-
Erfindung betrifft ein Meßelement
zur meßtechnischen
Erfassung der in einer Meßeinrichtung durch
Bremsklötze
auf eine stehende Bremsscheibe ausgeübten Zuspannkräfte.
-
Zur Optimierung von Bremssystemen
ist es sehr wichtig, daß die
Verteilung von auf die Bremsscheibe durch die Bremsklötze ausgeübten Kräften im
Versuch gemessen und danach analysiert werden kann. Hierdurch läßt sich
beispielsweise feststellen, ob die Verteilung der Kräfte hinreichend
gleichmäßig ist,
so daß es
nicht zu örtlichen
Erhitzungen kommen kann, die den Belag des Bremsklotzes teilweise
zerstören.
Weiterhin läßt sich
das Verhalten des Sattels bei hohen Kräften analysieren und so feststellen,
welche Energie und Kraftaufbau – Dynamik
für das
Abbremsen des Fahrzeugs tatsächlich
zur Verfügung steht
und welche Energie durch das Aufweiten des Sattels verloren geht.
Will man das Bremssystem gleichzeitig auch als Parkbremse benutzen,
so ist auch hier die beschriebene statische Messung notwendig um
das Verhalten des Systems als Parkbremse kennen zu lernen. Schließlich kann
durch die Messung der Kräfteverteilung
zwischen Reibbelag und Bremsscheibe darauf geschlossen werden, ob
das gemessene Bremssystem ein günstiges
Bremsverhalten zeigt und ob das Bremssystem dazu neigt, daß die Reibbeläge ungleichmäßig abgeschliffen werden
(zum Beispiel radialer oder tangentialer Schrägverschleiß).
-
Hinsichtlich derartiger Messungen
ist es bekannt in einer Meßeinrichtung
die Bremsscheibe durch einen die Bremsklötze überdeckenden Ausschnitt der
Scheibe darzustellen in den auf dem Markt erhältliche Kraftmeßdosen eingelassen
sind. Diese Kraftmeßdosen
haben den Nachteil, daß deren
Gehäuse
beziehungsweise deren Halteelemente zu einem Kraftnebenfluß führen, so
daß hierdurch
die Messung der einzelnen Kraftaufnehmer verfälscht werden kann.
-
Üblicherweise
nehmen diese Kraftmeßdosen
die Last punktförmig
auf. Hierbei entstehen sehr hohe Hertzsche Flächen-Pressungen. Deshalb ist eine
Aufnahme-Konstruktion nötig,
die die von den Belägen
eingeleitete Flächenlast
auf die Anzahl der verwendeten Kraftmeßdosen verteilt. Durch die
endlichen Abmessungen der Kraftmeßdosen ist es in der Regel
nicht möglich
eine Anordnung zu realisieren, die eine planparallele beziehungsweise
einer massiven Bremsscheibe entsprechende Deformation der Aufnahme-Konstruktion gewährleistet.
-
Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung
der bekannten Kraftmeßdosen
besteht darin, daß diese vergleichsweise
große
Abmessungen besitzen, so daß eine
Messung in Bezug auf schmale und damit sowohl Raum als auch Gewicht
sparende Bremsscheiben nicht möglich
ist.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher
ein Meßelement
der sich aus dem Oberbegriff des Anspruch 1 ergebenden Gattung zu
beschreiben, welches auch genaue Messungen hinsichtlich sehr dünner Bremsscheiben
erlaubt.
-
Die Aufgabe wird durch die sich aus
dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ergebende Merkmalskombination
gelöst.
Die Erfindung besteht im Prinzip also darin anstatt die im Handel
erhältlichen
Kraftmeßdosen
in eine Bremsscheibe einzufügen
die Bremsscheibe durch zwei Platten nachzubilden, die durch Stege
zueinander auf Abstand gehalten sind wobei auf die Seitenflächen der
Stege Dehnungsmeßstreifen
aufgebracht werden. Hierdurch läßt sich
eine Bremsscheibe mit sehr geringer Dicke nachbilden, wobei darüber hinaus
noch an dieser Nachbildung sehr genaue Messungen hinsichtlich der
Kraft-Verteilung vorgenommen werden können.
-
Gemäß der Merkmalskombination nach
Anspruch 2 sollten in Weiterbildung der Erfindung die Stege so zwischen
den Platten verteilt werden, daß die
Stege derart gestaltet und zwischen den Platten verteilt angeordnet
sind, daß bei
einer für
eine Radbremse typischen Druckbelastung auf der Oberfläche der
Platten alle Stege etwa gleich stark verformt werden und die Flächen unter
Last möglichst
parallel bleiben. Dabei ist zu beachten, daß die wesentlichen auf die
auf der Kolbens Seite des Bremssystems befindliche Platte ausgeübten Kräfte im Bereich
der Kolbenfläche
aufgebracht werden. Man wird daher die Stege insbesondere in diesem
Bereich verteilt anordnen. Eine hierzu besonders günstige Anordnung
der Stege beschreibt die Merkmalskombination nach Anspruch 8.
-
In vorteilhafter Weiterbildung der
Erfindung empfiehlt es sich, daß die
Platten mittels der Stege einstückig
miteinander verbunden sind. Dies kann beispielsweise durch bekannte
Verbindungstechniken aber auch durch Gießen der einstückigen Einheit beispielsweise
als Stahl-Guß geschehen.
Hindurch wird gewährleistet,
daß die
Lage der Stege sich nicht ändern
kann so daß die
gemessenen Ergebnisse stets reproduzierbar sind.
-
Vielfach kann es auf Grund geringen
zur Verfügung
stehenden Raumes schwierig sein die Stege mit einem oder mehreren
Meßstreifen
zu bestücken, da
die hierfür
vorgesehenen Flächen
der Stege nur sehr schwer zugänglich
sind. In diesem Fall empfiehlt es sich in Weiterbildung der Erfindung
das erfindungsgemäße Meßelement
zu teilen. Die Teilung wird man dabei bevorzugt an der Innenfläche einer der
beiden Platten vornehmen, so daß die
eine Platte gleichzeitig auch die Stege trägt während die andere Platte auf
die Stirnflächen
am Ende der Stege aufgesetzt und befestigt wird. Die Befestigung
geschieht, nach dem die Meßstreifen
an den entsprechenden Flächen
der Stege aufgebracht wurden. Die Verbindung der keine Stege aufweisenden
Platte mit den Stegen kann durch an sich bekannte Verbindungstechniken
wie Kleben oder Löten
oder Schweißen
geschehen. Im Rahmen der Erfindung ist es aber auch möglich die
Stege, zum Beispiel alternierend, den beiden einander zugewandten
Flächen
der Platten zuzuordnen und die dann so mit Stegen versehenen Platten über die
freien Stirnflächen
der Stege miteinander zu verbinden.
-
Da zur möglichst genauen Bestimmung
der Kraftverteilung auf den Platten eine größere Anzahl von Stegen zur
Verfügung
stehen muß und
da die Meßelemente
nicht in Serie gefertigt werden sondern Einzelstücke sind empfiehlt sich in
Weiterbildung der Erfindung die Anwendung der Merkmalskombination nach
Anspruch 4. Hierdurch wird die Anfertigung einer komplizierten Gußform vermieden.
Andererseits besteht das Meßelement
aus einem Stück,
so daß keine
Schwierigkeiten hinsichtlich der Toleranzen der zwischen die Platten
einzufügenden
Stege auftreten können.
-
In Weiterbildung der Erfindung empfiehlt
sich die Verwendung der Merkmalskombination nach Anspruch 5. Der
Quader besitzt somit senkrecht zur Oberfläche der Platten verlaufende
Seitenflächen
die für
die Aufnahme von Dehnungsmeßstreifen
geeignet sind.
-
Um möglichst viele Stege bei einem
Bearbeitungsstand gleichzeitig bearbeiten zu können empfiehlt sich in Weiterbildung
der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 9. Mit anderen
Worten heißt
das, daß die
Stege derart angeordnet werden sollten, daß möglichst viele Seitenflächen der Stege
in einer Ebene liegen. Da andererseits die Stege aber auch gemäß der Merkmalskombination
nach Anspruch 2 ausgerichtet werden sollen ist hier einen Kompromiß zu treffen.
-
Da das erfindungsgemäße Meßelement
stetig wiederverwendet wird, sollte dafür Sorge getragen werden, daß das Meßelement
nicht durch Ermüdung des
Materials unbrauchbar wird. Dazu ist es gemäß Anspruch 10 vorteilhaft,
die Übergänge zwischen Platten
und Stege fließend
zu gestalten beziehungsweise abzurunden.
-
Im Zusammenhang mit Anspruch 3 und
Anspruch 4 ist vorgeschlagen worden die Platten über die Stege einstückig miteinander
zu verbinden und dabei insbesondere die Platten und Stege aus dem vollen
Material herauszuarbeiten. Ein derartiger Aufbau ermöglicht sehr
präzise
Messungen ist aber auf der anderen Seite nicht einfach darzustellen.
Dies liegt nicht nur daran, daß eine
erhebliche spanabhebende Bearbeitung des mit Metallblocks notwendig ist
sondern auch daran, daß an
den schwer zugänglichen
Stegen noch die Dehnungsmesstreifen befestigt werden müssen. Hinzukommt,
daß die
Dehnungsmesstreifen zusätzlich
dann noch an ein Leitungssystem angeschlossen werden müssen, um
die von den Dehnungsmesstreifen abgegebenen elektrischen Signale
auswerten zu können.
Für die
Fälle, bei
denen die Anforderungen an die Genauigkeit der Meßergebnisse
nicht ganz so hoch sind wird nachfolgend ein erheblich einfacherer
Aufbau des erfindungsgemäßen Meßelementes
aufgezeigt. Hierzu schlägt
in Weiterbildung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch
11 vor das Meßelement aus
mehreren getrennten Bauelementen zusammenzusetzen, die einzelnen
und voneinander getrennt hergestellt und damit sehr viel leichter
bearbeitet werden können.
Im einfachsten Fall kann das bedeuten, daß man die einzelnen Stege auf
eine Grundplatte legt und danach auf die Stege eine Gegenplatte
aufsetzt und die so gewonnene Baugruppe einer Messung zuführt.
-
Um das Meßergebnis in vernünftiger
Form auswerten zu können
ist es notwendig die Lage der einzelnen Stege hinsichtlich der Grundplatte
und der Gegenplatte genau zu kennen. Insbesondere muß vermieden
werden, daß generell
und insbesondere während
der Messung die Stege ihre Lage ändern können. Hierzu
wird in Weiterbildung der Erfindung die Anwendung der Merkmalskombination
nach Anspruch 12 vorgeschlagen. Es werden somit die Stege auf der
Grundplatte an den gewünschten
Stellen arretiert und dann die Gegenplatte lösbar auf die Stege aufgesetzt.
-
Um das Meßelement noch besser an die
jeweils herrschenden Randbedingungen einer simulierten Bremse heranführen zu
können
wird in Weiterbildung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch
13 vorgeschlagen. Dabei sind die Stege mehr oder weniger leicht
lösbar
an der Grundplatte befestigt. Das gilt insbesondere für eine leicht änderbare
Befestigung mit Hilfe von Magnetkräften. Auf diese Weise läßt sich
die Stellung der Stege auf der Grundplatte sehr schnell ändern und
an die gewünschten
Meßbedingungen
anpassen. Dabei kann beispielsweise die Lage der Stege auf der Grundplatte
oder aber auch ihre Anzahl leicht geändert werden.
-
Da, wie weiter oben schon erläutert, zur
Erzielung einer größeren Flexibilität für das Meßelement
die Gegenplatte erst nachträglich
nach der Befestigung der Stege auf diese aufgesetzt werden wird,
ist dafür
zu sorgen, daß die
Gegenplatte auch in die richtige Stellung gegenüber der Grundplatte gebracht
und gegebenenfalls lösbar
gehalten wird. Hierzu empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die
Verwendung der Merkmale nach Anspruch 14. Hierdurch ist es möglich die
Gegenplatte im Abstand zu der Grundplatte auszurichten und dann
in der gefundenen Lage über
die Magnete oder Magnetpaare gegenüber der Grundplatte zu arretieren.
Es kann im Rahmen der Erfindung aber die Gegenplatte auch nachträglich unlösbar mit
den Stegen verbunden werden, so daß sich eine einstückige Einheit
für das Meßelement
ergibt.
-
Die Magnete oder Magnetpaare an der Grundplatte
können
zur Ausrichtung der Gegenplatte gegenüber der Grundplatte dienen.
Hierzu können umgekehrt
aber die Magnete auch an der Gegenplatte lösbar oder unlösbar befestigt
sein, so daß auf
diese Weise die Gegenplatte in der gewünschten Lage gegenüber der
Grundplatte arretiert werden kann. Es können aber im Rahmen der Erfindung
auch sowohl Grundplatte als auch Gegenplatte mit Magneten entgegengesetzter
Polarität
versehen sein, wodurch eine Kraft aufgebracht wird, welche die Gegenplatte in
die richtige Lage gegenüber
der Grundplatte zu ziehen versucht. Auch hier können wieder die Magnete entgegengesetzter
Polarität
an den jeweiligen Platten durch Magnetkraft oder aber auch durch
Kleben gehalten sein. Wesentlich ist allerdings immer, daß die Höhe der Magnete
oder der hintereinander sitzenden entgegengesetzt polarisierten
Magnete hinreichend kleiner ist als die Höhe der Stege. Das ist deshalb
wichtig, damit nicht durch die bei der Messung auf die Platten aufgebrachte
Kraft die Platten auf die Magnete aufsetzen und die Magnete einen Teil
der zu messenden Kraft aufnehmen, der eigentlich auf die Stege geleitet
und dort gemessen werden sollte. Um falsche Meßergebnisse zu vermeiden ist es
daher wichtig, die Höhe
der Magnete kleiner als die der Stege zu wählen.
-
In Weiterbildung der Erfindung besteht
auch die Möglichkeit
die Magnete in die Stege zu integrieren. Dabei muß allerdings wiederum
dafür gesorgt werden,
daß die
mit den Stegen verbundenen Magnete kürzer sind als die Stege, wie
weiter oben schon erläutert
wurde.
-
Ein wesentlicher Vorteil des aus
mehreren Bauelementen nachträglich
zusammengesetzten Meßelementes
ist es, daß auch
die Verkabelung der an den Stegen befestigten Sensoren vorgenommen werden
kann bevor diese an der Grundplatte befestigt werden. Man erhält somit
ein Gebinde, bei dem die einzelnen Stege an den Kabeln des Kabelbaumes
befestigt sind, wobei die Stege wählbar auf die Grundplatte aufgesetzt
und dort befestigt werden können.
-
Wie weiter oben schon erläutert wurde
bietet das aus mehreren Bauelementen zusammengesetzte Meßelement
die Möglichkeit
flexibel in Abhängigkeit
von den zu messenden Randbedingungen zusammengesetzt zu werden,
wobei die einzelnen Bauelemente (Magnete, Stege, Platten) in unterschiedlicher
Zusammensetzung immer wieder verwendet werden können. Um aber die Ausrichtung
der einzelnen Stege und Magnete nicht ständig hinsichtlich der einzelnen
Meßbedingungen
ins einzelne gehend neu vornehmen zu müssen empfiehlt sich in Weiterbildung
der Erfindung die Anwendung der Merkmalskombination nach Anspruch
19. Das bedeutet, daß für die einzelnen
Messungen, die ein bestimmtes Bremssystem simulieren sollen, jeweils eine
Schablone zur Verfügung
steht, mit deren Hilfe die Stege und Magnete leicht gegenüber der
Grundplatte und der Gegenplatte in die richtige Stellung gebracht
werden können.
Auf diese Weise brauchen für die
vielen unterschiedlichen Messungen nicht entsprechend viele Meßelemente vorgehalten
zu werden sondern es genügt,
daß die
entsprechenden Schablonen zur Verfügung stehen.
-
Beim Einsatz des erfindungsgemäßen Meßelementes
in die Meßeinrichtung
wird vorgeschlagen, das Element schwimmend in der Meßeinrichtung
zu lagern damit sichergestellt wird, das die Kräfte nicht zumindest teilweise über die
Meßeinrichtung geleitet
werden und somit das Meßergebnis
verfälschen.
-
Weitere vorteilhafte Weiterbildung
in der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Die vorliegende Erfindung richtet
sich auf den Einsatz des erfindungsgemäßen Meßelementes zur statischen Messung
von Bremssystemen. Das erfindungsgemäße Meßelement ist aber auch für andere
Messungen hervorragend geeignet, bei denen die Kräfteverteilung
von auf das Meßelement
aufgebrachten Kräften
bestimmt werden soll. Das gilt insbesondere für zu messende Werkstücke deren
Höhe relativ
gering ist und beispielsweise unter 16 mm liegt.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt
-
1a bis 1c drei aufgeschnittene
Meßelemente
mit in unterschiedlicher Lage angeordneten Stegen
-
2a, 2b in perspektivischer und
auseinander gezogener Darstellung ein Meßelement mit zugehöriger Halterung
der Meßeinrichtung
sowie mit Befestigungsmitteln zur Befestigung des Meßelementes
an der Halterung in zwei verschiedenen perspektivischen Ansichten
und
-
3 einen
Schnitt parallel zu der Oberfläche
der Platten durch die Stege
-
4 den
Zusammenbau der Meßeinrichtung
mit angeklebter Gegenplatte
-
5 den
Zusammenbau der Meßeinrichtung
mit durch Magnete gehaltener Gegenplatte
-
6 den
Zusammenbau der Meßeinrichtung
mit zur Positionierung dienenden entgegengesetzt gepolten Magneten
(bzw. Magnetpaare)
-
7 einen
Kabelbaum mit angeschlossenen Sensoren für die Meßeinrichtung
-
8 in
symbolischer Darstellung einen Querschnitt durch die Meßeinrichtung
mit einem Steg, dessen Sensor mit einem Kabel verbunden ist,
-
9 einen
Steg mit Sensor, in den ein Magnete integriert ist und
-
10 die
Anwendung einer Schablone zur Ausrichtung der Stege.
-
1a zeigt
in perspektivischer Darstellung eine erste Platte 1 eines
erfindungsgemäßen Meßelementes 2 auf
dem die Stege 3 angeordnet sind. Die Stege haben die Form
von Quadern da die in ihrer Längsrichtung
auf der Platte 1 aufliegen. Wie in 2a zu erkennen weist das erfindungsgemäße Meßelement 2 zueinander
parallel angeordnete Platten 1 und 4 auf, die über die
Stege in 1a miteinander
verbunden sind. Das Meßelement
ist vorzugsweise einstückig
aus einem Stahl-Block gefertigt, wobei das zwischen den Platten 1, 4 befindliche
Material bis auf die Stege maschinell entfernt wurde.
-
Wie aus 1a bis 1c ersichtlich
ist sind die Stege im wesentlichen radial zu einer Achse 5 angeordnet,
die ungefähr
die Mitte der Platte 1 senkrecht schneidet. Diese Achse
kann als die Mittelachse des nicht dargestellten Brems-Kolbens eines Bremssystems
(Scheibenbremse) betrachtet werden, der auf die Platte 1 einwirkt.
Die Gegenkraft auf die Platte 4 kann entweder von dem dem
Kolben abgewandten Ende eines Faustsattels oder von einem dem ersten
Kolben gegenüberliegenden
zweiten Kolben eines Festsattels ausgeübt werden. Diese Kräfte sind
in 2a und 2b durch die Pfeile F1 und
F4 angedeutet. In den 1a bis 1c werden jeweils fünf beziehungsweise
drei Stege dargestellt. Im Rahmen der Erfindung können aber
auch noch mehr Stege Verwendung finden. Wichtig ist, daß die Stege
in dem Bereich symmetrisch angeordnet werden, in denen die überwiegende Übertragung
von Kräften
zwischen den Platten zu erwarten ist (das ist in der Regel die Kolben
Mitte, wobei sich bei einem Versatz des Kolbens die Lage der Stege
entsprechend verschiebt). Weiterhin müssen die Platten eine hinreichende
Steifigkeit besitzen um einen Ausschnitt der Bremsscheibe nachbilden
zu können.
-
In den Figuren sind noch hinsichtlich
der Platte 1 jeweils zwei Bohrungen 7 dargestellt,
mit denen die Platte 1 an einer Halter 8 schwimmend
befestigt wird. Dabei wird das Meßelement 2 mit den Schrauben 9 über ein
elastisches Element 10 gegen den Halter 8 gehalten,
in dem die Schrauben 9 mit den Gewindelöchern 11 verschraubt
werden. Das Meßelement 2 hat
also gegenüber
dem Halter 8 ein gewisses Spiel, wodurch vermieden wird,
daß ausgehend
von dem Meßelement 2 Kräfte über den
Halter in die nicht näher
dargestellte Meßeinrichtung
abgeleitet werden, von der der Halter 8 ein Bauelement bildet.
-
Wie im Zusammenhang mit 2 beschrieben kann das Meßelement 2 mit
zwei Platten versehen sein, die durch Herausarbeiten aus einem vollen Materialblock
herausgebildet sein können.
In den Ausführungsbeispielen
nach den 4 bis 6 wird nun ein anderer Weg
beschritten, in dem das Meßelement
aus mehreren Bauelementen zusammengesetzt wird. Dabei wird ausgegangen
von einer Grundplatte 15, die gegebenenfalls aus geeignet
starkem Stahlblech gefertigt sein kann, und einer entsprechend hergestellten
Gegenplatte 16. Auf die Grundplatte 15 sind Stege 17 aufgeklebt,
wobei die Lage der Stege möglichst
so gewählt
werden soll, daß bei der
auf die Platten ausgeübten
Kraft diese möglichst eben
bleiben.
-
Die dem Betrachter zugewandten Enden
der Stege 17 sind mit einer Klebschicht 18 versehen. Wird
die Gegenplatte 16 in geeigneter Lage auf die Stege 18 aufgepreßt, so erhält man ein
einstückiges Meßelement
mit den beiden durch Klebschichten 18 miteinander verbundenen
Platten.
-
In 5 besitzen
die Stege 17 keine Klebschicht. Statt dessen sind Magnete 19 vorgesehen, die
an die Grundplatte 15 angeklebt sind oder magnetisch an
dieser Platte gehalten werden. Durch die Magnete 19 ist
es möglich
die Gegenplatte 16 gegenüber der Grundplatte zu arretieren
und lösbar
zu halten.
-
In 6 sind
die in einer Richtung gepolten Magnete 19 von 5 durch entgegengesetzt
gepolten Magnete 20 ersetzt, wobei zwei entgegengesetzt polarisierter
Magnete 21, 23 auf der Grundplatte 15 und
zwei weitere entgegengesetzt polarisierte Magnete 22, 24 auf
der Gegenplatte 16 gehalten sind, was beispielsweise durch
Magnetekraft oder durch ankleben geschehen kann. Die Polung ist
dabei derart gewählt,
daß die
beiden Magnete 21, 22 und die beiden Magnete 23, 24 sich
jeweils gegenseitig anziehen. Dabei entsteht ein Kraftfeld, daß die sich
jeweils anziehenden Magnet-Paare zueinander ausrichtet. Auf diese
Weise werden die Platte 15 und die Gegenplatte 16 selbsttätig in die
geeignete Lage zueinander ausgerichtet.
-
Wichtig ist, daß die Magnete 19 beziehungsweise
die hintereinander liegenden entgegengesetzt gepolten Magnete 21, 22 beziehungsweise 23, 24 immer
etwas kürzer
sein müssen
als die Stege 17, so daß bei über die Stege 17 miteinander
verbundenen Platten 15, 16 die Magnete immer einen
Luftspalt zueinander beziehungsweise zur Gegenplatte besitzen. Durch
diese Maßnahme wird
sichergestellt, daß bei dem
Aufbringen einer Kraft auf die Platten 15, 16 diese
Kraft voll nur über
die Stege 17 nicht aber teilweise über die Magnete übertragen
werden kann. Dies ist deshalb wichtig, weil auf den Stegen die Messestreifen
sitzen, die die Wirkung der angreifenden Kraft auf die Stege und
damit das Meßelement
aufzeigen sollen und ein Kraftfluß über die Magnete deshalb zu fehlerhaften
Meßergebnissen
führen
würde.
-
In 7 ist
ein Kabelbaum 25 gezeigt, dessen Kabel 26 zu den
Sensoren 27 führen,
die an den Seitenflächen
der Stege 17 angebracht sind. In der 7 ist angedeutet, daß jeweils Sensoren 27 auf gegenüber liegenden
Seiten der Stege 17 aufgebracht sind, was beispielsweise
im Siebdruck-Verfahren geschehen kann. Um die Einbaulage der Sensoren 17 kenntlich
zu machen ist in 7 an
einem der Sensoren eine Klebschicht 18 angedeutet, die
der nicht dargestellten Platte zugewandt ist.
-
8 zeigt
in symbolischer, geschnittener Darstellung einen Steg 17 in
Einbaulage zwischen den Platten 15, 16. Die 8 zeigt deutlich, daß die Höhe des Magneten 19 um
eine Strecke L kürzer
ist als die Höhe
der Stege 17, so daß hierdurch
einen Luftspalt (L) gebildet wird. Die einzelnen Magnete 19 können, wie
in den 7 und 8 angedeutet seitlich von
den Stegen an diesen befestigt sein. Dagegen zeigt 9 eine etwas andere Lösung, in dem der Magnet 19 in
den Steg 17 direkt integriert ist, wobei allerdings dafür zu sorgen
ist, daß der
Steg 17 nicht als magnetischer Kurzschluß für den Magnet 19 wirkt.
In 9 ist weiterhin ein
Sensor 27 gezeigt, welcher an der Seitenflächen der
Stege 17 befestigt ist. Die Pfeile F sollen die Kraft andeuten,
mit der die Platten 15, 16 auf den Steg 17 einwirken.
-
10 zeigt
eine Möglichkeit
die Stege 17 einschließlich
der ihnen zugeordneten Magnete 19 mittels einer Schablone 29 auf
der Grundplatte 15 auszurichten. Dabei ist es nicht notwendig,
daß die Stege
und Magnete jeweils aneinander gefesselt sind. Die Schablone kann
auch derart ausgestaltet sein, daß die Magnete 19 beziehungsweise 20,
wie in 4 bis 6 angedeutet, auch im Abstand
zu den Stegen angeordnet werden können. Die Funktion des Halters 8 wurde
schon weiter oben im Zusammenhang mit 2 beschrieben.
-
Um einen Meßelement in geeigneter Weise für die einzelnen
Messungen vorbereiten zu können kann
es sinnvoll sein, mehrere Platten von geeigneter Stärke vorrätig zu halten.
Hierdurch läßt sich
das Meßelement
derart anpassen, daß Bremsscheiben unterschiedlicher
Dicke simuliert werden können.
-
Die Erfindung läßt sich kurz wie folgt angeben:
Aufgabe
der Erfindung: Die messtechnische Erfassung der Zuspannkraft mit
stehender Scheibe an Bremssätteln
insbesondere Kombisätteln
ist die grundsätzliche
Voraussetzung zur Bestimmung des Wirkungsgrades im stationären Betrieb.
Des weiteren ist die Ermittlung der Kraftverteilung beim Zuspannen
von sehr großem
Interesse. Diese Messung ist auf dem heutigen Prüffeld nur mit Scheibendicken möglich, die
denen innenbelüfteter
Scheiben entspricht.
-
Stand der Technik: Mess-Bremsscheibe
mit 22 mm Dicke im Einsatz. Bei Verwendung von Standard-Kraftaufnehmern
minimal 16 mm realisierbar. Ungenaue Messung aufgrund des Kraftnebenflusses über Halteelemente
der Einzelkraftaufnehmer. Bei Verwendung von Standard-Messmitteln
hohe Querkraftempfindlichkeit, nicht ausreichender Messbereich beziehungsweise
Meßgenauigkeit
an dem vergleichsweise wenig belasteten ein Einzelkraft-Aufnehmer.
-
Lösung:
Gehärtete,
biegesteif und parallel ausgerichtete Grundflächen. Auf Druck und Biegung belastete
Stege. Symmetrische Anordnung der Stege (>=3). Vervielfältigung der Stegstrukturen
zur Kraftverteilungsmessung. Applikation der Stege mit DMS (Dehnungs-Messstreifen).
Einfach portierbares System zum Abdecken aller aktuellen Bremsscheibendicken.
Schwimmend gelagerte Aufnahme des Messelementes am Prüfstand und
demnach quasiparallele Ausrichtung zu den Belägen zur Minimierung der Querkraftempfindlichkeit.
Einfache Anpassung auf entsprechende Messbereiche durch Variation
der Steggrundfläche.
Messung der statischen und dynamischen Zuspannkraft. Verwendung
von Endanschlägen
zum Schutz des Messelementes möglich.
-
Bei der mehrteiligen Ausführung der
Messbremsscheibe ist für
den praktischen Einsatz eine Fixierung der einzelnen Elemente erforderlich.
-
1. Zweiteilige Ausführung
-
Die Gegenplatte muss auf der mit
Stegen ausgeführten
Grundplatte im Messbetrieb aufgelegt werden. Eine Fixierung erfolgt
durch a) Verkleben der Stege auf der Grundplatte b) Anbringen von
Haltemagneten Hierbei ist für
eine reproduzierbare Messung eine Ausrichtung der Platten zueinander
erforderlich. Die Magnete sind gegebenenfalls einseitig fixiert oder
frei positionierbar. Ein ausreichend dimensionierter Luftspalt zwischen
den Magneten und den Platten verhindert die zweiseitige Kontaktierung
im entspannten sowie im belasteten Zustand und somit den Aufbau
eines Kraftnebenschlusses über
die Magnete.
-
Eine automatische Zentrierung erfolgt
durch c) Anordnung zweier oder mehrere gegensinnig gepolter gegenüberliegender
Magnete Ein ausreichend dimensionierter Luftspalt verhindert hierbei
wiederum den Aufbau eines Kraftnebenschlusses.
-
Vorteile
-
Die Messbremsscheibe wird zerlegt
in zwei lose Grundplatten und einzelne separate Sensorelemente,
die durch einen Kabelbaum miteinander verbunden sind und in einem
geeigneten Stecker münden.
-
Einfache Applikation von Dehnungsmesstreifen
(DMS). Im Vergleich zur einteiligen Ausführung einfachere und günstigere
Fertigungsverfahren einsetzbar, z. Einsatz von einzelnen Sensorelementen.
-
Die für die Messung erforderlichen
Positionen dieser Sensorelemente wird vorgegeben durch d) lose Schablone
e) einseitig fixierte Schablone (magnetisch haftend oder verklebt).
Die Schablone selber wird durch seitlich ausgeführte Nasen positioniert. Ein
ausreichend dimensionierter Abstand zwischen Nasenkante und Außenkanten
der Grundplatte verhindern eine Beeinflussung der Messeigenschaften.
-
Die Sensorelemente erfüllen zwei
Aufgaben gleichzeitig. Neben der Messfunktion halten Sie auch die
beiden Grundplatten in ihrer Position. Dieses wird erreicht durch
f) Verkleben der Sensorelemente auf den Grundplatten g) Remanente/Permanentmagnetische
Eigenschaften der Sensorelemente h) Kombination Sensorelement und
Magnet (siehe auch 9)
Bei der Applikation von DMS ist Einsatz von Siebdruckverfahren möglich. Einfache
Variation und Anpassung der Messelementgeometrien ist möglich. Es
besteht Austauschbarkeit der Sensorlemente (bei Defekten, oder zur
Messbereichsvariation), einfache und kostengünstige Herstellung, einfache
Darstellung von unterschiedlichen (Brems-) Scheibenstücken durch
unterschiedlich starke und kostengünstige Grundplatten. Es wird
ein hoher Freiheitsgrad bei der Positionierbarkeit der Sensorelemente
auf der Grundplatte zur Messung der Druckverteilung unter der Belaganpressfläche erreicht.