DE10348829A1 - Brake device for a motor vehicle has a brake disk, a brake drum, two brake linings and a device for detecting a tension force acting on the brake linings as the vehicle's brake is operated - Google Patents

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Abstract

A brake lining has a metal carrier plate (MCP) (1) and a friction layer (FL) (2) firmly bonded to the MCP, e.g. by vulcanizing. The FL has an electric resistor (3). Two electric wires (4) are embedded in the FL to act as contacts in the FL. A thermal element (5) delivers data on the FL's temperature.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugbremse mit mindestens einer Bremsscheibe oder mindestens einer Bremstrommel, mit mindestens zwei Bremsbelägen sowie mit einer Einrichtung zum Ermitteln einer bei der Betätigung der Kraftfahrzeugbremse auf die Bremsbeläge einwirkenden Spannkraft, wobei die Bremsbeläge eine Trägerplatte sowie eine mit der Bremsscheibe oder der Bremstrommel in Eingriff bringbare Reibschicht aufweisen.The The invention relates to a motor vehicle brake with at least one Brake disc or at least one brake drum, with at least two brake pads and with a device for determining a when operating the Motor vehicle brake acting on the brake pads, taking the brake pads a carrier plate as well as one with the brake disc or the brake drum in engagement have bringable friction layer.

Die Ermittlung der Spannkraft oder einer die Spannkraft repräsentierenden Größe ist insbesondere bei elektronisch regelbaren Bremssystemen sehr wichtig. Bei konventionellen hydraulischen oder elektrohydraulischen Bremssystemen werden zu diesem Zweck den einzelnen Radbremsen zugeordnete Drucksensoren verwendet, die die in den Radbremsen eingesteuerten Drücke erfassen und aus deren Ausgangssignalen die gewünschten Spannkraftwerte abgeleitet werden können.The Determination of the clamping force or one that represents the clamping force Size is special very important for electronically controllable braking systems. With conventional hydraulic or electrohydraulic brake systems become too pressure sensors assigned to the individual wheel brakes for this purpose used that detect the pressures controlled in the wheel brakes and derived the desired clamping force values from their output signals can be.

Die Ermittlung der Spannkraft bei elektromechanischen Bremssystemen erfolgt üblicherweise mittels Spannkraftsensoren, die in den Aktuatoren integriert sind. So ist beispielsweise aus der EP 1 242 797 B1 ein aktorintegrierter Kraftsensor bekannt, der die Verformung bzw. Durchbiegung eines Auflageringes erfasst, der am Boden eines Betätigungselementes anliegt, das mit einem der Bremsbeläge kraftübertragend zusammenwirkt. Aus der EP 0 849 576 B1 ist ein kapazitiver Kraftsensor bekannt, der zwischen einem die Zuspannkraft auf einen der Bremsbeläge übertragenden Kolben und einem Ende einer Spindel angeordnet ist, die von einem Elektromotor angetrieben wird und die die erforderliche Zuspannkraft aufbringt. Als nachteilig anzusehen sind jedoch die verhältnismäßig hohen Kosten, die zwangsläufig mit der Verwendung der genannten Kraftsensorik verbunden sind.The clamping force in electromechanical brake systems is usually determined by means of clamping force sensors which are integrated in the actuators. For example, from the EP 1 242 797 B1 an actuator-integrated force sensor is known which detects the deformation or deflection of a support ring which rests on the bottom of an actuating element which cooperates with one of the brake pads in a force-transmitting manner. From the EP 0 849 576 B1 a capacitive force sensor is known, which is arranged between a piston that transmits the application force to one of the brake pads and one end of a spindle that is driven by an electric motor and that applies the required application force. However, the relatively high costs that are inevitably associated with the use of the force sensors mentioned are disadvantageous.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftfahrzeugbremse der eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, bei der die Zuspannkraftmessungen mit ausreichend hoher Messgenauigkeit mit niedrigem Kostenaufwand durchgeführt werden können.It is therefore an object of the present invention, a motor vehicle brake to propose the type mentioned at the beginning, in which the clamping force measurements with sufficiently high measurement accuracy at low cost carried out can be.

Eine erste erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht darin, dass die Einrichtung zum Ermitteln der Spannkraft derart ausgebildet ist, dass sie bei der Betätigung der Kraftfahrzeugbremse auftretende Änderungen des elektrischen Widerstandes der Reibschicht erfasst und zur Bestimmung der Spannkraft auswertet.A first solution of the task according to the invention is that the device to determine the tension is designed such that when the motor vehicle brake is actuated changes that occur of the electrical resistance of the friction layer and determined evaluates the elasticity.

Eine zweite erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe, die insbesondere bei Bremssystemen verwendet werden kann, deren Bremsbeläge eine zwischen Trägerplatte und Reibschicht angeordnete Verbindungsschicht aufweisen, besteht darin, dass die Einrichtung zum Ermitteln der Spannkraft derart ausgebildet ist, dass sie bei der Betätigung der Kraftfahrzeugbremse auftretende Änderungen des elektrischen Widerstandes der Verbindungsschicht erfasst und zur Bestimmung der Spannkraft auswertet.A second solution of the task according to the invention, which can be used in particular in brake systems whose Brake pads one between carrier plate and friction layer arranged connecting layer, there is in that the device for determining the clamping force is designed in this way is that when they operate the motor vehicle brake changes in the electrical Resistance of the connection layer is recorded and used to determine the Tension evaluates.

Bei einer dritten Lösung der vorhin gestellten Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Einrichtung zum Ermitteln der Spannkraft durch ein in der Reibschicht integriertes kraftsensierendes Element gebildet ist, das bei der Betätigung der Kraftfahrzeugbremse ein elektrisches Signal liefert, das zur Bestimmung der Spannkraft ausgewertet wird.at a third solution According to the invention, the task set out above is that the device to determine the clamping force by an integrated in the friction layer force-sensing element is formed, which when operating the Motor vehicle brake provides an electrical signal for determination the clamping force is evaluated.

Schließlich besteht eine vierte Lösung der Aufgabe darin, dass die Einrichtung zum Ermitteln der Spannkraft durch ein in der Trägerplatte integriertes kraftsensierendes Element gebildet ist, das bei der Betätigung der Kraftfahrzeugbremse ein elektrisches Signal liefert, das zur Bestimmung der Spannkraft ausgewertet wird.Finally there is a fourth solution the task is that the device for determining the tension by a in the carrier plate Integrated force-sensing element is formed, which in the activity the motor vehicle brake provides an electrical signal that for Determination of the clamping force is evaluated.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der ersten sowie der zweiten Lösung sieht vor, dass die ermittelten Widerstandswerte mit einem gemessenen bzw. errechneten Temperaturwert abgeglichen werden, der von einem temperaturmessenden Element zur Ermittlung der Temperatur der Reibschicht oder der Verbindungsschicht geliefert wird. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Reibschicht oder die Verbindungsschicht an eine elektrische Aufbereitungsschaltung angeschlossen ist, deren Ausgangssignal zusammen mit dem den Temperaturwert repräsentierenden Ausgangssignal zur Auswertung einem Mikroprozessor zugeführt wird.A sees advantageous development of the first and the second solution before that the determined resistance values with a measured or calculated temperature value can be compared by a temperature-measuring element for determining the temperature of the friction layer or the connection layer is supplied. It is special advantageous if the friction layer or the connecting layer on an electrical processing circuit is connected, the Output signal together with the temperature value Output signal for evaluation is fed to a microprocessor.

Eine andere vorteilhafte Ausführung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, dass Mittel zur kontinuierlichen Überwachung des elektrischen Widerstandes der Reibschicht oder der Verbindungsschicht bei einer festgelegten Temperatur vorgesehen sind, deren Messwerte zur Erkennung von Alterungserscheinungen herangezogen und ggf. durch im Mikroprozessor abgelegte Daten kompensiert werden.A other advantageous embodiment The subject of the invention is that means for continuous monitoring the electrical resistance of the friction layer or the connection layer are provided at a fixed temperature, their measured values used to detect signs of aging and, if necessary, by im Microprocessor stored data can be compensated.

Schließlich sind bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung Mittel zur Erfassung des Verschleißes der Reibschicht vorgesehen, deren Messwerte durch im Mikroprozessor abgelegte Daten kompensiert werden.Finally are in a further embodiment the invention provides means for detecting the wear of the friction layer, whose measured values are compensated by data stored in the microprocessor become.

Die Erfindung wird anhand von drei Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, wobei für einander entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. In der Zeichnung zeigen:The invention is based on three Ausfü Rungsbeispiele explained in more detail in the following description in connection with the accompanying drawings, wherein the same reference numerals are used for corresponding parts. The drawing shows:

1 eine schematische Darstellung eines Bremsbelags, der als Einrichtung zum Ermitteln der Spannkraft verwendet wird, 1 1 shows a schematic illustration of a brake lining that is used as a device for determining the clamping force,

2 eine vereinfachte Darstellung einer elektrischen Schaltung zur Auswertung von Änderungen des elektrischen Widerstands des in 1 dargestellten Bremsbelags, 2 a simplified representation of an electrical circuit for evaluating changes in the electrical resistance of the in 1 brake pads shown,

3 eine diagrammatische Darstellung der Abhängigkeit der Spannung, die die zu ermittelnde Spannkraft repräsentiert, vom elektrischen Widerstand der Reibschicht des gezeigten Bremsbelags, 3 2 shows a diagrammatic representation of the dependency of the voltage, which represents the clamping force to be determined, on the electrical resistance of the friction layer of the brake lining shown,

4 eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführung eines als Einrichtung zum Ermitteln der Spannkraft verwendbaren Bremsbelags, und 4 a sectional view of a second embodiment of a brake pad usable as a device for determining the clamping force, and

5 eine dritte Ausführung eines als Einrichtung zum Ermitteln der Spannkraft verwendbaren Bremsbelags in einer 4 entsprechenden Schnittdarstellung. 5 a third embodiment of a brake pad usable as a device for determining the clamping force in one 4 corresponding sectional view.

Der in 1 dargestellte Bremsbelag besteht aus einer metallischen Trägerplatte 1 sowie einem mit der Trägerplatte 1 fest, beispielsweise durch Vulkanisieren, verbundenen Reibschicht 2, deren elektrischer Widerstand gestrichelt angedeutet und mit dem Bezugszeichen 3 versehen ist. In die Reibschicht 2 sind zwei elektrische Leitungen 4 eingelassen, die der Kontaktierung der Reibschicht 2 dienen. Außerdem ist ein Thermoelement 5 vorgesehen, das eine Information über die Temperatur der Reibschicht 2 liefert. Wenn sich der elektrische Widerstand der Reibschicht 2 nur geringfügig ändert, ist das Thermoelement 5 nicht notwendig.The in 1 Brake pad shown consists of a metallic carrier plate 1 as well as one with the carrier plate 1 firmly, for example by vulcanizing, connected friction layer 2 , whose electrical resistance is indicated by dashed lines and with the reference symbol 3 is provided. In the friction layer 2 are two electrical lines 4 let in the contacting of the friction layer 2 serve. There is also a thermocouple 5 provided that information about the temperature of the friction layer 2 supplies. If the electrical resistance of the friction layer 2 changes only slightly, is the thermocouple 5 unnecessary.

Die in 2 dargestellte Auswerteschaltung weist eine Konstantstromquelle 6 auf, durch die die Reibschicht 2 gespeist wird. Die Reibschicht 2 bzw. 3 ist einerseits an Masse und andererseits an eine elektrische Aufbereitungsschaltung 7, ggf. einen Verstärker, angeschlossen, deren Ausgang einem Mikroprozessor 8 zugeführt wird. Das im Zusammenhang mit 1 erwähnte Thermoelement 5 ist an eine zweite Aufbereitungsschaltung 9 bzw. einen Verstärker angeschlossen, dessen Ausgang ebenfalls dem Mikroprozessor 8 zugeführt wird. Im Mikroprozessor 8 wird das Ausgangssignal der ersten Aufbereitungsschaltung 7, das der Spannungsänderung entspricht, die durch die Wirkung einer auf die Reibschicht 2 wirkenden Kraft hervorgerufen wird, mit dem Ausgangssignal der zweiten Aufbereitungsschaltung 9 abgeglichen, wobei das Ergebnis ein genauer, temperaturkompensierter Wert der auf die Reibschicht 2 wirkenden Kraft bzw. der zu ermittelnden Spannkraft ist. Die Abhängigkeit der vom Mikroprozessor 8 ermittelten Spannung V von der Spannkraft F ist in 3 diagrammatisch dargestellt. Da bei den geringen Widerständen herkömmlicher Reibschichten relativ hohe Ströme fließen, wird die Konstantstromquelle 6 vom Mikroprozessor 8 getaktet, um den Energiebedarf zu verringern. Zu diesem Zweck ist zwischen der Konstantstromquelle 6 und der Reibschicht 2 bzw. 3 ein vom Mikroprozessor ansteuerbarer Schalter 10 vorgesehen.In the 2 The evaluation circuit shown has a constant current source 6 through which the friction layer 2 is fed. The friction layer 2 respectively. 3 is on the one hand to ground and on the other hand to an electrical processing circuit 7 , possibly an amplifier, whose output is connected to a microprocessor 8th is fed. That related to 1 mentioned thermocouple 5 is to a second processing circuit 9 or an amplifier connected, the output of which is also the microprocessor 8th is fed. In the microprocessor 8th becomes the output signal of the first processing circuit 7 , which corresponds to the change in tension caused by the effect of a on the friction layer 2 acting force is caused with the output signal of the second conditioning circuit 9 calibrated, the result being an accurate, temperature-compensated value of the friction layer 2 acting force or the clamping force to be determined. The dependency on the microprocessor 8th determined voltage V from the clamping force F is in 3 represented diagrammatically. Since relatively high currents flow with the low resistances of conventional friction layers, the constant current source becomes 6 from the microprocessor 8th clocked to reduce energy consumption. For this purpose is between the constant current source 6 and the friction layer 2 respectively. 3 a switch that can be controlled by the microprocessor 10 intended.

Alternative Ausführungen des Erfindungsgegenstandes sind in 4 und 5 dargestellt. Bei der in 4 gezeigten Ausführung ist die Einrichtung zum Ermitteln der Spannkraft durch ein in der Reibschicht 2 integriertes kraftsensierendes Element 11 gebildet, das in der linken Hälfte der bildlichen Darstellung als nicht abrasives Element und in der rechten Hälfte der bildlichen Darstellung als abrasives Element ausgebildet ist. Eine nicht dargestellte Ausführungsvariante sieht vor, dass ein kraftsensierendes Element in der Trägerplatte integriert ist. Die kraftsensierenden Elemente können entweder bei der Herstellung des Bremsbelags oder nachträglich eingebaut werden.Alternative embodiments of the subject matter of the invention are in 4 and 5 shown. At the in 4 shown embodiment is the device for determining the clamping force by a in the friction layer 2 integrated force-sensing element 11 formed, which is formed in the left half of the image as a non-abrasive element and in the right half of the image as an abrasive element. An embodiment variant, not shown, provides that a force-sensing element is integrated in the carrier plate. The force-sensing elements can either be installed during the manufacture of the brake pad or subsequently.

Bei der in 5 gezeigten Ausführung wird die Spannkraft durch Messen der Änderungen des elektrischen Widerstands einer zwischen der Trägerplatte 1 und der Reibschicht 2 vorgesehenen Verbindungsschicht 12 ermittelt. Es ist jedoch auch denkbar, eine Verbindungsschicht aus piezoelektrischem Material vorzusehen.At the in 5 The embodiment shown is the clamping force by measuring the changes in electrical resistance between one of the carrier plates 1 and the friction layer 2 provided connection layer 12 determined. However, it is also conceivable to provide a connection layer made of piezoelectric material.

Claims (8)

Kraftfahrzeugbremse mit mindestens einer Bremsscheibe oder mindestens einer Bremstrommel, mit mindestens zwei Bremsbelägen sowie mit einer Einrichtung zum Ermitteln einer bei der Betätigung der Kraftfahrzeugbremse auf die Bremsbeläge einwirkenden Spannkraft, wobei die Bremsbeläge eine Trägerplatte (1) sowie eine mit der Bremsscheibe oder der Bremstrommel in Eingriff bringbare Reibschicht (2) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Ermitteln der Spannkraft derart ausgebildet ist, dass sie bei der Betätigung der Kraftfahrzeugbremse auftretende Änderungen des elektrischen Widerstandes (3) der Reibschicht (2) erfasst und zur Bestimmung der Spannkraft auswertet.Motor vehicle brake with at least one brake disc or at least one brake drum, with at least two brake linings and with a device for determining a clamping force acting on the brake linings when the motor vehicle brake is actuated, the brake linings being a carrier plate ( 1 ) and a friction layer that can be brought into engagement with the brake disc or the brake drum ( 2 ), characterized in that the device for determining the clamping force is designed such that it changes in the electrical resistance occurring when the motor vehicle brake is actuated ( 3 ) the friction layer ( 2 ) recorded and evaluated to determine the clamping force. Kraftfahrzeugbremse mit mindestens einer Bremsscheibe oder mindestens einer Bremstrommel, mit mindestens zwei Bremsbelägen sowie mit einer Einrichtung zum Ermitteln einer bei der Betätigung der Kraftfahrzeugbremse auf die Bremsbeläge einwirkenden Spannkraft, wobei die Bremsbeläge eine Trägerplatte (1), eine mit der Bremsscheibe oder der Bremstrommel in Eingriff bringbare Reibschicht (2) sowie eine zwischen Trägerplatte (1) und Reibschicht (2) angeordnete Verbindungsschicht (12) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Ermitteln der Spannkraft derart ausgebildet ist, dass sie bei der Betätigung der Kraftfahrzeugbremse auftretende Änderungen des elektrischen Widerstandes der Verbindungsschicht (12) erfasst und zur Bestimmung der Spannkraft auswertet.Motor vehicle brake with at least one brake disc or at least one brake drum, with at least two brake linings and with a device for determining a clamping force acting on the brake linings when the motor vehicle brake is actuated, the brake linings being a carrier plate ( 1 ), a friction layer that can be brought into engagement with the brake disc or the brake drum ( 2 ) and one between the carrier plate ( 1 ) and friction layer ( 2 ) arranged connection layer ( 12 ), characterized in that the device for determining the tensioning force is designed such that it changes in the electrical resistance of the connecting layer occurring when the motor vehicle brake is actuated ( 12 ) recorded and evaluated to determine the clamping force. Kraftfahrzeugbremse mit mindestens einer Bremsscheibe oder mindestens einer Bremstrommel, mit mindestens zwei Bremsbelägen sowie mit einer Einrichtung zum Ermitteln einer bei der Betätigung der Kraftfahrzeugbremse auf die Bremsbeläge einwirkenden Spannkraft, wobei die Bremsbeläge eine Trägerplatte sowie eine mit der Bremsscheibe oder der Bremstrommel in Eingriff bringbare Reibschicht aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Ermitteln der Spannkraft durch ein in der Reibschicht integriertes kraftsensierendes Element (11) gebildet ist, das bei der Betätigung der Kraftfahrzeugbremse ein elektrisches Signal liefert, das zur Bestimmung der Spannkraft ausgewertet wird.Motor vehicle brake with at least one brake disc or at least one brake drum, with at least two brake linings and with a device for determining a clamping force acting on the brake linings when the motor vehicle brake is actuated, the brake linings having a carrier plate and a friction layer which can be brought into engagement with the brake disc or the brake drum , characterized in that the device for determining the clamping force by a force-sensing element integrated in the friction layer ( 11 ) is formed, which provides an electrical signal when the motor vehicle brake is actuated, which is evaluated to determine the clamping force. Kraftfahrzeugbremse mit mindestens einer Bremsscheibe oder mindestens einer Bremstrommel, mit mindestens zwei Bremsbelägen sowie mit einer Einrichtung zum Ermitteln einer bei der Betätigung der Kraftfahrzeugbremse auf die Bremsbeläge einwirkenden Spannkraft, wobei die Bremsbeläge eine Trägerplatte sowie eine mit der Bremsscheibe oder der Bremstrommel in Eingriff bringbare Reibschicht aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Ermitteln der Spannkraft durch ein in der Trägerplatte integriertes kraftsensierendes Element gebildet ist, das bei der Betätigung der Kraftfahrzeugbremse ein elektrisches Signal liefert, das zur Bestimmung der Spannkraft ausgewertet wird.Motor vehicle brake with at least one brake disc or at least one brake drum with at least two brake pads as well with a device for determining a when the Motor vehicle brake acting on the brake pads, the brake pads a support plate as well as one with the brake disc or the brake drum in engagement have bringable friction layer, characterized in that the Device for determining the clamping force by a in the carrier plate Integrated force-sensing element is formed, which in the activity the motor vehicle brake provides an electrical signal that for Determination of the clamping force is evaluated. Kraftfahrzeugbremse nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Widerstandswerte mit einem gemessenen bzw. errechneten Temperaturwert abgeglichen werden, der von einem temperaturmessenden Element (5) zur Ermittlung der Temperatur der Reibschicht (2) oder der Verbindungsschicht (12) geliefert wird.Motor vehicle brake according to claim 1 or 2, characterized in that the determined resistance values are compared with a measured or calculated temperature value, which is determined by a temperature-measuring element ( 5 ) to determine the temperature of the friction layer ( 2 ) or the connection layer ( 12 ) is delivered. Kraftfahrzeugbremse nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Reibschicht (2) oder die Verbindungsschicht (12) an eine elektrische Aufbereitungsschaltung (7) angeschlossen ist, deren Ausgangssignal zusammen mit dem den Temperaturwert repräsentierenden Ausgangssignal zur Auswertung einem Mikroprozessor (8) zugeführt wird.Motor vehicle brake according to claim 5, characterized in that the friction layer ( 2 ) or the connection layer ( 12 ) to an electrical processing circuit ( 7 ) is connected, whose output signal together with the output signal representing the temperature value for evaluation by a microprocessor ( 8th ) is supplied. Kraftfahrzeugbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur kontinuierlichen Überwachung des elektrischen Widerstandes der Reibschicht oder der Verbindungsschicht bei einer festgelegten Temperatur vorgesehen sind, deren Messwerte zur Erkennung von Alterungserscheinungen herangezogen und ggf. durch im Mikroprozessor abgelegte Daten kompensiert werden.Motor vehicle brake according to one of the preceding Expectations characterized in that means for continuous monitoring the electrical resistance of the friction layer or the connection layer are provided at a fixed temperature, their measured values used to detect signs of aging and, if necessary, by data stored in the microprocessor can be compensated. Kraftfahrzeugbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Erfassung des Verschleißes der Reibschicht vorgesehen sind, deren Messwerte durch im Mikroprozessor abgelegte Daten kompensiert werden.Motor vehicle brake according to one of the preceding Expectations characterized in that means for detecting the wear of the Friction layer are provided, the measured values of which are in the microprocessor stored data can be compensated.
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