DE3007887A1

DE3007887A1 - Vorrichtung zur messung des verschleisses von verschleissbloecken, wie z.b. bremsbelaegen etc..

Info

Publication number: DE3007887A1
Application number: DE19803007887
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Ing.(grad.) 5630 Remscheid Lehmann; Alexander Dipl.-Ing. Dr. 4630 Bochum Volger
Original assignee: BERGISCHE STAHL-INDUSTRIE 5630 REMSCHEID; Bergische Stahl Industrie
Current assignee: Volger Alexander Dr-Ing 4630 Bochum De Lehma
Priority date: 1980-03-01
Filing date: 1980-03-01
Publication date: 1981-09-24

Description

Vorrichtung zur Messung des Verschleisses von
Verschleissblöcken, wie z.B. Bremsbelägen etc.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Verschleisses von Verschleissblöcken, wie z.B. remsbelägen für Fahrzeuge aller Art, Magneten etc., wobei durch einen im Verschleissblock eingesetzter elektrischer oder optischer Leiter unmittelbar oder über den Kontakt mit dem die Gegenreibfläche tragenden Teil, an dem der Verschleissblock zur Anlage kommt, der Verschleiss bzw. die Betriebsbereitschaft anzeigt werden.
Alle bisher bekannten Verschleissanzeigen funktionieren dadurch, dass im VerschleissDlock ein elektrischer Leiter eingebettet ist, welcher bei Kontakt mit dem metallischen aie Gegenreibfläche tragenden Teil eine Anzeigevorrichtung, meist eine Lampe, einschaltet, sodass dadurch der unzulässig hohe Verschleiss anges zeigt wird. Vorzugsweise ist dies bisner bei Bresbelagen von Kraftfahrzeugen eingebaut worden. Die Messung geschieht aber nur während des Bremsens, steht also ohne geeignete Speicherung des Messergebnisses weder im ungebremsten Zustand noch bei einem inzwischen ausgeschalteten Fanrzeug una Meledsystem zur Verfügung. Die Messung wird auch erst dann angezeigt, wenn es zu spät ist, d.h. es gibt keine Vorwarnung oder genaues Zustandsbild, dem man entnehmen könnte, ob nocn eine Fahrt oaer Proauktionsperiode sicher möglich ist.Ausserdem sollte die Messbereitschaft analog zum sogenannten Sicheheists-Runestrom-Prinzip Jederzeit angezeigt oder angefordert werden können, da der gegebenenfalls erst nach längerer Zeit auftretende Fall des maximal zulässigen Verschleisses sonst nicht auf dann noch eesicherte Anzeige- oder Messbereitschaft trifft.
Es ist auch bis jetzt noch keine Vorrichtung bekannt geworden, welche die Überwachung der Funktionstüchtigkeit von Bremsbelägen selbst und gleichzeitig und durchgreifend die Kontrolle des eingebauten Messgebers ermögliciit.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, nicht nur eine Möglichkeit für die Überwachung der Funktionsbereitschaft des Bremsbelages bzw. eines Verschleissblockes und der Funktionstüchtigkeit der Verschleissanzeige vorzusehen, sondern auch anzugeben, wie gross der Verschleiss bereits ist.
Die Lösung dieser Aufgabe bestent darin, dass aie Vorrichtung in Form eines in den Verschleissblock einzusetzenden Mess-Chips aus einem verschleissbaren Material besteht, das die Leiter bahnen trägt, die sich senkrecht zur Reibfläche erstrecken und in einer Anschlussleiste enden.
Vorteilhaft sind mehrere Leiterbahnen vorhanden, deren kleinster Abstand von der Reibfläche unterschiedlich ist und durch die der Messkreis durch Kontakt der Leiterbahnen mit dem metallischer, die Gegenreibfläche tragenden Teil geschlossen wird.
Zweckmässig sind die Leiterbahnen als in der Anschlussleiste endende Schleifen ausgebildet, deren kleinster Abstand von <1er Reibfläche unterschiedlich ist.
Der Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht vor aller darin, dass im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen nicht nur ein Zustand des Bremsbelages bzw. Vesschleissblockes, nämlich der vollstandig verschiessene, angezeigt wird, sondern dass mehrere Zustände des Bremsbelages bzw. Verschleissblockes angezeigt werden können und gespeichert werden können, um im geeigneten Moment wiedergegeben zu werden. Auch kann eine einfache Vorrichtung dafür vorgesehen werden, ob der Verschleissmessgeber noch voll funktionstüchtig ist oder ob aus irgendwelchen Gründen denen dann nachgegangen werden muss, aie Messvorrichtung ausgefallen ist.
In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und zwar zeigt Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines in einen Bremsbelag eingesetzten Mess-Chips, Figur 2 den Aufbau eines Mess-Chips, Figur 3 Schema einer Analogmessung des Verschleisszustandes, Figur 4 Schema einer Digitalmessung mit einem elektrischen Kreis, Figur 5 Schema einer Digitalmessung mit zwei elektrischen Kreisen, Figur 6 Schema einer anderen Zweikreis-blethode zum Messen, Figur 7 Schema einer bauweise in Lichtleiter-Technik.
Nach den Figuren 1 und 2 besteht der Mess-Chip aus zwei Platten 11 und 12 eines verschleisabaren Materials, z.B. Isolirestoff-Platten, welche miteinander verbunaen, z.B. geklebt werden. Auf der einen Platte 11 sind dann aie beiterbahnen 13 in Form von gedruckten, ausgestanzten oder geklebten Leiter auffflebracht, wobei die Leiterbahnen 13 in einer Anschlussleiste enden, welche lösbare Kontakte 14 trägt. Der Mess-Chip 15 wird dann in eine entsprechende Öffnung 16 im bremsbelag 18 so eingesetzt, dass seine leiterbahnen 13 im wesentlichen senkrecht zur Reibfläche 17 liegen. Über einen Seecker 19 und ein Kabel 20 wird der Mess-Chip 15 mit dem Bordüberwachungdgerät des Fahrzeugs verbunden. Dieses Uberwachungsgerät kann in bekannter Technik verschieden ausgebilden sein, z.B. eine einfache Meldevorrichtung (Lampe) oder ein Computer incl. einer Steuerung von abhangigen Systemen.
In Figur 5 ist schematisch ein Mess-Chip mit analoger Messmethode dargestellt, wobei aie Leiterbahn aus einer Widerstandsfläche 21 mit einem definierten Widerstand besteht, an desen beiden Enden eine Zu- und Ableitung zur Anschlussleiste fünrt.
Wird nun durch Verschleiss die Fläche 21 z.B. bis zur Linie 22 verkleinert, so wird aucn der Widerstand verkleinert, was also ein direktes Mass für den Verschleiss darstellt. Die elektriscne Auswertung der Widerstandsveränderung der Fläche 21 durch den Verschleiss kann ohne weiteres verwirklicht werden. Die Gegenreibfläche 23 wird hierbei wegen der orthogonal anisotropen Leitfähigkeit der Fläche 21 nicht als Kontaktelement herangezogen. Diese Ausbildung der Leiterbahn eignet sich besonaers gut für zylinderförmig aus gebildete Mess-Cnips, da die Fläche spiralförmig im Mess-Chip eingebaut werden kann.
Nach Figur 4 sind von jedem Stecker der Anschlussleiste 24 ausgehend Leiterbahnen 25, 26, 27 etc. in Richtung auf die Reibfläche 28, welche in Kontakt mit der Gegenreibgläche 29 tritt, geführt und zwar derart, dass aie Leiterbahn 26 Kürzer ist als die Leiterbahn 25 und die LeiterDann 27 kürzer ist als die Lei terbahn 20 und so weiter. Die zwischen den Steckern so liegende Schleife dient der kontrolle, ob die Vorrichtung noch funktionstüchtig ist. die Gegenreibfläche 29 trägt einen Kon-t takt 31, sodass bei fortschreitendem Verschleiss immer mehr Leiterbahnen 25, 26, etc. eingeschaltet werden, wenn zwischen den Leiterbahnen des Mess-Chips und der Gegenreibfläche 29 bei Bremsen der Kontakt hergestellt wird. Ist also der Verschleiss bis zur Linie 32 fortgeschritten, so kommen beim Bremsen die Leiterbahnen 25 und 26 mit der Gegenreibfläche 29 in Berührung und schliessen über die Zuleitung 31 zwei Messkreise kurz, welche im Auswertsystem die Anzeige vornehmen. Da in diesem Fall nur während des Bremsens der Kontakt zwischen Leiterbahn und Gegefläche zustande kommt, ist noch eine Speicherung der Zustandsergebnisse im Auswertsystem erforderlich. Die Leiterbahn 25 kann hierbei ebenfalls zur Kontrolle herangezogen werden, weil diese Bahn beim Bremsen immer Kontakt mit der Gegenfläche 29 bekommt, wodurch auch die Zuleitung 31 überwacht werden kann.
In Figur 5 sind die Leiterbahnen für eine digitale Messmethode mit zwei Kreisen uargestellt, wobei Jede Leiterbahn eine Schleife 33, 34 una 35 bildet, derart, dass der Abstand der Schleifen von der Reib- bzw. Bremsfläche 36 unterschliedlich ist. In jeder Schleife ist ein Sicherungselement 37 angeordnet und es ist ausserdem eine Kontrollschl ife 38 vorgesehen, deren Schaltung aus der Zeichnung zu ersenen ist. In die Gegenreibfläcne 39 ist eine Zuleitung 40 geführt. Bei der benutzung dieses Messchips erfolgt die Messung jederzeit durch aen in aen ungeschnittenen Leiterbahnen bzw. Schleifen fliessenden Strom. Ist uann der Verschleiss soweit fortgeschritten, beispielsweise bis zur Linie 41, dass eine Schleife 33 beim Bremsen die Gegenreibfläche 39 berührt, so wird die Schleife 33 unterbrochen. Um unerwünschte Dauerstörungen durch den Kontakt mit der Gegenfläche 39 zu vermeiden, ist die Durchschmelzzone 37 nach Art einer Schmelzsicherung wirkend in die Scnleifen integriert, die ei kontakt mit der Gegenfläche 39 durch Aktivierung des zweiten Stromkreises mit der Zuleitung 40 die jeweilige Schleife unterbricht.
Damit ist die Schleife 33 ab jetzt stets unterbrochen, was ausgewertet wird.
ach Figur 6 sind aie Schleifen 42, 43, 44 und 45 überschneidung frei auf einer Platte des Mess-Chips angeordnet. Zur Kontrolle der Messbereitschaft dient die von den Zuleituntgen 46 und 47 gebildete Kurzschleife. Auch hier ist in Jeder Schleife eine Durchschmelzzone 48 als Sicherung eingebaut, durch die aie Jeweilige Schleife abgeschaltet wird, welche die Gegenfläche 49 berührt, indem durch die Zuleitung 50 ein Strom in die Schleife, z.B. 42 geschickt wird aer die Sicherung 48 zum Durchschmelzen bringt. Damit ist die Schleife 42 ab jetzt stets unterbrochen.
Dieser Vorgang wiederholt sich dann bei fortschreitendem Verschleiss bei den anderen Scnleifen 43, 44 una 45. Der Abstand der Schleifen von der Reibfläche 51 ist unterschiedlich gross und kann jeweils aie verbleibende Restdicke aes bremsbelages widergeben. Der Vorteil der Ausführung nacn den Figuren 5 und liegt vor allem darin, aass eine direkte Signal-codierung des Verhältnisses Verschleiss / Restdicke vorgenommen werden kann, z.B. mit 8 bit = 1 Byte.
Nach Figur 7 ist der Mess-Chip mit Lichtleitertechnik ausgeführt, wobei die Leiterbahnen 53, 54, 55, 56 beispielsweise aus Glasfasern bestehen. Von Vorteil ist hierbei, dass bei Verschleiss eine Unterbrechung der Leiterschleife, z.B. 53 erfolgen kann ohne elektrischen Kontakt mit der aktiven Reibfläche 58, sodass die Messauswertung einfacher kira una bei Betrieb in gefährdeter Umgebung (z.B. Untertagebergbau, Chemiewerke) vollkommen explosionssicher ist.
Alle Mess-Chips können den für die jeweiligen Verwendungszwecke erforderlichen Spannungen angepasst werden, also z.B. für 24 Volt bei Schienenfahrzeugen oder 12 Volt bei Kraftfahrzeugen oder auch für andere Spannungen. Die Mess-Chips können auch sehr gut und platzsparend in zylindrischer Aussenform hergestellt werden, welche dann nur noch in entsprechende Bohrungen im Verschleissblock eingesetzt zu werden brauchen. Ausserdem können sogar metallische Verschleissblöcke verwendet werden, weil der Chip selbst aus einem Isolierträgermaterial besteht. Aucn andere Aussenformen des Mess-Chips sind denkbar.
Es bedeutet auch keine sehr grosse Verteuerung, bei besonders grossen Bremsbelägen, wie sie insbesondere bei Schienenfahrzeugen vorkommen, an die beiden am weitesten voneinander ent-Lernt liegenden Enden des Bremsbelages Jeweils einen Mess-Chip anzuordnen, wodurch auch Schrägverschaleiss erfasst werden kann.
Im übrigen ist die elektrische Auswertung der von den Mess-Chips gelieferten Werte kein besonderes elektrisches Problem und auf dem Stand der Technik auszuführen. Es können sehr einfache Schaltungen mit Anzeigelampe bis zum bordcomputer in vielfältigen Bauformen angewannt werden, deren Kosten entsprechend variieren.

Claims

Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Messung des Verschleisses von Verschleissblökken, wie z.B. Bremsbelägen für Fahrzeuge aller Art, Magneten etc., wobei durch einen im Verschleissblock eingesetzter elektrischer oder optischer Leiter unmittelbar oder über den Kontakt mit dem die Gegenreibfläche tragenden Teil, an dem er Verschleissblock zur Anlage kommt, der Verschleiss angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorricntung in Form eines in den Verschleissblock (18) einzusetzenden Mess-Chips (15) aus einem verschleissbaren Material besteht, aas uie Leiterbahnen (13) trägt, die sich senkrecnt zur Reibfläche (17) erstrecken und in einer Anschlussleiste (14) enden.
2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aie Leiterbahn (21) aus einer mit dem Verschleiss des Verschleissblocks verkleinerbaren Fläche mit definiertem orthogonal anisotropen elektrischen Widerstana besteht. (Fig.
3) 3.) Vorrichtung nach Ansprucn 1, aadurch gekennzeichnet, dass mehrere Leiterbahnen (25, 26, 27) vorhanden sind, deren kleinster Abstand von der Reibfläche (28) unterschiedlich ist und er Messkreis durch elektrischen Kontakt der Literbahnen (25, 26, 27) mit dem die Gezenreibfläche tragenden metallischen 'i'eil (d über dessen Zuleitung (31) geschlossen wird. (Fig.
4) 4.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen als in der Anschlussleiste endende Schleifen (S3, 34 ,35, 42, 43, 44, 45) ausgebildet sind, deren kleinster Abstand von der Reibfläche (36,51) unterschiedlich ist. (Fig.
5 und o) 5.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Kurzschleife (30, 38, 46, 47) für die Kontrolle der Messbereitschaft in dem Mess-Chip vorgesehen ist.
6.) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Jeder Schleife eine Schmelzsicherung (37,48) angeordnet ist, welche bei Berührung der Schleifen mit dem metallischen cie Gegenreibfläche tragenaen Teil (39, 49) von dem über deren Zuleitung (40, 50) zugeführten elektrischen Strom durchschmelzel und damit die betreffende Schleife ausschalten.(Fig.5 und 6) 7.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, aass die Leiterbahnen als Lichtleiter (53,54,55,56) ausgebildet sind, deren kleinster Abstand von der Reibfläche (59) unterschiedlich ist, wobei die Lichtleiter vorzugsweise in Schleifen angeordnet sind.