DE4024771A1 - Verfahren und vorrichtung zur ueberwachung der temperatur der bremsbelagsaetze eines kraftfahrzeugs, insbesondere eines lastkraftwagens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Temperatur der Bremsbelagsätze eines Kraftfahrzeuges, insbe­ sondere eines Lastkraftwagens, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei Kraftfahrzeugen, insbesondere Lastkraftwagen, unterlie­ gen die Fahrzeugbremsen einer hohen Beanspruchung. Diese Be­ anspruchung ist nicht nur von der Fahrweise des Fahrzeugfüh­ rers, sondern auch stark von der jeweiligen Geländetopo­ graphie abhängig. Dabei kommt der Betriebssicherheit der Fahrzeugbremsen erhebliche Bedeutung zu, insbesondere bei Spezialfahrzeugen für Gefahrengut, wie zum Beispiel Tank­ lastzügen, Silofahrzeugen und dergleichen.

Unter normalen Betriebsbedingungen erreichen die Bremsbelag­ sätze maximale Betriebstemperaturen von ca. 180°C bis 220°C. Steigt die Betriebstemperatur deutlich stärker an, so zum Beispiel bis 300°C, neigen die überhitzten Bremsbeläge zum Fressen und blockieren den entsprechenden Radsatz. Ein blockierter Radsatz schädigt nicht nur die entsprechenden Reifen erheblich, sondern führt auch zu einer Instabilität des Fahrzeugs und damit verbundenen gefährlichen Fahrsitua­ tionen. In der Vergangenheit konnte festgestellt werden, daß viele schwere LKW-Unfälle ihre Ursache in blockierten Rad­ sätzen aufgrund Überhitzung der Bremsbelagsätze haben. Da mit Lastkraftwagen wie Tanklastzügen, Silofahrzeugen und dgl. auch umweltgefährdende Stoffe wie Öl, Benzin, chemische Stoffe usw. transportiert werden, ist eine erhebliche Um­ weltgefährdung durch überhitzte Bremsbelagsätze gegeben. Auch ist zu berücksichtigen, daß beim Transport durch wald­ brandgefährdete Gebiete verunglückte Fahrzeuge Brände aus­ lösen können, die erheblichen wirtschaftlichen Schaden an­ richten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erkennen einer gefährlichen Betriebstemperatur eines Brems­ belagsatzes anzugeben sowie eine Vorrichtung zur Durchfüh­ rung des Verfahrens vorzuschlagen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An­ spruches 1 gelöst. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist im Anspruch 5 angegeben.

Durch die kontinuierliche, wiederholte Abfrage der Tempera­ tur der Bremsbelagsätze und Vergleich mit einem Temperatur­ grenzwert wird eine permanente Kontrolle der Betriebstempe­ ratur der Bremsbelagsätze ermöglicht. Die vorzugsweise in äquidistanten Zeitabschnitten erfolgende Temperaturabfrage der einzelnen Bremsbelagsätze erhöht somit die Betriebssi­ cherheit des Kraftfahrzeuges. Da bei Überschreitung des Temperaturgrenzwertes ein Alarmsignal ausgelöst wird, kann der Fahrer frühzeitig eine gefährliche Situation erkennen, das Fahrzeug anhalten und entsprechende Gegenmaßnahmen ein­ leiten.

Durch die Abspeicherung der auftretenden maximalen Tempera­ turwerte in einem Datenspeicher werden ähnlich eines Fahr­ tenschreibers die an den einzelnen Bremsbelagsätzen aufge­ tretenen maximalen Temperaturwerte festgehalten. Nach einem Unfall kann der Datenspeicher entsprechend ausgewertet wer­ den, so daß eine Aussage darüber möglich ist, ob die Un­ fallursache in einer Überhitzung der Bremsbeläge lag. Vor­ teilhaft erfolgt dabei die Ablage der einzelnen maximalen Temperaturen unter Hinzufügung eines Zeitpunktes der maximalen Betriebstemperatur.

Darüber hinaus ermöglicht die Abspeicherung der aufgetretenen maximalen Temperaturen eine Trendausgabe über die Betriebs­ temperatur eines Bremsbelagsatzes. So kann erkannt werden, daß die Temperatur eines Bremsbelagsatzes dem Trend nach ansteigt und frühzeitig - insbesondere vor Auftreten unzu­ lässig hoher Betriebstemperaturen - eine entsprechende War­ tung vorgenommen werden. Hieraus ergibt sich auch eine hö­ here Lebensdauer eines Bremsbelagsatzes, was bei einem mehr­ achsigen Lastkraftwagen auch erhebliche Kosteneinsparungen zur Folge hat.

Vorteilhaft wird die Abfrage der einzelnen Temperaturen auch nach Erzeugung eines Alarmsignals in den vorgegebenen Zeit­ abständen weitergeführt, so daß auch an verschiedenen Brems­ belagsätzen zeitgleich auftretende überhöhte Betriebstempe­ raturen erkannt werden können.

Die zur Durchführung des Verfahrens vorgesehene Vorrichtung nach Anspruch 5 ist vorzugsweise mit einem als E²-PROM aus­ gebildeten Speicher versehen. Dieses an sich bekannte Bau­ teil hat den Vorteil, die abgespeicherten Daten ohne äußere Energiezufuhr zu halten, so daß ein derartiges Bauteil be­ vorzugt als Unfallschreiber verwendet werden kann. Abgespei­ cherte Daten können durch neue Daten überschrieben werden. Da ein Schreibzyklus nur dann auftritt, wenn der aktuelle Wert größer als der abgespeicherte Wert ist, ist die Lebens­ dauer des E²-PROM ausreichend groß.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der ein nachfolgend im einzelnen beschriebenes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung als schematisches Block­ schaltbild dargestellt ist.

Die auf eine jeweilige Bremsscheibe 21.1 bis 21.n wirkenden Bremsbelagsätze 20.1 bis 20.n weisen mindestens einen Tempe­ ratursensor S1 bzw. Sn auf. Es ist ausreichend, pro Bremsbe­ lagsatz 20.1 bis 20.n einen Temperatursensor S1 bis Sn anzu­ ordnen; vorteilhaft wird jedoch jedem Bremsbelag ein Tem­ peratursensor zugeordnet.

Die Temperatursensoren S1 bis Sn stehen über Signalleitungen 11.1 bis 11.n mit einem Multiplexer 5 in Verbindung, der zyklisch die auf den Signalleitungen 11.1 bis 11.n anste­ henden Temperatursignale über seinen Ausgang 6 auf einen Analog/Digital-Wandler 7 weiterschaltet. Die wiederholte Abfrage der einzelnen Signalleitungen 11.1 bis 11.n erfolgt vorteilhaft in äquidistanten Zeitabschnitten. Das Tempera­ tursignal des Temperatursensors S1 bis Sn wird vom Analog-/ Digital-Wandler 7 in digitaler Form einer Steuer- und Überwachungseinheit 1 übermittelt, in der die Temperatursig­ nale weiterverarbeitet, unter anderem mit einem vorgebbaren Temperaturgrenzwert verglichen werden.

Die vorteilhaft aus einem Mikroprozessor gebildete Steuer- und Überwachungseinheit 1 ist mit einem Speicher 2 ver­ bunden. Im Speicher 2 ist jedem Bremsbelagsatz 20.1 bis 20.n bzw. Temperatursensor S1 bis Sn ein Speicherplatz fest zuge­ ordnet. Neben dem Vergleich jeder abgefragten Temperatur mit dem vorgebbaren Temperaturgrenzwert überprüft die Steuer­ und Überwachungseinheit 1, ob die gerade abgefragte Tempera­ tur eines Bremsbelagsatzes größer ist als die auf dem dem Bremsbelagsatz entsprechenden Speicherplatz des Speichers 2. Ist die abgefragte Temperatur größer, wird ihr Wert unter Löschung des alten Speicherplatzinhalts als neuer maximaler Temperaturwert des Bremsbelagsatzes eingeschrieben. Ist die abgefragte Temperatur geringer, bleibt der Speicherplatz­ inhalt unverändert. Der Datenspeicher 2 ist vorteilhaft ein handelsüblicher EE-PROM. Ein derartiger handelsüblicher EE-PROM benötigt keine äußere Energiezufuhr zur Aufrecht­ erhaltung seines Speicherinhalts und ist daher als eine Art Fahrtenschreiber für die während des Betriebs eines Kraft­ fahrzeugs, insbesondere Lastkraftwagens an den Bremsbelag­ sätzen maximal aufgetretenen Temperaturen einsetzbar. Auch nach Unterbrechung der Stromversorgung - zum Beispiel durch einen Unfall - bleibt der Inhalt des E²-PROM-Speicher erhal­ ten, so daß überprüfbar ist, ob ein Unfall auf Bremsversagen infolge einer Übertemperatur an den Bremsbelagsätzen 20.1 bis 20.n zurückzuführen ist.

Um dem Führer des Kraftfahrzeugs bzw. Lastkraftwagens wäh­ rend des Betriebs des Fahrzeugs die Überhitzung eines Brems­ belagsatzes zu signalisieren, ist vorgesehen, die Steuer- und Überwachungseinheit 1 über Steuerleitungen 12 mit aku­ stischen Meldern 13 und/oder einer optischen Anzeige 14 zu verbinden. Stellt die Steuer- und Überwachungseinheit 1 durch den Vergleich des abgefragten Temperatursignals mit dem vorgebbaren Temperaturgrenzwert fest, daß der Grenzwert überschritten ist, wird über die Steuerleitungen 12 der aku­ stische Melder 13 und/oder die optische Anzeige 14 akti­ viert. Der Melder 13 bzw. die Anzeige 14 bleibt mindestens so lange eingeschaltet, bis der Führer des Kraftfahrzeugs bzw. Lastkraftwagens durch Drücken des Tasters 15 die Mel­ dung quittiert.

Zur Anzeige der Temperatursignale ist die Steuer- und Über­ wachungseinheit 1 mit vorzugsweise dreistelligen Segmentan­ zeigen 3.1 bis 3.n verbunden. Vorteilhaft werden die Anzei­ gen 3.1 bis 3.n derart betrieben, daß alle in einem Abfrage­ zyklus abgefragten Temperatursignale auf den entsprechenden Anzeigen 3.1 bis 3.n zur Anzeige gebracht und gehalten wer­ den. Bei einem folgenden Abfragezyklus werden die angezeig­ ten Temperaturwerte entweder überschrieben oder alle Anzei­ gen mit Beginn des folgenden Abfragezyklus zunächst genullt.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist zur Anzeige aller Temperatursignale eine einzelne Anzeige, z. B. 3.1 vor­ gesehen, der eine die Nummer des entsprechenden Bremsbelag­ satzes angebende Anzeige 4 vorgeschaltet ist. Vorteilhaft wird die Steuer- und Überwachungseinheit 1 so betrieben, daß bei Überschreiten des vorgegebenen Temperaturgrenzwertes das entsprechende Temperatursignal unter Anzeige der Nummer des Bremsbelagsatzes gehalten wird. Nachfolgende Vergleiche füh­ ren dann nicht zu einem Überschreiben der Anzeige.

Es kann auch vorteilhaft sein, an der Steuer- und Überwa­ chungseinheit 1 einen Analogausgang 40 vorzusehen, über den eine Anzeige im Führerhaus des Kraftfahrzeugs gesteuert ist. Auf der Anzeige wird dann die während eines Abfragezyklus aufgetretene maximale Temperatur angezeigt. Der Fahrer kann so frühzeitig erkennen, ob einer der Bremsbelagsätze eine kritische Betriebstemperatur zeigt.

Über eine Auslese- und Löscheinheit 30, die über Daten- und Steuerleitungen 16 mit der Steuer- und Überwachungseinheit 1 verbunden ist, besteht die Möglichkeit, die während eines Betriebs aufgetretenen maximalen Temperaturen aus dem Spei­ cher 2 auszulesen und auf die Anzeigen 3.1 bis 3.n zu schal­ ten.

Auf diese Weise kann der Trend des Temperaturverlaufs eines Bremsbelagsatzes während der Betriebsdauer des Kraftfahrzeu­ ges erkannt und frühzeitig Wartungsarbeiten bzw. Gegenmaß­ nahmen eingeleitet werden. Es hat sich nämlich gezeigt, daß mit steigender Temperatur der Bremsbelagsätze 20.1 bis 20.n die Lebensdauer der Bremsbeläge deutlich abnimmt. Durch die erfindungsgemäße Überwachung der Maximaltemperatur der Bremsbelagsätze können daher notwendige Wartungsarbeiten frühzeitig durchgeführt und somit die Lebensdauer der Brems­ belagsätze deutlich erhöht werden.

Über die Auslese- und Löscheinheit 30 ist ferner der Inhalt des Speichers 2 löschbar. Hierzu ist an der Auslese- und Löscheinheit 30 ein Schlüsselschalter 31 vorgesehen, so daß nur berechtigte Personen den Speicherinhalt des Speichers 2 löschen können.

Es ist vorteilhaft, die Auslese- und Löscheinheit 30 über Steckkontakte 29 mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu verbinden. So kann eine Auslese- und Löscheinheit 30 für mehrere Vorrichtungen an verschiedenen Fahrzeugen verwendet werden. Gegebenenfalls über die Auslese- und Löscheinheit 30 mögliche Manipulationen der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch den Führer des Kraftfahrzeugs bzw. Lastkraftwagens können somit vermieden werden.

In Weiterbildung der Erfindung sind die Steuer- und Überwa­ chungseinheit 1, der Speicher 2, der Multiplexer 5 und der Analog/Digital-Wandler 7 zusammen mit den notwendigen Anzei­ gen 3.1 bis 3.n in einem gemeinsamen Gehäuse 10 angeordnet, welches mit einer Gehäuseheizung 8 versehen ist. Die Gehäu­ seheizung 8 wird über eine Steuereinheit 9 betrieben, die über einen Temperatursensor 17 die Innentemperatur des Ge­ häuses 10 erfaßt. Sinkt die Innentemperatur des Gehäuses 10 unter einen kritischen Wert, wird die Gehäuseheizung 8 in Betrieb genommen. Es ist so sichergestellt, daß eine für die elektronischen Baugruppen zulässige Minimaltemperatur nicht unterschritten wird.

Die Steuereinheit 9 sowie die Gehäuseheizung 8 wird über das Bordnetz des Kraftfahrzeugs gespeist. Am Gehäuse 10 sind hierfür Anschlüsse 28 vorgesehen, welche über einen Span­ nungswandler 18 und entsprechende Ausgänge 19 die Strom­ versorgung der einzelnen elektronischen Baugruppen sicher­ stellt. Der Spannungswandler 18 ist insbesondere bei Last­ kraftwagen notwendig, da deren Bordnetz mit 24 V betrieben ist, so daß eine Umsetzung auf die notwendigen Versorgungs­ spannungen unerläßlich ist.

Claims (9)

1. Verfahren zur Überwachung der Temperatur der Bremsbelag­ sätze (20.1 bis 20.n) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Lastkraftwagens, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß die Temperatur eines ersten Bremsbelagsatzes (20.1) abgefragt wird,
• b) daß die abgefragte Temperatur mit einem vorgebbaren Temperaturgrenzwert verglichen wird,
• c) daß bei Überschreitung des Temperaturgrenzwertes ein Alarmsignal ausgelöst wird,
• d) daß die abgefragte Temperatur mit einem abgespeicher­ ten Temperaturwert verglichen wird, der in einem dem abgefragten Bremsbelagsatz (20.1) zugeordneten Spei­ cherplatz eines Speichers (2) eingeschrieben ist,
• e) daß der Speicherplatz mit der abgefragten Temperatur überschrieben wird, wenn der darin abgespeicherte Temperaturwert kleiner ist als die abgefragte Tempe­ ratur,
• f) daß unter Wiederholung der Verfahrensschritte a) bis e) wiederholt alle Bremsbelagsätze (20.1 bis 20.n) nacheinander abgefragt, geprüft und die maximale Temperatur des jeweiligen Bremsbelagsatzes (20.1 bis 20.n) abgespeichert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Speicher abgespei­ cherten maximalen Temperaturen der Bremsbelagsätze (20.1 bis 20.n) nach Eingabe eines Startsignals ausgegeben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abspeicherung der abge­ fragten maximalen Temperaturen unter Zuordnung einer Zeitmarke erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfrage der einzelnen Temperaturen auch nach Auftreten eines Alarmsignals wei­ tergeführt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Bremsbelagsatz (20.1 bis 20.n) zumindest ein Temperatursensor (S1 bis Sn) zu­ geordnet ist, daß alle Temperatursensoren (S1 bis Sn) über einen Multiplexer (5) mit einer zentralen Steuer­ und Überwachungseinheit (1) verbunden sind und daß die Steuer- und Überwachungseinheit (1) mit einem Speicher (2) und einem Alarmgeber (13, 14) in Verbindung steht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (2) ein EE-PROM ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Überwa­ chungseinheit (1) mit einer Auslese- und Löscheinheit (30) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Überwa­ chungseinheit (1) mit mindestens einer Anzeige (3.1 bis 3.n) zur Anzeige der aktuell abgefragten Temperaturwerte verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung in einem vorzugsweise beheizbaren Gehäuse (10) angeordnet ist.