JP2018518642A - 車両用ブレーキ装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】【解決手段】支持要素（２）と、支持要素（２）によって支持される摩擦材料のブロック（３）と、支持要素（２）によって支持され、摩擦材料のブロック（３）と支持要素（２）との間に介在される少なくとも１つの圧電セラミックセンサ（４）と、圧電セラミックセンサ（４）に位置し、後者を埋め込む保護要素（１６）とを含む、車両用ブレーキ装置。【選択図】図４

Description

本発明は、車両用にセンサライズ(sensorized)された（センサで感知し得る）ブレーキ装置、及びその製造方法に関する。

イタリア特許出願番号ＴＯ２０１３Ａ３０７から、車両用のブレーキ装置は公知であり、それは、金属製支持要素と、金属製支持要素により支持される摩擦材料のブロックと、及び金属製支持要素により支持され、摩擦材料のブロックと金属製支持要素との間に介在される一以上の圧電セラミックセンサとを含む。

車両での使用中、圧電セラミックセンサは摩擦材料のブロック（ドラム式ブレーキをさらに備える車両用ブレーキパッド又はブレーキシュー）と、車輪に結合される、ディスク又はドラムのような、ブレーキをかけられる要素との間での使用中に交換される力を探知する。

これは、ブレーキパッドの異常な消耗から、多数の問題が発生するのを探知及び／又は予測する能力を必然的に伴う。例えば、ブレーキが作動していないときでさえ、ブレーキパッドがディスクに触れることによる問題。例えば、ブレーキキャリパの不十分な整列、又はむしろブレーキ中のノイズ、振動及び不必要なキーキー音による問題などである。

この種のブレーキ装置は、それが生産工程中にさらされ、及び／又はブレーキ中に高じる高い温度及び圧力に結び付けられる重大な局面を幾らか有する。

特にブレーキ装置の部品は、摩擦材料のブロックの金属製支持要素への不変な接合を実行するために、大変高い圧縮負荷の適用を要することを注記せねばならない。

圧電セラミックセンサがさらされるクラッシュは、それらの構造上の完全性、そして結果としてまたそれらの正常動作を危うくする危険性が存在するような大きさとなるかもしれない。

本発明の目的は、ブレーキ中、ブレーキがかけられる接合部分でのストレスの存在及び／又は大きさの探知において、信頼できかつ効果的な、車両用にセンサライズされたブレーキ装置を提供することである。

本発明の他の目的は、小型車及び産業車両のためだけでなく、動作温度が６００℃を超え得る大型車両（トラック、バス等）への用途にも使用のその順応性を増加させるために、高温に対して頑丈でかつ耐久性があるセンサライズされたブレーキ装置を製造するための、信頼できる生産工程を提供することである。

本発明のさらなる目的は、ブレーキ装置の最適性能が、長期間に渡って維持されることを確実にする、車両用にセンサライズされたブレーキ装置を製造するための方法を提供することである。

これら及び他の目的は、支持要素と、支持要素により支持される摩擦材料のブロックと、支持要素によって支持され、摩擦材料のブロックと支持要素との間に介在される少なくとも１つの圧電セラミックセンサとを含む車両用ブレーキ装置によって達成される、支持要素は、少なくとも１つの圧電セラミックセンサを囲む少なくとも１つの保護要素を支持し、４００ｋｇ／ｃｍ^２を超える外部の圧縮力が、支持要素上で摩擦材料のブロックを統合するために適用されるとき、保護要素は、その最大負荷条件より下で圧電セラミックセンサを維持するために適応される機械的性質を示すことを特徴とする。

有利に、保護要素は、電気絶縁された材料から形成される。有利に、保護要素は、外部の圧縮力が摩擦材料のブロックに適用されるとき、圧電セラミックセンサに伝達される力を制限するように、機械的性質を示す。

有利に、保護要素は、少なくとも部分的に、少なくとも１つの圧電セラミックセンサを囲む支持要素の領域上に、外部の圧縮力を向けるよう設計される。

従って、保護要素は、生産工程の間のブレーキ要素の操作による損傷に対する機械的保護として、圧電セラミックセンサに対する電気絶縁体として、そして圧電セラミックセンサに伝達される力のリミッタ及びそらせ板として機能するような、様々な特徴を有する。

本発明の有利な局面に従えば、圧電セラミックセンサは支持要素上の持ち上がった配置に位置する。保護要素は、圧電セラミックセンサの外面と一致する内側の接触面を有するハーフシェルと、支持要素の領域上の均一な台座とから構成される。

本発明の好ましい実施例において、保護要素はドーム形である。本発明の好ましい実施例において、保護要素は、樹脂を含む材料、又はセラミック材料で構成される。

本発明の好ましい実施例において、保護要素は、少なくとも１つの圧電セラミックセンサのための熱遮蔽を有する

本発明の好ましい実施例において、熱遮蔽は、保護要素の熱絶縁層、及び／又は保護要素内に収納される熱絶縁要素によって提供される。

本発明の好ましい実施例において、支持要素を被う少なくとも１つの熱絶縁層は、少なくとも１つの圧電セラミックセンサが配置されるところに提供される。

本発明はまた、支持要素と、支持要素によって支持される摩擦材料のブロックと、摩擦材料のブロックと支持要素との間に介在される少なくとも１つの圧電セラミックセンサとを含む車両用ブレーキ装置を組立てるための方法を述べ、それは、圧電セラミックセンサに位置する保護要素内に、少なくとも１つの圧電セラミックセンサを埋め込むことを特徴とする。本発明に従った生産工程は、市場に既に存在する、確立されたセンサライズされていないブレーキ装置の技術を利用することができる。

本発明に従ったブレーキ装置はまた、市場で利用可能なセンサライズされていないブレーキ装置のために提供される摩擦材料のブロックのために使用される同じ材料を使用してもよい。

従って、本発明に従ったセンサライズされたブレーキ装置のための成形過程は、２００℃よりも高い温度、及び４００ｋｇ／ｃｍ^２よりも大きい圧力を感じる公知のセンサライズされていないブレーキ装置のために使用されるそれらと同じ処理温度及び圧力であると見なす。

圧電セラミックセンサが耐えられる最大負荷条件が、これらの圧力をはるかに下回っていると仮定すると、本発明の保護要素は、市場で利用可能なセンサライズされていないブレーキ装置のために確立されている技術を実際に適用させるように有利に備えられ、従って、センサの完全性、そして従って、ブレーキ装置の全体的な機能性を保証する。

本発明のさらなる特徴及び利点が、単に例として挙げた、限定されない実施例の以下の説明、及び添付の図面を参照して明確になる。

ブレーキ装置の概略斜視図である。 摩擦材料が無い状態の、図１のブレーキ装置の斜視図である。 図１のブレーキ装置の平面図である。 図３の線３−３に沿ったブレーキ装置の断面図である。 圧電セラミックセンサの電極が接続される接点を含む電気回路の圧電セラミックセンサの平面図である。 圧電セラミックセンサの電極が接続される接点を含む電気回路の電子の平面図である。 摩擦材料のブロック及び保護要素の弾性定数の間の比率が変化するにつれて、センサに伝達される力を結びつけた応答曲線を示した図である。 ブレーキシステム全体におけるセンサライズされたブレーキ装置を示した図である。 その製造工程の第一段階のセンサライズされたブレーキ装置の後端の斜視図である。 製造工程の第一段階の操作ステップの一覧を示した図である。 その製造工程の第二段階のセンサライズされたブレーキ装置の前端の斜視図である。 製造工程の第二段階の操作ステップの一覧を示した図である。 センサライズされたブレーキ装置の後端の製造工程のフローチャートである。 センサライズされたブレーキ装置の前端の製造工程のフローチャートである。 ブレーキが実行されないときの、センサの反応を示した図である。 動的なブレーキ付与上のセンサの反応を示した図である。 ダム＆フィル技術による保護層の適用方法のステップを概略的に示した図である。 ダム＆フィル技術による保護層の適用方法のステップを概略的に示した図である。 ダム＆フィル技術による保護層の適用方法のステップを概略的に示した図である。

図面を参照して、参照番号１は、車両用にセンサライズされたブレーキ装置を示し、車両用のブレーキシステムを備えることを意図された、ブレーキパッドを例示する。

ここで以下に、ブレーキパッド１を形成するブレーキ装置を特別に参照するが、以下の記載は、ドラムブレーキのブレーキシューにもまた同様に適用可能であることは明白である。

ブレーキパッド１は、好ましくは金属製だが必ずしもその必要はなく、「バックプレート」として公知である支持要素２と、要素２によって支持される摩擦材料のブロック３と、及び支持要素２によって支持され、後者と摩擦材料のブロック３との間に介在される一以上の圧電セラミックセンサ４とを備える。圧電セラミックセンサ４は、支持要素２上で、持ち上がった配置で支持される。

ブレーキシューの場合、ブレーキパッド１のために記載したそれらに対応する要素があり得ることは明白である。従って当業者には、以下の記載は、センサライズされたブレーキシューを得るために、容易に変換可能である。

特に支持要素２は、車両用ブレーキディスクのような、ブレーキをかけられる要素に面するような使用を意図した第一主要平面５、及び第一主要平面５に平行な第二主要平面６を有する平板のように形成される。

摩擦材料のブロック３は特に、支持要素２の第一平面５に接合される第一主要平面７、及びブレーキをかけられる要素との直接接触のための使用を意図した第一平面７に平行な第二平面８を有する。

圧電セラミックセンサ４は、機械的ストレスにさらされると、電気信号を放つそれらの先天的な能力の結果として、パッド１と、ブレーキをかけられる要素との間の接触中の使用で交換される力を探知することができる。

この目的のため、支持要素２は、圧電セラミックセンサ４の電極１４，１５が接続される電気接点１０，１１を有する電気絶縁された電気回路９を支持する。

電気回路９は電気信号を受取る。電気信号が、圧電セラミックセンサ４からの電力供給の必要性がなく生成されるのは、それらが分極方向における機械的ストレスにさらされるときである。

圧電セラミックセンサ４によって放たれ、電気回路９によって受取られる電気信号は、リアルタイム又は後のいずれかで、処理可能である。

圧電セラミックセンサ４は、２００℃より大きなキュリー温度を有する圧電セラミック材料で形成され、好ましくは円筒体の形状を成す。それはその軸線方向に分極され、反対側に位置する一対の平面１２及び１３によって区切られ、使用状態では支持要素２の主要平面５，６に対して平行に配置される。

好ましくは、平面１２，１３の１つ、特に電気回路９に面する１つは、電気信号サンプリング電極１４，１５の両方を有する。

電気回路９は分岐を有し、支持要素２上の別々の位置に圧電セラミックセンサ４を配置するために適切に形成され、支持要素２の端で統合される電気コネクタもまた備えられる。

本質的に圧力センサである圧電セラミックセンサに追加して、一以上の温度センサ及び／又は一以上のせん断力センサは、電気回路９に電気接続され、支持要素２上で任意に統合されてもよい。

電気絶縁された電気回路９は好ましくは、スクリーン印刷され、支持要素２上に直接適用される。

支持要素２内に統合されるセンサは全て、摩擦材料のブロック３に面する後者の側から、電気絶縁された電気回路９上に設置される。従って支持要素２内に統合されるセンサは、ブレーキ中、又は概して車両の運転中、ブレーキ装置に作用する力を測定する能力が高い。

使用されてもよい圧電セラミックセンサ４の具体例としては、例えば、ＰＩＣ２５５（製造業者：ＰＩセラミック），ＰＩＣ３００（製造業者：ＰＩセラミック），ＰＩＣ１８１（製造業者：ＰＩセラミック），ＰＩＣ０５０（製造業者：ＰＩセラミック），ＴＲＳＢＴ２００（製造業者：ＴＲＳセラミックス），ＰＺＴ５Ａ１（製造業者：モーガンアドバンスドセラミック），ＰＺＴ５Ａ３（製造業者：モーガンアドバンスドセラミック）がある。

圧電セラミックセンサ４の配置は、測定されるよう意図されるものによって決まる。

ブレーキパッド１に沿った圧力及び騒音分布を測定することが目的であれば、好ましいが限定ではない配置の１つが、４つの圧電セラミックセンサ（垂直抗力）がバックプレートの４つの角に配置され、一方、せん断センサはブレーキパッド１のかたまりの中心付近に配置されて示される。

しかしながら、圧力又は騒音分布が重要でない場合には、ブレーキパッド１のかたまりの中心付近に、せん断及び力センサを配置することが好ましい。

減衰層１０１は、摩擦材料のブロック３と支持要素２との間に介在されて備えられ得る。

減衰層はもし備えられれば、特に、支持要素２の第一平面５に接合される第一主要平面、及び摩擦材料のブロック３の第一平面７に接合される第二平面を有する。

減衰層１０１は主に、フェノール樹脂材料から成る。

有利に、各圧電セラミックセンサ４は、対応する保護要素１６内に埋め込まれる。

保護要素１６は、支持要素２上の圧電セラミックセンサ４に位置する。

圧電セラミックセンサ４の電気絶縁のため、保護要素１６は、電気的な絶縁材料から形成される。

保護要素１６は、述べるように、機械的性質及び特に弾性係数を備える。弾性係数は、外部の圧縮力が、摩擦材料のブロック３に適用されると、圧電セラミックセンサ４に伝達される力を制限するために注意深く選択される。

保護要素１６は特に、圧電セラミックセンサ４自身を取囲む支持要素２の領域に、外部の圧縮力の少なくとも一部を向けるように設計される。

以下に見てみるように、かなりの外部の圧縮力が実際、支持要素２上の摩擦材料のブロックの高温圧縮中に生成される。

好ましくは、電気回路９の他のセンサの全て、及びあるいは他の構成要素は、上述のような同じ種類の対応する保護要素を有する。

保護要素１６は、圧電セラミックセンサ４を完全に埋め込み、圧電セラミックセンサ４の外面と一致する、内側の直接又は間接接触面１７と、支持要素２上の均一の直接又は間接の台座１８を有するハーフシェルで構成される。

保護要素１６は好ましくは、ドーム形である。

保護要素１６は好ましくは、例えば、保護要素のための材料である、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂（充填又は非充填）、ビスマレイミド樹脂及びシアン酸塩−エステル樹脂である、樹脂をベースとする材料（樹脂ベース材料）で作られる。

保護要素は例えば、摩擦材料のブロック３を形成する前に、標準圧力及び適温（通常は２００℃を超えない）で、材料をドリップする手段で、形成され得る。

図１４ａ、１４ｂ及び１４ｃを参照して、保護要素１６を圧電セラミックセンサに適用する方法は次の通りである。保護要素１６の樹脂は、好ましくは自動のディスペンサを有する樹脂材料のためのディスペンサによって沈殿される。特に、チクソ性の低レベルの樹脂に対して、ダム＆フィル技術が推奨される。犠牲的なチクソ性の樹脂の輪が、まずセンサ付近でまず生成されるのは、保護要素１６を生成するために使用される樹脂を囲んで、ある種のダムを作るためである。保護要素１６のための材料は、センサを覆うために、ダムを充填して使用される。

しかしながら、樹脂よりもかなり硬く、３５０℃を超える温度に対して適切なセラミック材料もまた、保護要素のために使用されてもよい。

センサが実際に配置されるそれらの点の支持要素２内に保護要素を提供する結果、実在する形成技術の効果的な実行に関連したあらゆる限定は、実質的に解決される。実際、保護要素のおかけで、保護要素自身の機械的性質が適切に選択されるならば、ブレーキ装置の生成中、又はブレーキ装置が動作している間、センサによって実際に感じられる力の負荷は、減じられる。

図８はブレーキ装置１を具体化する全体的なシステム１００を示す。このシステム１００は、キャリパ１０２と、車両の車輪軸回りを回転するディスク形状のロータ１０３とを含む。２つの向い合ったブレーキ装置１は、対応するピストン１０４によって移動可能であるのは、そこの摩擦材料３が、ディスク形状のロータ１０３の両側を係合又は解放してもよいためである。ブレーキ装置１の両方から来る信号は、ケーブル１０５を通って、アナログの前端１０６、及びデジタル化兼処理ユニット１０７を含む信号調整装置に伝達される。

特にブレーキ装置の製造は、それを支持要素２で統合するために、摩擦材料のブロック３上の重要な外部の圧縮力Ｆの適用を考察する。

圧電セラミックセンサ４に作用する負荷条件について言及する。

保護要素１６は、その合力Ｆ´が摩擦材料のブロック３に適用される圧縮力Ｆとは異なる力を感じる。

そのような合成力Ｆ´はまた、圧電セラミックセンサ４に伝達される。圧電セラミックセンサ４は、力Ｆ´とは概してまた異なるが、明白にそれに結び付けられる最終の力Ｆ_ｐを感じる。Ｆ_ｐは、圧電セラミックセンサによって効果的に測定される電気信号を含む力である。

外部の圧縮力Ｆの伝達は、感知できるほどの正接の歪みなしに、摩擦材料のブロック３の表面から、下地層で起こると仮定する。つまり、摩擦材料のブロック３は、実質的に縦方向に硬いと仮定する。

モデルにおいて、摩擦材料及び保護要素は、弾性定数ｋ及びｋ´を各々有するばねによって、力学モデルにおいて表され、摩擦材料のブロックに関するばねの線寸法は、外の領域内、及び保護要素の適用領域内の摩擦材料自身のブロックと同じであることもまた仮定される。

従って、材料の線形弾性挙動と仮定すると、フックの法則が有効であり、それに従うと、
Ｆ＝ｋｘ
Ｆ´＝ｋ´ｘ´
Ｆ_ｐ＝ｋ_ｐｘ_ｐ
である。ここで、ｘ，ｘ´及び各ｘ_ｐは、圧縮方向における歪みを表し、ｋ，ｋ´及び各ｋ_ｐは弾性定数を表す。

次の式も示され得る。
Ｆ´＝２Ｆ／（１＋ｋ／ｋ´）
Ｆ_ｐ＝４Ｆ／（１＋ｋ´／ｋ_ｐ）（１＋ｋ／ｋ´）

圧電セラミックセンサ４によって感じられるような力Ｆ_ｐは従って、摩擦材料のブロック３に最初は付与される力Ｆに結び付けられるが、それに等しくはない。力Ｆ_ｐの減衰係数は、比率ｋ´／ｋ_ｐ及びｋ／ｋ´の選択次第であり、弾性定数ｋ´の増減により、ｋ及びｋ_ｐで、等しく調整され得る。摩擦材料のブロック及び圧電セラミックセンサが、ひとたび既定されると、機械的性質の変化の観点、及びそれらの物理的特性に関する要求の観点から、極めて強い限定を有し、ｋ´のための最適値、又は保護要素の機械的性質の選択が、力の伝達を最適化するために極めて重要になる。

重要な例として、特に、摩擦材料のブロック及び圧電セラミックセンサのための弾性定数の測定から起こる、ｋ及びｋ_ｐのための実際値を仮定して、モデルから結果を検討する。定数ｋ´を、圧電セラミックセンサの反応を最適化するために選択される可変のパラメータとして代わりに見なす。そして、ｋ_ｐ＝１０^１１Ｎ／ｍ＝１０^１１Ｎ／ｍ及びｋ＝１０^１０Ｎ／ｍと仮定する。摩擦材料のブロック及び圧電セラミックセンサのためのこれらの値ｋ_ｐ及びｋは、実際に近い値である。この場合、Ｆ_ｐ／Ｆの関係は、Ｋ´にのみ依存する。図６は、上述の値ｋ_ｐ及びｋを考慮して、ｋ／ｋ´に応じた応答曲線Ｆ_ｐ／Ｆを示す。圧電セラミックセンサの反応を最適化する機械的定数ｋ／ｋ´の間の比率に関係する最適値が存在することは明白である。従って、圧電セラミックセンサ及び摩擦材料のブロックが固定されると、保護要素は注意深く選択されなければならない。例えば、応答曲線の最大点で、最適値と比較して柔らかすぎる材料を選択すると、非効率的に伝達される力の原因となる弱結合が測定される。一方、硬すぎる材料を選択すると、応答曲線の最大点での最適値に再び関して、圧電セラミックセンサに非効率的に伝達される歪みに至る。図７に関して、対数尺度が、その結果と共に横座標及び縦座標軸に適用され、応答曲線の最大点から離れて、弾性定数の比率における大きさの変動の順序は、圧電セラミックセンサの位置で測定される力における同様の結果を有する。応答曲線の最大値で、最適値付近の弾性定数の値を維持することにのみより、有効な伝達が維持される。これは、熱機械的性質がまた、採用される材料間の機械的性質の軟化又は硬化の結果として、温度変化としての効率損失を避けるために、注意を持って選択されなければならない。応答曲線の最大点の近くで動作することは、さらに明確な利点をもたらす。すなわち、応答の安定性が、大きい間隔でさえ、熱機械的性質における変化の場合にもまた、大いに優れている。

従って、保護要素を構成する材料の機械的性質を適切に選択することにより（軟化又は硬化の意味において）、圧電セラミックセンサにより感じられる荷重を、ブレーキ装置生産工程とブレーキ装置の通常操作との間で、センサのこの分類により耐えられる最大荷重よりもはるかに下で維持することが可能となる。

考慮中の適用の目的のため、Ｆｐ／Ｆが０．０１未満でないように、ｋ_ｐ及びｋのための所定値のために、ｋ´を選択することがそれにもかかわらず便利であると見受けられる。

自動車業界を含む多くの適用に対応するために、保護要素の機械的性質は、幅広い範囲の温度に作用されない。実際に、機械的性質における変化が、材料がある温度での相転移を受けると、発生してもよい。これに関して、保護要素のための材料は、１５０℃より低くない温度での転移相を有する材料の中から選択される。

保護要素１６は、圧電セラミックセンサ４のための熱遮蔽１９を有する。熱遮蔽１９は、保護要素１６内に収容される熱絶縁要素、及び／又は、保護要素１６の一部を形成する、あるいは保護要素１６自身を構成する、少なくとも１つの熱絶縁層によって提供される。

圧電セラミックセンサ４が、激しいブレーキ中に温度の観点からあまり厄介でない動作状況下で作用し得るように、熱遮蔽１９は、摩擦材料のブロック３又はブレーキキャリパから来る熱から、圧電セラミックセンサ４を熱的に遮蔽する。そのような目的のために、いわゆる熱障壁（ＴＢＣ）材料のような、あるいはセラミック化合物又は特別な塗料でコーティングされた、マスチック樹の形状のイットリア又はマグネシウム安定化ジルコニアのような様々な材料が、使用され得る。

支持要素２は好ましくは、圧電セラミックセンサ４が配置される少なくとも１つの熱絶縁層２０で覆われる。

熱絶縁層２０は、もし備えられれば、特に、支持要素２の第一平面５に接合される第一主要平面、及び圧電セラミックセンサ４が配置される第一平面に平行な第二平面を有する。

実際、このように、電気絶縁された電気回路９、センサ及びコネクタは、支持要素２と直接接触せず、接触は熱障壁層２０によって介在される。熱障壁層２０は、その厚さを通して温度勾配にさらされ、電気絶縁された電気回路９、センサ及びコネクタによって実際に感じられる温度における、大幅な低下を生じさせる。

長時間に亘って優れた熱絶縁を達成するために、ブレーキ中に生成される熱散逸のために優先された経路を作るよう設計された熱遮断要素の回りで、大変高い熱伝導性の特徴である領域を予測するのにもまた適切である。

一般規則として、熱放散領域は、熱の蓄積、及び熱の蓄積による温度の低下の代わりにバックプレートにおける温度の上昇を含む、いわゆる「オーブン効果」を避けるために、可能な限り幅広くなければならない。それは、それらの回りのスクリーン印刷の真下、又は数ミリの領域から離れて、バックプレートの金属は、摩擦材料と接触するようにされなければならないか、あるいは減衰層は、熱交換に自由なバックプレート表面と一致した部分を示さられ、かつ残しておくことを意味する。

例として、これらの領域は、空っぽかあるいは熱伝導性の材料で満たされた熱絶縁層２０における隙間から成ってもよい。

好ましくは、熱絶縁層２０は、電気回路９と同じ形及び寸法を有し、熱放散経路が、分枝の間に示される空間によって達成されるように、今度は分枝構造を有する。

熱絶縁層２０に使用可能な典型的な材料は、例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア），ムライト（Al_4+2xSi_2-2xＯ_10-x），ＹＳＺと連結したα相Ａｌ２Ｏ３，ＣｅＯ２＋ＹＳＺ，Ｌａ２Ｚｒ２Ｏ７のようなレアアースジルコニア，Ｌａ２Ｏ３のようなレアアース酸化物，Ｎｂ２Ｏ５，Ｐｒ２Ｏ３，ＣｅＯ２，金属−ガラス合成物である

直説法で、しかし限定されないが、ブレーキパッド１は、その構成要素に次のサイズ剤を有してもよい。圧電セラミックセンサ４は、典型的には１ｍｍの厚さであってもよい。保護要素１６は典型的には、最大２ｍｍの厚さで、圧電セラミックセンサ４を１ｍｍ超え、その回り２ｍｍを有してもよい。減衰層１０１は典型的には、２〜３ｍｍの厚さであってもよい。熱絶縁層２０は典型的には、１ｍｍをはるかに下回る厚さを有してもよい。１００μｍは、十分な熱絶縁を確実にするのに十分である。

ブレーキ装置の工法は、次の通りである。

熱絶縁層２０は、必要であれば、支持要素２に最初に適用される。

熱絶縁層２０は、支持要素２の第一平面に直接統合され、使用中、ブレーキをかけられる要素、例えば、車両のブレーキディスク又はドラム（公知であり、単純化のため図示しない）に、面するように設計される。

電気絶縁された電気回路９はそして、支持要素２と統合される。

電気絶縁された電気回路９は好ましくは、スクリーン印刷技術によって構成される。

電気絶縁材料から作られる、下のスクリーン印刷層９ａは、電気絶縁層２０にまず置かれ、必要であれば、あるいは支持要素２に直接に置かれる。電気伝導性材料から作られる中間のスクリーン印刷層９ｂはそして、下のスクリーン印刷層９ｂ上に置かれ、従って、実際の電気回路自身を規定する。電気絶縁材料から作られる上のスクリーン印刷層９ｃはそして、中間のスクリーン印刷層９ｃ上に置かれ、センサ４の電気接続のため、接点１０，１１の覆いを外しておく。

絶縁層９ａ，９ｃは例えば、重合体の特質（好ましくはポリイミド）の基質に浸されるアルミナ／グラファイト粒子（又はケイ酸塩基質）で作られるベースから成る。一方、導電層９ｂは、銀又はパラジウムのスクリーン印刷ペーストから成る。

センサはそして、電気接点１０，１１に電気的及び機械的に接続されて統合され、電気回路９の各分枝の端に位置する。

好ましくは、既に述べたように、圧電セラミックセンサ４の単一面に収容される電極１４，１５のための特別な配置が、使用される。当然、これは、電気回路９に形成される接点のために適切な配置の予測を決定する。この特有の解決策は、電極を接点に接続させるときに、接着の使用の必要性を避ける。

圧電セラミックセンサ４は従って、高温で電気的に伝導性のある溶接ペーストから成る層２５によって、その２つの電極の各接点へ永久的に接続される。実際面で、電気回路９が形成されると、高温の溶接ペースト層が、接点及び／又は電極の領域内に適用され、その後センサは、その２つの電極を、電気回路９に備えられる対応する接点と組み合わせることで配置される。最後に、部品は、使用される溶接ペーストの仕様次第、及びそれに従って、２００℃付近で典型的には硬化され、好ましくは、電気的な伝導成分の基本要素として銀から成る。原則として、溶接ペーストの選択次第で、８００℃のオーダの温度に達することが可能で、従って、例えば、大型車両のためのそれらのような高温に対応可能な処理を行う。

この点で、センサは、上述の方法における関連する保護要素１６で覆われる。

電気回路９、及びこの方法で覆われるセンサの上で、摩擦材料のブロック３はそして、覆われたセンサが少なくとも部分的に埋め込まれる厚さ内で、高温圧縮により形成される。

摩擦材料のブロック３を圧縮する前に、減衰層は、必要であれば収容される。

結論として、本発明に従ったブレーキ装置は、生産工程及び使用中の両方の間、より信頼性があり、改善された操作を特徴付け、従ってまた、大型車両業界におけるそれらのような、苛酷な使用に耐える適用を含む、多くの適用にも対応できる。

保護要素の機械的性質に関する選択は、特に、ブレーキ装置の生産工程の間、それらがさらされるストレスに関するセンサの完全性を確実にするために、通常操作の間、又は生産工程の間に適用され得る最大負荷を考慮して、行われるべきである。

保護要素もまた、ブレーキ装置の操作温度の間隔を広げるために、過度温度からセンサを遮蔽するよう、ある点では、熱遮蔽を含むように機能的にされ得る。

熱遮蔽はさらに、熱遮蔽されたポケットの形が、センサ及びセンサが接続される電気回路の両方が囲まれる中で生成されるように、支持要素内で、摩擦材料のブロックに面する側で、熱遮蔽材料のさらなる層を統合することで改善され得る。このポケットの回りに、熱を効率的に放散させる低い熱インピーダンスを置いておくために、高い熱伝導性の広い領域を含むことが必要であり、従って、センサ及び電気回路を、より低温でより長く放置する。

最後に、高温の溶接ペーストから成る層が、硬化プロセスによって、センサの電極を電気回路の接点に恒久的に溶接するために備えられている。硬化プロセスは低温及び標準圧力で実行され、圧電セラミックセンサの完全性に関しては絶対的に安全であるが、一度完了すると、操作温度が、ほぼ全ての圧電セラミック材料のキュリー温度の大多数を超えて達成されることを可能にする。

Claims (16)

1. 車両用ブレーキ装置であって、支持要素（２）と、支持要素（２）によって支持される摩擦材料のブロック（３）と、支持要素（２）によって支持され、摩擦材料のブロック（３）と支持要素（２）との間に介在される少なくとも１つの圧電セラミックセンサ（４）とを含み、
   前記支持要素（２）は、前記少なくとも１つの圧電セラミックセンサ（４）を囲む保護要素（１６）を支持し、前記保護要素（１６）は、４００ｋｇ／ｃｍ^２を超える外部の圧縮力（Ｆ）が、前記支持要素（２）上で前記摩擦材料のブロック（３）を統合するよう適用されるとき、その最大負荷条件より下で、前記圧電セラミックセンサ（４）を維持するように適応される機械的性質を示すことを特徴とする、車両用ブレーキ装置。
2. 前記摩擦材料のブロック（３）、前記圧電セラミックセンサ（４）及び各々の前記保護要素（１６）は、摩擦材料のブロック（３）に適用される圧縮力（Ｆ）の方向に、弾性定数（ｋ，ｋ´及び各々のｋ_ｐ）に関した線形弾性挙動を示し、前記保護要素（１６）は、その合力（Ｆ´）が、摩擦材料のブロック（３）に適用される圧縮力（Ｆ）とは異なる力を感じ、そのような合力（Ｆ´）はまた、今度は最終の力（Ｆ_ｐ）を感じる圧電セラミックセンサ（４）に伝達され、前記摩擦材料のブロック（３）、前記圧電セラミックセンサ（４）及び各々の前記保護要素（１６）の前記弾性定数は、Ｆ_ｐ／Ｆが０．１以上であるように選択されることを特徴とする、請求項１に記載の車両用ブレーキ装置。
3. 前記保護要素（１６）は、電気絶縁材料から作られることを特徴とする、請求項１に記載の車両用ブレーキ装置。
4. 前記保護要素（１６）は、外部の圧縮力が前記摩擦材料のブロック（３）に適用されるとき、圧電セラミックセンサ（４）に伝達される力を制限するように、機械的性質を示すことを特徴とする、請求項１に記載の車両用ブレーキ装置。
5. 前記保護要素（１６）は、少なくとも１つの圧電セラミックセンサ（４）を取囲む支持要素（２）の領域に、前記外部の圧縮力の少なくとも一部を向けるよう設計されることを特徴とする、請求項３に記載の車両用ブレーキ装置。
6. 前記少なくとも１つの圧電セラミックセンサ（４）は、支持要素（２）上の持ち上がった配置内に置かれ、前記保護要素（１６）は、前記支持要素（２）上の圧電セラミックセンサ（４）及び統一された台座（１８）の外部表面と統一した内側表面を有するハーフシェルで構成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の車両用ブレーキ装置。
7. 前記保護要素（１６）はドーム形状であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の車両用ブレーキ装置。
8. 前記保護要素（１６）は、樹脂を含む材料から構成される、又はセラミック材料から構成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の車両用ブレーキ装置。
9. 前記保護要素（１６）は、前記少なくとも１つの圧電セラミックセンサ（４）のための熱遮蔽（１９）を有することを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の車両用ブレーキ装置。
10. 前記熱遮蔽（１９）は、前記保護要素の熱絶縁層及び／又は前記保護要素内に収容される熱絶縁要素によって提供されることを特徴とする、請求項８に記載の車両用ブレーキ装置。
11. それは、前記少なくとも１つの圧電セラミックセンサ（４）が配置されるところの、前記支持要素（２）を覆う少なくとも１つの熱絶縁層（２０）を含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の車両用ブレーキ装置。
12. それは、前記摩擦材料のブロック（３）と前記支持要素（２）との間に介在される減衰層を含むことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の車両用ブレーキ装置。
13. 支持要素（２）は、前記少なくとも１つの圧電セラミックセンサ（４）の電極が、前記少なくとも１つの圧電セラミックセンサ（４）によって放たれる電気信号を受取るために接続される電気接点を有する、電気絶縁された電気回路（９）を有することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載の車両用ブレーキ装置。
14. 前記電気絶縁された電気回路（９）は、支持要素（２）上にスクリーン印刷され、高温の溶接ペーストによって電極に接続される接点を有することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載の車両用ブレーキ装置。
15. 請求項１〜１４のいずれかに記載のブレーキ装置を少なくとも１つ含むことを特徴とする、車両。
16. 車両用ブレーキ装置を実現するための方法であって、支持要素（２）と、支持要素（２）によって支持される摩擦材料のブロック（３）と、摩擦材料のブロック（３）と支持要素（２）の間に介在される少なくとも１つの圧電セラミックセンサ（４）とを含み、
    それは、前記圧電セラミックセンサ（４）に位置する保護要素（１６）内に、前記少なくとも１つの圧電セラミックセンサ（４）を納めることを特徴とする、方法。