CN115038624A - 用于通过在制动卡钳本体与轮毂保持器之间的接合部处的力检测装置来确定制动扭矩的系统和方法 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于对制动力进行检测的装置1，该制动力是由制动卡钳10在制动事件时并且由于制动事件而施加在轮毂保持器20上的制动力。装置适于通过施加拧紧力的拧紧器件60而安装在位于制动卡钳10与轮毂保持器或制动卡钳支撑件20之间的紧固接合部(i、ii)处。装置1包括低摩擦本体2、卡钳‑轮毂‑保持器元件3、传感器元件4和电接口5。呈垫圈或盘状的板的形式的低摩擦本体2适于在固定接合部(i、ii)处与制动卡钳10和轮毂保持器20紧密接触。卡钳‑轮毂‑保持器连接元件3连接到低摩擦本体并且与低摩擦本体成一体，并且当检测装置1被安装时，卡钳‑轮毂‑保持器连接元件3适于机械地连接到制动卡钳10和轮毂保持器20两者，以确定机械连接，制动力通过该机械连接被至少部分地释放。卡钳‑轮毂‑保持器连接元件3易于变形，使得卡钳‑轮毂‑保持器连接元件3中存在的应变和/或应力取决于作用在卡钳‑轮毂‑保持器连接元件3上的总力。低摩擦本体2被构造成将拧紧力与制动力分离，以使拧紧力对检测装置1的影响最小化，使得卡钳‑轮毂‑保持器连接元件3的上述变形和/或应变代表了源自制动事件的上述制动力。传感器元件4连接到卡钳‑轮毂‑保持器连接元件3并且被配置成对存在于卡钳‑轮毂‑保持器连接元件3中的应变进行检测并且生成对检测到的应变进行指示且代表了制动力的至少一个电信号S。电接口5连接到上述传感器元件4，以用于对生成的所述至少一个电信号S进行传导并且使生成的所述至少一个电信号S可用。还描述了用于对制动扭矩进行确定的对应方法和系统。

Description

用于通过在制动卡钳本体与轮毂保持器之间的接合部处的力 检测装置来确定制动扭矩的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于对制动力进行检测的装置，该装置适于安装在制动卡钳与相应的轮毂保持器之间的固定接合部处。

本发明还涉及一种使用上述装置的制动扭矩测量系统及其方法。

本发明还涉及一种配备有至少一个上述装置的制动卡钳组件。

背景技术

为了对制动系统、例如电子控制的盘式制动系统进行控制、监控和启动，实时并尽可能准确地了解在制动动作期间由制动系统的制动卡钳施加的制动力或扭矩值是非常有用的。

然而，难以以准确且可靠的方式直接对由制动系统的制动卡钳施加的制动力和/或扭矩进行测量。

在这方面，现有技术倾向于基于间接测量来确定制动扭矩和/或力，间接测量是指与制动扭矩和/或力密切相关的量、例如作用在制动卡钳的不同点处的力。

另一方面，有必要考虑额外需要使用尽可能小型化且紧凑的传感器装置，以便传感器装置可以轻松地结合到制动系统中而不会引起功能问题。

在这方面，能够使用应变传感器对作用在制动卡钳支撑件与车辆轮毂之间的侧向(剪切)力进行检测和/或测量的一些紧凑型传感器装置是已知的。

插置在卡钳与轮毂保持器之间并且利用不同的力或应变或应力传感器技术的各种类型的传感器在文献中是已知的。

还已知柱形(即，“垫圈形”)传感器，用以提供关于制动扭矩的信息，该制动扭矩起始于由在卡钳与轮毂保持器之间的接合部处产生的摩擦力引起的变形。这些概念不能忽视螺钉的存在，螺钉的拉力旨在产生摩擦力，在使用中，所述摩擦力对于抵消由于制动引起的切向应力是必不可少的。

然而，此类装置提供的结果很大程度上取决于用于固定两个部件的螺钉的拧紧扭矩，在这两个部件之间测量力。换言之，结果严重依赖于轴向力，轴向力构成相对于制动力和/或扭矩估计的准确性的干扰。

鉴于上述情况，强烈需要设计一种装置，以更准确地检测由于制动动作而由制动卡钳释放在轮毂保持器上的力，从而使拧紧力对结果的影响最小化。

还强烈需要通过在制动卡钳本体与制动卡钳支撑件或轮毂保持器之间的接合部处执行的测量来更准确地确定制动扭矩和/或力的装置和方法。

对于这种应用，对测量装置的额外要求是紧凑性、坚固性、易于安装性(例如，使用已经提供的用于对制动卡钳进行固定的固定系统)、以及在固定式或浮动式盘式卡钳制动器的情况下使用的多功能性。

如上所述，现有技术目前可用的解决方案不能完全满足上述要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种制动力检测装置，该制动力检测装置可以至少部分地解决以上参照现有技术描述的缺点，并且响应于在所考虑的技术领域中特别感受到的上述需要。

这些和其他目的通过根据权利要求1所述的检测装置来实现。

这种方法的一些有利实施方式是从属权利要求2-17的主题。

本发明的另一目的是提供一种对应的制动扭矩测量系统，所述对应的制动扭矩测量系统构造成对由车辆的制动系统的实现方式所产生的制动扭矩进行确定，并且所述对应的制动扭矩测量系统采用所述装置。

该目的通过根据权利要求18的过程实现。

这种系统的一些有利实施方式是从属权利要求19-22的主题。

本发明的另一目的是提供一种用于车辆的制动系统的制动卡钳组件，该车辆的制动系统设置有上述检测装置中的至少一个检测装置。

这些和其他目的通过根据权利要求23的装置实现。

这种制动卡钳组件的有利实施方式是从属权利要求24的主题。

本发明的另一目的是提供一种包括多个制动卡钳组件的车辆的制动系统。

这些和其他目的通过根据权利要求25所述的制动系统来实现。

最后，本发明的目的是提供一种用于对制动扭矩进行测量的方法，该方法被构造成：通过在制动卡钳与相应的轮毂保持器或支撑件20之间的至少一个固定接合部处实施的检测来对由用于车辆的制动系统的致动产生的制动扭矩进行确定。

这些和其他目的通过根据权利要求26的方法来实现。

这种系统的一些有利实施方式是从属权利要求27-28的主题。

附图说明

根据本发明的装置、系统和方法的另外的特征和优点将从以下参照附图以非限制性示例的方式给出的优选实施方式的描述中变得显而易见，在附图中：

-图1示出了根据本发明实施方式的制动力检测装置的透视图；

-图2示出了根据本发明的装置的另一实施方式的透视图；

-图3示出了装置的另一实施方式的分解图的透视图；

-图4示出了装置的另一实施方式的分解图的透视图；

-图5示出了装置的另一实施方式的分解图的透视图；

-图6和图7示出了将根据图1至图5中的一者示出的装置插入到根据本发明的制动卡钳组件的相应方式。

具体实施方式

参考图1至图7描述了检测装置1，检测装置1用于对源自制动事件的制动力进行检测，该制动力是由制动卡钳10在制动事件时并且由于制动事件而施加在轮毂保持器或制动卡钳支撑件20上的制动力。

这种检测装置1适于通过施加拧紧力的拧紧器件60而安装在位于制动卡钳10与轮毂保持器或制动卡钳支撑件20之间的固定或紧固接合部(i、ii)处。

装置1包括低摩擦本体2、卡钳-轮毂-保持器元件3、以及另外的至少一个传感器元件4和电接口5。

低摩擦本体2成形为垫圈或板或轴承。

卡钳-轮毂-保持器连接元件3连接到前述低摩擦本体并且与前述低摩擦本体成一体。

此外，当检测装置1安装在固定接合部(i、ii)处时，卡钳-轮毂-保持器连接元件3适于机械地连接到制动卡钳10和轮毂保持器或制动卡钳支撑件20两者，以形成机械连接，上述制动力通过该机械连接从制动卡钳10被至少部分地释放到轮毂保持器或制动卡钳支撑件20。

卡钳-轮毂-保持器连接元件3易于变形，使得卡钳-轮毂-保持器连接元件3中局部存在的变形和/或应变取决于作用在卡钳-轮毂-保持器连接元件3上的总力。

上述低摩擦本体2被构造成将(由拧紧器件、例如螺钉产生的)拧紧力与制动力分离，以使拧紧力对检测装置1的影响最小化，使得存在于卡钳-轮毂-保持器连接元件3中的上述变形和/或应变代表了源自由制动卡钳10通过卡钳-轮毂-保持器连接元件3施加在轮毂保持器或制动卡钳支撑件20上的制动事件的制动力。

至少一个传感器元件4操作性地连接到卡钳-轮毂-保持器连接元件3，并且至少一个传感器元件4被配置成对存在于卡钳-轮毂-保持器连接元件3中的变形和/或应变进行检测并且生成对检测到的变形和/或应变进行指示且代表了制动力的至少一个电信号S。

电接口5连接到上述传感器元件4，以用于对生成的所述至少一个电信号S进行传导并且使生成的所述至少一个电信号S可用。

根据该装置的一种实施选项，上述低摩擦本体2包括轴承。

根据特定的实施选项，这种轴承是滑动轴承。

根据另一个实施选项，这种轴承是轴向推力轴承、滚珠轴承或滚柱轴承。

根据该装置的另一实施选项，上述低摩擦本体2包括低摩擦聚合物材料层或由具有低摩擦系数的材料形成的不同减摩元件。

根据另一实施选项，低摩擦本体2包括由金属和/或陶瓷和/或聚合物材料制成的元件，低摩擦系数涂覆部被施加到该元件。

根据各种可能的实施示例，低摩擦本体2包括大致盘状或垫圈状的板。

根据该装置的另一种实施选项，上述低摩擦本体2包括涂敷有低摩擦材料的金属垫圈。

根据各种可能的实施示例，垫圈由钢或铝或钛或铸铁制成。

根据各种可能的实施示例，减摩涂覆部一般由DLC(类金刚石碳)、TiN、PTFE、WC、TiCN、CrN、ZrN、PLC、CL或其他减摩材料制成。

值得注意的是，减摩元件的作用是确保卡钳与轮毂保持器之间的物理连接尽可能不受接合部摩擦力的影响。

换言之，低摩擦元件的目的是将由卡钳固定螺钉的拧紧产生的负载(或力)与由制动扭矩产生的负载(或力)分离。以这种方式，卡钳在扭矩作用下自由地切向移动，从而对卡钳-轮毂连接元件3进行加载，检测元件或传感器元件4被容纳在该卡钳-轮毂连接元件3中。

因此，在这种情况下，制动卡钳10通过通常且必要的拧紧器件(例如螺钉)或通过连接元件或衬套3而连接到轮毂保持器20(或连接到制动卡钳支撑件20)。

值得注意的是，在这种紧固方法中，拧紧器件、例如螺钉具有仅在卡钳上产生在轴向方向上的平移约束的功能，而卡钳-轮毂-保持器连接元件3的任务是在穿过卡钳-轮毂接触表面和旋转表面的平面内产生平移约束。

尤其是，如果需要，这使得减小螺钉的尺寸成为可能，如上所述，螺钉的功能不再包括(通过轴向负载)在卡钳/轮毂保持器接触表面上产生用于抵消制动动作中产生的力所必需的摩擦力。

卡钳-轮毂-保持器连接元件3因此至少部分地或全部地传递制动力，所述制动力即，由于传输到轮毂保持器20的制动扭矩引起的负载。换句话说，这样的卡钳-轮毂-保持器连接元件3也可以称为“负载元件”或“承载元件”。

根据检测装置1的实施方式(特别是在图3-图5所示的实施选项中描述的)，卡钳-轮毂-保持器连接元件3包括衬套32和盘状的环形板33。

在图3和图4所示的示例中，盘状的环形板是位于卡钳-轮毂-保持器连接元件3的一个端部处的盘状冠形基部或凸缘，当对装置1进行安装时，盘状的环形板位于该装置的端部处、旨在与制动卡钳接触。

在图5所示的示例中，盘状的环形板设置在嘴部(mouth)的除两个端部之外的部分处。

根据实施方式(在图1至图5中示出，并且特别是在图3至图5中更详细地示出)，检测装置1还包括填隙垫圈7，该填隙垫圈7被构造成使检测装置1的厚度适应于固定接合部(i、ii)的尺寸和/或功能要求。

在这种情况下，上述填隙垫圈7可以起到保护减摩元件的附加作用；例如，如果减摩元件由置于铝表面上的轴承制成，则填隙垫圈7防止放置有轴承滚子的铝表面被蚀刻。

根据该装置的实施方式(如图1至图5所示，特别是更详细地，如图3至图5所示)，上述低摩擦本体包括低摩擦元件2，该低摩擦元件2插置成接触在卡钳-轮毂-保持器连接元件3的盘状的环形板33与填隙垫圈7之间。

当检测装置1安装在固定接合部(i、ii)处时，盘状的环形板33适于布置成与制动卡钳10的表面紧密摩擦接触，而填隙垫圈7适于布置成与轮毂保持器或制动卡钳支撑件20的表面紧密摩擦接触。

值得注意的是，卡钳-轮毂-保持器连接元件3与填隙垫圈7之间的摩擦越小，到达传感器元件的制动力百分比就越高。换言之，测量系统的效率随着摩擦系数的降低而提高。

根据一种实施选项，衬套32是适于插入在轮毂保持器20中的钢衬套。

根据一种实施选项，上述衬套32包括凹部30，该凹部30构造成：当检测装置1安装在固定接合部(i、ii)处时对上述拧紧器件60的一部分进行容置。

根据一种实施选项，当检测装置1安装在固定接合部(i、ii)处时，衬套32限定有适于由相应螺钉的柱形螺纹穿过的管状通道。

根据一种实施选项，上述衬套32包括至少一个壳体31，壳体31被构造成对相应的至少一个传感器元件3进行容纳。这样的壳体31布置在与可高度变形的衬套部分相对应的相应的检测位置中。

实际上，在使用中，由衬套3确保的连接的特征在于恒定负载的大区域，这使得对必须安装敏感元件的区域进行识别变得容易。

壳体31和相应的传感器元件4的尺寸和定位通过测试和实验来确定，以确保传感器元件4经受应力以对传感器元件4的功能进行优化，即，偏压既不会太低而损害测量精度，也不会太高而在过载条件下损坏传感器本身。

根据实施选项，衬套32适于安装成与制动卡钳和轮毂保持器两者紧密接触，从而产生无间隙联接。

在这种情况下，当制动卡钳经受制动事件中产生的负载时，制动卡钳通过直接接触将这种负载传递给衬套，而衬套又通过直接接触将这种负载传递给轮毂保持器。后一种接触使传感器元件4所在的衬套局部变形。

根据一种实施选项，当检测装置1安装在固定接合部(i、ii)处时，上述衬套3适于在制动卡钳10侧和轮毂保持器20侧均以微小间隙联接。

上述间隙旨在便于组装。

其余的，从功能的角度来看，行为类似于已经描述的没有间隙的情况；当制动卡钳经受制动事件中产生的负载时，制动卡钳“倚靠”在衬套上，将负载传递给衬套，而衬套又“倚靠”在轮毂保持器上，将负载传递给轮毂保持器。后一种接触使传感器元件4所在的衬套局部变形。

值得注意的是，在衬套的不同部分中，可能存在不同的变形和/或随之而来的不同的应变，不同的变形和/或随之而来的不同的应变因此是局部的，但都以某种方式取决于施加的负载，而所施加的负载又取决于制动扭矩。

值得注意的是，衬套32被设计成使得：对于可预见的应力水平，所经历的应变保持在弹性范围内并且因此不是永久性的。

有利地，传感器元件4被放置在如下检测位置中：所述检测位置与力或负载的作用导致高变形的部分相对应。

根据装置1的实施方式，上述传感器元件4为变形或应变传感器4。

即使在这种情况下，对于特定的衬套而言，根据本身已知或通过实验可获得的关系，仍然可以从变形追溯到应变。

根据实施选项，应变传感器4是应变仪，例如本身已知的花环或单向应变仪。

根据其他可能的实施选项，上述传感器元件4是机械或光学或声学或气动或电气应变仪。

根据各种特定实施选项示例，传感器元件4是光纤应变传感器、或压阻传感器、或硅上谐振器传感器、或电感式换能器。

根据其他实施选项，传感器元件4可以包括本身已知的能够读取/检测应变或变形的任何类型的传感器。

根据另一实施选项，传感器元件4包括力传感器。

根据该装置的实施方式，卡钳-轮毂-保持器连接元件3和低摩擦本体2被结合为单个元件。

根据实施选项，低摩擦本体包括设置在卡钳-轮毂-保持器连接元件3的盘状基部33上的减摩涂覆部。

根据实施方式(例如，在图1、图4和图5中示出)，检测装置1包括单个传感器元件4。

根据实施方式，检测装置1包括多个传感器元件4。

根据另一实施方式(例如，在图2和图3中所示)，检测装置1包括三个传感器元件4。

例如，每个衬套可以具有以120°安装的三个应变仪。

再次参考图1至图7，描述了一种用于对制动扭矩进行测量的系统，该系统被构造成通过在制动卡钳10与相应的轮毂保持器或支撑件20之间的至少一个固定接合部(i、ii)处实施的检测来对由用于车辆的制动系统的致动产生的制动扭矩进行确定。

制动扭矩测量系统包括至少一个根据上述任一实施方式所述的检测装置1(在图3和图4中也表示为D1或D2)，至少一个所述检测装置1在相应的至少一个固定接合部(i、ii)处被按压在制动卡钳10的制动卡钳本体11与轮毂保持器或制动卡钳支撑件20之间。这种布置结构如图6和图7所示。

制动扭矩测量系统还包括拧紧器件60，拧紧器件60构造成：将制动卡钳10和轮毂保持器或制动卡钳支撑件20拧紧，并且将检测装置1按压在制动卡钳10的制动卡钳本体11与轮毂保持器或制动卡钳支撑件20之间。

制动扭矩测量系统还包括电子处理器件，所述电子处理器件操作性地连接到所述电接口5，以对上述至少一个电信号S进行接收。

电子处理器件被构造成基于上述至少一个电信号S来对制动扭矩进行确定，电信号S代表了作用在相应的检测装置上的制动力。

根据实施方式，制动扭矩测量系统包括多个检测装置D1、D2，每个检测装置位于相应的固定接合部(i、ii)处。

在这种情况下，电子处理器件被构造成基于多个电信号S对制动扭矩进行确定，每个电信号S来自于相应的检测装置D1、D2。

根据图3和图4所示的实施选项，制动扭矩测量系统包括第一检测装置D1，第一检测装置D1位于第一卡钳本体部分与轮毂保持器或制动卡钳支撑件的第一部分之间的第一固定接合部(i)处；并且制动扭矩测量系统还包括第二检测装置D2，第二检测装置D2位于第二卡钳本体部分与轮毂保持器或制动卡钳支撑件的第二部分之间的第二固定接合部(ii)处。

根据制动扭矩测量系统的实施方式，电子处理器件包括控制单元和/或处理器，控制单元和/或处理器被构造成：基于所述至少一个电信号S，通过由一个或更多个软件程序执行的一个或更多个算法来对制动扭矩进行计算。

根据实施选项，该系统包括多个检测装置，电子处理器件基于相应的多个电信号S通过由一个或更多个软件程序执行的一个或更多个算法来对制动扭矩进行计算。

根据系统的各种实施选项，电子处理器件(也可限定为“采集系统”)被构造成：基于代表了检测到的变形和/或检测到的应变和/或检测到的力的电信号S，通过将在下文描述的对根据本发明的方法进行说明的算法和/或程序来对制动扭矩进行确定。

通过由一个或更多个软件程序执行的算法，使用多于一个检测装置和/或对于每个装置而言使用多于一个传感器元件，有利地使得可以区分车辆的操作条件(例如前进/倒档)。

根据制动扭矩测量系统的实施方式，拧紧器件60包括至少一个螺钉61、62，螺钉61、62包括设置在螺钉的头部下方的螺钉减摩元件。

以此方式，由于制动扭矩的作用，由头部下方的螺钉所传递的力也被抵消，由制动扭矩所产生的力全部穿过连接部件3，并且通过传感器元件4被读取并且被转换为扭矩读数。

现在参照图6和图7描述用于车辆的制动系统的制动卡钳组件，制动卡钳组件包括制动卡钳10、轮毂保持器或制动卡钳支撑件20、以及至少一个根据之前示出的实施方式中的任一实施方式所述的检测装置1、以及拧紧器件60，拧紧器件60构造成：将制动卡钳10和轮毂保持器或制动卡钳支撑件20拧紧，并且将检测装置1按压在制动卡钳10的制动卡钳本体11与轮毂保持器或制动卡钳支撑件20之间。

至少一个检测装置1在相应的至少一个固定接合部(i、ii)处被按压在制动卡钳10的制动卡钳本体11与轮毂保持器或制动卡钳支撑件20之间。

根据实施方式，制动卡钳组件包括：第一检测装置D1，第一检测装置D1在第一固定接合部i处通过第一固定螺栓61被固定在制动卡钳10的制动卡钳本体11与轮毂保持器或制动卡钳支撑件20之间；以及制动卡钳组件还包括第二检测装置D2，第二检测装置D2在第二固定接合部ii处通过第二固定螺栓62被固定在制动卡钳10的制动卡钳本体11与轮毂保持器或制动卡钳支撑件20之间。

根据不同的可能实施选项，制动卡钳为盘式制动卡钳，或固定式或浮动式的，或者制动卡钳为具有径向和轴向连接部的卡钳，或整体式或浮动式卡钳。

本发明包括一种用于车辆的制动系统，该用于车辆的制动系统包括多个根据上述实施方式中的任一实施方式所述的制动卡钳组件。

本发明还包括一种用于车辆的制动系统，所述用于车辆的制动系统包括根据上述实施方式中的任一实施方式所述的制动扭矩测量系统。

在下文中，描述了一种用于通过在制动卡钳10与相应的轮毂保持器或支撑件20之间的至少一个固定接合部(i、ii)处实施的检测来对由用于车辆的制动系统的致动所产生的制动扭矩进行确定的方法。

该方法首先包括如下步骤：将至少一个根据上述实施方式中的任一实施方式所述的检测装置1(图6和图7中的D1、D2)插入在上述至少一个固定接合部处，使得检测装置1在相应的至少一个固定接合部处被固定并且被按压在制动卡钳10的制动卡钳本体11与轮毂保持器或制动卡钳支撑件20之间。

然后，该方法提供：通过上述至少一个检测装置1中的每一个检测装置对在制动事件时并且由于上述制动事件而由制动卡钳10施加在轮毂保持器或制动卡钳支撑件20上的制动力进行检测，以及生成代表了所检测到的制动力的相应的至少一个电信号S。

该方法还包括如下步骤：将上述至少一个电信号S传输到电子处理器件(或采集器件)；以及通过电子处理器件对上述至少一个电信号S进行处理，以对制动扭矩进行确定。

根据该方法的实施方式，插入的步骤包括将多个检测装置D1、D2分别插入在相应的固定接合部i、ii处。

在这种情况下，处理的步骤包括基于分别来自于相应的检测装置D1、D2的多个电信号S对制动扭矩进行确定。

根据该方法的实施方式，处理的步骤包括：由电子处理器件基于上述至少一个电信号S通过由一个或更多个软件程序执行的一个或更多个算法来对制动扭矩进行计算。

根据实施选项，上述计算的步骤包括：通过由电子处理器件可访问的查找表或计算机化模型表示的制动扭矩与制动力之间的预定关系来对制动扭矩进行计算。

例如，上述预定关系是在至少一个检测装置1已被放置并且固定在相应的固定接合部处时通过所实施的实验和/或表征和/或校准的步骤来确定的。

根据另一实施选项，计算的步骤包括：通过制动扭矩与由在布置成与承载元件接触的相应位置中的至少一个应变和/或应力传感器4检测到的应变和/或变形之间的预定非线性关系来对制动扭矩进行计算。

例如，这种预定非线性关系由存储为可由电子处理器件访问的查找表或计算机化模型表示。

上述预定关系是在至少一个检测装置1已被放置并且固定在相应的固定接合部处时通过所实施的实验和/或表征和/或校准的步骤来确定的。

根据实施选项，该方法包括：对被加载的连接元件(或衬套)的变形进行检测并且基于变形对应变应力进行计算。根据本身已知或实验获得的关系，借助采集仪器，即电子处理器件，很容易获得从变形到应变的过渡。

根据实施方式，该方法还包括对制动扭矩测量系统进行测试的步骤：制动扭矩测量系统包括设置有多个传感器元件的检测装置，然后对受应力最大的传感器元件进行识别，以及最后将相应的位置识别为最合适的位置。在这种情况下，该方法然后提供：将在检测装置中的仅一个传感器元件安装在由测试所识别的上述最合适的位置中。

下文提供了根据本发明的方法的操作原理的一些其他细节。

由于制动扭矩，在卡钳-轮毂-保持器连接元件(即，承载元件上)上产生负载(例如，剪切负载)。

术语“负载”是指制动过程中产生的力，通过摩擦现象，所述力(通过垫-卡钳接合部)被传递到制动卡钳，并且最终通过机械连接卡钳-块(block)-轮毂保持器被释放到轮毂保持器。

值得注意的是，所产生的力不仅是切向的，而且可以同时具有切向和径向分量。

相对于此，根据该方法的实施方式(并且根据该装置的对应实施方式)，传感器元件被布置成与力的合力对齐。

换言之，由制动产生的力被传递到制动卡钳。制动卡钳将所述力传输到衬套。衬套将所述力传输到轮毂保持器。当将负载传递到轮毂保持器时，衬套在设置有检测元件的位置(或者在设置有传感器元件的各位置，如果存在多于一个传感器元件的话)局部变形。

在该示例中，检测元件对变形进行检测，所述变形代表了由制动卡钳施加在轮毂保持器上的力(由于减摩元件使由固定元件产生的力的影响最小化并且理想地抵消了由固定元件产生的力的影响)，所述变形又是制动扭矩的代表(根据已知的或实验可推导的关系)。

最后，通过包含在采集系统中的电子处理器件，变形被转换成应变，应变最终也代表了制动扭矩。

如上所述，根据本发明的系统已被适当地建模和确定尺寸。测量的理论精度水平也得到验证，证明它保持在对于中/高扭矩值可接受的限度内。随后通过实验验证了低制动扭矩下的行为。

然后在对于压力和制动扭矩而言具有已知值的手动操作的切向台(bench)上对该系统进行构建和测试。

值得注意的是，本发明的目的是通过以上所示的方法和系统，凭借以上所示的方法和系统的功能和结构特点，完全实现的。

上述检测装置能够以高精度对作用在制动卡钳与轮毂保持器之间的紧固接合部处的力进行检测，该力直接取决于由制动事件引起的制动扭矩。

实际上，由于检测装置的结构和功能特性，这种检测装置使得由局部作用在这种检测装置上的力提供的变形或应变的测量基本上不受轴向拧紧力的影响并且独立于轴向拧紧力。

这是因为减摩元件的存在使得可以将由卡钳固定螺钉的拧紧产生的负载与由制动扭矩给出的负载分离。

换言之，本发明的检测装置的概念利用了卡钳与轮毂保持器之间的物理连接，所述物理连接是通过包含在同一装置中的承载元件(参见下面的本发明的描述)实现的并且使其自身免于接合部摩擦力。

同时，上述检测装置保留了“垫圈检测装置”的优点；实际上，使用已经提供的拧紧器件，上述检测装置可以有利且容易地插入在制动卡钳与制动卡钳支架或轮毂保持器之间。

使用上述装置的对制动扭矩进行测量的系统和方法具有类似的优点。

实际上，制动扭矩测量系统和方法实现了更准确且可靠的制动扭矩结果。

这一结果是由于如下事实而实现的：这样的系统和方法是以各量之间的一系列已知的确定性关系(固定接合部处存在的力取决于制动扭矩，而由装置检测到的变形和/或应变又取决于固定接合部处存在的力)为基础的，其中物理检测到的量，即变形，基本上仅取决于由制动卡钳施加在轮毂保持器上的力，并且基本上独立于拧紧力，其中，由制动卡钳施加在轮毂保持器上的的力准确地代表了制动扭矩，而与制动扭矩无关的拧紧力会对测量造成干扰，这在此处被避免(虽然并非偶然，但这是在现有技术中建议的解决方案中发现的)。

在不偏离所附权利要求的范围的情况下，本领域技术人员可以对上述实施方式进行许多改变和调整，或者可以用功能等效的其他元件替换元件，以满足可能的需求。上述描述的属于一个可能实施方式的所有特征可以独立于其他描述的实施方式来实施。

Claims (28)

1.一种检测装置(1)，所述检测装置(1)用于对制动力进行检测，所述制动力是由制动卡钳(10)在制动事件时并且由于制动事件而施加在轮毂保持器或制动卡钳支撑件(20)上的制动力，所述检测装置(1)适于通过施加拧紧力的拧紧器件(60)而安装在位于制动卡钳(10)与轮毂保持器或制动卡钳支撑件(20)之间的固定接合部(i、ii)处，其中，所述装置(1)包括：

-低摩擦本体(2)，所述低摩擦本体(2)成形为垫圈或板或轴承；

-卡钳-轮毂-保持器连接元件(3)，所述卡钳-轮毂-保持器连接元件(3)连接至所述低摩擦本体(2)并且与所述低摩擦本体(2)成一体，其中，当所述检测装置(1)安装在所述固定接合部(i、ii)处时，所述卡钳-轮毂-保持器连接元件(3)适于机械地连接到所述制动卡钳(10)和所述轮毂保持器或制动卡钳支撑件(20)两者，以形成机械连接，所述制动力通过所述机械连接从所述制动卡钳(10)被至少部分地释放到所述轮毂保持器或制动卡钳支撑件(20)，

其中，所述卡钳-轮毂-保持器连接元件(3)易于变形，使得所述卡钳-轮毂-保持器连接元件(3)中局部存在的变形和/或应变取决于作用在所述卡钳-轮毂-保持器连接元件(3)上的总力，

其中，所述低摩擦本体(2)被构造成将所述拧紧力与所述制动力分离，以使所述拧紧力对所述检测装置(1)的影响最小化，使得存在于所述卡钳-轮毂-保持器连接元件(3)中的所述变形和/或应变代表了由所述制动卡钳(10)通过所述卡钳-轮毂-保持器连接元件(3)施加在所述轮毂保持器或制动卡钳支撑件(20)上的所述制动力；

其中，所述检测装置(1)还包括：

-至少一个传感器元件(4)，所述至少一个传感器元件(4)操作性地连接到所述卡钳-轮毂-保持器连接元件(3)，所述至少一个传感器元件(4)被配置成对存在于所述卡钳-轮毂-保持器连接元件(3)中的变形和/或应变进行检测并且生成对检测到的所述变形和/或应变进行指示且代表了所述制动力的至少一个电信号(S)；

-电接口(5)，所述电接口(5)连接到所述传感器元件(4)，以用于对生成的所述至少一个电信号(S)进行传导并且提供生成的所述至少一个电信号(S)。

2.根据权利要求1所述的检测装置(1)，其中，所述低摩擦本体(2)包括滑动轴承或轴向推力轴承。

3.根据权利要求1所述的检测装置(1)，其中，所述低摩擦本体(2)包括低摩擦聚合物材料层。

4.根据权利要求1所述的检测装置(1)，其中，所述低摩擦本体(2)包括由金属和/或陶瓷和/或聚合物材料制成的元件，在所述元件上施加有低摩擦系数涂覆部。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的检测装置(1)，其中，所述卡钳-轮毂-保持器连接元件(3)包括衬套(32)和盘状的环形板(33)。

6.根据权利要求5所述的检测装置(1)，还包括填隙垫圈(7)，所述填隙垫圈(7)被构造成使所述检测装置(1)的厚度适应于所述固定接合部(i、ii)的尺寸和/或功能要求。

7.根据权利要求6所述的检测装置(1)，其中，所述低摩擦本体包括低摩擦元件(2)，所述低摩擦元件(2)插置成接触在所述卡钳-轮毂-保持器连接元件(3)的所述盘状的环形板(33)与所述填隙垫圈(7)之间，

其中，当所述检测装置(1)安装在所述固定接合部(i、ii)处时，所述盘状的环形板(33)适于布置成与所述制动卡钳(10)的表面紧密摩擦接触，而所述填隙垫圈(7)适于布置成与所述轮毂保持器或制动卡钳支撑件(20)的表面紧密摩擦接触。

8.根据权利要求5至7中的一项所述的检测装置(1)，其中，所述衬套(32)包括凹部(30)，所述凹部(30)构造成：当所述检测装置(1)安装在所述固定接合部(i、ii)处时对所述拧紧器件(60)的一部分进行容置。

9.根据权利要求5至8中的一项所述的检测装置(1)，其中，所述衬套(3)包括至少一个壳体(31)，所述壳体(31)被构造成对相应的至少一个传感器元件(3)进行容纳，所述壳体(31)布置在与可高度变形的衬套部分相对应的相应的检测位置中。

10.根据权利要求5至9中的一项所述的检测装置(1)，其中，当所述检测装置(1)安装在所述固定接合部(i、ii)处时，所述衬套(3)适于在所述制动卡钳(10)侧和所述轮毂保持器(20)侧均以微小间隙联接。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的检测装置(1)，其中，所述传感器元件(4)是应变传感器(4)。

12.根据权利要求11所述的检测装置(1)，其中，所述应变传感器(4)是机械或光学或声学或气动或电气应变仪，或者所述应变传感器(4)是光纤应变传感器、或压阻传感器、或硅上谐振器传感器或电感式换能器。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的检测装置(1)，其中，所述卡钳-轮毂-保持器连接元件(3)和所述低摩擦本体(2)被结合成单个元件。

14.根据权利要求13所述的检测装置(1)，其中，所述低摩擦本体包括设置在所述卡钳-轮毂-保持器连接元件(3)的盘状基部(33)上的减摩涂覆部。

15.根据权利要求1至14中的任一项所述的检测装置(1)，包括仅一个传感器元件(4)。

16.根据权利要求1至14中的任一项所述的检测装置(1)，包括多个传感器元件(4)。

17.根据权利要求1至10中的任一项所述的检测装置(1)，包括三个传感器元件(4)。

18.一种用于对制动扭矩进行测量的系统，所述系统被构造成通过在制动卡钳(10)与相应的轮毂保持器或支撑件(20)之间的至少一个固定接合部(i、ii)处实施的检测来对由用于车辆的制动系统的致动产生的制动扭矩进行确定，

其中，用于对所述制动扭矩进行测量的所述系统包括：

-至少一个根据权利要求1至17中的任一项所述的检测装置(1；D1、D2)，至少一个所述检测装置(1；D1、D2)在相应的至少一个固定接合部(i、ii)处被按压在所述制动卡钳(10)的所述制动卡钳本体(11)与所述轮毂保持器或制动卡钳支撑件(20)之间；

-拧紧器件(60)，所述拧紧器件(60)构造成：将所述制动卡钳(10)和所述轮毂保持器或制动卡钳支撑件(20)拧紧，并且将所述检测装置(1)按压在所述制动卡钳(10)的所述制动卡钳本体(11)与所述轮毂保持器或制动卡钳支撑件(20)之间；

-电子处理器件，所述电子处理器件操作性地连接到所述电接口(5)，以对所述至少一个电信号(S)进行接收，

所述电子处理器件被构造成基于所述至少一个电信号(S)来对所述制动扭矩进行确定，所述电信号(S)代表了作用在相应的检测装置上的制动力。

19.根据权利要求18所述的用于对制动扭矩进行测量的系统，包括多个检测装置(D1、D2)，每个检测装置位于相应的固定接合部(i、ii)处；

并且其中，所述电子处理器件被构造成基于多个电信号(S)对所述制动扭矩进行确定，每个电信号(S)来自于相应的检测装置(D1、D2)。

20.根据权利要求19所述的用于对制动扭矩进行测量的系统，包括：

-第一检测装置(D1)，所述第一检测装置(D1)位于第一卡钳本体部分与所述轮毂保持器或制动卡钳支撑件的第一部分之间的第一固定接合部(i)处；

-第二检测装置(D2)，所述第二检测装置(D2)位于第二卡钳本体部分与所述轮毂保持器或制动卡钳支撑件的第二部分之间的第二固定接合部(ii)处。

21.根据权利要求18至20中的任一项所述的用于对制动扭矩进行测量的系统，其中，所述电子处理器件包括控制单元和/或处理器，所述控制单元和/或处理器被构造成：基于所述至少一个电信号(S)，通过由一个或更多个软件程序执行的一个或更多个算法来对所述制动扭矩进行计算。

22.根据权利要求18至21中的任一项所述的用于对制动扭矩进行测量的系统，其中，所述拧紧器件(60)包括至少一个螺钉(61、62)，其中，所述至少一个螺钉包括设置在所述螺钉的头部下方的螺钉减摩元件。

23.一种用于车辆的制动系统的制动卡钳组件，所述制动卡钳组件包括：

-制动卡钳(10)；

-轮毂保持器或制动卡钳支撑件(20)；

-至少一个根据权利要求1至17中的任一项所述的检测装置(1)，至少一个所述检测装置(1)在相应的至少一个固定接合部(i、ii)处被按压在所述制动卡钳(10)的所述制动卡钳本体(11)与所述轮毂保持器或制动卡钳支撑件(20)之间，

-拧紧器件(60)，所述拧紧器件(60)构造成：将所述制动卡钳(10)和所述轮毂保持器或制动卡钳支撑件(20)拧紧，并且将所述检测装置(1)按压在所述制动卡钳(10)的所述制动卡钳本体(11)与所述轮毂保持器或制动卡钳支撑件(20)之间；

其中，所述制动卡钳为固定式卡钳或浮动式卡钳。

24.根据权利要求23所述的制动卡钳组件，包括：

-第一检测装置(D1)，所述第一检测装置(D1)在第一固定接合部(i)处通过第一固定螺栓(61)被固定在所述制动卡钳(10)的所述制动卡钳本体(11)与所述轮毂保持器或制动卡钳支撑件(20)之间；

-第二检测装置(D2)，所述第二检测装置(D2)在第二固定接合部(ii)处通过第二固定螺栓(62)被固定在所述制动卡钳(10)的所述制动卡钳本体(11)与所述轮毂保持器或制动卡钳支撑件(20)之间。

25.一种用于车辆的制动系统，包括多个根据权利要求23至24中的任一项所述的制动卡钳组件，

或者包括根据权利要求18至22中的任一项所述的用于对制动扭矩进行测量的系统。

26.一种用于通过在制动卡钳(10)与相应的轮毂保持器或支撑件(20)之间的至少一个固定接合部(i、ii)处实施的检测来对由用于车辆的制动系统的致动所产生的制动扭矩进行确定的方法，

其中，所述方法包括以下步骤：

-将至少一个根据权利要求1至17中的任一项所述的检测装置(1；D1、D2)插入在所述至少一个固定接合部(i、ii)处，使得所述检测装置(1)在相应的至少一个固定接合部(i、ii)处被固定并且被按压在所述制动卡钳(10)的所述制动卡钳本体(11)与所述轮毂保持器或制动卡钳支撑件(20)之间；

-通过所述至少一个检测装置(1)中的每个检测装置对在制动事件时并且由于制动事件而由制动卡钳(10)施加在轮毂保持器或制动卡钳支撑件(20)上的制动力进行检测，以及生成代表了所检测到的制动力的相应的至少一个电信号(S)；

-将所述至少一个电信号(S)传输到电子处理器件；

-通过所述电子处理器件对所述至少一个电信号(S)进行处理，以对所述制动扭矩进行确定。

27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述插入的步骤包括将多个检测装置(D1、D2)分别插入在相应的固定接合部(i、ii)处，

并且其中，所述处理的步骤包括基于分别来自于相应的检测装置(D1、D2)的多个电信号(S)对所述制动扭矩进行确定。

28.根据权利要求26或27中的任一项所述的方法，其中，所述处理的步骤包括：由所述电子处理器件基于所述至少一个电信号(S)通过由一个或更多个软件程序执行的一个或更多个算法来对所述制动扭矩进行计算，

其中，所述计算的步骤包括：通过能够由所述电子处理器件访问的查找表或计算机化模型表示的所述制动扭矩与所述制动力之间的预定关系来对所述制动扭矩进行计算，

所述预定关系是在至少一个检测装置(1)已被放置并且固定在相应的固定接合部处时通过所实施的实验和/或表征和/或校准的步骤来确定的。

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