WO2022063518A1 - Brake caliper unit comprising a wear sensor device, method for detecting the wear of brake linings and brake disc of a brake caliper unit - Google Patents

Brake caliper unit comprising a wear sensor device, method for detecting the wear of brake linings and brake disc of a brake caliper unit Download PDF

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WO2022063518A1
WO2022063518A1 PCT/EP2021/073666 EP2021073666W WO2022063518A1 WO 2022063518 A1 WO2022063518 A1 WO 2022063518A1 EP 2021073666 W EP2021073666 W EP 2021073666W WO 2022063518 A1 WO2022063518 A1 WO 2022063518A1
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brake
sensor
wear
unit
brake caliper
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PCT/EP2021/073666
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Geza KATONA
Marc-Gregory Elstorpff
Gyorgy VANCSAY
Vasko-Tonio HUTH
Robert Kakonyi
Original Assignee
Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a brake caliper unit with a wear sensor device according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a method for detecting wear of a brake caliper unit.
  • Such brake caliper units are widely used in the railway industry because of their braking performance, particularly for locomotives, trams and multiple-unit trains.
  • the object of the invention is to provide an improved brake caliper unit with automatic wear detection for brake pads and brake disc, while reducing costs and maintenance time at the same time.
  • a further object is to specify an improved method for detecting wear of brake pads and brake disc of a brake caliper unit.
  • One idea of the invention consists in detecting the wear by means of at least one sensor, which directly or indirectly detects the positions and the relative changes in position of brake caliper components
  • a brake caliper unit in particular for rail vehicles, comprises two caliper levers, a brake cylinder, brake linings and a wear sensor device.
  • the wear sensor device has at least one sensor and one evaluation unit, with the at least one sensor directly or indirectly detecting a position and a relative change in position of a tong lever and being connected to the evaluation unit.
  • Direct detection is realized in that the at least one sensor is connected to a component of the brake caliper unit and detects its position in relation to a stationary part or a stationary reference line. Indirect detection occurs in that the sensor detects the movement of a part that causes a change in the position of a component of the brake caliper unit.
  • a method for determining wear of brake pads and brake disc of a brake caliper unit of a disc brake, in particular for rail vehicles, comprising two caliper levers, a brake cylinder, brake pads and a wear sensor device has the procedural steps: (VS1) detecting positions and relative changes in position Components of the brake caliper unit with at least one sensor during braking; (VS2) generating measurement signals based on the measured values recorded and forwarding the measurement signals to an evaluation unit; and (VS3) evaluation of the measurement signals by the evaluation unit in such a way that the wear values for pad wear and disc wear of the brake caliper unit summed up in the measurement signals are determined.
  • a particular advantage here is that an automatic determination not only of pad wear but also of disc wear is easily possible.
  • the at least one sensor wear sensor device is an angle sensor that is arranged in a joint of one of the caliper levers and detects an angle between a stationary reference line of the brake caliper unit and a reference line of the caliper lever.
  • Angle sensors are inexpensive, commercially available components with high quality and easy installation options. A special and costly adaptation to the installation environment is not necessary.
  • At least one additional sensor of the wear sensor device is an angle sensor, which is arranged in a joint of one or both suspension brackets, which connect the brake pad holder with the brake pads of the brake caliper unit attached thereto and an associated bogie, and measures an angle between a fixed vertical reference lines and a reference line of the associated hanging bracket.
  • the at least one sensor can be a displacement sensor and can detect longitudinal movements of a piston rod of a brake cylinder. This is advantageously easy to implement.
  • a displacement sensor is also a commercially available, low-cost component with high quality
  • the at least one sensor can alternatively or additionally be a travel sensor and detect a distance between the joints of the caliper levers, between which the brake cylinder or an adjustment device is arranged. This is also advantageously easy to implement.
  • the at least one sensor of the wear sensor device is an angle sensor that measures the relative angular movements of an eccentric gear with an eccentricity relative to a housing or a crank arm of the eccentric gear relative to the housing or a crank arm. Ner piston rod of a brake cylinder recorded relative to the crank arm of the eccentric gear.
  • a so-called compact brake caliper unit can also be advantageously provided with the wear sensor device, with further attachment points for further sensors being present, in particular for the advantageous plausibility check of measured values recorded.
  • the at least one sensor of the wear sensor device can be an angle sensor that detects the relative movements in the parallel guide device of the brake caliper unit.
  • This sensor can advantageously be provided as the only sensor of the wear sensor device or as an additional sensor for plausibility checking purposes.
  • the at least one sensor has at least one electrically variable resistance, inductive, capacitive, optical functional elements or combinations thereof.
  • An electrically variable resistor e.g. as a potentiometer, does not lose its setting and thus the measured value recorded in the event of a power failure.
  • Corresponding memories can be provided in the evaluation device for the other versions.
  • the brake caliper unit is designed for a pneumatic disc brake. This is advantageous since most rail vehicles are equipped with compressed air.
  • the at least one sensor is an angle sensor and detects angles and angle changes between a caliper lever and a stationary reference line and/or between a lever bracket of the brake caliper unit with respect to a stationary reference line.
  • the sensor records the measured value both statically and dynamically and is designed to save space.
  • a further embodiment provides that the at least one sensor is a travel sensor and detects a travel of a piston rod of a brake cylinder of the brake caliper unit or a distance between joints of the caliper lever between which the brake cylinder or an adjustment device is arranged.
  • the evaluation unit compares the determined wear values with previously stored limit values for changing pads and discs and outputs displays, warnings, etc. on suitable media according to the comparison results. This enables a simple and effective determination of wear.
  • the evaluation unit evaluates the measurement signals in such a way that information about the route or the sine curve, which continuously deflects the train wheel set from its starting position, is determined.
  • One advantage here is the extended functionality of the evaluation unit. Additional devices are not required for this.
  • the evaluation unit uses their measurement signals in an arrangement of several sensors to check the plausibility of the determined wear values, since in this way an error rate of the determined values can be reduced.
  • the evaluation unit uses the measurement signal(s) supplied by the sensor(s) to detect the loss of a brake pad and/or to check whether the brake caliper unit is actuated or released.
  • the functionality of the evaluation unit can thus be advantageously expanded.
  • the evaluation unit uses comparative values to determine wear of the brake pads and brake disc of the entire disc brake from all the measured values recorded and the wear values determined from them.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of a conventional brake caliper unit
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view of a first exemplary embodiment of a brake caliper unit according to the invention with a wear sensor device; 3-4 kinematic diagrams of the brake caliper unit of the first exemplary embodiment according to FIG. 2 in various states of wear;
  • FIG. 5 shows a schematic view of the brake caliper unit according to the invention according to FIG. 4 in the installed state
  • FIG. 6-7 schematic top views of a second exemplary embodiment of the brake caliper unit according to the invention in the form of a compact brake caliper unit with a wear sensor device;
  • Figure 8 is a schematic plan view of a variation of the second
  • Figure 9 is a schematic diagram of wear graphs.
  • FIG. 10 shows a schematic flow diagram of an exemplary embodiment of a method according to the invention.
  • Figure 1 shows a schematic top view of a conventional brake caliper unit 1.
  • Coordinates x, y, z are used in the figures for orientation.
  • the coordinate x runs in the longitudinal direction of the brake caliper unit 1, the coordinate y transversely to it, the coordinate z forming a vertical direction here.
  • Other positions of the brake caliper unit 1 are of course also possible.
  • the brake caliper unit 1 forms a disc brake for a rail vehicle and here includes two double-sided caliper levers 2, 3, two brake pads 4, 5, pull rod 6 and a brake cylinder 7.
  • the double-sided caliper levers 2, 3 each point in two horizontal planes ( xy plane) two lever sections 2a, 2b; 3a, 3b up.
  • the tong levers 2, 3 are attached with a respective joint B so that they can pivot about a respective lever axis in the z direction.
  • the joints B are each connected in the two horizontal planes by a connecting rod 6 and in the vertical direction by a vertical rod 16 (see Fig Figure 2) connected.
  • the brake pads 4, 5 are pivotably mounted in joints A via pad holders on the free ends of the caliper levers 2, 3.
  • the brake cylinder 7 is articulated in joints C with or without a wear adjuster.
  • the brake cylinder 7 can, for example, pneumatically, hydraulically, electromechanically or the like. be driven.
  • the brake linings 4, 5 are arranged on both sides of a brake disk 13 (not shown here) (see FIG. 2), which is designed as a shaft brake disk or wheel brake disk 13' (see FIG. 5).
  • the brake cylinder 7 is activated when the brake is applied and increases the distance in the y-direction between the joints C. Since the tie rods 6 fix the positions of the caliper levers 2, 3 in the joints B, the distance in y-direction between the brake pads 4, 5 and their joints A is reduced. The brake pads 4, 5 are pressed against the brake disc 13.
  • the brake cylinder 7 When the brake is released, the brake cylinder 7 is not actuated, the distance between the joints C is therefore reduced, and the distance between the pad holders, i.e. the brake pads 4, 5 and their joints A is increased. The brake pads 4, 5 are no longer pressed against the brake disc 13.
  • the use of a wear adjuster ensures that the brake play, which is also referred to as the clearance, is kept constant during the period of operation when the brake is released.
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view of a first exemplary embodiment of a brake caliper unit 1 according to the invention with a wear sensor device 10.
  • FIGS. 3 and 4 show kinematic diagrams of the brake caliper unit 1 of the first exemplary embodiment according to FIG. 2 in various states of wear. For better differentiation of the individual joints A, B, C, these are each different with A1, A2; B1 , B2 and C1 , C2 denoted.
  • each joint A1, A2; B1 , B2; C1, C2 each have a joint axis A10, A20 running in the z-direction (here in the vertical direction); B10, B20; C10, C20.
  • the brake caliper unit 1 according to the invention has the wear sensor device 10 .
  • the wear sensor device 10 here comprises two sensors 11 and an evaluation unit 12.
  • the sensors 11 are in the form of angle sensors and are fitted in the joints B1 and B2.
  • the sensors 11 can have electrically variable resistances (potentiometers), inductive (Hall sensors), capacitive, optical functional elements or combinations thereof.
  • the sensors 11 detect changes in angles ßi, ßa of the caliper lever 2, 3 to an imaginary, stationary reference line 8.
  • the imaginary reference line 8 and another imaginary reference line 8a of the caliper lever 3 are indicated in FIG. Reference line 8 connects joints B1 and B2.
  • Reference line 8a passes through joints B2 and C2.
  • another reference line, not shown here, of the other tong lever 2 results, which will be explained in detail in connection with FIGS. 3 and 4.
  • both sensors 11 can be fixed either in the joints C1, C2 or in the joints A1, A2.
  • Each sensor 11 is connected to the evaluation unit 12 via a connecting line L.
  • the connecting line L stands for an electrically conductive line, an optical transmission path, a wireless transmission path (e.g. radio, ultrasonic) or the like.
  • the evaluation unit 12 receives measurement signals generated by the sensors 11 as a function of the measured angles and the angle changes and evaluates them to detect the wear of the brake caliper unit 1 . This is further described below.
  • the evaluation unit 12 delivers electrical supply energy to the sensors 11.
  • sensors 11 connected wirelessly to the evaluation unit 12 these are equipped with appropriate electrical energy storage devices, eg accumulators
  • FIG. 2 also shows hanging brackets 14, 15, which connect the brake pad holder and a bogie (not shown) of the rail vehicle on which the brake caliper unit 1 is arranged.
  • Each hanging strap 14, 15 has two hanging axles 14a, 14b; 15a, 15b, which each run in the x-direction.
  • the suspension brackets 14, 15 are connected to the bogie in joints D1 and D2.
  • the hanging brackets 14, 15 are pivotably connected to the brake caliper unit 1 via further joints E1 and E2.
  • FIG. 3 shows the kinematic diagram of the brake caliper unit 1 of the first exemplary embodiment according to FIG. 2 when new and without wear.
  • Figure 4 shows the state of wear in a kinematic scheme.
  • the caliper levers 2, 3 are with their lever sections 2a, 2b; 3a, 3b shown only schematically with straight lines. These lever geometries and the pull rod 6 are each regarded as stiff.
  • a distance a is indicated between the joints A1 and A2 which the brake pads 4, 5 have.
  • a further distance c referred to here as a further reference line 9, lies between the joints C1 and C2, between which the brake cylinder 7 is fitted.
  • the stationary reference line 8 corresponds to the schematic pull rod 6.
  • the angle ⁇ is enclosed between the lever sections 2a, 2b around the joint B1.
  • this angle ⁇ is constant and is divided by the reference line 8 into two partial angles ⁇ 1, ⁇ 2.
  • the lever section 2b of the caliper lever 2 and the reference line 8 enclose the angle ⁇ i, whereas the lever section 2a of the caliper lever 2 and the reference line 8 enclose the angle ⁇ z.
  • these angular relationships are present as in joint B1, but they are not entered here, since the explanations for joint B1 also apply to joint B2.
  • the reference lines 8 and 9 are parallel to each other and perpendicular in the y-coordinate to the x-coordinate.
  • a central plane 13a of the brake disc 13 lies in the longitudinal axis of the brake caliper unit 1.
  • the lever section 2a and the reference line 9 enclose an angle ⁇ in the joint C1. This also applies to joint C2.
  • the sensor 11 of the wear sensor device 10 is shown here symbolically as a small box around the joint B1.
  • the sensor 11 can detect both the angle ßi, the angle ßa or both in each case to the stationary reference line 8.
  • FIG. 4 shows the condition of the brake caliper unit 1 schematically when the brake pads 4, 5 and the brake disc 13 are worn.
  • the distance a is reduced to a distance a' due to the wear of the brake pads 4, 5 and the brake disc 13.
  • the partial angles ⁇ ′1 and ⁇ ′2 have arisen in the process, but they are different from the partial angles ⁇ 1 and ⁇ 2′ in the state without wear.
  • the distance c is increased to a distance c'.
  • the angle y' has decreased compared to the angle y to this.
  • the distance a can be determined based on the geometry and thus the wear of the brake pads 4, 5 and the brake disk 13.
  • the additional sensors 11 can serve to check the plausibility of the determined value for the wear.
  • Figure 5 shows a schematic view of the brake caliper unit 1 according to the invention as shown in Figure 4 in the installed state with a wheel brake disc 13' within a wheel R.
  • accumulated wear of the brake pads 4, 5 and the brake disc 13, 13' can also be determined by measuring the relative movements, i.e. changes in angles, in the joints D1, D2; E1, E2 of one or both hanging straps 14, 15 about the respective associated hanging axis 14a, 14b; 15a, 15b, which connects the brake pad holder with the brake pads 4, 5 attached thereto and the bogie.
  • stationary vertical reference lines 8b and reference lines 8c of the movable hanging brackets 14, 15 each enclose an angle to be measured.
  • the reference lines 8b and the reference lines 8c intersect in the hanging axes 14a, 15a of the joints D1, D2.
  • the reference lines 8c each run through the hanging axis 14a of the joint D1 and through the hanging axis 15a of the joint D2.
  • further pairs of reference lines which are not shown here but are easy to imagine, can run through the hanging axes 14b, 15b of the joints E1 and E2 if, for example, sensors 11 are fitted in the joints E1, E2.
  • At least one, preferably two or more sensors 11 can be used as angle sensors, which are connected to the evaluation unit 12 .
  • these sensors 11 alone or together with the other sensors 11 in the joints A1, A2; B1 , B2; C1, C2 are used.
  • the use of the sensor device 10 according to the invention makes it possible to record information that goes beyond the wear. This can be information about the route or the sine wave, which the train wheel set continuously deflects from its initial position. In the case of the brake caliper units 1, these movements act on the hanging brackets 14, 15 or in the case of compact brake calipers (see Figure 6) on the caliper levers 2, 3,
  • Such information can be compared and evaluated by means of the evaluation unit 12 from the measurement signals of the sensors 11 used in connection with previously stored data from the train control, e.g. about the course of the route. In this way, deviations from normal behavior of the measurement signals during train operation can be detected. Appropriate warnings and measures can be taken at an early stage.
  • FIG. 6 shows a schematic top view of a second exemplary embodiment of the brake caliper unit 1 according to the invention in the form of a compact brake caliper unit 1 with a wear sensor device 10 .
  • Figure 7 shows an underside of the second embodiment according to Figure 6.
  • This brake caliper unit 1 is also called a compact brake caliper unit 1 . It comprises two caliper levers 2, 3, one end of each of which is connected to the brake pads 4, 5 via their pad holders in the joints A1, A2 and the other end is connected to an adjusting device 25 arranged between the joints C1, C2.
  • the central parts of the caliper levers 2, 3 are coupled to a housing 6a in joints B1, B2, the coupling point of the caliper lever 3 in joint B2 having the form of a simple pivot bearing 17.
  • the coupling point of the other caliper lever 2 is formed in the joint B1 as an eccentric gear 20 which is moved by a piston rod 23 of a brake cylinder 24 in the housing 6a via a crank arm 22 in the direction of the two caliper levers 2, 3.
  • the piston rod 23 is pivotally connected to the crank arm 22 in a pivot axis 23a.
  • the pivot axis 23a runs in the z-direction.
  • the eccentric gear 20 has a shaft 18 which is rotatable about an axis of rotation 18a in the housing 6a.
  • the axis of rotation 18a is provided with an eccentricity 21, which is directed obliquely backwards and outwards away from the brake disc 13, and carries a pin 19.
  • An axis of the pin 19 is the steering axis B10 of the joint B1.
  • the eccentric gear 22 enables a high power conversion ratio with relatively short caliper levers 2, 3.
  • the compact brake caliper unit 1 of a rail vehicle comprises one or more sensors 11 in the articulation points (A1, A2; B1, B2; C1, C2) or in the articulated connections of the eccentric gear 20 or between a joint head 23a of the piston rod 23 of the brake cylinder 24 and the Crank arm 22.
  • these sensors 11 can be angle sensors.
  • At least one sensor 11 of the wear sensor device 10 as an angle sensor detects the relative angular movements of the eccentric gear 20 with the eccentricity 21 relative to the housing 6a or of the crank arm 22 relative to the housing 6a or of the piston rod 23 relative to the crank arm 22 .
  • the wear can be determined (also additionally) in that the longitudinal movements of the piston rod 23 of the brake cylinder 24 are detected by means of a travel sensor 11a.
  • a travel sensor 11a is connected to the evaluation unit 12 in the manner described above. It is designed, for example, as a linear potentiometer, inductive or capacitive displacement sensor, or/and as an optical displacement sensor.
  • FIG. 8 shows a schematic plan view of a variation of the second exemplary embodiment according to FIGS. 6 to 7.
  • the wear of the brake pads 4, 5 of the brake caliper unit 1 can be determined by detecting the relative movements in a parallel guide device 26 of the brake caliper unit 1.
  • This can be realized, for example, by using gear wheels 27 which engage with toothed sections 37a of parallel links 37, for example.
  • the gears 27 are in turn connected directly or indirectly to sensors 11, in particular special angle sensors, coupled.
  • the gear wheels 27 each have axes 27a, which here are parallel to the axes of the joints A1, A2; B1 , B2; C1, C2 run.
  • the parallel guide device 26 comprises two parts:
  • a guide device 26 with a guide slot 26a which is rigidly connected to the housing 6a (or can also be part of the housing 6a)
  • the parallel links 37 which are rigidly connected to the pad holders of the brake pads 4, 5 (or can also be part of the respective pad holder), and are guided in the guide slot 26a.
  • the guidance of the guide device 26 is designed in such a way that the pad holder always remains at right angles to the housing 6a, regardless of the position of a main lever. This is achieved by guiding the caliper levers 2, 3 in the guide slots 26a with the same radius as the main lever between the housing 6a and pad holder.
  • a rotation of a respective gear wheel 27 about its axis 27a has a rotation angle s, which can be measured and used for measuring wear.
  • FIG. 9 shows a schematic diagram 28 of wear graphs of the brake caliper unit 1.
  • the measurement signal S of one or more sensors 11 of the wear sensor device 10 of the brake caliper unit 1 is plotted as a function of time t.
  • the measurement signal S is received by the evaluation unit 12, amplified and evaluated. Evaluation results are forwarded by the evaluation unit 12 to suitable display, data processing and storage devices.
  • the measurement signal S shows the longitudinal or angular movements and corresponds to the sum of the wear on the brake pads 4, 5, the brake disc 13 and the clearance.
  • the braking process curve 29 (applying the brake, releasing the brake) progresses in the shape of a rhombus towards higher wear values if the measurement signal S is recorded continuously.
  • Reference number 30 designates a braking stroke when applying the brake.
  • a pad wear graph 31 runs like a triangular function, increasing up to a maximum wear value of pad wear 33, at which pad change of the brake pads 4, 5 then takes place.
  • a disc wear graph 34 has an elongated sawtooth profile.
  • a change of the brake disc 13 is only required as a disc change 35 after a number of lining changes 32 when the disc wear 36 is at its maximum.
  • the form of the measurement signal 3 of the brake lining wear 31 is also a sawtooth profile, but the brake linings 4, 5 have to be changed more frequently than the brake disc 13.
  • FIG. 10 shows a schematic flow chart of an exemplary embodiment of a method according to the invention for detecting wear on brake linings 4, 5 and brake discs 13, 13′ of brake caliper unit 1.
  • a first method step VS1 positions and the relative changes in position of brake caliper components such as caliper levers 2, 3 are detected with at least one sensor 11 during braking processes
  • the at least one sensor 11 is an angle sensor and detects angles and angle changes between a caliper lever 2, 3 and a stationary reference line 8 and/or between a lever lug 14, 15 of the brake caliper unit 1 with respect to a stationary reference line 8b.
  • the at least one sensor 11a can also be a travel sensor and detects a travel of a piston rod 23 of a brake cylinder 24 of the brake caliper unit 1. It is also possible for a sensor 11 to be an angle sensor and another sensor 11a to be a travel sensor. In a second method step VS2, the at least one sensor 11 generates measurement signals S based on the recorded measurement values and forwards them to an evaluation unit 12.
  • the evaluation unit 12 evaluates the measurement signals S in such a way that the wear values for lining wear and disc wear of the brake caliper unit 1 summed up in the measurement signals S are determined.
  • the wear values are then compared with previously stored limit values for changing pads and discs. According to the comparison results, displays, warnings, etc. are output on suitable media.
  • the measurement signals can be evaluated in such a way that information about the route or the sine curve, which continuously deflects the train wheel set from its starting position, can be determined.
  • the measurement signal(s) supplied by the sensors 11, 11a can also be used to detect the loss of a brake pad 4, 5 and/or to check whether the brake caliper unit 1 is actuated or ge - solves is.
  • the evaluation unit 12 can also use comparison values to determine wear of the entire brake caliper unit 1 from all of the measured values recorded and the wear values determined from them.

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Abstract

The invention relates to a brake caliper unit (1) of a disc brake, in particular for rail vehicles, comprising two caliper levers (2, 3), a brake cylinder (7, 24), brake linings (4, 5), and a wear sensor device (10). The wear sensor device (10) has at least one sensor (11, 11a) and an analysis unit (12), wherein the at least one sensor (11, 11a) directly or indirectly detects the position and a change in the relative position of one caliper lever (2, 3) and is connected to the analysis unit (12). The invention also relates to a method for ascertaining the wear of brake linings (4, 5) and a brake disc (13, 13') of a brake caliper unit (1).

Description

Bremszangeneinheit mit einer Verschleißsensorvorrichtung, und Brake caliper assembly with a wear sensing device, and
Verfahren zum Erfassen von Verschleiß von Bremsbelägen und Brems- scheibe einer Bremszangeneinheit Method for detecting wear of brake pads and brake disc of a brake caliper unit
Die Erfindung betrifft eine Bremszangeneinheit mit einer Verschleißsensorvor- richtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Erfassen von Verschleiß einer Bremszangenein- heit. The invention relates to a brake caliper unit with a wear sensor device according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a method for detecting wear of a brake caliper unit.
Derartige Bremszangeneinheiten sind aufgrund ihrer Bremsleistung in der Ei- senbahnindustrie weit verbreitet, insbesondere für Lokomotiven, Straßenbah- nen und mehrgliedrige Zugeinheiten. Such brake caliper units are widely used in the railway industry because of their braking performance, particularly for locomotives, trams and multiple-unit trains.
Während des täglichen Bremsbetriebs verschleißen die Bremsbeläge und die Bremsscheibe. Aus Sicherheitsgründen muss der Zustand der Bremsen regel- mäßig überprüft werden, wobei das derzeitige Prüfverfahren auf der visuellen Überprüfung von Bremsbelägen und Bremsscheiben durch das Wartungsper- sonal beruht. Dies ist kostenintensiv und erfordert gut geschultes Wartungsper- sonal. During daily braking operation, the brake pads and the brake disc wear out. For safety reasons, the condition of the brakes must be checked regularly, with the current inspection method being based on the visual inspection of brake pads and brake discs by maintenance personnel. This is expensive and requires well-trained maintenance personnel.
Eine automatische Verschleißerkennung ist für Scheibenbremsen bekannt, bei- spielsweise aus Dokument WO 2018/178018 A1. Gemäß diesem Dokument ist ein berührungsloser Betätigungssensor an oder in dem Bremsbelaghalter oder an oder in einem mit dem Bremsbelaghalter verbundenen Bremszangenhebel eingesetzt. Der Sensor misst den Abstand zu einer Seitenfläche der Brems- scheibe, um den Verschleiß der Bremsbeläge berechnen zu können. Eine sol- che Anordnung wird jedoch als nachteilig angesehen, da sie zu anfällig ist, weshalb für einen robusten Betrieb zu viel Schutz erforderlich ist. Automatic wear detection is known for disc brakes, for example from document WO 2018/178018 A1. According to this document, a non-contact actuation sensor is used on or in the brake pad holder or on or in a brake caliper lever connected to the brake pad holder. The sensor measures the distance to a side surface of the brake disc in order to be able to calculate the wear on the brake pads. However, such an arrangement is considered disadvantageous as it is too vulnerable, requiring too much protection for robust operation.
Darüber hinaus wird nur den Verschleiß eines Bremsbelags erfasst, und ein Verschleiß der Scheibe kann nicht bestimmt werden. In addition, only the wear of a brake pad is detected and wear of the disc cannot be determined.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Bremszangeneinheit mit einer automatischen Verschleißerfassung für Bremsbeläge und Brems- scheibe bereitzustellen, wobei gleichzeitig Kosten und Wartungszeit verringert werden. Eine weitere Aufgabe ist es, ein verbessertes Verfahren zum Erfassen von Verschleiß von Bremsbelägen und Bremsscheibe einer Bremszangeneinheit anzugeben. The object of the invention is to provide an improved brake caliper unit with automatic wear detection for brake pads and brake disc, while reducing costs and maintenance time at the same time. A further object is to specify an improved method for detecting wear of brake pads and brake disc of a brake caliper unit.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. The object is solved by the subject matter of claim 1.
Die weitere Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 10 gelöst The further object is achieved by a method according to claim 10
Ein Erfindungsgedanke besteht darin, den Verschleiß mittels mindestens eines Sensors zu erfassen, der die Positionen und die relativen Positionsänderungen von Bremszangenkomponenten direkt oder indirekt erfasst One idea of the invention consists in detecting the wear by means of at least one sensor, which directly or indirectly detects the positions and the relative changes in position of brake caliper components
Eine erfindungsgemäße Bremszangeneinheit, insbesondere für Schienenfahr- zeuge, umfasst zwei Zangenhebel, einen Bremszylinder, Bremsbeläge und ei- ne Verschleißsensorvorrichtung. Die Verschleißsensorvorrichtung weist min- destens einen Sensor und eine Auswerteeinheit auf, wobei der mindestens ei- ne Sensor eine Position und eine relative Positionsänderung eines Zangenhe- bels direkt oder indirekt erfasst und mit der Auswerteeinheit verbunden ist. A brake caliper unit according to the invention, in particular for rail vehicles, comprises two caliper levers, a brake cylinder, brake linings and a wear sensor device. The wear sensor device has at least one sensor and one evaluation unit, with the at least one sensor directly or indirectly detecting a position and a relative change in position of a tong lever and being connected to the evaluation unit.
Damit wird eine Anwendung eines Sensors geschaffen, um den Verschleißsta- tus der Bremsbeläge und der Bremsscheibe auf automatisierte Weise zu erfas- sen. This creates an application of a sensor in order to detect the wear status of the brake pads and the brake disc in an automated manner.
Eine direkte Erfassung wird dadurch realisiert, dass der mindestens ein Sensor mit einer Komponente der Bremszangeneinheit verbunden ist und deren Positi- on gegenüber einem ortsfesten Teil oder einer ortsfesten Bezugslinie erfasst. Eine indirekte Erfassung erfolgt dadurch, dass der Sensor die Bewegung eines Teils erfasst, welches eine Positionsänderung einer Komponente der Brems- zangeneinheit bewirkt. Direct detection is realized in that the at least one sensor is connected to a component of the brake caliper unit and detects its position in relation to a stationary part or a stationary reference line. Indirect detection occurs in that the sensor detects the movement of a part that causes a change in the position of a component of the brake caliper unit.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Ermitteln von Verschleiß von Bremsbe- lägen und Bremsscheibe einer Bremszangeneinheit einer Scheibenbremse, insbesondere für Schienenfahrzeuge, aulweisend zwei Zangenhebel, einen Bremszylinder, Bremsbeläge und eine Verschleißsensorvorrichtung weist die Verfahrensschritte auf: (VS1) Erfassen von Positionen und relativen Positions- änderungen von Komponenten der Bremszangeneinheit mit mindestens einem Sensor bei Bremsvorgängen; (VS2) Erzeugen von Messsignalen anhand der erfassten Messwerte und Weiterleiten der Messsignale an eine Auswerteein- heit; und (VS3) Auswerten der Messsignale durch die Auswerteeinheit derart, dass die in den Messsignalen aufsummierten Verschleißwerte für Belagver- schleiß und Scheibenverschleiß der Bremszangeneinheit ermittelt werden. A method according to the invention for determining wear of brake pads and brake disc of a brake caliper unit of a disc brake, in particular for rail vehicles, comprising two caliper levers, a brake cylinder, brake pads and a wear sensor device, has the procedural steps: (VS1) detecting positions and relative changes in position Components of the brake caliper unit with at least one sensor during braking; (VS2) generating measurement signals based on the measured values recorded and forwarding the measurement signals to an evaluation unit; and (VS3) evaluation of the measurement signals by the evaluation unit in such a way that the wear values for pad wear and disc wear of the brake caliper unit summed up in the measurement signals are determined.
Ein besonderer Vorteil hierin besteht, dass eine automatische Ermittlung nicht nur von Belagverschleiß sondern auch von Scheibenverschleiß einfach möglich ist. A particular advantage here is that an automatic determination not only of pad wear but also of disc wear is easily possible.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Further advantageous configurations are specified in the dependent claims.
In einer bevorzugten Ausführung ist der mindestens eine Sensor Ver- schleißsensorvorrichtung ein Winkelsensor, der in einem Gelenk eines der Zangenhebel angeordnet ist und einen Winkel zwischen einer ortsfesten Be- zugslinie der Bremszangeneinheit und einer Bezugslinie des Zangenhebels er- fasst. Winkelsensoren sind kostengünstige marktübliche Bauteile mit hoher Qualität und einfacher Einbaumöglichkeit. Eine besondere und kostenaufwän- dige Anpassung an die Einbauumgebung ist nicht erforderlich. In a preferred embodiment, the at least one sensor wear sensor device is an angle sensor that is arranged in a joint of one of the caliper levers and detects an angle between a stationary reference line of the brake caliper unit and a reference line of the caliper lever. Angle sensors are inexpensive, commercially available components with high quality and easy installation options. A special and costly adaptation to the installation environment is not necessary.
In einer weiteren Ausführung ist mindestens ein weiterer Sensor der Ver- schleißsensorvorrichtung ein Winkelsensor, der in einem Gelenk einer oder beider Hängelaschen, welche Bremsbelaghalter mit daran befestigten Brems- belägen der Bremszangeneinheit und ein zuzuordnendes Drehgestell verbin- den, angeordnet ist und einen Winkel zwischen einer ortsfesten vertikalen Be- zugslinien und einer Bezugslinie der zugehörigen Hängelasche erfasst. In a further embodiment, at least one additional sensor of the wear sensor device is an angle sensor, which is arranged in a joint of one or both suspension brackets, which connect the brake pad holder with the brake pads of the brake caliper unit attached thereto and an associated bogie, and measures an angle between a fixed vertical reference lines and a reference line of the associated hanging bracket.
Alternativ oder zusätzlich kann der mindestens eine Sensor ein Wegsensor sein und Längsbewegungen einer Kolbenstange eines Bremszylinders erfas- sen. Dies ist vorteilhaft einfach realisierbar. Zudem ist auch solch ein Weg- sensor ein handelsübliches kostengünstiges Bauteil mit hoher Qualität Alternatively or additionally, the at least one sensor can be a displacement sensor and can detect longitudinal movements of a piston rod of a brake cylinder. This is advantageously easy to implement. In addition, such a displacement sensor is also a commercially available, low-cost component with high quality
In einer anderen Ausführung kann alternativ oder zusätzlich der mindestens ei- ne Sensor ein Wegsensor sein und einen Abstand zwischen den Gelenken der Zangenhebel, zwischen welchen der Bremszylinder oder eine Nachstellvorrich- tung angeordnet ist, erfassen. Dies ist ebenfalls vorteilhaft einfach zu realisie- ren. In another embodiment, the at least one sensor can alternatively or additionally be a travel sensor and detect a distance between the joints of the caliper levers, between which the brake cylinder or an adjustment device is arranged. This is also advantageously easy to implement.
In einer noch weiteren Ausführung ist der mindestens eine Sensor der Ver- schleißsensorvorrichtung ein Winkelsensor, der die relativen Winkelbewegun- gen eines Exzentergetriebes mit einer Exzentrizität relativ zu einem Gehäuse oder eines Kurbelarms des Exzentergetriebes relativ zu dem Gehäuse oder ei- ner Kolbenstange eines Bremszylinders relativ zu dem Kurbelarm des Exzen- tergetriebes erfasst. Auf diese Weise kann auch eine so genannte Kompakt- Bremszangeneinheit vorteilhaft mit der Verschleißsensorvorrichtung versehen werden, wobei weitere Anbaustellen für weitere Sensoren, insbesondere zur vorteilhaften Plausibilisierung von erfassten Messwerten, vorhanden sind. In yet another embodiment, the at least one sensor of the wear sensor device is an angle sensor that measures the relative angular movements of an eccentric gear with an eccentricity relative to a housing or a crank arm of the eccentric gear relative to the housing or a crank arm. Ner piston rod of a brake cylinder recorded relative to the crank arm of the eccentric gear. In this way, a so-called compact brake caliper unit can also be advantageously provided with the wear sensor device, with further attachment points for further sensors being present, in particular for the advantageous plausibility check of measured values recorded.
Bei Bremszangeneinheiten mit Parallelführungseinrichtung kann der mindes- tens eine Sensor der Verschleißsensorvorrichtung ein Winkelsensor sein, der die Relativbewegungen in der Parallelführungseinrichtung der Bremszangen- einheit erfasst. Dieser Sensor kann sowohl vorteilhaft als einziger Sensor der Verschleißsensorvorrichtung vorgesehen sein, als auch als weiterer Sensor für Plausibilisierungszwecke. In the case of brake caliper units with a parallel guide device, the at least one sensor of the wear sensor device can be an angle sensor that detects the relative movements in the parallel guide device of the brake caliper unit. This sensor can advantageously be provided as the only sensor of the wear sensor device or as an additional sensor for plausibility checking purposes.
Es ist vorgesehen, dass der mindestens eine Sensor mindestens einen elektrisch veränderbaren Widerstand, induktive, kapazitive, optische Funkti- onselemente oder Kombinationen daraus aufweist. Ein elektrisch veränderba- rer Widerstand, z.B. als Potentiometer, verliert seine Einstellung und somit den erfassten Messwert bei Stromausfall nicht. Für die anderen Ausführungen kön- nen entsprechende Speicher in der Auswerteeinrichtung vorgesehen sein. It is provided that the at least one sensor has at least one electrically variable resistance, inductive, capacitive, optical functional elements or combinations thereof. An electrically variable resistor, e.g. as a potentiometer, does not lose its setting and thus the measured value recorded in the event of a power failure. Corresponding memories can be provided in the evaluation device for the other versions.
In einer bevorzugten Ausführung ist die Bremszangeneinheit für eine pneuma- tische Scheibenbremse ausgebildet. Dies ist vorteilhaft, da die meisten Schie- nenfahrzeuge mit Druckluft ausgerüstet sind. In a preferred embodiment, the brake caliper unit is designed for a pneumatic disc brake. This is advantageous since most rail vehicles are equipped with compressed air.
In einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens ist der mindestens eine Sen- sor ein Winkelsensor und erfasst Winkel und Winkeländerungen zwischen ei- nem Zangenhebel und einer ortsfesten Bezugslinie oder/und zwischen einer Hebellasche der Bremszangeneinheit zu einer ortsfesten Bezugslinie. Ein be- sonderer Vorteil ist es, dass der Sensor den Messwert sowohl statisch als auch dynamisch erfasst und raumsparend ausgebildet ist. In a preferred embodiment of the method, the at least one sensor is an angle sensor and detects angles and angle changes between a caliper lever and a stationary reference line and/or between a lever bracket of the brake caliper unit with respect to a stationary reference line. A particular advantage is that the sensor records the measured value both statically and dynamically and is designed to save space.
Eine weitere Ausführung sieht vor, dass der mindestens eine Sensor ein Weg- sensor ist und einen Weg einer Kolbenstange eines Bremszylinders der Bremszangeneinheit oder einen Abstand zwischen Gelenken der Zangenhebel, zwischen welchen der Bremszylinder oder eine Nachstellvorrichtung angeord- net ist, erfasst. Auf diese Weise kann ein Einsatzbereich vorteilhaft erweitert werden. Es ist von Vorteil, wenn die Auswerteeinheit die ermittelten Verschleißwerte mit vorher gespeicherten Grenzwerten für Belagwechsel und Scheibenwechsel vergleicht und entsprechend der Vergleichsergebnisse Anzeigen, Warnungen, usw. auf passenden Medien ausgibt. Damit wird eine einfache und effektive Verschleißermittlung ermöglicht. A further embodiment provides that the at least one sensor is a travel sensor and detects a travel of a piston rod of a brake cylinder of the brake caliper unit or a distance between joints of the caliper lever between which the brake cylinder or an adjustment device is arranged. In this way, an area of use can be advantageously expanded. It is advantageous if the evaluation unit compares the determined wear values with previously stored limit values for changing pads and discs and outputs displays, warnings, etc. on suitable media according to the comparison results. This enables a simple and effective determination of wear.
Eine noch weitere Ausführung sieht vor, dass die Auswerteeinheit die Messsig- nale derart auswertet, dass Informationen über die Strecke oder den Sinuslauf, welcher den Zugradsatz kontinuierlich aus seiner Ausgangsposition auslenkt, ermittelt werden. Ein Vorteil hierbei ist die erweiterte Funktionalität der Auswer- teeinheit. Zusätzliche Vorrichtung sind dazu nicht erforderlich. Yet another embodiment provides that the evaluation unit evaluates the measurement signals in such a way that information about the route or the sine curve, which continuously deflects the train wheel set from its starting position, is determined. One advantage here is the extended functionality of the evaluation unit. Additional devices are not required for this.
Es ist zudem von großem Vorteil, wenn die Auswerteeinheit bei einer Anord- nung von mehreren Sensoren deren Messsignale untereinander zur Plausibili- sierung der ermittelten Verschleißwerte verwendet, da auf diese Weise eine Fehlerrate der ermittelten Werte verringert werden kann. In addition, it is of great advantage if the evaluation unit uses their measurement signals in an arrangement of several sensors to check the plausibility of the determined wear values, since in this way an error rate of the determined values can be reduced.
In einer noch weiteren Ausführung verwendet die Auswerteeinheit das/die von dem/den Sensoren gelieferte/n Messsignal/e dazu, um den Verlust eines Bremsbelags zu erfassen oder/und zu prüfen, ob die Bremszangeneinheit betä- tigt oder gelöst ist. Damit kann die Funktionalität der Auswerteeinheit vorteilhaft erweitert werden. In yet another embodiment, the evaluation unit uses the measurement signal(s) supplied by the sensor(s) to detect the loss of a brake pad and/or to check whether the brake caliper unit is actuated or released. The functionality of the evaluation unit can thus be advantageously expanded.
Es ist außerdem ein großer Vorteil, dass die Auswerteeinheit aus all den er- fassten Messwerten und daraus ermittelten Verschleißwerten anhand von Ver- gleichswerten einen Verschleiß von Bremsbelägen und Bremsscheibe der ge- samten Scheibenbremse ermittelt. It is also a great advantage that the evaluation unit uses comparative values to determine wear of the brake pads and brake disc of the entire disc brake from all the measured values recorded and the wear values determined from them.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefüg- ten Zeichnungen beschrieben. Exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the attached drawings.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 eine schematische Draufsicht einer konventionellen Brems- zangeneinheit; FIG. 1 shows a schematic plan view of a conventional brake caliper unit;
Figur 2 eine schematische Perspektivansicht eines ersten Ausfüh- rungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bremszangenein- heit mit einer Verschleißsensorvorrichtung; Figur 3 - 4 kinematische Schemata der Bremszangeneinheit des ersten Ausführungsbeispiels nach Figur 2 in verschiedenen Ver- schleißzuständen; FIG. 2 shows a schematic perspective view of a first exemplary embodiment of a brake caliper unit according to the invention with a wear sensor device; 3-4 kinematic diagrams of the brake caliper unit of the first exemplary embodiment according to FIG. 2 in various states of wear;
Figur 5 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Brems- zangeneinheit nach Figur 4 im eingebauten Zustand; FIG. 5 shows a schematic view of the brake caliper unit according to the invention according to FIG. 4 in the installed state;
Figur 6 - 7 schematische Draufsichten eines zweiten Ausführungsbei- spiels der erfindungsgemäßen Bremszangeneinheit in Aus- führung einer Kompakt-Bremszangeneinheit mit einer Ver- schleißsensorvorrichtung ; FIG. 6-7 schematic top views of a second exemplary embodiment of the brake caliper unit according to the invention in the form of a compact brake caliper unit with a wear sensor device;
Figur 8 eine schematische Draufsicht einer Variation des zweitenFigure 8 is a schematic plan view of a variation of the second
Ausführungsbeispiels nach Figur 6 - 7; Embodiment according to Figure 6 - 7;
Figur 9 ein schematisches Schaubild von Verschleißgraphen; und Figure 9 is a schematic diagram of wear graphs; and
Figur 10 ein schematisches Flussdiagramm eines Ausführungsbei- spiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. FIG. 10 shows a schematic flow diagram of an exemplary embodiment of a method according to the invention.
Figur 1 zeigt eine schematische Draufsicht einer konventionellen Bremszan- geneinheit 1. Figure 1 shows a schematic top view of a conventional brake caliper unit 1.
Koordinaten x, y, z dienen in den Figuren zur Orientierung. Die Koordinate x verläuft in Längsrichtung der Bremszangeneinheit 1, die Koordinate y quer da- zu, wobei die Koordinate z hier ein vertikale Richtung bildet. Andere Lagen der Bremszangeneinheit 1 sind natürlich auch möglich. Coordinates x, y, z are used in the figures for orientation. The coordinate x runs in the longitudinal direction of the brake caliper unit 1, the coordinate y transversely to it, the coordinate z forming a vertical direction here. Other positions of the brake caliper unit 1 are of course also possible.
Die Bremszangeneinheit 1 bildet eine Scheibenbremse für ein Schienenfahr- zeug und umfasst hier zwei doppelwangige Zangenhebel 2, 3, zwei Bremsbe- läge 4, 5, Zugstange 6 und einen Bremszylinder 7. Die doppelwangigen Zan- genhebel 2, 3 weisen jeweils in zwei Horizontalebenen (x-y-Ebene) jeweils zwei Hebelabschnitte 2a, 2b; 3a, 3b auf. In einem jeweiligen gedachten Verbin- dungspunkt der Hebelabschnitte 2a, 2b; 3a, 3b sind die Zangenhebel 2, 3 mit einem jeweiligen Gelenk B um eine jeweilige Hebelachse in z-Richtung ver- schwenkbar angebracht Die Gelenke B sind in den beiden Horizontalebenen jeweils durch Zugstange 6 und in Vertikalrichtung jeweils durch eine Vertikal- stange 16 (siehe Figur 2) verbunden. Auf einer Seite der Zangenhebel 2, 3 sind die Bremsbeläge 4, 5 über Belaghal- ter an freien Enden der Zangenhebel 2, 3 in Gelenken A verschwenkbar ange- bracht. An den anderen freien Enden der Zangenhebel 2, 3 ist der Bremszylin- der 7 mit oder ohne Verschleißnachsteller in Gelenken C gelenkig angelenkt. Der Bremszylinder 7 kann z.B. pneumatisch, hydraulisch, elektromechanisch o.dgl. angetrieben sein. Die Bremsbeläge 4, 5 sind beidseitig einer hier nicht dargestellten Bremsscheibe 13 (siehe Figur 2), die als Wellen-Bremsscheibe oder Rad-Bremsscheibe 13’ ausgeführt ist (siehe Fig. 5), angeordnet. The brake caliper unit 1 forms a disc brake for a rail vehicle and here includes two double-sided caliper levers 2, 3, two brake pads 4, 5, pull rod 6 and a brake cylinder 7. The double-sided caliper levers 2, 3 each point in two horizontal planes ( xy plane) two lever sections 2a, 2b; 3a, 3b up. In a respective imaginary connection point of the lever sections 2a, 2b; 3a, 3b, the tong levers 2, 3 are attached with a respective joint B so that they can pivot about a respective lever axis in the z direction. The joints B are each connected in the two horizontal planes by a connecting rod 6 and in the vertical direction by a vertical rod 16 (see Fig Figure 2) connected. On one side of the caliper levers 2, 3, the brake pads 4, 5 are pivotably mounted in joints A via pad holders on the free ends of the caliper levers 2, 3. At the other free ends of the caliper levers 2, 3, the brake cylinder 7 is articulated in joints C with or without a wear adjuster. The brake cylinder 7 can, for example, pneumatically, hydraulically, electromechanically or the like. be driven. The brake linings 4, 5 are arranged on both sides of a brake disk 13 (not shown here) (see FIG. 2), which is designed as a shaft brake disk or wheel brake disk 13' (see FIG. 5).
Während eines Bremsvorgangs wird der Bremszylinder 7 beim Zuspannen der Bremse aktiviert und vergrößert den Abstand in y-Richtung zwischen den Ge- lenken C. Da die Zugstangen 6 die Positionen der Zangenhebel 2, 3 in den Ge- lenken B fixiert, wird der Abstand in y-Richtung zwischen den Bremsbelägen 4, 5 und ihren Gelenken A verringert. Die Bremsbeläge 4, 5 werden so gegen die Bremsscheibe 13 gedrückt. During a braking process, the brake cylinder 7 is activated when the brake is applied and increases the distance in the y-direction between the joints C. Since the tie rods 6 fix the positions of the caliper levers 2, 3 in the joints B, the distance in y-direction between the brake pads 4, 5 and their joints A is reduced. The brake pads 4, 5 are pressed against the brake disc 13.
Wenn die Bremse gelöst wird, wird der Bremszylinder 7 nicht betätigt, der Ab- stand zwischen den Gelenken C wird daher verringert, und der Abstand zwi- schen den Belaghaltern, d.h. den Bremsbelägen 4, 5 und ihren Gelenken A wird vergrößert. Die Bremsbeläge 4, 5 werden nicht mehr gegen die Brems- scheibe 13 gedrückt. When the brake is released, the brake cylinder 7 is not actuated, the distance between the joints C is therefore reduced, and the distance between the pad holders, i.e. the brake pads 4, 5 and their joints A is increased. The brake pads 4, 5 are no longer pressed against the brake disc 13.
Die Verwendung eines Verschleißnachstellers stellt sicher, dass das Brems- spiel, das auch als Lüftspiel bezeichnet wird, während der Betriebsdauer bei gelöster Bremse konstant gehalten wird. The use of a wear adjuster ensures that the brake play, which is also referred to as the clearance, is kept constant during the period of operation when the brake is released.
Während des Betriebs der Bremse nehmen der Verschleiß der Bremsbeläge 4, 5 und der Bremsscheibe 13 zu und bewirken, dass sich der Abstand zwischen den Gelenken C vergrößert und der Abstand zwischen den Belaghaltern, d.h. den Bremsbelägen 4, 5 und ihren Gelenken A verringert wird. During operation of the brake, the wear of the brake pads 4, 5 and the brake disc 13 increases, causing the distance between the pivots C to increase and the distance between the pad holders, i.e. the brake pads 4, 5 and their pivots A to decrease.
Figur 2 stellt eine schematische Perspektivansicht eines ersten Ausführungs- beispiels einer erfindungsgemäßen Bremszangeneinheit 1 mit einer Ver- schleißsensorvorrichtung 10 dar. In den Figuren 3 und 4 sind kinematische Schemata der Bremszangeneinheit 1 des ersten Ausführungsbeispiels nach Figur 2 in verschiedenen Verschleißzuständen gezeigt. Zur besseren Unterscheidung der einzelnen Gelenken A, B, C sind diese je- weils unterschiedlich mit A1 , A2; B1 , B2 und C1 , C2 bezeichnet. FIG. 2 shows a schematic perspective view of a first exemplary embodiment of a brake caliper unit 1 according to the invention with a wear sensor device 10. FIGS. 3 and 4 show kinematic diagrams of the brake caliper unit 1 of the first exemplary embodiment according to FIG. 2 in various states of wear. For better differentiation of the individual joints A, B, C, these are each different with A1, A2; B1 , B2 and C1 , C2 denoted.
Durch jedes Gelenk A1 , A2; B1 , B2; C1 , C2 verläuft jeweils eine in z-Richtung (hier in vertikaler Richtung) liegende Gelenkachse A10, A20; B10, B20; C10, C20. Through each joint A1, A2; B1 , B2; C1, C2 each have a joint axis A10, A20 running in the z-direction (here in the vertical direction); B10, B20; C10, C20.
Im Unterschied zu der konventionellen Bremszangeneinheit 1 nach Figur 1 weist die erfindungsgemäße Bremszangeneinheit 1 die Verschleißsensorvor- richtung 10 auf. Die Verschleißsensorvorrichtung 10 umfasst hier zwei Senso- ren 11 und eine Auswerteeinheit 12. In contrast to the conventional brake caliper unit 1 according to FIG. 1, the brake caliper unit 1 according to the invention has the wear sensor device 10 . The wear sensor device 10 here comprises two sensors 11 and an evaluation unit 12.
Die Sensoren 11 sind in diesem Ausführungsbeispiel als Winkelsensoren aus- gebildet und in den Gelenken B1 und B2 angebracht. Die Sensoren 11 können elektrisch veränderbare Widerstände (Potentiometer), induktive (Hall-Sensor), kapazitive, optische Funktionselemente oder auch Kombinationen daraus auf- weisen. In this exemplary embodiment, the sensors 11 are in the form of angle sensors and are fitted in the joints B1 and B2. The sensors 11 can have electrically variable resistances (potentiometers), inductive (Hall sensors), capacitive, optical functional elements or combinations thereof.
Die Sensoren 11 erfassen Änderungen von Winkeln ßi, ßa der Zangenhebel 2, 3 zu einer gedachten, ortsfesten Bezugslinie 8. Dazu sind die gedachte Be- zugslinie 8 und eine weitere gedachte Bezugslinie 8a des Zangenhebels 3 in Figur 2 angedeutet. Die Bezugslinie 8 verbindet die Gelenke B1 und B2. Die Bezugslinie 8a verläuft durch die Gelenke B2 und C2. In gleicher Weise ergibt sich eine weitere, hier nicht gezeigte Bezugslinie des anderen Zangenhebels 2, die im Zusammenhang mit den Figuren 3 und 4 noch ausführlich erläutert wer- den. The sensors 11 detect changes in angles ßi, ßa of the caliper lever 2, 3 to an imaginary, stationary reference line 8. The imaginary reference line 8 and another imaginary reference line 8a of the caliper lever 3 are indicated in FIG. Reference line 8 connects joints B1 and B2. Reference line 8a passes through joints B2 and C2. In the same way, another reference line, not shown here, of the other tong lever 2 results, which will be explained in detail in connection with FIGS. 3 and 4.
Alternativ können beide Sensoren 11 entweder in den Gelenken C1 , C2 oder in den Gelenken A1 , A2 befestigt werden. Alternatively, both sensors 11 can be fixed either in the joints C1, C2 or in the joints A1, A2.
Jeder Sensor 11 ist über eine Verbindungsleitung L mit der Auswerteeinheit 12 verbunden. Die Verbindungsleitung L steht stellvertretend für eine elektrisch lei- tende Leitung, eine optische Übertragungsstrecke, eine drahtlose Übertra- gungsstrecke (z.B. Funk, Ultraschall), oder dgl. Each sensor 11 is connected to the evaluation unit 12 via a connecting line L. The connecting line L stands for an electrically conductive line, an optical transmission path, a wireless transmission path (e.g. radio, ultrasonic) or the like.
Die Auswerteeinheit 12 empfängt von den Sensoren 11 in Abhängigkeit von den gemessenen Winkeln und den Winkeländerungen erzeugten Messsignale und wertet diese zur Erfassung des Verschleißes der Bremszangeneinheit 1 aus. Dies wird unten noch weiter beschrieben. Außerdem liefert die Auswerteeinheit 12 elektrische Versorgungsenergie an die Sensoren 11. Im Falle von drahtlos mit der Auswerteeinheit 12 verbundenen Sensoren 11 sind diese mit entsprechenden elektrischen Energiespeichern, z.B. Akkumulator, ausgerüstet The evaluation unit 12 receives measurement signals generated by the sensors 11 as a function of the measured angles and the angle changes and evaluates them to detect the wear of the brake caliper unit 1 . This is further described below. In addition, the evaluation unit 12 delivers electrical supply energy to the sensors 11. In the case of sensors 11 connected wirelessly to the evaluation unit 12, these are equipped with appropriate electrical energy storage devices, eg accumulators
In Figur 2 sind zudem Hängelaschen 14, 15 dargestellt, welche die Bremsbe- laghalter und ein nicht gezeigtes Drehgestell des Schienenfahrzeugs, an dem die Bremszangeneinheit 1 angeordnet ist, verbindet. Jede Hängelasche 14, 15 weist zwei Hängeachsen 14a, 14b; 15a, 15b auf, welche jeweils in x-Richtung verlaufen. Die Verbindungen der Hängelaschen 14, 15 mit dem Drehgestell lie- gen in Gelenken D1 und D2. Mit der Bremszangeneinheit 1 sind die Hängela- schen 14, 15 über weitere Gelenke E1 und E2 verschwenkbar verbunden. FIG. 2 also shows hanging brackets 14, 15, which connect the brake pad holder and a bogie (not shown) of the rail vehicle on which the brake caliper unit 1 is arranged. Each hanging strap 14, 15 has two hanging axles 14a, 14b; 15a, 15b, which each run in the x-direction. The suspension brackets 14, 15 are connected to the bogie in joints D1 and D2. The hanging brackets 14, 15 are pivotably connected to the brake caliper unit 1 via further joints E1 and E2.
Figur 3 zeigt das kinematische Schema der Bremszangeneinheit 1 des ersten Ausführungsbeispiels nach Figur 2 im Neuzustand ohne Verschleiß. Den Zu- stand bei Verschleiß stellt Figur 4 in einem kinematischen Schema dar. FIG. 3 shows the kinematic diagram of the brake caliper unit 1 of the first exemplary embodiment according to FIG. 2 when new and without wear. Figure 4 shows the state of wear in a kinematic scheme.
Die Zangenhebel 2, 3 sind mit ihren Hebelabschnitten 2a, 2b; 3a, 3b nur sche- matisch mit geraden Linien dargestellt. Diese Hebelgeometrien und die Zug- stange 6 werden jeweils als steif angesehen. The caliper levers 2, 3 are with their lever sections 2a, 2b; 3a, 3b shown only schematically with straight lines. These lever geometries and the pull rod 6 are each regarded as stiff.
Ein Abstand a ist zwischen den Gelenken A1 und A2, welche die Bremsbeläge 4, 5 aufweisen, angegeben. Ein weiterer Abstand c, der hier als eine weitere Bezugslinie 9 bezeichnet ist, liegt zwischen den Gelenken C1 und C2, zwi- schen denen der Bremszylinder 7 angebracht ist. A distance a is indicated between the joints A1 and A2 which the brake pads 4, 5 have. A further distance c, referred to here as a further reference line 9, lies between the joints C1 and C2, between which the brake cylinder 7 is fitted.
In Figur 3, 4 entspricht die ortsfeste Bezugslinie 8 der schematisierten Zug- stange 6. Zwischen den Hebelabschnitten 2a, 2b wird um das Gelenk B1 der Winkel ß eingeschlossen. Dieser Winkel ß ist unter der Voraussetzung, dass der Zangenhebel 2, 3 als steif angenommen wird, konstant und wird durch die Bezugslinie 8 in zwei Teilwinkel ßi , ß2 geteilt. Der Hebelabschnitt 2b des Zan- genhebels 2 und die Bezugslinie 8 schließen den Winkel ßi ein, wohingegen der Hebelabschnitt 2a des Zangenhebels 2 und die Bezugslinie 8 den Winkel ßz einschließen. In dem Gelenk B1 gilt der Zusammenhang ß = ßi + ß2 Im Gelenk B2 sind diese Winkelverhältnisse wie im Gelenk B1 vorhanden, die hier aber nicht eingetragen sind, da die Ausführungen für das Gelenk B1 auch für das Gelenk B2 gelten. In FIGS. 3, 4, the stationary reference line 8 corresponds to the schematic pull rod 6. The angle β is enclosed between the lever sections 2a, 2b around the joint B1. Provided that the caliper lever 2, 3 is assumed to be rigid, this angle β is constant and is divided by the reference line 8 into two partial angles β1, β2. The lever section 2b of the caliper lever 2 and the reference line 8 enclose the angle βi, whereas the lever section 2a of the caliper lever 2 and the reference line 8 enclose the angle βz. The relationship β=β1+β2 applies in joint B1 In joint B2, these angular relationships are present as in joint B1, but they are not entered here, since the explanations for joint B1 also apply to joint B2.
Die Bezugslinien 8 und 9 verlaufen parallel zueinander und in der y-Koordinate rechtwinklig zu der x-Koordinate. Eine Mitelebene 13a der Bremsscheibe 13 liegt in der Längsachse der Bremszangeneinheit 1. The reference lines 8 and 9 are parallel to each other and perpendicular in the y-coordinate to the x-coordinate. A central plane 13a of the brake disc 13 lies in the longitudinal axis of the brake caliper unit 1.
Der Hebelabschnit 2a und die Bezugslinie 9 schließen in dem Gelenk C1 einen Winkel y ein. Dies gilt auch für das Gelenk C2. The lever section 2a and the reference line 9 enclose an angle γ in the joint C1. This also applies to joint C2.
Der Sensor 11 der Verschleißsensorvorrichtung 10 ist hier symbolisch als Kästchen um das Gelenk B1 eingezeichnet. Der Sensor 11 kann sowohl den Winkel ßi, den Winkel ßa oder auch beide jeweils zu der ortsfesten Bezugslinie 8 erfassen. The sensor 11 of the wear sensor device 10 is shown here symbolically as a small box around the joint B1. The sensor 11 can detect both the angle ßi, the angle ßa or both in each case to the stationary reference line 8.
Figur 4 zeigt den Zustand der Bremszangeneinheit 1 schematisch bei Ver- schleiß der Bremsbeläge 4, 5 und der Bremsscheibe 13. FIG. 4 shows the condition of the brake caliper unit 1 schematically when the brake pads 4, 5 and the brake disc 13 are worn.
Der Abstand a ist durch den Verschleiß der Bremsbeläge 4, 5 und der Brems- scheibe 13 auf einen Abstand a’ verringert. Dabei sind die Teilwinkel ß’1 und ß’2 entstanden, die jedoch jeweils unterschiedlich zu den Teilwinkeln ß1 und ß2 'im Zustand ohne Verschleiß sind. Gleichzeitig ist der Abstand c auf einen Abstand c’ vergrößert. Hierbei hat sich der Winkel y' verglichen mit dem Winkel y zu die- sem verkleinert. The distance a is reduced to a distance a' due to the wear of the brake pads 4, 5 and the brake disc 13. The partial angles β′1 and β′2 have arisen in the process, but they are different from the partial angles β1 and β2′ in the state without wear. At the same time, the distance c is increased to a distance c'. Here, the angle y' has decreased compared to the angle y to this.
Aus dem Messwert des Winkels ß1 bzw. ß’1 (ß2 bzw. ß’2) kann der Abstand a anhand der Geometrie und somit der Verschleiß der Bremsbeläge 4, 5 sowie der Bremsscheibe 13 ermitelt werden. From the measured value of the angle β 1 or β′1 (β 2 or β′2), the distance a can be determined based on the geometry and thus the wear of the brake pads 4, 5 and the brake disk 13.
Ebenfalls ist es möglich, aus einem Messwert des Winkels y den Abstand a zu bestimmen. It is also possible to determine the distance a from a measured value of the angle y.
Da das Verschleißverhalten normalerweise symmetrisch zu der Mittelebene 13a ist, kann es ausreichend sein, nur einen Sensor 11 pro Bremszangenein- heit 1 zu verwenden. Es ist auch möglich, dass jedes Gelenk B1 , B2; C1 , C und/oder auch für die Gelenke A1 , A2 mit einem Sensor 11 ausgerüstet ist. Die zusätzlichen Senso- ren 11 können dabei zur Plausibilisierung des ermittelten Wertes für den Ver- schleiß dienen. Since the wear behavior is normally symmetrical to the center plane 13a, it can be sufficient to use only one sensor 11 per brake caliper unit 1. It is also possible that each joint B1, B2; C1, C and/or also equipped with a sensor 11 for the joints A1, A2. The additional sensors 11 can serve to check the plausibility of the determined value for the wear.
Figur 5 zeigt eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Bremszan- geneinheit 1 nach Figur 4 im eingebauten Zustand mit einer Rad-Bremsscheibe 13’ innerhalb eines Rades R. Figure 5 shows a schematic view of the brake caliper unit 1 according to the invention as shown in Figure 4 in the installed state with a wheel brake disc 13' within a wheel R.
Alternativ kann ein kumulierter Verschleiß der Bremsbeläge 4, 5 und der Bremsscheibe 13, 13’ auch bestimmt werden, indem die Relativbewegungen, d.h. Winkeländerungen, in den Gelenken D1, D2; E1 , E2 einer oder beider Hängelaschen 14, 15 um die jeweilige zugehörige Hängeachse 14a, 14b; 15a, 15b ausgewertet werden, welche die Bremsbelaghalter mit den daran befestig- ten Bremsbelägen 4, 5 und das Drehgestell verbindet. Alternatively, accumulated wear of the brake pads 4, 5 and the brake disc 13, 13' can also be determined by measuring the relative movements, i.e. changes in angles, in the joints D1, D2; E1, E2 of one or both hanging straps 14, 15 about the respective associated hanging axis 14a, 14b; 15a, 15b, which connects the brake pad holder with the brake pads 4, 5 attached thereto and the bogie.
Hierbei schließen ortsfeste vertikale Bezugslinien 8b und Bezugslinien 8c der beweglichen Hängelaschen 14, 15 jeweils einen zu messenden Winkel ein. Die Bezugslinien 8b und die Bezugslinien 8c schneiden sich jeweils in den Hängeachsen 14a, 15a der Gelenke D1 , D2. Die Bezugslinien 8c verlaufen in dem gezeigten Beispiel jeweils durch die Hängeachse 14a des Gelenks D1 sowie durch die Hängeachse 15a des Gelenks D2. In entsprechender Weise können weitere, hier nicht gezeigte aber leicht vorstellbare Bezugslinienpaare durch die Hängeachsen 14b, 15b der Gelenke E1 und E2 verlaufen, wenn z.B. in den Gelenken E1 , E2 Sensoren 11 angebracht sind. Here, stationary vertical reference lines 8b and reference lines 8c of the movable hanging brackets 14, 15 each enclose an angle to be measured. The reference lines 8b and the reference lines 8c intersect in the hanging axes 14a, 15a of the joints D1, D2. In the example shown, the reference lines 8c each run through the hanging axis 14a of the joint D1 and through the hanging axis 15a of the joint D2. In a corresponding manner, further pairs of reference lines, which are not shown here but are easy to imagine, can run through the hanging axes 14b, 15b of the joints E1 and E2 if, for example, sensors 11 are fitted in the joints E1, E2.
In diesem Fall können mindestens ein, vorzugsweise zwei oder mehr Sensoren 11 als Winkelsensoren eingesetzt sein, welche an der Auswerteeinheit 12 an- geschlossen sind. Natürlich ist es auch möglich, dass diese Sensoren 11 allein oder zusammen mit den anderen Sensoren 11 in den Gelenken A1 , A2; B1 , B2; C1 , C2 zum Einsatz kommen. In this case, at least one, preferably two or more sensors 11 can be used as angle sensors, which are connected to the evaluation unit 12 . Of course it is also possible that these sensors 11 alone or together with the other sensors 11 in the joints A1, A2; B1 , B2; C1, C2 are used.
Während des Betriebs des Zuges erfolgen viele Relativbewegungen in den Ge- lenken A, B, C, D, E der Bremszangeneinheit 1 , welche vom Betrieb und der Strecke hervorgerufen werden. During the operation of the train, there are many relative movements in the joints A, B, C, D, E of the brake caliper unit 1, which are caused by the operation and the route.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 10 ermöglicht es, über den Verschleiß hinausgehende Informationen zu erfassen. Dies können Informationen über die Strecke oder den Sinuslauf, welcher den Zugradsatz kontinuierlich aus seiner Ausgangsposition auslenkt, sein. Diese Bewegungen wirken bei den Bremszangeneinheiten 1 auf die Hängelaschen 14, 15 oder bei Kompaktbremszangen (siehe Figur 6) auf die Zangenhebel 2, 3, The use of the sensor device 10 according to the invention makes it possible to record information that goes beyond the wear. This can be information about the route or the sine wave, which the train wheel set continuously deflects from its initial position. In the case of the brake caliper units 1, these movements act on the hanging brackets 14, 15 or in the case of compact brake calipers (see Figure 6) on the caliper levers 2, 3,
Derartige Informationen können mittels der Auswerteeinheit 12 aus den Mess- signalen der verwendeten Sensoren 11 im Zusammenhang mit vorher gespei- cherten Daten aus der Zugsteuerung, z.B. über den Streckenverlauf, verglichen und ausgewertet werden. Auf diese Weise lassen sich Abweichungen von ei- nem Normalverhalten der Messsignale bei Zugbetrieb erkennen. Entsprechen- de Warnungen und Maßnahmen können frühzeitig erfolgen. Such information can be compared and evaluated by means of the evaluation unit 12 from the measurement signals of the sensors 11 used in connection with previously stored data from the train control, e.g. about the course of the route. In this way, deviations from normal behavior of the measurement signals during train operation can be detected. Appropriate warnings and measures can be taken at an early stage.
In Figur 6 ist eine schematische Draufsicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Bremszangeneinheit 1 in Ausführung einer Kompakt- Bremszangeneinheit 1 mit einer Verschleißsensorvorrichtung 10 gezeigt. FIG. 6 shows a schematic top view of a second exemplary embodiment of the brake caliper unit 1 according to the invention in the form of a compact brake caliper unit 1 with a wear sensor device 10 .
Figur 7 zeigt eine Unterseite des zweiten Ausführungsbeispiels nach Figur 6. Figure 7 shows an underside of the second embodiment according to Figure 6.
Diese Bremszangeneinheit 1 wird auch kompakte Bremszangeneinheit 1 ge- nannt. Sie umfasst zwei Zangenhebel 2, 3, wobei von diesen jeweils ein Ende mit den Bremsbelägen 4, 5 über deren Belaghalter in den Gelenken A1, A2 und das andere mit einer zwischen den Gelenken C1, C2 angeordneten Nachstell- vorrichtung 25 verbunden ist. This brake caliper unit 1 is also called a compact brake caliper unit 1 . It comprises two caliper levers 2, 3, one end of each of which is connected to the brake pads 4, 5 via their pad holders in the joints A1, A2 and the other end is connected to an adjusting device 25 arranged between the joints C1, C2.
Das Dokument EP 0 777 598 B1 gibt eine ausführliche Beschreibung des Auf- baus und der Funktion einer konventionellen kompakten Bremszangeneinheit 1 an, worauf hier verwiesen wird. The document EP 0 777 598 B1 gives a detailed description of the structure and the function of a conventional compact brake caliper unit 1, to which reference is made here.
Die Mittelteile der Zangenhebel 2, 3 sind in Gelenken B1, B2 mit einem Gehäu- se 6a gekoppelt, wobei der Kopplungspunkt des Zangenhebels 3 im Gelenk B2 die Form eines einfachen Drehlagers 17 hat. Der Kopplungspunkt des anderen Zangenhebels 2 ist in dem Gelenk B1 als ein Exzentergetriebe 20 ausgebildet, das von einer Kolbenstange 23 eines Bremszylinders 24 im Gehäuse 6a über einen Kurbelarm 22 in Richtung der beiden Zangenhebel 2, 3 bewegt wird. Die Kolbenstange 23 ist mit dem Kurbelarm 22 in einer Schwenkachse 23a ver- schwenkbar verbunden. Die Schwenkachse 23a verläuft in z-Richtung. The central parts of the caliper levers 2, 3 are coupled to a housing 6a in joints B1, B2, the coupling point of the caliper lever 3 in joint B2 having the form of a simple pivot bearing 17. The coupling point of the other caliper lever 2 is formed in the joint B1 as an eccentric gear 20 which is moved by a piston rod 23 of a brake cylinder 24 in the housing 6a via a crank arm 22 in the direction of the two caliper levers 2, 3. The piston rod 23 is pivotally connected to the crank arm 22 in a pivot axis 23a. The pivot axis 23a runs in the z-direction.
Das Exzentergetriebe 20 weist eine Welle 18 auf, die im Gehäuse 6a um eine Drehachse 18a drehbar ist. Die Drehachse 18a ist mit einer Exzentrizität 21, welche schräg nach hinten und außen von der Bremsscheibe 13 weg gerichtet ist, versehen und trägt einen Zapfen 19. Eine Achse des Zapfens 19 ist die Ge- lenkachse B10 des Gelenks B1. Das Exzentergetriebe 22 ermöglicht ein Hoch- leistungsumwandlungsverhältnis mit relativ kurzen Zangenhebeln 2, 3. The eccentric gear 20 has a shaft 18 which is rotatable about an axis of rotation 18a in the housing 6a. The axis of rotation 18a is provided with an eccentricity 21, which is directed obliquely backwards and outwards away from the brake disc 13, and carries a pin 19. An axis of the pin 19 is the steering axis B10 of the joint B1. The eccentric gear 22 enables a high power conversion ratio with relatively short caliper levers 2, 3.
Die kompakte Bremszangeneinheit 1 eines Schienenfahrzeugs umfasst einen oder mehrere Sensoren 11 in den Gelenkpunkten (A1 , A2; B1 , B2; C1 , C2) o- der in den Gelenkverbindungen des Exzentergetriebes 20 oder zwischen einem Gelenkkopf 23a der Kolbenstange 23 des Bremszylinders 24 und dem Kurbel- arm 22. Diese Sensoren 11 können wie schon oben beschrieben Winkelsenso- ren sein. The compact brake caliper unit 1 of a rail vehicle comprises one or more sensors 11 in the articulation points (A1, A2; B1, B2; C1, C2) or in the articulated connections of the eccentric gear 20 or between a joint head 23a of the piston rod 23 of the brake cylinder 24 and the Crank arm 22. As already described above, these sensors 11 can be angle sensors.
Es ist auch möglich, dass mindestens ein Sensor 11 der Verschleißsensorvor- richtung 10 als Winkelsensor die relativen Winkelbewegungen des Exzenterge- triebes 20 mit der Exzentrizität 21 relativ zum Gehäuse 6a oder des Kurbelarms 22 relativ zum Gehäuse 6a oder der Kolbenstange 23 relativ zum Kurbelarm 22 erfasst. It is also possible that at least one sensor 11 of the wear sensor device 10 as an angle sensor detects the relative angular movements of the eccentric gear 20 with the eccentricity 21 relative to the housing 6a or of the crank arm 22 relative to the housing 6a or of the piston rod 23 relative to the crank arm 22 .
Alternativ kann der Verschleiß (auch zusätzlich) bestimmt werden, indem die Längsbewegungen der Kolbenstange 23 des Bremszylinders 24 mittels eines Wegsensors 11a erfasst werden. Ein solcher Wegsensor 11a ist an die Aus- werteeinheit 12 in oben beschriebener Weise angeschlossen. Er ist beispiels- weise an Linearpotentiometer, induktiver oder kapazitiver Wegaufnehmer, o- der/und als optischer Wegaufnehmer ausgebildet. Alternatively, the wear can be determined (also additionally) in that the longitudinal movements of the piston rod 23 of the brake cylinder 24 are detected by means of a travel sensor 11a. Such a displacement sensor 11a is connected to the evaluation unit 12 in the manner described above. It is designed, for example, as a linear potentiometer, inductive or capacitive displacement sensor, or/and as an optical displacement sensor.
In Figur 7 ist gezeigt, dass anstelle des Winkels ß2 (siehe Figur 3, 4) zwischen der Bezugslinie 8 und einer Bezugslinie 9 des Zangenhebels 2, 3 auch ein Winkel 8 zwischen einer zu der Bezugslinie 8 rechtwinkligen Bezugslinie 13b, 13c, die parallel zu der Mittelebene 13a in Längsrichtung der Bremszangenein- heit 1 in x-Richtung verläuft, und einer Bezugslinie 9a des Zangenhebels 2, 3 verwendet werden kann. In Figure 7 it is shown that instead of the angle ß 2 (see Figure 3, 4) between the reference line 8 and a reference line 9 of the caliper lever 2, 3, there is also an angle 8 between a reference line 8 at right angles to the reference line 13b, 13c, which is parallel to the center plane 13a in the longitudinal direction of the brake caliper unit 1 in the x-direction, and a reference line 9a of the caliper lever 2, 3 can be used.
Figur 8 zeigt eine schematische Draufsicht einer Variation des zweiten Ausfüh- rungsbeispiels nach Figur 6 bis 7. FIG. 8 shows a schematic plan view of a variation of the second exemplary embodiment according to FIGS. 6 to 7.
Alternativ kann der Verschleiß der Bremsbeläge 4, 5 der Bremszangeneinheit 1 bestimmt werden, indem die Relativbewegungen in einer Parallelführungsein- richtung 26 der Bremszangeneinheit 1 erfasst werden. Dies kann beispielswei- se durch den Einsatz von Zahnrädern 27, welche mit Verzahnungsabschnitten 37a von beispielsweise Parallellenkern 37 in Eingriff stehen, realisiert werden. Die Zahnräder 27 sind ihrerseits direkt oder indirekt mit Sensoren 11 , insbe- sondere Winkelsensoren, gekoppelt. Die Zahnräder 27 weisen jeweils Achsen 27a auf, die hier parallel zu den Achsen der Gelenke A1 , A2; B1 , B2; C1 , C2 verlaufen. Alternatively, the wear of the brake pads 4, 5 of the brake caliper unit 1 can be determined by detecting the relative movements in a parallel guide device 26 of the brake caliper unit 1. This can be realized, for example, by using gear wheels 27 which engage with toothed sections 37a of parallel links 37, for example. The gears 27 are in turn connected directly or indirectly to sensors 11, in particular special angle sensors, coupled. The gear wheels 27 each have axes 27a, which here are parallel to the axes of the joints A1, A2; B1 , B2; C1, C2 run.
Die Parallelführungseinrichtung 26 umfasst zwei Teile: The parallel guide device 26 comprises two parts:
- Eine Führungsvorrichtung 26 mit einem Führungsschlitz 26a, die starr mit dem Gehäuse 6a verbunden ist (oder auch Teil des Gehäuses 6a sein kann) - A guide device 26 with a guide slot 26a, which is rigidly connected to the housing 6a (or can also be part of the housing 6a)
- Die Parallellenker 37, die starr mit den Belaghaltern der Bremsbeläge 4, 5 verbunden sind (oder auch Teil des jeweiligen Belaghalters sein können), und im Führungsschlitz 26a geführt werden. - The parallel links 37, which are rigidly connected to the pad holders of the brake pads 4, 5 (or can also be part of the respective pad holder), and are guided in the guide slot 26a.
Die Führung der Führungsvorrichtung 26 ist so ausgelegt, dass der Belaghalter unabhängig von der Stellung eines Haupthebels immer rechtwinklig zum Ge- häuse 6a verbleibt. Dies wird erreicht, indem die Zangenhebel 2, 3 in den Füh- rungsschlitzen 26a mit dem gleichen Radius wie der Haupthebel zwischen Ge- häuse 6a und Belaghalter geführt werden. The guidance of the guide device 26 is designed in such a way that the pad holder always remains at right angles to the housing 6a, regardless of the position of a main lever. This is achieved by guiding the caliper levers 2, 3 in the guide slots 26a with the same radius as the main lever between the housing 6a and pad holder.
Eine Drehung eines jeweiligen Zahnrades 27 um seine Achse 27a weist einen Drehwinkel s auf, der gemessen und für die Verschleißmessung verwendet werden kann. Hierbei gibt es viele Einflussparameter, die diese Messung be- einflussen können. Diese Parameter müssen bei einer Auswertung der Bezie- hung zwischen Belagverschleiß sowie Scheibenverschleiß und dem Drehwinkel s vorher bestimmt bzw. im Verlauf einer Messung angepasst werden. A rotation of a respective gear wheel 27 about its axis 27a has a rotation angle s, which can be measured and used for measuring wear. There are many influencing parameters that can influence this measurement. When evaluating the relationship between pad wear and disc wear and the angle of rotation s, these parameters must be determined beforehand or adjusted during a measurement.
Figur 9 stellt ein schematisches Schaubild 28 von Verschleißgraphen der Bremszangeneinheit 1 dar. FIG. 9 shows a schematic diagram 28 of wear graphs of the brake caliper unit 1.
Aufgetragen ist das Messsignal S eines oder mehrerer Sensoren 11 der Ver- schleißsensorvorrichtung 10 der Bremszangeneinheit 1 als Funktion der Zeit t. Das Messsignal S wird von der Auswerteeinheit 12 empfangen, verstärkt und ausgewertet. Auswertungsergebnisse werden von der Auswerteeinheit 12 an passende Anzeige-, Datenverarbeitungs- und Speichereinrichtungen weiterge- leitet. The measurement signal S of one or more sensors 11 of the wear sensor device 10 of the brake caliper unit 1 is plotted as a function of time t. The measurement signal S is received by the evaluation unit 12, amplified and evaluated. Evaluation results are forwarded by the evaluation unit 12 to suitable display, data processing and storage devices.
Das Messsignal S zeigt die Längs- oder Winkelbewegungen und entspricht der Summe aus Verschleiß der Bremsbeläge 4, 5, der Bremsscheibe 13 und dem Lüftspiel. Die Kurve Bremsvorgang 29 (Bremse zuspannen, Bremse lösen) verläuft rhombusförmig zu höheren Verschleißwerten, wenn das Messsignal S kontinu- ierlich erfasst wird. Das Bezugszeichen 30 kennzeichnet einen Bremshub beim Zuspannen der Bremse. Ein Belagverschleißgraph 31 verläuft wie eine Drei- eckfunktion ansteigend bis zu einem maximalen Verschleißwert Belagver- schleiß 33, bei welchem dann Belagwechsel der Bremsbeläge 4, 5 statfindet. The measurement signal S shows the longitudinal or angular movements and corresponds to the sum of the wear on the brake pads 4, 5, the brake disc 13 and the clearance. The braking process curve 29 (applying the brake, releasing the brake) progresses in the shape of a rhombus towards higher wear values if the measurement signal S is recorded continuously. Reference number 30 designates a braking stroke when applying the brake. A pad wear graph 31 runs like a triangular function, increasing up to a maximum wear value of pad wear 33, at which pad change of the brake pads 4, 5 then takes place.
Ein Scheibenverschleißgraph 34 weist ein längliches Sägezahnprofil auf. Ein Wechsel der Bremsscheibe 13 ist als Scheibenwechsel 35 erst nach etlichen Belagwechseln 32 erforderlich, wenn ein maximaler Scheibenverschleiß 36 vor- liegt. A disc wear graph 34 has an elongated sawtooth profile. A change of the brake disc 13 is only required as a disc change 35 after a number of lining changes 32 when the disc wear 36 is at its maximum.
Die Form des Messsignals 3 des Bremsbelagverschleißes 31 ist ebenfalls ein Sägezahnprofil, aber die Bremsbeläge 4, 5 müssen häufiger gewechselt wer- den als die Bremsscheibe 13. The form of the measurement signal 3 of the brake lining wear 31 is also a sawtooth profile, but the brake linings 4, 5 have to be changed more frequently than the brake disc 13.
Mittels der kontinuierlichen Erfassung des Messsignals dem Verschleiß ent- sprechend kann eine ständige Überwachung des Verschleißes auf Besonder- heiten und solche Ereignisse wie frühzeitiger oder abnormer Verschleiß schnell festgestellt werden. By means of the continuous recording of the measurement signal according to the wear, a constant monitoring of the wear for special features and such events as premature or abnormal wear can be quickly determined.
In Figur 10 ist ein schematisches Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erfassen von Verschleiß von Bremsbelägen 4, 5 und Bremsscheibe 13, 13' der Bremszangeneinheit 1 ge- zeigt. FIG. 10 shows a schematic flow chart of an exemplary embodiment of a method according to the invention for detecting wear on brake linings 4, 5 and brake discs 13, 13′ of brake caliper unit 1.
In einem ersten Verfahrensschritt VS1 werden Positionen und die relativen Po- sitionsänderungen von Bremszangenkomponenten wie Zangenhebel 2, 3 bei Bremsvorgängen mit mindestens einem Sensor 11 erfasst In a first method step VS1, positions and the relative changes in position of brake caliper components such as caliper levers 2, 3 are detected with at least one sensor 11 during braking processes
Der mindestens eine Sensor 11 ist ein Winkelsensor und erfasst Winkel und Winkeländerungen zwischen einem Zangenhebel 2, 3 und einer ortsfesten Be- zugslinie 8 oder/und zwischen einer Hebellasche 14, 15 der Bremszangenein- heit 1 zu einer ortsfesten Bezugsiinie 8b. The at least one sensor 11 is an angle sensor and detects angles and angle changes between a caliper lever 2, 3 and a stationary reference line 8 and/or between a lever lug 14, 15 of the brake caliper unit 1 with respect to a stationary reference line 8b.
Der mindestens eine Sensor 11a kann auch ein Wegsensor sein und erfasst einen Weg einer Kolbenstange 23 eines Bremszylinders 24 der Bremszangen- einheit 1. Es ist auch möglich, dass ein Sensor 11 ein Winkelsensor und ein weiterer Sensor 11a ein Wegsensor ist. Der mindestens eine Sensor 11 erzeugt in einem zweiten Verfahrensschritt VS2 Messsignale S anhand der erfassten Messwerte und leitet diese an eine Auswerteeinheit 12. The at least one sensor 11a can also be a travel sensor and detects a travel of a piston rod 23 of a brake cylinder 24 of the brake caliper unit 1. It is also possible for a sensor 11 to be an angle sensor and another sensor 11a to be a travel sensor. In a second method step VS2, the at least one sensor 11 generates measurement signals S based on the recorded measurement values and forwards them to an evaluation unit 12.
Die Auswerteeinheit 12 wertet die Messsignale S in einem dritten Verfahrens- schritt VS3 derart aus, dass die in den Messsignalen S aufsummierten Ver- schleißwerte für Belagverschleiß und Scheibenverschleiß der Bremszangen- einheit 1 ermittelt werden. In a third method step VS3, the evaluation unit 12 evaluates the measurement signals S in such a way that the wear values for lining wear and disc wear of the brake caliper unit 1 summed up in the measurement signals S are determined.
Die Verschleißwerte werden sodann mit vorher gespeicherten Grenzwerten für Belagwechsel und Scheibenwechsel verglichen. Entsprechend der Vergleichs- ergebnisse werden Anzeigen, Warnungen, usw. auf passenden Medien ausge- geben. The wear values are then compared with previously stored limit values for changing pads and discs. According to the comparison results, displays, warnings, etc. are output on suitable media.
Außerdem können die Messsignale derart ausgewertet werden, dass Informati- onen über die Strecke oder den Sinuslauf, welcher den Zugradsatz kontinuier- lich aus seiner Ausgangsposition auslenkt, ermittelt werden. In addition, the measurement signals can be evaluated in such a way that information about the route or the sine curve, which continuously deflects the train wheel set from its starting position, can be determined.
Bei einer Anordnung von mehreren Sensoren 11 , 11a können deren Messsig- nale untereinander zur Plausibilisierung der ermittelten Verschleißwerte ver- wendet werden. If several sensors 11, 11a are arranged, their measurement signals can be used to check the plausibility of the determined wear values.
Zudem kann/können das/die von dem/den Sensoren 11 , 11a gelieferte/n Mess- signal/e ebenfalls dazu verwendet werden, den Verlust eines Bremsbelags 4, 5 zu erfassen oder/und zu prüfen, ob die Bremszangeneinheit 1 betätigt oder ge- löst ist. In addition, the measurement signal(s) supplied by the sensors 11, 11a can also be used to detect the loss of a brake pad 4, 5 and/or to check whether the brake caliper unit 1 is actuated or ge - solves is.
Aus all den erfassten Messwerten und daraus ermittelten Verschleißwerten kann die Auswerteeinheit 12 zudem anhand von Vergleichswerten einen Ver- schleiß der gesamten Bremszangeneinheit 1 ermitteln. The evaluation unit 12 can also use comparison values to determine wear of the entire brake caliper unit 1 from all of the measured values recorded and the wear values determined from them.
Die Erfindung ist durch das oben angegebene Ausführungsbeispiel nicht einge- schränkt, sondern im Rahmen der Ansprüche modifizierbar. The invention is not restricted by the exemplary embodiment specified above, but can be modified within the scope of the claims.
So ist z.B. denkbar, dass alternativ anstelle der Messung der Winkeländerun- gen in den Gelenken A, B, C die Veränderung der Entfernung, also der Ab- stand c bzw. a zwischen den Zangenhebeln 2, 3 mittels eines Längenmessge- rätes gemessen werden kann. Bezugszeichenliste For example, it is conceivable that instead of measuring the changes in angle in the joints A, B, C, the change in distance, ie the distance c or a between the caliper levers 2, 3, can be measured using a length measuring device . Reference List
1 Bremszangeneinheit1 brake caliper unit
2, 3 Zangenhebel 2, 3 pincer levers
2a, 2b; 3a, 3b Hebelabschnitt 2a, 2b; 3a, 3b lever section
4, 5 Bremsbelag 4, 5 brake pad
6 Zugstange 6 drawbar
6a Gehäuse 6a housing
7 Bremszylinder 7 brake cylinders
8, 8a, 8b, 8c; 9, 9a, 9b Bezugslinie 8, 8a, 8b, 8c; 9, 9a, 9b reference line
10 Verschleißsensorvorrichtung10 wear sensing device
11 Sensor 11 sensors
12 Auswerteeinheit 12 evaluation unit
13 Bremsscheibe 13 brake disc
13a Mittelebene 13a midplane
13b, 13c Bezugslinie 13b, 13c reference line
14, 15 Hängelasche 14, 15 hanging tab
14a, 14b; 15a, 15b Hängeachse 14a, 14b; 15a, 15b hanging axle
16 Vertikalstange 16 vertical bar
17 Drehlager 17 pivot bearings
18 Welle 18 wave
18a Drehachse 18a axis of rotation
19 Zapfen 19 cones
20 Exzentergetriebe 20 eccentric gears
21 Exzentrizität 21 Eccentricity
22 Kurbelarm 22 crank arm
23 Kolbenstange 23 piston rod
23a Schwenkachse 23a pivot axis
23b Gelenkkopf 23b rod end
24 Bremszylinder 24 brake cylinder
25 Nachstellvorrichtung 25 adjustment device
26 Parallelführungseinrichtung26 parallel guidance device
26a Führungsschlitz 26a guide slot
27 Zahnrad 27 gear
27a Achse 27a axis
28 Schaubild 28 diagram
29 Bremsvorgang 29 braking process
30 Bremshub 30 brake stroke
31 Belagverschleißgraph 32 Beiagwechsel 31 pad wear graph 32 supplement changes
33 Belagverschleiß 33 Lining wear
34 Scheibenverschleißgraph34 disc wear graph
35 Scheibenwechsel35 wheel changes
36 Scheibenverschleiß36 disc wear
37 Parallellenker 37 parallel links
37a Verzahnungsabschnitt 37a toothed section
A, A1 , A2 Gelenk A, A1 , A2 joint
B, B1 , B2 Gelenk B, B1 , B2 joint
C, C1 , 02 Gelenk C, C1 , 02 joint
D1 , D2; E1 , E2 Gelenk D1 , D2; E1 , E2 joint
A10, A20; B10, B20; C10, C20 Gelenkachse L VerbindungsleitungA10, A20; B10, B20; C10, C20 joint axis L connection line
R Rad R wheel
S Messsignal S measurement signal
VS1 , VS2, VS3 Verfahrensschritt x, y, z Koordinaten VS1 , VS2, VS3 Process step x, y, z coordinates
Winkel
Figure imgf000020_0001
angle
Figure imgf000020_0001

Claims

Ansprüche Expectations
1. Bremszangeneinheit (1 ) einer Scheibenbremse, insbesondere für Schie- nenfahrzeuge, aufweisend zwei Zangenhebel (2, 3), einen Bremszylinder (7, 24), Bremsbeläge (4, 5) und eine Verschleißsensorvorrichtung (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißsensorvorrichtung (10) mindestens einen Sensor (11 , 11a) und eine Auswerteeinheit (12) aufweist, wobei der mindestens eine Sensor (11, 11a) eine Position und eine relative Positionsänderung eines Zangenhebels (2, 3) direkt oder indirekt erfasst und mit der Auswerteeinheit (12) verbunden ist. 1. Brake caliper unit (1) of a disc brake, in particular for rail vehicles, having two caliper levers (2, 3), a brake cylinder (7, 24), brake linings (4, 5) and a wear sensor device (10), characterized in that the Wear sensor device (10) has at least one sensor (11, 11a) and an evaluation unit (12), wherein the at least one sensor (11, 11a) directly or indirectly detects a position and a relative change in position of a caliper lever (2, 3) and is connected to the Evaluation unit (12) is connected.
2. Bremszangeneinheit (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (11) der Verschleißsensorvorrichtung (10) ein Winkelsensor ist, in einem Gelenk (A1, A2; B1 , B2; C1, C2) eines der Zan- genhebel (2, 3) angeordnet ist und einen Winkel (ßi, ß2, y, 3) zwischen einer ortsfesten Bezugslinie (8, 9, 13b, 13c) der Bremszangeneinheit (1) und einer Bezugslinie (8a, 9a) des Zangenhebels (2, 3) erfasst. 2. Brake caliper unit (1) according to claim 1, characterized in that the at least one sensor (11) of the wear sensor device (10) is an angle sensor in a joint (A1, A2; B1, B2; C1, C2) of one of the gene lever (2, 3) and an angle (ßi, ß2, y, 3) between a stationary reference line (8, 9, 13b, 13c) of the brake caliper unit (1) and a reference line (8a, 9a) of the caliper lever (2 , 3) recorded.
3. Bremszangeneinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer Sensor (11) der Ver- schleißsensorvorrichtung (10) ein Winkelsensor ist, in einem Gelenk (D1, D2; E1 , E2) einer oder beider Hängelaschen (14, 15), welche Bremsbelaghalter mit daran befestigten Bremsbelägen (4, 5) der Bremszangeneinheit (1) und ein zu- zuordnendes Drehgestell (DG) verbinden, angeordnet ist und einen Winkel
Figure imgf000021_0001
zwischen einer ortsfesten vertikalen Bezugslinien (8b) und einer Bezugslinie (8c) der zugehörigen Hängelasche (14, 15) erfasst. 3. Brake caliper unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one further sensor (11) of the wear sensor device (10) is an angle sensor in a joint (D1, D2; E1, E2) of one or both hanging brackets (14, 15), which connect brake pad holders with brake pads (4, 5) attached thereto, of the brake caliper unit (1) and an associated bogie (DG), is arranged and has an angle
Figure imgf000021_0001
detected between a fixed vertical reference line (8b) and a reference line (8c) of the associated hanging strap (14, 15).
4. Bremszangeneinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (11a) ein Weg- sensor ist und Längsbewegungen einer Kolbenstange (23) eines Bremszylin- ders (24) erfasst. 4. Brake caliper unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one sensor (11a) is a displacement sensor and longitudinal movements of a piston rod (23) of a brake cylinder ders (24) detected.
5. Bremszangeneinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (11a) ein Weg- sensor ist und einen Abstand (c) zwischen den Gelenken (C1, C2) der Zangen- hebel (2, 3), zwischen welchen der Bremszylinder (7) oder eine Nachstellvor- richtung (25) angeordnet ist, erfasst. 5. Brake caliper unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one sensor (11a) is a travel sensor and a distance (c) between the joints (C1, C2) of the caliper levers (2, 3 ), between which the brake cylinder (7) or an adjusting device (25) is arranged.
6. Bremszangeneinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (11) der Ver- schleißsensorvorrichtung (10) ein Winkelsensor ist, der die relativen Winkelbe- wegungen eines Exzentergetriebes (20) mit einer Exzentrizität (21) relativ zu einem Gehäuse (6a) oder eines Kurbelarms (22) des Exzentergetriebes (20) relativ zu dem Gehäuse (6a) oder einer Kolbenstange (23) eines Bremszylin- ders (24) relativ zu dem Kurbelarm (22) des Exzentergetriebes (20) erfasst. 6. Brake caliper unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one sensor (11) of the wear sensor device (10) is an angle sensor which measures the relative angular movements of an eccentric gear (20) with an eccentricity (21 ) relative to a housing (6a) or a crank arm (22) of the eccentric gear (20) relative to the housing (6a) or a piston rod (23) of a brake cylinder (24) relative to the crank arm (22) of the eccentric gear (20 ) recorded.
7. Bremszangeneinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (11) der Ver- schleißsensorvorrichtung (10) ein Winkelsensor ist, der die Relativbewegungen in einer Parallelführungseinrichtung (26) der Bremszangeneinheit (1) erfasst 7. Brake caliper unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one sensor (11) of the wear sensor device (10) is an angle sensor which detects the relative movements in a parallel guide device (26) of the brake caliper unit (1).
8. Bremszangeneinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (11 , 11a) min- destens einen elektrisch veränderbaren Widerstand, induktive, kapazitive, opti- sche Funktionselemente oder Kombinationen daraus aufweist. 8. Brake caliper unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one sensor (11, 11a) has at least one electrically variable resistance, inductive, capacitive, optical functional elements or combinations thereof.
9. Bremszangeneinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremszangeneinheit (1) für eine pneuma- tische Scheibenbremse ausgebildet ist. 9. brake caliper unit (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the brake caliper unit (1) is designed for a pneumatic disc brake tables.
10. Verfahren zum Ermitteln von Verschleiß von Bremsbelägen (4, 5) und Bremsscheibe (13, 13’) einer Bremszangeneinheit (1) einer Scheibenbremse, insbesondere für Schienenfahrzeuge, aufweisend zwei Zangenhebel (2, 3), ei- nen Bremszylinder (7, 24), Bremsbeläge (4, 5) und eine Verschleißsensorvor- richtung (10), gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte 10. Method for determining wear of brake pads (4, 5) and brake disc (13, 13') of a brake caliper unit (1) of a disc brake, in particular for rail vehicles, having two caliper levers (2, 3), a brake cylinder (7, 24), brake linings (4, 5) and a wear sensor device (10), characterized by the method steps
(VS1) Erfassen von Positionen und relativen Positionsänderungen von von Komponenten der Bremszangeneinheit (1) mit mindestens einem Sen- sor (11, 11a) bei Bremsvorgängen; (VS1) detecting positions and relative changes in position of components of the brake caliper unit (1) with at least one sensor (11, 11a) during braking;
(VS2) Erzeugen von Messsignalen (S) anhand der erfassten Messwerte und Weiterleiten der Messsignale (S) an eine Auswerteeinheit (12); und (VS2) generating measurement signals (S) based on the recorded measurement values and forwarding the measurement signals (S) to an evaluation unit (12); and
(VS3) Auswerten der Messsignale (S) durch die Auswerteeinheit (12) derart, dass die in den Messsignalen S aufsummierten Verschleißwerte für Belagverschleiß und Scheibenverschleiß der Bremszangeneinheit (1) ermittelt werden. (VS3) Evaluation of the measurement signals (S) by the evaluation unit (12) in such a way that the wear values summed up in the measurement signals S for Pad wear and disc wear of the brake caliper unit (1) can be determined.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (11) ein Win- kelsensor ist und erfasst Winkel und Winkeländerungen zwischen einem Zan- genhebel (2, 3) und einer ortsfesten Bezugslinie (8) oder/und zwischen einer Hebellasche (14, 15) der Bremszangeneinheit (1) zu einer ortsfesten Bezugsli- nie (8b). 11. The method according to claim 10, characterized in that the at least one sensor (11) is an angle sensor and detects angles and angle changes between a tong lever (2, 3) and a stationary reference line (8) and/or between a Lever lug (14, 15) of the brake caliper unit (1) to a stationary reference line (8b).
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (11a) ein Weg- sensor ist und einen Weg einer Kolbenstange (23) eines Bremszylinders (24) der Bremszangeneinheit (1) oder einen Abstand (c) zwischen Gelenken (01 , C2) der Zangenhebel (2, 3), zwischen welchen der Bremszylinder (7) oder eine Nachstellvorrichtung (25) angeordnet ist, erfasst. 12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that the at least one sensor (11a) is a displacement sensor and a displacement of a piston rod (23) of a brake cylinder (24) of the brake caliper unit (1) or a distance (c) between Joints (01, C2) of the caliper lever (2, 3), between which the brake cylinder (7) or an adjustment device (25) is arranged, detected.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (12) die ermittelten Ver- schleißwerte mit vorher gespeicherten Grenzwerten für Belagwechsel und Scheibenwechsel vergleicht und entsprechend der Vergleichsergebnisse An- zeigen, Warnungen, usw. auf passenden Medien ausgibt. 13. The method as claimed in one of claims 10 to 12, characterized in that the evaluation unit (12) compares the determined wear values with previously stored limit values for changing pads and discs and outputs displays, warnings, etc. on suitable media in accordance with the comparison results .
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (12) die Messsignale derart auswertet, dass Informationen über die Strecke oder den Sinuslauf, wel- cher den Zugradsatz kontinuierlich aus seiner Ausgangsposition auslenkt, er- mittelt werden. 14. The method as claimed in one of claims 10 to 13, characterized in that the evaluation unit (12) evaluates the measurement signals in such a way that information about the route or the sine wave, which continuously deflects the train wheel set from its starting position, is determined.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet^ dass die Auswerteeinheit (12) bei einer Anordnung von mehreren Sensoren (11 , 11a) deren Messsignale untereinander zur Plau- sibilisierung der ermittelten Verschleißwerte verwendet. 15. The method according to any one of claims 10 to 14, characterized in that the evaluation unit (12) in an arrangement of several sensors (11, 11a) uses their measurement signals among one another to check the plausibility of the determined wear values.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (12) das/die von dem/den Sensoren (11 , 11a) gelieferte/n Messsignal/e dazu verwendet, um den Verlust eines Bremsbelags (4, 5) zu erfassen oder/und zu prüfen, ob die Bremszan- geneinheit (1) betätigt oder gelöst ist. 22 16. The method according to any one of claims 10 to 15, characterized in that the evaluation unit (12) uses the measurement signal(s) supplied by the sensor(s) (11, 11a) to detect the loss of a brake lining (4, 5) to record and/or check whether the brake caliper unit (1) is actuated or released. 22
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (12) aus all den erfassten17. The method according to any one of claims 10 to 16, characterized in that the evaluation unit (12) from all the recorded
Messwerten und daraus ermittelten Verschleißwerten anhand von Vergleichs- werten einen Verschleiß von Bremsbelägen (4, 5) und Bremsscheibe (13, 13’) der gesamten Scheibenbremse ermittelt. Wear of the brake pads (4, 5) and brake disc (13, 13') of the entire disc brake is determined from measured values and the wear values determined from them using comparative values.
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