DE60029427T2 - Sheibenbremsträger mit momentsensor - Google Patents

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Description

  • Technisches Gebiet
  • Das technische Gebiet dieser Offenbarung sind Scheibenbremsen für Fahrzeuge und insbesondere ein Drehmomentsensor für einen Montageträger für eine Scheibenbremse. Ein Montageträger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist z.B. in US-A-5477943 offenbart.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Gegenwärtige Entwurfspraxis bezüglich hydraulischer Bremsbetätigungssysteme ist, ein Bremsmoment zu messen, indem ein Messwandler für Hydraulikdruck und ein Sensor für Radgeschwindigkeiten genutzt werden, um das Bremsmoment des Rades zu schätzen. Zusätzlich zu einer gemessenen Geschwindigkeit eines Rotors in einem Bremssystem werden Drehmomentwerte in Antiblockiersystemen (ABS) in einem Algorithmus verwendet, um die Funktion des Bremssystems zu steuern. Für eine intelligente ABS-Bremssteuerung oder andere Bremssysteme ist die Genauigkeit des tatsächlichen Bremsmoments entscheidend. Der Bremsdruck oder eine normale Last am Rotor kann jedoch aufgrund der Variation des Reibungskoeffizienten, der zwischen verschiedenen Bremsbelägen (0,1 trocken hart bis 0,4 nass weich) und Rotorbacken erzeugt wird, nicht genau verwendet werden, um ein Drehmoment zu messen.
  • Daher wäre es vorteilhaft, eine Vorrichtung zum genauen Messen eines Drehmoments in einem Bremssystem zu schaffen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung schafft eine Montagträgervorrichtung für eine Scheibenbremse eines Fahrzeugs mit einem Träger, der an einem nicht drehbaren Teil eines Fahrzeugs befestigt werden kann, wobei der Träger ein erstes und zweites Sattelträgerwiderlager und ein Querelement umfasst, das in Richtung der Drehachse der Scheibe verläuft, wobei das Querelement das erste und zweite Sattelträgerwiderlager an einem jeweiligen ersten und zweiten eckförmigen Abschnitt verbindet, und einem dem ersten eckförmigen Abschnitt des Trägers benachbart angeordneten Kraftsensor, der dafür eingerichtet ist, eine Belastung im ersten eckförmigen Abschnitt abzufühlen, wobei der erste eckförmige Abschnitt einen verjüngten Querschnitt aufweist.
  • Der Kraftsensor kann ein Belastungsmessgerät sein. Der Träger kann in dem ersten eckförmigen Abschnitt einen Hohlraum aufweisen. Der Hohlraum kann ein zylindrischer Hohlraum oder ein rechtwinkeliger Hohlraum sein. Der eckförmige Abschnitt kann sich in Richtung auf den äußeren Rand des eckförmigen Abschnitts verjüngen. Der verjüngte Querschnitt kann einen Hohlraum enthalten. Der Hohlraum kann ein zylindrischer oder rechtwinkeliger Hohlraum sein.
  • In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Kraftsensor eine Kraftmesszelle umfassen, die integral in den verjüngten Abschnitt des ersten eckförmigen Abschnitts ausgebildet ist. Der Sensor kann an einer Aussenfläche des Trägers über den ersten eckförmigen Abschnitt angebracht sein. Der Kraftsensor kann an einem Schlitz im Träger über den ersten eckförmigen Abschnitt angebracht sein. Der Kraftsensor kann an einem Sensorträger über den ersten eckförmigen Abschnitt angebracht sein. Der Sensorträger kann ein erstes Ende aufweisen, das am ersten Sattelträgerwiderlager angebracht ist, und ein zweites Ende, das am Querelement angebracht ist. Der Sensorträger verjüngt sich in Richtung auf einen äußeren Rand eines Sensormontageabschnitts des Sensorträgers. Der Sensorträger kann zumindest einen Hohlraum aufweisen. Der Sensorträger kann mehrere Hohlräume aufweisen. Die mehreren Hohlräume bewirken eine Verstärkung der Belastung bzw. Spannung im ersten Trägerwiderlager. Die Montageträgervorrichtung umfasst ein erstes Sattelträgerwiderlager, das dafür eingerichtet ist, eine Bremskraft aufzunehmen.
  • Die vorhergehenden und anderen Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen weiter ersichtlich werden, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird. Die detaillierte Beschreibung und Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung nur, statt sie zu beschränken, wobei der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine Ausführungsform des Montageträgers für eine Scheibenbremse der vorliegenden Erfindung in einer vorderen perspektivischen Ansicht;
  • 2 zeigt den Montageträger für eine Scheibenbremse von 1 aus einer unteren perspektivischen Ansicht, um den verjüngten Querschnitt zu veranschaulichen;
  • 3 zeigt in Nahdarstellung eine vergrößerte Querschnittansicht des verjüngten Querschnitts und Hohlraums von 1 und 2;
  • 4 zeigt den Montageträger für eine Scheibenbremse in einer Rückansicht mit einem daran angebrachten Träger für die Montage eines Kraftsensors;
  • 5 zeigt den Montageträger für eine Scheibenbremse von 4 in einer Rückansicht in Nahdarstellung;
  • 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des Montageträgers für eine Scheibenbremse der vorliegenden Erfindung in einer vorderen perspektivischen Ansicht mit einem daran angebrachten Träger zur Montage eines Kraftsensors; und
  • 7 zeigt den Montageträger für eine Scheibenbremse von 6 in einer perspektivischen Rückansicht.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • In 1–3 ist eine Ausführungsform eines Trägers zur Montage eines Scheibenbremsensattels als Ganzes mit 10 bezeichnet. Der Träger 10 umfasst ein erstes Sattelträgerwiderlager oder einen Schenkel 12, der sich an einem Ende des Trägers 10 an einem vorderen Rand 14 des Trägers befindet. Ein zweites Sattelträgerwiderlager oder ein Schenkel 18 befindet sich am anderen Ende des Trägers 10 an einem hinteren Rand 18 gegenüber dem ersten Sattelträgerwiderlager 12. Das erste und zweite Widerlager 12, 16 sind durch ein im Wesentlichen gerades Querelement 19 miteinander verbunden. Das erste Widerlager 12 ist an einem ersten eckförmigen Abschnitt 20 des Trägers 10 mit dem Querelement 19 verbunden. Das zweite Widerlager 16 ist an einem zweiten eckförmigen Abschnitt 22 des Trägers 10 mit dem Querelement 19 verbunden.
  • Die Bremskraft wird als Reaktion wie durch einen Pfeil 23 in 1 dargestellt gegen einen Schenkel oder ein Widerlager 12 nach aussen beaufschlagt. Daher wird ein äusserer Abschnitt 21 des eckförmigen Abschnitts 20 durch die Bremskraft 23 in Kompression gedrängt.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung verwendete einen Kraftsensor 24 oder Belastungssensor direkt an der Ecke 20, um das tatsächliche Bremsanzugsmoment zu messen. Der Sensor kann eine Kraftmesszelle, ein piezoelektrischer Sensor, ein Spannungs- bzw. Belastungsmessgerät oder dergleichen sein, das dafür eingerichtet ist, ein auf die Belastung im Träger 10 bezogenes Signal zu erzeugen. Der Kraftsensor 24 kann auf der Aussenfläche 21 der Ecke 20 strategisch angeordnet sein, wo der Schenkel oder das Widerlager 12 an das Querelement 19 angrenzt. Die Ecke 20 ist ein Bereich, wo Kompressions-(oder Zug-)-spannung vorliegt. In Funktion biegt sich das Trägerwiderlager 12 aufgrund der Tangentialkraft des (nicht dargestellten) Bremsschuhs der Bremse, die auf das Trägerwiderlager 12 (oder Stifte in den Stiftbohrungen 26, 28) wirkt. Der Kraftsensor 24 kann die Kompressionsspannung (oder Zugspannung) am Trägerwiderlager 12 messen.
  • Die Empfindlichkeit der Messung kann erhöht werden, indem die Größe der Kompressionsspannung durch einen einzigartigen Abschnitt des Trägers verstärkt wird, der so entworfen ist, dass die Größe der Kompressionsspannung der Größe der Zugspannung (auf der anderen Seite des Trägerwiderlagers) nahe kommt. Dies wird erreicht, indem ein als Ganzes bei 30 dargestellter verjüngter Querschnitt des Trägerwiderlagers genutzt wird, so dass die neutrale Achse (Biegespannung) des Querschnitts von der Aussenfläche 21 weg translatiert oder verschoben wird, wodurch die Spannung an der Oberfläche verstärkt wird. Die Verstärkung kann weiter erhöht oder gesteigert werden, indem ein Hohlraum oder Loch 32 in der Ecke 20 der Oberfläche 21 benachbart vorgesehen wird, wodurch die neutrale Achse noch weiter vom Ort des Sensors 24 verschoben wird.
  • Es versteht sich, dass der Sensor 24 entweder an der Oberfläche 21 des Trägers 10 angebracht oder in einem (nicht dargestellten) Schlitz im Träger 10 eingebettet oder mittels anderer bekannter Befestigungsverfahren angebracht werden kann. In einer anderen Ausführungsform, die den unabhängigen Anspruch nicht stützt, kann der Sensor 124 an einem Sensorträger 134 angebracht werden, der an der Aussenfläche 121 des Trägers 100 befestigt ist, wie in 4–7 gezeigt ist. Wie in der vorherigen Ausführungsform weist der Träger 100 einen ersten und zweiten Schenkel 112, 116 auf, die durch ein Querelement 119 verbunden sind. Der Sensorträger 134 kann am Träger 100 unter Verwendung von Befestigungseinrichtungen 140, 142 neben dem Sattelträgerwiderlager 112 angebracht werden. Der Sensor hat einen verjüngten Aufbau (wie der des Trägers 10 an der Ecke 20 von 2), was folglich die Belastung bzw. Spannung am äußeren Abschnitt 136 zur Sensormontage der Sensorträgers 134 konzentriert. Der Aufbau des Sensorträgers 134 kann C-förmig sein, wodurch zumindest ein Hohlraum 138 geschaffen wird, wenn der C-förmige Sensorträger 134 am Träger 100 angebracht wird.
  • Im Betrieb ist nach 1 der Träger an einem nicht drehenden Teil eines Fahrzeugs montiert und trägt einen Bremssattel. Während die Bremsen angezogen werden, wenden die (nicht dargestellten) Sättel eine Bremskraft in Richtung 23 auf das Widerlager 12 des Montageträgers 10 für eine Scheibenbremse an. Die Bremskraft bewirkt eine Änderung in den Abmessungen des Trägers 10 und kann insbesondere eine Kompression im äußeren Abschnitt 21 der Ecke 20 hervorrufen. Auf der Innenseite der Ecke 20 kann die gleiche Bremskraft Zugspannung verursachen. Der Kraftsensor 24 fühlt die resultierende Spannung der Kompressions- und Zugkräfte ab. Der schmale Querschnitt des Trägers bei 21 und der Hohlraum 32 ermöglichen dem Träger, sich mehr an der Oberfläche 21 als an anderen Abschnitten des Trägers zu verformen, was die Spannung im Träger an der Oberfläche 21 wirksam verstärkt. Der Sensor 24 erzeugt ein der Spannung entsprechendes Signal. Das Signal wird von einem (nicht dargestellten) Bremssteuerungssystem des Fahrzeugs genutzt, um das Bremsen des Fahrzeugs zu steuern.
  • Nach 5 misst der Sensor 124, während auf den Träger 100 eine Bremskraft beaufschlagt wird (wie im Träger 10 von 1), direkt eine tangentiale Reaktionskraft der Bremse über ihre resultierende Spannung im Sensorträger 134. Die Spannung wird durch die Verjüngung des Aufbaus des Sensorträgers 134, der sich in Richtung auf den Abschnitt 136 zur Montage des Sensors verengt, und falls genutzt, den Hohlraum 138 verstärkt.
  • Die dargestellten Ausführungsformen der Vorrichtung können die folgenden Vorteile liefern: (1) der Sensor liefert als Folge des direkten Kontakts mit der Spannung im Träger eine genauere Information zur Bremssteuerung; (2) der Sensor befindet sich nicht in einem direkten Lastweg und beeinflusst somit nicht die Reaktionszeit des Sattels wie ein nachgiebiger Kraftsensor; (3) die Hinzufügung des Sensors vergrößert nicht die Baugruppengröße des Sattels in einer verbotenen Richtung; (4) die Vorrichtung kann für hydraulische Sattelauslegungen statt einer Messung des Drucks verwendet werden; (5) und die Vorrichtung könnte eine Einrichtung zur kontinuierlichen Überwachung des Satteleinsatzes unter Verwendung von zwei Sensoren, d.h. vorne und hinten, einschließen.
  • Obgleich die Ausführungsformen der Erfindung, die hierin offenbart wurden, gegenwärtig als bevorzugt betrachtet werden, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Der Umfang der Erfindung ist in den beigefügten Ansprüchen angegeben, und alle Änderungen, die in den Sinngehalt und Bereich von Äquivalenten fallen, sollen als darin eingeschlossen betrachtet werden.

Claims (16)

  1. Montageträgervorrichtung für ein Fahrzeug, mit: einem Träger (10; 100), der an einem nicht drehbaren Teil eines Fahrzeugs befestigt werden kann, wobei der Träger ein erstes und zweites Sattelträgerwiderlager (12, 16; 112) und ein Querelement (19; 119) umfasst, das in der Drehrichtung der Scheibe verläuft, wobei das Querelement das erste und zweite Sattelträgerwiderlager an einem jeweiligen ersten und zweiten eckförmigen Abschnitt (20, 22) verbindet; und einem dem ersten eckförmigen Abschnitt (20) des Trägers benachbart angeordneten Kraftsensor (24; 124), der dafür eingerichtet ist, eine Belastung im ersten eckförmigen Abschnitt abzufühlen; dadurch gekennzeichnet, dass der erste eckförmige Abschnitt (20) einen Abschnitt mit verjüngtem Querschnitt aufweist.
  2. Montageträgervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kraftsensor ein Belastungsmessgerät einschließt.
  3. Montageträgervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste eckförmige Abschnitt einen Hohlraum aufweist.
  4. Montageträgervorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Hohlraum ein zylindrischer Hohlraum ist.
  5. Montageträgervorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Hohlraum ein rechtwinkliger Hohlraum ist.
  6. Montageträgervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der eckförmige Abschnitt sich in Richtung auf den äußeren Rand des eckförmigen Abschnitts (20) verjüngt.
  7. Montageträgervorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Abschnitt mit verjüngtem Querschnitt einen Hohlraum (32; 138) aufweist.
  8. Montageträgervorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Hohlraum ein zylindrischer Hohlraum ist.
  9. Montageträgervorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Hohlraum ein rechtwinkliger Hohlraum ist.
  10. Montageträgervorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Kraftsensor (24; 124) eine Kraftmesszelle umfasst, die integral in den verjüngten Abschnitt des ersten eckförmigen Abschnitts ausgebildet ist.
  11. Montageträgervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kraftsensor an einer Außenfläche des Trägers über den ersten eckförmigen Abschnitt angebracht ist.
  12. Montageträgervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kraftsensor in einem Schlitz im Träger über den ersten eckförmigen Abschnitt angebracht ist.
  13. Montageträgervorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einem Sensorträger (134), der über den ersten eckförmigen Abschnitt am Träger (100) angebracht ist, wobei der Kraftsensor (124) am Sensorträger (134) angebracht ist.
  14. Montageträgervorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Sensorträger (134) ein am ersten Sattelträgerwiderlager angebrachtes erstes Ende und ein am Querelement angebrachtes zweites Ende aufweist.
  15. Montageträgervorrichtung nach Anspruch 14, wobei der Sensorträger sich in Richtung auf einen äußeren Rand eines Sensormontageabschnitts des Sensorträgers verjüngt.
  16. Montageträgervorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Sensorträger (134) mindestens einen Hohlraum (1238) aufweist.
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