DE3901762A1 - Bremszustand-warnsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Warnsystem zum Anzeigen des Abnutzungszustandes der Bremsbeläge, und insbesondere, aber nicht hierauf beschränkt, allgemein auf ein Warnsystem zum Anzeigen des Verschleiß- oder Abnutzungszustandes von flüssigkeitsgekühlten Bremsen, wie sie in schweren Geländefahrzeugen verwendet werden.

Die Bremssysteme in derartigen Geländefahrzeugen sind aufgrund der Tatsache einem wesentlichen Verschleiß ausgesetzt, daß das Fahrzeug häufig startet, stoppt sowie seine Richtung ändert. Hierbei sind flüssigkeitsgekühlte Bremssysteme verhältnis­ mäßig schwierig auszubauen, zu zerlegen und wieder zusammenzusetzen, um den Zustand der Bremsen zu überprüfen, was äußerst zeit- und arbeitsaufwendig ist. Demzufolge besteht ein großer Bedarf für ein Bremsverschleißzustands-Anzeigesystem, durch das mittels Fernanzeige der Zustand der Bremsen kenntlich gemacht wird, ohne dazu das Bremssystem auseinandernehmen zu müssen.

Es wurden bereits verschiedene Anstrengungen und Versuche unternommen, den Bremsverschleißzustand an einer Stelle außerhalb des Bremssystems anzuzeigen. Hierzu gehört das in der US-PS 16 90 121 beschriebene System des der Anmelderin A. Klimk am 6. November erteilten Patents. ln dem dort offenbarten System wird eine Flüssigkeit aus einem Zylinder nach Maßgabe des Verschleißes der Bremsbänder verdrängt. Hierbei wird die Flüssigkeit zu einer Außenstelle gepumpt und mit einem Anzeiger verbunden, der den Bremsverschleißzustand darstellt.

Ein elektrisches oder optisches System zum Anzeigen des Bremsverschleißzustandes ist in dem am 15. Januar 1980 Raoul G. Fima erteilten Patents 41 84 145 offenbart. Systeme, in denen pneumatische Signale verwendet werden, sind in der US-PS 35 93 266 (13. Juli 1971/John K. Van Sickle) und US-PS 42 01 974 (6. Mai 1980/Raoul G. Fima) vorbeschrieben.

In der US-PS 41 86 822 (5. Februar 1982/ Natabara Khuntia) wird ein mechanisches System zum Anzeigen des Zustandes der Bremsen offenbart. In dem System wird ein im Bremsgehäuse (mit herausnehmbaren Stöpsel) ausgebildetes Loch benutzt, durch das hindurch eine Messung vorgenommen werden kann, um den Verschleißzustand festzustellen. Die Messung erfolgt hierbei von einer bekannten Oberfläche innerhalb des Bremssystem durch das Loch nach außen vom Gehäuse beim Loch. Hierbei ist es not­ wendig, jede Bremse auf mechanischem Wege zu messen, wobei das System jedoch eine Verbesserung gegenüber dem vollständigen Ausbauen und Zerlegen des sehr verwickelten flüssigkeitsgekühlten Bremssystems darstellt.

Es ist Zielsetzung der Erfindung, die Notwendigkeit des Ausbauens oder Demontierens des Bremssystems sowie einer mechanischen Messung zur Feststellung des Verschleißzustandes der Bremsen eines Fahrzeuges zu vermeiden.

Durch die Erfindung wird ein weiterentwickeltes Bremszustands-Warnsystem für flüssigkeitsgekühlte Bremssysteme geschaffen, die gerillte abtragbare Bremsteile oder Bremsklötze aufweisen, durch die hindurch die Kühlflüssigkeit geleitet wird. Zum Warnsystem gehört die Verwendung einer Einrichtung zum Messen und Anzeigen des Drucks der durch das System geleiteten Flüssigkeit, d.h. der Flüssigkeit, die durch die Rillen fließen. Während die Brems­ teile bei Benutzung abgetragen werden, werden die Rillen kleiner und es verbleibt eine geringere Strömungsfläche, wobei der Druck auf die durch sie hindurchströmende Flüssigkeit zunimmt und somit eine Anzeige des Maßes des an den Bremsen stattfindenden Verschleißes angeben.

Auch wird durch die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung des Zustands der Bremsen geschaffen, das die Schritte des Abtastens und Anzeigens des Drucks der Kühlflüssigkeit bei ihrem Durchlauf durch das System umfaßt. ln dem Maße, wie der Druck zu­ nimmt, wird ein größerer Verschleiß angezeigt.

Die Merkmale der Erfindung und deren technische Vor­ teile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen

Fig. 1 eine z. T. schematische und z. T. im Querschnitt dargestellte Ansicht, die ein flüssiggekühltes Bremssystem zeigt, das das Bremszustands-Warnsystem nach der Erfindung aufweist, und

Fig. 2 eine vergrößerte im Querschnitt dargestellte Teilansicht eines Abschnitts des Systems von Fig. 1 ist, die die Bremsteile in größerem Detail zeigt.

Die Fig. 1 zeigt allgemein durch das Bezugszeichen 10 gekennzeichnet ein flüssigkeitsgekühltes Brems­ system, das zur Verwendung in (nicht dargestellten) Geländefahrzeugen geeignet ist. Dieses Bremssystem 10 weist ein nach der Erfindung ausgebildetes Bremswarnsystem 12 auf.

Das Fahrzeug verfügt über eine Antriebsachse, die ein gegenüber der Achse 14 befestigtes Achsenge­ häuse 16 durchläuft. Die Achse 14 ist mit einer außen liegenden Getriebeverzahnung 18 versehen, die mit dem Stirnrädergetriebe 20 in Zahnanlage kommt und Teil des Planetengetriebeantriebs für ein Fahrzeugrad oder eine Fahrzeugnabe 24 bildet. Hierbei steht das Stirnrädergetriebe 20 mit den Zähnen eines vom Fahrzeugrad 24 getragenen Hohl- oder Tellerrads in Zahneingriff. Das Fahrzeugrad wird von den Lagern 26 auf dem Gehäuse 16 getragen und ist deshalb gegenüber diesem drehbar.

Das Rad oder die Nabe 24 und das Bremsgehäuse 17, das am Achsengehäuse 16 befestigt ist, arbeiten zusammen, um eine ringförmige Bremskammer 28 zu bilden, die innenliegend mehrere alternierend angeordnete ringförmige Bremsteile 30 und 32 aufweist. Am gegenüberliegenden Ende der Kammer 28 ist ein Bremskolben 34 von ringförmiger Ausgestaltung vorgesehen, der außen die Dichtungen 36 und 38 trägt, die mit dem Bremsgehäuse 17 in gleitendem und dichtendem Eingriff stehen.

Der Kolben 34 steht mit einem Ende mit den Bremsteilen 30 und 32 in Eingriff und besitzt innen einen Hohlraum, der die Bremsflüssigkeitskammer 40 bildet. Auch ist in der Kammer 28 eine Stiftschraube angeord­ net, die außen eine Feder 44 trägt, dessen eines Ende mit dem Kolben 34 in Eingriff steht und den Kolben 34 von den Bremsteilen 30 und 32 wegdrängt.

Die Leitung 46 liegt an der Bremsflüssigkeitskammer 40. Das gegenüberliegende Ende der Leitung ist, obgleich nicht dargestellt, mit einem geeigneten Ventilmechanismus verbunden, so daß unter verhältnis­ mäßig hohem Druck stehende Flüssigkeit in die Bremsflüssigkeitskammer 40 eingeführt werden kann, um den Kolben 34 gegen die Bremsteile 30 und 32 zu führen, um die Bremsen einzustellen und die Bremsflüssigkeit aus ihr freizulassen, so daß die Feder 44 den Kolben 34 von den Bremsteilen 30 und 32 weg treiben kann, indem die Bremse freigege­ ben wird.

Es erstrecken sich zwei Leitungen in den Hohlraum 28. Eine Leitung 48 ist mit der Kammer 28 verbunden. Das gegenüberliegende Ende der Leitung liegt an einer (nicht dargestellten) Druckflüssigkeitsquelle. Es ist eine Mündung 50 vorgesehen, die aus der Leitung 48 in die Kammer 28 strömende Flüssigkeit zu regeln. Es ist in diesem Zusammenhang noch anzumerken, daß, da die Flüssigkeit in der Kammer 28 allgemein sämtliche ihrer Bauteile umgibt, die Bauteile von der darin strömenden Druckkühl­ flüssigkeit keine Druckvorbelastung erfahren.

Die Rückführleitung 52 liegt zur Aufnahme der von der Kammer 28 strömenden Kühlfüssigkeit an der Kammer 28. Das gegenüberliegende Ende der Leitung 52 ist an die Kühlungssystemversorgung - normalerweise das Schaltgetriebe - angeschlossen.

Ein bei 62 angeschlossener und mit der Kammer 28 verbundener Druckwandler 53 wird verwendet, ein Signal durch den Leiter 55 an den Druckanzeiger 54 zu liefern, der auf Wunsch am Armaturenbrett des Fahrzeugs eingesetzt sein kann und vorzugsweise einen (nicht dargestellten) normalerweise offenen Schalter aufweist, dessen Bedeutung und Sinn nach­ stehend noch näher erläutert wird.

Die Anordnung der Bremsteile 30 und 32 ist aus der vergrößerten Teilansicht der Fig. 2 deutlicher zu entnehmen. Nach der Ansicht ist das Innere der Nabe 24 mit Schiebekeilen 58 versehen, die von der lnnenperipherie jedes Bremsteils 32 in Eingriff genommen wird. Auf ähnliche Weise ist das lnnere des Bremsgehäuses 17 mit Schiebekeilen 60 zur Aufnahme der Außenperipherie jedes Bremsteils 30 versehen. Bei einer derartig ausgebildeten Anordnung sind die Bremsteile 32 an der Nabe 24 befestigt und drehen sich mit ihr, während die Bremsteile 30 am Bremsgehäuse 17 befestigt sind und vom Gehäuse 17 ortsfest gehalten werden. Somit kommt es zwischen den Bremsteilen 30 und 32, wenn sich das Rad 24 in Bewegung befindet, zu einer Relativdrehung.

Nach Fig. 2 ist jede Seite der Teile 32 mit Rillen 62 versehen. Obgleich hier nur eine Rille 62 auf jeder Seite der Bremsteile 32 eingezeichnet ist, ist es jedoch der Fall, daß die Bremsteile 30 und 32 beide ringförmig ausgestaltet und die Rillen 62 um die Teile 32 auf deren Umfang in Abstand zueinander angeordnet sind.

Mit den Rillen 62, die in den Teilen 32 vorgesehen sind, wird ein Strömungsdurchgang durch die Kammer 29 vervollständigt oder geschlossen wodurch Kühlungsflüssigkeit durch die Leitung 48 eintreten, die Mündung 50 und die Rillen 62 durchlaufen sowie durch die Rückführungsleitung 52 wieder austreten kann.

Hierbei bestimmen die Rillen 62 einen Strömungs­ durchgang oder Durchflußweg bekannter Abmessung, wenn die Bremsteile 32 neu sind. Anzumerken ist in diesem Zusammenhang, daß die Bremsteile aus einem Werkstoff gebildet sind, der zu dem Zwecke verwendet wird, mit den Bremsteilen 30 zum Stoppen des Fahrzeugs in Reibeingriff zu kommen. Gleich­ zeitig erfahren die Bremsteile 32, da sie aus abtragbarem Werkstoff gebildet sind, allmählich während der Benutzung einen Verschleiß, wodurch die Durchflußfläche der Rillen 62 verringert und der Druck der durch sie hindurchströmenden Flüssig­ keit erhöht wird.

Nach Fig. 1 liegt eine Temperatursonde 64 mit einem Ende in der Kammer 28, um die Temperatur der durch sie hindurchströmenden Flüssigkeit abzu­ tasten. Die Sonde 64 liegt an einem Meßgerät 70, das eine normalerweise geöffnete (nicht darge­ stellte) Schaltereinrichtung aufweist, die befähigt ist, von der Sonde 64 das Temperatursignal zu empfangen. Der Temperaturmeßanzeiger 70 kann ebenfalls auf Wunsch am Armaturenbrett untergebracht sein.

Das Meßgerät oder der Meßanzeiger 70 ist so ausgebildet, daß sich bei einer vorbestimmten Betriebstemperatur der Kühlflüssigkeit, e.g. bei 65°C (150°F) der Schalter elektrisch schließt, wodurch die Stromquelle 74 mit einer Warnlampe 78 und dem Druckmesser 54 verbunden wird. Somit wird die Bedienungsperson, die einen Blick auf die Anzeiger 54 und 70 wirft, den Druck und die Temperatur der durch die Kammer 28 strömenden Kühlflüssigkeit erfahren. Wie bereits beschrieben, liegen der Temperaturanzeiger 70 und der Druckmesser 54 in Serie geschaltet, so daß vor der Vervollständigung des elektrischen Kreises über die Warnlampe 78 die Temperatur der durch die Kammer 28 strömenden Flüssigkeit höher liegen muß als die vorgewählte Betriebstemperatur, wobei auch der Druck in der Kammer 28 den vorge­ wählten Wert übersteigen muß, der der Grenze des noch hinzunehmenden Verschleißes der Bremsteile 32 entspricht. Die auf diese Weise ausgebildete Anordnung ist dadurch begründet, daß falsche Ablesungen des Bremsverschleißes vermieden werden, was nachstehend noch näher erläutert wird.

Befindet sich das (nicht dargestellte) Fahrzeug in Bewegung, so erfährt das Rad oder die Nabe 24 im Bremsgehäuse 17 eine Drehung, indem die Bremsteile 32 gegenüber den Bremsteilen 30 einen Antrieb erhalten. Soll nun das Fahrzeug anhalten, wird über die Leitung 46 auf die Flüssigkeit in der Bremskammer 40 Druck gegeben, wodurch der Kolben 34 nach Fig. 1 relativ nach links verschoben wird, so daß die Bremsteile 30 und 32 in engen Reibeingriff gebracht werden, bis die Bewegung des Fahrzeugs aufhört.

Während dieser Zeit wird Kühlfüssigkeit durch die Leitung 48 in die Kammer 28 und durch die Rillen 62 zum Zwecke der Dissipation der durch den Reibeingriff der Bremsteile 30 und 32 erzeugten Wärme gepumpt. Die Bremsteile sind, wie bereits erwähnt aus einem abtragbaren Werkstoff gebildet, so daß der reibende Eingriff mit den Teilen 30 über einen bestimmten Zeitraum hinweg die Querschnitts­ fläche der Durchgangswege 62 verringert. Mit der Größenabnahme der Querschnittsfläche der Durchgangs­ wege 62 bewirkt der Widerstand zum Strömen der Kühlflüssigkeit durch die Durchgangswege 62 ei­ nen Druckanstieg in der Kammer 28, der vom Wandler 53 erfaßt und über den Leiter 55 an das Meß­ gerät 54 übertragen wird. Falls das Fahrzeug bereits über eine hinreichend lange Zeit in Betrieb war, so daß die Temperatur der Kühlflüssigkeit in der Kammer 28 die vorgewählte Betriebstemperatur erreicht hat, wird der Schalter im Meßgerät oder -anzeiger 70 geschlossen. Haben die Teile 32 bereits einen hinreichenden Verschleiß erfahren, wird durch den Druck der Flüssigkeit in der Kammer 28 der Schalter im Druckmesser 54 geschlossen, wodurch auch der elektrische Kreis über die Warnlampe 78 geschlossen wird. Da der Druck den vorbestimmten Wert des maximalen Verschleißes der Bremsteile 32 übertroffen hat, was durch die Warnlampe 78 angezeigt wird, können nunmehr die Bremsen von der Bedienungsperson ausgebaut und die Teile 32 ersetzt oder repariert werden.

Somit geht in Zusammenhang mit der vorgehenden Bechreibung hervor, daß der Zustand der Bremsteile als Druck in der Kammer 28 widergespiegelt wird, der von der Bedienungsperson des Fahrzeuges beobachtet werden kann, so daß sie in der Lage ist, den Zustand der Bremsteile 32 festzustellen. Wenn das vorgegebene Maß an Abtragung oder Verschleiß an den Teilen 32 eingetreten ist, wird die Bedienungsperson entweder durch die Lampe 78, den Meßanzeiger 54 oder beiden darauf hingewiesen, daß eine Reparatur der Bremsen ansteht, und dieser Hinweis geschieht, ohne daß es dabei notwendig ist, die Räder abzunehmen oder sonstige mechanische Überprüfungen durchzuführen.

Es lassen sich selbstverständlich weitere, nicht in diesem Ausführungsbeispiel aufgenommene Verände­ rungen vornehmen, ohne dabei den Erfindungsgedanken einzuschränken.

Claims (8)

1. Bremszustand-Warnsystem zur Verwendung in einem flüssigkeitsge­ kühlten Bremssystem mit festen und beweglichen Brems­ einrichtungen, einem gerillten abtragbaren Bremsteil, das an einer der Bremseinrichtungen befestigt ist, und einer Bremsanzieheinrichtung, durch die das Eingreifen der Bremseinrichtungen und des Bremsteiles bewirkt wird, gekennzeichnet durch
einen Druckwandler zum Abtasten des Druckes der durch die Rillen im Bremsteil des Bremssystems geführ­ ten Kühlungsflüssigkeit und zum Übertragen daraus eines Anzeigesignals und durch
einen Druckanzeiger, der betrieblich an den Druckwand­ ler zur Aufnahme des Signals sowie zur Anzeige des Drucks angeschlossen ist, wodurch der Verschleißzustand des Bremsteils angezeigt wird.

2. Bremszustand-Warnsystem nach Anspruch 1, gekenn­ zeichnet durch einen Temperaturwandler zum Abtasten der Temperatur der Kühlflüssigkeit und zum Übertragen daraus eines Anzeigesignals und durch einen Temperaturanzeiger, der betrieblich an den Temperaturwandler für die und zur Anzeige der Temperatur der Kühlungsflüssigkeit angeschlossen ist, um zu bestimmen, ob die Temperatur unter einem vorbestimmten Betriebswert liegt.

3. Bremszustand-Warnsystem nach Anspruch 2, gekenn­ zeichnet durch eine Einrichtung zum Anschließen in Serie des Druckanzeigers und des Temperaturanzeigers zur Vermeidung, daß der Druckanzeiger einen Kühlflüssig­ keitsdruck anzeigt, wenn die Kühlflüssigkeitstemperatur unter einem vorbestimmten Betriebswert liegt.

4. Bremszustand-Warnsystem nach Anspruch 3, gekenn­ zeichnet durch eine Warnlampe und durch eine Einrichtung durch die die Warnlampe an den Druck- und den Temperaturanzeiger angeschlossen wird, so daß die Warnlampe nur dann stromführend wird, wenn die Kühlflüssigkeitstemperatur und der Druck über vorbe­ stimmten Werten liegen.

5. Verfahren zum Fernbestimmen des Verschleißzustandes eines abtragbaren gerillten Bremsteils in einem flüssigkeitsgekühlten Bremssystem, gekenn­ zeichnet durch die folgenden Verfahrens­ schritte:
Abtasten des Druckes der durch die Rillen im Bremsteil des Bremssystems hindurchgeleiteten Kühlungsflüssigkeit,
Übertragen eines den Druck anzeigenden Signals und
durch Empfangen des Signals und Anzeigen des Wertes des Drucks als Angabe des Verschleißzustandes des Bremsteils.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeich­ net durch die Verfahrensschritte:
Abtasten der Temperatur der Kühlungsflüssigkeit,
Übertragen eines die Temperatur angebenden Signals und
Empfangen des Signals und Anzeigen des Wertes der Temperatur zur Bestimmung, ob die Flüssigkeit über einer vorgewählten Betriebstemperatur liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeich­ net durch die Verfahrensschritte:
in Serie Schalten des Temperatur- und des Druckanzei­ gers,
Vergleichen der Temperatur der Kühlflüssigkeit mit einem vorgewählten Betriebswert und
Erregen des Druckanzeigers, wenn die Temperatur über dem vorgewählten Wert liegt, um den Kühlungs­ flüssigkeitsdruck anzuzeigen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeich­ net durch die Verfahrensschritte:
Anschließen einer Warnlampe an den Druckanzeiger,
Vergleichen des Drucksignals mit einem vorbestimmten Betriebswert und
Erregen der Lampe, wenn der Kühlflüssigkeitsdruck einen vorbestimmten Betriebswert übersteigt und wenn die Kühlflüssigkeitstemperatur über dem vorgewählten Wert liegt, um einen unannehmbaren Bremsverschleißzustand anzuzeigen.