Verfahren zur Anzeige eines anstehenden Bremsbelagswechsels einer Fahrzeugbremse

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anzeige eines

Bremsbelagverschleißes einer Fahrzeugbremse.

Eine gattungsgemäße Scheibenbremse ist beispielsweise aus der DE 93 12 1 19 U1 bekannt. Zum Stand der Technik werden ferner die DE 10 2013 1 12 813 A1 und in die DE4243875 genannt.

Eine solche Scheibenbremse mit einem Verschleißpotentiometer, welches über die Verschiebung der Zuspannmechanik den Verschleißvorgang ermittelt, kann nur den Gesamtverschleiß der Reibpaarung aus Bremsbelag und Bremsrotor, also Bremsschei be oder Bremstrommel, erfassen. Konkret erfolgt die Erfassung einer ersten Größe, nämlich des Verschleißes, beispielsweise durch die Erfassung der Nachstellbewegung einer Nachstellerwelle bzw. einer Mitnehmerwelle. Dazu ist die Sensoreinrichtung bzw. Messanordnung mit einem nicht gezeigten Geber, z.B. einem Hall-Sensor, einem Po tentiometer, einem induktiven und/oder optischen oder/und akustischen Geberelement ausgebildet. Der nicht gezeigte Geber ist über eine Sensoranschlussleitung mit einer Auswerteeinheit, beispielsweise in einem Bremssteuergerät, verbunden.

Üblicherweise verschleißt materialbedingt der Reibbelag eines Bremsbelages jedoch verhältnismäßig stärker als der Bremsrotor. Da ein komplett verschlissener Reibbelag zu erheblicher Reduzierung der Bremsleistung führen würde (m (Stahl-Reibbelag) >0.3; m (Stahl-Stahl) >0,1 ), sollte der Verschleißweg so bemessen werden, daß ein Ver schleißpotentiometer den Verschleiß dann anzeigt, wenn der Bremsbelag mit dem Reibbelag ein vorgegebenes Verschleißmaß erreicht hat. m entspricht dabei einem Gleitreibungskoeffizienten (trocken).

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es nunmehr Aufgabe der vor liegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen mit welchem bei Wechsel von ver- schlissenen Bremsbelägen ohne gleichzeitigem Wechsel des Bremsrotors nicht auf grund eines Rotorverschleißes ein Teil des theoretisch nutzbaren Verschleißmaßes ei nes Bremsbelags verschenkt wird.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Anzeige eines anstehenden

Bremsbelagswechsels einer Fahrzeugbremse. Die Anzeige kann beispielsweise akus tisch durch ein Warnsignal, optisch durch Anzeige im Fahrzeug oder auf andere Art und Weise erfolgen.

Das Verfahren kann eine Dicke oder einen Verschleißweg eines Reibbelags eines Bremsbelags insbesondere während eines Bremsvorgangs erfassen und ggf. auch ausgeben. Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren auch lediglich eine Überwa chung darstellen, welche das Erreichen eines Grenzwertes eines Verschleißwegs bzw. einer Minimaldicke des Reibbelages des Bremsbelages, welche durch das vorgenannte Verschleißmaß vorgegeben wird, überwacht. Bei Erreichen des Grenzwertes kann die Anzeige zum Belagwechsel durch eine Anzeige in Form eines Signals an den Endnut zer erfolgen.

In beiden Fällen erfolgt eine Anzeige eines Belagwechsels, sei es wenn die Mindestdi cke unterschritten wurde, lediglich im Rahmen einer Warnung„Bremsbelag austau- schen“ oder als konkreter Wert hinsichtlich der Belagdicke. Insofern kann die Anzeige eines anstehenden Belagwechsels im Rahmen der Erfindung als Anzeige von Informa tionen zum Zustand des Bremsbelages umfassen.

Als Fahrzeuge zum Einsatz der erfindungsgemäße Fahrzeugbremsen können neben PKW’s, LKW’s oder Zweirädern auch landwirtschaftliche Fahrzeuge, Busse, Züge und dergleichen verstanden werden.

Die Fahrzeugbremse kann auf vielfältige Weise ausgebildet sein. Sie umfasst zumin dest einen Bremsbelag und einen Bremsrotor. Ein Bremsbelag wird dabei aus vorzugs- weise aus einer Belagträgerplatte und einem auf der Belagträgerplatte angeordneten und mit dem Bremsrotor kontaktierbaren Reibbelag aus einem Reibmaterial gebildet. Der Bremsrotor kann vorzugsweise als eine Bremsscheibe ausgebildet sein, allerdings sind auch Bremstrommeln oder andere Elemente denkbar.

Besonders bevorzugt werden jedoch in einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse zwei Bremsbeläge eingesetzt, wobei eine Messanordnunganordnung den

Belagverschleiß bevorzugt jedes einzelnen Bremsbelags erfassen kann und durch die Steuer- und/oder Auswerteeinheit im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens op timiert.

Alternativ kann auch nur die Gesamtheit des Verschleißes beider Bremsbeläge und des Bremsrotors erfasst werden und kein Verschleiß einzelnen Bremsbelags mit dem Bremsrotor.

Die Fahrzeugbremse weist zudem die vorgenannte Messanordnung Ermittlung eines Bremsbelagverschleißes auf. Die Ermittlung kann vorzugsweise berührungslos erfol gen. Diese Messananordnung kann einen Geber, insbesondere ein Sensorelement, z.B. einen Flall-Sensor, ein Potentiometer, ein induktives und/oder optisches oder/und akustisches Geberelement und eine Steuer- und/oder Auswerteeinheit umfassen. Das

Sensorelement kann mechanisch mit einer Zuspannvorrichtung der Bremse gekoppelt sein. Bevorzugt kann es sich bei dem Sensorelement um ein sogenanntes Verschleiß potentiometer handeln. Die Steuer- und/oder Auswerteeinheit kann lediglich als Aus werteeinheit ausgebildet sein. Sie verfügt in an sich bekannter Weise zumindest über ein Rechenwerk, z.B. eine CPU und über einen Datenspeicher. In Auswertung der Messwerte können allerdings auch Steuerbefehle z.B. zum Bedienen einer Warnlampe oder dergleichen erfolgen.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte: a. Erfassen des zeitaktuellen Verschleißes im Bremsbetrieb der Fahrzeugbrem se als Summenparameter, welcher zumindest einen einseitigen Verschleiß des Bremsrotors und des zumindest einen Bremsbelages umfasst.

Das Erfassen kann vorzugsweise durch das Verschleißpotentiometer erfolgen, aller dings sind auch andere Varianten denkbar. Das Erfassen des zeitaktuellen

Bremsbelagverschleißes berücksichtigt dabei auch messtechnische Gegebenheiten wie die Ansprechzeiten der Messanordnung und dergleichen, so dass es zu einer geringen Messverzögerung kommen kann, welche jedoch das Messergebnis erfahrungsgemäß nicht signifikant beeinflusst. Zeitaktuell bedeutet somit lediglich, dass der Verschleiß nicht zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise im Ruhezustand des Fahrzeugs er mittelt wird. Ein Verschleiß ist als Differenz der aktuellen Verschleißweges des Brems belages und des Bremsrotors (einseitig) gegenüber einem Ausgangsverschleiß des Verschleißweges zwischen dem Bremsbelag und dem Bremsrotor bei der Montage des Bremsbelags zu verstehen. Somit wird durch die Messanordnung nur ein Summenpa rameter aus dem Bremsbelagverschleiß und Bremsrotorverschleißes ermittelt.

Der Summenparameter umfasst zumindest einen einseitigen Verschleiß des Bremsro tors und einen Verschleiß des zumindest einen Bremsbelages. Er ändert sich daher naturgemäß mit jedem Bremsvorgang.

Der Summenparameter kann allerdings beispielsweise auch einen zweiseitigen Ver schleiß des Bremsrotors, z.B. einer Bremsscheibe, und einen Verschleiß zweier beid seitig dem Bremsrotor angeordneter Bremsbeläge umfassen. b. Anzeige eines ersten Bremsbelagwechsels, bei Erreichen oder Über- oder Unterschreiten eines vorgegebenen ersten Grenzwertes des Summenpa rameters;

Der vorgegebene erste Grenzwert kann durch eine Kennlinie des Bremsbelages vorge geben sein, welche auf einem Datenspeicher der Steuer- und/oder Auswerteeinheit als Datensatz hinterlegt ist. Es kann sich bei dem vorgegebenen ersten Grenzwert aller dings auch um einen bereits angepassten Grenzwert handeln. Der erste Bremsbelagwechsel bezieht sich nur auf den Verfahrensablauf, wonach ein zweiter Bremsbelagwechsel auf den ersten Bremsbelagwechsel folgen kann. Der erste

Bremsbelagwechsel kann daher im Sinne der vorliegenden Erfindung ein beliebiger z.B. auch ein vierter oder fünfter Bremsbelagswechsel nach eine Austausch des Bremsro tors sein oder aber auch tatsächlich der erste Bremsbelagwechsel nach Inbetriebnahme eines neuwertigen Bremsbelags und eines neuwertigen Bremsrotors.

Der Grenzwert kann eine beliebige Angabe, z.B. eine prozentuale Angabe des Ver schleißmaßes oder des Verschleißweges, sein, er sollte optimalerweise jedoch mit dem Belagverschleiß und dem Bremsrotorverschleiß korrelieren. c. Auswechseln des verbrauchten Bremsbelages ohne Auswechslung des Bremsrotors insbesondere bei Erreichen und/oder Überschreiten oder Un terschreiten des Grenzwertes; und

Das Auswechseln des Bremsbelages kann durch die Steuer- und/oder Auswerteeinheit erfasst werden, so dass die Steuer- und/oder Auswerteeinheit erkennt, dass nunmehr der erste Grenzwert neu angepasst werden muss. d. Anpassen des ersten Grenzwertes unter Berücksichtigung des Verschlei ßes des Bremsrotors oder Ermittlung eines Korrekturfaktors um welchen der zeitaktuell ermittelte Verschleiß korrigiert wird.

Das Anpassen des ersten Grenzwertes unter Berücksichtigung des Verschleißes des Bremsrotors kann insbesondere derart erfolgen, dass in einem ersten Bremsvorgang nach dem Bremsbelagswechsel der durch die Messanordnung erfasste Verschleiß dem Bremsrotor zugeordnet wird. Entsprechend kann der Grenzwert auf das eigentliche Verschleißmaß des Bremsbelags angepasst werden, so dass bei anschließenden Bremsvorgängen der erfasste Summenparameter bis zu dem neuen Grenzwert erfolgt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die Bremsbeläge optimal genutzt. Un genutztes Reibmaterial, welches bei zunehmenden Bremsrotorverschleiß bei einem Belagwechsel mit dem ausgetauschten Bremsbelag weggeworfen werden würde, kann vorteilhaft vermieden werden. Damit einhergehend wird die Betriebsdauer der Bremsbe läge erhöht. Die Anzeige zum Bremsbelagwechsel erfolgt daher beim optimalen Zeit punkt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Schritte a)-d) des erfindungsgemäßen Verfahrens können vorteilhaft bis zu einem Auswechseln des Bremsrotors wiederholt werden.

Zur Anzeige eines Bremsbelagwechsels nach dem zeitgleichen Auswechseln des Bremsrotors und des Bremsbelages ein Festwert als erster Grenzwert genutzt wird. Dieser Festwert kann z.B. aus einer Kennlinie des Bremsbelags entnommen werden.

Ein den Bremsrotorverschleiß repräsentierender Wert kann bei jedem Belagwechsel ermittelt wird, wobei zur Anzeige eines Bremsscheibenwechsels ein zweiter Grenzwert, vorzugsweise als Festwert, mit dem ermittelten den Bremsrotorverschleiß repräsentie renden Wert verglichen wird. Der Bremsrotorverschleiß kann bis zur Auswechslung des Bremsrotors nach jedem Belagwechsel ermittelt und beispielsweise aufaddiert werden, bis er den vorgenannten Grenzwert überschreitet. Der Grenzwert kann dabei vorteilhaft so bemessen sein, dass der Austausch des Bremsrotors erst bei einem nächsten Belagwechsel erforderlich ist.

Zur Ermittlung des Belagverschleißes durch eine Messanordnung hat sich ein Ver schleißpotentiometer bereits auch in der Vergangenheit als besonders zuverlässig er wiesen.

Es ist von Vorteil wenn Schritt d) durch Abgleich eines bei einer ersten Bremsung nach dem ersten Bremsbelagswechsel ermittelten ersten Startwertes mit einem analog ermit telten zweite Startwert beim vorhergehenden Bremsbelagwechsel oder mit einem Startwert einer Kennlinie erfolgt welcher z.B. in der Messanordnung hinterlegt ist.

Das Verfahren kann insbesondere zur Ermittlung des Zeitpunktes eines notwendigen Wechsels eines Bremsbelages genutzt werden. Das Verfahren kann zusätzlich vorteilhaft auch zur Ermittlung des Zeitpunktes eines notwendigen Wechsels eines Bremsrotors genutzt werden.

Besonders bevorzugt erfolgt das sensorische Erfassen in Schritt a) berührungslos.

Die Steuer- und/oder Auswerteeinheit kann zudem bei der Anzeige des Belagswechsels die Standzeit des Fahrzeugs mit der Fahrzeugbremse berücksichtigen. Besonders be vorzugt kann damit einhergehende Änderung des Belagverschleiß durch einen Auswer tealgorithmus entsprechend angepasst werden. Dieser Auswertealgorithmus kann bei spielsweise durch Standversuche und/oder durch Simulationsprogramme ermittelt wer den.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Hilfe der beiliegenden Figuren näher erläutert. Das Ausführungsbeispiel ist in keinster Weise be schränkend für den Gegenstand der Erfindung zu verstehen. Insbesondere sind auch mehrere Einzelmerkmale der nachfolgend Ausführungsvariante im Kontext der vorlie genden Erfindung auch gesondert und losgelöst vom Ausführungsbeispiel zu verstehen. Insbesondere ist die Erfindung nicht zwingend auf eine Scheibenbremse beschränkt, sondern kann auch auf eine Trommelbremse angewandt werden.

Es zeigen:

Fig. 1 a - 1 c schematische Darstellung einer Scheibenbremse mit unterschiedlichen

Abnutzungsgraden; und

Fig. 2 Kennlinie einer Messanordnung zur Ermittlung eines Verschleißes einer erfindungsgemäßen Scheibenbremse ;

Fig. 3 Darstellung einer Zuspannvorrichtung mit einer gattungsgemäßen Schei benbremse nach dem Stand der Technik;

Fig. 4 Darstellung der gattungsgemäßen Scheibenbremse der Fig. 3 Fig. 5 Darstellung einer Messanordnung an einer gattungsgemäßen Scheiben bremse nach dem Stand der Technik ;

Fig. 6, 7a, 7B Detaildarstellungen der Messanordnung der Fig. 5.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung zweier Bremsbeläge 1 , 2 und einer Bremsscheibe 3 einer Scheibenbremse, die ansonsten nicht dargestellt ist (wegen US bitte Bild Scheiben bremse zufügen, Herr Herzig hat da ein Standardbild) . Die Art der Scheibenbremse ist dabei nicht auf eine spezielle Bauform beschränkt. So können die Bremsbeläge in ei nem Bremsbelagshalters einer Scheibenbremse, beispielsweise in einem Bremssattel oder in einem Zangenhebel einer Bremszange eingesetzt werden.

In Fig. 1 weisen die Bremsbeläge 1 , 2 jeweils eine Belagträgerplatte 4, 5 und einen Reibbelag 6, 7 auf.

Zwischen den Bremsbelägen 1 , 2 ist die Bremsscheibe 3 der Scheibenbremse an geordnet.

Die Scheibenbremse weist eine Messanordnung zum Ermitteln der Bremsbelagstärke wenigstens eines der Bremsbeläge 1 und/oder 2 auf.

Entsprechende Vorrichtungen sind dem Fachmann als sogenannte Verschleißpoten tiometer bekannt. Ein geeignetes Verschleißpotentiometer ist beispielsweise in der Bau form der DE 93 12 1 19 U1 im Detail offenbart, auf deren Offenbarung hinsichtlich des konstruktiven Aufbaus eines Verschleißpotentiometers und dessen Anordnung an ei nem Bremsbelag im Rahmen der vorliegenden Erfindung vollumfänglich Bezug ge nommen wird und nachfolgend nochmals anhand der Fig. 3, 4, 5, 6, 7A und 7B erläu tert wird.

Um die der Erfindung zugrundeliegende Problematik zu verdeutlichen, sollen zunächst der prinzipielle Aufbau und die Wirkungsweise der gattungsgemäßen Scheibenbremse und deren Zuspannvorrichtung näher erläutert werden. Obgleich die gezeigte

Ausführungsform der Zuspannvorrichtung zwei Spindeln aufweist, sei darauf hingewie sen, daß die Erfindung selbstverständlich auch bei einer einspindeligen

Zuspannvorrichtung verwendbar ist. Wie aus Flg. 3 zu erkennen ist wird eine innenbe lüftete Bremsscheibe 101 , die an einer nicht näher bezeichneten Achse eines Nutzfahr zeugs befestigt ist, von einem Bremssattel 102 umfaßt, welcher gemäß Fig. 4 mittels eines starren Führungslagers sowie mittels eines Ausgleichslagers in axialer

Verschiebbarkeit bezüglich der Bremsscheibe 101 am Fahrzeug gelagert ist. Im übrigen sind Aufbau und Funktion des Bremssattels bekannt, so daß sich eine nähere

Erläuterung erübrigt.

Auf der in Fig. 3 rechten bzw. der in Fig. 4 unteren Seite der Bremsscheibe 101 ist eine schematisch mit dem Bezugszeichen 103 bezeichnete (zweispindelige)

Zuspannvorrichtung angeordnet. Im Bremssattel 102 ist ein im wesentlichen

halbkreisförmiges Drehlager 30 vorgesehen, dessen Drehachse parallel zur Ebene der Bremsscheibe 101 verläuft und das den entsprechend abgerundeten Bereich eines Drehhebels 104 aufnimmt, so daß der Drehhebel 104 parallel zur Ebene der Brems scheibe 101 verschwenkt werden kann. Zur Betätigung des Drehhebels 104 ist ein le diglich schematisch dargestellter Bremszylinder 40 vorgesehen, der mit einem Kolben in eine geeignet geformte Ausnehmung eines Betätigungsarms 104a des Drehhebels 104 eingreift. Wenn der Bremszylinder 40 mit der Druckluft beaufschlagt wird, wird der Betätigungsarm 104a des Drehhebels 104 folglich von seiner Ruheposition in die in Fig. 5 in gestrichelter Darstellung angedeutete Position bewegt.

Die dem halbschalenförmigen Drehlager 30 abgewandte Seite des Drehhebels 104 ist über einen als Nocken dienenden Exzenter 106 mit einer Traverse 107 gekoppelt, die sich innerhalb des Bremssattels 102 im wesentlichen parallel zur Drehachse der Bremsscheibe 101 erstreckt und in dieser Ebene verschiebbar gelagert ist. An ihrem der Bremsscheibe 101 zugewandten Ende weist die Traverse 107 eine sacklochartige Ausnehmung auf, die von einem in Richtung zur Bremsscheibe 101 auskragenden, rohrartigen Ansatz umgeben ist. Dieser Ansatz der Traverse 107 ist in einer entspre chenden Ausnehmung des Bremssatteis 102 rechtwinklig zur Ebene der Bremsscheibe 101 unter Beibehaltung eines derartigen Spiels schiebegelagert, daß die Traverse 107 geringfügige Schwenkbewegungen in der Zeichnungsebene ausführen kann. Innerhalb der Ausnehmung ist eine Spiralfeder 78 angeordnet, die zwischen die Traverse 107 und das der Bremsscheibe 101 zugewandte Ende des Bremssattels 102 eingespannt ist und dadurch die Traverse 107 zum Drehhebel 104 hin vorspannt.

Wie insbesondere dem Längsschnitt der Fig. 4 entnehmbar ist, weist die Traverse 107 an beiden Seiten jeweils eine mit einem Innengewinde versehene Bohrung auf, in der jeweils eine Stellspindel 72 bzw. 73 justierbar verschraubt ist, deren in Fig. 5 dargestell tes Außengewinde in einem entsprechend geformten Innengewinde der Traverse 107 geführt ist. An dem der Bremsscheibe 101 zugewandten Ende jeder der Stellspindeln 72 und 73 ist ein sich kegelförmig verbreiterndes Druckstück 70 bzw. 71 befestigt. Da sich die beiden Stellspindeln 72 und 73 infolge ihrer Anordnung in der Traverse 107 senkrecht zur Ebene der Bremsscheibe 101 erstrecken, liegen die Druckstücke 70 und 71 mit ihren flachen Enden an einer Bremsbacke 10 an.

Im Inneren der Stellspindel 72 ist eine Nachstelleinrichtung 74 angeordnet, die über ei ne Axialverzahnung drehfest mit der Stellspindel 72 gekoppelt ist, so daß die axiale Verschiebbarkeit der Stellspindel 72 gewährleistet ist. Die Nachstelleinrichtung 74 wird bei jeder Betätigung des Drehhebels 104 um einen bestimmten Winkelbetrag gedreht, wodurch ein kontinuierliches Nachstellen der Bremse gewährleistet ist. In eine entspre chende Axialverzahnung der gegenüberliegenden Stellspindel 73 greift ein Zahnrad ein, das über eine Welle mit einer Synchronisationseinrichtung 75 gekoppelt ist, die das in nenliegende Zahnrad und damit die Spindel 73 synchron mit der Nachstelleinrichtung 74 dreht. Hierdurch wird erreicht, daß das Druckstück 71 synchron mit dem Druckstück 70 nachgestellt wird.

Bei einer einspindeligen Ausführungsform der Traverse 107, die demzufolge lediglich eine einzige Stellspindel und damit nur ein Druckstück aufweist, wird die Stellspindel beispielsweise in der Mitte der Traverse 107 angeordnet, während der Exzenter 106 sowie die die Druckfeder aufweisende Lagerung der Traverse 107 jeweils in zweifacher Ausfertigung auf beiden Seiten der zentralen Stellspindel vorgesehen sind. Nachfolgend wird das Arbeitsprinzip der Zuspanneinrichtung kurz erläutert. Bei Druck luftbeaufschlagung des Bremszylinders 40 wird der Betätigungsarm 104a gemäß Fig. 3 nach links verschwenkt, wodurch der am Drehhebel 104 wirkende Exzenter 106 um eine entsprechend den Hebelgesetzen verringerte Strecke gleichfalls nach links ver schoben wird. Die Traverse 107 wird daher entgegen der Vorspannkraft der Spiralfeder 78 um diese Wegstrecke zur Bremsscheibe 101 hin gedrückt. Die an der Traverse 107 über die Stellspindeln 72 und 73 befestigten Druckstücke 70 bzw. 71 drücken folglich unter Überwindung des Lüftspiels (das in der Praxis ca. 0,4 mm beträgt) die Bremsba cke 10 gegen die Bremsscheibe 101. Wenn der Betätigungsarm 104a weiter nach links verschwenkt wird, verschiebt sich der Bremssattel aufgrund der auf die Bremsscheibe 101 ausgeübten Kraft in Fig. 3 nach rechts, so daß schließlich auch die linke Bremsba cke 10 gegen die Bremsscheibe 101 gepreßt wird.

Wenn die beiden Bremsbacken 10 im Verlauf des vorstehend erläuterten

Zuspannvorgangs um eine vorbestimmte, einem Soll-Lüftspiel entsprechende Strecke verschoben worden sind, wird die Nachstelleinrichtung 74 vom Drehhebel 104 betätigt. Sofern das Lüftspiel korrekt eingestellt ist, liegen beide Bremsbacken 10 zu diesem Zeitpunkt an der Bremsscheibe 101 an. Infolgedessen spricht eine in der Nachstellein richtung 74 vorgesehene Rutschkupplung an, so daß die Stellspindel 72 und die mit ihr synchronisierte Stellspindel 73 nicht verstellt werden. Wenn demgegenüber ein zu gro ßes Lüftspiel vorliegt, was beispielsweise nach einem Belagwechsel oder bei zuneh mendem Verschleiß der Bremsbacken der Fall ist, werden

die Stellspindeln 72 und 73 von der Nachstelleinrichtung 74 um eine bestimmte Strecke gedreht und bringen dadurch das Lüftspiel, gegebenenfalls nach mehrmaliger Be tätigung der Bremse, auf den Sollwert. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die erfin dungsgemäße Scheibenbremse bis zum vollständigen Abrieb der Bremsbacken 10 funktionsfähig bleibt.

Der augenblickliche Betrag des Belagverschleißes wird erfindungsgemäß mittels eines Belagverschleißdetektors erfaßt, dessen genauer Aufbau in Fig.5 gezeigt ist.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß der Belagverschleißdetektor, wie in Fig.6 angedeutet, vorzugsweise am bremsscheibenabgewandten Ende der Nachstell- einrichtung 74 vorgesehen ist; jedoch ist es prinzipiell auch möglich, den Belagverschleißdetektor an anderer Stelle vorzusehen, wie beispielsweise am brems- scheibenabgewandten Ende der die zweite Stellspindel 73 mit der Nachstelleinrichtung 74 koppelnden Welle (deren Ende wird jedoch bevorzugt mit einem Sechskant- Drehkopf zum Rückstellen der Spindeln versehen, so daß das Ende der Nachstellein richtung für die Ankopplung Belagverschleißdetektors, geeigneter erscheint). In jedem Fall ist dafür Sorge zu tragen, daß der erfindungsgemäße Belagverschleißdetektor so angekoppelt wird, daß er eine zur Drehung der Nachstelleinrichtung snychrone Dreh bewegung erfaßt.

Wie aus den Fig. 5 und 6 hervorgeht, greift das bremsscheibenabgewandte Ende der Nachstelleinrichtung 74 mittels eines Ritzels 51 in eine entsprechende axiale Innenver zahnung eines Untersetzungsgetriebes 53 derart ein, daß dieses bei jeder Drehbewe gung der Nachstelleinrichtung 74 angetrieben wird. Mit dem Abtrieb des Unterset zungsgetriebes 53 ist ein Drehwinkelsensor als Sensorelement einer Messanordnung in Form eines Drehpotentiometers 54, auch Verschleißpotentiometer genannt, in der Wei se gekoppelt, daß ein Schleifer 542 (siehe Fig.6) des Drehpotentiometers 54 um einen um den Untersetzungsfaktor des Getriebes 53 verringerten Drehwinkel gedreht wird.

Die Kopplung von Untersetzungsgetriebe 53 und Drehpotentiometer 54 ist dabei so jus tiert, daß der Schleifer 542 in der obersten Stellung der Drehspindel {"volle

Belagstärke") die eine Endposition einer Widerstandsbahn 541 berührt, so daß das Drehpotentiometer 54 beispielsweise den niedrigsten Widerstandswert aufweist; ande rerseits ist das Untersetzungsverhältnis des Getriebes 53 so gewählt, daß der Schleifer 542 in der untersten Stellung der Drehspindel ("Bremsbelag vollständig aufgebraucht") die andere Endposition der Widerstandsbahn 541 berührt, so daß das Drehpotentiome ter 54 seinen höchsten Widerstandswert aufweist.

Selbstverständlich ist es auch möglich, das Verhältnis der Widerstandswerte umgekehrt zu wählen, was jedoch in gleicher Weise durch Vertauschen der über eine lediglich schematisch gezeigte Leitung 55 nach außen geführten Anschlüsse des Drehpotentio meters 54 erzielbar ist. Wie insbesondere aus den Fig.7A und 7B zu erkennen ist, ist das Untersetzungsgetrie be 53 als Zykloidengetriebe ausgebildet, bei dem die mit dem Ritzel 51 der Nachstell einrichtung 74 gekoppelte Antriebswelle auf einen Exzenter 531 einwirkt, der ein mit einer Außenverzahnung versehenes Getriebe-Innenrad 532 in der Weise in einer ex zentrischen Umlaufbahn dreht, daß lediglich ein Teil seiner Zähne in Eingriff mit einem Getriebe-Außenrad 533 steht, das eine entsprechende Innenverzahnung aufweist und gleichzeitig als Gehäuse des Getriebes 53 dient.

Gemäß Fig.7B wirkt das Getriebe-Innenrad 532 über drei Stifte auf drei zugeordnete, etwa den doppelten Durchmesser aufweisende Bohrungen einer Abtriebsscheibe 534 ein; diese ist mit dem Schleifer 542 des Drehpotentiometers 54 gekoppelt. Im übrigen ist der Aufbau eines derartigen Zykloidengetriebes bekannt, so daß auf eine nähere Erläuterung seiner Funktionsweise verzichtet wird.

Es sei jedoch angemerkt, daß jedes andere Getriebe verwendet werden kann, das trotz eines hohen Untersetzungsfaktors eine kompakte Bauform aufweist, wie etwa ein Pla netenradgetriebe.

Um zu verhindern, daß während des Zuspannvorgangs auftretende Schwenkbewegun gen der Nachstelleinrichtung 74 zu einer Verfälschung

des Ausgangssignals des Drehpotentiometers 54 führen, ist das Untersetzungsgetriebe 53 in einer nicht näher gezeigten Lagerungsvorrichtung gelagert, die das Unterset zungsgetriebe 53 zwar drehfest, jedoch unter Aufrecht erhaltung einer Längs- und Querverschiebbarkeit trägt. Die Lagerungsvorrichtung kann aus einem

längsverschiebbar gelagerten Längsschlitten bestehen, in dessen Mitte ein Querschlit ten querverschiebbar gelagert wird, der seinerseits das Untersetzungsgetriebe trägt.

Die auf diese Weise gebildete Lagerungsvorrichtung ist an einer Gehäuseabdeckung befestigt, die gleichzeitig zum Schutz des Belagverschleißdetektors dient. Dabei stützt sich der Längsschlitten an entsprechenden, nach innen gerichteten Vorsprüngen der Gehäuseabdeckung ab.

Obgleich die Lagerungsvorrichtung 52, wie aus den Fig. 5 und 6 zu erkennen ist, an der Gehäuseabdeckung 50 befestigt ist, so daß das Drehpotentiometer 54 unterhalb des Untersetzungsgetriebes 53 angeordnet ist, ist es gleichwohl auch möglich, eine umge kehrte Anordnung vorzusehen, falls dies von Vorteil ist. In jedem Fall wird das Unterset zungsgetriebe 53 zusammen mit dem Drehpotentiometer 54 vorzugsweise als eine in tegrierte Baueinheit ausgeführt, die eine entsprechend einfache Montage und Lagerhal tung gewährleistet.

Das Drehpotentiometer 54 wird über die Leitung 55 mit einer nicht näher gezeigten An zeigeeinrichtung im Führerhaus des Nutzfahrzeugs verbunden, so daß der Fahrer, ggf- unter Zwischenschaltung einer Auswertungs- oder Treiberelektronik, genaue Informati onen über den jeweiligen Wert der Bremsbelagstärke erhält. Falls eine Auswertungs elektronik verwendet wird, ist es möglich, aus dem Ausgangs Signal des Drehpotentio meters 54 weitere Informationen abzuleiten, wie insbesondere den Wert des Lüftspiels oder eine eventuelle Überhitzung der Scheibenbremse. Zum Anschluß

des Drehpotentiomters 54 kann im einfachsten Fall eine einzige Signalleitung verwen det werden, wobei der andere Kontakt des Potentiometers 54 mit der Fahrzeugmasse verbunden ist, so daß das erzeugte Signal den Widerstandswert gegenüber der Fahr zeugmasse darstellt. Selbstverständlich ist es auch möglich, beide Endkontakte oder zusätzlich auch den Mittelabgriff des Potentiometers 54 über eine Zweifach- bzw. Drei fachleitung der Anzeigeeinrichtung zuzuführen, falls dies für die Signalauswertung von Vorteil ist.

Anstelle eines Drehpotentiometers kann als Sensorelement auch eine andere Art von Drehwinkelsensor verwendet werden, wie z.B. ein optischer oder magnetischer Dreh winkelgeber, wobei der Untersetzungsfaktor des Untersetzungsgetriebes hierbei so gewählt werden sollte, daß die von der Nachstelleinrichtung 74 während des gesamten Nachstellzyklus' insgesamt durchgeführten Umdrehungen auf etwas weniger als eine 360-Grad-Umdrehung reduziert werden, um ein eindeutiges Signal zu erhalten. Bei Verwendung eines derartigen Gebers kann der Abtrieb des Untersetzungsgetriebes 53 mit einer optischen Codierscheibe bzw. einer mit Magneten versehenen Umfangsfläche gekoppelt sein, die auf mindestens ein ortsfestes Sensorelement (Leuchtdiode bzw. Hall-Element) einwirkt. Jedochist sowohl der Aufbau eines derartigen Drehwinkelsen sors als auch die Signalauswertung wesentlich aufwendiger als bei dem vorbeschriebe nen Drehpotentiometer, so daß dieses in der Praxis vorzuziehen ist. Bei der erläuterten Ausführungsform der Zuspannvorrichtung 103 erfolgt die

Kraftübersetzung mittels eines drehbar gelagerten Hebels 104, der über einen Exzenter auf eine Traverse 107 einwirkt; das Prinzip der Erfindung ist jedoch selbstverständlich auch bei anderen Zuspannvorrichtungen verwendbar, etwa bei solchen, bei denen die Kraftübersetzung mittels eines Spreizkeils oder einer Kugelrampe erfolgt. Ebenso ist die Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsformen von Stellspindel und Nachstellein richtung beschränkt; das erfindungsgemäße Untersetzungsgetriebe kann vielmehr bei allen Stellelementen verwendet werden, deren axiale Relativlage zur Bremsscheibe mit zunehmendem Belagverschleiß von einer geeigneten Antriebseinrichtung verändert wird.

Nach der vorhergehenden ausführlichen Beschreibung wird nachfolgend nur kurz zu sammenfassend auf das Messprinzip eines Verschleißpotentiometer eingegangen.

Typischerweise ist ein Messgeber in Form eines Verschleißpotentiometers mechanisch mit einer Nachstellvorrichtung der Bremse verbunden. Beim Anbremsen erfolgt eine mechanische Kopplung des Potentiometers, welches vorzugsweise als Drehpotentio meter ausgebildet ist, mit der Nachstellvorrichtung. Teil der Kopplung kann ein Plane tengetriebe sein, welches eine Übersetzung realisiert.

Diese mechanische Messung kann durch eine Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung in ein elektrisches Signal umgewandelt werden.

Somit kann eine Bremsbelagstärke des wenigstens einen Bremsbelags 1 , 2 berührung slos durch den Verschleißpotentiometer erfasst und durch Zusammenwirken mit der Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung in ein das jeweilige Maß der Bremsbelagstärke repräsentierendes Ausgangssignal umgewandelt werden.

Ein jeder Bremsbelag 1 und 2 umfasst eine Belagträgerplatte 4, 5 und einen Reibbelag 6, 7.

Dabei wird durch das Verschleißpotentiometer der Abstand zwischen einem berührung slos arbeitenden Sensorelement der Messanordnung und einer zu dem berührungslos arbeitenden Sensorelement weisenden Seitenfläche der Bremsscheibe 3 wenigstens in der Bremszuspannstellung berührungslos erfasst.

Ein Fahrzeug mit einem Verschleißpotentiometer kann nur den Gesamtverschleiß der Reibpaarung aus Bremsbelag und Bremsrotor, also Bremsscheibe oder Bremstrommel, erfassen.

Allerdings werden bei einem Fahrzeug häufiger die Bremsbeläge als die Bremsscheibe ausgetauscht, da hier der Abtrag des Reibmaterials des Reibbelags 6 oder 7 höher ist als bei der Bremsscheibe 3.

Anhand der Fig. 1 a bis 1 c wird die sich daraus ergebende Folge für die Messung der Bremsbelagstärke durch den Verschleißpotentiometer erörtert werden.

In Fig. 1 a werden sowohl neue Bremsbeläge 1 , 2 als auch eine neue Bremsscheibe 3 benutzt. Dabei ist das Verschleiß-Potentiometer zur Auslösung der„Belagverschleiß- Ende Erreicht“-Anzeige derart ausgebildet, daß sich bei Erreichen eines voreingestell ten Grenzwertes des Verschleißmaßes der Signalwert sich sprunghaft ändert. Dies wird auch als Sprungpunkt bezeichnet.

Das vorbestimmte Verschleißmaß ist in Fig. 1 ist erreicht, wenn eine optimale Menge an Reibmaterial vom Bremsbelag abgetragen.

Zugleich wurde allerdings auch ein Teil des Materials der Bremsscheibe abgetragen.

Fig. 1 b zeigt die Situation nach erstmaligem Wechsel der Bremsbeläge 1 , 2 durch neue Bremsbeläge 1’ 2’. Dabei wird das Verschleißpotentiometer allerdings beim ersten An bremsen bereits einen Teilverschleiß bemerken, welcher eigentlich der Bremsscheibe 3 zuzuordnen ist.

Bei Belagverschleißerkennung mit fest eingestelltem Grenzwert würde der Sprungpunkt bei jedem Belagswechsel etwas früher erreicht werden, da der Verschleiß der Schei benbremse in den Belagverschleiß mit eingeht. Im Ergebnis wird die Anzeige zum Belagwechsel in der Situation der Fig. 1 b bereits ausgelöst bevor der optimale Anteil an Reibmaterial abgetragen wurde.

Fig. 1 c stellt einen nachfolgenden Belagwechsel ohne Austausch der Bremsscheibe dar.

In der Gesamtschau zwischen den Fig. 1 a bis 1 c erkennt man, dass bei jedem Brems belagwechsel immer mehr ungenutztes Reibmaterial zum Zeitpunkt des Erreichen des Sprungpunktes vorliegt.

Um einen optimalen Materialverbrauch des Reibmaterials bei jedem Belagwechsel zu ermöglichen, sollte daher sowohl der Belagverschleiß als auch der Scheibenverschleiß erfasst werden.

Dafür ist es erforderlich, daß der Grenzwert bei welchem ein Belagwechsel angezeigt wird, kein fester Wert ist, sondern zumindest bei jedem Belagwechsel angepasst wird.

Da ein Verschleißsignal vor einem Belagwechsel und nach einem Belagwechsel vor liegt, ist es möglich diese beiden Signale zu vergleichen und auszuwerten. Dies kann beispielsweise durch die Steuer- und/oder Auswerteeinheit erfolgen.

Das Gesamtverschleissmass einer neuen Scheibe und von neuen Belägen muss zu Beginn des Einsatzes durch die Messanordnung ermittelt werden. Dabei erfolgt ein Speichern der Größe„Verschleißmaß-neu“ als erster Grenzwert.

Dies kann vor dem ersten Wechsel der Bremsbeläge einem voreingestellten Spa nungswert entsprechen. Wenn nun das Gesamtverschleissmass in seinem Umfang um den zulässigen Verschleiß der Beläge reduziert wird, ergibt sich ein Maß, welche das Verschleißende repräsentiert und ein Spannungswert für die Anzeige„Belagwechsel“ kann ausgegeben werden. Wird nun ein Belagwechsel durchgeführt, so ergibt sich nach dem Einsetzen der neuen Beläge ein neuer Spannungswert bzw. ein neues Signal welches das„Verschleißmaß nach 1. Belag Wechsel“ repräsentiert und welches um den Betrag des Scheibenver schleiß verändert ist. Dieser Wert ergibt nun den neuen Startwert bzw. einen zweiten Grenzwert für die Belagverschleiß-Grenze.

Das Erkennen eines Belagwechsel kann beispielsweise automatisch erfolgen , indem die Scheibenbremse feststellt, dass sich das Verschleißsignal in kurzer Zeit erheblich und entgegengesetzt zur Verschleiß-Richtung verändert hat, was alternativ auch bei einem sogenannten Zurückdrehen der Beläge stattfinden kann.

Weiterhin, kann auch das Löschen der Fehlermeldung„Beläge erneuern“ beim Service erfasst werden und als Belagwechsel erkannt werden. Somit wird der Startpunkt für den Belagverschleiß bei jedem neuen Belag eingelernt oder anders ausgedrückt, der Grenzwert wird bei jedem neuen Belag angepasst.

Zusätzlich kann durch ein Aufsummieren der Differenzen der Grenzwerte, welche bei erstmaliger Benutzung der Bremse nach jedem Belagwechsel eingestellt werden kön nen ein Scheibenverschleiß detektiert werden.

Differenz = angepasster Grenzwert (bei aktuellem Belagwechsel) - angepasster Grenzwert (bei vorhergehendem Belagwechsel).

Anhand der Veränderung nach jedem Belagwechsle kann somit auch der Scheibenver schleiß erfasst werden.

Durch Verwendung der Funktion ist es möglich auf eine Restbelagstärke zu verzichten, oder/und die Reibbelagstärke besser auszunutzen.

Die Reibverschleiß-Erkennung kann zusätzlich optimiert werden durch indem in die Auswertung durch die Steuer- und/oder Auswerteeinheit auch Daten hinsichtlich der Standzeit des Fahrzeugs und der Baumaße der verwendeten Bremsbeläge eingehen. Zur Wahrung gleichbleibender Baumaße kann eine Kodierung genutzt werden. Fig. 2 zeigt eine Kennlinie eines Verschleißpotentiometers mit und den angepassten Verlauf der Kennlinie nach dem Belagwechsel.

Man erkennt einen linearen Verlauf der Kennlinie vom ersten Einsatz des Bremsbelags bei etwa 1 Volt bis hin zum verschlissenen Zustand des Bremsbelages bei etwa 3,5 Volt. Danach ist ein Sprung auf 4 Volt erkennbar.

Diese Kennlinie muss nach dem ersten Belagwechsel bezogen auf das Wechselinter vall des Bremsrotors, insbesondere der Scheibenbremse, um den Betrag angepasst werden, um welchen die Scheibenbremse verschlissen wurde. Diese Anpassung kann bedeuten, dass der Startpunkt der Kennlinie von 1 Volt auf 1 ,1 Volt hochgesetzt wird. Entsprechend kann auch der Grenzwert auf 3,6 V und der Sprung auf 4,1 V erhöht wer den.

Der Verschleiß der Bremsscheibe 3 kann mit dem ersten Anbremsen nach dem Belag wechsel bestimmt werden. Dabei würde bereits ein Verschleiß des Belages angezeigt werden, welcher eigentlich dem Verschleiß der Bremsscheibe 3 entspricht. Dieser Ver schleiß kann durch die Steuer- und/oder Auswerteeinheit ermittelt und in ein Span nungssignal oder spannungsäquivalentes Signal umgewandelt werden.

Die Differenz zwischen dem voreingestellten Startwert z.B. bei 1 V und dem neu ermit telten Startwert von 1 ,1 V beträgt 0,1 V. Um diesen Betrag kann auch der Grenzwert, welcher den Verschleiß repräsentiert angepasst werden.

Es ist jedoch auch möglich, dass bei anderen Kennlinienformen der Grenzwert nach der Ermittlung des Startwertes um einen höheren oder geringeren Betrag angepasst wird als die Differenz zwischen den beiden vorgenannten Startwerten.

Da die Grenzwerte stets um den Betrag des Scheibenverschleißes aufaddiert werden, kann auf der Steuer- und/oder Auswerteeinheit zudem ein Grenzwert für den

Bremsscheibenverschleiß hinterlegt sein. Überschreitet z.B. der ermittelte Startwert beispielsweise diesen weiteren Grenzwert, so kann dies bedeuten, dass beim nächsten Wechsel ein Bremsscheiben- und gleichzeitig auch ein Bremsbelagswechsel ansteht.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Bremsbelag

1’ Bremsbelag

2 Bremsbelag

2’ Bremsbelag

3 Bremsrotor in Form einer Bremsscheibe

4 Belagträgerplatte

5 Belagträgerplatte

6 Reibbelag

7 Reibbelag

10 Bremsbacke

30 Drehlager

40 Bremszylinder

50 Gehäuseabdeckung

51 Ritzel

52 Lagerungsvorrichtung

53 Untersetzungsgetriebe

54 Drehpotentiometers

55 Leitung

70 Druckstück

71 Druckstück

72 Stellspindel

73 Stellspindel

74 Nachstelleinrichtung, Drehspindel

75 Synchronisationseinrichtung

78 Spiralfeder

101 Bremsscheibe

102 Bremssattel

103 Zuspannvorrichtung

104 Drehhebel

104a Betätigungsarm

106 Exzenter 107 T raverse

531 Exzenter

532 Getriebe-Innenrand

533 Getriebe-Außenrand 541 Widerstandsbahn

542 Schleifer