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Verwandte Anmeldung
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen
US-Anmeldung Nr. 62/385,573 , die am 9. September 2016 eingereicht wurde und deren Offenbarung durch Bezugnahme vollständig hier aufgenommen ist.
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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft im Allgemeinen Bremsbelag-Verschleißerfassungssysteme und -vorrichtungen. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Bremsbelag-Verschleißsensor, der den Verschleiß sowohl im inneren als auch im äußeren Bremsbelag eines Scheibenbremssystems misst.
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Hintergrund
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Es ist erstrebenswert zu erfassen, wann Fahrzeugbremsbeläge ersetzt werden müssen, und den Fahrer darüber zu informieren. Bekannte elektronische Bremsverschleißsensoren umfassen einen Widerstandsschaltungssensor, der am inneren Bremsbelag befestigt ist. Wenn der Belag von der Scheibe abgerieben wird, wird auch der Sensor abgerieben, wodurch sich sein Widerstand verändert. Ein mit einem Erfassungsmodul im Fahrzeug verkabelter Pigtail-Kabelbaum ist mit dem Sensor verbunden.
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Bei dem bekannten Lösungsansatz gibt es verschiedene Probleme. Die zahlreichen benötigten Kabelbäume und das zusätzliche Erfassungsmodul machen daraus eine aufwendige Lösung. Die Führung der Kabelbäume durch die Fahrzeugaufhängung und den Rad-/Achsschenkelbereich ist eine sehr große Herausforderung und ist anfällig für eine Beschädigung durch Schmutz auf der Straße. Darüber hinaus muss der Verschleißsensor bei jedem Austausch der Beläge ausgetauscht werden, was aufwendig sein kann.
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Bei der Anwendung von elektronischen Sensoren zur Erfassung des Bremsbelagverschleißes ist es wichtig zu bedenken, dass der Bremsbelag- und der Bremssattelbereich Temperaturen von mehr als 300 Grad Celsius erreichen kann, denen viele elektronische Sensoren nicht standhalten können.
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Unter einem Kosten- und Umsetzungsgesichtspunkt ist es erstrebenswert, die Verwendung eines Kabelbaums zu vermeiden und stattdessen bestehende Fahrzeugsystemkomponenten zu verwenden, um die Kosten für die Übertragung der Belagverschleißinformationen zur Fahreranzeige zu reduzieren. Es ist auch erstrebenswert, den Bremsbelag-Verschleißsensor nicht mit den Bremsbelägen austauschen zu müssen, wenn diese ausgetauscht werden. Es ist auch erstrebenswert, dass der Bremsbelag-Verschleißsensor Diagnosefähigkeiten (z.B. Heartbeat) bietet, und der Sensor muss den extremen Temperaturen standhalten können, die beim Bremsen auftreten.
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Die Nahfeldkommunikation (engl. Near-Field Communication - „NFC“) ist eine Gruppe von Kommunikationsprotokollen, die es zwei elektronischen Vorrichtungen, wovon eine üblicherweise eine tragbare Vorrichtung wie etwa ein Smartphone ist, ermöglichen, eine Kommunikation herzustellen, indem sie in unmittelbare Nähe zueinander gebracht werden.
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Gewöhnliche Smartphone-Anwendungen für NFC-Vorrichtungen umfassen kontaktlose Zahlungssysteme, ähnlich zu denjenigen, die bei Kreditkarten und elektronischen Ticket-Smartcards verwendet werden, und gestatten die mobile Bezahlung als Ersatz/Zusatz zu diesen Systemen. NFC kann auch für die soziale Vernetzung, zum Teilen von Kontakten, Fotos, Videos oder Dateien verwendet werden. NFC-fähige Vorrichtungen können auch als elektronische Ausweisdokumente und als Schlüsselkarten dienen. NFC bietet eine Verbindung mit niedriger Geschwindigkeit bei einem einfachen Aufbau.
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Wie bei anderen „Transponderkarten“-Technologien nutzt NFC die elektromagnetische Induktion zwischen zwei Rahmenantennen, wenn NFC-fähige Vorrichtungen wie Smartphones Informationen austauschen. Die NFC-Peer-to-Peer-Kommunikation ermöglicht es zwei NFC-fähigen Vorrichtungen, miteinander zu kommunizieren, um ad hoc Informationen auszutauschen.
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NFC ist eine Gruppe von drahtlosen Nahbereichstechniken, die üblicherweise einen Abstand von 10 cm oder weniger erfordern. NFC arbeitet bei 13,56 MHz bei einer Funkschnittstelle ISO/IEC 18000-3 und mit Raten von 106 kbit/s bis 424 kbit/s. NFC umfasst stets einen Initiator und ein Ziel. Der Initiator erzeugt aktiv ein HF-Feld, das ein passives Ziel antreiben kann. Dadurch können NFC-Ziele sehr einfache Formfaktoren wie nicht gespeiste Tags, Etiketten, Schlüsselanhänger oder Karten annehmen. Eine NFC-Peer-to-Peer-Kommunikation ist möglich, vorausgesetzt beide Vorrichtungen werden gespeist.
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NFC-Tags enthalten Daten und sind üblicherweise schreibgeschützt, können jedoch beschrieben werden. Sie können von ihren Herstellern kundenspezifisch kodiert werden oder NFC-Forum-Spezifikationen verwenden. Die Tags können neben anderen Informationen persönliche Daten wie Geld- und Kreditkarteninformationen, Daten zu Treueprogrammen, PINs und Netzwerkkontakte sicher speichern. Das NFC-Forum definiert vier Typen von Tags, die verschiedene Kommunikationsgeschwindigkeiten und Fähigkeiten hinsichtlich Konfigurierbarkeit, Speicherung, Sicherheit, Datenerhaltung und Schreibdauer bieten.
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Wie bei der Transponderkartentechnologie verwendet die Nahfeldkommunikation die elektromagnetische Induktion zwischen zwei Rahmenantennen, die im Nahfeld der jeweils anderen Rahmenantenne liegen und effektiv einen Lufttransformator bilden. Sie arbeitet innerhalb des allgemein verfügbaren und unlizenzierten Hochfrequenz-ISM-Bands von 13,56 MHz. Der Großteil der HF-Energie ist auf den erlaubten Bandbreitenbereich von ±7 kHz konzentriert, doch die Spektralmaske für die Hauptkeule beträgt 1,8 MHz. Die theoretische Reichweite für NFC mit kompakten Standardantenennen soll bis zu 20 cm betragen (praktische Reichweite von etwa 10 cm).
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NFC-Kommunikationen können in einem passiven Modus arbeiten, in dem die Initiatorvorrichtung ein Trägerfeld bereitstellt und die Zielvorrichtung durch Modulieren des bestehenden Felds antwortet. In diesem Modus kann die Zielvorrichtung ihre Betriebsleistung aus dem von dem Initiator bereitgestellten elektromagnetischen Feld ziehen, wodurch die Zielvorrichtung zu einem Transponder wird. In einem aktiven Modus kommunizieren sowohl die Initiator- als auch die Zielvorrichtung, indem sie abwechselnd ihre eigenen Felder erzeugen. Eine Vorrichtung deaktiviert ihr HF-Feld, während sie auf Daten wartet. In diesem Modus haben beide Vorrichtungen üblicherweise Stromquellen.
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Zusammenfassung
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Die Nahfeldkommunikation („NFC“) ist für die Kommunikation zwischen zwei elektronischen Vorrichtungen weit verbreitet. Die Menschen tauschen z.B. die Dateien zwischen iPad und iPhone über die NFC-Kommunikation aus. Da Smartphones so beliebt sind, kann die NFC-Technik bei einem Bremsbelag-Verschleißerfassungssystem integriert werden. Der Bremsbelag-Verschleißsensor kann eine NFC-Schaltung und einen Belagverschleißsensor wie etwa einen Widerstandssensor (z.B. einen zweistufigen Widerstandssensor) umfassen. Alternativ kann der Bremsbelag-Verschleißsensor aus einer oder aus mehreren Resonanzkomponenten bestehen, die der NFC-Schaltung zugeordnet sind.
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Wenn sich der Bremsbelag in unterschiedlichen Stufen abnutzt, wird die Leistung der NFC-Schaltungsreichweite durch einen sich reduzierenden Widerstand oder einen Resonanzverlust herabgesetzt. Ein Nutzer kann ein Smartphone oder andere elektronische Vorrichtungen mit NFC-Fähigkeit verwenden, um den Belagverschleiß mittels NFC zu diagnostizieren. Die Informationen können mit den Laufleistungsinformationen des Fahrzeugs kombiniert werden, um die verbleibende Lebensdauer des Belags vorherzusagen.
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Gemäß einem Aspekt ist ein Bremsbelag-Verschleißmesssystem für die Verwendung eines Schwimmsattel-Scheibenbremssystems mit einem Kolben, der einen inneren Bremsbelag hält, und einem Schwimmsattel zum Halten eines äußeren Bremsbelags vorgesehen, wobei sich der Kolben und der Schwimmsattel in Reaktion auf die Betätigung des Bremssystems entlang einer Bremsachse aufeinander zu bewegen, so dass die Bremsbeläge an einer Bremsscheibe angreifen und eine Bremskraft auf sie aufbringen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt weist ein Bremsbelag-Verschleißerfassungssystem zur Messung des Bremsbelagverschleißes für ein Fahrzeugscheibenbremssystem einen Bremsbelag-Verschleißsensor mit einer Nahfeldkommunikationsschaltung („NFC“-Schaltung) zum Senden eines NFC-Signals und einem Schwingkreis mit einer Resonanzkomponente und einer Ladungsspeicherkomponente auf. Der Schwingkreis treibt den Bremsbelag-Verschleißsensor mit der NFC-Schaltung an. Der Schwingkreis ist dazu ausgebildet, in Reaktion auf eine Abfrage durch eine NFC-Vorrichtung, die innerhalb eines vorbestimmten Abstands zum Bremsbelag-Verschleißsensor angeordnet ist, induktiv geladen zu werden. Die NFC-Schaltung ist dazu ausgelegt, auf die Abfrage durch die NFC-Vorrichtung zu reagieren, so dass das NFC-Signal gesendet wird. Die Resonanzkomponente oder die Ladungsspeicherkomponente hat einen physikalischen Zustand oder einen effektiven Komponentenwert, der dazu ausgelegt ist, in Reaktion auf den Bremsbelagverschleiß herabgesetzt zu werden, wobei die Signalstärke, mit der das NFC-Signal gesendet wird, durch das Herabsetzen reduziert wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt, einzeln oder in Kombination mit einem vorhergehenden Aspekt, kann die Resonanzkomponente mehrere Resonanzkomponenten umfassen, die dazu ausgelegt sind, in Reaktion auf den Bremsbelagverschleiß sequentiell zerstört zu werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt, einzeln oder in Kombination mit einem vorhergehenden Aspekt, kann die Resonanzkomponente eine Spule mit einer Induktivität umfassen, die dazu ausgelegt ist, in Reaktion auf den BremsbelagVerschleiß zu variieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt, einzeln oder in Kombination mit einem vorhergehenden Aspekt, kann der Sensor so ausgelegt sein, dass die Spule in Reaktion auf den Bremsbelagverschleiß eine physikalische Änderung erfährt, wobei sich die Induktivität der Spule in Reaktion auf die physikalische Änderung der Spule verändert.
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Gemäß einem weiteren Aspekt, einzeln oder in Kombination mit einem vorhergehenden Aspekt, kann der Sensor so ausgelegt sein, dass sich die Position der Spule in Bezug auf die Bremsscheibe in Reaktion auf den Bremsbelagverschleiß verändert, wobei sich die effektive Induktivität der Spule in Reaktion auf die Änderung der Position der Spule in Bezug auf die Bremsscheibe verändert.
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Gemäß einem weiteren Aspekt, einzeln oder in Kombination mit einem vorhergehenden Aspekt, kann die Ladungsspeicherkomponente mehrere Ladungsspeicherkomponenten umfassen, die dazu ausgelegt sind, in Reaktion auf den Bremsbelagverschleiß sequentiell zerstört zu werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt, einzeln oder in Kombination mit einem vorhergehenden Aspekt, kann die Ladungsspeicherkomponente einen Kondensator mit einer Kapazität umfassen, die dazu ausgelegt ist, in Reaktion auf den Bremsbelagverschleiß zu variieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt, einzeln oder in Kombination mit einem vorhergehenden Aspekt, kann der Sensor so ausgelegt sein, dass der Kondensator in Reaktion auf den Bremsbelagverschleiß eine physikalische Änderung erfährt, wobei sich die Kapazität des Kondensators in Reaktion auf die physikalische Änderung des Kondensators verändert.
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Gemäß einem weiteren Aspekt, einzeln oder in Kombination mit einem vorhergehenden Aspekt, kann der Sensor so ausgelegt sein, dass sich die Position des Kondensators in Bezug auf die Bremsscheibe in Reaktion auf den Bremsbelagverschleiß verändert, wobei sich die effektive Kapazität des Kondensators in Reaktion auf die Änderung der Position des Kondensators in Bezug auf die Bremsscheibe verändert.
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Gemäß einem weiteren Aspekt, einzeln oder in Kombination mit einem vorhergehenden Aspekt, kann das Bremsbelag-Verschleißerfassungssystem auch eine NFC-Vorrichtung aufweisen, die dazu ausgelegt ist, den Bremsbelag-Verschleißsensor zu befragen und die Signalstärke des NFC-Signals als Hinweis auf den Bremsbelagverschleiß zu interpretieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt, einzeln oder in Kombination mit einem vorhergehenden Aspekt, kann es sich bei der NFC-Vorrichtung um ein NFC-fähiges Mobiltelefon handeln.
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Figurenliste
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Die vorangehenden sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich für den Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigen:
- 1 eine schematische Abbildung einer beispielhaften Fahrzeugausgestaltung, die Scheibenbremskomponenten zeigt, die an Fahrzeugaufhängungskomponenten angebracht sind.
- 2 eine schematische Abbildung, die ein Bremsverschleiß-Sensorsystem darstellt, das bei einer beispielhaften Scheibenbremsausgestaltung implementiert ist, wobei die Scheibenbremse in einem nicht bremsenden Zustand gezeigt ist.
- 3 eine schematische Abbildung, die das Bremsverschleiß-Sensorsystem aus 2 darstellt, wobei die Scheibenbremse in einem ersten Bremszustand mit Bremsbelägen mit einem ersten Verschleißgrad gezeigt ist.
- 4 eine schematische Abbildung, die das Bremsverschleiß-Sensorsystem aus 2 darstellt, wobei die Scheibenbremse in einem zweiten Bremszustand mit Bremsbelägen mit einem zweiten Verschleißgrad gezeigt ist.
- 5 bis 8 schematische Abbildungen, die verschiedene Ausgestaltungen des Bremsverschleiß-Sensorsystems darstellen.
- 9 eine schematische Abbildung, die alternative Ausgestaltungen des Bremsverschleiß-Sensorsystems darstellt.
- 10 eine schematische Darstellung, die eine besondere Ausgestaltung des Bremsverschleiß-Sensorsystems darstellt.
- 11A und 11B schematische Abbildungen, die weitere besondere Ausgestaltungen des Bremsverschleiß-Sensorsystems darstellen.
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Ausführliche Beschreibung
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Bezugnehmend auf 1 umfasst ein beispielhaftes Fahrzeugaufhängungssystem 10 einen oberen Querlenker 12 und einen unteren Querlenker 14, die schwenkbar mit dem Fahrzeug 16 verbunden sind. Ein Achsschenkel 20 ist über Kugelgelenke oder dergleichen, die eine relative Bewegung zwischen dem Achsschenkel und den Querlenkern ermöglichen, mit freien Enden der Querlenker 12, 14 verbunden. Der Achsschenkel 20 weist eine Spindel 22 auf, die eine Radnabe 24 für eine Drehung (s. Pfeil A) um eine Radachse 26 stützt. Ein Rad oder eine Felge 30 und ein Reifen 32 können mit bekannten Mitteln, wie etwa Radschrauben und Radmuttern, an der Radnabe 24 angebracht sein. Die Radnabe 24 weist Lager 34 auf, die die Drehung der Nabe, der Felge 30 und des Reifens 32 um die Achse 26 erleichtern. Der Achsschenkel 20 ist selbst um eine Lenkachse 36 drehbar (s. Pfeil B), um das Fahrzeug 16 in bekannter Weise zu lenken.
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Ein Dämpfer 40, wie etwa ein Stoßdämpfer oder eine Strebe, umfasst eine Kolbenstange 42, die mit dem unteren Querlenker 14 verbunden ist, sowie einen Zylinder 44, der mittels einer Struktur des Fahrzeugs 16, wie etwa einer am Fahrzeugrahmen angebrachten Halterung gehalten ist. Der Dämpfer 40 dämpft die relative Bewegung der Querlenker 14, 16 und des Achsschenkels 20 in Bezug auf das Fahrzeug 16. Der Dämpfer 40 kann somit dazu beitragen, Stöße zwischen der Straße 38 und dem Reifen 32, wie etwa Stöße mit Bodenwellen, Schlaglöchern oder Straßenschmutz zu dämpfen und zu absorbieren, welche eine Auf- und AbBewegung (s. Pfeil C) des Aufhängungssystems 10, des Rads 30 und des Reifens 32 verursachen.
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Das Fahrzeug 16 weist ein Scheibenbremssystem 50 mit einer Bremsscheibe 52 auf, die für eine Drehung mit der Nabe, dem Rad 30 und dem Reifen 32 an der Nabe 24 befestigt ist. Das Scheibenbremssystem 50 weist auch einen Bremssattel 54 auf, der mittels einer Halterung 56 am Achsschenkel 20 befestigt ist. Die Scheibe 52 und der Sattel 54 bewegen sich somit gemeinsam mit dem Achsschenkel 20 in Lenkbewegungen (Pfeil B) und Aufhängungsbewegungen (Pfeil C). Die Scheibe 52 dreht sich (Pfeil A) in Bezug auf den Sattel 54 und weist einen radialen Außenabschnitt auf, der durch den Sattel verläuft.
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Die Ausgestaltung des in 1 gezeigten Aufhängungssystems 10 ist lediglich beispielhaft und soll den Umfang der Erfindung nicht beschränken. Das hier offenbarte Bremsbelag-Verschleißsensorsystem kann zur Verwendung mit einer beliebigen Fahrzeugaufhängungsausgestaltung, bei der Scheibenbremsen implementiert sind, ausgestaltet sein. Während es sich bei dem veranschaulichten Aufhängungssystem 10 um eine Vorderradeinzelaufhängung, insbesondere um eine Aufhängung mit einem oberen und einem unteren Querlenker/Dreiecksquerlenkeraufhängung (manchmal als Doppelquerlenkeraufhängung bezeichnet) handelt, können beispielsweise andere Einzelradaufhängungen verwendet werden. Beispiele für Einzelradaufhängungen, mit denen das Bremsbelag-Verschleißerfassungssystem implementiert werden kann, umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Pendelachsenaufhängungen, Schiebesäulenaufhängungen, MacPherson-Federbein-Aufhängungen, Chapman-Federbein-Aufhängungen, Mehrlenker-Aufhängungen, SchräglenkerAufhängungen, Schwingarm-Aufhängungen und Blattfederaufhängungen. Darüber hinaus kann das Bremsbelag-Verschleißerfassungssystem bei abhängigen Aufhängungssystemen implementiert werden, zu denen, ohne darauf beschränkt zu sein, Satchell-Lenker-aufhängungen, Panhardstab-Aufhängungen, Wattgestänge-Aufhängungen, WOB-Lenker-Aufhängungen, Mumford-GestängeAufhängungen und Blattfederaufhängungen gehören. Das Bremsbelag-Verschleißerfassungssystem kann außerdem bei Vorderrad-Scheibenbremsen oder bei Hinterrad-Scheibenbremsen implementiert werden.
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Bezugnehmend auf die 2 bis 4 ist das Scheibenbremssystem 50 schematisch und ausführlicher gezeigt. Bei dem Bremssystem 50 handelt es sich um ein Einfachkolben-Schwimmsattelsystem, bei dem die Verbindung des Sattels 54 mit dem Fahrzeug 16 eine axiale Bewegung des Sattels („Schwimmbewegung“) in Bezug auf die Bremsscheibe 52 gestattet. Bei dieser Schwimmsattelausgestaltung kann sich der Sattel 54 parallel zu einer Bremsachse 60 axial zur Bremsscheibe 52 hin und von dieser weg bewegen (s. Pfeil D).
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Das Bremssystem 50 weist einen inneren Bremsbelaghalter 70 auf, der einen inneren Bremsbelag 72 hält, und einen äußeren Bremsbelaghalter 74, der einen äußeren Bremsbelag 76 hält. Der innere Bremsbelaghalter 70 wird an einem Kolben 80 gehalten. Der äußere Bremsbelaghalter 74 wird am Schwimmsattel 54 gehalten. Der Kolben 80 ist in einem Zylinder 82 angeordnet, der am Schwimmsattel 54 gehalten oder darin ausgebildet ist. In Reaktion auf die Betätigung des (nicht gezeigten) Bremspedals durch den Fahrer wird Bremsflüssigkeit 84 in den Zylinder 82 gepumpt, um das Bremssystem 50 zu betätigen.
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Das Bremssystem 50 wird durch eine Vorspannung, die von einem (nicht gezeigten) Vorspannelement wie eine Feder aufgebracht wird, in dem nichtbetätigten Zustand aus 2 gehalten. Wenn das Bremspedal betätigt wird, füllt die Bremsflüssigkeit 84 den Zylinder 82 und bringt einen Flüssigkeitsdruck auf den Kolben 80 auf, wodurch dieser, wie in den 2 bis 4 zu sehen ist, in eine Bewegung nach links beaufschlagt wird. Dies führt dazu, dass sich der innere Bremsbelaghalter 70 und der Belag 72 entlang der Bremsachse 60 zur Bremsscheibe 52 hin bewegen. Das Angreifen des inneren Bremsbelags 72 an der Scheibe 52 erzeugt eine Reaktionskraft, die dadurch, dass er den Kolben 80 und den Zylinder 82 hält, auf den Schwimmsattel 54 wirkt. Da die Bewegung des Kolbens 80 zur Scheibe 52 hin aufgrund des Angreifens des inneren Bremsbelags 72 an der Scheibe blockiert ist, wird der Schwimmsattel 54 durch den Bremsflüssigkeitsdruck im Zylinder 82 in eine Bewegung nach rechts beaufschlagt, wie in den 2 bis 4 zu sehen ist. Der sich nach rechts bewegende Schwimmsattel 54 führt dazu, dass sich der äußere Bremsbelaghalter 74 und der Belag 76 entlang der Bremsachse 60 zur Bremsscheibe 52 hin bewegen. Der innere Belag 76 greift schließlich an der Scheibe 52 an, die nun zwischen dem inneren und dem äußeren Bremsbelag geklemmt ist.
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Wenn sich die Bremsbeläge 72, 76 abnutzen, werden sie dünner. Dies wird durch den Vergleich der Bremsbeläge 72, 76 aus 3, die neu, dick und nicht abgenutzt sind, mit den Bremsbelägen aus 4, die alt, dünn und abgenutzt sind, veranschaulicht. Wie durch den Vergleich der 3 und 4 zu sehen ist, legen sowohl der Kolben 80 als auch der Sattel 54 aufgrund der Schwimmsattelausgestaltung des Bremssystems 50 beim Anlegen der abgenutzten Beläge aus 4 eine größere Strecke zurück als beim Anlegen der nicht abgenutzten Beläge.
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Ein Bremsbelag-Verschleißerfassungssystem 100 misst den Betrag des Verschleißes der Bremsbeläge 72, 76 direkt über einen innerhalb eines der Beläge integrierten Sensors. Es wird angenommen, dass der Verschleiß der Beläge ausreichend gleichmäßig ist, so dass die Messung des Verschleißes an einem Belag auf den Verschleiß an beiden Belägen hindeuten kann. Darüber hinaus ist bei dem System 100 eine integrierte Toleranz vorhanden, die darin besteht, dass Beläge als abgenutzt betrachtet werden, lange bevor sie zu 100% abgenutzt sind.
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Bezugnehmend auf die 2 bis 4 weist das Erfassungssystem 100 einen Bremsbelag-Verschleißsensor 102 auf, der bezogen auf den inneren Bremsbelag 72 lokal angeordnet (darin eingebaut) ist. Der Sensor 72 ist dazu ausgelegt, sich mit dem Bremsbelag 72 abzunutzen. Diese Abnutzung des Sensors 102 kann dem Bremsbelagverschleiß zugeordnet werden. Der Sensor 102 kann zahlreiche Bauformen haben. Bei dem Sensor 102 kann es sich z.B. um einen resistiven Sensor handeln, bei dem der Sensor ein oder mehrere resistive Elemente umfasst. Wenn sich der Belag abnutzt, nutzt sich auch das resistive Element ab, und sein Widerstand/seine Impedanz verändert sich, was zu einer Änderung der Ausgabe des Sensors 102 führt. Diese Änderung des Widerstands/der Impedanz wird in Daten umgewandelt, die zur Bestimmung des Bremsbelagverschleißes verwendet werden. Bei dieser Ausgestaltung kann der Sensor 102 mehrere resistive Sensoren umfassen, und der Bremsbelagverschleiß kann stufenweise gemessen werden, da die resistiven Sensoren bei der Abnutzung des Belags sequentiell zerstört werden. Alternativ kann der resistive Sensor so ausgelegt sein, dass sich sein Widerstand in Reaktion auf den Belagverschleiß graduell verändert, wobei diese graduelle Veränderung als gradueller Belagverschleiß erfasst werden kann.
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Alternativ kann es sich bei dem Sensor 102 um einen kapazitiven Sensor handeln, bei dem der Sensor ein Kondensatorelement aufweist. Wenn sich der Belag abnutzt, nutzt sich das Kondensatorelement ab und seine Kapazität verändert sich, was zu einer Änderung der Ausgabe des Sensors 102 führt. Diese Kapazitätsänderung wird in Daten umgewandelt, die dazu verwendet werden, den Bremsbelagverschleiß zu bestimmen. Bei dieser Ausgestaltung kann der Sensor 102 mehrere kapazitive Sensoren umfassen, und der Bremsbelagverschleiß kann stufenweise gemessen werden, da die kapazitiven Sensoren bei der Abnutzung des Belags sequentiell zerstört werden.
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Ebenso kann es sich bei dem Sensor 102 um einen induktiven Sensor handeln, bei dem der Sensor Induktorspulenelemente umfasst. Wenn sich der Belag abnutzt, nutzen sich die Induktorspulen ab und ihre Induktivität verändert sich, was zu einer Änderung der Ausgabe des Sensors 102 führt. Diese Änderung der Induktivität wird in Daten umgewandelt, die zur Bestimmung des Bremsbelagverschleißes verwendet werden. Bei dieser Ausgestaltung kann der Sensor 102 mehrere Induktorspulenelemente umfassen, und der Bremsbelagverschleiß kann stufenweise gemessen werden, da die Spulenelemente bei der Abnutzung des Belags sequentiell zerstört werden.
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Aus dem Vorangehenden ist ersichtlich, dass der Bremsbelagverschleiß durch die Abnutzung und/oder Zerstörung der Sensorelemente des Bremsbelag-Verschleißsensors 102 erfasst wird. Bei all diesen Ausgestaltungen kann dieser Verschleiß unter Verwendung der Nahfeldkommunikation („NFC“) erfasst werden. Die NFC-Kommunikationsausgestaltung kann im Sensor 102 selbst integriert oder von dem Sensor getrennt und mit einer externen NFC-Kommunikationshardware verkabelt sein.
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Bezugnehmend auf 5 weist gemäß einer Ausgestaltung das Erfassungssystem 100 einen Bremsbelag-Verschleißsensor 102 auf. Der Verschleißsensor 102 umfasst einen Sensorkopf 104, der bezogen auf den inneren Bremsbelag 72 lokal angeordnet (darin eingebaut) ist, sowie eine entfernte Sensorbasiseinheit 106. Der Sensorkopf 104 weist ein Sensorelement 120 wie etwa ein resistives Element, ein kapazitives Element oder ein induktives Element auf, das sich mit dem Bremsbelag abnutzt und wie oben beschrieben ein Signal erzeugt, das dem Bremsbelagverschleiß entspricht. Der Sensorkopf 104 ist über ein Kabel 108, das so ausgelegt ist, dass es den hohen Temperaturen der Umgebung des Bremssystems 50 standhält, mit der Sensorbasiseinheit 106 verbunden. Der Sensorkopf 104 kann mit dem abgenutzten Belag 72 wegwerfbar sein. Die Basiseinheit 106 und das Kabel 108 sind wiederverwendbar.
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Um den Zustand des Bremsbelags 72 zu erfassen, wird der Verschleißsensor 102 mittels einer NFC-Vorrichtung 110 wie etwa eines Smartphones befragt. Die NFC-Kommunikation läuft in bekannter Weise ab, indem die NFC-Vorrichtung 110 in unmittelbarer Nähe zum Bremsbelag-Verschleißsensor 102 angeordnet wird. Die NFC-Vorrichtung 110 weist eine Antenne/Spule 112 auf, die ein elektromagnetisches Feld 114 erzeugt, das auf die Sensorbasiseinheit 106 wirkt und einen Strom in einer Spule/Antenne 116 der Basiseinheit induziert. Der in der Basiseinheit 106 induzierte Strom stellt Leistung für den Sensor 102 bereit, mit der der Sensorkopf 104 befragt werden kann, um den Betrag des Verschleißes am Bremsbelag 72 zu bestimmen.
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Der Sensorkopf 104 ist dazu ausgelegt, sich gemeinsam mit dem Bremsbelag abzunutzen. Dieses Abnutzen des Sensorkopfes kann dem Bremsbelagverschleiß zugeordnet werden. Bei einer beispielhaften Ausgestaltung weist der Sensor aktive Komponenten auf. Bei dieser Ausgestaltung kann die Basiseinheit 106 eine Sensorelektronik 118 wie einen Controller und weitere zugeordnete NFC-Komponenten aufweisen, die den Bremsbelagverschleiß berechnen und diese Informationen zur NFC-Vorrichtung 110 übertragen können. Bei einer weiteren Ausgestaltung ist der Sensor 102 eine passive Vorrichtung, bei der die Sensorelektronik 118 weggelassen wird. Bei dieser Ausgestaltung reagiert der Sensor 102 auf die Abfrage mit einem Signal, bei dem Merkmale wie Stärke oder Amplitude mit dem Grad des Verschleißes am Sensor variieren. Wenn es sich bei dem Sensorelement beispielsweise um eine Gruppe von resistiven Elementen, wie etwa von mehreren parallel geschalteten Widerständen handelt, wird durch die durch den Bremsbelagverschleiß hervorgerufene Verringerung des Widerstands die Last der Antenne 116 erhöht. Dies erzeugt eine entsprechende Veränderung des von der Antenne/Spule 116 erzeugten Signals, wenn der Sensor von der NFC-Vorrichtung 110 befragt wird. Die NFC-Vorrichtung 110 kann das von dem Verschleißsensor 102 empfangene Signal verarbeiten und die Merkmale, z.B. die Signalstärke einem entsprechenden Grad des Bremsbelagverschleißes zuordnen.
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Die NFC-Vorrichtung 110 kann eine intelligente Beurteilung implementieren, um die von dem Sensor 102 erhaltenen Bremsbelag-Verschleißdaten zu verbessern oder besser zu nutzen. Die NFC-Vorrichtung 110 kann z.B. vorhergehende Bremsbelag-Verschleißmessungen, Fahrzeuglaufleistungsinformationen (z.B. Meilen an den Belägen) und Informationen zum Alter des Bremsbelags nutzen, um eine fundierte Berechnung des Bremsbelagverschleißes durchzuführen. Diese Informationen können auf viele Arten und Weisen erhalten werden, etwa durch Abfragen, bei denen gefordert wird, dass die Informationen als Vorbedingung für die Belagverschleißberechnung eingegeben werden, oder automatisch durch eine Kommunikation zwischen der NFC-Vorrichtung 110 und den Fahrzeugsteuerungssystemen wie etwa einem Karosseriesteuerungsmodul (engl. Body Control Module - „BCM“).
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Bezugnehmend auf 6 entfällt gemäß einer weiteren Ausgestaltung bei dem Erfassungssystem 100 die separate Sensorbasiseinheit, wobei es stattdessen einen unitären Bremsbelag-Verschleißsensor 102 aufweist. Der Verschleißsensor 102 weist einen Sensorkopf 104 auf, der bezogen auf den inneren Bremsbelag 72 lokal angeordnet (darin eingebaut) ist und alle Komponenten des Bremsbelag-Verschleißsensors 102 aufweist. Der Sensorkopf 104 weist ein Sensorelement 120 wie ein resistives Element, ein kapazitives Element oder ein induktives Element auf, das sich mit dem Bremsbelag abnutzt und ein Signal erzeugt, das wie oben beschrieben dem Bremsbelagverschleiß entspricht. In Abhängigkeit von seiner Ausgestaltung kann der Sensor 102 auch eine Sensorelektronik 118 wie einen Controller und weitere zugeordnete Komponenten aufweisen, die wirkungsmäßig mit einer Antenne/Spule 116 verbunden sind. Der gesamte Sensor 102 kann ein Wegwerfsensor sein, oder der Sensor kann eine zweiteilige Komponente sein, bei der das Sensorelement 102 mit dem Bremsbelag wegwerfbar ist und die Antenne 116 und die Sensorelektronik 118 in einem separaten Gehäuse angebracht und lösbar und wiederverwendbar sind.
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In 7 ist eine weitere Ausgestaltung gezeigt. In 7 handelt es sich bei dem Sensorelement 120 um eine zwischen dem kapazitiven Element 118 und der Bremsscheibe 52 vorhandene parasitäre Kapazität. Wenn sich der Bremsbelag 72 abnutzt, nimmt der Abstand zwischen dem Element 118 und der Metallbremsscheibe 52 ab und die parasitäre Kapazität des Sensorelements 120 nimmt zu. Diese Änderung verändert die Resonanzfrequenz der Antenne 116, was den NFC-Kommunikationsbereich beeinträchtigt. Da bei dieser Ausgestaltung das Sensorelement 120 in Reaktion auf die Änderung der relativen Position zwischen der Scheibe 52 und dem kapazitiven Element 118 eine Änderung der Sensorausgabe erzeugt, ist kein Sensoraustausch erforderlich, wenn der Bremsbelag 72 ausgetauscht wird, da beim Gebrauch kein Teil des Sensors 102 zerstört wird.
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Bezugnehmend auf 8 kann in einer Art und Weise, die derjenigen ähnlich ist, die in Bezug auf die beispielhafte Ausgestaltung aus 7 beschrieben ist, die passive Induktivität auch dazu verwendet werden, den Bremsbelagverschleiß in einer Weise zu erfassen, bei der kein Sensor erforderlich ist, wenn der Bremsbelag ausgetauscht wird. Mit Bezug auf 8 ist das Sensorelement 120 die äquivalente Induktivitätskopplung (die dem magnetischen Feld zugeordnet ist) zwischen der Spule 118 und der Metallscheibe 52. Der von der NFC-Vorrichtung 110 (z.B. ein Mobiltelefon) induzierte Strom fließt durch die Spule 118. Der induzierte Strom erzeugt dann das magnetische Feld. Dieses magnetische Feld erreicht die Oberfläche 121 der Metallbremsscheibe und erzeugt den Wirbelstrom. Der an der Oberfläche der Metallbremsscheibe erzeugte Wirbelstrom erzeugt erneut das magnetische Feld, um dem von der Spule 118 produzierten Feld entgegenzuwirken. Dies führt zur einer Verringerung der Induktivität der ursprünglichen Spule 118 und ändert die Resonanzfrequenz und die Amplitude der Antenne 116.
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Wenn sich der Bremsbelag 72 abnutzt, verringert sich der Abstand zwischen dem Spulenelement 118 und der Oberfläche der Scheibe 52. Dies entspricht einem starken Kopplungsfaktor an das Sensorelement 120, und die Induktivität der Spule 118 wird weiter reduziert. Dadurch wird der NFC-Kommunikationsbereich reduziert. Darüber hinaus kann die NFC-Vorrichtung 110 die Fähigkeit haben, den Signalpegel des Sensors 102 über den Frequenzhub zu erfassen. Bei dieser Ausgestaltung kann die Resonanzfrequenz des Sensorelements 120 bestimmt werden. Die NFC-Vorrichtung 110 kann z.B. das Abfragesignal 114 bei unterschiedlichen Frequenzen aussenden und sucht nach Antwortsignalpegeln des Bremsbelag-Verschleißsensors 102. Auf der Basis des Signalpegels der empfangenen Antwort kann die NFC-Vorrichtung 110 die Resonanzfrequenz des Sensors 102 identifizieren. Auf diese Weise kann die Genauigkeit des festgestellten Bremsbelagverschleißes über Messungen, die bei genau einer Frequenz vorgenommen werden, verbessert werden.
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Um den Zustand des Bremsbelags 72 zu erfassen, wird der Verschleißsensor 102 mittels einer NFC-Vorrichtung 110 wie etwa eines Smartphones befragt. Die NFC-Kommunikation läuft in bekannter Weise ab, indem die NFC-Vorrichtung 110 in unmittelbarer Nähe zum Sensorkopf 104 angeordnet wird. Die NFC-Vorrichtung 110 weist eine Antenne/Spule 112 auf, die ein elektromagnetisches Feld 114 erzeugt, das auf den Sensorkopf 104 wirkt und einen Strom in einer Spule/Antenne 116 der Basiseinheit induziert. Der in der Basiseinheit 106 induzierte Strom stellt Leistung für den Sensor 102 bereit.
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Bei einer beispielhaften Ausgestaltung weist der Sensor aktive Komponenten auf. Bei dieser Ausgestaltung kann der Sensorkopf 104 eine Sensorelektronik 118 wie einen Controller und weitere zugeordnete NFC-Komponenten aufweisen, die den Bremsbelagverschleiß berechnen und diese Informationen zur NFC-Vorrichtung 110 übertragen können. Bei einer weiteren Ausgestaltung ist der Sensor 102 eine passive Vorrichtung, bei der die Sensorelektronik 118 weggelassen wird. Bei dieser Ausgestaltung reagiert der Sensor 102 auf die Abfrage mit einem Signal, bei dem Merkmale wie Stärke oder Amplitude oder sogar Frequenz mit dem Grad des Verschleißes am Sensor variieren. Wenn es sich bei dem Sensorelement beispielsweise um ein resistives Element handelt, führt die durch den Bremsbelagverschleiß hervorgerufene Verringerung des Widerstands auch zu einer entsprechenden Änderung des von der Antenne/Spule 116 erzeugten Signals, wenn der Sensor von der NFC-Vorrichtung 110 befragt wird. Die NFC-Vorrichtung 110 kann das von dem Verschleißsensor 102 empfangene Signal verarbeiten und die Merkmale, z.B. die Signalstärke einem entsprechenden Grad des Bremsbelagverschleißes zuordnen.
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Beispielhafte Ausgestaltungen des Bremsbelag-Verschleißsensors 102 sind in den 9 bis 11 veranschaulicht. Die beispielhaften Ausgestaltungen sind als in einer Sensorausgestaltung implementiert veranschaulicht, bei der wie in 6 veranschaulicht der Sensor eine unitäre Vorrichtung ist, die am Bremsbelag angebracht ist und bei der das Kabel 108 und die Basiseinheit 106 entfallen. Der Fachmann wird jedoch verstehen, dass diese Bremsbelag-Verschleißsensorausgestaltungen auch bei einer Sensorausgestaltung implementiert werden können, bei der ein Sensorkopf wie in 5 veranschaulicht über ein Kabel mit einer Sensorbasiseinheit verbunden ist.
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Bezugnehmend auf 9 weist der Bremsbelag-Verschleißsensor 102 einen Sensorkopf 104 mit einem Sensorelement 120 auf. Das Sensorelement weist eine Sensorelektronik 118 mit NFC-Komponenten und eine Antenne 116 zur Vereinfachung der Kommunikation zwischen dem Verschleißsensor 102 und einer NFC-Vorrichtung 110 auf. Bei der beispielhaften Ausgestaltung des in 9 veranschaulichten Verschleißsensors 102 weist das Sensorelement 120 einen Schwingkreis 130 mit einer Ladungsspeicherkomponente 132, wie etwa einen Kondensator, und eine oder mehrere Resonanzkomponenten 134, wie etwa Induktorspulen auf. Bei der beispielhaften Ausgestaltung aus 9 sind drei Resonanzkomponenten 134 vorhanden. Das Sensorelement 120 könnte jedoch eine beliebige Anzahl an Resonanzkomponenten 134, z.B. eine oder mehr aufweisen.
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Wenn die NFC-Vorrichtung 110 das elektromagnetische Feld 114 erzeugt, um den Verschleißsensor 102 zu befragen, reagieren die Resonanzkomponenten 134 mit der Erzeugung eines Induktionsstroms, der die NFC-Sensorkomponenten 118 weckt und aktiviert. Der Verschleißsensor 102 reagiert auf die Abfrage durch die NFC-Vorrichtung 110 mit der Bereitstellung eines Antwortsignals. Die Stärke des Antwortsignals hängt mit dem von den Resonanzkomponenten 134 erzeugten Induktionsstrom zusammen.
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Wenn sich der Bremsbelag 72 abnutzt, werden die Resonanzkomponenten 134 sequentiell zerstört. Jedes Mal, wenn eine Resonanzkomponente 134 zerstört wird, nimmt die Signalstärke des Antwortsignals, das der Verschleißsensor 102 zur NFC-Vorrichtung 110 sendet, ab. Die NFC-Vorrichtung 110 kann diese Verschlechterung der Signalstärke als Hinweis auf den Betrag des Verschleißes am Bremsbelag 72 interpretieren. Wenn sich der Bremsbelag 72 weiter abnutzt, werden weitere Resonanzkomponenten 134 zerstört, wodurch sich das Antwortsignal weiter verschlechtert. Die NFC-Vorrichtung 110 kann diese weitere Verschlechterung der Signalstärke als weitere Bremsbelagabnutzung interpretieren. Die beispielhafte Ausgestaltung aus 9 veranschaulicht somit einen Sensor 102, der vier Stufen des Bremsbelagverschleißes angeben kann:
- • Wenig oder kein Verschleiß (alle drei Resonanzkomponenten 134 sind intakt);
- • Geringfügiger Verschleiß (zwei Resonanzkomponenten 134 sind intakt);
- • Mittlerer Verschleiß (eine Resonanzkomponente 134 ist intakt); und
- • Belag abgenutzt (keine Resonanzkomponente 134 intakt).
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Eine weitere beispielhafte Ausgestaltung ist in 10 veranschaulicht. Bezugnehmend auf 10 weist der Bremsbelag-Verschleißsensor 102 einen Sensorkopf 104 mit einem Sensorelement 120 auf. Das Sensorelement weist eine Sensorelektronik 118 mit NFC-Komponenten und eine Antenne 116 zur Vereinfachung der Kommunikation zwischen dem Verschleißsensor 102 und einer NFC-Vorrichtung 110 auf. Bei der beispielhaften Ausgestaltung des in 10 veranschaulichten Verschleißsensors 102 weist das Sensorelement 120 einen Schwingkreis 140 mit einer Resonanzkomponente 142, wie etwa einer Induktorspule, und eine oder mehrere Ladungsspeicherkomponenten 144, wie etwa Kondensatoren auf. Bei der beispielhaften Ausgestaltung aus 10 sind drei Ladungsspeicherkomponenten 144 vorhanden. Das Sensorelement 120 könnte jedoch eine beliebige Anzahl an Ladungsspeicherkomponenten 144, z.B. eine oder mehr aufweisen.
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Wenn die NFC-Vorrichtung 110 das elektromagnetische Feld 114 erzeugt, um den Verschleißsensor 102 zu befragen, reagiert die Resonanzkomponente 142 mit der Erzeugung eines Induktionsstroms, der die NFC-Sensorkomponenten 118 weckt und aktiviert. Der Verschleißsensor 102 reagiert auf die Abfrage durch die NFC-Vorrichtung 110 mit der Bereitstellung eines Antwortsignals. Die Stärke des Antwortsignals hängt mit der Kapazität der Ladungsspeicherkomponenten 144 zusammen.
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Wenn sich der Bremsbelag 72 abnutzt, werden die Ladungsspeicherkomponenten 144 sequentiell zerstört. Jedes Mal, wenn eine Ladungsspeicherkomponente 144 zerstört wird, nimmt die Kapazität der Schaltung ab, wodurch die Signalstärke des Antwortsignals, das der Verschleißsensor 102 zur NFC-Vorrichtung 110 sendet, abnimmt Die NFC-Vorrichtung 110 kann diese Verschlechterung der Signalstärke als Hinweis auf den Betrag des Verschleißes am Bremsbelag 72 interpretieren. Wenn sich der Bremsbelag 72 weiter abnutzt, werden weitere Ladungsspeicherkomponenten 144 zerstört, wodurch sich das Antwortsignal weiter verschlechtert. Die NFC-Vorrichtung 110 kann diese weitere Verschlechterung der Signalstärke als weitere Bremsbelagabnutzung interpretieren. Die beispielhafte Ausgestaltung aus 10 veranschaulicht somit einen Sensor 102, der vier Stufen des Bremsbelagverschleißes angeben kann:
- • Wenig oder kein Verschleiß (alle drei Ladungsspeicherkomponenten 144 sind intakt);
- • Geringfügiger Verschleiß (zwei Ladungsspeicherkomponenten 144 sind intakt);
- • Mittlerer Verschleiß (eine Ladungsspeicherkomponenten 144 ist intakt); und
- • Belag abgenutzt (keine Ladungsspeicherkomponente 144 intakt).
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Eine weitere beispielhafte Ausgestaltung ist in 11A veranschaulicht. Die beispielhafte Ausgestaltung aus 11A ist der beispielhaften Ausgestaltung aus 9 dahingehend ähnlich, dass eine Änderung der Induktivität dazu verwendet wird, eine Änderung der Sensorsignalstärke auszulösen, die dem Bremsbelagverschleiß entspricht. Bezugnehmend auf 11A weist der Bremsbelag-Verschleißsensor 102 einen Sensorkopf 104 mit einem Sensorelement 120 auf. Das Sensorelement weist eine Sensorelektronik 118 mit NFC-Komponenten und eine Antenne 116 zur Vereinfachung der Kommunikation zwischen dem Verschleißsensor 102 und einer NFC-Vorrichtung auf. Bei der beispielhaften Ausgestaltung des in 11A veranschaulichten Verschleißsensors 102 weist das Sensorelement 120 einen Schwingkreis 150 mit einer Ladungsspeicherkomponente 152, wie etwa einem Kondensator, und einer veränderlichen Resonanzkomponente 154, wie etwa einer veränderlichen Induktorspule auf. Unter „veränderlich“ ist zu verstehen, dass die Induktivität durch eine physikalische Änderung der Induktorspule durch Verschleiß oder durch eine Änderung der Umgebung der Induktorspule verändert werden kann, wodurch ihre Induktivität effektiv geändert wird.
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Wenn die NFC-Vorrichtung 110 das elektromagnetische Feld 114 erzeugt, um den Verschleißsensor 102 zu befragen, reagiert die veränderliche Resonanzkomponente 154 mit der Erzeugung eines Induktionsstroms, der die NFC-Sensorkomponenten 118 weckt und aktiviert. Der Verschleißsensor 102 reagiert auf die Abfrage durch die NFC-Vorrichtung 110 mit der Bereitstellung eines Antwortsignals. Die Stärke des Antwortsignals hängt mit der Induktivität der veränderlichen Resonanzkomponente 154 zusammen.
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Wenn sich der Bremsbelag 72 abnutzt, verändert, d.h. verringert sich die Induktivität der veränderlichen Resonanzkomponente 154 in Reaktion auf eine Abnutzung oder durch Änderungen ihrer Umgebung, wie etwa durch eine Verlagerung näher zu der vergleichsweise großen Metallmasse der Bremsscheibe. Dadurch nimmt die Signalstärke des Antwortsignals, das der Verschleißsensor 102 zur NFC-Vorrichtung sendet, ab. Die NFC-Vorrichtung kann diese Verschlechterung der Signalstärke als Hinweis auf den Betrag des Verschleißes am Bremsbelag interpretieren. Wenn sich der Bremsbelag weiter abnutzt, verringert sich die Induktivität der veränderlichen Resonanzkomponente 154 weiter, wodurch sich das Antwortsignal weiter verschlechtert. Die NFC-Vorrichtung kann diese weitere Verschlechterung der Signalstärke als weitere Bremsbelagabnutzung interpretieren.
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Eine weitere beispielhafte Ausgestaltung ist in 11B veranschaulicht. Die beispielhafte Ausgestaltung aus 11B ist der beispielhaften Ausgestaltung aus 10 dahingehend ähnlich, dass eine Änderung der Kapazität dazu verwendet wird, eine Änderung der Sensorsignalstärke auszulösen, die dem Bremsbelagverschleiß entspricht. Bezugnehmend auf 11B weist der Bremsbelag-Verschleißsensor 102 einen Sensorkopf 104 mit einem Sensorelement 120 auf. Das Sensorelement weist eine Sensorelektronik 118 mit NFC-Komponenten und eine Antenne 116 zur Vereinfachung der Kommunikation zwischen dem Verschleißsensor 102 und einer NFC-Vorrichtung auf. Bei der beispielhaften Ausgestaltung des in 9B veranschaulichten Verschleißsensors 102 weist das Sensorelement 120 einen Schwingkreis 160 mit einer Resonanzkomponente 162, wie etwa einer Induktorspule, und einer veränderlichen Ladungsspeicherkomponente 164, wie etwa einen veränderlichen Kondensator auf. Unter „veränderlich“ ist zu verstehen, dass die Kapazität durch eine physikalische Änderung des Kondensators durch Verschleiß oder durch eine Änderung der Umgebung des Kondensators verändert werden kann, wodurch seine Kapazität effektiv geändert wird.
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Wenn die NFC-Vorrichtung 110 das elektromagnetische Feld 114 erzeugt, um den Verschleißsensor 102 zu befragen, reagiert die Resonanzkomponente 162 mit der Erzeugung eines Induktionsstroms, der die NFC-Sensorkomponenten 118 weckt und aktiviert. Der Verschleißsensor 102 reagiert auf die Abfrage durch die NFC-Vorrichtung 110 mit der Bereitstellung eines Antwortsignals. Die Stärke des Antwortsignals hängt mit der Kapazität der Ladungsspeicherkomponente 164 zusammen.
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Wenn sich der Bremsbelag 72 abnutzt, verändert, d.h. verringert sich die Kapazität der veränderlichen Ladungsspeicherkomponente 164 in Reaktion auf eine Abnutzung oder durch eine Verlagerung näher zu der vergleichsweise großen Metallmasse der Bremsscheibe. Infolgedessen nimmt die Kapazität der Schaltung ab, wodurch die Signalstärke des Antwortsignals, das der Verschleißsensor 102 zur NFC-Vorrichtung sendet, abnimmt. Die NFC-Vorrichtung kann diese Verschlechterung der Signalstärke als Hinweis auf den Betrag des Verschleißes am Bremsbelag interpretieren. Wenn sich der Bremsbelag weiter abnutzt, verringert sich die Kapazität der veränderlichen Ladungsspeicherkomponenten 164 weiter, wodurch sich das Antwortsignal weiter verschlechtert. Die NFC-Vorrichtung kann diese weitere Verschlechterung der Signalstärke als weitere Bremsbelagabnutzung interpretieren.
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Aus der obigen Beschreibung der Erfindung werden für den Fachmann Verbesserungen, Änderungen und Modifikationen ersichtlich. Derartige Verbesserungen, Änderungen und Modifikationen im Rahmen des fachmännischen Könnens sollen durch die angehängten Ansprüche gedeckt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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