DE4212279A1

DE4212279A1 - Wear monitor for disc brake pad esp. on motor vehicle - provides continuous linear indication of stroke of brake piston until alarm is given at critical deg. of abrasion

Info

Publication number: DE4212279A1
Application number: DE19924212279
Authority: DE
Inventors: Juergen Hackbarth
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 1992-04-11
Filing date: 1992-04-11
Publication date: 1993-10-14

Abstract

Within the end of the piston (2) in each brake cylinder (1) a static magnetic field is generated by a permanent magnet (1) facing a gap in the cylinder end into which a magnetoresistive sensor (5) with a temp.-compensating component (5') is pressed or screwed. As the brake pad becomes worn, the travel of the piston increases gradually to a critical value at which the signal from the sensor to a processing circuit (6) triggers a warning lamp (8). ADVANTAGE - Quantitative indication (9) is achieved with sensing elements not themselves subject to wear, and not giving rise to serious electromagnetic interference with the environment.

Description

Vorrichtung zur Überwachung des Verschleißes von Bremsbelägen, insbesondere von Kraftfahrzeugbremsbelägen.Device for monitoring the wear of Brake pads, in particular of motor vehicle brake pads.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung des Verschleißes von Bremsbelägen, insbesondere von Kraftfahrzeugbremsbelägen, mit einem ein statisches Magnetfeld erzeugenden Element, mit einem magnetempfindlichen, elektrischen oder elektronischen Sensor, mit einer dem magnetempfindlichen Sensor nachgeschalteten Auswerteschaltung und mit einem zur Bremsanlage gehörenden beweglichen Teil, wobei die mittlere Position des beweglichen Teiles vom Verschleißzustand eines zugehörigen Bremsbelages abhängt, und wobei das bewegliche Teil zumindest teilweise aus einem magnetisch wirksamen Material besteht und bei der eine Veränderung der Position des beweglichen Teiles die Stärke des magnetischen Feldes am Ort des magnetempfindlichen Sensors ändert.The invention relates to a device for monitoring the Wear of brake pads, especially of Motor vehicle brake pads, with a static Magnetic field generating element, with a magnetically sensitive, electrical or electronic Sensor, with a the magnetically sensitive sensor downstream evaluation circuit and with one for Brake system belonging to the moving part, the middle Position of the moving part from the wear condition of a associated brake pad depends, and being the movable Part at least partially from a magnetically active Material exists and a change in position of the moving part the strength of the magnetic field changes at the location of the magnetically sensitive sensor.

Solche Vorrichtungen haben die Funktion, beispielsweise den Fahrer eines Kraftfahrzeuges über den Verschleißzustand der Bremsbeläge zu informieren bzw. den Fahrer zu warnen, sobald der Bremsbelagverschleiß ein sicherheitsgefährdendes Ausmaß erreicht.Such devices have the function, for example the Driver of a motor vehicle on the state of wear of the Inform brake pads or warn the driver, as soon as the brake pad wear becomes a safety hazard Extent reached.

Vorrichtungen zur Überwachung des Bremsbelagverschleißes sind in vielen Ausgestaltungen bekannt. Vorbekannt ist es beispielsweise, in die Bremsbeläge einen oder mehrere elektrische Kontakte zu integrieren, die bei entsprechender Abnutzung der Bremsbeläge durchtrennt werden. Eine solche Anordnung liefert folglich nur eine diskontinuierliche Information über den Verschleißzustand der Bremsbeläge.Devices for monitoring brake lining wear are known in many configurations. It is already known for example, one or more in the brake pads to integrate electrical contacts with appropriate Wear of the brake pads can be severed. Such The arrangement therefore only provides a discontinuous one Information about the state of wear of the brake pads.

Ebenfalls vorbekannte Überwachungsvorrichtungen mit in die Bremsbeläge integrierten Widerstandselementen, die zusammen mit den Bremsbelägen abnutzen und entsprechend der Abnutzung ihren Widerstand verändern liefern zwar eine kontinuierliche Information über den Verschleißzustand, sie weisen aber, wie auch die zuvor erwähnten Kontaktsensoren, den Nachteil auf, daß sie zusammen mit den Bremsbelägen verschleißen und jedesmal zusammen mit den Bremsbelägen ersetzt werden müssen. Selbstverständlich ist der Austausch solcher mit Sensoren ausgestatteter Bremsbeläge kostenaufwendiger als der Austausch vergleichbarer gewöhnlicher Bremsbeläge. Zudem müssen bei jedem Bremsbelagwechsel die Bremsbelagsensoren fachmännisch mit der elektrischen Anlage des Fahrzeugs verbunden werden, um die korrekte Funktion der Überwachungsvorrichtung zu gewährleisten.Also known monitoring devices in the Brake pads built-in resistance elements that together wear with the brake pads and according to the Wear change their resistance to deliver one continuous information about the state of wear, they however, like the previously mentioned contact sensors, the disadvantage that they together with the brake pads wear and every time together with the brake pads need to be replaced. The exchange is natural such brake pads equipped with sensors more expensive than the exchange of comparable ordinary brake pads. In addition, with everyone Brake pad change expertly with the brake pad sensors the electrical system of the vehicle to be connected the correct functioning of the monitoring device guarantee.

Auf längere Sicht kostengünstiger und sicherer sind daher Überwachungsvorrichtungen, die mit nichtverschleißenden Sensoren arbeiten. Bei diesen wird der aktuelle Verschleißzustand der Bremsbeläge im allgemeinen durch Bestimmung einer bestimmten Position beispielsweise der Endlage oder einer mittleren Position eines beweglichen Teiles der Bremsanlage bestimmt. Hierzu werden insbesondere induktive Geber verwendet, bei denen die Induktivität einer wechselstromdurchflossenen Spule beispielsweise durch einen in die Spule einschiebbaren Kern verändert wird. Solche Vorrichtungen sind beispielsweise aus der DE-OS 21 23 750 und der DE-OS 21 18 711 bekannt.Are therefore cheaper and safer in the long run Monitoring devices with non-wearing Sensors work. With these the current Condition of wear of the brake pads in general Determination of a specific position, for example the End position or a middle position of a movable Part of the brake system determined. For this, in particular inductive encoder used, where the inductance of a AC coil through which, for example, by a core that can be inserted into the coil is changed. Such Devices are for example from DE-OS 21 23 750 and DE-OS 21 18 711 known.

Hierbei erweist es sich als nachteilig, daß zur Messung der Änderung der Induktivität einer Spule diese von einem Wechselstrom durchflossen werden muß. Eine solche Vorrichtung muß daher eigens eine Einrichtung zur Erzeugung dieses Wechselstromsignals aufweisen. Schwerwiegender ist jedoch, daß in modernen Kraftfahrzeugen im Bereich der Fahrzeugräder häufig induktive Sensoren zur Bestimmung der Raddrehgeschwindigkeit, und zwar insbesondere im Zusammenhang mit Schlupfregel- und Antiblockierschutzanlagen, angeordnet sind, die durch elektrische oder magnetische Wechselfelder störend beeinflußt werden können, insbesondere wenn keine aufwendigen Maßnahmen zur Abschirmung solcher Felder vorgesehen werden.Here it proves disadvantageous that for measuring the Change the inductance of a coil this one AC must be flowed through. Such The device must therefore have a device for generating have this AC signal. Is more serious however, that in modern motor vehicles in the field of Vehicle wheels often use inductive sensors to determine the Wheel rotation speed, especially in Connection with slip control and Anti-lock braking systems, which are arranged by electrical or magnetic alternating fields disturbing can be influenced, especially if none complex measures to shield such fields be provided.

Vorteilhafter wären in diesem Zusammenhang Überwachungsvorrichtungen, die eine Positionsbestimmung eines beweglichen Teiles allein mit einem statischen Magnetfeld ermöglicht.Would be more advantageous in this context Monitoring devices that determine a position of a moving part alone with a static one Magnetic field enables.

Aus der DE-OS 25 36 581 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der ein Permanentmagnet auf einem beweglichen Teil hinter einer verschleißbaren Schicht aus magnetisierbarem Werkstoff angeordnet ist, wobei nach Verschleiß der magnetisierbaren Schicht der Permanentmagnet mit einer ihm gegenüber angeordneten Induktionsspule bei Bewegung des beweglichen Teiles ein Schaltsignal erzeugt.From DE-OS 25 36 581 a device is known which is a permanent magnet on a moving part behind a wearable layer of magnetizable Material is arranged, the wear after magnetizable layer of permanent magnet with a him opposite induction coil when moving the Moving part generates a switching signal.

Eine solche Vorrichtung mit einem ein statisches Magnetfeld erzeugenden Element gehört demnach ebenfalls zu den Überwachungsvorrichtungen mit verschleißenden Sensoren und weist daher die schon zuvor diskutierten Nachteile auf.Such a device with a static magnetic field generating element is therefore also one of the Monitoring devices with wearing sensors and therefore has the disadvantages previously discussed.

Insbesondere zeigt diese Vorrichtung nur an, daß der Verschleißzustand bereits kritisch geworden ist oder demnächst wird; eine quantitative Anzeige des aktuellen Verschleißzustandes ist dabei nicht möglich.In particular, this device only indicates that the State of wear has already become critical or coming soon; a quantitative display of the current Wear condition is not possible.

Der zuletzt genannte Nachteil gilt ebenso für die in der DE-OS 22 34 938 beschriebenen Vorrichtung, bei der ein an einem beweglichen Teil der Bremsanlage angeordneter Permanentmagnet mit zunehmender Abnutzung der Bremsbeläge immer näher an einen magnetisch betätigbaren Schaltkontakt gerückt wird, und diesen Kontakt betätigt, sobald ein gewisser Abstand zwischen Permanentmagnet und Schaltkontakt unterschritten wird.The latter disadvantage also applies to those in the DE-OS 22 34 938 described device in which a a movable part of the brake system Permanent magnet with increasing wear on the brake pads ever closer to a magnetically actuated switch contact is moved, and actuated this contact as soon as a certain distance between permanent magnet and switch contact is undercut.

Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, die möglichst kostengünstig herstellbar ist und die eine quantitative Auswertung des Verschleißzustandes von Bremsbelägen ermöglicht, wobei die sensierenden Teile der Vorrichtung selbst nicht zusammen mit den Bremsbelägen verschleißen und zudem eine möglichst geringe elektrische und magnetische Störwirkung auf die Umgebung aufweisen.The present invention therefore has the task of a To create a device that is as inexpensive as possible is producible and a quantitative evaluation of the Wear condition of brake pads allows, the sensing parts of the device itself not together wear with the brake pads and also one if possible low electrical and magnetic interference on the Environment.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß einerseits dadurch gelöst, daß der magnetempfindliche Sensor ein Signal an die Auswerteschaltung gibt, dessen Intensität stetig von der Position des beweglichen Teiles abhängt und daß die Auswerteschaltung aus diesem Signal den Verschleißzustand des zugehörigen Bremsbelages bestimmt.According to the invention, this object is achieved on the one hand solved that the magnetically sensitive sensor sends a signal to the Evaluation circuit gives, the intensity of which continuously Position of the moving part depends and that the Evaluation circuit from this signal the wear condition the associated brake pad determined.

Eine weitere erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, daß das bewegliche Teil zumindest in Teilbereichen eine ausgeprägte vorzugsweise periodische Oberflächenstruktur aus einem magnetisch wirksamen Material aufweist und daß der magnetempfindliche Sensor die ausgeprägte Oberflächenstruktur des beweglichen Teiles abtastet und eine von der Positionsänderung des beweglichen Teiles abhängige Anzahl von elektrischen Impulsen erzeugt und an die Auswerteschaltung gibt, und daß die Auswerteschaltung aus der Anzahl der zugeführten Impulse die Positionsänderung des beweglichen Teiles aus einer Ausgangsstellung und daraus den Verschleißzustand des zugehörigen Bremsbelages bestimmt.Another solution to the problem according to the invention is that the moving part at least in Subareas a pronounced, preferably periodic Surface structure made of a magnetically effective material has and that the magnetically sensitive sensor pronounced surface structure of the moving part scans and one of the change in position of the movable Partly dependent number of electrical pulses generated and to the evaluation circuit, and that the Evaluation circuit from the number of pulses supplied the change in position of the moving part from a Starting position and from this the state of wear of the associated brake pad determined.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird somit die Position eines beweglichen Teiles der Bremsanlage, insbesondere der Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges überwacht. Die Position bestimmter Teile der Bremsanlage, beispielsweise die Stellung des Bremskolbens relativ zum Bremszylinder, ändert sich in Abhängigkeit vom Abnutzungsgrad der Bremsbeläge. Durch Überwachung der Position eines solchen beweglichen Teiles kann somit leicht festgestellt werden, wie groß der aktuelle Abnutzungsgrad der Bremsbeläge ist und ob bereits ein kritischer Wert für den Verschleißzustand erreicht ist. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt dabei die Messung der Position des beweglichen Teiles durch ein statisches Magnetfeld, welches durch einen Permanentmagneten oder eine gleichstromdurchflossene Spule erzeugt wird.In the device according to the invention, the Position of a moving part of the braking system, in particular the brake system of a motor vehicle supervised. The position of certain parts of the brake system, for example, the position of the brake piston relative to Brake cylinder changes depending on Degree of wear of the brake pads. By monitoring the Position of such a moving part can thus be easy determine what the current degree of wear is of the brake pads and whether it is already a critical value for the state of wear has been reached. In the The device according to the invention is used to measure the Position of the moving part by a static one Magnetic field, which by a permanent magnet or a DC current-carrying coil is generated.

Ein besonderer Vorteil liegt darin, daß im Bereich der Räder keine elektrischen bzw. magnetischen Wechselfelder auftreten, so daß andere elektronische Komponenten, beispielsweise induktive Radgeschwindigkeitssensoren, nicht negativ beeinflußt werden.A particular advantage is that in the area of Wheels no alternating electrical or magnetic fields occur so that other electronic components, for example inductive wheel speed sensors, not be adversely affected.

Die örtliche Magnetfeldstärke, insbesondere am Einbauort des magnetempfindlichen Sensors ändert sich zwar mit der Bewegung des beweglichen Teiles, sie erfolgt jedoch relativ langsam ("quasistatisch"), so daß der Sensor in jedem Moment praktisch die Stärke eines statischen Magnetfeldes ausmißt.The local magnetic field strength, especially at the installation site of the magnetically sensitive sensor changes with the Movement of the moving part, but it is relative slow ("quasi-static") so that the sensor in each Moment the strength of a static magnetic field measures.

Hierzu müssen natürlich Sensoren vorgesehen werden, die statische Magnetfelder ausmessen können. Hierzu kommen z. B. Hall-Generatoren oder magnetempfindliche Widerstände in Frage. Insbesondere unter Kostengesichtspunkten ist die Verwendung von magnetempfindlichen Widerständen vorteilhaft. So können für die erfindungsgemäßen Vorrichtungen leicht handelsübliche, magnetoresistive Sensoren Verwendung finden. Oftmals ist in diesen Sensoren sogar eine einfache Signalaufbereitungsschaltung (z. B. zur Impulsformung, Verstärkung) integriert.Of course, sensors must be provided for this purpose can measure static magnetic fields. Come to this e.g. B. Hall generators or magnetically sensitive resistors in question. From a cost perspective, in particular Use of magnetically sensitive resistors advantageous. So for the invention Devices easily commercially available, magnetoresistive Find sensors. Often in these sensors even a simple signal conditioning circuit (e.g. for Pulse shaping, amplification) integrated.

Sehr genaue resistive Sensoren erhält man, wenn mehrere magnetempfindliche Widerstände zu einer Meßbrücke verschaltet sind. Very accurate resistive sensors can be obtained when several magnetically sensitive resistors to a measuring bridge are connected.

Wählt man für den Sensor einen Anbauort in der Nähe des Bremszylinders, so ist es besonders vorteilhaft, wenn in den Sensor temperaturkompensierende Bauteile integriert sind, um fehlerhafte Meßergebnisse durch wechselnde Temperatureinflüsse, wie sie insbesondere am Bremszylinder auftreten können, zu vermeiden.If you choose a mounting location near the sensor Brake cylinder, so it is particularly advantageous if in integrated the sensor temperature compensating components are to incorrect measurement results due to changing Temperature influences, such as those on the brake cylinder in particular to avoid occurring.

Die von dem magnetempfindlichen Sensor abgegebenen Signale werden an eine Ansteuerschaltung gegeben, welche den aktuellen Bremsbelagsverschleißzustand bestimmt.The signals emitted by the magnetically sensitive sensor are given to a control circuit which the current brake pad wear condition determined.

Um den kritisch gewordenen Bremsbelagsverschleißzustand unmißverständlich darzustellen, ist es sehr empfehlenswert, einen Warnsignalgeber beispielsweise in Form einer Warnlampe vorzusehen. Besonders vorteilhaft ist es zudem, ein Anzeigeelement vorzusehen, das den aktuellen Bremsbelagsverschleißzustand zu jedem Zeitpunkt anzeigt, um so beispielsweise dem Fahrer eines Kraftfahrzeuges zu ermöglichen, sich frühzeitig auf den Austausch abgenutzter Bremsbeläge einzustellen. Um dabei möglichst anschauliche Anzeigewerte zu erhalten, ist es besonders vorteilhaft, innerhalb der Auswerteschaltung Schaltungsteile vorzusehen, welche den funktionellen Zusammenhang zwischen dem Sensorsignal und dem Bremsbelagverschleiß bzw. der Position des beweglichen Teiles zu linearisieren. Fällt also beispielsweise die Stärke des Sensorsignals in Abhängigkeit von der Positionsänderung des beweglichen Teiles exponentiell ab, so ist es vorteilhaft, innerhalb der Auswerteschaltung eine Logarithmierschaltung vorzusehen.The brake pad wear condition that has become critical to show clearly, it is highly recommended a warning signal generator, for example in the form of a To provide a warning lamp. It is also particularly advantageous to provide a display element that shows the current Brake pad wear condition at any point in time for example to the driver of a motor vehicle enable early wear and tear on the exchange Adjust brake pads. To be as vivid as possible To get display values, it is particularly advantageous to provide circuit parts within the evaluation circuit, which the functional connection between the Sensor signal and brake pad wear or position to linearize the moving part. So falls for example the strength of the sensor signal depending from the change in position of the moving part exponentially, so it is advantageous within the To provide a logarithmic circuit.

Weitere vorteihafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen und den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen hervor.Further advantageous designs and further training go from the subclaims and those in the drawing illustrated embodiments.

Die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung kann in vielerlei Ausführungsformen realisiert werden. Beispielhaft sind in der Zeichnung einige vorteilhafte Ausgestaltungen dargestellt.The monitoring device according to the invention can in many embodiments can be realized. Exemplary are some advantageous embodiments in the drawing shown.

Es zeigenShow it

Fig. 1 bis 3 jeweils eine erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung nach der in Anspruch 1 beschriebenen Lösung, Figs. 1 to 3 are each a monitoring device according to the invention by the method described in claim 1 solution

Fig. 4 bis 7 jeweils eine erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung nach der in Anspruch 2 beschriebenen Lösung. FIGS. 4 to 7 are each a monitoring device according to the invention by the method described in claim 2 solution.

Die Figuren zeigen jeweils eine schematische Teilansicht eines Schnittes durch einen Bremszylinder (3). Dargestellt ist jeweils schematisch insbesondere die Anordnung von dem das statische Magnetfeld erzeugenden Element (1) sowie die Ausgestaltung des Bremskolbens (2) und des Bremszylinders (3). In der Fig. 1 ist zusätzlich stark vereinfacht der Aufbau der Auswerteschaltung (6) und des magnetempfindlichen Sensors (5) angedeutet. Da diese für alle Ausführungsformen einen vergleichbaren Aufbau aufweisen, ist auf ihre Darstellung in den Fig. 2 bis 6 verzichtet worden.The figures each show a schematic partial view of a section through a brake cylinder ( 3 ). The arrangement of the element ( 1 ) generating the static magnetic field and the configuration of the brake piston ( 2 ) and the brake cylinder ( 3 ) are shown schematically in each case. In Fig. 1, the structure of the evaluation circuit ( 6 ) and the magnetically sensitive sensor ( 5 ) is also indicated in a highly simplified manner. Since these have a comparable structure for all embodiments, their representation in FIGS. 2 to 6 has been omitted.

Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Teilansicht eines Bremszylinders (3). Innerhalb des Bremszylinders (3) befindet sich beweglich angeordnet ein Bremskolben (2), welcher an seiner Stirnseite eine trichterförmige Aussparung besitzt. In dieser trichterförmigen Aussparung ist ein als Permanentmagnet ausgeführtes, ein statisches Magnetfeld erzeugendes Element (1) zentriert angeordnet. Dem magnetfelderzeugenden Element (1) gegenüberliegend ist in eine Öffnung in der Stirnwand des Bremszylinders (3) ein Sensorgehäuse (4) eingepreßt oder eingeschraubt. Das Sensorgehäuse (4) enthält neben einem handelsüblichen magnetoresistiven Sensorelement (14), in welches auch eine einfache Signalaufbereitungsschaltung integriert sein kann, noch mindestens ein temperaturkompensierendes Bauelement (5′). Das im Sensorgehäuse (4) angeordnete Sensorelement (14) und das temperaturkompensierende Bauteil (5′) werden im folgenden zusammenfassend als magnetempfindlicher Sensor (5) angesprochen und in vereinfachter Form dargestellt. Der magnetempfindliche Sensor (5) ist mit einer Auswerteschaltung (6) verbunden, zu der jeweils ein spezifischer Schaltungsteil (7) gehört, dessen Aufbau unter anderem von der jeweiligen Ausführungsform der Überwachungsvorrichtung abhängt. An die Auswerteschaltung (6) angeschlossen ist zudem noch ein Warnsignalgeber (8) sowie ein Anzeigeelement (9). Fig. 1 shows a section through a partial view of a brake cylinder ( 3 ). A brake piston ( 2 ) is movably arranged within the brake cylinder ( 3 ) and has a funnel-shaped recess on its end face. An element ( 1 ), which is designed as a permanent magnet and generates a static magnetic field, is centered in this funnel-shaped recess. Opposite the magnetic field generating element ( 1 ), a sensor housing ( 4 ) is pressed or screwed into an opening in the end wall of the brake cylinder ( 3 ). The sensor housing ( 4 ) contains, in addition to a commercially available magnetoresistive sensor element ( 14 ), in which a simple signal conditioning circuit can also be integrated, at least one temperature-compensating component ( 5 '). The sensor element ( 14 ) arranged in the sensor housing ( 4 ) and the temperature-compensating component ( 5 ') are referred to below as a magnetically sensitive sensor ( 5 ) and are presented in a simplified form. The magnetically sensitive sensor ( 5 ) is connected to an evaluation circuit ( 6 ), to which a specific circuit part ( 7 ) belongs, the structure of which depends, among other things, on the particular embodiment of the monitoring device. A warning signal generator ( 8 ) and a display element ( 9 ) are also connected to the evaluation circuit ( 6 ).

Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist der Anschluß der Bremsdruckleitung an den Bremszylinder (3) in der Figur nicht dargestellt.For reasons of clarity, the connection of the brake pressure line to the brake cylinder ( 3 ) is not shown in the figure.

Im folgenden sei die Funktion der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung kurz erläutert.The function of the embodiment of the monitoring device according to the invention shown in FIG. 1 is briefly explained below.

Während eines Bremsvorganges wird die vom Bremszylinder (3) umschlossene Stirnseite des Bremskolbens (2) mit Druck beaufschlagt und bewegt sich relativ zum Bremszylinder (3) nach links, wodurch ein nicht dargestellter Bremsbelag gegen eine ebenfalls nicht dargestellte Bremsscheibe gedrückt wird. Wird die Druckbeaufschlagung des Bremskolbens (2) beendet, so lösen sich die Bremsbeläge zwar von der Bremsscheibe, bleiben aber in einem sehr geringfügigen Abstand von der Bremsscheibe stehen. Der mit den Bremsbelägen verbundene Bremskolben (2) behält daher die zuletzt bei einem Bremsvorgang eingenommene Position relativ zum Bremszylinder (3) im wesentlichen unverändert bei. Die Position des Bremskolbens (2) relativ zum Bremszylinder (3) hängt dabei insbesondere vom Verschleißzustand des Bremsbelages ab. Diese Position wird mit Hilfe eines ein statisches Magnetfeld erzeugenden Elementes (1), welches in diesem Beispiel als Permanentmagnet ausgeführt ist und einem magnetempfindlichen Sensor (5) ausgemessen. Das vom Permanentmagneten (1) erzeugte statische Magnetfeld wirkt auf den magnetempfindlichen Sensor (5) beziehungsweise auf das magnetoresistive Element (14) ein. Der magnetempfindliche Sensor (5) erzeugt ein elektrisches Signal, dessen Stärke im wesentlichen von der Stärke des auf das magnetoresistive Element (14) einwirkende statische Magnetfeld abhängt. Letzteres hängt aber insbesondere vom Abstand zwischen dem Permanentmagneten (1) und dem magnetoresistiven Element (14) ab, also insbesondere auch davon, wie weit der Bremskolben (2) bei Druckbeaufschlagung ausrückt. Dies wiederum ist ein direktes Maß für den Verschleiß der Bremsbeläge. Dabei gibt es einen direkten und stetigen funktionellen Zusammenhang zwischen dem aktuellen Verschleiß des Bremsbelages und dem Ausgangssignal des magnetempfindlichen Sensors (5). Dieser funktioneller Zusammenhang kann beispielsweise durch eine abfallende Exponentialfunktion gegeben sein, so daß es vorteilhaft ist, als spezifischen Schaltungsbestandteil der Auswerteschaltung (6) eine Logarithmierschaltung (7) vorzusehen, so daß das Anzeigeelement (9) den aktuellen Bremsverschleißzustand in linearer Abhängigkeit von der Bremskolbenposition anzeigt. Der Warnsignalgeber (9), vorzugsweise ausgeführt als Warnlampe, erzeugt ein Signal sobald der Bremsverschleiß einen kritischen Wert überschreitet. Zu erwähnen ist noch die Funktion des temperaturkompensierenden Elementes (5′), welches auf einfache Weise verhindert, daß eine beim Bremsvorgang auftretende Erwärmung des Bremskolbens (2) eine verfälschende Beeinflussung des magnetoresistiven Elementes (14) bewirkt.During a braking operation, the end face of the brake piston ( 2 ) enclosed by the brake cylinder ( 3 ) is pressurized and moves to the left relative to the brake cylinder ( 3 ), whereby a brake pad (not shown) is pressed against a brake disk (also not shown). If the pressurization of the brake piston ( 2 ) is ended, the brake linings detach from the brake disc, but remain at a very slight distance from the brake disc. The brake piston ( 2 ) connected to the brake linings therefore retains the position last assumed during a braking operation relative to the brake cylinder ( 3 ) essentially unchanged. The position of the brake piston ( 2 ) relative to the brake cylinder ( 3 ) depends in particular on the state of wear of the brake pad. This position is measured with the aid of an element ( 1 ) generating a static magnetic field, which in this example is designed as a permanent magnet, and a magnet-sensitive sensor ( 5 ). The static magnetic field generated by the permanent magnet ( 1 ) acts on the magnetically sensitive sensor ( 5 ) or on the magnetoresistive element ( 14 ). The magnetically sensitive sensor ( 5 ) generates an electrical signal, the strength of which essentially depends on the strength of the static magnetic field acting on the magnetoresistive element ( 14 ). However, the latter depends in particular on the distance between the permanent magnet ( 1 ) and the magnetoresistive element ( 14 ), in particular also on how far the brake piston ( 2 ) disengages when pressure is applied. This in turn is a direct measure of the wear of the brake pads. There is a direct and continuous functional relationship between the current wear of the brake pad and the output signal of the magnetically sensitive sensor ( 5 ). This functional relationship can be given, for example, by a falling exponential function, so that it is advantageous to provide a logarithmic circuit ( 7 ) as a specific circuit component of the evaluation circuit ( 6 ), so that the display element ( 9 ) shows the current state of brake wear in a linear dependence on the brake piston position . The warning signal generator ( 9 ), preferably designed as a warning lamp, generates a signal as soon as the brake wear exceeds a critical value. It should also be mentioned the function of the temperature-compensating element ( 5 '), which prevents in a simple manner that heating of the brake piston ( 2 ) which occurs during the braking process has a falsifying influence on the magnetoresistive element ( 14 ).

Bei der in der Fig. 2 dargestellten Vorrichtung ist das das statische Magnetfeld erzeugende Element (1) als gleichstromdurchflossene Spule ausgebildet. Eine Verschiebung des vorzugsweise aus ferromagnetischem Material bestehenden Bremskolbens (2) bewirkt eine Änderung der magnetischen Flußdichte am Einbauort des magnetempfindlichen Sensors (5). Die Stärke des Sensorsignales hängt somit unmittelbar von der Position des Bremskolbens (2) relativ zum Bremszylinder (3) ab, so daß die Auswerteschaltung (6) leicht aus dem Sensorsignal die Bremskolbenposition und daraus resultierend den Bremsbelagverschleiß bestimmen kann.In the device shown in FIG. 2, the element ( 1 ) generating the static magnetic field is designed as a coil through which direct current flows. A displacement of the brake piston ( 2 ), which is preferably made of ferromagnetic material, causes a change in the magnetic flux density at the installation location of the magnetically sensitive sensor ( 5 ). The strength of the sensor signal thus depends directly on the position of the brake piston ( 2 ) relative to the brake cylinder ( 3 ), so that the evaluation circuit ( 6 ) can easily determine the brake piston position and the resulting brake pad wear from the sensor signal.

Eine besonders vorteilhafte Variante der in der Fig. 2 dargestellten Vorrichtung ist in der Fig. 3 gezeigt. Hier besteht der Bremszylinder (3) aus einem nichtferromagnetischen Material z. B. aus Aluminium. Da dieses leicht von einem Magnetfeld durchdrungen wird, kann das das statische Magnetfeld erzeugende Element (1) wie auch der magnetempfindliche Sensor (5) vorteilhafterweise an der äußeren Oberfläche des Bremszylinders (3) angeordnet werden. Hierdurch lassen sich gleich mehrere Vorteile erzielen. So sind zum einen die am Bremszylinder (3) vorzunehmenden Änderungen recht gering, da erstens keine durchgehende Bohrung für den Einbau des magnetempfindlichen Sensor (5) vorgenommen werden müssen und zweitens kein gesonderter Einbauort für die Anbringung der magnetfelderzeugenden Spule (1) innerhalb des Bremszylinders (3) vorgesehen werden muß. Weiterhin müssen auch weder das magnetfelderzeugende Element (1) noch der magnetempfindliche Sensor (5) speziell gegen die im Bremszylinder (3) auftretenden Drücke sowie auch das Eindringen von Druckflüssigkeit geschützt werden. Letztlich ist auch der elektrische Anschluß, insbesondere der magnetfelderzeugenden Spule (1) hier besonders einfach möglich, da keine Leitungen durch die Bremszylinderwandung nach außen geführt werden muß. A particularly advantageous variant of the device shown in FIG. 2 is shown in FIG. 3. Here the brake cylinder ( 3 ) consists of a non-ferromagnetic material such. B. made of aluminum. Since this is easily penetrated by a magnetic field, the element ( 1 ) generating the static magnetic field and the magnetically sensitive sensor ( 5 ) can advantageously be arranged on the outer surface of the brake cylinder ( 3 ). This enables several advantages to be achieved. On the one hand, the changes to be made to the brake cylinder ( 3 ) are quite small, because, firstly, there is no need to drill a hole for the installation of the magnetically sensitive sensor ( 5 ) and secondly, there is no separate installation location for the attachment of the magnetic field-generating coil ( 1 ) within the brake cylinder 3 ) must be provided. Furthermore, neither the magnetic field-generating element ( 1 ) nor the magnetically sensitive sensor ( 5 ) need to be specially protected against the pressures occurring in the brake cylinder ( 3 ) and the penetration of hydraulic fluid. Ultimately, the electrical connection, in particular the magnetic field-generating coil ( 1 ), is also particularly simple here, since no lines have to be led to the outside through the brake cylinder wall.

Die Fig. 4 bis 7 illustrieren ein etwas abgewandeltes Lösungsprinzip für die erfindungsgemäße Aufgabe. Hierbei weist jeweils ein bewegliches Teil der Bremsanlage eine vorzugsweise periodisch strukturierte Oberfläche, beispielsweise in Form einer Zahn- (10) oder Gewindestruktur (10′) auf. Diese strukturierte Oberfläche (10, 10′) wird bei einer Positionsänderung des beweglichen Teiles (2, 13) am magnetempfindlichen Sensor (5) vorbeigeführt. Der Abstand zwischen der strukturierten Oberfläche (10, 10′) und dem magnetempfindlichen Sensor (5) ändert sich dabei periodisch. Unter Mitwirkung eines ein statisches Magnetfeld erzeugendes Elementes (1) ändert sich hierdurch am Einbauort des Sensors (5) die magnetische Flußdichte entsprechend. Der magnetempfindliche Sensor (5) erzeugt also ein der Struktur der Oberfläche entsprechendes Sensorsignal wechselnder Stärke vorzugsweise in Form von diskreten Impulsen. Diese Impulse werden von der in den Fig. 4 bis 7 nicht dargestellten Auswerteschaltung gezählt. Vorzugsweise weist dabei die Auswerteschaltung ein Speicherelement auf, welches die Anzahl der bereits eingetroffenen Impulse zählt. FIGS. 4 to 7 illustrate a somewhat modified principle solution for the inventive object. Each moving part of the brake system has a preferably periodically structured surface, for example in the form of a tooth ( 10 ) or thread structure ( 10 '). This structured surface ( 10 , 10 ') is guided past the magnet-sensitive sensor ( 5 ) when the position of the movable part ( 2 , 13 ) changes. The distance between the structured surface ( 10 , 10 ') and the magnetically sensitive sensor ( 5 ) changes periodically. With the cooperation of an element ( 1 ) generating a static magnetic field, the magnetic flux density changes accordingly at the installation location of the sensor ( 5 ). The magnetically sensitive sensor ( 5 ) therefore generates a sensor signal of varying strength corresponding to the structure of the surface, preferably in the form of discrete pulses. These pulses are counted by the evaluation circuit, not shown in FIGS. 4 to 7. The evaluation circuit preferably has a memory element which counts the number of pulses that have already arrived.

Üblicherweise wird der Inhalt des Speicherelementes bei Einbau eines neuen Bremsbelages auf 0 gesetzt. Mit fortschreitender Abnutzung der Bremsbeläge bewegt sich ein immer größerer Teil der strukturierten Oberfläche an dem magnetempfindlichen Sensor (5) vorbei. Die Anzahl von der von dem magnetempfindlichen Sensor (5) erzeugen und von der Auswerteschaltung gezählten Impulse ist daher ein Maß für den Abnutzungsgrad der Bremsbeläge. Die gezählte und gespeicherte Impulsanzahl kann daher zu jedem Zeitpunkt als aktueller Abnutzungsgrad von einem Anzeigeelement angezeigt werden. Erreicht die gespeicherte Impulsanzahl einen vorgegebenen kritischen Wert, so betätigt die Auswerteschaltung zusätzlich den Warnsignalgeber, um auf einen kritischen Verschleißzustand der Bremsbeläge hinzuweisen. The content of the memory element is usually set to 0 when a new brake pad is installed. As the brake pads wear out, an increasingly large part of the structured surface moves past the magnetically sensitive sensor ( 5 ). The number of pulses generated by the magnetically sensitive sensor ( 5 ) and counted by the evaluation circuit is therefore a measure of the degree of wear of the brake pads. The counted and stored number of pulses can therefore be displayed at any time as the current degree of wear by a display element. If the stored number of pulses reaches a predetermined critical value, the evaluation circuit also actuates the warning signal generator to indicate a critical state of wear of the brake pads.

Beispiele für vorteilhafte Ausgestaltungen dieser erfindungsgemäßen Lösung sind in den Fig. 4 bis 7 dargestellt. In der Fig. 4 bildet das das statische Magnetfeld erzeugende Element (1) den am Bremskolben (2) angeordneten Teilbereich mit der ausgeprägt strukturierten Oberfläche (10) aus und zwar in Form eines als Zahnstange ausgebildeten Permanentmagneten, welcher unterhalb der aus nichtferromagnetischem Material bestehenden Außenfläche des Bremskolbens (2) angeordnet ist.Examples of advantageous embodiments of this solution according to the invention are shown in FIGS. 4 to 7. In FIG. 4, which forms the static magnetic field generating element (1) to be arranged on the brake piston (2) portion with pronounced structured surface (10) made in the form of a formed as a toothed rack permanent magnet below the group consisting of non-ferromagnetic material outer surface the brake piston ( 2 ) is arranged.

In der Fig. 5 ist ein Teilbereich (10) der Außenfläche des Bremskolbens (2) als ausgeprägt strukturierte Oberfläche ausgeführt. In die Gehäusewand des Bremszylinders (3) ist der magnetempfindliche Sensor (5) eingesetzt. In dessen unmittelbarer Nähe befindet sich das das statische Magnetfeld erzeugende Element (1).In FIG. 5, a part region (10) is constructed of the outer surface of the brake piston (2) as pronounced structured surface. The magnet-sensitive sensor ( 5 ) is inserted into the housing wall of the brake cylinder ( 3 ). The element ( 1 ) generating the static magnetic field is located in its immediate vicinity.

Der Luftspalt zwischen dem magnetempfindlichen Sensor (5) und dem strukturierten Teilbereich der Oberfläche des Bremskolbens (2) verändert sich mit der Bewegung des Bremskolbens (2). Die sich ändernde magnetische Flußdichte am Sensoreinbauort bewirkt die Erzeugung von Impulsen durch den Sensor. Der strukturierte Oberflächenbereich (10) braucht hierbei natürlich nicht als Permanentmagnet ausgeführt sein. Vorteilhaft ist jedoch, wenn das Oberflächenmaterial in diesem Bereich ferromagnetische Eigenschaften aufweist.The air gap between the magnetically sensitive sensor ( 5 ) and the structured partial area of the surface of the brake piston ( 2 ) changes with the movement of the brake piston ( 2 ). The changing magnetic flux density at the sensor installation location causes the sensor to generate pulses. Of course, the structured surface area ( 10 ) need not be designed as a permanent magnet. However, it is advantageous if the surface material has ferromagnetic properties in this area.

In dem in der Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Bremskolben (2) einen Hohlraum auf, in den ein mit dem Bremskolben (2) verbundener Gegenstand mit ausgeprägt strukturierter Oberfäche (beispielsweise eine Gewindestange) hineinragt. Die Abtastung der Oberflächenstruktur (10′) erfolgt über zwei mit dem das statische Magnetfeld erzeugenden Element (1) und dem magnetempfindlichen Sensor (5) verbundenen Eisenzungen (16). In the exemplary embodiment shown in FIG. 6, the brake piston ( 2 ) has a cavity into which an object with a distinctly structured surface (for example a threaded rod) connected to the brake piston ( 2 ) projects. The surface structure ( 10 ') is scanned via two iron tongues ( 16 ) connected to the element ( 1 ) generating the static magnetic field and the magnetically sensitive sensor ( 5 ).

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform zeigt die Fig. 7. Hierbei ist in die zum Bremszylinder (3) führende Bremsdruckleitung (15, 15′) ein Zusatzbehälter (11) eingeschleift, welcher einen beweglichen Kolben (13) aufweist, der den Behälter (11) in zwei mit dem Bremsdruckmittel gefüllte Kammern (12a, 12b) aufteilt. Wird die eine Seite des Kolbens (13) über die Bremsdruckleitung (15) mit Druck beaufschlagt, so wird der Kolben (13) in Richtung der zweiten Kammer (12b) verschoben und gibt den Bremsdruck über die Bremsdruckleitung (15′) an den Bremszylinder (3) weiter.A particularly advantageous embodiment is shown in FIG. 7. Here, an additional container ( 11 ) is looped into the brake pressure line ( 15 , 15 ') leading to the brake cylinder ( 3 ), which has a movable piston ( 13 ) which holds the container ( 11 ) in divides two chambers filled with the brake pressure medium ( 12 a, 12 b). If one side of the piston ( 13 ) is pressurized via the brake pressure line ( 15 ), the piston ( 13 ) is displaced in the direction of the second chamber ( 12 b) and gives the brake pressure via the brake pressure line ( 15 ') to the brake cylinder ( 3 ) further.

Die Messung des Verschleißzustandes des Bremsbelages erfolgt auf eine der zuvor beschriebenen Weisen durch Messung der Position des beweglichen Kolbens (13) innerhalb des Zusatzbehälters (11).The state of wear of the brake pad is measured in one of the ways described above by measuring the position of the movable piston ( 13 ) within the additional container ( 11 ).

Bei dieser Ausführungsform wird die erfindungsgemäße Vorrichtung ohne Eingriff in den Bremszylinder (3) realisiert, was besonders bei nachträglichem Einbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung in eine bestehende Bremsanlage vorteilhaft ist.In this embodiment, the device according to the invention is implemented without intervention in the brake cylinder ( 3 ), which is particularly advantageous when the device according to the invention is subsequently installed in an existing brake system.

Die gezeigten Ausführungsformen stellen selbstverständlich nur Beispiele dar und sollen zeigen, auf wie vielfältige Weise sich die erfindungsgemäße Vorrichtung realisieren läßt.The embodiments shown represent, of course are only examples and are intended to show how diverse How to implement the device according to the invention leaves.

BezugszeichenlisteReference list

Vorrichtung zur Überwachung des Verschleißes von Bremsbelägen, insbesondere von KraftfahrzeugbremsbelägenDevice for monitoring the wear of Brake pads, in particular of motor vehicle brake pads

1 (statisches Magnetfeld erzeugendes) Element
2 Bremskolben
3 Bremszylinder
4 Sensorgehäuse
5 magnetempfindlicher Sensor
5′ temperaturkompensierende Bauelemente
6 Auswerteschaltung
7 Logarithmierschaltung (bzw. Speicherbaustein)
8 Warnsignalgeber
9 Anzeigeelement
10, 10′ Teilbereich (mit ausgepräger periodischer Struktur)
11 Zusatzbehälter
12a, 12b Kammern
13 beweglicher Kolben (im Zusatzbehälter)
14 magnetoresistives Element
15, 15′ Bremsdruckleitungen
16 Eisenzungen 1 (static magnetic field generating) element
2 brake pistons
3 brake cylinders
4 sensor housings
5 magnetically sensitive sensor
5 ′ temperature compensating components
6 evaluation circuit
7 logarithmic circuit (or memory chip)
8 warning signals
9 display element
10, 10 ′ partial area (with a pronounced periodic structure)
11 additional containers
12 a, 12 b chambers
13 movable pistons (in the additional container)
14 magnetoresistive element
15, 15 'brake pressure lines
16 iron tongues

Claims

1. Device for monitoring the wear of brake pads, in particular motor vehicle brake pads, with an element ( 1 ) generating a static magnetic field, with a magnetically sensitive, electrical or electronic sensor ( 5 ), with an evaluation circuit ( 6 ) connected downstream of the magnetically sensitive sensor ( 5 ) and with a movable part belonging to the brake system ( 2 , 13 ), the middle position of the movable part ( 2 , 13 ) depending on the state of wear of an associated brake lining and wherein the movable part ( 2 , 13 ) consists at least partially of a magnetically active material and in which a change in the position of the movable part ( 2 , 13 ) changes the strength of the magnetic field at the location of the magnetically sensitive sensor ( 5 ), characterized in that the magnetically sensitive sensor ( 5 ) gives a signal to the evaluation circuit ( 6 ), the intensity of which steadily depends on the position of the moving part ( 2 , 13 ) depends and that the evaluation circuit ( 6 ) determines the wear condition of the associated brake lining from this signal.

2. Device for monitoring the wear of brake pads, in particular motor vehicle brake pads, with an element ( 1 ) generating a static magnetic field, with a magnetically sensitive, electrical or electronic sensor ( 5 ), with an evaluation circuit ( 6 ) connected downstream of the magnetically sensitive sensor ( 5 ) and with a movable part ( 2 , 13 ) belonging to the brake system, the central position of the movable part ( 2 , 13 ) depending on the state of wear of an associated brake pad, and wherein the movable part ( 2 , 13 ) is at least partially made of a magnetically active material and in which a change in the position of the movable part ( 2 , 13 ) changes the strength of the magnetic field at the location of the magnetically sensitive sensor ( 5 ), characterized in that the movable part ( 2 , 13 ) has a pronounced, preferably at least in partial areas periodic surface structure ( 10 , 10 ') from a magnet Isch effective material that the magnetically sensitive sensor ( 5 ) scans the distinctive surface structure of the movable part ( 2 , 13 ) and generates a number of electrical pulses dependent on the change in position of the movable part ( 2 , 13 ) and to the evaluation circuit ( 6 ) there, and that the evaluation circuit ( 6 ) determines the change in position of the movable part ( 2 , 13 ) from an initial position and the wear state of the associated brake pad from the number of pulses supplied.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the element ( 1 ) generating the static magnetic field is a permanent magnet.

4. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the element ( 1 ) generating the static magnetic field is a coil through which direct current flows.

5. The device according to claim 3, characterized in that the permanent magnet is arranged on the brake piston ( 2 ) or is formed as part of the brake piston ( 2 ).

6. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the magnetically sensitive sensor ( 5 ) is arranged in or on the brake cylinder ( 3 ).

7. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the magnetically sensitive sensor ( 5 ) has at least one magnetically sensitive resistor.

8. The device according to claim 7, characterized in that the magnetically sensitive sensor ( 5 ) has a bridge circuit of a plurality of magnetically sensitive resistors.

9. Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that in the magnetically sensitive sensor ( 5 ) temperature-compensating components ( 5 ') are integrated.

10. The device according to claim 1, characterized in that the magnetically sensitive sensor ( 5 ) gives an analog signal to the evaluation circuit ( 6 ).

11. The device according to claim 10, characterized in that the evaluation circuit ( 6 ) has circuit parts which linearizes the functional relationship between the strength of the analog signal and the position of the movable part ( 2 , 13 ).

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that a logarithmic circuit ( 7 ) belongs to the evaluation circuit ( 6 ).

13. The apparatus according to claim 2, characterized in that the magnetically sensitive sensor ( 5 ) emits digital signals.

14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the evaluation circuit ( 6 ) includes at least one memory chip.

15. The apparatus according to claim 2, characterized in that the surface of the movable part ( 2 , 13 ) has a tooth structure ( 10 ) at least in partial areas.

16. The apparatus according to claim 2, characterized in that the surface of the movable part ( 2 , 13 ) has a threaded structure ( 10 ') at least in some areas.

17. The apparatus according to claim 2 or 5, characterized in that the pronounced periodic structure is formed by the permanent magnet arranged on the brake piston ( 2 ).

18. The apparatus according to claim 2, characterized in that in the brake pressure lines ( 15 , 15 ') grinded additional container ( 11 ) is provided, which has two chambers filled with the pressure-transmitting means ( 12 a, 12 b) by a movable Pistons ( 13 ) are separated and that the magnetically sensitive sensor ( 5 ) and the element ( 1 ) generating the static magnetic field are arranged on the additional container ( 11 ) or in the immediate vicinity of the additional container ( 11 ).