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Title:
DISK BRAKE, IN PARTICULAR FOR A UTILITY VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/162410
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a disk brake, in particular for a utility vehicle, comprising functional parts that can be reused after use and subsequent examination for operational safety, which is designed in such a way that at least each of the safety-relevant functional parts (1) is equipped with at least one indicator (4), the operation-related service life of which is less than the safety-relevant ranges of the functional part.

Inventors:
MACK MARTIN (DE)
SIEBKE ALF (DE)
GRUBER MARKUS (DE)
Application Number:
EP2016/057605
Publication Date:
October 13, 2016
Filing Date:
April 07, 2016
Export Citation:
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Assignee:
KNORR-BREMSE SYSTEME FÜR NUTZFAHRZEUGE GMBH (DE)
International Classes:
F16D55/00; B60T17/22
Foreign References:
US20070107994A12007-05-17
DE102011000425A12012-08-02
Other References:
None
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Claims:
Ansprüche

1 . Scheibenbremse, insbesondere für ein Nutzfahrzeug, mit Funktionsteilen, die nach Gebrauch und anschließender Überprüfung auf Betriebssicherheit wiederverwendbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die sicherheitsrelevanten Funktionsteile jeweils mit mindestens einem Indikator (4) ausgestattet sind, dessen betriebsbedingte Lebensdauer geringer ist als die sicherheitsrelevanter Bereiche des Funktionsteiles.

2. Scheibenbremse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der

Indikator (4) bei Einsatz in einem Wälzlager (2) eines Bremshebels (1 ) als mit einer Kerbe (5) versehener Wälzkörper ausgebildet ist, der mit den übrigen Wälzkörper (3) des Wälzlagers (2) in einem Käfig (6) gehalten ist.

3. Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator (4) aus am Bremssattel (7), dem Bremshebel (1 ) oder anderen Funktionsteilen als angeschlossene Rippe oder Steg ausgebildet ist.

4. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator (4) bei Ausbildung des Funktionsteiles als Gussteil mit angegossen ist.

5. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator (4) durch spanende Bearbeitung angebracht ist.

6. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der am Bremshebel (1 ) angeordnete Indikator (4) als Konsole mit einer dreieckigen Kontur ausgebildet ist, mit einen freien Innenraum begrenzenden Schenkeln.

7. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator (4) des Bremssattels (7) knotenförmig ausgebildet ist, mit zwei verdickten Enden und einem diesen gegenüber im Querschnitt geringeren Steg.

8. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator (4) aus einem Federelement oder eingespanntem Draht besteht.

9. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator (4) aus einem eingegossenen oder formschlüssig angeschlossenen Blech gebildet ist.

10. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator (4) aus einem mit einem Kontakt versehenen DU-Lager besteht.

1 1 . Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsteile durch den Bremshebel (1 ), die Brücke und den Sattel (7) gebildet sind.

Description:
Scheibenbremse, insbesondere für ein Nutzfahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse, insbesondere für ein Nutzfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Es ist bekannt, benutzte Scheibenbremsen, die im Rahmen von Wartungsarbeiten demontiert, d.h. vom Nutzfahrzeug abgebaut werden, nach einer Überprüfung der Funktionsteile und gegebenenfalls deren Ersatz bzw. Überarbeitung wiederzuverwenden, also in ein Nutzfahrzeug einzubauen.

Durch Wiederverwendung von gebrauchten Funktionsteilen der Scheibenbremse wird der enthaltene hohe Materialwert und Fertigungsaufwand weitgehend genutzt, woraus sich eine preisgünstige Alternative zu neu gefertigten Funktionsteilen ergibt.

Allerdings ist die Verwendung solcher gebrauchten Funktionsteile insoweit problematisch, als bislang nicht erkennbar ist, ob das jeweilige Funktionsteil in seinem weiteren Gebrauch den Betriebsbelastungen innerhalb einer vorgegebenen Standzeit ausreichend standhält. D.h., die Funktion und Zuverlässigkeit der aufgearbeiteten Scheibenbremse darf nicht von eventuellen Mängeln der wiederverwendeten Bauteile beeinträchtigt werden.

Tatsächlich kann bei einer Reihe von Funktionsteilen der Scheibenbremse nicht erkannt werden, welchen Beanspruchungen dieses Funktionsteil, bei- spielsweise der Bremssattel, bis zu einem Ausbau ausgesetzt war.

Überdies sind viele Funktionsteile nach Zeitfestigkeitskriterien ausgelegt, aus denen sich eine definiert begrenzte Lebensdauer ergibt. Vor allem, wie erwähnt, aus Gründen der Wirtschaftlichkeit, aber auch der Ressourcenschonung besteht eine Forderung darin, ein Maximum an Funktionsteilen einer gebrauchten Bremse für ein aufgearbeitetes Produkt weiterzuverwen- den. Dazu ist eine hohe Sicherheit der Bewertung der Bauteile erforderlich, nicht zuletzt aus Gründen der Gewährleistung bzw. Produkthaftung.

Aus anderen Bereichen des Standes der Technik ist die Wiederverwendung von Aggregaten bekannt, der üblicherweise folgende Schritte vorausgehen:

- Rückführung und Sammlung von gebrauchten, ausrangierten Funktionsteilen

- gegebenenfalls Aussortierung von ungeeigneten Funktionstei- len (z. B. stark beschädigten)

- Identifizierung von Gerätetyp und Bauzustand

- Reinigung des Aggregates

- Demontage der Funktionsteile

- Reinigung und Inspektion der Funktionsteile

- Auswahl von wiederverwendbaren Funktionsteilen

- gegebenenfalls Klassierung nach festgelegten Kriterien (z. B. Verschleißgrenzen)

- gegebenenfalls Aufarbeitung von Funktionsteilen

- Gerätemontage mit wiederverwendeten (gegebenenfalls auf- gearbeiteten) und - wo erforderlich - neuen Bauteilen

- Funktionsprüfung

- Kennzeichnung als aufgearbeitetes Produkt.

Kritisch hierbei ist der Schritt "Auswahl von wiederverwendbaren Funktionstei- len", die eine sichere Beurteilung in Bezug auf die erwartbare verbleibende Lebensdauer des Funktionsteiles erfordert.

Diese Beurteilung erfolgt nach verschiedenen Kriterien, wie Beschädigung, Verformung, Korrosion und Verschleiß, die visuell oder mit Hilfsmitteln (z. B. Vermessung, Röntgen, Rissdetektion) überprüft werden. Hierdurch lassen sich die Funktionsteile mit eindeutigen Schädigungen identifizieren und aussortieren.

Alternativ, falls möglich, können diese Funktionsteile einer Aufarbeitung, z. B. durch mechanische Nacharbeit, Oberflächenbehandlung oder dergleichen zugeführt und anschließend wiederverwendet werden. Dagegen ist es nicht möglich, die verbleibende nutzbare Lebensdauer solcher Funktionsteile zu bestimmen oder einzuschätzen, die keine der oben genannten, nachweisbaren Merkmale zeigen. Während bei geringwertigen Teilen aus Sicherheitserwägungen statt der Weiterverwendung ein Tausch gegen ein Neuteil naheliegend ist, stellt dies für Bauteile mit hohem Material- bzw. Fertigungsaufwand ein entscheidendes wirtschaftliches Problem dar. Der Bremssattel einer Scheibenbremse beispielsweise hat einen so großen Anteil an den gesamten Herstellungskosten der Scheibenbremse, dass sein Ersatz durch ein Neuteil die Aufarbeitung der betreffenden Scheibenbremse insgesamt unwirtschaftlich machen würde. Das beschriebene übliche Verfahren zur Auswahl von wiederverwendbaren Funktionsteilen basiert im Wesentlichen auf Erfahrungswerten. Gebrauchte Bauteile ohne offensichtliche Schadensmerkmale können dabei, ohne dass sichere Entscheidungskriterien für ihre verbleibende Lebensdauer existieren, wiederverwendet werden, woraus sich Risiken für Anwender und Hersteller er- geben. Insbesondere für sicherheitsrelevante Funktionsteile ist ein solches Vorgehen nicht akzeptabel.

Desgleichen löst die Anwendung einer modifizierten technischen Spezifikation für aufgearbeitete Aggregate, die im Vergleich zu einem neuen eine reduzierte Lebensdauer zulässt, die genannte Problematik nicht. Die Funktion eines gebrauchten Funktionsteils mit unbekannter verbleibender Lebensdauer kann auch für solche eingeschränkte Anforderungen nicht sichergestellt werden.

Auch die Resultate von produktionsbegleitenden Erprobungen mit einzelnen aufgearbeiteten Scheibenbremsen nach einer reduzierten Spezifikation lassen keine Rückschlüsse auf die Lebensdauerreserven anderer aufgearbeiteter Bremsen zu, da die Restlebensdauer für jede solcher Scheibenbremsen individuell ist und, abhängig vom Zustand der verwendeten Bauteile, stark unterschiedlich sein kann.

Für eine Abschätzung des Ausnutzungsgrades der Zeitfestigkeit beispielsweise eines Bremssattels werden in der Regel belastungsrelevante Werte erfasst und separat gespeichert. Allerdings ist dies nur mit einem erheblichen Kostenaufwand möglich und stellt im Übrigen eine fehleranfällige Lösung dar. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scheibenbremse der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass die Wiederverwendbarkeit nach Gebrauch, insbesondere hinsichtlich sicherheitsrelevanter Funktionsteile zuverläs- sig möglich wird.

Danach sind zumindest die sicherheitsrelevanten Funktionsteile jeweils mit einem Indikator ausgestattet, der sich in Belastungshinsicht durch eine betriebsbedingt geringere Lebensdauer auszeichnet als die sicherheitsrelevanten Be- reiche des jeweiligen Funktionsteiles.

Dabei ist dieser Indikator so ausgebildet, dass eine erkennbare Schädigung dann eintritt, wenn die Restlebensdauer des Funktionsteiles nicht ausreicht, um eine Wiederverwendung mit der notwendigen Betriebssicherheit zu erlauben.

Als sicherheitsrelevante Funktionsteile, die mit einem solchen Indikator versehen sind, seien beispielhaft der Bremssattel, ein Bremshebel oder eine Brücke erwähnt. Letztere wird im Bremsfall mittels des Bremshebels gegen einen Bremsbelag gedrückt, der wiederum an eine fahrzeugseitige Bremsscheibe an- gepresst wird.

Der Bremshebel ist mittels Wälzlagern, die sich an der Brücke oder am Bremssattel abstützen, verschwenkbar. Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann der Indikator als Rippe o- der Steg ausgebildet sein, wobei mehrere solcher Rippen an dem jeweiligen Funktionsteil vorgesehen sein können.

Der Bremshebel ebenso wie der Bremssattel und die Brücke werden üblicher- weise als Gussteil hergestellt, so dass es sich hier anbietet, den Indikator mit anzuformen. Denkbar ist jedoch auch, eine Bearbeitung der Funktionsteile vorzunehmen zur Ausbildung des Indikators.

Die Dimensionierung des Indikators in dem Sinne, dass er bei Erreichen einer vorbestimmten Belastungsgrenze beschädigt, d.h. deformiert oder zerstört wird, erfolgt im Voraus anhand der vorliegenden Daten für das Funktionsteil, deren Lebensdauer unter Zugrundelegung diverser Belastungsparameter bereits vorgegeben ist. Der Indikator, als Beispiel die genannte Rippe, kann durchaus auch in anderer Bauform vorliegen. Erwähnt seien hierzu ein Federelement, ein eingespannter Draht oder dergleichen oder ein Blech, das eingegossen oder formschlüssig angebunden ist.

Weiter können als Indikatoren DU-Lager dienen, mit eingebetteten Kontakten, die bei entsprechendem Verschleiß beispielsweise ein Potisignal unterbrechen.

Die genannten, den Bremshebel schwenkbar abstützenden Wälzlager, üblicherweise Nadellager, sind so ausgebildet, dass als Indikator eine Nadel mit mindestens einer Kerbe versehen ist oder in reduzierter Länge vorliegt.

Eine Aufweitung des Bremssattels, wie sie typischerweise auftritt, kann über einen eine Montageöffnung des Bremssattels überspannenden Belaghaltebügel abgegriffen und so ermittelt werden.

In jedem Fall ist gewährleistet, dass nur solche Funktionsteile und in der Folge nur eine solche Scheibenbremse wiederverwendet wird, die den sicherheitstechnischen Anforderungen entsprechen.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten, jeweils schematisch dargestellten Beispiele beschrieben.

Es zeigen

Figur 1 einen Bremshebel als Einzelheit in einer perspektivischen Ansicht

Figur 2 einen Ausschnitt des Bremshebels, gleichfalls perspektivisch dargestellt

Figur 3 einen Ausschnitt eines Bremssattels einer Scheibenbremse in schaubildlicher Darstellung

Figur 4 einen weiteren Ausschnitt des Bremssattels, ebenfalls in perspektivischer Ansicht. In der Figur 1 ist ein Bremshebel 1 einer pneumatisch oder elektromotorisch betätigbaren Scheibenbremse dargestellt, der als Exzenterhebel ausgebildet ist mit einer am freien Ende muldenförmigen Aufnahme 8, an die ein Stößel eines Bremszylinders in Funktion angreift.

Das gegenüberliegende Ende der Aufnahme 8 ist als Exzenter 9 ausgebildet, der sich einerseits an einer im Innern eines Bremssattels 7 der Scheibenbremse angeordneten verschiebbaren Brücke abstützt und andererseits über Wälz- lager 2 am Bremssattel 7.

Im Beispiel bilden die Wälzlager 2 gattungsgemäße Funktionsteile, wobei sie als Nadellager ausgebildet sind mit Nadeln , die in einem Käfig 6 gehalten sind. Gemäß der Erfindung ist das Funktionsteil, sprich das Wälzlager 2, mit mindestens einem Indikator 4 ausgestattet, dessen betriebsbedingte Lebensdauer geringer ist als die des Wälzlagers 2.

Hierzu weist der Indikator 4 in Form einer Nadel, vergleichbar denen die als Wälzkörper dienen, eine umlaufende Kerbe 5 auf, durch die bei Überschreiten einer vorbestimmten Belastungszeit eine Beschädigung des Indikators 4 eintritt, bis hin zum Bruch.

Wesentlich dabei ist, dass die betriebsbedingte Lebensdauer des Indikators 4 geringer ist als die der Wälzkörper, d.h. der Nadeln .

Die Ausbildung des Indikators 4 im Bereich des Wälzlagers 2 ist besonders deutlich in der Figur 2 dargestellt, die einen vergrößerten Ausschnitt der Figur 1 wiedergibt.

In der Figur 3 ist ein Ausschnitt eines Bremssattels 7 einer Scheibenbremse abgebildet mit einem knochenförmigen Indikator 4, d.h., mit zwei verdickten Enden , die durch einen diesem gegenüber im Querschnitt kleineren Steg miteinander verbunden werden.

Je nach Belastung des Bremssattels 7 erfolgt eine Deformation bzw. Zerstörung des Indikators 4, bevor der Bremssattel 7 unbrauchbar beschädigt ist. Ein weiteres Beispiel eines Indikators 4 ist in der Figur 4 gezeigt, die einen Ausschnitt des Bremssattels 7 im Bereich eines Stutzens 10 eines Gleitlagers wiedergibt, in dem ein mit einem fahrzeugseitigen Bremsträger verbundener Führungsholm gelagert ist. Hierbei ist der Indikator 4 im Sinne einer Konsole gestaltet ist, mit drei, den Randbereich bildenden, eine dreieckige Kontur ergebenden Schenkeln, die einen freien Innenraum begrenzen.

Auch hier wird der Indikator 4, je nach aufgenommener Belastung, auch zeitlich, verformt oder zerstört, so dass nach einer Demontage des Bremssattels 7 erkennbar ist, ob eine Wiederverwendung möglich ist.