Scheibenbremse mit einer Zustandsüberwachungsanordnung

und Verfahren zum Zustandsüberwachen einer solchen Scheibenbremse

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zustandsüberwachen einer sol chen Scheibenbremse.

Im Personenkraftwagen- und im Nutzfahrzeugbereich gehören heutzutage Schei benbremsen zum Standard. Bei der typischen Bauform einer Scheibenbremse be steht diese aus einem Bremssattel samt innerer Mechanik, aus in der Regel zwei Bremsbelägen und der Bremsscheibe.

Eine Bremsanforderung erfolgt durch einen Nutzer/Fahrer oder ein Assistenzsystem und wird beispielsweise in ein Drucksignal gewandelt, welches an einem Bremszy linder anliegt. Dann werden auf eine innere Mechanik über den pneumatisch betätig ten Zylinder die Zylinderkräfte eingeleitet, durch einen Exzentermechanismus ver stärkt und als Zuspannkraft über Gewindestempel auf Bremsbeläge und Brems scheibe übertragen. Die innere Mechanik wird auch als Zuspannvorrichtung bezeich net und weist z.B. einen Bremsdrehhebel auf, welcher mit einer Brücke, in der die Gewindestempel eingeschraubt sind, in Zusammenwirkung steht. Hierdurch werden dann die Bremsbeläge gegen die Bremsscheibe gedrückt und bewirken eine Brem sung eines Fahrzeugs, dem die Scheibenbremse zugeordnet ist. Die Gewindestem pel werden auch als Gewindespindeln bezeichnet.

Die Zuspannkräfte wirken über beide Bremsbeläge auf die Bremsscheibe. Da die Beläge konstruktiv als Verschleißteile ausgelegt werden, sind diese generell weicher als die Bremsscheibe, d.h. die Beläge erfahren über Ihre Gebrauchsdauer eine Än derung der Belagstärke, sie verschleißen. Auch die Bremsscheibe kann verschleiß ten. Aus diesem Verschleiß der Reibpartner Bremsbeläge und Bremsscheibe ergibt sich die Notwendigkeit, dass eine Verschleißnachstellvorrichtung die Änderung durch den Verschleiß ausgleicht und somit ein konstantes Luftspiel einstellt. Ein konstantes Luftspiel wird benötigt, um die Ansprechzeiten der Bremse klein zuhalten, die Freigängigkeit der Bremsscheibe zu gewährleisten und eine Hubreserve für Grenz belastungsfälle vorzuhalten. Eine Nachstellvorrichtung gleicht über die Gewindestempel den Verschleiß der Reib partner Bremsbeläge und Bremsscheibe aus.

Ein Beispiel einer Verschleißnachstellvorrichtung einer Scheibenbremse, eine ent sprechende Scheibenbremse und ein Verfahren zum Betreiben einer Verschleiß nachstellvorrichtung sind in dem Dokument DE 10 2012 108 672 B3 beschrieben.

DE 10 2013 1 12 813 A1 betrifft eine Sensoreinrichtung für eine Scheibenbremse. Die Sensoreinrichtung weist ein mit mindestens einem Geber koppelbares Sensorgetrie be auf, wobei das Sensorgetriebe in einem Gehäuse als ein Planetengetriebe ange ordnet ist und einen Eingang für eine von der Sensoreinrichtung zu erfassende erste Größe, die einem Verschleiß der Scheibenbremse zugeordnet ist, und einen Eingang für eine von der Sensoreinrichtung zu erfassende zweite Größe, die einem Betäti gungshub der Scheibenbremse zugeordnet ist, aufweist.

DE 10 2013 112 527 A1 beschreibt eine Einrichtung zur Überwachung von Lüftspiel, Einzelverschleiß und Gesamtverschleiß einer Bremse. Ein Sattelpositionssensor ist hier mit mindestens einer Sattelführung gekoppelt. Ein Hebelhub sowie das Lüftspiel werden durch einen Wegsensor mit Steuereinheit überwacht.

Mit Hinblick auf das hochautomatisierte - bzw. autonome Fahren gibt es einen stän digen Bedarf zur Automatisierung von Funktionen und Realisierung von Sicherheits funktionen, wobei gleichzeitig Kosten bei Montage und Wartung nicht vergrößert, sondern reduziert werden sollen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Scheiben bremse mit einer verbesserten Überwachungseinrichtung bereitzustellen.

Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zum Zustandsüberwachen einer Schei benbremse anzugeben.

Die Aufgabe wird durch eine Scheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Außerdem wird die weitere Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 22 gelöst.

Es wird eine Scheibenbremse geschaffen, welche mit Hinblick auf das hochautoma tisierte Fahren (SAE Level 4) - bzw. autonome Fahren (SAE Level 5) eine Anord nung zur Zustandsüberwachung der Scheibenbremse als ein wichtiges Kriterium zur Realisierung von verschiedenen (Sicherheits-)Funktionen aufweist. Mögliche Fehler- zustande werden von einer Regelung durch Software eines Steuergerätes und einer Schalteinheit - ohne Rückfallebene eines menschlichen Fahrers - erkannt und die notwendigen Gegenmaßnahmen zur Risikominimierung und Beibehaltung der Si cherheit durchgeführt. Dazu ist es von Vorteil, dass bestimmte Zustandsgrößen der Bremseinrichtung über die Einsatzdauer der Scheibenbremse hinsichtlich Fehlverhal tens überwacht werden können.

Ein Gedanke der Erfindung besteht darin, vorhandene, bereits bekannte Ansätze zur Zustandsüberwachung in der Form weiterzuentwickeln, um ein verbessertes Brems system bzw. eine verbesserte Zustandsüberwachung zu erhalten.

Eine erfindungsgemäße Scheibenbremse, vorzugsweise druckluftbetätigt, insbeson dere für ein Kraftfahrzeug, umfasst einen eine Bremsscheibe übergreifenden, als Schiebesattel ausgebildeten Bremssattel, der an einem ortsfesten Bremsträger ver schiebbar geführt angebracht ist, zwei im Bremssattel angeordnete, gegensinnig be wegbare Bremsbeläge, eine Zuspannvorrichtung, insbesondere mit einem Brems drehhebel, zwei Gewindestempel, welche in einer Brücke eingeschraubt sind, wobei die Brücke mit der Zuspannvorrichtung, vorzugsweise mit dem Bremsdrehhebel, zu sammenwirkt, eine Verschleißnachstellvorrichtung mit einer Nachstelleinrichtung, welche dem einen Gewindestempel der Gewindestempel zugeordnet ist, und einer Mitnehmereinrichtung, welche dem anderen Gewindestempel der Gewindestempel zugeordnet ist, eine Überwachungseinrichtung und eine Synchroneinrichtung, mittels welcher die Gewindestempel derart gekoppelt sind, dass eine Verdrehbewegung des einen Gewindestempels um eine Nachstellerachse eine entsprechende

Verdrehbewegung des anderen Gewindestempels um eine Mitnehmerachse bewirkt und umgekehrt. Die Überwachungseinrichtung umfasst eine Anordnung zur Zu standsüberwachung der Scheibenbremse mit einem modularen Aufbau von Senso ren.

Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass eine gezielte Steuerung der Wartung bzw. der Werkstattaufenthalte (predictive maintenance) sowie eine Erhöhung der Sicher heit der Bremseinrichtung durch vollständige Überwachung der Zustandsgrößen mit einem kombinierten Sensorsystem ermöglicht werden kann.

Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass das Sensorsystem modular aufgebaut ist, wäh rend die Schnittstellen im Sensorsystem und von einer Schalteinheit zu einem exter nen Steuergerät, unabhängig von dem verwendeten Sensorumfang, beibehalten werden können. So ist ein einfacher modularer Upgrade der Überwachungsmöglich keiten machbar, da die bestehende Verbindung zwischen der Schalteinheit und dem externen Steuergerät unverändert bleibt. Die notwendige Auswertung erfolgt mithilfe eines Mikrocontrollers in der Schalteinheit oder durch die externe Steuereinheit.

Somit können auch Bremseinrichtungen in Fahrzeugen, welche sich bereits im Feld befinden, auf eine einfache Art und Weise nachgerüstet werden. Eine softwareseitige Freischaltung der Funktionen im elektronischen Bremssystem kann dabei durch ein Software- Update während eines Werkstattaufenthalts kabelgebunden oder kabellos erfolgen. Auch eine Freischaltung ohne Werkstattbesuch über einen kabellosen oder kabelgebundenen Internetzugang ist vorstellbar

Durch den modularen Aufbau sowie die Beibehaltung der Schnittstellen kann eine Erhöhung der Sicherheit für bestimmte Applikationen kostengünstig sowie ohne gro ßen Aufwand erfolgen.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Zustandsüberwachen der oben beschriebe nen Scheibenbremse sieht vor, dass mittels eines Summenverschleißsensors eine Erfassung und Überwachung eines Summenverschleißes von Reibpartnern Brems beläge und Bremsscheibe, eines Verschleißes der Bremsscheibe nach Wechsel der Bremsbeläge, einer Hysterese einer Zuspannvorrichtung der Scheibenbremse, eines Hubs der Zuspannvorrichtung, insbesondere einer Brücke oder/und eines Brems drehhebels und eines Lüftspiels der Reibpartner Bremsbeläge und Bremsscheibe erfolgt, und dass zudem eine Überwachung eines mechanischen Zustands der inne ren Mechanik der Scheibenbremse und einer Feststellbremse durchgeführt wird.

Es ergibt sich somit der Vorteil einer verbesserten Regelung der Bremse mit Vortei len für das Bremsverhalten und zur Zustandsüberwachung der Bremse. Dabei wer den die Verschiebung des Schwimmsattels, das Lüftspiel, der Summenverschleiß sowie der Einzelverschleiß des jeweiligen Belags und der Bremsscheibe überwacht , um Betriebsfehler aufzudecken und kritische Zustände zu erkennen. Eine umfassen de Zustandsüberwachung stellt vor allem mit Hinblick auf Anwendungen im hochau tomatisierten (SAE Level 4) oder autonomen Fahren (SAE Level 5) einen wichtigen Vorteil dar, da im Fehlerfall die Rückfallebene Fahrer entfällt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

In einer Ausführung umfasst die Anordnung zur Zustandsüberwachung der Schei benbremse einen Sattelsensor zur Erfassung einer Position des Bremssattes in Rich tung einer Bremsscheibenachse der Bremsscheibe, einen Summenverschleißsensor zur Erfassung eines Summenverschleißes von Bremsbelägen und Bremsscheibe und zur Erfassung eines Hubs der Zuspannvorrichtung, insbesondere des Brems- drehhebels, einen Drucksensor zur Erfassung eines Drucks eines Innenraums eines Zuspannabschnitts des Bremssattels, ein Kupplungsglied zur Kopplung des Sum menverschleißsensors mit der Nachstelleinrichtung und mit der Zuspannvorrichtung, und eine Schalteinheit, welche mit den Sensoren kabelgebunden oder kabellos in Verbindung steht.

Die Sensoren sind hierbei kabelgebunden oder kabellos mit der elektronischen Schalteinheit verbunden. Diese tauscht Informationen kabelgebunden oder kabellos mit einem externen Steuergerät aus. Die Schalteinheit sammelt auch über das Sen sorsystem in bzw. an der Bremse spezifische Informationen und leitet diese an das externe Steuergerät zur Überführung in spezifische Lastkollektive weiter.

Damit wird es vorteilhaft ermöglicht, folgende Zustandsinformationen der Bremse zu erfassen.

^■ Messen der Belagdicke bzw. des Einzelverschleißes der Reibpartner Bremsbe lag und Bremsscheibe

^■ Messen des Summenverschleißes der Reibpartner Bremsbelag und Brems scheibe

^■ Messung der Sattelposition, d.h. der Position des Bremssattels in Richtung der

Bremsscheibenachse, um Rückschlüsse auf Zustand der Sattelführung(en) er langen

^■ Messung des Sattelinnenraumdruckes, d.h. des Drucks des Innenraums des Zuspannabschnitts des Bremssattels, zur Zustandsüberwachung der Dichtun gen der Bodenplatte, der Dichtungen der Druckstücke, der Dichtungen von Deckel und Sensorgehäuse, u.dgl.

^■ Messung des Hebelhubs bzw. Hub der Zuspanneinheit (Bremsdrehhebel bzw.

Brücke)

^■ Messung der Temperatur der Bremsanlage über ein Temperaturäquivalent gemäß der thermischen Zustandsgleichung (Druck) zur Zustandsüberwa chung (Heißläufer)

^■ Überwachung der Feststellbremse bzw. Plausbilisierung

^■ Überwachung des Zustandes der inneren Mechanik

^■ Überwachung der Hysterese

^■ Speichern von spezifischen Lastkollektiven dezentral in der Bremseinheit bzw. in dem Steuergerät oder/und zusätzlichen Speichermedien

Eine weitere Ausführung sieht vor, dass der Summenverschleißsensor mit einem Spindeltrieb und einem Planetengetriebe koaxial zu dem Gewindestempel in der Mitnehmereinrichtung angeordnet sind. Dies ergibt einen vorteilhaft kompakten Auf bau.

Ein kompakter Aufbau kann zudem dadurch vorteilhaft verbessert werden, wenn der Summenverschleißsensor und der Drucksensor zusammen mit einem Spindeltrieb und einem Planetengetriebe eine Sensoreinheit bilden, wobei die Sensoreinheit und das Kupplungsglied in der Mitnehmereinrichtung angeordnet sind.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn der Drucksensor auf einer Platine des Summenver schleißsensors integriert ist. Hierbei ist es auch möglich, dass der Drucksensor als steckbares Bauteil bzw. steckbare Platine ausgestaltet ist, wodurch ein vorteilhaftes Nachrüsten ermöglicht wird.

In weiterer Ausgestaltung ist das Kupplungsglied koaxial zu dem Gewindestempel und hülsenartig über dem Gewindestempel der Mitnehmereinrichtung angeordnet, wobei das Kupplungsglied über einen Antriebsabschnitt an einem Ende mit dem Ge windestempel drehfest gekoppelt ist, und wobei das andere Ende des Kupplungs gliedes über einen Abtriebsabschnitt mit dem Spindeltrieb in Verbindung steht. Dies ergibt nicht nur einen kompakten Aufbau, sondern auch eine vorteilhaft einfache Montage.

In einer noch weiteren Ausführung, wobei die Synchroneinrichtung der Scheiben bremse Koppelräder aufweist, die an der Brücke ortsfest und drehbar angeordnet sind und von denen jeweils eins mit dem jeweiligen Gewindestempel drehfest ge koppelt ist, ist vorgesehen, dass der Antriebsabschnitt des Kupplungsgliedes mit dem zu dem Gewindestempel der Mitnehmereinrichtung zugehörigen Koppelrad der Synchroneinrichtung drehfest gekoppelt ist. Der Vorteil besteht hier darin, dass das Kupplungsglied durch die Kopplung mit dem Koppelrad nicht nur die Drehbewegung des Gewindestempels bei einem Nachstellvorgang erfährt, sondern auch bei jedem Bremsvorgang mit dem Hub der Brücke und somit mit dem Hub des Bremsdrehhe bels beaufschlagt wird.

Es ist in einer noch weiteren Ausführung vorgesehen, dass das Kupplungsglied zwei sich gegenüberstehend angeordnete Verbindungsabschnitte aufweist, welche den Antriebsabschnitt und den Abtriebsabschnitt verbinden und wobei jeder Verbin dungsabschnitt aus zwei dreieckförmigen Abschnitten, deren Spitzen verbunden sind, besteht, und wobei die Grundseite des einen dreieckförmigen Abschnitts mit dem Antriebsabschnitt verbunden ist und die Grundseite des anderen dreieckförmi gen Abschnitts mit dem Abtriebsabschnitt verbunden ist. Das Kupplungsglied ist durch diesen besonderen, elastischen Aufbau vorteilhaft in der Lage, die relevanten Bewegungen (Rotation, Translation) nahezu spielfrei zu übertragen, jedoch radiale Bewegungen durch Störgrößen wie Vibrationen etc. auszugleichen.

In weiterer Ausführung ist das Kupplungsglied derart mit dem Planetengetriebe ge koppelt, dass das Kupplungsglied eine Drehbewegung der Gewindespindel auf einen ersten Eingang des Planetengetriebes überträgt, und dass das Kupplungsglied derart mit dem Spindeltrieb gekoppelt ist, dass das Kupplungsglied eine lineare Hubbewe gung der Brücke als eine lineare Hubbewegung koaxial zu dem Gewindestempel in Richtung der Bremsscheibenachse auf den Spindeltrieb überträgt.

Weiterhin ist es vorgesehen, dass der Spindeltrieb mit dem Planetengetriebe derart gekoppelt ist, dass der Spindeltrieb die Drehbewegung des Kupplungsgliedes auf einen ersten Eingang des Planetengetriebes überträgt, und dass der Spindeltrieb die lineare Hubbewegung des Kupplungsgliedes in eine Drehbewegung umwandelt und diese Drehbewegung auf einen zweiten Eingang des Planetengetriebes überträgt.

In einer noch weiteren Ausführung sind das Kupplungsglied, der Spindeltrieb, das Planetengetriebe und der Summenverschleißsensor im Verlauf einer

Mitnehmerachse der Mitnehmereinrichtung ausgehend von der Brücke hintereinan der angeordnet. Damit wird ein vorteilhaft kompakter Aufbau erzielt.

Es ist weiterhin von Vorteil - nicht nur für einen kompakten Aufbau, sondern auch für eine einfache Montage - wenn der Spindeltrieb, das Planetengetriebe, der Summen verschleißsensor, und der Drucksensor als Sensoreinheit innerhalb eines Sensorge häuses auf bzw. in einem Träger angeordnet sind, wobei sich das Sensorgehäuse durch eine der Mitnehmereinrichtung zugeordnete Durchgangsöffnung einer Außen wand des Zuspannabschnitts des Bremssattels erstreckt und mit einem kappenartige Abschnitt von der Außenwand nach außen hervorsteht.

Wenn der kappenartige Abschnitt des Sensorgehäuses eine seitliche Erweiterung aufweist, die sowohl eine steckbare Verbindung zu einem Anschlussabschnitt des Sattelsensors als auch einen gemeinsamen Anschluss der Sensoren aufweist, ergibt sich der Vorteil eines integrierten Anschlusses des Sattelsensors.

Es ist dabei zusätzlich vorteilhaft, wenn die seitliche Erweiterung des kappenartigen Abschnitts des Sensorgehäuses eine Halterung für den Sattelsensor bildet. In einer anderen Ausführung umfasst der Sattelsensor ein Gehäuse mit dem An schlussabschnitt, eine Stange und eine Feder, wobei ein freies Ende der Stange ei nen Kontaktabschnitt aufweist, wobei sich das andere Ende der Stange in das Ge häuse erstreckt, in diesem gegen eine Federkraft der Feder verschiebbar geführt und mit einem Linearsensor gekoppelt ist. Dies ist ein vorteilhaft einfacher und kompakter Aufbau.

In einer weiteren Ausführung ist der Sattelsensor außerhalb des Bremssattels an dem Zuspannabschnitt des Bremssattels so angebracht, dass der Kontaktabschnitt des freien Endes der Stange des Sattelsensors mit einem ortsfesten Bauteil/Teil der Scheibenbremse oder einem ortsfesten Teil eines Fahrzeugs, dem die Scheiben bremse zugeordnet ist, oder/und mit einem Abschnitt des ortsfesten Bauteils/Teils in Kontakt steht und durch die Federkraft der Feder gegen das ortsfeste Bauteil ge drückt wird. Auf diese Art und Weise wird es vorteilhaft möglich, dass der Sattelsen sor nicht nur für Wartungs- und Austauscharbeiten leicht zugänglich und auswech selbar ist, sondern auch als Nachrüstteil nachträglich angebracht werden kann.

Eine noch weitere Ausführung sieht vor, das ortsfeste Bauteil der Scheibenbremse der Bremsträger ist, wodurch vorteilhaft kein zusätzliches Bauteil erforderlich wird.

Es ist vorteilhaft, wenn das ortsfeste Bauteil der Scheibenbremse ein Trägerbeam des Bremsträgers ist, da es hierbei einen Abschnitt gibt, der bereits bei der Fierstel lung des Bremsträgers für dessen Befestigung bearbeitet ist und somit ohne zusätz liche Bearbeitung als Referenz für den Sattelsensor dienen kann.

In einer alternativen Ausführung kann der Sattelsensor außerhalb des Bremssattels mit seinem Gehäuse an einem ortsfestem Achsteil eines Fahrzeugs, dem die Schei benbremse zugeordnet ist, bzw. an dem Bremsträger so angebracht sein, dass der Kontaktabschnitt des freien Endes der Stange des Sattelsensors mit dem Bremssat tel oder/und mit einem Abschnitt des Bremssattels in Kontakt steht und durch die Fe derkraft der Feder gegen den Bremssattel oder/und den Abschnitt des Bremssattels gedrückt wird. Dies kann bei besonderen Einbaubedingungen von Vorteil sein.

In einer weiteren Ausführung ist es vorgesehen, dass die Anordnung zur Zustands überwachung der Scheibenbremse mindestens einen Temperatursensor innerhalb oder/und außerhalb des Bremssattels aufweist. Damit ergibt sich der Vorteil einer Erweiterung der Überwachung der Zustände der Scheibenbremse. Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Anordnung zur Zustandsüberwachung der Scheibenbremse mindestens eine für die Sensoren gemeinsame Schnittstelle auf weist, da so zusätzliche Verkabelung nicht erforderlich wird.

In einer weiteren Ausführung des Verfahrens wird mittels eines Drucksensors eine Überwachung von Dichtungen eines Innenraums eines Zuspannabschnitts eines Bremssattels der Scheibenbremse, eine Überwachung von Heißläufern durch ein temperaturäquivalentes Signal des Drucksensors und eine Lüftspielplausibilisierung durchgeführt. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass der Drucksensor für mehrere Er fassungsaufgaben verwendet werden kann. Damit ergibt sich der Vorteil einer weite ren wichtigen Zustandsüberwachung der Dichtungen. Durch beschädigte oder feh lerhafte Dichtungen kommt es zu einem Feuchtigkeitseintritt in den Bremseninnen- raum und dadurch eventuell zum Ausfall elektronischer Teile oder zur Korrosion in nerer mechanischer Teile. Dies kann somit vorteilhaft früh genug erkannt und somit verhindert werden.

In einer noch weiteren Ausführung werden mittels eines Sattelsensors eine Erfas sung und Überwachung der Position des Bremssattels, eines

Einzelbelagverschleißes eines äußeren bzw. rückenseitigen Bremsbelags und eine Überwachung eines Zustands von Führungen und/oder Lagerungen des Bremssat tels durchgeführt. Dies ergibt eine Reduzierung von zusätzlichen Sensoren, da diese Funktionen von dem Sattelsensor übernommen werden können.

Wenn mittels mindestens eines Temperatursensors eine Erfassung und Überwa chung von Temperaturen der Scheibenbremse durchgeführt werden, kann eine Zu standsüberwachung vorteilhaft verbessert werden, da sich aus den Temperaturver läufen und Temperaturen im Vergleich mit vorher festgelegten Grenzwerten eine Vo raussage für bestimmte Wartungen erstellen lässt. Dies kann Kosten sparen, wobei auch eine Einsatzzeit verlängert werden kann.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn eine Datenübertragung der Signale der Sensoren über eine gemeinsame analoge Datenleitung oder/und über eine digitale Datenver bindung erfolgt, da auf diese Weise zusätzliche Installationsarbeiten aufgrund von Verkabelungen, z.B. bei Nachrüstungen, entfallen können.

In einer Ausführung erfolgt eine analoge Datenübertragung der Signale der Sensoren mittels Multiplexer durch ein sequentielles Einlesen der Überwachungsdaten der ein zelnen Sensoren. Damit ist eine vorteilhafte Kommunikation mit einem entsprechen- den Steuergerät der Bremse möglich, wenn dieses z.B. nur oder noch für analoge Datenübertragung ausgebildet ist.

In einer anderen Ausführung kann eine digitale Datenübertragung der Signale der Sensoren unter Verwenden eines digitalen Bus-Protokolls erfolgt, wobei ein Master in einem externen Steuergerät angeordnet ist. Dadurch ist eine vorteilhafte Kommu nikation mit einem Bus-System eines Steuergerätes möglich.

Es ist zudem vorteilhaft möglich, dass ebenfalls der Ansprechdruck, der

Anlegedruck, das Lösen der Bremse und die Hysterese überwacht werden können. Als weiterer Vorteil kann durch die Zustandsüberwachungseinrichtung ein Plausibili tätscheck der Feststellbremse erfolgen

Es ergeben sich folgende Vorteile:

1. Modulare Erweiterbarkeit unter Beibehaltung der Kabelschnittstelle der Bremse zum Bremssystem (Kabel wird OEM-seitig beschafft). Z.B. können dadurch Flot tenbetreiber gezielt einzelne Fahrzeuge mit entsprechender Sensorik erweitern.

2. Komplettüberwachung der Scheibenbremse und dadurch Überwachung aller re levanten Zustandsgrößen

3. Erweiterung um Dichtheits-Überwachung

4. Beschriebene Lösungen erfassen das Lüftspiel der Scheibenbremse und verhin dern dadurch einen sog. Heißläufer der Bremse bei signifikant zu geringem Lüftspiel. Ein Heißläufer ist sicherheitsrelevant, da dadurch der Reifen beschädigt bzw. zerstört werden kann. Eine reine Wegmessung des Lüftspiels liefert hier je doch einen nicht 100% zuverlässigen Indikator für einen Heißläufer, da Bremsbe läge ein kontinuierliches Schleifen der Beläge durch Heißverschleiß kompensie ren und dadurch einen Heißläufer verhindern können. Ein irrtümliches Warnsignal und ein dadurch resultierender Werkstattaufenthalt können vermieden werden, indem die Temperatur der Bremsanlage oder ein weiteres, temperaturäquivalen tes Signal ausgewertet wird.

Dies wird ebenfalls gewährleistet durch die Auswertung des Innendrucks der Bremsen. Steigt das Druckniveau in einer Bremse im Vergleich zu den Druckni veaus der anderen Bremsen unverhältnismäßig stark an, kann auf eine Hitzeent wicklung rückgeschlossen werden, da Temperatur und Druck physikalisch ver bunden sind, was durch die thermische Zustandsgleichung beschrieben wird.

5. Es können zudem zusätzliche, freie Schnittstellen vorgesehen sein, um mögliche Sensoren nachzurüsten. 6. Insbesondere ergeben sich durch den modularen Aufbau mehrere Kombinationen ausgehend von einer Ausgangsvariante, die als Minimalvariante bezeichnet wer den kann:

Summenverschleißsensor und Drucksensor

Summenverschleißsensor und Hub-Überwachung mittels Spindeltrieb Summenverschleißsensor und Sattelpositionssensor

Summenverschleißsensor, Hub-Überwachung mittels Spindeltrieb und Drucksensor

Summenverschleißsensor, Drucksensor und Sattelpositionssensor

Summenverschleißsensor, Hub-Überwachung mittels Spindeltrieb und Sat telpositionssensor

Summenverschleißsensor, Hub-Überwachung mittels Spindeltrieb, Sattelpo sitionssensor und Drucksensor

7. Durch den modularen Aufbau kann ebenfalls auf verschiedene Gehäusevarianten verzichtet werden und demnach entstehender Zusatzaufwand für zusätzliche Va rianten kann vorbeugend verhindert werden

Die Erfindung wird nun anhand beispielhafter Ausführungen mit Bezug auf die beige fügten Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Scheibenbremse nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 bis 4 perspektivische schematische Teilschnittansichten eines Aus führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Scheibenbremse;

Fig. 5 eine schematische Seitenansicht eines Sattelsensors;

Fig. 6 eine schematische Seitenansicht eines Kupplungsgliedes und eine Teilschnittansicht einer Sensoreinheit; und

Fig. 7 eine schematische Perspektivansicht des Kupplungsgliedes;

Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Scheibenbremse 1’ nach dem Stand der Technik.

Unter dem Begriff„oben“ bzw.„Oberseite“ ist die Seite des jeweiligen Bauteils zu verstehen, welche im eingebauten Zustand in der Scheibenbremse 1 , T zur Zuspannseite weist. Die„Unterseite“ des jeweiligen Bauteils bzw.„unten“ weist dann zur Bremsscheibe 2.

Die Scheibenbremse 1’ nach dem Stand der Technik wird im Folgenden zur Über sicht nur kurz beschrieben. Aufbau und Funktion sind in dem Dokument DE 10 2012 108 672 B3 ausführlich erläutert.

Die Scheibenbremse 1’ ist hier eine zweistempelige Bremse und umfasst eine Bremsscheibe 2 mit einer Bremsscheibenachse 2a, Bremsbeläge 3, 3’, einen Brems träger 4, einen Bremssattel 5, eine Zuspannvorrichtung mit zwei Gewindestempeln 6, 6’, einer Brücke 7 und einem Bremsdrehhebel 9, eine Verschleißnachstellvorrichtung 10 mit einer Nachstelleinrichtung 10a und einer Mitnehmereinrichtung 10b mit einem Verschleißsensor 1 1 , sowie eine Synchroneinrichtung 1 6. Weiterhin ist der Schei benbremse 1’ ein Steuergerät 26 zugeordnet.

Beiderseits der Bremsscheibe 2 ist ein Bremsbelag 3, 3’ mit jeweils einem

Bremsbelagträger 3a, 3’a, auf dem jeweils ein Reibbelag 3b, 3’b aufgebracht ist, an geordnet. Der Bremsbelag 3, welcher sich zwischen Zuspannabschnitt 5a und der Bremsscheibe 2 befindet, wird als zuspannseitiger Bremsbelag 3 bezeichnet, wobei der Bremsbelag 3’ auf der anderen Seite der Bremsscheibe 2 zwischen dem Rü ckenabschnitt 5b und der Bremsscheibe 2 rückenseitiger bzw. reaktionsseitiger Bremsbelag 3’ genannt wird.

Die Bremsscheibe 2 ist von dem, hier als Schwimmsattel ausgeführten, Bremssattel 5 Übergriffen. Der Bremssattel 5 weist einen Zuspannabschnitt 5a und einen Rü ckenabschnitt 5b auf und ist über Sattelführungen 4a, 4’a mit dem Zuspannabschnitt 5a an dem ortsfesten Bremsträger 4 in Richtung der Bremsscheibenachse 2a ver schiebbar geführt angebracht. In dem Zuspannabschnitt 5a des Bremssattels 5 ist die Zuspannvorrichtung in einem Innenraum 5c des Zuspannabschnitts 5a angeord net.

Der zuspannseitige Bremsbelagträger 3a steht mit den Gewindestempeln 6, 6’ über Druckstücke 6b, 6’b, die an Enden der Gewindestempel 6, 6’ angeordnet sind, in Kontakt. Der andere, reaktionsseitige Bremsbelagträger 3’a ist auf der anderen Seite der Bremsscheibe im Rückenabschnitt 5b des Bremssattels 5 festgelegt. Die Gewin destempel 6, 6’ sind jeweils in der Brücke 7, die auch als Traverse bezeichnet wird, in Gewinden verdrehbar angeordnet. Die Brücke 7 steht auf einer Seite, die von der Bremsscheibe 2 weg weist, mit dem Bremsdrehhebel 9 in Kontakt, und ist auf der gegenüberliegenden zur Bremsscheibe 2 weisenden Seite mit einer Rückstellfeder 7a versehen, die sich auf einer Boden platte 8 abstützt.

Die Bodenplatte 8 verschließt den Innenraum 5c des Zuspannabschnitts 5a des Bremssattels 5, wobei sich die Gewindestempel 6, 6’ mit den Druckstücken 6b, 6’b jeweils durch eine Öffnung durch die Bodenplatte 8 erstrecken. Dabei sind die Druckstücke 6b, 6’b jeweils durch eine Dichtung 8a, 8’a, hier ein Faltenbalg, gegen über der Bodenplatte 8 abgedichtet.

Der Innenraum 5c des Zuspannabschnitts 5a ist zudem im Bereich der anderen En den der Gewindestempel 6, 6’ durch eine Außenwand 5d festgelegt. In der Außen wand 5d sind Durchgangsöffnungen koaxial zu den Gewindestempeln 6, 6’ einge bracht. Die zu dem Gewindestempel 6’ mit der Nachstelleinrichtung 10a gehörende Durchgangsöffnung in den Innenraum 5c ist durch einen Deckel 12 dicht verschlos sen. Die andere Durchgangsöffnung, welche dem anderen Gewindestempel 6 mit der Mitnehmereinrichtung 10b zugeordnet ist, ist durch ein Sensorgehäuse 13 mit dem Verschleißsensor 1 1 dicht verschlossen.

Die Synchroneinrichtung 1 6 ist mit Synchronrädern 1 6a, 1 6’a und einem Synchron mittel 1 6b, das hier eine Kette ist, auf der Brücke 7 angeordnet.

Die Brücke 7 und somit die in ihr eingeschraubten Gewindestempel 6, 6’ sind von dem Bremsdrehhebel 9 in Richtung der Bremsscheibenachse 2a verstellbar. Eine Bewegung auf die Bremsscheibe 2 zu wird als Zuspannbewegung bezeichnet, und eine Bewegung in Gegenrichtung wird Lösebewegung genannt. Mittels der Rückstell feder 7a wird die Brücke 7 bei der Lösebewegung in die in Fig. 1 gezeigte gelöste Stellung der Scheibenbremse 1 zurück verstellt.

Ein Abstand zwischen den Bremsbelägen 3, 3’ und der Bremsscheibe 2 in der gelös ten Stellung wird als Lüftspiel bezeichnet.

Die Verschleißnachstellvorrichtung 1 1 ist zur Verschleißnachstellung eines vorher festgelegten Lüftspiels, das als Nominallüftspiel bezeichnet wird, ausgebildet. Unter dem Begriff „Nachstellung“ ist hier eine Lüftspielverkleinerung zu verstehen.

Die Verschleißnachstellvorrichtung 10 umfasst hier die Nachstelleinrichtung 10a und die Mitnehmereinrichtung 10b. Die Nachstelleinrichtung 10a ist an dem einen Gewin- destempel 6’ zu diesem und einer zu Nachstellerachse 6’a, welche die Mittelachse des Gewindestempels 6’ ist, angeordnet. Eine detaillierte Beschreibung der Nach stelleinrichtung 10a kann dem Dokument DE 10 2012 108 672 B3 entnommen wer den.

Die Mitnehmereinrichtung 10b ist koaxial zu dem anderen Gewindestempel 6 und einer Mitnehmerachse 6a, welche die Mittelachse des Gewindestempels 6 bildet, angeordnet. Im Gegensatz zu dem Gewindestempel 6’ der Nachstelleinrichtung 10a ist auf den Gewindestempel 6 eine Aufsatzhülse 15 drehfest aufgesetzt. Das zuspannseitige Ende der Aufsatzhülse 15 ist als eine Kupplung 15a ausgebildet. Mit tels dieser Kupplung 15a ist die Aufsatzhülse 15 mit dem Verschleißsensor 1 1 ge koppelt.

Ein Aufnehmerelement des Verschleißsensors 1 1 ist ein Winkelsensor, z.B. ein Po tentiometer, und erfasst die Winkellage des Gewindestempels 6 um die

Mitnehmerachse 6a. Die Auswertung dieser Winkellage lässt einen Rückschluss auf den Verschleißzustand der Bremsbeläge 3, 3’ und der Bremsscheibe 2 zu, denn der Gewindestempel 6 ist über die Synchroneinrichtung 1 6 mit dem anderen Gewinde stempel 6’ gekoppelt. So dient der Verschleißsensor 1 1 zur Erfassung des Ver schleißzustands der Bremsbeläge 3, 3’ und der Bremsscheibe 2. Der Verschleißsen sor 1 1 ist über einen Anschluss 14, die eine Schnittstelle, z.B. eine Kabelschnittstel le, durch nicht gezeigte Kabel (elektrisch oder optisch leitend) mit der Steuereinrich tung 100, welche die Auswertung vornehmen kann, verbunden.

Die Mitnehmerachse 6a, die Nachstellerachse 6’a und die Bremsscheibenachse 2a sind parallel zueinander angeordnet.

Die Nachstelleinrichtung 10a der Verschleißnachstellvorrichtung 10 steht über einen nicht gezeigten Antrieb mit dem Bremsdrehhebel 9 in Zusammenwirkung.

Die Nachstelleinrichtung 10a und die Mitnehmereinrichtung 10b sind durch die Syn chroneinrichtung 1 6 derart gekoppelt, dass eine Verdrehbewegung des Gewinde stempels 6’ um die Nachtstellerachse 6’a eine entsprechende Verdrehbewegung des anderen Gewindestempels 6 um die Mitnehmerachse 6a bewirkt wird und umge kehrt. Eine Verdrehbewegung zur Nachstellung der Gewindestempel 6, 6’ bei Auftre ten von Belagverschleiß wird durch die Nachstelleinrichtung 10a, angetrieben durch den Bremsdrehhebel 9, erzeugt. Für eine weitere Beschreibung wird auf das Doku ment DE 10 2012 108 672 B3 verwiesen. Die Synchroneinrichtung 16 ist hier auf einer Oberseite oder Brücke 7 zwischen der Brücke 7 und dem Bremsdrehhebel 9 angeordnet und umfasst ein Koppelrad 16’a, das mit dem Gewindestempel 6’ mit der Nachstelleinrichtung 10a gekoppelt ist, ein weiteres Koppelrad 16a, das mit dem anderen Gewindestempel 6 und mit der Mitnehmereinrichtung 10b gekoppelt ist, und ein Synchronmittel 16b, mit welchem die Koppelräder 16a und 16’a gekoppelt sind. Das Synchronmittel 16b ist hier eine Kette. So sind die Koppelräder 16a, 16’a als Kettenräder ausgebildet. Damit ist eine synchrone Drehbewegung der Gewindestempel 6, 6’ bei Verschleißnachstellvorgän- gen (Antrieb durch die Nachstelleinrichtung 10a) und Einstellungen bei Wartungsar beiten, z.B. Belagwechsel, (manueller Antrieb über ein nicht gezeigtes Betätigungs ende der Mitnehmereinrichtung 10b) gewährleistet.

Gleichzeitig wird auf diese Weise der Verschleißsensor 11 , der mit der

Mitnehmereinrichtung 10b gekoppelt ist, in Abhängigkeit von der Verschleißnachstel lung der Nachstelleinrichtung 10a verstellt.

In den Figuren 2 bis 4 sind perspektivische schematische Teilschnittansichten eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Scheibenbremse 1 gezeigt.

Fig. 2 stellt die erfindungsgemäße Scheibenbremse 1 mit einer Zustandsüberwa chungsanordnung 200 dar. Die Scheibenbremse 1 ist mit Ansicht der Außenwand 5d des Zuspannabschnitts 5a des Bremssattels 5 mit einem Bremszylinderflansch BZ, an welchem ein Bremsantrieb, z.B. ein Pneumatikzylinder, angebracht wird. Ein Teil schnitt verläuft in Richtung der Bremsscheibenachse 2a in einer senkrechten Ebene durch die Bremsscheibe 2, die Bremsbeläge 3, 3’, den Bremsträger 4, den

Zuspannabschnitt 5a und den Rückenabschnitt 5b des Bremssattels 5. Zudem ver laufen eine senkrechte Schnittebene und eine dazu waagerechte Schnittebene in der Mitnehmerachse 6a durch die Mitnehmereinrichtung 10b mit dem Gewindestempel 6. Fig. 3 und Fig. 4 zeigen dazu vergrößerte Darstellungen.

Die Zustandsüberwachungsanordnung 200 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst vorzugsweise eine, mehrere oder sämtliche folgender Zustandsüberwa chungen:

^■ Sattelpositionsüberwachung (Position des Bremssattels 5 in Richtung der

Bremsscheibenachse 2a)

^■ Dichtungszustand-Überwachung des Innenraums 5c des Zuspannabschnitts 5a des Bremssattels 5

^■ Heißläuferüberwachung der Reibpartner Bremsbeläge 3, 3’ und Bremsscheibe 2 ^■ Lüftspielüberwachung der Reibpartner Bremsbeläge 3, 3’ und Bremsscheibe 2

^■ Hebel- bzw. Zuspannhubüberwachung (Bremsdrehhebel 9, Brücke 7)

^■ Überwachung der Feststellbremse

^■ Überwachung des mechanischen Zustandes der Sattelführungen 4a, 4’a

^■ Überwachung des mechanischen Zustandes der inneren Mechanik

^■ Hystereseüberwachung

^■ Summenverschleissüberwachung der Reibpartner Bremsbeläge 3, 3’ und

Bremsscheibe 2

^■ Scheibenverschleissüberwachung der Bremsscheibe 2

^■ Einzelverschleissüberwachung der Reibpartner Bremsbeläge 3, 3’ und Brems scheibe 2

^■ Temperaturüberwachung

Die Zustandsüberwachungsanordnung 200 umfasst einen Sattelsensor 17, einen Summenverschleißsensor 18, einen Drucksensor 19, ein Kupplungsglied 21 und eine Schalteinheit 25. Zudem kann die Zustandsüberwachungsanordnung 200 zumindest einen nicht gezeigten, aber vorstellbaren Temperatursensor aufweisen.

Damit ist es möglich, ein, mehrere oder sämtliche folgender zu messenden Zu standsinformationen der Scheibenbremse 1 zu erfassen:

^■ Messen der Belagdicke bzw. des Einzelverschleißes der Reibpartner Bremsbe lag 3, 3’ und Bremsscheibe 2

^■ Messen des Summenverschleißes der Reibpartner Bremsbelag 3, 3’ und

Bremsscheibe 2

^■ Messung der Sattelposition, d.h. der Position des Bremssattels 5 in Richtung der Bremsscheibenachse 2a, um Rückschlüsse auf Zustand der Sattelfüh rungien) 4a, 4’a zu erlangen

^■ Messung des Sattelinnenraumdruckes, d.h. des Drucks des Innenraums 5c des Zuspannabschnitts 5a des Bremssattels 5, zur Zustandsüberwachung der Dichtungen der Bodenplatte 8, der Dichtungen 8a, 8’a der Druckstücke 6b,

6’b, der Dichtungen von Deckel 12 und Sensorgehäuse 13, u.dgl.

^■ Messung des Hebelhubs bzw. Hub der Zuspanneinheit (Bremsdrehhebel 9 bzw. Brücke 7)

^■ Messung der Temperatur der Bremsanlage bzw. eines Temperaturäquivalents

(Druck) zur Zustandsüberwachung (Heißläufer)

^■ Überwachung der Feststellbremse bzw. Plausbilisierung

^■ Überwachung des Zustandes der inneren Mechanik

^■ Überwachung der Hysterese ^■ Speichern von spezifischen Lastkollektiven dezentral in der Bremseinheit bzw. in dem Steuergerät 26 oder/und zusätzlichen Speichermedien

Die Sensoren 17, 18, 19 (und Temperatursensor/en) stehen hierbei kabelgebunden oder kabellos mit einer elektronischen Schalteinheit 25 in Verbindung. Die elektroni sche Schalteinheit 25 tauscht Informationen kabelgebunden oder kabellos (Verbin dung 25a) mit dem externen Steuergerät 26 aus. Die Schalteinheit 25 sammelt auch über das Sensorsystem in bzw. an der Scheibenbremse 1 spezifische Informationen und leitet diese an das externe Steuergerät 26 zur Überführung in spezifische Last kollektive weiter.

Das Sensorsystem ist hierbei modular aufgebaut, während die Schnittstellen im Sen sorsystem und von der Schalteinheit 25 zum externen Steuergerät 26, unabhängig von dem verwendeten Sensorumfang, beibehalten werden. Auf diese Weise ist ein einfacher modularer Upgrade der Überwachungsmöglichkeiten machbar, da die be stehende Verbindung zwischen der Schalteinheit 25 und dem externen Steuergerät 26 unverändert bleibt. Die notwendige Auswertung erfolgt mithilfe eines Mikrocontrol lers in der Schalteinheit 25 oder/und durch die externe Steuereinheit/das externe Steuergerät 26.

Der Sattelsensor 17 ist nicht in dem Bremssattel 5 angebracht, sondern ist außerhalb des Zuspannabschnitts 5a des Bremssattels 5 unterhalb der Mitnehmereinrichtung 10b parallel zu dieser angeordnet und sensiert auf einen Trägerbeam 4b des Brems trägers 4 auf der Seite des Bremsträgers 4, mit welcher der Bremsträger 4 hier orts fest an einem Fahrzeug befestigt ist. Der Sattelsensor 17 wird unten noch näher er läutert.

Der Summenverschleißsensor 18 und der Drucksensor 1 9 bilden zusammen mit ei nem Spindeltrieb 22 und einem Planetengetriebe 23 eine Sensoreinheit 100. Die Sensoreinheit 100 und das Kupplungsglied 21 sind in der Mitnehmereinrichtung 10b angeordnet, wobei der Drucksensor 19 auf einer Platine des Summenverschleißsen sors 18 integriert ist.

Das Kupplungsglied 21 ist koaxial zu dem Gewindestempel 6 und zu der Mitnehmerachse 6’a hülsenartig über dem Gewindestempel 6 der Mitnehmereinrichtung 10b angeordnet und über einen Antriebsabschnitt 21 a an ei nem Ende mit dem Gewindestempel 6 drehfest gekoppelt. Das andere Ende des Kupplungsgliedes 21 steht über einen Abtriebsabschnitt 21 c sowohl mit dem Spindel trieb 22 als auch mit dem Planetengetriebe 23 in Verbindung. Der Spindeltrieb 22 seinerseits ist auch mit dem Planetengetriebe 23 gekoppelt, welches in Zusammen wirkung mit dem Summenverschleißsensor 18 steht.

Das Kupplungsglied 21 überträgt sowohl eine Drehbewegung der Gewindespindel 6 als auch eine lineare Hubbewegung der Brücke 7. Die Drehbewegung des Kupp lungsgliedes 21 wird dabei auf einen ersten Eingang 23a des Planetengetriebes 23 übertragen, wobei die lineare Hubbewegung des Kupplungsgliedes 21 auf den Spin deltrieb 22 übertragen wird. Mittels des Spindeltriebs 22 wird diese Hubbewegung in nicht weiter beschriebener Weise in eine Drehbewegung umgewandelt und in einen zweiten Eingang 23b des Planetengetriebes 23 eingeleitet. Das Kupplungsglied 21 wird unten noch weiter beschrieben.

Das Kupplungsglied 21 , der Spindeltrieb 22, das Planetengetriebe 23 und der Sum menverschleißsensor 18 sind im Verlauf der Mitnehmerachse 6a ausgehend von der Brücke 7 hintereinander angeordnet. Der Spindeltrieb 22, das Planetengetriebe 23 und der Summenverschleißsensor 18 wie auch der Drucksensor 19 sind innerhalb des Sensorgehäuses 13 auf bzw. in einem Träger 27 (siehe Fig. 6) angeordnet. Das Sensorgehäuse 13 erstreckt sich durch die der Mitnehmereinrichtung 10b zugeord nete Durchgangsöffnung der Außenwand 5d und steht von der Außenwand 5d nach außen hervor. Der hervorstehende, kappenartige Abschnitt des Sensorgehäuses 13 weist eine seitliche Erweiterung 20 auf, die sich senkrecht nach unten erstreckt und sowohl eine Verbindung zu einem Anschlussabschnitt 17f des Sattelsensors 17 als auch den Anschluss 14 aufweist.

An dem Anschluss 14 ist eine Verbindung 14a angeschlossen, welche mit der Schalteinheit 25 verbunden ist. Die Verbindung 14a bildet eine gemeinsame Verbin dungsleitung von Sattelsensor 17, Summenverschleißsensor 18 und Drucksensor 19 mit der Schalteinheit 25. Zudem weist die Schalteinheit 25 eine oder mehrere Schnittstellen 24 zu den Sensoren auf. Die Schalteinheit 25 ihrerseits steht ist mit einer weiteren Verbindung 25a mit dem Steuergerät 100 verbunden. Die Verbindun gen 14a und 25a können kabelgebunden oder kabellos ausgeführt sein.

Fig. 5 zeigt eine schematische Seitenansicht des Sattelsensors 17.

Der Sattelsensor 17 umfasst ein Gehäuse 17b mit dem Anschlussabschnitt 17f, eine Stange 17c und eine Feder 17e. Das Gehäuse 17b, die Stange 17c und die Feder 17e sind koaxial zu einer Sattelsensorachse 17a angeordnet. Die Stange 17c verläuft in Richtung der Sattelsensorachse 17a und ist an einem freien Ende mit einem Kon taktabschnitt 17d versehen. Das andere Ende der Stange 17c erstreckt sich in das Gehäuse 17b, ist in diesem in Richtung der Sattelsensorachse 17b längsverschieb bar geführt und mit einem Linearsensor, z.B. Potentiometer, Hall-Sensor o.Ä. gekop pelt, was nicht dargestellt aber leicht vorstellbar ist. Auf der Stange 17c ist die Feder 17e aufgeschoben und stützt sich an dem und an einem Kragen 17g, der im Bereich des freien Endes der Stange 17c angebracht und fest mit der Stange 17c verbunden ist, ab. Der Sattelsensor 17 ist über seinen Anschlussabschnitt 17f mit dem Sensor gehäuse 13 über die Verbindung 20 verbunden. Der Anschlussabschnitt 17f und die Verbindung 20 sind als steckbare und wieder lösbare Verbindung ausgebildet. Die Verbindung 20 bildet sowohl eine mechanische Halterung für den Sattelsensor 17 als auch eine elektrisch leitende Verbindung für dessen Linearsensor mit dem Anschluss 14. Die Verbindung 20 kann auch andere Formen aufweisen, die eine geeignete und rüttelfeste Halterung für den Sattelsensor 17 bilden. Zusätzlich können weitere Halte rungen für den Sattelsensor 17 am Bremssattel 5 vorgesehen sein, die nicht gezeigt, aber vorstellbar sind.

Der Sattelsensor 17 ist unterhalb des Zuspannabschnitts 5a des Bremssattels 5 so angebracht, dass die Sattelsensorachse 17a parallel zu der Mitnehmerachse 6a und parallel zu der Bremsscheibenachse 2a verläuft. Dabei steht der Kontaktabschnitt 17d des freien Endes der Stange 17c des Sattelsensors 17 mit dem Trägerbeam 4b des Bremsträgers 4 in Kontakt. Dazu wird der Kontaktabschnitt 17d durch die Feder kraft der Feder 17e gegen den Bremsträger 4 gedrückt.

Auf diese Weise wird eine Verschiebung des Bremssattels 5 in Richtung der Brems scheibenachse 2a auf den Sattelsensor 17 übertragen, da dieser mit seinem Gehäu se 7b über das Sensorgehäuse 13 fest mit dem Zuspannabschnitt 5a des Bremssat tels 5 verbunden ist und dessen Verschiebung gegenüber dem ortsfesten Bremsträ ger 4 als Referenz erfährt.

Unabhängig davon sind weitere Referenzpunkte zur Sensierung der Position des Bremssattels 5 möglich, die Erfindung beschränkt sich nicht auf den Trägerbeam als Referenzpunkt, dieser wird nur bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet. Als Referenzpunkt eignen sich hierbei alle feststehenden Teile. Diese umfassen sowohl den Bremsträger 4 als auch ortsfeste Achsteile des Fahrzeugs, dem die Scheibenbremse 1 zugeordnet ist. Ebenfalls ist eine umgekehrte Vorge hensweise möglich, wobei der Sattelsensor 17 mit seinem Gehäuse 17b bzw. sei nem Anschlussabschnitt 17f an einem ortsfestem Achsteil bzw. an dem Bremsträger 4 befestigt ist. Dabei wird der Referenzpunkt vom Bremssattel 5 definiert. Der Sattelsensor 17 übernimmt hier als ein Linearsensor die Überwachungsfunktio nen:

^■ Positionsüberwachung des Bremssattels 5

^■ Einzelverschleißüberwachung

^■ Überwachung des mechanischen Zustandes der Sattelführungen 4a, 4’a (keine Schwergängigkeit)

Durch die Auswertung der Sattelposition, d.h. der Position des Bremssattels 5, in Richtung der Bremsscheibenachse 2a, kann beim Betätigen der Scheibenbremse 1 der Zustand des Sattelführungssystems bzw. der Sattellagerung (Sattelführungen 4a, 4’a) mittels des Sattelsensors 17 überwacht werden, sowie der Einzelbelagverschleiß des rückenseitigen Bremsbelags 3’ überwacht werden.

Der Summenverschleißsensor 18 (mit einem herkömmlichen Planetengetriebe 22 mit zwei Eingängen, das z.B. in dem Dokument DE 10 2013 1 12 813 A1 illustriert ist) mit integrierter Hub-Überwachung weist folgende Überwachungsfunktionen auf:

^■ Summenverschleissüberwachung

^■ Scheibenverschleissüberwachung (nach Belagwechsel)

^■ Hystereseüberwachung

^■ Überwachung des mechanischen Zustandes der inneren Mechanik

^■ Überwachung der Feststellbremse

^■ Hebel- bzw. Zuspannhubüberwachung

^■ Lüftspielüberwachung

In Fig. 6 ist eine schematische Seitenansicht des Kupplungsgliedes 21 und eine Teilschnittansicht einer Sensoreinheit 100 gezeigt. Eine schematische Perspektivan sicht des Kupplungsgliedes 21 ist in Fig. 7 dargestellt.

Das Kupplungsglied 21 umfasst einen Antriebsabschnitt 21 a, zwei Verbindungsab schnitte 21 b, einen Abtriebsabschnitt 21 c, Zungen 21 d, innere Vorsprünge 21 e und äußere Vorsprünge 21 f. Das Kupplungsglied 21 ist koaxial zur Mitnehmerachse 6a angeordnet.

Der Antriebsabschnitt 21 a des Kupplungsgliedes 21 ist über die Zungen 21 d und äu ßeren Vorsprünge 21 f mit dem zu dem Gewindestempel 6 der Mitnehmereinrichtung 10b zugehörigen Koppelrad 1 6a der Synchroneinrichtung 1 6 drehfest gekoppelt. Zu dem stehen die inneren Vorsprünge 21 e mit Nuten des Gewindestempels 6 zur axia len Führung des Kupplungsgliedes 21 und drehfesten Kopplung in Eingriff. Zwei sich gegenüberstehend angeordnete Verbindungsabschnitte 21 b verbinden den Antriebsabschnitt 21 a und den Abtriebsabschnitt 21 c. Jeder Verbindungsabschnitt 21 b besteht aus zwei dreieckförmigen Abschnitten, deren Spitzen verbunden sind, und wobei die Grundseite des einen dreieckförmigen Abschnitts mit dem Antriebsab schnitt 21 a verbunden ist und die Grundseite des anderen dreieckförmigen Ab schnitts mit dem Abtriebsabschnitt 21 c verbunden ist. Auf diese Weise sind der An triebsabschnitt 21 a und der Abtriebsabschnitt 21 c rotatorisch und translatorisch ge koppelt.

Der Abtriebsabschnitt 21 c des Kupplungsgliedes 21 ist einerseits mit dem ersten Eingang 23a des Planetengetriebes 23 und andererseits mit dem Spindeltrieb 22 in nicht näher beschriebener Weise gekoppelt.

Der Spindeltrieb 22, das Planetengetriebe 23, der Summenverschleißsensor 18 und der Drucksensor 19 bilden die Sensoreinheit 100 und sind an dem Träger 27 der Sensoreinheit 100 angebracht. Die Sensoreinheit 100 ist mit dem Träger 27 in dem Sensorgehäuse 13 (siehe Fig. 4) und zum Teil in dem der Mitnehmereinrichtung 10a zugeordneten Durchgangsloch der Außenwand 5d des Zuspannabschnitts 5a des Bremssattels 5 angeordnet.

Zur Hubsensierung und Realisierung der beschriebenen Zustandsüberwachungs- Anwendungen wird die lineare Hubbewegung der Zuspanneinheit (Bremshebel 9, Brücke 7) durch das Kupplungsglied 21 auf den Spindeltrieb 22 übertragen. Dieser wandelt die lineare Bewegung des Kupplungsglieds 21 in eine Rotation um und leitet diese in das verwendete Planetengetriebe 23 über den zweiten Eingang 23b des Planetengetriebes 23 ein. Durch den dem ersten Eingang 23a überlagerten Antrieb des zweiten Eingangs 23b kann die der Hubbewegung der auf diese Weise umge wandelten Rotation entsprechende Winkeländerung im Summenverschleißsensor 18 erfasst und ausgewertet werden. Ebenfalls kann durch intelligente Auswertung des Winkelsignals die Überwachung der Feststellbremse, bei fehlerhafter Betätigung, sowie die Hysterese und der Zustand der inneren Mechanik überwacht werden.

Das Kupplungsglied 21 zwischen dem Summenverschleißsensor 18 und der Brü cke/Spindel-Baugruppe (d.h. Brücke 7 mit den eingeschraubten Gewindestempeln 6, 6’) leitet auf diese Weise nicht nur die durch Nachstellvorgänge bewirkte Drehbewe gung der Gewindestempel 6, 6’ in das Planetengetriebe 23 des Summenverschleiß sensors 18 ein, sondern überträgt ebenfalls die lineare Hubbewegung der Brü cke/Spindel-Baugruppe beim Betätigen der Bremse auf den nachgeschalteten Spin deltrieb 22. Durch die Übersetzungsverhältnisse der Antriebseingänge, d.h. erster Eingang 23a und zweiter Eingang 23b, des Planetengetriebes 23 kann die Messung der Hubbewegung von der Verschleißmessung differenziert werden. Dabei ist hier in nicht näher beschriebener Weise der erste Eingang 23a des Planetengetriebes 23 durch ein nicht bezeichnetes Sonnenrad des Planetengetriebes 23 gebildet. Den zweiten Eingang 23b des Planetengetriebes 23 bildet hier ein nicht bezeichneter Planetenträger des Planetengetriebes 23.

Das Kupplungsstück 21 ist durch seinen besonderen, elastischen Aufbau in der La ge, die relevanten Bewegungen (Rotation, Translation) nahezu spielfrei zu übertra gen, jedoch radiale Bewegungen durch Störgrößen wie Vibrationen etc. auszuglei chen.

Der Drucksensor 19 ist auf einer Platine des Summerverschleißsensors 18 integriert, was nicht näher dargestellt aber leicht vorstellbar ist. Mit dem Drucksensor 19 sind folgende Überwachungsfunktionen möglich:

^■ Zustandsüberwachung der Satteldichtungen

^■ Heißläuferüberwachung

^■ Lüftspielplausibilisierung

Da der Druck einen physikalischen Zusammenhang mit der Temperatur hat (thermi sche Zustandsgleichung), wird durch eine Überwachung des Innendrucks des Innen raums 5c des Zuspannabschnitts 5a des Bremssattels 5 eine Heißläuferüberwa chung durch ein temperaturäquivalentes Signal bereitgestellt. Ebenfalls kann durch die kontinuierliche Drucküberwachung des Innenraums 5c der Zustand der Sattel dichtungen überwacht werden. Ein plötzlicher Abfall des Drucks bzw. keine Erhö hung des Sattelinnendrucks bei einer Bremsbetätigung könnte auf fehlerhafte Dich tungen hindeuten.

Die Anordnung 200 zur Zustandsüberwachung der Scheibenbremse 1 wird durch die modularen Erweiterungsmöglichkeiten der Sensoren 17, 18, 19 baukastenartig bis zu einer vollumfassenden Zustandsüberwachung erweitert. Dadurch wird eine Kombina tion verschiedener Ausführungsformen ermöglicht.

Ausgehend von der Ausgangsvariante mit dem Summenverschleißsensor 18 erge ben sich weitere Ausführungsvarianten:

^■ Summenverschleißsensor 18 und Drucksensor 19

^■ Summenverschleißsensor 18 und Hub-Überwachung mittels Spindeltrieb 22

^■ Summenverschleißsensor 18 und Sattelpositionssensor 17 ^■ Summenverschleißsensor 18, Hub-Überwachung mittels Spindeltrieb 22 und

Drucksensor 19

^■ Summenverschleißsensor 18, Drucksensor 19 und Sattelpositionssensor 17

^■ Summenverschleißsensor 18, Hub-Überwachung mittels Spindeltrieb 22 und

Sattelpositionssensor 17

^■ Summenverschleißsensor 18, Hub-Überwachung mittels Spindeltrieb 22, Sat telpositionssensor 17 und Drucksensor 19

Durch den modularen Aufbau kann ebenfalls auf verschiedene Gehäusevarianten verzichtet werden und demnach entstehender Zusatzaufwand für zusätzliche Varian ten vorbeugend verhindert werden.

Zur Übertragung der Daten wird die bestehende Datenverbindung, z.B. 14a zur Schalteinheit 25 verwendet. Die Übertragung kann über eine gemeinsame analoge Datenleitung oder über eine digitale Datenverbindung, bspw. mit Busprotokoll, erfol gen.

Bei Verwendung einer analogen Datenleitung wird mittels sog. Multiplexern ein se quentielles Einlesen der Überwachungsdaten der einzelnen Sensoren gewährleistet. Diese sind Bestandteil des sog. ASIC (Anwendungsspezifische integrierte Schal tung), welches auf der verfügbaren Platine des Summenverschleißsensors 18 auf angeordnet ist.

Die digitale Datenverbindung weist eine Verwendung von digitalem Bus-Protokoll und einen Master in dem externen Steuergerät 26 (z.B. EPM) auf.

Bei einer analogen Datenverbindung erfolgt eine Verwendung von Multiplexern zum sequentiellen Einlesen der Sensordaten. Ein zeitlich abgestimmtes Einlesen wird durchgeführt, wodurch eine einfache und fehlerlose Trennung der Signale (z.B. in der Schalteinheit 25) vor einer Übertragung in das externes Steuergerät 26 (z.B. EPM) ausgeführt wird.

Für eine Temperaturüberwachung kann - unabhängig von der jeweiligen verwende ten Kombination der Sensoren - kann der modulare Aufbau um eine Temperatur messung und deren Schnittstelle ergänzt werden. Denkbar ist eine Temperaturmes sung sowohl innerhalb als auch außerhalb des Bremssattels 5.

Die Anordnung 200 zur Zustandsüberwachung der Scheibenbremse 1 kann zudem über zusätzliche freie Schnittstellen zur Nachrüstung weiterer Sensoren verfügen. Die Anordnung 200 zur Zustandsüberwachung der Scheibenbremse 1 kann mit dem modularen Aufbau der Sensoren kann sowohl für pneumatisch zugespannte Schei benbremsen im Nutzfahrzeugbereich, als auch bei allen anderen Antriebsarten von Scheibenbremsen zum Einsatz kommen.

Die Erfindung ist im Rahmen der beigefügten Ansprüche modifizierbar.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 , 1’ Scheibenbremse

2 Bremsscheibe

2a Bremsscheibenachse

3, 3’ Bremsbelag

3a, 3’a T rägerplatte

3b, 3’b Reibbelag

4 Bremsträger

4a, 4’a Sattelführung

4b T rägerbeam

5 Bremssattel

5a Zuspannabschnitt

5b Rückenabschnitt

5c Innenraum

5d Außenwand

6, 6‘ Gewindestempel

6a Mitnehmerachse

6’a Nachstellerachse

6b, 6‘b Druckstück

7 Brücke

7a Rückstellfeder

8 Bodenplatte

8a, 8’a Dichtung

9 Bremsdrehhebel

10 Verschleißnachstellvorrichtung 10a Nachstelleinrichtung

10b Mitnehmereinrichtung

1 1 Verschleißsensor

12 Deckel

13 Sensorgehäuse

14 Anschluss

14a Verbindung

15 Aufsatzhülse

15a Kupplung

16 Synchroneinrichtung

16a, 16’a Koppel rad

16b Synchronmittel

17 Sattelsensor 17a Sattelsensorachse

17b Gehäuse

17c Stange

17d Kontaktabschnitt

17e Feder

17f Anschlussabschnitt

17g Kragen

18 Summenverschleißsensor

19 Drucksensor

20 Verbindung

21 Kupplungsglied

21 a Antriebsabschnitt

21 b Verbindungsabschnitt 21 c Abtriebsabschnitt

21 d Zunge

21 e, 21 f Vorsprung

22 Spindeltrieb

23 Planetengetriebe

23a, 23b Eingang

24 Schnittstelle

25 Schalteinheit

25a Verbindung

26 Steuergerät

100 Sensoreinheit

200 Anordnung

BZ Bremszylinderflansch