-
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 zu beschreiben, welches auch genaue Messungen hinsichtlich sehr dünner Bremsscheiben erlaubt.
-
Die Aufgabe wird durch die sich aus dem Anspruch 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.
