DE3502053C2 - Einrichtung zur Anzeige des Verschleißes eines Bauteils - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Anzeige des Verschleißes eines ersten Bauteils gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Einrichtung ist aus der US 39 75 706 bekannt. Diese enthält einen verschleißabhängige elektrische Signale abgebenden Verschleißsignalgeber, der sein gerade abgegebenes Signal sprunghaft ändert, wenn das erste Bauteil eine bestimmte Temperatur erreicht. Die bekannte Einrichtung bietet deshalb hinsichtlich der Temperatur die Funktion einer Warneinrichtung auf der Basis eines Schwellenwertes (Curiepunkt von Meßgliedmaterial).

Aus der DE-OS 21 44 466 ist eine Einrichtung zur Überwachung von Verschleiß und Temperatur bekannt, die bei Erreichen eines vorbestimmten Verschleißwertes und/oder bei Erreichen einer vorbestimmten Temperatur elektrische Signale abgibt. Diese Einrichtung bietet deshalb hinsichtlich beider von ihr über­ wachten Größen die Funktion einer Warneinrichtung.

Soll mit einer Einrichtung der eingangs genannten Art die Temperatur des ersten Bauteils kontinuierlich erfaßt werden, so kann man zu diesem Zweck ein oder mehrere von dem Verschleißsignalgeber getrennte temperaturabhängige Meßglieder in oder an dem ersten Bauteil oder in oder an einem benachbar­ ten Bauteil (beispielsweise einem Bremsbelagträger) anordnen.

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 Stör­ anfälligkeit.

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 Ver­ meiden der erhöhten Störanfälligkeit ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteran­ sprüchen 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 Über­ wachung seiner Temperatur überwacht wird. Dabei kann der Verschleißsignalgeber als Kontaktgeber beim Eintritt eines Höchstverschleißes und/oder als kontinuierliche Signale erzeugender Geber ausge­ bildet 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 bei­ spielsweise zur Überwachung der Fertigungsgenauigkeit und der Schmiermittelbeanspruchung herangezogen werden, wobei die Einrichtung sowohl am Schlitten als auch am Bett oder an beiden zugleich angeordnet sein kann.

In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Einrichtung nach der Erfindung zur Überwachung einer oder mehrerer als Trommel-, Teilscheiben- oder Vollscheibenbremsen ausgebildeter Fahrzeugbremsen eingesetzt werden. In diesem Fall kann vorzugsweise der Bremsbelag - gegebenenfalls aber auch die Bremstrommel oder -scheibe - überwacht werden. Soll erstere Möglichkeit realisiert werden, kann der Verschleißsignalgeber stabil, z. B. durch Ein­ schrauben, in den Bremsbelagträger gelagert werden und in dem Bremsbelag soweit eingebettet sein, daß seine Oberfläche beim Bremsbelag im Neuzustand um einen vorbestimmten Verschleißwert, dem Höchstver­ schleiß, 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 Auswerte­ einrichtung für die Temperatur verarbeitet werden. Diese kann beispielsweise als Temperaturanzeige ausgebildet sein. Da bei gegebenen Bremsmoment die angezeigte Bremsbelag­ temperatur mit zunehmendem Verschleiß des Brems­ belags ansteigt, dann auch die jeweilige Temperatur­ anzeige einen Anhaltspunkt für den jeweiligem Ver­ schleißzustand des Bremsbelags geben. Auf diese Weise wird die Einrichtung, auch wenn der Verschleiß­ signalgeber nur als Kontaktgeber zur Anzeige des vorbestimmten Verschleißwertes ausgebildet ist, in die Lage versetzt, auch als Verschleißmeßeinrichtung zu dienen.

Die Auswerteinrichtung für die Temperatur kann auch als elektronische Regeleinrichtung ausgebildet sein, welche die temperaturabhängigen Ausganssignale der Verschleißsignalgeber von beispielsweise mehreren Fahrzeug­ bremsen, insbesondere von solchen auf verschiedenen Fahrzeugseiten der gleichen Achse, miteinander ver­ gleicht und das Bremsmoment der Fahrzeugbremse mit dem stärksten Ausgangssignal, d. h. der heißesten Fahrzeugbremse, bzw. die Bremsmomente der Fahrzeug­ bremsen bei einer Bremsbetätigung, die mittels eines Bremswertgebers (z. B. Motorwagenbremsventil) ge­ steuert wird, so regelt, daß sich an den Fahrzeug­ bremsen im wesentlichen die gleiche Temperatur ein­ stellt. Hierbei dann die Temperatur, je nach Auslegung, diejenige des Bremsbelags der Bremstrommel bzw. Scheibe oder eine gemessene Mischtemperatur sein.

Wird im vorliegenden Fall davon ausgegangen, daß un­ gleiche Temperaturen an den Radbremsen durch unter­ schiedliche 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 Ausgangs­ signale der Verschleißsignalgeber mehrerer Fahrzeug­ bremsen die Erzeugung ungleichen Bremsmomente durch diese Fahrzeugbremsen vermeidbar. Derartige un­ gleiche Bremsmomente können beispielsweise durch Toleranzen der Reibwerte der Bremsbeläge der Fahr­ zeugbremsen und/oder durch mechanische Toleranzen ihrer Elemente entstehen und haben Giermomente um die Fahrzeughochachse, die aus 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 Verschleißsignal­ geber ermittelte Korrekturwerte für die Bremsmomente der Fahrzeugbremsen zunächst gespeichert werden. Bei einer oder mehreren Folgebremsungen können die Korrektur­ werte dann abgerufen und zur Temperatur- und/oder Brems­ momenten- und/oder Bremsbelagverschleißregelung heran­ gezogen 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 Verschleißsignal­ geber wenigstens drei Anschlüsse oder Leitungen aufweisen, nämlich eine gemeinsame Zuleitung für den Warnkreis und die Auswerte­ einrichtung für die Temperatur und für jeden Kreis eine Rückleitung. Ist der Verschleißsignalgeber zugleich als Geber kontinuier­ licher Verschleißsignale ausgebildet, ist für den zugehörigen Anzeigekreis ein vierter Anschluß er­ forderlich.

Die Anordnung von drei bzw. vier Leitern oder An­ schlüssen am Verschleißsignalgeber kann Schwierig­ keiten bereiten, insbesondere, wenn dieser sehr klein ausgebildet ist. Diese Schwierigkeiten lassen sich vermeiden, indem das zweite Bauteil an das Potential des Warnkreises 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 die Auswerte­ einrichtung für die Temperatur und/oder den Verschleißanzeigekreis und die entsprechenden Rückleitung(en). Gegebenenfalls muß in diesem Fall das zweite Bau­ teil 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 Brems­ scheibe vor.

In einer anderen Ausführungsform kann die Erfindung in einer Reibungskupplung angeordnet sein. In diesem Fall dienen als erstes Bauteil ein oder der Kupplungs­ belag und als zweites Bauteil entweder eine Kupplungs­ scheibe 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 Schleif­ kontakte 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 Brems­ trommel 3 sind in nicht näher dargestellter Weise zwei Bremsbacken und eine Zuspanneinrichtung bzw. Übertragungsteile einer Zuspanneinrichtung ange­ ordnet.

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, ge­ bildeten Belagträger 5,6 verbunden.

In den Gurt 6 ist aus der Richtung des Bremstrommel­ innenraums ein Verschleißsignalgeber 7 derart ein­ geschraubt, 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 Brems­ trommel 3 in Eingriff gelangenden Bremsfläche des Bremsbelags 8 im Neuzustand des letzteren ein Ab­ stand "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 Kontroll­ leuchte 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 Anzeigegerät 1 ausge­ bildeten 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 Bremszu­ stand auf. Die Rückleitung dieses Verschleißsensors ist an eine Verschleißanzeigeeinrichtung 2 gelegt, die andererseits an Masse liegt. Die Verschleiß­ anzeigeeinrichtung 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 Ver­ schleiß des Bremsbelages 8 aufgezehrt, ist ein als höchstzulässiger Verschleiß vorbestimmter Verschleiß­ wert erreicht. Bei diesem Belagzustand findet bei jeder Bremsbetätigung zwischen dem Verschleißsignalgeber 7 und der Bremstrommel 3 eine Berührung statt, durch welche sich der Warnkreis schließt, wobei die Warn­ lampe 11 aufleuchtet. Der Fahrer wird dadurch wegen des um das zulässige Höchstmaß verschlissenen Brems­ belags 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 Verschleiß­ signalsensor 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 Verschleißan­ zeigeeinrichtung 2 nicht ständig erfolgt, sondern manuell abgerufen oder in bestimmten Zeitintervallen automatisch angeboten wird. Falls im Fahrzeug mehrere Trommelbremsen vorhanden sind, können die diesen je­ weils zugeordneten Anzeige- und/oder Warnkreis in be­ kannter Weise, gegebenenfalls unter Verwendung von Umschalteinrichtungen, mit denjenigen des darge­ stellten Ausführungsbeispiels vereinigt werden.

Insbesondere wenn mehrere Trommelbremsen in dem Fahrzeug vorhanden sind, kann die Auswerteeinrichtung für die Temperatur auch als elektronische Regeleinrichtung ausgebildet sein, welche in weiter oben beschriebener Weise diese Trommelbremsen auf gleichmäßige Bremsbelagtemperatur und/oder gleich­ mäßiges Bremsmoment und/oder gleichmäßigen Belag­ verschleiß regelt.

Es liegt auf der Hand, daß die vorstehenden Aus­ führungen im Falle einer Ausbildung der Fahrzeug­ bremsen als Scheibenbremsen, seien es Teilscheiben- oder Vollscheibenbremsen entsprechend gelten.

Claims (6)

1. Einrichtung zur Anzeige des Verschleißes eines ersten Bauteils, das beim gleitenden Eingriff mit einem zweiten Bauteil verschleißt, mit einem in das erste Bauteil eingebetteten elektrischen Verschleißsignalgeber (7), der einerseits wenigstens ein durch seinen Abstand zu dem zweiten Bauteil bestimmtes Signal erzeugt und andererseits als elektrische Überwachungseinrichtung für die Tem­ peratur des ersten Bauteils ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet
daß der Verschleißsignalgeber (7) ein Meßglied aufweist, welches kontinuierliche, temperaturabhängige Ausgangssignale in eine besondere Leitung (4) einspeist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschleißsignal­ geber (7) derart angeordnet ist, daß er beim Ein­ tritt eines vorbestimmten Verschleißwertes durch Kontakt mit dem zweiten Bauteil einen elektrischen Warnkreis schließt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Bauteil (3) gegenüber dem Verschleißsignalgeber (7) am Potential des Warnkreises liegt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die temperaturabhängigen Ausgangssignale des Meßgliedes in einer Auswerteeinrichtung (1) für die Temperatur ausgewertet werden, und daß der Verschleißsignalgeber (7) für den Warnkreis und die Auswerteeinrichtung sowie einen Verschleißanzeigekreis eine gemeinsame Betriebsspannungszuleitung (9) aufweist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil als Bremsbelag (8) einer Bremseinrichtung, insbe­ sondere einer Trommel-, Teilscheiben- oder Voll­ scheibenbremse und das zweite Bauteil (3) als das zugeordnete abbremsbare Element, insbesondere Bremstrommel oder Bremsscheibe, ausgebildet ist.

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 Reibungs­ kupplung mit einem dritten Bauteil zusammen­ kuppelbares Element ausgebildet.