DE19822182B4

DE19822182B4 - Vorrichtung zur Ermittlung der aktuellen Stärke eines verschleißenden Belags

Info

Publication number: DE19822182B4
Application number: DE1998122182
Authority: DE
Inventors: Burkard Nemitz; Carsten Lezim
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1998-05-16
Filing date: 1998-05-16
Publication date: 2009-10-29
Anticipated expiration: 2018-05-17
Also published as: DE19822182A1

Abstract

Vorrichtung zur Ermittlung der aktuellen Stärke eines zumindest zeitweise einer Reibung unterliegenden und einen Abrieb erfahrenden, verschleißenden Belags (1), insbesondere zur Ermittlung der Stärke eines Brems- oder Kupplungsbelags, wobei der Belag (1) auf einem Belagträger (2) angeordnet ist und durch eine bestimmte Stärke des Belags (1) eine Verschleißgrenze (3) definiert ist, wobei ein elektrischer Stromkreis (4) mit mindestens einem Widerstandselement (5) vorgesehen ist und bei einem Abrieb des Belags (1) eine Widerstandsänderung erfolgt und der Abrieb des Belags (1) durch die entsprechende Widerstandsänderung meßbar ist, wobei das Widerstandselement so ausgebildet ist, daß beim Abrieb des Belags (1) vom unverschlissenen Zustand bis hin zu seiner Verschleißgrenze (3) eine gleichförmige Widerstandsänderung gewährleistet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement (5) konisch oder zylinderförmig ausgebildet ist und auf das konisch bzw. zylinderförmig ausgebildete Widerstandselement (5) zwei leitende Außenschichten (7, 8) aufgebracht sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ermittlung der aktuellen Stärke eines zumindest zeitweise einer Reibung unterliegenden und einen Abrieb erfahrenden, verschleißenden Belags, insbesondere zur Ermittlung der Stärke eines Brems- oder Kupplungsbelags, nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 42 31 107 A1 bekannt. Bei dieser ist das Widerstandselement eine Folie, die ggf. spiralförmig gewickelt sein kann, wobei jedoch dann zwischen den einzelnen Windungen für eine Isolierung gesorgt werden muss. Als Elektroden dienen zwei Stifte, die bei einer Bremsbetätigung das Widerstandselement über die Bremsscheibe überbrücken und nicht als Schichten ausgebildet sind.
Weiterhin beschreibt die DE 42 31 107 A1 ein als zweites Ausführungsbeispiel zum Messen der Stärke eines Bremsbelags durch das Messen entsprechender Widerstandsänderungen innerhalb des Bremsbelags mehrere Drahtschleifen anzuordnen bzw. parallel zu schalten, wobei jede Drahtschleife einen Widerstand aufweist. Legt sich der Bremsbelag an die Bremsscheibe an und erfährt einen Abrieb, so werden die übereinander angeordneten Drahtschleifen mit fortschreitendem Abrieb nacheinander durchtrennt, so dass eine Änderung des Gesamtwiderstands erfolgt. Durch die erfolgte Widerstandsänderung kann der entsprechende Abrieb des Belags ermittelt bzw. gemessen werden. Die hier erfolgende Widerstandsänderung ist stufenartig ausgebildet, bis die Verschleißgrenze des Belags – nach mehreren stufenartigen Widerstandsänderungen – erreicht wird. Erst die Durchtrennung einer in Höhe der Verschleißgrenze angeordneten Drahtschleife bzw. die hierdurch erfolgende stufenartige Widerstandsänderung zeigt – im Endeffekt – das Erreichen der Verschleißgrenze an.
Weiterhin ist aus der DE 23 34 942 A1 eine Vorrichtung zur Ermittlung der Stärke eines Bremsbelags bekannt, bei dem mehrere eine elektrisch leitende Verbindung aufweisende Ansätze vorgesehen sind, die unterschiedlich lang ausgebildet sind. Bei einem bestimmten Abrieb des Belags wird – je nach Stärke des Abriebs – der jeweilige entsprechende Ansatz „erfasst” bzw. abgebrochen, so dass die hierin vorgesehene elektrisch leitende Verbindung entsprechend zerstört wird. Da die in den Ansätzen vorgesehenen elektrisch leitenden Verbindungen jeweils wieder einen Widerstand aufweisen, ändert sich mit der Beschädigung bzw. des Abbruchs jedes Ansatzes der Gesamtwiderstand, so dass wiederum über diese Widerstandsänderung der Abrieb des Belags messbar ist. Auch diese Widerstandsänderung erfolgt wiederum stufenartig bis hin zur Verschleißgrenze des Belags, da die entsprechenden Ansätze nacheinander abgebrochen werden und hierdurch eine sequentielle stufenartige Änderung des Gesamtwiderstands erfolgt. Weitere Vorrichtungen zur Belagdickenmessung sind aus der DE 24 40 601 A1 und der US 2,981,929 A bekannt, bei denen die Messung des Widerstands im Unterschied zu der DE 42 31 107 A1 unter Zwischenschaltung der Bremsscheibe erfolgt. Bei diesen Systemen ist der Widerstand in den Bremsbelag integriert und lediglich eine Elektrode erforderlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit einem verbesserten Widerstandselement anzugeben, mit der die aktuelle Stärke eines verschleißenden Belags genau ermittelbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.
Das Widerstandselement ist so ausgebildet, dass beim Abrieb des Belags vom unverschlissenen Zustand bis hin zu seiner Verschleißgrenze eine gleichförmige Widerstandsänderung gewährleistet ist. Aufgrund der gleichförmigen Widerstandsänderung kann im Gegensatz zu einer stufenartigen Widerstandsänderung über den gesamten Bereich, nämlich von einem Belag in neuem Zustand bis hin zu einem bis zu seiner Verschleißgrenze verschlissenen Belag, jederzeit die aktuelle Stärke des Belags ermittelt werden, da das Widerstandselement so ausgebildet ist, dass eine gleichförmige Widerstandsänderung über diesen Bereich erfolgt.
Im folgenden werden mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt
1 einen Belagträger mit einem auf dem Belagträger angeordneten Bremsbelag und ein außerhalb des Bremsbelags auf dem Belagträger angeordnetes Widerstandselement in einer schematischen Darstellung als erstes Ausführungsbeispiel,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Darstellung, wobei die Stromflußrichtung im wesentlichen in Längsrichtung des Widerstandselements erfolgt,
3 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, teilweise in einer schematischen Darstellung, bei dem die Stromflußrichtung im wesentlichen quer zur Längsrichtung des Widerstandselements erfolgt,
4a ein konisch ausgebildetes Widerstandselement in einer schematischen Darstellung, bei dem die Stomflußrichtung im wesentlichen in Längsrichtung des Widerstandselements erfolgt, und
4b ein konisch ausgebildetes Widerstandselement in einer schematischen Darstellung, bei dem die Stromflußrichtung im wesentlichen quer zur Längsrichtung des Widerstandselements erfolgt.
Die 1 bis 4 zeigen zumindest teilweise eine Vorrichtung zur Ermittlung der aktuellen Stärke eines zumindest zeitweise einer Reibung unterliegenden und einen Abrieb erfahrenden, verschleißenden Belags 1, hier eines Bremsbelags. Der Belag 1 ist auf einem Belagträger 2 angeordnet, wobei durch eine bestimmte Stärke des Belags 1, d. h. in einer bestimmten Höhe des in 1 gezeigten noch nicht verschlissenen Belags 1, eine durch eine gestrichelte Linie dargestellte Verschleißgrenze 3 definiert ist. Weiterhin ist ein – in 1 nur teilweise angedeuteter – elektrischer Stromkreis 4 vorgesehen, der mindestens ein Widerstandselement 5 aufweist. Bei einem Abrieb des Belags 1 durch eine in 1 nicht dargestellte, aber in den 2 und 3 schematisch dargestellte Bremsscheibe 6 erfolgt eine Widerstandsänderung des Widerstandselements 5, durch die der Abrieb des Belags 1 entsprechend meßbar bzw. erfaßbar ist.
Dadurch, daß das Widerstandselement 5 so ausgebildet ist, daß beim Abrieb des Belags 1 vom unverschlissenen Zustand bis hin zu seiner Verschleißgrenze 3 eine gleichförmige Widerstandsänderung gewährleistet ist, werden die eingangs beschriebenen Nachteile vermieden.
Bei dem in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen erfolgt vzw. eine stufenartige Widerstandsänderung des Widerstandselements 5 erst ab der Verschleißgrenze 3, d. h. wenn der Abrieb des Belags 1 die Verschleißgrenze 3 überschritten hat.
1 zeigt, daß das Widerstandselement 3 außerhalb des Belags 1 auf dem Belagträger 2 angeordnet ist. Denkbar bzw. realisierbar ist auch, daß des Widerstandselement 5 innerhalb des Belags 1 vorgesehen wird. Im Anfangszustand, d. h. im unverschlissenen Zustand des Belags 1, weisen der Belag 1 und das Widerstandselement 5 – wie in 1 gezeigt – die gleiche Höhe auf. Das Widerstandselement 5 ist so angeordnet, daß des Widerstandselement 5 einen Abrieb in Längsrichtung erfährt, so daß der Belag 1 und das Widerstandselement 5 beide gleichmäßig „abgerieben” werden.
Die 1 und 4 zeigen ein konisch ausgebildetes Widerstandselement 5. Wie die 2 und 3 zeigen, kann das Widerstandselement 5 aber auch zylinderförmig ausgebildet sein.
Die schematische Darstellung in 2 zeigt ein zylinderförmig ausgebildetes Widerstandselement 5, das hier an der Bremsscheibe 6 anliegt. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Stromflußrichtung des Stromkreises 4 im wesentlichen in Längsrichtung des Widerstandselements 5. Folglich ist die Länge des Widerstands des Widerstandselements 5 hier direkt proportional zur Länge des Widerstandselements 5. Da sich die Länge des Widerstandselements 5 aufgrund der Einwirkung der Bremsscheibe 6 entsprechend verändert, nämlich verringert, erfolgt hier die erwähnte gleichförmige Widerstandsänderung des Widerstandselements 5.
Die schematische Darstellung in 3 zeigt ebenfalls – wie 2 – ein zylinderförmig ausgebildetes Widerstandselement 5. Im Gegensatz zu 2 erfolgt hier die Stromflußrichtung des Stromkreises 4 im wesentlichen quer zur Längsrichtung des Widerstandselements 5. Um dies zu realisieren, weist das Widerstandselement 5 zwei leitende Außenschichten 7 und 8 auf. Wirkt nun die dargestellte Bremsscheibe 6 auf das Widerstandselement 5 ein, d. h. verringert sich die Länge des Widerstandselements 5, so erfolgt auch eine Widerstandsänderung des Widerstandselements 5. In diesem Fall ist die Größe des Widerstands des Widerstandselements 5 – bei einer Stromflußrichtung quer zu dessen Längsrichtung – indirekt proportional zur Länge des Widerstandselements 5. Aber auch in diesem Fall erfolgt eine gleichförmige Widerstandsänderung über den hier interessierenden Bereich der entsprechenden Belagstärke.
Bei dem in 2 dargestellten zylinderförmig ausgebildeten Widerstandselement 5 nimmt die Stärke des Widerstands bei zunehmendem Abrieb des Belags 1 gleichförmig ab, bis – erst bei Erreichen der Verschleißgrenze – ein „Unstetigkeitssprung” erfolgt. Bei der Ausführung gemäß 3 wird der Widerstand bei zunehmendem Abrieb entsprechend gleichmäßig größer. Je nach Ausbildung des Widerstandselements 5 kann beispielsweise eine lineare oder auch „kurvenförmige” Widerstandsänderung realisiert werden, die in gewissem Sinn aber immer gleichförmig ist und keine „Sprünge” bzw. „Lücken” bis zur Verschleißgrenze aufweist.
Die 4a und 4b zeigen ein konisch ausgebildetes Widerstandselement 5, wobei das in 4a ausgebildete Widerstandselement 5 vzw. in seiner Längsrichtung stromdurchflossen wird und das in 4b dargestellte und konisch ausgebildete Widerstandselement 5 quer zu seiner Längsrichtung stromdurchflossen werden kann, wozu es wiederum zwei entsprechend leitende Außenschichten 7 und 8 aufweist.
Durch die hier teilweise dargestellte und erläuterte erfindungsgemäße Vorrichtung ist eine Anzeige des Verschleißes eines Bremsbelags möglich, wobei über den gesamten Bereich des Bremsbelags, nämlich vom unverschlissenen Zustand bis hin zur Verschleißgrenze, eine Restdickenkontrolle des Bremsbelags gewährleistet ist. Hierdurch werden die eingangs beschriebenen Nachteile vermieden, insbesondere wird der Service vereinfacht, da insbesondere eine aufwendige Bremsbelagkontrolle entfällt bzw. die Aufwendungen zu einer solchen Kontrolle reduziert werden können.
Weiterhin weist die Vorrichtung eine entsprechende Anzeige oder einen Mikroprozessor sowie schaltungstechnische Elemente auf, die notwendig sind, um beispielsweise die erfolgende und meßbare Widerstandsänderung in den entsprechenden Verschleiß des Belags umzurechnen bzw. anzuzeigen.

Claims

Vorrichtung zur Ermittlung der aktuellen Stärke eines zumindest zeitweise einer Reibung unterliegenden und einen Abrieb erfahrenden, verschleißenden Belags (1), insbesondere zur Ermittlung der Stärke eines Brems- oder Kupplungsbelags, wobei der Belag (1) auf einem Belagträger (2) angeordnet ist und durch eine bestimmte Stärke des Belags (1) eine Verschleißgrenze (3) definiert ist, wobei ein elektrischer Stromkreis (4) mit mindestens einem Widerstandselement (5) vorgesehen ist und bei einem Abrieb des Belags (1) eine Widerstandsänderung erfolgt und der Abrieb des Belags (1) durch die entsprechende Widerstandsänderung meßbar ist, wobei das Widerstandselement so ausgebildet ist, daß beim Abrieb des Belags (1) vom unverschlissenen Zustand bis hin zu seiner Verschleißgrenze (3) eine gleichförmige Widerstandsänderung gewährleistet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement (5) konisch oder zylinderförmig ausgebildet ist und auf das konisch bzw. zylinderförmig ausgebildete Widerstandselement (5) zwei leitende Außenschichten (7, 8) aufgebracht sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß erst ab der Verschleißgrenze (3) eine stufenartige Widerstandsänderung erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement (5) innerhalb des Belags (1) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement (5) außerhalb des Belags (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement (5) so angeordnet ist, daß das Widerstandselement (5) einen Abrieb in Längsrichtung erfährt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromflußrichtung im wesentlichen quer zur Längsrichtung des Widerstandselements (5) erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Widerstands des Widerstandselements (5) indirekt proportional zur Länge des Widerstandselements (5) ist.