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Bremsenanordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Vorrichtung
zur Ermittlung des Bremsbelagverschleißes Die Erfindung betrifft eine insbesondere
für Kraftfahrzeuge gedachte Bremsenanordnung mit zumindest einem auf einem Träger
angeordneten Bremsbelag, der beim Bremsenauf einem rotierenden Teil aufliegt, und
mit einer elektrischen Vorrichtung zur Ermittlung des Bremsbelagverschleißes, die
einen mit dem Träger verbundenen Widerstandsgeber mit sich bei Zunahme des Belagverschleißes
änderndem elektrischen Widerstandswert sowie eine an den Geber angeschlossene Signaleinrichtung
enthält.
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Die Erfindung kann sowohl bei Trommel- als auch bei Scheibenbremsen
angewendet werden, wobei also das rotierende Teil die Bremstrommel bzw. die Scheibe
darstellt.
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Eine Bremsenanordnung der bezeichneten Art ist aus der US-Patentschrift
2 981 929 in der Form bekannt geworden, daß im Stromkreis einer Signaleinrichtung
als bestimmendes
Glied ein in den Belag eingelassener "Stift" aus
Widerstandsmaterial, beispielsweise Kohlenstoff, vorgesehen ist. Bei jedem Bremsvorgang
ist der Stromkreis für die Signaleinrichtung über das rotierende Teil und diesen
Widerstandsstift geschlossen, und mit zunehmendem Belagverschleiß ändert sich auch
der in diesen Stromkreis eingeschleifte Widerstand. Hieraus wird ein Signal gewonnen,
das dem jeweiligen Wert der Belagstärke entspricht. Diese analog arbeitende Vorrichtung
liefert jedoch insofern kein eindeutiges Signal, als sich der spezifische Widerstand
von Widerstandsmaterialien bekanntlich mit der Temperatur ändert und bei Bremsvorgängen
eine wesentliche Erhitzung des Bremsbelages auftritt. Weiterhin ist bei dieser bekannten
Vorrichtung der wirksame Widerstandswert zwischen dem rotierenden Teil einerseits
und dem definierten Widerstandsstift andererseits von mehreren Faktoren abhängig,
beispielsweise von Schmutz oder Feuchtigkeitsschichten auf den miteinander wirkenden
Bereichen von rotierendem Teil und Widerstanusstift.
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Außer einer Vielzahl von Bremsenanordnungen, bei denen durch Verwendung
eines in den Bremsbelag eingelassenen, bei einem bestimmten Belagverschleiß mit
dem rotierenden Teil Kontakt gebenden Taststiftes ein Signal nur bei einem einzigen
Wert des Belagverschleißes erzeugt wird (vgl. die US-Patentschriften 1 902 759,
2 146 357, 2 217 176 und 2 636 090), ist aus der US-Patentschrift 2 731 619 auch
bereits eine Vorrichtung mit zwei ebenfalls in den Bremsbelag eingelassenen Kontakten
beschrieben, die bei unterschiedlichen Werten des Belagverschleißes zur Berührung
mit den rotierenden Teil gelangen und dann eine Signalerseugung bewirken. Diese
beiden Kontakte sind unterschiedlich
lang, und der kürzere der
beiden Kontakte unterbricht bei seiner Betätigung den Zündstromkreis des Fahrzeuges,
so daß ein weiteres Fahren nicht mehr möglich ist.
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Wenn auch diese bekannte Anordnung ein Signal bei zwei verschiedenen
Werten des Belagverschleißes erzeugt, macht sie doch auch von dem Prinzip der Herstellung
eines Stromkreises für eine Signaleinrichtung durch Beruhrung zwischen einem Kontaktglied
einerseits und dem rotierenden Teil andererseits Gebrauch. Sobald die Berührung
zwischen dem rotierenden Glied und einem der Kontaktelemente hergestellt ist, wird
das Kontaktelement beim Bremsen abgerieben. Es ist nicht ausgeschlossen, daß durch
desen Abrieb die mit dem Bremsbelag zusammenwirkende Reibfläche an dem rotierenden
Teil verändert wird, beispielsweise dadurch, daß sich auf ihr ein stellenweiser
Belag aus dem abgeriebenen Kontaktmaterial bildet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsenanordnung der
eingangs bezeichneten Art zu schaffen, die diesen Nachteil vermeidet, jedoch auch
während des Betriebes der Bremse eine Anzeige bestimmter Werte des Belagverschleißes
(und damit bestimmter Werte des noch zur Verfügung stehenden Bremsbelages) liefert
und die auch unabhängig ist von den elektrischen Werten irgendwelcher Schichten,
die sich auf der Reibfläche des rotierenden Teiles ablagern können. Die erfindungsgemäße
Lösung dieser Aufgabe besteht in einer dadurch gekennzeichneten Bremsenanordnung
der eingangs bezeichneten Art, daß der Widerstandsgeber mehrere, unterschiedlich
weit in Richtung auf das rotierende Teil weisende Brechelemente enthält, von denen
jedes einen einen endlichen elektrischen Widerstandswert aufweisenden elektrischen
Stromzweig trägt, und daß die Stromzweige aller Brechelemente parallel liegen.
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Bei der Erfindung beschränken sich die den Eingangsstromkreis für
die Signaleinriciitung bildenden Stromzweige also auf die Brechelemente, so daß
irgendwelche elektrischen Eigenschaften des rotierenden Teils oder Übergangswiderstände
im Sinne der obigen Definition überhaupt nicht eingehen. Verständlicherweise kann
die Signaleinrichtung auch so ausgebildet sein, daß sie irgendwelche Schaltvorgänge
auslöst. Im einfachsten Falle besteht sie aus einem elektrischen Anzeigeinstrument,
das entsprechend der Anzahl der Stromzweige in Bereiche unterteilt sein kann. Ein
Vorteil der Erfindung besteht darin, daß keine analoge Messung erfolgt, sondern
ein digitales Signal erzeugt wird, das ggf. auch weiterverarbeitet werden kann.
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Die erfindungsgemäß vorgesehenen Brechelemente, die vorteilhafterweise
aus einem spröden Material, wie Keramik bestehen und mit Sollbruchstellen versehen
sein können, besitzen unterschiedliche Erstreckungen in Richtung auf das rotierende
Teil, so daß stufenweise bei Änderungen des Belagverschleißes, die ja eine gewisse
Annäherung des Trägers für den Reibbelag an das rotierende Teil erforderlich machen,
Brechelemente abgebrochen werden. Infolge der Tatsache, daß die Signalerzeugung
durch Abbrechen von Elementen erfolgt, ist ein längeres Schleifen des jeweiligen
Brechelements auf der Reibfläche des rotierenden Teils und damit eine Beschädigung
desselben vermieden.
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Die Anzahl der Brechelemente ist beliebig. Sie kann relativ groß gewählt
werden, wobei die Montage und die elektrische Zusammenschaltung der auf den einzelnen
Brechelementen enthaltenen, beispielsweise durch Aufdampfen von Widerstandsbahnen
gewonnenen Stromzweige dann besonders einfach ist, wenn die Brechelemente einen
gemeinsamen Bereich
zur Befestigung an dem Träger aufweisen. Beispielsweise
können die Brechelemente so geformt sein, daß dieser gemeinsame Bereich auf einer
Bremsbacke aufliegt und mit dieser beispielsweise verschraubt ist, während die mit
dem rotierenden Teil in Berührung kommenden Bereiche der Brechelemente senkrecht
aus diesem gemeinsamen Bereich herausragen.
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Man wird die Anordnung der Stromzweige so treffen, daß sie bei Vorhandensein
von Sollbruchstellen über diese verlaufen. Sind keine Sollbruchstellen ausgeformt,
so werden die Brechelemente doch an bevorzugten Stellen brechen, und man wird die
Stromzweige sich über diese Stellen erstrecken lassen. Der gemeinsame Bereich wird
dann die Parallelschaltung der Stromzweige herstellende Strombah sowie Anschlüsse
für die Signaleinrichtung tragen. Auch diese Ausführungsform der Erfindung zeigt
deutlich, daß der eigentliche Ansteuerstromkreis für die Signaleinrichtung vollständig
auf den Brechelementen untergebracht ist, also irgendeine elektrische Kontaktgabe
mit dem rotierenden Teil nicht vorgesehen ist.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Widerstandsgeber,
also die Brechelemente, auf- dem Träger außerhalb des Bereichs des Bremsbelages
angeordnet sein kann, da ja eine Abstützung gegen die bei Berührung mit dem rotierenden
Teil auftretende, in Umfangsrichtung wirkende Reibkraft gerade nicht erforderlich
ist, diese Kraft vielmehr zum Abbrechen des zugeordneten Brechelements führen soll.
Damit kann der Bremsbelag in seiner vollen Größe zum Bremsen ausgenutzt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für den Fall einer
Trommelbremse
zeigen die Figuren, wobei Figur 1 perspektivisch die Ansicht von drei zusammengefaßten
Brechelementen wiedergibt, während Figur 2 die Abwicklung der Stromzweige und ihrer
Zusammenschaltung sowie Figur 3 die elektrische Schaltung wiedergeben. Figur 4 schließlich
zeigt den hier interessierenden Bereich einer Trommelbremse.
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In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Brechelemente
vorhanden, die den gemeinsamen Bereich 1 mit Löchern zum Anschrauben an dem Träger
für den Bremsbelag sowie drei Winkelbereiche 2, 3 und 4 aufweisen, die über die
durch Kerben 5, 6 und 7 gebildeten Sollbruchstellen mit dem gemeinsamen Bereich
1 verbunden sind. Wie ersichtlich, haben die Winkelbereiche 2, 3 und 4 Schenkel
8, 9 und 10, die sich im eingebauten Zustand - vgl. Figur 4 -in Richtung auf das
rotierende Teil, also in diesem Ausführungsbeispiel die Bremstrommel 11, erstrecken,
und die unterschiedliche Langen besitzen. Die Längen steigen in diesem Ausführungsbeispiel
von Schenkel 8 zu Schenkel 10 einsinnig stufenweise an. Das bedeutet, daß beim Auftreten
eines Belagverschleißes zunächst der Schenkel 10 in Berührung mit der Reibfläche
12 der Trommel 11 kommt und demgemäß der Winkelbereich 4 bei 7 abbricht. Bei weiterer
Vergrößerung des Belagverschleißes geschieht das Entsprechende mit den Winkelbereichen
9 und 8.
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Auf der - bezüglich Figur 1 sehen - hinteren Fläche trägt die Anordnung,
wie in Figur 2 in Abwicklung dargestellt, aufgedampfte Widerstandsbahnen, die teils
die erwähnten Stromzweige bilden, teils zur Parallelschaltung dieser Stromzweige
und zur Bildung von Anschlüssen für die Signaleinrichtungen dienen. Diese die Stromzweige
bildenden Widerstandsbahnen sind mit 13, 14 und 15 bezeichnet; sie sind über Bahnen
16 und 17 miteinander verbunden,
die bereits auf dem gemeinsamen
Bereich 1 der Anordnung verlaufen, so daß sich die Widerstandsbahnen 13, 14 und
15 über die Sollbruchstellen 5, 6 und 7 hinweg erstrecken müssen. Weiterhin tragen
die Winkelbereiche 2 und 3 zusätzliche Widerstandsbahnen 18 und 19, die in die gemeinsame
Bahn 20 einlaufen und zur Herstellung der Parallelschaltung dienen. Bei einer größeren
Anzahl von Brechelementen muß die Schaltung entsprechend vergrößert werden. Alle
Stromzweige laufen zusammen in den Anschlüssen 21 und 22 für ein in Figur 3 dargestelltes,
als Signaleinrichtung dienendes Anzeigeinstrument 23, das in Reihe mit der Spannungsquelle
27 liegt.
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In Figur 3 ist das Ersatzschaltbild der Anordnung nach den Figuren
1 und 2 angegeben. Die elektrischen Widerstandswerte der Stromzweige sind als Widerstände
R1, R2 und R3 angegeben. Man erkennt, daß bei Unterbrechung des Stromzweiges 15
der Widerstandswert der Parallelschaltung vergrößert wird; das Entsprechende gilt
bei weiterer Zunahme des Belagverschleißes, wenn auch die Stromzweige 14 und 13
unterbrochen werden. Entsprechend verringert sich der durch das Instrument 23 fließende
Strom.
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Figur 4 zeigt den bevorzugten Einbau der Vorrichtung zur Belagverschleißermittlung
bei einer Trommelbremse, deren Bremsbelag 24 auf dem Träger 25 angeordnet ist. Seitlich
des Bremsbelags 24 ist an den Träger 25 die anhand der Figuren 1 und 2 erläuterte
Anordnung von drei Brechelementen angeschraubt, von denen nur das Element 10 in
dieser Seitenansicht sichtbar ist. Die Wirkung der Bremse, und zwar insbesondere
die Größe der zur Wirkung gelangenden Reibfläche des Bremsbelages 24, wird durch
die erfindungsgemäßen Maßnahmen in keiner Weise beeinflußt. Es ist zweckmäßig,
die
Brechelemente in Richtung der Bewegung des rotierenden Teils - vgl. Pfeil 26 - hinter
dem Reibbelag 24 vorsusehen, damit beim Wegbrechen des Brechelements dieses frei
fallen kann.
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Man kann in das Material der Brechelemente auch eine z.B.
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gitterartige Struktur aus einem biegsamen Material, z.B.
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Draht, integrieren, so daß nach dem Ansprechen des betrachteten Brechelements
zwar der auf ihm angeordnete Stromzweig unterbrochen wird, aber kein Teil des Brechelements
herabfällt undsich in der Bremsanordnung verklemmt.