenn der Reibbelag entsprechend weit abgerieben ist, von der mit dem Reibbelag bei einer Bremsung in Kontakt stehenden Bremsscheibe
angeschliffen werden, wodurch ein elektrischer Impuls an einen Signalgeber gegeben wird. Dieser zeigt an, dass die zulässige Verschleißgrenze des Bremsbelages erreicht ist und ein Auswechseln erforderlich wird.
Ein solcher Kontaktleiter ist in einer gattungsgemäßen Einrichtung festgelegt, die als Halterung klemmend in eine den Reibbelag tragende Belagträgerplatte des
Bremsbelages eingreift, wobei der Anlageschenkel, durch den beispielsweise das besagte Kabel geführt ist, in einer Aussparung des Reibbelages einliegt und in diese so weit hineinragt, dass das einliegende Kabel an einer vorbestimmten Dicke des
Reibbelages positioniert ist. Bei unterschreiten der vorbestimmten Dicke des
Reibbelags soll der Beschlagsverschleißsensor anzeigen, dass der Reibbelag ausgewechselt werden sollte.
Bislang wurde für den Befestigungskorpus des Belagverschleißsensors ein nicht schmelzbares, aromatisches Polyimid genutzt. Dieses Polyimid weist eine
Wärmeformbeständigkeit von mehr als 300°C und eine hohe Verschleißfestigkeit auf, so dass die Verschleißwerte auf die Stoffeigenschaften des Reibbelags abgestimmt sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen alternativen Befestigungskorpus für den Belagverschleißsensor bereitzustellen, welcher den Materialanforderungen im Bremsbereich entspricht und diese noch gegenüber dem bislang verwendeten Material sogar noch zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch einen Belagverschleißsensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einen Bremsbelag mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
Ein erfindungsgemäßer Belagverschleißsensor zur Anordnung an oder in einem
Bremsbelag einer Scheibenbremse weist einen Befestigungskorpus und ein
Kontaktleiterelement auf.
Das Kontaktleiterelement ist mit dem Befestigungskorpus verbunden. Dabei kann es sich um eine unmittelbare Verbindung, wie z.B. durch eine Durchführung des
Kontaktleiterelements im Befestigungskorpus oder eine außenseitige Umwicklung des Kontaktleiterelements um den Befestigungskorpus, handeln. Allerdings kommt im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine mittelbare Verbindung in Betracht. Dies wäre z.B. bei Umwickelung des Befestigungskorpus mit isolierten Kabeln, bei welchen zunächst die Isolierung in Folge des Abriebs entfernt wird oder bei
Kontaktleiterelementen die durch Befestigungsmittel (mechanische Befestigungsmittel, Kleber, Verguss oder dergleichen) mit dem Befestigungskorpus verbunden sind.
Die Verbindung kann zudem eine feste Verbindung oder eine bewegliche Verbindung sein, so dass das Kontaktleiterelement beispielsweise beweglich gegenüber der dem Befestigungskorpus in einer Durchführung des Befestigungskorpus angeordnet ist.
Der Befestigungskorpus verfügt insbesondere über eine Abriebseite, welche bei bestimmungsgemäßer Anordnung des Belagverschleißsensors am oder im Bremsbelag dem Abrieb durch einen rotierenden Bremskörper, z.B. einer Bremsscheibe, ab einer bestimmten Nutzungsdauer des Bremsbelags zumindest bereichsweise ausgesetzt ist. Die Abriebseite des Befestigungskorpus ist dabei erfindungsgemäß zumindest bereichsweise aus einem Material auf Zementbasis ausgebildet.
Die Verwendung des Materials auf Zementbasis ermöglicht eine Verbesserung
Temperaturstabilität und der mechanischen Stabilität des Belagverschleißsensors bei Temperaturen jenseits von 300°C.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Insbesondere der abriebseitige Bereich des Belagverschleißsensors kann als
Sensorkopf ausgebildet sein. In diesem Sensorkopf kann der Kontaktleiter geführt sein, wobei der Sensorkopf aus dem zementhaltigen Material besteht.
Der Befestigungskorpus ist vorteilhaft federnd an demBremsbelag anordenbar, so dass die Elastizität des Materials eines Reibbelags des Bremsbelags durch die federnde Lagerung ausgeglichen wird.
Der Belagverschleißsensor kann hierzu vorteilhaft ein Federelement aufweisen, zur federnden Lagerung des Befestigungskorpus am Bremsbelag. Diese Richtung der Federung sollte dabei vorzugsweise in Zuspannrichtung, also in der Bewegungsrichtung des Bremsbelags zum Bremspartner, z.B. zur Bremsscheibe, hin oder davon weg erfolgen.
Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit, insbesondere der Druck- und Zugfestigkeit, kann das zementhaltige Material als ein faserarmiertes zementhaltiges Material ausgebildet sein.
Aus Gründen der Temperaturstabilität und der Festigkeit kann das zementhaltige Material als ein UHPC-Material, besonders bevorzugt als ein HRUHPC-Material, insbesondere als faserarmiertes HRUHPC-Material, ausgebildet sein. Der der Anteil an Fasern im zementhaltigen Material kann vorteilhaft zumindest 1 Gew.%, vorzugsweise 2 bis 12 Gew.%, betragen.
Die Fasern des faserarmierten zementhaltigen Materials können als nichtleitende Fasern, insbesondere als Glasfasern und/oder Carbonfasern ausgebildet sein.
Der Anteil an Zement im zementhaltigen Material kann vorteilhaft zumindest 10 Gew.%, vorzugsweise zumindest 25 Gew.%, betragen
In besonders einfacher und kostengünstiger Weise kann der Befestigungskorpus in einem Strangformverfahren herstellbar sein.
Der Befestigungskorpus kann an eine Belagträgerplatte eines Bremsbelags,
insbesondere lösbar, aufsteckbar oder einsteckbar sein.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Detail und unter Zuhilfenahme der beiliegenden Figuren näher erläutert. Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. So sind in Abwandlung des Ausführungsbeispiels vielfältige Ausführungsvarianten realisierbar. Einzelne Merkmale des
Ausführungsbeispiels können für sich genommen vorteilhaft sein und auch in anderen Ausführungsvarianten genutzt werden.
Fig. 1 eine Detailansicht eines Ausführungsbeispiels eines Belagverschleißsensors ohne Kontaktleiter und dessen Anordnung an einer Belagträgerplatte;
Fig. 2 eine Schnittansicht des Belagverschleißsensors der Fig. 1 und dessen
Anordnung an der Belagträgerplatte;
Fig. 3 eine Toleranzhülse;
Fig. 4 Detailansicht einer eingebauten Toleranzhülse; Fig. 5 Schnittansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Variante eines
Belagverschleißsensors;
Fig. 6 Perspektivansicht von einer ersten Seite des Befestigungskorpuses des
Belagverschleißsensors der Fig. 5;
Fig. 7 Perspektivansicht von einer zweiten Seite des Befestigungskorpuses des
Belagverschleißsensors der Fig. 5 und 6;
Fig. 8 eine schematische Darstellung des Befestigungskorpuses der Fig. 5-7 des
Belagverschleißsensors in einer Belagträgerplatte;
Fig. 9 eine Perspektivansicht einer Tellerfeder zum Einsatz in einem
Belagverschleißsensor;
Fig. 10 Bremsbelag mit dem Belagverschleißsensor der Fig. 5-8;
Fig. 1 1 Detailansicht der Fig. 10;
Fig. 12 Rückansicht des Bremsbelags der Fig. 10; und
Fig. 13 Perspektivansicht des Belagverschleißsensors der Fig. 5-12; und
Fig. 14 Perspektivansicht einer dritten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Belagverschleißsensors.
In Fig. 1-8 ist ein Belagverschleißsensor 1 bzw. eine Einrichtung zur
Verschleißerkennung eines Bremsbelages einer Scheibenbremse und dessen
Anordnung an oder in einem Bremsbelag 2 dargestellt.
Der Bremsbelag 2 weist eine Belagträgerplatte 3 mit einer Plattenebene E sowie einen daran befestigten nicht-dargestellten Reibbelag auf, der im Fall einer Bremsung gegen eine Bremsscheibe pressbar ist.
Der Belagverschleißsensor 1 weist einen Kontaktleiter 20 und einen
Befestigungskorpus 10 auf. Der Befestigungskorpus 10 ist u.a. in Fig. 1 und 2,
insbesondere jedoch in Fig. 1 , im Detail dargestellt.
Der Belagverschleißsensor 1 umfasst den T-förmigen Befestigungskorpus 10. Dieser weist einen Sensorkopf 9 mit zwei Anschlagschenkeln 8 mit Anschlagflächen 13 auf sowie einen Sensorfuss 1 1 , welcher in einer Ausnehmung 5 auf der Plattenebene E angeordnet ist. Die Anschlagflächen 13 liegen im montierten Zustand des
Belagverschleißsensors 1 an der Belagträgerplatte 3 an, wobei der Sensorkopf 9 über die Belagträgerplatte 3 übersteht und auf Höhe des Reibbelags angeordnet ist.
Der In Fig. 1 dargestellte Befestigungskörper zeigt lediglich eine bevorzugte Variante eines Befestigungskorpus. Es sind auch vielfältige andere Varianten realisierbar. So kann der Befestigungskorpus auch ohne Anschlagschenkel oder lediglich mit einem Anschlagschenkel ausgebildet sein.
Des Weiteren ist in dem Sensorkopf 9 zumindest eine Durchführung, vorgesehen, durch die der Kontaktleiter 20 führbar ist. Konkret sind Fig. 1 im Sensorkopf zwei
Durchführungen 12 vorgesehen, wobei der Kontaktleiter als Leiterschleife durch beide Durchführungen 12 geführt ist.
Der Kontaktleiter 20 kann als Kabel ausgebildet sein. Bei Kontakt der Bremsscheibe mit dem Kontaktleiter 20 kommt es zu einer Detektion und zur Erzeugung eines
Ausgabesignals. Somit entspricht der Abstand der Durchführung 12 bzw. des
eingefügten Kontaktleiters 20 zur Belagträgerplatte 3 etwas mehr als die minimal zulässigen Dicke des Reibbelages. Wird der Kontaktleiter geschädigt so erfolgt eine Anzeige zur Auswechslung des Reibbelags, dass der LKW alsbald in die Werkstatt muss zum Austausch der Bremsbeläge.
Der Befestigungskorpus 10 liegt eingeklemmt in der Ausnehmung 5 der
Belagträgerplatte 3 ein, wobei der Belagträger 3 in der Ausnehmung 5 einen Zapfen 7 aufweist. Der Sensorfuss 1 1 weist eine Öffnung 6, insbesondere eine Bohrung, auf, durch welche der Zapfen 7 durchgesteckt werden kann.
In einem Endbereich kann der Zapfen 7 eine Nut 14 aufweisen. Weiterhin kann der Zapfen eine umlaufende Auskragung 18 aufweisen, welcher zwischen dem
Belagträgerplatte 3 und dem Befestigungskorpus anordenbar ist. Konkret ist der Zapfen 7 in einer Sacklochbohrung 19 randseitig in der Belagträgerplatte 3 festgelegt. Der Befestigungskorpus 10 kann gegen axiales Verschieben auf dem Zapfen 7 durch einen Sprengring 15 gesichert werden, welcher in die Nut 14 eingreift.
Der Durchmesser der Öffnung 6 im Sensorfuss 1 1 ist größer dimensioniert als der Durchmesser des Zapfens 7, so dass ein Spiel bzw. ein Toleranzbereich zwischen dem Zapfen 7 und dem Befestigungskorpus 10 vorgesehen ist. Dieser Toleranzbereich wird überbrückt durch eine Toleranzhülse 16, auch Toleranzring genannt, welche als
Federelement ausgebildet ist.
Dieses Federelement ist in Fig. 3 und 4 dargestellt.
Bei der Toleranzhülse 16 handelt es sich vorzugsweise um eine geschlitzte Blechhülse, in die Sicken, vorzugsweise Wellenberge 17, eingeprägt sind.
Als Material kann Federbandstahl genutzt werden. Ein entsprechender Federbandstahl kann für Anwendungen bei Temperaturen von bis zu 220°C oder mehr genutzt werden. Er weist bis zu dieser Temperatur gleichbleibende Federeigenschaften auf. Für
Bremsen bei denen höhere Temperaturentwicklungen auftreten kann Hastalloy- Federstahlband genutzt werden.
Die Toleranzhülse sitzt im Spalt zwischen der Öffnung 6 und dem Zapfen 7. Für den Festsitz sorgen Wellenberge 17, welche über den gesamten Umfang der Toleranzhülse 16 verteilt sind und wie viele kleine Druckfedern wirken. Durch ein bestimmtes Übermaß der Toleranzhülse 16 werden die Wellenberge 17 elastisch verformt, wodurch ein Kraftschluss zwischen dem Sensorfuss 1 1 und dem Zapfen 7 entsteht. Der Befestigungskorpus 10 des Belagverschleißsensors 1 kann vorteilhaft durch ein Strangpressverfahren gefertigt werden.
Beim Strangformverfahren handelt es sich um ein Umformverfahren mit welchem prismatische Profile fertigbar sind. Ein Beispiel eines Strangformverfahren ist das Strangpressen. Das Strangpressen wird nach DIN 8582 zum Druckumformen gezählt. Dabei wird ein auf Umformtemperatur erwärmter Pressling (Block) mit einem Stempel durch eine Matrize gedrückt. Dabei wird der Block durch einen Rezipienten
umschlossen. Die äußere Form des Pressstrangs wird durch die Matrize bestimmt. Durch verschieden geformte Dorne können Hohlräume erzeugt werden. Das
Strangpressen dient zur Herstellung von Endlosmaterial, das in der gewünschten Länge abgetrennt wird. Das Endlosmaterial wird anschließend durch Ablängen zu dem
Befestigungskorpus 10 vereinzelt.
Als Material kann beispielsweise eine Materialzusammensetzung genutzt werden, welche dem Fachmann als Knetbeton bekannt ist.
In einer zweiten Ausführungsvariante eines Belagverschleißsensors 21 , welcher in Fig. 5-11 dargestellt ist, weist der Belagverschleißsensor 21 einen Befestigungskorpus 30 ebenfalls einen Sensorkopf 29 und einen Sensorfuss 31 auf.
Im Unterschied zu der vorhergrigen Ausührungsvariante der Fig. 1 -4 weist der
Sensorfuss 31 eine zylindrische Form auf.
Der Sensorkopf 29 ist breiter dimensioniert als der Sensorfuss 31 , so dass der
Sensorkopf 29 am Übergang zwischen dem Sensorkopf 29 und dem Sensorfuss 31 eine umlaufende Anschlagfläche 33 aufweist. Diese ist, wie im Detail in Fig. 13
dargestellt, zahnkranzartig aufgebaut.
Die Tellerfeder 37 weist, wie in Fig. 9 gut erkennbar, ausgehend von einem Ringbereich 41 radial nach innen verlaufende Federarme 42 auf. Diese können in Eingriff mit der zahnkranzartigen Anschlagfläche 33 gebracht werden, so dass eine Verdrehsicherung der Tellerfeder 37 vorliegt. Der Belagverschleißsensor 21 weist zudem analog zu Fig. 1 einen Kontaktleiter 40 auf. Des Weiteren ist in dem Sensorkopf 29 zumindest eine Durchführung vorgesehen, durch die der Kontaktleiter führbar ist. In der in Fig. 5-8 dargestellten
Ausführungsvariante weist der Sensorkopf 29 zwei Durchführungen 32 auf, wobei der Kontaktleiter als Leiterschleife durch beide Durchführungen 32 geführt ist.
Der Sensorfuss 31 definiert eine Längsachse 100, wobei der Sensorfuss 31 eine Sacklochbohrung 36 parallel zur Längsachse 100 aufweist.
Weiterhin Teil des Belagverschleißsensors 21 ist eine Tellerfeder 37, welche im montierten Zustand zwischen den Anschlagflächen 33 des Sensorkopfes 29 und der Belagträgerplatte 23 angeordnet ist und welche vom Befestigungskorpus 30 lösbar ist. Diese ist im Detail in Fig. 9 dargestellt.
Die Belagträgerplatte weist eine Öffnung 39 senkrecht zur Plattenebene E auf, durch welche der Belagverschleißsensor, insbesondere der Sensorfuss 31 des
Befestigungskorpus 30, geführt ist.
Der Sensorfuss 31 kann in einem endständigen Bereich eine Nut 34, wie in der
Rückansicht der Fig. 12 erkennbar, aufweisen. Diese Nut 34 kann gemeinsam mit einem Sprengring 35, welcher dem Belagverschleißsensors 21 zugeordnet werden kann und welcher lösbar am Befestigungskorpus anordenbar ist, den
Befestigungskorpus gegen ein Fierausfallen des Befestigungskorpus 30 aus Öffnung 39 der Belagträgerplatte 23 absichern.
Der Befestigungskorpus 30 ist somit federnd in der Öffnung 39 der Belagträgerplatte 23 gelagert. Der Reibbelag 24 ist auf der Belagträgerplatte 23 in Fig. 10 und vergrößert auch in Fig. 11 dargestellt.
Zumindest Sensorkopf 9, 29, vorzugsweise jedoch der gesamte Befestigungskorpus 10 oder 30 ist erfindungsgemäß aus einem zementhaltigen Material, insbesondere aus einem Betonmaterial, ausgebildet. Dabei kann es sich bevorzugt um ein faserarmiertes zementhaltiges Material handeln, da dadurch die Zugbelastungen auf den Befestigungskorpus 10 oder 30 deutlich erhöht werden.
Der Sensorfuss 1 1 , 31 muss nicht zwingend ebenfalls aus dem zementhaltigen Material sein, sondern es kann sich beispielsweise im Ausführungsbeispiel der Fig. 5-8 um eine Metallhülse handelt, welche in dem zementhaltigen Material vergossen ist.
Die vorgenannte Faserarmierung ist insbesondere aus nicht-leitfähigen Fasern ausgewählt. Die nicht-leitfähigen Fasern können in Abgrenzung zu Metallfasern vorzugsweise Glasfasern und/oder Polymerfasern sein. Als Polymerfasern sind vorzugsweise Aramidfasern ausgebildet.
Der Fasergehalt des Materials auf Zementbasis kann vorteilhaft zwischen 2 bis 25 Vol.% aufweisen.
Durch Verwendung des Materials auf Zementbasis, vorzugsweise des Betonmaterials, für den zum Abrieb vorgesehenen Teil des Belagverschleißsensors 1 und 21 ist das Material des Belagsensors bereichsweise auf das Material des Reibbelags angepasst. Dadurch wird zudem eine Reduzierung der Materialkosten des bislang verwendeten Belagverschleißsensors auf Polymerbasis erreicht werden. Zudem ermöglicht die Verwendung des Materials eine hinreichende Temperaturstabilität gegenüber einer Flitzeentwicklung die aufgrund eines Bremsvorgangs hervorgerufen wird.
Die Faserarmierung ermöglicht zudem eine Verstärkung der mechanischen
Belastbarkeit sowie eine weitergehende Erhöhung der Temperaturwechselstabilität des Belagverschleißsensors 1 , 21 oder zumindest einzelner Betonbauteile, z.B. dem jeweiligen Sensorkopf 9, 29.
Sowohl die Toleranzhülse 16 als auch die Tellerfeder 37 dienen als Federelemente zum mechanischen Einfedern beim Zuspannen der Bremse. Dabei gibt das Reibmaterial des Reibbelags typischerweise etwas nach. Demgegenüber ist der Sensorkopf aus
Betonmaterial starr und würde zerbrechen.
Fig. 14 zeigt eine weitere Variante eines Befestigungskorpus 51 eines
Belagverschleißsensors 50. Dieser Befestigungskorpus 51 ist ebenfalls in einem Strangpressverfahren herstellbar. Der Befestigungskorpus 51 ist hantelförmig ausgebildet und umfasst zwei endständige Sensorköpfe 55, jeweils mit einer
Durchführung 56 zum Durchführen eines Kontaktleiters 57. Auch in dieser Variante kann auch lediglich eine einzige Durchführung 56 im Befestigungskorpus vorgesehen sein.
Weiterhin weist der Belagverschleißsensor 50 zwei Federelemente 52 auf, welche in einer Belagträgerplatte 53 des Bremsbelags einsetzbar sind. Diese sind als
symmetrische u-förmige Klammern ausgebildet mit zwei Federschenkeln 54, welche zwischen der Belagträgerplatte 53 und einem Sensorkopf 55 angeordnet sind. Die Federschenkel liegen in einem Federbereich 58 am Sensorkopf 55 auf und sind in diesem Bereich von der Belagträgerplatte 53 beabstandet. Der Befestigungskorpus 51 ist somit federnd gegenüber der Belagträgerplatte 53 gelagert.
Durch die vorgenannten Federelemente erfolgt eine Anpassung des
Belagverschleißsensors an die Elastizität des Reibbelag-Materials, so dass der Belagverschleißsensor nach einem gewissen Abrieb des Reibbelags nicht vorzeitig auslöst.
Zugleich soll durch den Flächendruck durch das Reibbelag-Material eine zuverlässe Anbremsung sowohl beim Feststellvorgang einer Feststellbremse als auch bei einem normalen Bremsvorgang abgesichert werden.
Bevorzugt ist die Materialzusammensetzung des Sensorkopfes 9, 29 so gewählt, dass er einer höheren Verschleißgeschwindigkeit unterliegt als das Reibmaterial, so dass sich bei zunehmendem Abrieb keine Materialwülste im Bereich des Sensorkopfes 9, 29 ausbilden. Bevorzugt kann das zementhaltige Material des Befestigungskorpus 10, 30 bzw.
zumindest des Sensorkopfes 9, 29 als ein UHPC-Material und besonders bevorzugt ein HRUHPC-Material ausgebildet sein. Insbesondere letzteres Material weist eine besonders günstige Druck- und Zufestigkeit auf.
Für eine optimale Festigkeit sollte der Anteil an Fasern im zementhaltigen Material zumindest 1 Gew.%, vorzugsweise 2 bis 12 Gew.%, betragen. Besonders bevorzugt, da besonders wärmebeständig, sind Glasfasern und/oder Carbonfasern.
Der Anteil an Zement im zementhaltigen Material kann vorteilhaft zumindest 10 Gew.%, vorzugsweise zumindest 25 Gew.%, betragen.
Das zementhaltige Material kann zumindest ein Additiv aufweisen um
Schrumpfungseffekten bei der Trocknung entgegenzuwirken. Dabei bildet sich besonders bevorzugt Kalk als Wasserfänger an. Weiterhin können verschiedene Additive, insbesondere in Form von Oxiden oder Carbiden, zur Einstellung der Härte dem zementhaltigen Material zugesetzt werden.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Belagverschleißsensor
2 Bremsbelag
3 Belagträgerplatte
5 Ausnehmung
6 Öffnung
7 Zapfen
8 Anschlagschenkel
9 Sensorkopf
10 Befestigungskorpus
11 Sensorfuss
12 Durchführung
13 Anschlagflächen
14 Nut
15 Sprengring
16 Toleranzhülse
17 Wellenberg
18 Auskragung
19 Sacklochbohrung
20 Kontaktleiter
21 Belagverschleißsensor
22 Bremsbelag
23 Belagträgerplatte
24 Reibbelag
25 Ausnehmung
29 Sensorkopf
30 Befestigungskorpus
31 Sensorfuss
32 Durchführung
33 Anschlagflächen
34 Nut
35 Sprengring 36 Sacklochbohrung
37 Tellerfeder
39 Öffnung
40 Kontaktleiter
41 Ringbereich
42 Federarme
50 Belagverschleißsensor
51 Befestigungskorpus 52 Federelemente
53 Belagträgerplatte
54 Federschenkel
55 Sensorkopf
56 Durchführung
57 Kontaktleiter
58 Federbereich
100 Längsachse
E Plattenebene

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Belagverschleißsensor (1 , 21 ) zur Anordnung an oder in einem Bremsbelag (2, 22) einer Scheibenbremse, mit einem Befestigungskorpus (10, 30) und einem Kontaktleiter (20), wobei der Kontaktleiter (20) mit dem Befestigungskorpus (10, 30) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungskorpus (10, 30) zumindest bereichsweise aus einem zementhaltigen Material ausgebildet ist.
2. Belagverschleißsensor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
insbesondere der abriebseitige Bereich als Sensorkopf (9, 29) ausgebildet ist, in welchem der Kontaktleiter (20) geführt ist, wobei der Sensorkopf (9, 29) aus dem zementhaltigen Material besteht.
3. Belagverschleißsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungskorpus (10, 30) federnd an der Bremsbelag (2, 22) anordenbar ist.
4. Belagverschleißsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Belagverschleißsensor (1 , 21 ) ein Federelement aufweist, zur federnden Lagerung des Befestigungskorpus (10, 30) am
Bremsbelag (2, 22).
5. Belagverschleißsensor (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zementhaltige Material als ein faserarmiertes zementhaltiges Material ausgebildet ist.
6. Belagverschleißsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zementhaltige Material als ein UHPC-Material, besonders bevorzugt als ein HRUHPC-Material, insbesondere als faserarmiertes HRUHPC-Material, ausgebildet ist.
7. Belagverschleißsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Fasern im zementhaltigen Material zumindest 1 Gew.%, vorzugsweise 2 bis 12 Gew.%, beträgt.
8. Belagverschleißsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des faserarmierten zementhaltigen Materials Glasfasern und/oder Carbonfasern sind.
9. Belagverschleißsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Zement im zementhaltigen Material zumindest 10 Gew.%, vorzugsweise zumindest 25 Gew.%, beträgt.
10. Belagverschleißsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungskorpus (10) in einem
Strangformverfahren herstellbar ist.
11. Belagverschleißsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüchem dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungskorpus (10, 30) an eine
Belagträgerplatte (3, 23) eines Bremsbelags (2, 22), insbesondere lösbar, aufsteckbar oder einsteckbar ist.
12. Bremsbelag umfassend einen Belagverschleißsensor (1 , 21 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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