DE69118905T2 - Vorrichtung zur anzeige des verschleisses von bremsbelag - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anzeigen des Verschleißes an zusammenarbeitenden Reibflächen in Fahrzeugbremsen mit einer elektrischen Schalteinrichtung, die so ausgelegt ist, daß sie bei einem bestimmten Verschleiß an wenigstens einer der Reibflächen eine Warnvorrichtung aktiviert, wobei die Schalteinrichtung einen Sensor aufweist, der einem Paar von sich gegenseitig beeinflussenden Einstellelementen zugeordnet ist.
• Vorrichtungen zum Anzeigen des Verschleißes von Bremsbelägen, sog. Abrieb-Detektoren, werden beispielsweise bei Trommelbremsen für Lastwagen verwendet, die ihrerseits Vorrichtungen zum automatischen Einstellen des Spieles zwischen dem Bremsbelag und der Reibfläche der Trommel haben, die diesen Abstand in Abhängigkeit von dem Abrieb des Bremsbelages und der Trommel einstellen.
• Der Abrieb-Detektor dient in diesem Falle dazu, die Sicherheit zu erhöhen und ferner dazu, den Fahrzeugeigner darin zu unterstützen, die Auswechslung der Bremsbeläge zu planen und auf diese Weise sowohl Stillstandszeiten als auch Werkstattkosten zu vermindern.
• Eine bekannte Bauart eines Abrieb-Detektors umfaßt einen Sensor in Form eines Schalters, der im Belagmaterial eingegossen ist und der mit einem elektrischen Schaltkreis verbunden ist. Wenn die Belagschicht über dem Schalter abgerieben worden ist, so daß der Schalter freigelegt wird, und wenn er nun in Berührung mit dem Metall der Bremstrommel kommt, dann wird ein Schaltkreis geschlossen, der seinerseits eine Warnvorrichtung aktiviert, beispielsweise ein Warnlicht an der Instrumententafel des Fahrzeuges.
• Ein Abriebdetektor dieser Bauart hat mehrere Nachteile. Der Sensor, der im Belag eingebettet ist, muß ein Wegwerf-Sensor sein, und er muß daher dann abgeschaltet werden, wenn der Belag ersetzt wird. Er mißt (zeigt an) lediglich den Belag- Abrieb, und dies erzeugt eine Ungewißheit in Bezug auf den Gesamtverschleiß (Belag und Trommelabrieb) und darüber, ein wie großes Maß an Nachstellung durchgeführt werden kann, bevor ein Ersatz notwendig ist. Dies trifft besonders ausgeprägt für asbestfreie Bremsbeläge zu, die aus einem Material hergestellt sind, das an den Bremstrommeln einen höheren Verschleiß hervorruft als Asbestbeläge. Wenn beispielsweise der Belag nur halb abgerieben ist, wenn aber die Trommel so abgerieben ist, daß der kombinierte Gesamtabrieb so hoch ist, daß die Einstellvorrichtung eine Stellung erreicht hat, die der größtmöglichen Hublänge der Bremsvorrichtung entspricht, dann tritt bei dieser vorbekannten Bauart eines Abriebdetektors dennoch keine Aktivierung der Warnvorrichtung ein.
• Vorrichtungen, die den Zeitpunkt anzeigen können, in dem die zusammengefaßten Abriebwerte der Bremstrommel und des Bremsbelages einen vorbestimmten Wert erreichen, und zwar unabhängig des individuellen Abriebs an jedem der Bauteile und die nicht während des normalen Ersetzens der Bremsbeläge abgeschaltet und ersetzt werden müssen, sind in der EP-A- 251 848 und in der US-A-4 015 693 offenbart.
• Bei diesen bekannten Vorrichtungen sind die Elemente zum Einstellen des Spieles zwischen den Reibungsflächen auf verschiedene Stellungen relativ zueinander einstellbar. Die Sensoreinrichtung ist so ausgelegt, daß sie die relativen Stellungen der Einstellelemente mißt und, bei einer bestimmten, voreingestellten Einstellung, die Schalteinrichtung betätigt, um die Warnvorrichtung zu aktivieren. Durch eine Zusammenarbeit des Abriebdetektors mit der Einstellvorrichtung anstatt mit dem Bremsbelag vermeidet man die Ungewißheit, die dann auftritt, wenn lediglich der Abrieb am Bremsbelag gemessen wird.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bremsdetektor anzugeben, der besonders für eine Fahrzeugbremse geeignet ist, die die Bauart einer sog. "Z- Nockenbremse" aufweist. Diese Bremsenart hat einen Hubkopf mit einem Innengewinde, in das eine Hubspindel eingeschraubt ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einstellelemente eine Schraubspindel und eine Mutternanordnung umfassen, die im Schraubeingriff miteinander sind, daß die Sensoreinrichtung durch die Mutternanordnung verschiebbar getragen wird und einen Teil hat, der mit dem Gewindeabschnitt der Schraubspindel im Eingriff ist, daß der Gewindeabschnitt mit wenigstens einer Unterbrechung in der Gleichförmigkeit des Gewindes ausgeführt ist, und daß die Fühleinrichtung so ausgelegt ist, daß sie bei einer Berührung mit der Unterbrechung die Schalteinrichtung betätigt, um die Warnvorrichtung zu aktivieren.
• Eine solche Vorrichtung ermöglicht es auch auf einfache Weise, eine Einrichtung zum Blockieren der Vorrichtung zu erzielen, die nach einer gewissen Einstell-Größenordnung nach der Aktivierung der Warnvorrichtung die Schraubspindel und die Mutternanordnung miteinander verriegelt. Dies verhindert beispielsweise bei einer sog. "Z-Nockenbremse", daß der Hubkopf bei der automatischen Einstellung in einer äußeren Stellung verriegelt wird. Eine solche Verriegelung in einer äußeren Stellung würde sonst eine Beschädigung der Einstellvorrichtung, der Bremsbacken und der Abdeckhülsen der Bremse verursachen. Darüber hinaus verhindert in diesem Fall die innere Abriebkante der Trommel ein Abnehmen der Trommel, so daß diese Trommel vor ihrer Entfernung zunächst in Stücke geschnitten werden muß.
• Die Erfindung wird nun im einzelnen unter Bezugnahme auf eine Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist.
• Fig. 1 zeigt eine teilweise weggeschnittene perspektivische Darstellung eines Nockengehäuses in einer an sich bekannten Z- Nockenbremse mit einem erfindungsgemäßen Abriebdetektor, und
• Fig. 2 und 3 zeigen die Einstellvorrichtung nach Fig. 1 jeweils in einer ersten und in einer zweiten Endstellung.
• In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 ein Nockengehäuse in einer Trommelbremse der Z-Nocken-Bauart, in der eine Welle 2 verdrehbar gelagert ist. Die Welle 2 kann durch eine nicht dargestellte Servo-Bremsvorrichtung verdreht werden, und sie ist an ihrem Ende mit einem sog. Bremskeil 3 mit Stiften 4 versehen, die sich in einzelne Hub- und Einstellvorrichtungen hinein erstrecken, die allgemein mit der Bezugsziffer 5 bezeichnet sind.
• Wenn die Welle 2 verdreht wird, dann drücken die Stifte 4 die Vorrichtungen 5 nach außen, woraufhin Abdeckungen 6, die an den Enden von nicht dargestellten Bremsbacken anstoßen, die Bremsbacken gegen die Reibfläche der umgebenden, nicht dargestellten Bremstrommel drücken.
• Jede Hub- und Einstellvorrichtung 5 umfaßt einen mit einem Innengewinde versehenen Hubkopf 7, an dem die Abdeckung 6 befestigt ist. In den Hubkopf 7 ist eine Hubspindel 8 eingeschraubt, und sie ist mit einem Ende an einer Hülse 9 befestigt, in die die Stifte 4 hineinragen, und die außen mit schraubenförmig eingeschnittenen Nuten 10 versehen ist. Eine sog. Einstellspindel 11 mit einem Zahnrad 12 mit schräg geschnittenen Zähnen, die mit den Nuten 10 in der Hülse 9 im Eingriff sind, ist im Nockengehäuse 1 verdrehbar und axial verschiebbar gelagert. An der Einstellspindel 10 ist ein Bremskonus 13 befestigt. Der Bremskonus 13 ist normalerweise mit einem nicht dargestellten Sitz im Nockengehäuse 1 in Berührung und bremst die Einstellspindel 11 gegen eine Drehung ab. Zwischen den schraubenförmigen Nuten 10 der Hülse 9 und den Zähnen des Zahnrades 12 ist ein geringes Spiel vorhanden, und dieses ermöglicht eine Verschiebung der Hubvorrichtung 5 nach außen, um die Bremsbacken normalerweise gegen die Bremstrommel anzudrücken, ohne daß eine Relativdrehung zwischen der Hülse und dem Zahnrad eintreten würde.
• Wenn die Bremsbeläge und/oder die Bremstrommel so stark abgerieben sind, daß eine Nachstellung erforderlich ist, dann müssen die Hubvorrichtungen 5 weiter nach außen verschoben werden, um die Bremsbacken gegen die Bremstrommel anzupressen. Das Spiel zwischen den Zähnen des Zahnrades 12 und den schraubenförmigen Nuten 10 in der Hülse wird dann zunächst aufgebraucht, und die Einstellspindel 11 wird axial verschoben, so daß der Bremskonus 13 von seinem Sitz abgehoben wird, woraufhin die Spindel 11 unter dem Einfluß der Hubvorrichtung 5 dann verdreht wird, wenn diese fortfährt, sich nach außen zu bewegen. Wenn die Bremse gelöst wird und wenn die Hubvorrichtung 5 unter dem Einfluß von nicht dargestellten Federn in ihre Ausgangsstellung zurückbewegt wird, dann verschiebt sich die Einstellspindel 11 unter dem Einfluß der Berührung zwischen den Zähnen und den schraubenförmigen Nuten zunächst axial, so daß der Bremskonus 13 wieder gegen seinen Sitz gedrückt wird, wodurch die Spindel gegen eine Verdrehung verriegelt wird. Wenn die Hubvorrichtung 5 fortfährt, sich zu bewegen, dann dreht sich die Hülse 9 unter dem Einfluß des blockierten Zahnrades 12 zusammen mit der Hubspindel 8, die ihrerseits in den Hubkopf 7 eingeschraubt ist, so daß die effektive Länge der Hubvorrichtung wächst. Über eine querverlaufende Welle 14 mit Zahnrädem 15 wird die Einstellbewegung von der unteren auf die obere Hubvorrichtung 5 übertragen.
• Die Fig. 2 und 3 zeigen jeweils die kleinste und die größte Länge der Hubvorrichtung.
• Wie dies in den Fig. 2 und 3 sehr klar dargestellt ist, weist der Hubkopf 7 eine radiale Durchgangsbohrung 16 auf, in der eine elektische Schalteinrichtung befestigt ist, die allgemein mit 20 bezeichnet ist. Die Schalteinrichtung 20 umfaßt einen Mikroschalter 21, der durch einen Stift 22 betätigt wird, der seinerseits axial verschiebbar in einer Hülse 23 sitzt, die in der Bohrung 16 befestigt ist. Der Stift 22 ist von außen federbelastet, so daß sein Ende mit dem Gewinde auf der Hubspindel 8 in Berührung gehalten wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Stift 22 so gerichtet, daß sein Ende mit dem Scheitel 24 des Gewindes in Berührung steht, als Alternative kann er jedoch auch auf die Vertiefung zwischen den Gewindegängen gerichet sein.
• Der Gewindescheitel 24 der Hubspindel 8 ist an zwei Stellen so abgefeilt worden, daß ein Paar von Unterbechungen 25, 26 entstanden ist, die im Gewindescheitel 24 Vertiefungen darstellen. Diese Unterbrechungen oder Vertiefungen 25, 26 sind an den Stift 22 so angepaßt, daß der Stift dann, wenn er auf dem Gewindescheitel 24 aufsitzt und sich auf diese Weise in seiner zurückgezogenen Stellung befindet, den Strom im Mikroschalter 21 unterbricht, und daß er dann, wenn er sich in einer der Vertiefungen 25, 26 und damit in seiner ausgefahrenen Stellung befindet, den Stromkreis im Mikroschalter 21 schließt. Der Schalter ist über ein Kabel 27 mit einer nicht dargestellten Warnvorrichtung verbunden, beispielsweise mit einer Anzeigelampe und/oder einem Pieps- Signal.
• Die äußere Vertiefung 26 ist relativ zum Stift 22 so angeordnet, daß der Stift dann, wenn er in die Vertiefung eintritt, über die Warnvorrichtung anzeigt, daß die Summe des Abriebes am Bremsbelag und an der Bremstrommel eine Ersetzung des Bremsbelages und/oder der Bremstrommel erfordert. Die Vertiefung 26 hat eine solche Umfangsausdehnung, daß ein gewisser Betrag einer weiteren Einstellung ermöglicht wird, bevor der vollständige Ausfall der Bremse eintritt, so daß genügend Zeit dazu bleibt, den Wartungsdient zu planen. Die Endkante 28 der Vertiefung 26, gegen die der Stift 22 während der automatischen Einstellung bewegt wird, kann so ausgeführt werden, daß der Stift bei seiner letzten Berührung mit der Kante 28 als mechanischer Anschlag wirkt, durch den eine zusätzliche Ausdehnung der Vorrichtung verhindert wird. Dieser Anschlag kann dann den Anschlagring ersetzen, der normalerweise am Ende der Hubspindeln einer Z-Nockenbremse vorhanden ist. Ein solcher Anschlagring 29 ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Dadurch, daß man in der Lage ist, diesen Ring wegzulassen, wird die Montage des Hubkopfes 7 bei dessen Ersatz oder Erneuerung erleichtert.
• Die innere Nut 25 hat mit der Abrieb-Wamfunktion nichts zu tun. Sie ist eher so ausgelegt, daß sie eine innere Endstellung anzeigt, in der die Bauteile sich normalerweise niemals befinden. Die Anzeige der inneren Endstellung könnte beispielsweise bedeuten, daß die Bremsen nach dem Ersatz der Bremsbeläge unsachgemäß eingestellt worden sind.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Anzeigen des Verschleißes von zusammenarbeitenden Reibflächen in Fahrzeugbremsen mit einer elektrischen Schalteinrichtung, die so ausgelegt ist, daß sie bei einem bestimmten Verschleiß an wenigstens einer der Reibflächen eine Warnvorrichtung aktiviert, wobei die Schalteinrichtung einen Sensor aufweist, der einem Paar von sich gegenseitig beeinflussenden Einstellelementen zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Einstellelemente eine Spindel und eine Mutteranordnung umfassen, die im Schraubeingriff miteinander sind,

- daß der Sensor (22) durch die Mutteranordnung (7) verschiebbar getragen wird und einen Teil hat, der mit dem Gewindeabschnitt der Spindel (8) in Berührung ist,

- daß der Gewindeabschnitt mit wenigstens einer Unterbrechung (26) in der Gleichförmigkeit des Gewindes ausgeführt ist, und

- daß die Fühleinrichtung so ausgelegt ist, daß sie bei einer Berührung mit der Unterbrechung die Schalteinrichtung (20) betätigt, um die Warnvorrichtung zu aktivieren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleinrichtung (22) und die Unterbrechung (26) relativ zueinander so ausgebildet sind, daß sie bei einer gegenseitigen Berührung die Bauteile (7, 8) der Spindel- und Mutteranordnung (5) gegen eine relative Drehung mechanisch blockieren.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleinrichtung aus einem Stift (22) gebildet ist, der axial verschiebbar in einem Träger (23) in der Mutteranordnung (7) ist, wobei der Stift ein äußeres Ende hat, das mit dem Spindelgewinde im Eingriff ist sowie ein inneres Ende, das die Schalteinrichtung (20) in Abhängigkeit von der axialen Verschiebung des Stiftes betätigt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (22) in Richtung auf das Gewinde federvorgespannt ist und daß er so angeordnet ist, daß er auf den Gewindespitzen aufliegt und daß die Unterbrechung (26) in einer Nut in den Gewindespitzen ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift in Richtung auf den Gewindegrund zu federbelastet ist und daß er so angeordnet ist, daß er in diesem Gewindegrund gleitet und daß die Unterbrechung durch eine Nut in dem Gewindegrund gebildet wird.