DE3407716C2

DE3407716C2 -

Info

Publication number: DE3407716C2
Application number: DE19843407716
Authority: DE
Inventors: Franz 7141 Schwieberdingen De Maurer; Manfred 7000 Stuttgart De Stahl; Eberhard 7251 Hemmingen De Weiss; Werner 7014 Kornwestheim De Stumpe
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1984-03-02
Filing date: 1984-03-02
Publication date: 1993-01-07
Also published as: DE3407716A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Ermittlung des Betriebszustandes von Verschleißteilen nach der Gattung des Hauptanspruchs.

In einem Kraftfahrzeug sind die Bremsen die Aggregate mit der höchsten Leistung. Die Verkehrssicherheit eines Kraftfahrzeugs hängt wesentlich von der Funktion seiner Bremsen ab. Der Bremsbelag ist durch Abrieb einem Verschleiß unterworfen; übersteigt der Verschleiß ein bestimmtes Ausmaß, so sind die Bremsen nicht mehr funktionsfähig. Die Stärke des Bremsbelags sollte also laufend überwacht werden. Auf jeden Fall muß ein Warnsignal dann abgegeben werden, wenn ein Bremsbelag seine Minimalstärke erreicht hat.

Besonders bei Nutzfahrzeugen haben die Bremsen in bezug auf Sicherheit und Wartungsaufwand eine herausragende Stellung. Der Zustand der Bremsbeläge ist nicht immer leicht zu kontrollieren, besonders bei Zwillingsreifen ist der Überwachungsaufwand erheblich. Wird der Belag nicht rechtzeitig gewechselt, steigt das Unfallrisiko. Wird der Belag zu früh gewechselt, steigen die Betriebs kosten.

Zur Überwachung der Reststärke der Bremsbeläge sind viele Verfahren bekannt. Es gibt Einrichtungen, die den Stand des Bremsöls überwachen. Weiter gibt es Grenzwert melder mit Kontaktstiften, die in die Bremsbeläge einge baut sind und die beim Unterschreiten einer bestimmten Belagstärke über die Bremsscheibe einen Stromkreis schließen und so ein Signal auslösen. Diese und andere Überwachungsmethoden haben den Nachteil, daß sie zwar rechtzeitig, aber doch erst bei abgenutzten Bremsbelägen warnen. Eine laufende Überwachung und eine Aussage über den akuten Zustand und die Belastung der Bremsbeläge ist mit diesen Verfahren nicht möglich.

Aus der DE-OS 21 23 750 ist eine Einrichtung zur Messung der Belagstärke von Reibteilen, insbesondere von Bremsbelägen, bekannt, bei der am Belag oder in der Nähe des Belags ein mechanisch-elektrischer Längengeber angeordnet ist. Der Längengeber gibt ein der Belagstärke analoges elektrisches Signal ab. Mit diesem Gerät kann nun zwar in der Ruhestellung der Bremsen die Lage der Bremsbeläge angegeben werden. Das Gerät gibt jedoch keine Auskunft über die vorangegangenen Belastungen oder Überlastungen der Bremse und damit über die zu erwartende zukünftige Wirksamkeit der noch vorhandenen Bremsbeläge.

In der DE 33 00 446 A1 wird ein Verfahren zur Prüfung des Betriebs zustandes von Bremsen vorgestellt, bei dem bei jeder Bremsbetätigung der Bremszylinderhub gemessen wird und aus einer Anzahl von Hubmeß werten der jeweils kleinste ermittelt wird. Aus dem Vergleich dieser minimalen Hubmeßwerte mit Sollwerten kann eine Aussage über den Be triebszustand der zu überprüfenden Bremsbeläge gemacht werden. Aber auch durch dieses Verfahren sind keine befriedigenden Auskünfte über vorangegangene Belastungen oder Überlastungen der Bremsbeläge zu er reichen und damit keine befriedigende Ermittlung des Betriebszustan des möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist der Entwurf eines Verfahrens, wodurch befriedigende Auskünfte über vorangegangene Belastungen oder Überlastungen der Bremsbeläge zu erreichen sind und damit eine be friedigende Ermittlung des Betriebszustandes der Bremsbeläge möglich wird.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Neben anspruchs haben demgegenüber den Vorteil, daß in jedem Augenblick der wahrscheinliche Zustand der Verschleißteile, insbesondere der Bremsbeläge oder auch der Kupplungsbeläge, angegeben werden kann. Damit läßt sich ein notwendiger Wartungszeitpunkt genauer festlegen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens und der im Neben anspruch angegebenen Einrichtung möglich.

Besonders vorteilhaft ist, daß nicht nur die Belastungen der Bremsen, sondern auch Überlastungen festgestellt, angezeigt und gespeichert werden können. Eine Gefahr einer Rißbildung im Bremsbelag beispielsweise kann so mit einer Wahrscheinlichkeit diagnostiziert werden.

Ein einfaches Auswertegerät mit einem einfachen Integrator kann aus der Betätigungszeit, dem Betätigungsdruck und der Relativgeschwindigkeit der Verschleißteile auf einfache Weise angenähert die bisher aufgelaufene Bremsleistung, die Bremsenergie, die Bremsentemperatur, den Abrieb und den Verschleiß und damit den Zustand der Restbeläge ermitteln.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 2 eine Skizze des Druckverlaufs bei einem Bremsvorgang und

Fig. 3 eine vereinfachte Graphik dazu.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Im Blockschaltbild nach Fig. 1 ist auf einer Welle 11 eine Bremsscheibe 12 angebracht. Gegen die Bremsscheibe 12 sind Bremsbeläge 13 anpreßbar. Die Drehzahl der Welle 11 ist mit Hilfe eines als Drehzahlgeber ausgebildeten Geschwindigkeitsmeßgeräts 14 meßbar. Mit wenigstens einem der Bremsbeläge 13 steht ein Druckmeßgerät 15 und ein Zeitmeßgerät 16 in Wirkungsverbindung. Die Ausgangssignale des Druckmeßgeräts 15, des Zeitmeßgeräts 16 und des Geschwindigkeitsmeßgeräts 14 sind einem Auswertegerät 17 zugeführt. Am Ausgang des Auswertegeräts 17 liegt der Eingang eines Anzeigegeräts 18.

Bei einem Bremsvorgang werden die Bremsbeläge 13 gegen die Bremsscheibe 12 gedrückt. Die Betätigungszeit T der Bremsbeläge und der Bremsdruck p, mit dem die Bremsbeläge 13 auf die Bremsscheibe 12 gedrückt werden, werden dabei vom Zeitmeßgerät 16 und vom Druckmeßgerät 15 gemessen und an das Auswertegerät 17 gemeldet. Gleichzeitig wird die Drehzahl der Bremsscheibe 12 mit Hilfe des Geschwindigkeitsmeßgeräts 14 gemessen; die Drehzahl ist ein Maß für die Relativgeschwindigkeit zwischen der Bremsscheibe 12 und den Bremsbelägen 13. Auch dieser Wert wird an das Auswertegerät 17 weitergegeben. Das Auswertegerät 17 verfolgt beginnend mit dem Neueinbau der Bremsbeläge 13 und gegebenenfalls der Bremsscheibe 12 alle Bremsvorgänge. Aufgrund eines intern vorgebbaren Modells berechnet das Auswertegerät 17 den Verschleiß und damit den wahrscheinlichen Restzustand der Bremse, also die Zustände des Bremsbelags und der Bremstrommel oder der Bremsscheibe.

In Fig. 2 ist der übliche Druckverlauf bei einem Bremsvorgang skizziert. In dem Diagramm sind t₁ und t₂ die Ansprechpunkte eines Druckschalters oder eines Bremskontakts und P_s der Bremsspitzendruck. Mit der Anzahl x der Bremsvorgänge ergibt sich für die Verschleißkennzahl V

V ∼ ∫ K_{(p, T)} dt

Wobei im allgemeinen K eine nichtlineare Funktion des Bremsdrucks p und der Bremsbelagtemperatur T ist.

In Fig. 3 ist zur Vereinfachung eine Näherung aufgezeichnet. Wenn die Zeitdauer τ eines Bremsvorgangs vereinfacht mit τ=t₂-t₁ angegeben wird, ergibt sich die Verschleißkennzahl V näherungsweise zu

Statt der Drehzahl der Bremsscheibe 12 und damit des Fahrzeugrads kann dem Auswertegerät 17 auch die Fahrzeuggeschwindigkeit zugeführt werden. Das Auswertegerät berechnet also aus der Betätigungszeit der Bremsvorrichtung 12, 13, der Raddrehzahl oder der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Bremsdruck näherungsweise die Bremsleistung, die Bremsenergie, die Bremsentemperatur, den Abrieb und den Verschleiß der Bremse. Durch eine einfache Integration läßt sich daraus der Zustand der Verschleißteile der Bremse 12, 13 ermitteln. Das Ergebnis dieser Berechnung kann über ein Anzeigegerät 18 kontinuierlich im Checkpanel angegeben oder auch bei einer Fahrzeuginspektion abgelesen werden.

Mit der beschriebenen Einrichtung wird also nicht die tatsächliche Abnutzung beispielsweise von Bremsbelägen oder Kupplungsbelägen gemessen, vielmehr wird eine solche Abnutzung durch ein internes Modell simuliert. Das Verschleißmodell wird vorher in dem Auswertegerät 17 gespeichert.

Claims

1. Verfahren zur Ermittlung des Betriebszustandes von Verschleißteilen, insbesondere von Brems- oder Kupplungsbelägen, wobei aus Betätigungsgrößen der Verschleißteile der Betriebszustand ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Betätigungszeit (τ), dem Betätigungsdruck (p) und der Relativgeschwindigkeit der Verschleißteile der Betriebszustand mittels eines durch Daten und ihre Verknüpfung vorgegebenen Modells, das den Verschleiß der Verschleißteile bei vorgegebenen Betätigungsgrößen berücksichtigt, Verschleißdaten, wie Verschleißleistung, Verschleißteileabrieb oder Verschleißumfang, ermittelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Summieren/ Integrieren der Verschleißdaten der momentane Betriebszustand der Verschleißteile (12, 13) ermittelt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der momentane Betriebszustand der Verschleißteile (12, 13) angezeigt wird.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

- eine Zeitmeßvorrichtung (16) zur Ermittlung der Betätigungszeit (τ) der Verschleißteile und
- eine Druckmeßvorrichtung (15) zur Ermittlung des Betätigungsdruckes der Verschleißteile und
- eine Geschwindigkeitsmeßvorrichtung (14) zur Ermittlung der Relativgeschwindigkeit zwischen den Verschleißteilen (12, 13) vorgesehen ist, und
- Auswertevorrichtungen (17), denen die Signale der Zeitmeßvorrichtung (16), die Signale der Druckmeßvorrichtung (15) und die Signale der Geschwindigkeitsmeßvorrichtung (14) zugeführt werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Relativgeschwindigkeit zwischen den Verschleißteilen ein mit dem Fahrzeugrad verbundener Drehzahlgeber vorgesehen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Relativgeschwindigkeit zwischen den Verschleißteilen ein Tachometer des Fahrzeuges dient.