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Dokumentenidentifikation DE102005051146A1 03.05.2007
Titel Verfahren und Prüfvorrichtung zum Prüfen und Einstellen des Lüftspiels einer Radbremse eines Kraftfahrzeuges
Anmelder DaimlerChrysler AG, 70327 Stuttgart, DE
Erfinder Bartsch, Thomas, Dr.-Ing., 70736 Fellbach, DE;
Freimuth, Joachim, Dipl.-Ing., 70736 Fellbach, DE;
Hanschitz, Dietmar, Dipl.-Ing., 73119 Zell, DE;
Köster, Andreas, Dipl.-Ing. (FH), 73240 Wendlingen, DE;
Maischatz, Manfred, Dipl.-Ing., 73274 Notzingen, DE;
Merger, Oliver, 71336 Waiblingen, DE
DE-Anmeldedatum 26.10.2005
DE-Aktenzeichen 102005051146
Offenlegungstag 03.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.05.2007
IPC-Hauptklasse G01L 5/28(2006.01)A, F, I, 20051026, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16D 66/00(2006.01)A, L, I, 20051026, B, H, DE   F16D 65/52(2006.01)A, L, I, 20051026, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Prüfvorrichtung zum Prüfen und Einstellen des Lüftspiels einer Radbremse eines Kraftfahrzeuges. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine mechanisch zumindest weitgehend starre Koppelvorrichtung, insbesondere eine Zugstange, durch eine Durchführung eines Radträgers hindurchgeführt, die Koppelvorrichtung mit einem Spreizschloss der Radbremse mechanisch gekoppelt, die Koppelvorrichtung mit definierter Kraft entlang eines definierten Weges bewegt, bis die Bremsbeläge der Bremsbacken der Radbremse sicher an der Reibfläche der Radbremse anliegen, der zurückgelegte Weg der Koppelvorrichtung und die die Koppelvorrichtung beaufschlagende Kraft gemessen und der gemessene Kraft-Weg-Verlauf der Koppelvorrichtung und/oder des Spreizschlosses mit einem entsprechenden Referenz-Kraft-Weg-Verlauf verglichen, wobei der Referenz-Kraft-Weg-Verlauf einen gemittelten Verlauf der Serie der Radbremsen wiedergibt. Aus dem Vergleich zwischen gemessenem Kraft-Weg-Verlauf und dem Referenz-Kraft-Weg-Verlauf wird eine Korrekturgröße ermittelt und die Radbremse entsprechend der Korrekturgröße nachgestellt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Prüfvorrichtung zum Prüfen und Einstellen des Lüftspiels einer nicht eingeschliffenen Radbremse eines Kraftfahrzeuges während der Endmontage einer Achse gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 10, wie beides bspw. im Hause der Anmelderin eingesetzt und hier als bekannt unterstellt wird.

Das Prüfen und Einstellen des Lüftspiels einer Radbremse ist für das sichere Funktionieren einer Radbremse, auch bei Änderung der Randbedingungen wie z.B. durch Materialabtrag an den Reibflächen, der Bremsentemperatur, notwendig. Unter dem Lüftspiel versteht man den Abstand zwischen dem Bremsbelag einer Bremsbacke und der Bremstrommel oder der Bremsscheibe. Es existieren Radbremsen, deren Bremsbacken nur an einem Punkt drehbar gegen den Radträger und die Bremstrommel bzw. Bremsscheibe befestigt sind. Diese Bremsbacken sind schwimmend gelagert. Aus diesem Grund ist die o.g. Definition des Lüftspiels zu präzisieren, damit das einzustellende Lüftspiel genauer beschrieben wird. Das einzustellende bzw. geforderte Lüftspiel ist der gemittelte Abstand zwischen den Bremsbelägen der nicht angesteuerten Bremsbacken und den Reibflächen der Bremstrommel bzw. -scheibe.

Die Radbremse übernimmt drei Funktionen. Das sind:

  • – Spannen,
  • – Lösen und
  • – Einstellen des Lüftspiels der Radbremse.

Das bedeutet, dass bei einem Bremssystem im ungebremsten Zustand des Fahrzeuges ein gefordertes Lüftspiel eingehalten werden muss, damit keine Reibverluste, die sich als Restschleifmomente zwischen Bremsbelag und Bremstrommel oder Bremsscheibe bemerkbar machen, auftreten.

Einerseits ist ein schneller und in der Endphase kraftschlüssiger Zuspannvorgang der Radbremse abzusichern, um ein schnelles Greifen der Radbremse sicherzustellen. Andererseits ist ein Aufspannvorgang zu gewährleisten, der eine vollständige Freigabe der Bremsbacken und damit den Freilauf der Räder garantiert. Der Aufspannvorgang vergrößert den Abstand zwischen Bremsbacken und Reibflächen bis das geforderte Lüftspiel wiederhergestellt ist und unerwünschte Restschleifmomente an den Bremsflächen ausgeschlossen sind.

Zum Überwinden des Lüftspiels werden nur geringe Kräfte übertragen, die einen Grenzwert nicht überschreiten. Zum Gewährleisten eines kraftschlüssigen und formschlüssigen Anlegens der Bremsbeläge der Bremsbacken an die Reibflächen der Bremstrommel ist eine höhere Kraft zu übertragen.

Die Kraft ist abhängig von der Steifigkeit der Radbremse. Die Höhe der Kraft bestimmt den Anlegezeitpunkt. Sie lässt eine Aussage über den Zustand der Radbremse (geschlossen oder offen) ableiten.

Nachfolgend wird der Stand der Technik dargestellt, um darauf aufbauend ein verbessertes Verfahren als auch eine Vorrichtung zum Einstellen des Lüftspiels anzugeben.

In der Praxis werden zum Einstellen des Lüftspiels während der Herstellung eines Fahrzeuges zwei Verfahren einzeln oder in Kombination eingesetzt. Das sind:

  • 1. Prüfen und Einstellen des Lüftspiels mit Hilfe einer Seilzugeinrichtung und
  • 2. Prüfen und Einstellen des Lüftspiels durch Einschleifen („Einbremsen") der Bremsen auf einem Rollenprüfstand.

Die Prüfvorrichtung gemäß Punkt 1 besteht aus folgenden Komponenten: Aktuator zum Erzeugen einer Reck- und Prüfkraft, ein auf einer Linearführung gelagerter Schlitten zum Übertragen des Seilzugspieles auf den Wegtaster und ein Wegaufnehmer zur Spielmessung. Zu Beginn der Messung wird der Schlitten über den Aktuator mit einer Kraft angezogen (Recken). Damit werden die Bremsbacken in der Bremsscheibe unter Produktionsbedingungen zentriert und Setzerscheinungen bei der Lüftspielmessung ausgeschlossen. Nach dem Recken fährt die Kolbenstange des Aktuators und damit der Schlitten in eine Position, die der gelösten Bremse entspricht. Jetzt wird der Nullpunkt des Wegmeßsystems gesetzt. Anschließend fährt der Aktuator mit einer definierten Messkraft an, bis die Bremsbacken sich an die Bremstrommel bzw. -scheibe legen. Im Fall, dass der gemessene Weg nicht innerhalb der zulässigen Toleranz des Seilzugspiels liegt, muss die Bremse manuell nachgestellt und die Messung wiederholt werden. Das Nachstellen einer Justiereinheit erfolgt mit einem Schraubendreher durch Weiterbewegen der Zahnstellung des Zahnrades der Justiereinheit. Dieses Vorgehen stellt eine Fehlerquelle dar, welches dazu führen kann, dass das Lüftspiel mehrmals geprüft und nachgestellt werden muss. Die Taktzeit des Prozesses wird überschritten. Das Spiel am Bremsseilzug ist stark abhängig von der Elastizität des Seilzuges und der restlichen Bauteile der Bremse. Weiterhin beeinflusst die Reibung zwischen Seilzug und Seilzugmantel die Messung. Außerdem muss für jeden Achsentyp der Zusammenhang zwischen Spiel am Seilzug und dem tatsächlichen Lüftspiel der Bremsbacken gesondert ermittelt werden, da je nach Achsentyp Seilzüge mit unterschiedlichen Längen zum Einsatz kommen.

Beim Prüfen und Einstellen des Lüftspiels auf dem Rollenprüfstand nach 2 wird das Fahrzeug mehrmals beschleunigt und abgebremst, um Materialunebenheiten auf den Kontaktflächen abzutragen. Die Bremse wird eingeschliffen „eingebremst". Danach wird mit einem Soll-Endmaß das geforderte Lüftspiel geprüft. Bei Abweichung vom Sollmaß wird das Lüftspiel, über die manuelle Justiereinrichtung an der Bremse mit einem Schraubendreher, neu eingestellt.

Aus der Literatur sind verschiedene Systeme zum Steuern oder Regeln einer elektromechanischen Bremse bzw. Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung einer Fahrzeugbremsanlage und eine Vorrichtung zum Einstellen von Fahrzeugbremsen bekannt. Sie werden in EP 0853 572 B1, DE 198 26 052 C1, EP 0994 797 B1, EP 1479 579 A1, DE 44 33 377 A1 beschrieben.

In EP 0853 572 B1 wird ein System zum Steuern oder Regeln einer elektromechanischen Bremse beschrieben. Dieses System gestattet das Einstellen des Lüftspiels. Die Information für die Bremsbetätigung wird aus der Änderung der Raddrehzahlgeschwindigkeit gewonnen. Das Kontaktsignal für das Anlegen der Reibbeläge wird als Nulldurchgang der Motorbeschleunigung detektiert. In EP 0853 572 B1 wird nicht offenbart, wie das geforderte Lüftspiel eingestellt werden kann, wenn das Fahrzeug steht. In diesem Fall kann das Kontaktsignal nicht, aus dem Nulldurchgang der Motorbeschleunigung, detektiert werden. Eine Änderung der Raddrehzahlgeschwindigkeit zum Bestimmen der Bremsbetätigung liegt ebenfalls nicht vor.

In DE 198 26 052 C1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen des Lüftspiels nach Beendigung des Bremsvorganges beschrieben. Die Größe des erweiterten Lüftspiels serw = s0 + s1 wird in Abhängigkeit des Betriebszustandes eingestellt. Die Vorrichtung setzt einen Elektromotor als Bestandteil des Bremsenstellers sowie Getriebestufen zum Umformen der rotatorischen in eine translatorische Bewegung voraus. Sie führt dann zum Verschieben der Bremsbeläge. Ein Nachteil des Verfahrens ist, dass das Lüftspiel so relativ klein ist, d.h. der Abstand zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe bzw. Bremstrommel so gering ist, dass Restreibmomente in allen Betriebsfällen nicht auszuschließen sind.

Die Patentschrift EP 0994 797 B1 beschreibt ein System zum Steuern oder Regeln einer elektromechanischen Bremse. Das System berücksichtigt beim Anlegen der Bremsbacke, die aktorseitige Systemsteifigkeit mittels des Differenzialquotienten dM/d&phgr; und seiner Grenzwertüberwachung. Es wird nicht offenbart, wie das Anlegen der Bremsbacke unter Berücksichtigung der aktorseitigen Systemsteifigkeit überwacht wird, wenn das Fahrzeug sich im Stand befindet.

In EP 1479 579 A1 wird ein Fahrzeug mit einem Scheibenbremssystem und Verfahren hierzu dargestellt. Das Steuer- und Regelsystem nutzt Zustandsgrößen und Betriebsgrößen des Fahrzeuges, wie z.B. Stellung des Gaspedals zum Einstellen des Lüftspiels. Dabei ist die Größe des Lüftspiels eine Funktion der Höhe der Zustandsgrößen. Die Zustandsgrößen werden von den Betriebszustands-Beobachtereinheiten ermittelt, die Aggregate wie die Brennkraftmaschine, das verschleißlose Bremssystem, das Lenksystem, die Pedaleinheit oder auch Interaktionen mit der Umwelt wie zum Beispiel die Fahrbahnneigung oder den Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug überwachen. Liegt das Zustandssignal innerhalb eines vordefinierten sicherheitskritischen Bereichs, so wird das Lüftspiel auf einen Minimalabstand gesetzt, wobei unerwünschte Restschleifmomente nicht ausgeschlossen werden können.

Die Schrift DE 4433 377 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Einstellen von Fahrzeugbremsen. Das Steuerungssystem wird im Fahrzeug eingesetzt. Es besitzt einen Bremspedal-Sensor und Fahrzeug-Bus-Daten. Durch Zusatzfunktionen (aktives Hin- und Herbewegen) wird die Bremse gangbar gehalten oder nach Fahrzeugstart gängig gemacht. Ein Nachteil des aktiven Öffnens der Bremse entsteht durch Ausfall des Abstandssensors in der Position geschlossen und dem Fahrerwunsch Bremse öffnen. Das System zur Bremssteuerung und -regelung erhält durch den Vergleich des vorgegebenen Abstandes durch den Weggeber mit dem Wert des Abstandssensors eine große Regelabweichung. Dass führt dazu, dass der Stellantrieb die Bremse bis zum Endanschlag öffnet. Somit ist der Ablösevorgang und das damit eingestellte Lüftspiel nicht wie gefordert – nur so weit wie möglich – erfolgt.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Prüfvorrichtung anzugeben, die es gestattet, das geforderte Lüftspiel während der Endmontage der Achse zu prüfen und gemäß der Werksnorm innerhalb von Toleranzen und unter Berücksichtigung der Fehler bei der Messung einzustellen. Hierbei ist ferner zu berücksichtigen, dass das Prüfen und Einstellen des Lüftspiels an einer nicht eingeschliffenen Radbremse vorgenommen werden kann, und zwar unmittelbar nachdem die Radbremse an der Achse montiert ist. Des Weiteren ist zu beachten, dass, aufgrund der Störkontur der Achse mit ihren Lenkern, zum Zuführen der Messeinrichtung und einer Funktionseinheit zum Aufbringen der Kraft für diese Arbeiten nur ein geringer freier Raum zur Verfügung steht.

Die Erfindung wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einer Prüfvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Durch eine definierte Kraft-Weg-Beanspruchung eines Spreizschlosses einer Radbremse bis zur Anlage der Bremsbeläge an der Reibfläche der Radbremse sowie die beanspruchte Ermittlung und Auswertung der hierbei gewonnenen Größen, kann das Lüftungsspiel in einfacher und zuverlässiger Weise ermittelt und eingestellt werden. Hier wird erfindungsgemäß eine mechanisch zumindest weitgehend starre Koppelvorrichtung, insbesondere eine Zugstange, durch eine Durchführung ein zugehörigen Radträgers hindurchgeführt. Die Koppelvorrichtung wird mit dem Spreizschloss (6.3) der Radbremse, mechanisch gekoppelt und mit definierter Kraft entlang eines definierten Weges bewegt. Die Bewegung erfolgt bis die Bremsbeläge der Bremsbacken der Radbremse sicher an der Reibfläche der Radbremse anliegen und/oder eine maximale Kraft aufgewendet und/oder ein maximale Weg zurückgelegt wurde. Der zurückgelegte Weg die die Koppelvorrichtung beaufschlagende Kraft wird gemessen. Der gemessene Kraft-Weg-Verlauf der Koppelvorrichtung und/oder des Spreizschlosses wird mit einem entsprechenden Referenz-Kraft-Weg-Verlauf verglichen, wobei der Referenz-Kraft-Weg-Verlauf einen gemittelten Verlauf der Serie der Radbremsen wiedergibt. Aus dem Vergleich zwischen dem gemessenen Kraft-Weg-Verlauf und dem Referenz-Kraft-Weg-Verlaufs wird eine Korrekturgröße, insbesondere eine zu verstellende Zähnezahl ermittelt und die Radbremse entsprechend der Korrekturgröße nachgestellt.

Damit eine Zerstörung der Prüfvorrichtung und/oder der Radbremse vermieden wird, ist es sinnvoll, die Kraftbeaufschlagung und/oder die Bewegung der Koppelvorrichtung zu begrenzen bzw. abzuschalten, wenn ein maximal zulässiger Weg zurückgelegt wurde und/oder eine maximale Kraft an der Koppelvorrichtung anliegt.

Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist es insbesondere möglich, eine mit dem Verfahren arbeitende Vorrichtung zu konzipieren, die nur einen geringen Platzbedarf erfordert und dadurch in der räumlichen Enge einfach aber dennoch funktionssicher zu bedienen ist.

Sinnvolle Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar. Im Übrigen wird die Erfindung anhand von in den Zeichhnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt

1 eine schematische Darstellung verschiedener Funktionseinheiten einer Prüfvorrichtung zum Prüfen und Einstellen des Lüftspiels,

2 eine Bremsscheibe mit Bremstrommel,

3 ein Handgerät zur Kraft- und Wegmessung,

4 schematische Darstellung einer Nachstelleinheit in den Funktionsendlagen

5 Schnittdarstellungen einer Nachstelleinheit

6 einen Weg- und Kraftverlauf mit Toleranzen.

Die Prüfeinrichtung zum Einstellen des Lüftspiels besteht aus einem Handgerät 1 zur Kraft- und Wegmessung, einer Funktionseinheit 2 zur Messwertaufbereitung und Signalwandlung, einer Funktionseinheit 3 zum Aufbringen der Zugkraft und Verschiebearbeit, einer Funktionseinheit 4 zum Steuern, Bewerten, Anzeigen und Speichern des Messergebnisses und einer Nachstelleinheit 5. Die Nachstelleinheit 5 kann sowohl manuell oder automatisch tätig werden. Die Funktionseinheit 3 kann durch einen Hydraulik- oder Pneumatikzylinder mit Regelventil ausgeführt sein. Vorteilhafterweise wird die Funktionseinheit 3 durch eine regelbare elektromotorische Einheit realisiert, um zusätzliche nichtelektrische Zuleitungen in der Produktionshalle zu vermeiden.

Das Vorgehen beim Prüfen und Einstellen des Lüftspiels wird nachfolgend beschrieben. Die 1 zeigt die Funktionseinheiten 1 bis 5 der Prüfvorrichtung und des Verfahrens sowie eine Radbremse 6. Der Messvektor x beschreibt die gemessenen Größen – Kraft und Weg. Der Führungsvektor w 1 charakterisiert den Sollwert des Lüftspiels und die zulässigen Einstelltoleranzen. Der Führungsvektor w 2 beinhaltet den Verlauf einer Kraft- und Wegkomponente. Die Funktionseinheit 3 ist mit Prozesssicherungsfunktionen ausgestattet, so dass bei Erreichen einer maximalen Kraft und/oder eines maximalen Weges die Funktionseinheit begrenzt bzw. abschaltet.

Die wichtigsten Funktionselemente der Radbremse 6 sind: zwei Bremsbacken 6.1 mit Bremsbelägen 6.2, ein Spreizschloss 6.3, eine Vorspannfeder 6.4, eine Rückholfeder 6.5, eine Justiereinheit 6.6 mit Arretierung 6.12 und eine Bremsscheibe 6.7 mit Durchführung 6.11. Günstigerweise wird als Durchführung eine Bohrung mit Innengewinde an der Bremsscheibe benutzt, die zum Befestigen einer Felge bei der weiteren Montage dient. Die Arretierung 6.12 ist als Rückholfeder ausgeführt. Die Radbremse ist am Radträger 6.9 mit Durchführung 6.10 befestigt. Die Bremsscheibe 6.7 ist als rotationssymmetrischer Körper konstruktiv so geformt, dass sie ebenfalls eine Bremstrommel 6.8 bildet. Ausgewählte Funktionselemente 6.16.2, 6.5 und 6.76.10 werden im Schnitt nach 2 dargestellt.

Das Handgerät 1 zur Kraft- und Wegmessung wird durch die Durchführung 6.10 des Radträgers 6.9 gesteckt und mit dem Spreizschloss 6.3 mechanisch, durch Verdrehen des Handgerätes 1 und der Zugstange 1.1 um 90°, gekoppelt. Der Wegaufnehmer 1.6 misst den Weg der Zugstange ohne Einfluss der Längedehnung des Seils und unabhängig von der Seillänge. Der Kraftaufnehmer 1.7 misst die Kraft am Ort ihres Entstehens ohne Einfluss der Reibkräfte zwischen Seilzug und Seilzugmantel.

Aufgrund der vorhandenen Störkontur ist der frei zugängige Raum für das Zuführen des Handgerätes gering. Vorteilhafterweise wird eine kleine Bauform für das Handgerät 1 gewählt. Sie gestattet dem Anwender ein ergonomisches Arbeiten mit dem Handgerät 1.

Nach der Kopplung wird über die Funktionseinheit 4 das Verfahren zur Lüftspielprüfung gestartet. Die Funktionseinheit 3 erhält von der Funktionseinheit 4 ein Anforderungssignal „Messung starten". Die Funktionseinheit 3 startet automatisch oder durch Bedienerquittierung und erzeugt einen Kraft-Weg-Verlauf. Aufgrund der mechanischen Kopplung des Handgerätes 1 mit der Funktionseinheit 3, über einen Seilzug, wird die Kraft auf das Spreizschloss 6.3 der Radbremse 6 übertragen. Die Kraft und der zurückgelegte Weg der Zugstange 1.1 werden gemäß dem Übersetzungsfaktor des Spreizschlosses (Hebelwirkung) auf die Bremsbacken übertragen bis die Bremsbeläge der Bremsbacken sicher anliegen, d.h. die Reibflächen liegen kraft- und formschlüssig an und das Lüftspiel ist Null. Dabei werden die Kraft beim Anlegen der Bremsbacken und/oder ihre zeitliche und örtliche Ableitung überwacht. Der Messvorgang während des Anzugsvorganges ist abgeschlossen. Ein weiterer Messvorgang kann während des Lösens der Bremse erfolgen. Dazu werden als Startsignal die gemessene Maximalkraft und/oder die 1. Ableitung der Kraft nach der Zeit bzw. nach dem Ort verwendet, um die Systemsteifigkeit bei der Messung zu berücksichtigen. Der Nullpunkt der Wegmessung wird gesetzt. Der Weg wird über die sich verringernde Kraft gemessen, bis die Radbremse 6 entspannt ist. Die Messung ist beendet, wenn der Weg der Zugstange 1.1 sich nicht mehr ändert und die Zugkraft einen minimalen Grenzwert unterschreitet. Die Messgrößen des Messvektors x werden an die Funktionseinheit 2 übertragen. Dort werden sie verstärkt und für die Messwertübertragung zur Funktionseinheit 4 gewandelt. Für die Messwertübertragung im Produktionsumfeld können alle Übertragungsverfahren eingesetzt werden, sofern die Messwerte durch elektromagnetische Störquellen nicht beeinflusst werden. Vorteilhafterweise wird zur Signalübertragung zwischen Funktionseinheit 2 und 4 eine 4–20 mA-Schnittstelle oder ein Lichtwellenleiter verwendet. Der gemessene Kraft-Weg-Verlauf wird mit dem Toleranzband des Referenz-Kraft-Weg-Verlaufs, der in der Funktionseinheit 4 hinterlegt ist verglichen. Das Modell des Referenz-Kraft-Weg-Verlaufs gibt den gemittelten Verlauf der Serie der Radbremsen wieder. Jeder Isolinie des gemittelten Referenz-Kraft-Weg-Verlaufs bei definierter Zahnstellung der Justiereinheit 6.6 ist ein Toleranzband überlagert. Dieses Toleranzband beschreibt die Meßungenauigkeit mit der der gemessene Kraft-Weg-Verlauf behaftet ist. Diese Meßungenauigkeit kann dazu führen, dass ein gemessener Wert weiter entfernt vom berechneten Referenzwert liegt als der tatsächlich vorhandene Wert oder aber dichter am Referenzwert liegt. Die Messungenauigkeit wird mit Hilfe von statistischen Methoden aus Voruntersuchungen bestimmt und in der Funktionseinheit 4 hinterlegt. Als Ergebnis des Vergleichs zwischen dem gemessenen Kraft-Weg-Verlauf und dem Toleranzband des Referenz-Kraft-Weg-Verlaufs wird die zu verstellende Zähnezahl ausgegeben, um die die Justiereinheit 6.6 nachgestellt werden muß, damit das Lüftspiel innerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegt.

Das Nachstellen der Justiereinheit 6.6 erfolgt mit einer Nachstelleinheit 5. Die Nachstelleinheit 5 ist nach 4 ausgeführt. Die linke Seite der Abbildung nach 4 zeigt den Zustand der Nachstelleinheit 5 vor dem Eingriff der Justiereinheit 6.6. Auf der rechten Seite ist der Zustand der Nachstelleinheit 5 nach dem Eingriff in die Justiereinheit 6.6 beschrieben. Die Nachstelleinheit 5 kann von Hand oder automatisch geführt werden. Voraussetzung für das richtige Positionieren der Nachstelleinheit 5 ist, dass die Durchführung 6.11 der Bremsscheibe 6.7 sich über der Justiereinheit 6.6 befindet. Jetzt wird die Nachstelleinheit 5 über die Durchführung 6.11 der Bremsscheibe 6.7 positioniert und so eingeführt, dass das Zahnrad der Justiereinheit 6.6 in den Schlitz des Führungsrohres 5.9 der Nachstelleinheit 5 einfährt. Die Durchführung 6.11 ist mit Befestigungsgewinde für die Felge ausgeführt. Das Führungsrohr 5.9 dient zum Stabilisieren und Führen der Schnecke 5.8 und zum Verdrängen der Arretierungsfeder 6.12. Die Arretierungsfeder 6.12 legt sich in die Mulde 5.15 des Führungsrohres 5.9 und drückt jetzt das Führungsrohr 5.9 in Richtung Justiereinheit 6.6. Vorteilhafterweise ist die Schnecke 5.8 aus einem Werkstoff gefertigt, der bei genügender Zähigkeit eine hohe Festigkeit aufweist. Der Schneckentrieb wird förderlich durch eine Schnecke 5.8 mit hohler Seele ausgeführt. Zum einfachen Instandhalten der Nachstelleinheit 5 ist die Schnecke 5.8 mit Schaft über eine lösbare, kraftschlüssige Verbindung mit der Welle 5.14 gekoppelt.

Nach dem Einführen der Nachstelleinheit 5 wird mit dem Vortrieb der Schnecke 5.8 begonnen, indem die Kurbel 5.3 betätigt wird. Die Schnecke 5.8 wird durch die Bewegung des Bewegungsgewindes 5.6 vorgetrieben. Die Schnecke 5.8 greift dann in das Zahnrad der Justiereinheit 6.6 ein. Sie bewegt sich vor, ohne das Zahnrad zu verstellen, da dieses in seiner Position fixiert wird. Voraussetzung für die Funktion ist, dass das Bewegungsgewinde 5.6 und die Schnecke 5.8 die gleiche Steigung haben und auf die Justiereinheit 6.6 abgestimmt sind. Der Vortrieb der Schnecke 5.8 ist dann mit einem Gang pro Umdrehung gewährleistet.

Nach dem der Vortrieb abgeschlossen ist, fällt die Schlossmutter 5.1 in die axiale Falle 5.2 der Welle 5.14, die hinter dem Bewegungsgewinde 5.6 angeordnet ist. Diese ist durch einen Einstich, der größer als die Schlossmutter 5.1 ist, dargestellt. Das Kollabieren der Schlossmutter 5.1 wird durch zwei Federn 5.7 gewährleistet. Das Kollabieren hat zur Folge, dass die Federn 5.7 zwei Druckknöpfe 5.10 der Entriegelung 5.4 nach außen freigeben. Vorteilhafterweise kann das Freigeben der Druckknöpfe 5.10 durch Druckstifte, die durch die gegenüberliegenden Hälften der Schlossmutter 5.1 geschoben werden und dann auf Druckhülsen wirken, die mit den Druckknöpfen verschraubt sind, unterstützt werden. Die Druckknöpfe 5.10 stützen sich am Gehäuse 5.12 ab, so dass eine axiale Bewegung der Schnecke 5.8 nicht möglich ist. Der Vortrieb ist beendet und das Verstellen des Zahnrades der Justiereinheit 6.6 kann beginnen.

Nach dem Rasten der Schlossmutter 5.1 kann das Verstellen durch Drehen an der Kurbel 5.3 vorgenommen werden. Je nachdem, ob das Lüftspiel vergrößert oder verkleinert werden soll, muss die Drehrichtung gewählt werden. Die Drehung der Kurbel wird über eine Keilwellenverbindung 5.11, die den Längenausgleich realisiert, übertragen. Vorteilhafterweise wird die Bewegung der Kurbel über ein Kegelgetriebe auf die Keilwellenverbindung übertragen. Das Verstellen des Zahnrades der Justiereinheit 6.6 erfolgt nur durch Weiterbewegen von ganzen Zähnen. Dieses Verhalten wird bei manuellem Verstellen durch eine Feder 5.13 mit Exzenter unterstützt. Sie verleiht der Kurbel 5.3 ein exzentrisches Moment und macht sich als Totpunkt an der Kurbel 5.3 bemerkbar. Nach dem Verstellen des Zahnrades der Justiereinheit 6.6 wird die Schnecke 5.8 zurückgefahren. Dazu werden die Druckknöpfe 5.10 der Entriegelung 5.4 gedrückt. Die Schlossmutter 5.1 wird aus der Falle 5.2 gehoben. Durch die Druckfeder 5.5 der Platte wird die Schlossmutter 5.1 auf das Bewegungsgewinde 5.6 gezwungen. Bei weiterem Drehen der Kurbel 5.3 wird die Schnecke 5.8 aus dem Bereich des Zahnrades der Justiereinheit 6.6 geschraubt, wobei das Zahnrad der Justiereinheit 6.6 in seiner Stellung verbleibt. Die Arretierungsfeder 6.12 legt sich an das Zahnrad der Justiereinheit 6.6 und verhindert so ein Verstellen des Zahnrades. Ist die Arretierungsfeder 6.12 in dieser Position, kann die Nachstelleinheit entfernt werden. Zum Überprüfen des neu eingestellten Lüftspiels wird die Messung wiederholt. Erst nachdem das Handgerät 1 in einer Gerätemulde mit Endlagenschalter abgelegt ist und durch ein Kontaktsignal des Endlagenschalter der Funktionseinheit 4 signalisiert wurde, das keine mechanische Verbindung zwischen der Vorrichtung zum Prüfen und Einstellen des Lüftspiels und der Achse besteht, kann die Achse abtransportiert werden. Vorteilhafterweise wird die Nachstelleinheit 5 ebenfalls in einer Gerätemulde mit Endlagenschalter abgelegt und abgefragt.

In 3 wird das Handgerät 1 zur Kraft- und Wegmessung dargestellt. Es besteht aus: einer gehärteten Zugstange 1.1 mit Hammerkopf aus austenitischen Stahl, einem oberen Gehäuse 1.2 mit Zugstangenführung aus austenitischen Stahl, einem unteren Gehäuse 1.3, welches den Griff bildet, einem Seilzug 1.4, den geschirmten Signalleitungen 1.5 für die Kraft- und Wegsignale, dem induktiven Wegsensor 1.6 und dem Kraftsensor 1.7 sowie einem Dom 1.9 mit Zugentlastung. Die lösbaren Verbindungen zwischen oberen Gehäuse 1.2 und unteren Gehäuse 1.3 sowie zwischen unteren Gehäuse 1.3 und Dom 1.9 sind form- und kraftschlüssig. Der Seilzug 1.4 wird zum Minimieren der Reibung zwischen Seilzugseele und Mantel vorteilhaft mit einem Gleitschlauch ausgeführt, wobei zusätzlich die Mantelfläche der Seilzugseele mit einem druckfesten Gleitmittel benetzt ist. Für die Zugstange 1.1 mit Hammerkopf und dem oberen Gehäuse 1.3 mit Zugstangenführung können alle nichtmagnetischen Materialen mit hoher Festigkeit eingesetzt werden. Die gehärtete Zugstange 1.1 wird so ausgelegt, dass ihre mechanische Festigkeit größer ist als die maximale Zugkraft der Funktionseinheit 3. Vorteilhafterweise wird die gehärtete Zugstange 1.1 über eine lösbare, formschlüssige Verbindung 1.8 mit dem Kraftsensor 1.7 gekoppelt. Der induktiven Wegsensor 1.6 besteht aus einer Differenzialspule, in der sich die Zugstange 1.1 bewegt. Auf der Zugstange ist magnetisches Material aufgebracht.

In 4 werden anhand von zwei Abbildungen die Elemente der Nachstelleinheit in den Funktionsendlagen dargestellt. Die Nachstelleinheit besteht aus: einer Schlossmutter 5.1, einer axialen Falle 5.2, einer Kurbel 5.3, einer Entriegelung 5.4, die durch zwei Druckknöpfe 5.10 gebildet wird, einer federnd gelagerten Platte, einem Bewegungsgewinde 5.6, zwei Federn 5.7, einer Schnecke 5.8, einem Führungsrohr 5.9, einer Keilwellenverbindung 5.11 und einem Gehäuse 5.12. Die Funktionsweise der Nachstelleinheit wird im o.g. Text beschrieben.

In 5 werden die Elemente der Nachstelleinheit nach 4 durch zwei Schnittdarstellungen detailliert dargestellt.

In 6 wird der Kraft-Weg-Verlauf der Bremsbacken 6.1 der Radbremse 6 bei verschiedenen Zähnezahlen z als Kurvenschar von Isolinien dargestellt. Um jeden Kraft-Weg-Verlauf, je definierter Zähnezahl z, ist die Messunsicherheit als Toleranzband gelegt.


Anspruch[de]
Verfahren zum Prüfen und Einstellen des Lüftspiels einer Radbremse eines Kraftfahrzeuges,

gekennzeichnet durch die nachfolgende Kombination von Merkmalen,

eine mechanisch zumindest weitgehend starre Koppelvorrichtung, insbesondere eine Zugstange (1.1) wird durch eine Durchführung (6.10) eines Radträgers (6.9) hindurchgeführt,

die Koppelvorrichtung wird mit einem Spreizschloss (6.3) der Radbremse, mechanisch gekoppelt,

die Koppelvorrichtung wird mit definierter Kraft entlang eines definierten Weges bewegt, bis die Bremsbeläge der Bremsbacken der Radbremse sicher an der Reibfläche der Radbremse anliegen,

der zurückgelegte Weg der Koppelvorrichtung wird gemessen,

die die Koppelvorrichtung beaufschlagende Kraft wird gemessen,

der gemessene Kraft-Weg-Verlauf der Koppelvorrichtung und/oder des Spreizschlosses (6.3) wird mit einem entsprechenden Referenz-Kraft-Weg-Verlauf verglichen, wobei der Referenz-Kraft-Weg-Verlaufs einen gemittelten Verlauf der Serie der Radbremsen wiedergibt,

aus dem Vergleich zwischen gemessenem Kraft-Weg-Verlauf und dem Referenz-Kraft-Weg-Verlaufs wird eine Korrekturgröße, insbesondere eine zu verstellende Zähnezahl ermittelt und

die Radbremse wird entsprechend der Korrekturgröße nachgestellt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen einer maximalen Kraft und/oder eines maximalen Weges die Kraftbeaufschlagung der Koppelvorrichtung begrenzt bzw. abschaltet wird und dass bei Erreichen einer maximalen Kraft und/oder eines maximalen Weges die Bewegung der Koppelvorrichtung begrenzt bzw. abschaltet wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemessenem Kraft-Weg-Verlauf und/oder seine zeitliche und örtliche Ableitung ermittelt wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für verschiedene Korrekturgrößen jeweils eine Isolinie des gemittelten Referenz-Kraft-Weg-Verlaufs definiert wird und dass jeder Isolinie ein Toleranzband überlagert wird. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Toleranzbandes entsprechend der Messungenauigkeit, mit der der gemessene Kraft-Weg-Verlauf behaftet ist, gewählt wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messungenauigkeit mit Hilfe von statistischen Methoden aus Voruntersuchungen bestimmt und insbesondere in einer Funktionseinheit (4) hinterlegt wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem neu eingestellten Lüftspiels die Messung wiederholt wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weiterer Messvorgang während des Lösens der Bremse, d.h. bei einer Rückbewegung der Koppelvorrichtung, vorgenommen wird. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Startsignal für die Messung bei der Rückbewegung die gemessene Maximalkraft und/oder die 1. Ableitung der Kraft nach der Zeit bzw. nach dem Ort ermittelt und verwendet wird. Prüfvorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1,

gekennzeichnet durch die Gemeinsamkeit folgender Merkmale,

– ein Handgerät (1) zur Kraft- und Wegmessung,

– eine Funktionseinheit (2) zur Messwertaufbereitung und Signalwandlung,

– eine Funktionseinheit (3) zum Aufbringen der Zugkraft und Verschiebearbeit,

– eine Funktionseinheit (4) zum Steuern, Bewerten, Anzeigen und Speichern des Messergebnisses und

– eine Nachstelleinheit (5) auf.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachstelleinheit (5) manuell betätigbar ist. Prüfvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachstelleinheit (5) automatisch betätigbar ist. Prüfvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionseinheit (3) einen Hydraulik- oder Pneumatikzylinder mit Regelventil aufweist. Prüfvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionseinheit (3) eine regelbare elektromotorische Einheit aufweist.






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