DE3502053A1 - Einrichtung zur anzeige des verschleisses eines bauteils - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Anzeige des Verschleißes eines Bauteils
• Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Anzeige des Verschleißes eines Bauteils gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-PS 33 24 865 bekannt. Dabei handelt es sich um eine als Überwachungsorgan für den Verschleiß eines als erstes Bauteil dienenden Bremsbelags von Kraftfahrzeugen ausgebildete Einrichtung mit einem als in den Bremsbelag eingebetteten Metalldrahtfühler ausgebildeten Verschleißsignalgeber, der bei Erreichen eines vorbestimmten Verschleißwertes des Bremsbelags mit der als zweites Bauteil dienenden Bremsscheibe in Berührung kommt, wobei über die Bremsscheibe eine elektrisch leitende Verbindung zur Masse hergestellt wird, die für eine Warnanzeige herangezogen wird.
• Soll bei einem mit einer derartigen Einrichtung versehenen ersten Bauteil neben dessen Verschleiß auch dessen Temperatur überwacht werden, so ist es bekannt, zu diesem Zweck ein oder mehrere von dem Verschleißsignalgeber getrennte temperaturabhängige Meßglieder in oder an dem ersten Bauteil oder in oder an einem benachbarten Bauteil (beispielsweise einem Bremsbelagträger) anzuordnen.
• Eine derartige Anordnung bedeutet einen erheblichen Aufwand und infolge der höheren Anzahl installierter Meßglieder - wobei auch der Verschleißsignalgeber als ein solches gerechnet wird - auch eine erhöhte Störanfälligkeit.
• Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln so zu verbessern, daß sie eine Minderung des genannten Aufwands und ein Vermeiden der erhöhten Störanfälligkeit ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Die Erfindung ist überall dort einsetzbar, wo ein erstes Bauteil beim gleitenden Eingriff mit einem zweiten Bauteil verschleißt und dabei hinsichtlich seines Verschleißes unter gleichzeitiger Überwachung seiner Temperatur überwacht wird. Dabei kann der Verschleißsignalgeber als Kontaktgeber beim Eintritt eines Höchstverschleißes und/oder als kontinuierliche Signale erzeugender Geber ausgebildet sein.
• So kann die Erfindung beispielsweise vorteilhaft in einer Maschine mit einem auf einem Bett gleitenden Schlitten, z.B. in einer Hobelmaschine, eingesetzt werden. Die nach der Erfindung vorgesehene Temperatur-und Verschleißüberwachung kann in diesem Fall beispielsweise zur Überwachung der Fertigungsgenauigkeit und der Schmiermittelbeanspruchung herangezogen werden, wobei die Erfindung sowohl am Schlitten als auch am Bett oder an beiden zugleich angeordnet sein kann.
• In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Erfindung zur Überwachung einer oder mehrerer als Trommel-, Teilscheiben- oder Vollscheibenbremsen ausgebildeten Fahrzeugbremsen eingesetzt werden.
• In diesem Fall kann vorzugsweise der Bremsbelag -gegebenenfalls aber auch die Bremstrommel oder -scheibe - durch die Erfindung überwacht werden.
• Soll erstere Möglichkeit realisiert werden, kann der Verschleißsignalgeber stabil, z.B. durch Einschrauben, in dem Bremsbelagträger gelagert werden und in dem Bremsbelag soweit eingebettet sein, daß seine Oberfläche beim Bremsbelag im Neuzustand um einen vorbestimmten Verschleißwert, dem Höchstverschleiß, von der Oberfläche des Bremsbelags entfernt liegt. Zur stabilen Lagerung des Kontaktgebers im Bremsbelagträger sind aber auch andere Verfahren wie z.B. Einkleben oder Klemmen geeignet.
• Die von dem Verschleißsignalgeber abgegebenen temperaturabhängigen Ausgangssignale können in einer in einem temperaturabhängigen Auswertekreis angeordneten temperaturabhängigen Auswerteeinrichtung verarbeitet werden. Die temperaturabhängige Auswerteeinrichtung kann beispielsweise als Temperaturanzeige ausgebildet sein. Da bei gegebenem Bremsmoment die angezeigte Bremsbelagtemperatur mit zunehmendem Verschleiß des Bremsbelags ansteigt, kann auch die jeweilige Temperaturanzeige einen Anhaltspunkt für den jeweiligen Verschleißzustand des Bremsbelags geben. Auf diese Weise wird die Einrichtung,auch wenn der Verschleißsignalgeber nur als Kontaktgeber zur Anzeige des vorbestimmten Verschleißwertes ausgebildet ist, in die Lage versetzt, auch als Verschleißmeßeinrichtung zu dienen.
• Die temperaturabhängige Auswerteeinrichtung kann auch als elektronische Regeleinrichtung ausgebildet sein, welche die temperaturabhängigen Ausgangssignale der Kontaktgeber von beispielsweise mehreren Fahrzeugbremsen, insbesondere von solchen auf verschiedenen Fahrzeugseiten der gleichen Achse, miteinander vergleicht und das Bremsmoment der Fahrzeugbremse mit dem stärksten Ausgangssignal, d.h. der heißesten Fahrzeugbremse, bzw. die Bremsmomente der Fahrzeugbremsen bei einer Bremsbetätigung, die mittels eines Bremswertgebers (z.B. Motorwagenbremsventil) gesteuert wird, so regelt, daß sich an den Fahrzeugbremsen im wesentlichen die gleiche Temperatur einstellt. Hierbei kann die Temperatur, je nach Auslegung, diejenige des Bremsbelags der Bremstrommel bzw. Scheibe oder eine gemessene Mischtemperatur sein.
• Wird im vorliegenden Fall davon ausgegangen, daß ungleiche Temperaturen an den Radbremsen durch unterschiedliche Bremsmomente hervorgerufen werden, so ist die vorbeschriebene Regelung auf im wesentlichen gleiche Temperatur zugleich eine Regelung auf im wesentliche gleiche Bremsmomente. Auf diese Weise ist also an Hand der temperaturabhängigen Ausgangssignale der Verschleißsignalgeber mehrerer Fahrzeugbremsen die Erzeugung ungleicher Bremsmomente durch diese Fahrzeugbremsen vermeidbar. Derartige ungleiche Bremsmomente können beispielsweise durch Toleranzen der Reibwerte der Bremsbeläge der Fahrzeugbremsen und/oder durch mechanische Toleranzen ihrer Elemente entstehen und haben Giermomente um die Fahrzeughochachse,dieaus Schiefziehen der Radbremsen resultieren, zur Folge.
• Mit der vorstehend beschriebenen Regelung auf im wesentlichen gleiche Temperatur wird zusätzlich zu oder anstelle der beschriebenen Vergleichmäßigung der erzeugten Bremsmomente eine Vergleichmäßigung des Bremsbelagverschleißes der Bremsbeläge erreicht.
• Die erwähnte elektronische Regeleinrichtung kann auch einen Speicher aufweisen, in dem aus den temperaturabhängigen Ausgangssignalen der Kontaktgeber ermittelte Korrekturwerte für die Bremsmomente der Fahrzeugbremsen zunächst gespeichert werden. Bei einer oder mehreren Folgebremsungen können die Korrekturwerte dann abgerufen und zur Temperatur- und/oder Bremsmomenten- und/oder Bremsbelagverschleißregelung herangezogen werden.
• Zur Überwachung des vorbestimmten Verschleißwertes kann der Verschleißsignalgeber an seiner dem zweiten Bauteil nächsten Fläche die Enden einer offenen Leiterschleife aufweisen, die, wenn diese Fläche bei Eintritt des vorbestimmten Verschleißwertes das zweite Bauteil berührt, durch dieses elektrisch verbunden werden. Der Warnkreis wird in diesem Fall über das als Brücke zwischen den beiden genannten Leiterenden dienende zweite Bauteil geschlossen.
• In dieser Ausbildungsform muß der Verschleißsignalgeber wenigstens drei Anschlüsse oder Leitungen aufweisen, nämlich eine gemeinsame Zuleitung für den Warnkreis und den temperaturabhängigen Auswertekreis und für jeden Kreis eine Rückleitung. Ist der Verschleißsignalgeber zugleich als Geber kontinuierlicher Verschleißsignale ausgebildet, ist für den zugehörigen Anzeigekreis ein vierter Anschluß erforderlich.
• Die Anordnung von drei bzw. vier Leitern oder Anschlüssen am Verschleißsignalgeber kann Schwierigkeiten bereiten, insbesondere, wenn dieser sehr klein ausgebildet ist. Diese Schwierigkeiten lassen sich vermeiden, indem das zweite Bauteil an das Potential desWarnkreises gelegt wird. In diesem Fall schließt sich der Warnkreis bei Eintritt des vorbestimmten Verschleißwertes über das zweite Bauteil. Der Verschleißsignalgeber braucht in diesem Fall nur zwei bzw. drei Anschlüsse oder Leitungen aufzuweisen, nämlich die gemeinsame Zuleitung für den Warnkreis und den temperaturabhängigen Auswertekreis und/oder den Verschleißanzeigekreis und die Rückleitung(en) für den bzw. die letztgenannten.
• Gegebenenfalls muß in diesem Fall das zweite Bauteil über einen beweglichen Kontakt, z.B. einen Schleif- oder Schleifringkontakt, an das Potential des Warnkreises gelegt werden. Ein solcher Fall liegt beispielsweise bei einer Ausbildung des zweiten Bauteils als Bremstrommel oder Bremsscheibe vor.
• In einer anderen Ausführungsform kann die Erfindung in einer Reibungskupplung angeordnet sein. In diesem Fall dienen als erstes Bauteil ein oder der Kupplungsbelag und als zweites Bauteil entweder eine Kupplungsscheibe der antreibenden oder eine Kupplungsscheibe der getriebenen Maschine. Je nachdem, mit welchem Kupplungsteil der Kupplungsbelag in Eingriff steht oder bringbar ist, bildet die jeweils andere Maschine ein drittes Bauteil.
• Bei der eben erwähnten Ausführungsform sind in der Regel sowohl das erste als auch das zweite Bauteil beweglich. In dieser Ausführungsform und in allen möglichen weiteren derartigen Ausführungsformen müßten sämtliche Zu- und Ableitungen über Schleifkontakte erfolgen.
• Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
• Die Zeichnung stellt schematisch und auszugsweise eine Trommelbremse dar.
• In einer als zweites Bauteil ausgebildeten Bremstrommel 3 sind in nicht näher dargestellter Weise zwei Bremsbacken und eine Zuspanneinrichtung bzw.
• Übertragungsteile einer Zuspanneinrichtung angeordnet.
• Mit 8 ist ein Teil eines als erstes Bauteil ausge- bildeten Bremsbelags bezeichnet. Der Bremsbelag 8 ist mit einem aus dem Steg 5 und dem Gurt 6, die ebenfalls ausschnittsweise dargestellt sind, gebildeten Belagträger 5,6 verbunden.
• In den Gurt 6 ist aus der Richtung des Bremstrommelinnenraums ein Verschleißsignalgeber 7 derart eingeschraubt, daß er in eine Aussparung des Bremsbelags 8 hineinragt. Die Einschraubtiefe des Gebers 7 wird durch einen an seiner dem Bremstrommelinnenraum zuweisenden Seite ausgebildeten Anschlag begrenzt.
• Die Einschraubtiefe ist derart definiert, daß zwischen der am weitesten in den Bremsbelag 8 hineinragenden Fläche des Gebers 7 und der mit der Bremstrommel 3 in Eingriff gelangenden Bremsfläche des Bremsbelags 8 im Neuzustand des letzteren ein Abstand "a" eingestellt wird. Dieser Abstand "a" stellt einen vorbestimmten Verschleißwert dar.
• Der Verschleißsignalgeber 7 ist über eine Zuleitung 9 mit dem Pluspol einer Fahrzeugbatterie 12 verbunden, deren Minuspol in üblicher Weise an Masse liegt. Die Bremstrommel 3 steht über einen durch den Pfeil 10 symbolisierten Schleifringkontakt mit einer Kontrollleuchte 11 in Verbindung, die andererseits über eine Rückleitung 13 mit der Masse verbunden ist.
• Verschleißsignalgeber 7, Kontrollampe 11 und Batterie 12 bilden in Verbindung mit den zugeordneten Leitungen einen elektrischen Warnkreis.
• Der Verschleißsignalgeber 7 ist auch, beispielsweise mittels eines integrierten NTC-Widerstands, als temperaturabhängiges Meßglied (Temperatursensor) ausgebildet. Sein temperatursensitiver Bestandteil ist einerseits mit der Zuleitung 9, andererseits mit einer Verbindungsleitung 4, welche zu einer als temperaturabhängiges Anzeige gerät 1 ausgebildeten Auswerteeinrichtung in Verbindung steht, verbunden. Das Anzeigegerät 1 ist andererseits mit der Masse verbunden.
• In der Zeichnung ist der Ausschnitt der Bremsbacke im Bremszustand dargestellt, d.h. der Bremsbelag 8 liegt mit seiner Bremsfläche an der Gegenfläche der Bremstrommel 3 an.
• Der Verschleißsignalgeber 7 weist auch einen Sensor für seinen Abstand zur Bremstrommel 3 im Bremszustand auf. Die Rückleitung dieses Verschleißsensors ist an eine Verschleißanzeigeeinrichtung 2 gelegt, die andererseits an Masse liegt. Die Verschleißanzeigeeinrichtung 2 bildet mit ihren Zuleitungen und dem Verschleißsensor sowie zugehörigen nicht dargestellten Schalt- und weiteren Einrichtungen den Verschleißanzeigekreis.
• Mit zunehmendem Belagverschleiß verringert sich die Bremsbelagdicke. Das bedeutet, daß die beim Bremsen ursprünglich von der Bremstrommel um das Maß "a" entfernte der Bremstrommel nächste Fläche des Verschleißsignalgebers 7 sich der Bremstrommel 3 mit zunehmendem Belagverschleiß nähert.
• Ist das ursprünglich vorhandene Maß "a" durch Verschleiß des Bremsbelages 8 aufgezehrt, ist ein als höchstzulässiger Verschleiß vorbestimmter Verschleißwert erreicht. Bei diesem Belagzustand findet bei jeder Bremsbetätigung zwischen dem Verschleißsignal 7 und der Bremstrommel 3 eine Berührung statt, durch welche sich der Warnkreis schließt, wobei die Warnlampe 11 aufleuchtet. Der Fahrer wird dadurch wegen des um das zulässige Höchstmaß verschissenen Bremsbelags gewarnt.
• Es liegt auf der Hand, daß anstelle der Warnlampe 11 als Warneinrichtung oder außer einem anderen optischen auch ein akustisches Zeichen gegeben werden kann.
• Die dargestellten elektrischen Kreise sind in nicht dargestellter Weise außerhalb der Betriebszeit des die gezeigte Trommelbremse enthaltenen Fahrzeugs unterbrochen (z.B. durch einen Zündanlaßschalter).
• Während der Betriebszeit des die dargestellte Trommelbremse aufweisenden Fahrzeugs gibt der Verschleißsignalgeber über sein temperatursensitives Element ständig temperaturabhängige Signale ab, die in dem Anzeigegerät 1 als Temperaturwerte angezeigt werden. Der Fahrer hat damit jederzeit eine Kontrolle über die Temperatur des Bremsbelags 8. Gleichzeitig gibt der Verschleißsignalgeber über seinen Verschleißsignalsensor Verschleißsignale ab, aufgrund derer die Verschleißanzeigeeinrichtung 2 den Verschleiß anzeigt.
• Das Anzeigegerät 1 kann auch mit einer Warneinrichtung gekoppelt oder durch eine solche ersetzt sein. Es ist auch möglich, den temperaturabhängigen Auswertekreis sowie den Verschleißanzeigekreis so auszubilden, daß die Anzeige des Anzeigegeräts und der Verschleißanzeigeeinrichtung 2 nicht ständig erfolgt, sondern manuell abgerufen oder in bestimmten Zeitintervallen automatisch angeboten wird. Falls im Fahrzeug mehrere Trommelbremsen vorhanden sind, können die diesen jeweils zugeordneten Anzeige- und/oder Warnkreis in be- kannter Weise, gegebenenfalls unter Verwendung von Umschalteinrichtungen, mit denjenigen des dargestellten Ausführungsbeispiels vereinigt werden.
• Insbesondere wenn mehrere Trommelbremsen in dem Fahrzeug vorhanden sind, kann die temperaturabhängige Auswerteeinrichtung auch als elektronische Regeleinrichtung ausgebildet sein, welche in weiter oben beschriebener Weise diese Trommelbremsen auf gleichmäßige Bremsbelagtemperatur und/oder gleichmäßiges Bremsmoment und/oder gleichmäßigen Belagverschleiß regelt.
• Es liegt auf der Hand, daß die vorstehenden Ausführungen im Falle einer Ausbildung der Fahrzeugbremsen als Scheibenbremsen, seien es Teilscheiben-oder Vollscheibenbremsen, entsprechend gelten.
• Für den Fachmann ist auch ersichtlich, daß,obwohl die vorstehenden Ausführungen sich auf Bremse in richtungen in einer Fahrzeugbremsanlage beziehen, sie auch für andere Einsatzfälle gültig sind.

Claims (6)

1. Patentansprüche 1. Einrichtung zur Anzeige des Verschleißes eines ersten Bauteils, das beim gleitenden Eingriff mit einem zweiten Bauteil verschleißt, mit einem in das erste Bauteil eingebetttenen elektrischen Verschleißsignalgeber, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschleißsignalgeber (7) zusätzlich als elektrisches Meßglied für die Temperatur des ersten Bauteils ausgebildet ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschleißsignalgeber (7) derart angeordnet ist, daß er beim Eintritt eines vorbestimmten Verschleißwertes durch Kontakt mit dem zweiten Bauteil einen elektrischen Warnkreis schließt.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Bauteil (3) gegenüber dem Verschleißsignalgeber (7) am Potential des Warnkreises liegt.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturabhängigen Ausgangssignale des Verschleißsignalgebers (7) in einem temperaturabhängigen Auswertekreis mit einer temperaturabhängigen Auswerteeinrichtung (1) ausgewertet werden und daß der Verschleißsignalgeber (7) für den Warnkreis und den temperaturabhängigen Auswertekreis sowie einen Verschleißanzeigekreis eine gemeinsame Zuleitung (9) aufweist.
5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil als Bremsbelag (8) einer Bremseinrichtung, insbesondere einer Trommel-, Teilscheiben- oder Vollscheibenbremse und das zweite Bauteil (3) als das zugeordnete abbremsbare Element, insbesondere Bremstrommel oder Bremsscheibe, ausgebildet ist.
6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) das erste Bauteil ist als Kupplungsbelag einer Reibungskupplung ausgebildet; b) das zweite Bauteil ist als über die Reibungskupplung mit einem dritten Bauteil zusammenkuppelbares Element ausgebildet.