JP2022528956A - 車両の制動部材の摩耗および温度を検出するためのユニット - Google Patents

Abstract

車両の制動部材が、制動部材の摩耗および温度を検出するためのユニット（７）に組み合わせられ、ユニット（７）は、感知アセンブリ（８）と、ユニット（７）を車両の電気回路に接続できるように構成された電気コネクタと、感知アセンブリ（８）を電気コネクタに接続するための電気配線（１１）とを備え、感知アセンブリ（８）は、軸線を有し、制動部材に安定的に接続されるように構成された取り付け体を備え、取り付け体が、前記軸線に沿って配置され、取り付け体に埋め込まれた摩耗検出手段（３６）および温度センサ手段（３５）を収容する一方で、電気コネクタが、信号を受信および処理し、電気コネクタを介して出力信号を送信するための電子ユニットを収容する。
【選択図】図４

Description

（関連出願の相互参照）
本特許出願は、２０１９年４月５日に出願されたイタリア特許出願第１０２０１９０００００５２０２号の優先権を主張し、このイタリア特許出願の全開示が、本明細書に援用される。

本発明は、ブレーキパッド、またはドラムブレーキ用のブレーキシュー、あるいは車両の別の摩擦制動装置などの制動部材の摩耗および温度を検出するためのユニットに関し、以下の説明は、そのようなユニットにとくに言及するが、そのような説明によって本発明の普遍性が失われるわけではない。

自動車の動作状態を制御するために、制動装置の摩耗および動作温度の両方を、可能な限り継続的に知る必要がある。したがって、動作温度に関する限り、車両のさまざまな動作状態の最適な制御のために、検出された温度と実際の温度との間のわずか数度の差でさえも許容できないため、継続的であるだけでなく、きわめて正確でもある測定が必要である。

今日までに、制動装置の温度および摩耗の両方を同時に検出することを可能にする周知のセンサアセンブリが存在する。これらのセンサアセンブリのうちの１つが、欧州特許出願公開第０ ５４５ ０６３号明細書に記載されている。この記載によるセンサアセンブリは、一連のサーミスタを全てのサーミスタに共通の２つのブランチにまたがって配置して備える電気回路を使用する。サーミスタは、制動装置の摩耗において徐々に除去され、基準抵抗器、したがって取得装置の端子における電圧変動Ｕをもたらす。

このセンサアセンブリは、上述の信号Ｕの評価に基づき、とくには車両が静止しており、ブレーキアセンブリが環境と熱平衡の状態にある２つの静止状態の間の対応する勾配ΛＵ／Λｔおよび／または差の評価に基づく。電圧Ｕの検出は、等価コンダクタンスに依存し、すなわちサーミスタのうちの１つが故障し、あるいは不具合を来すと、センサアセンブリ全体の故障となり、したがって２つの静止状態間の勾配または差を誤って評価することになる。

これに加えて、個々のサーミスタの温度挙動は、ディスクブレーキシステムのブレーキディスクなどの可動の制動部材に対する個々のサーミスタの相対位置の関数である。

結果として、上述のセンサアセンブリは、信頼性が充分でなく、とりわけ正確でないという欠点を有する。

これに加え、上述の既知のアセンブリはきわめて大きく、したがって、あらゆる制動装置、とりわけ自動車用のブレーキパッドにおける使用が、困難である。

本発明の目的は、車両の制動部材の摩耗および温度を検出するためのユニットであって、きわめて効率的で信頼性が高く、きわめて正確であり、使用条件に実質的に影響されないユニットを提供することである。

本発明のさらなる目的は、組み合わせられる車両の種類ならびに制動部材の種類およびサイズにかかわらずに使用することができるきわめてコンパクトな検出ユニットを提供することである。

本発明によれば、車両の制動部材の摩耗および温度を検出するための請求項１に記載のユニットが提供される。

次に、本発明を、本発明の一実施形態（ただし、これに限られるわけではない）を示している添付の図面を参照して説明する。
監視対象の制動システムを有し、制動部材の複数の摩耗および温度検出ユニットを装備しており、複数の摩耗および温度検出ユニットの各々は本発明の原理に従って製造されている車両を、平面図のブロック図にて示している。 図１の検出ユニットを平面図にて大きく拡大した縮尺で示している。 図２の矢印Ａの方向に沿った図である。 図２の検出ユニットの両端部を、分かりやすくするためにいくつかの部品を取り除いて、平面図にて大きく拡大した縮尺で示している。 図４の細部の一変形例を示している。

図１において、参照番号１は、全体として、複数の車輪２と、各々の車輪２のためのそれ自体は公知の関連のブレーキアセンブリ３とを備える車両を示している。

図２および図３を参照すると、各々のブレーキアセンブリ３は、１つのブレーキディスク４と、ブレーキディスク４を摩擦するための平坦な表面６を有している少なくとも１つのブレーキパッド５とを備える。

各々のブレーキアセンブリ３は、対応するブレーキパッド５の摩耗および動作温度を検出するための各々のブレーキアセンブリ３のそれぞれのユニット７に組み合わせられる。

図２～図４を参照すると、各々のユニット７は、感知アセンブリ８と、それぞれのユニット７を車両１を操縦するための電子ユニット１０へと接続できるように設計された電気コネクタ９と、それぞれの感知アセンブリ８を電気コネクタ９に接続するための電気配線１１とを備える。

図２を参照すると、感知アセンブリ８は、必ずしもではないが、好ましくは、自身の軸線１３を有する円柱形の取り付け体１２を備え、取り付け体１２は、ブレーキパッド５の区画１４内に、軸線１３が対応する摩擦表面６に対して直角に延び、かつ取り付け体１２の前面１５が対応する摩擦表面６上または対応する摩擦表面６のわずかに背後に位置するように、例えば接着または保持要素の使用によって挿入されて固定される。

好ましくは、取り付け体１２は、ブレーキパッドの動作温度に耐える絶縁性樹脂で作られ、必ずしもではないが、好ましくは、ビンコライト（Ｖｉｎｃｏｌｉｔｅ）で作られる。

再び図２および図４を参照すると、各々の取り付け体１２に、可撓性テープ１９の端子部１８が埋め込まれ、可撓性テープ１９は、コネクタ９の中へと延びる反対側の端子部２０と、取り付け体１２とコネクタ９自体との間を延びる中間部２１とを有する。

好ましくは、テープ１９は、単一片で構成され、例えばＤｕＰｏｎｔ社によって市販されているＫａｐｔｏｎなどのポリイミドで製作されている。

電気検出回路２４の列２３が、互いに独立して配置され、テープ１９の部位１８上に配置されている。電気回路２４は、軸線１３に沿ってカスケード状に、前面１５から始まって配置され、テープ１９の外面に導電性材料を堆積させることによって作られている。

図４を参照すると、電気回路２４は、軸線１３に平行に取り付け体１２内に収容された導電路２６にすべてが電気的に接続された対応する第１の端子２５と、互いに電気的に分離された第２の端子２７とを有する。

次いで、導電路２６は、配線１１の電線２９によって電圧Ｖ１を有する電極に電気的に接続され、第２の端子２７は、電圧Ｖ１に等しく、あるいは電圧Ｖ１とは異なる電圧Ｖ２の他の電極に、対応する線３１によって接続される。

端子２５および２７は、電圧Ｖ１およびＶ２を有する上述の電極に電気的に接続された線２９および３１が合流するマイクロプロセッサなどの電子ユニット２８またはＣＰＵによって管理される。

電子ユニット２８は、以下でさらに充分に説明されるように、ブレーキパッド５の摩耗および瞬間温度を示すデジタル出力信号Ｓを発するように構成される。

導電路２６、線２９および３１、ならびに回路２４の少なくとも一部は、テープ１９の外面に導電性材料を堆積させることによって製作される。

再び図４を参照すると、回路２４の各々は、軸線１３に直交し、したがって表面６および１５に平行である部位３３を有し、この部位は、パッド５の温度を検出するための熱検出部３５と、パッド５自体の摩耗を検出するための摩耗検出部３６とを備える。各々の回路２４において、熱検出部３５および摩耗検出部３６は、互いに直列に接続され、温度検出部３５が導電路２６に隣接して配置されている。

各々の温度検出部３５は、ＲＴＤで構成され、好ましくはプラチナＲＴＤから構成される。必ずしもではないが、好ましくは、各々のＲＴＤは、ＰＴ１００プローブまたは同等の装置によって定められる。温度検出部３５は同一である。

各々の摩耗検出部３６は、パッド５の消耗の進行につれてせん断され得る検出部である。

図４を参照すると、各々の摩耗検出部３６は、対応する回路２４の逆さのＶ字形部分によって定められる。各々のＶ字形部分は、回路２４に隣接して延び、摩耗の方向において回路２４の前方に位置するカスプ（ｃｕｓｐ）を有する。２つのカスプの間の距離が、摩耗検出間隔を決定する。Ｖ字状部分は、サイズおよび幾何学的形状が同一である。

図５に示される一変形例においては、回路２４の列２３が、一方の端子が導電路２６に接続され、他方の端子が電子ユニット２８に合流する対応する線３１に接続された２つの回路２４の間に、追加の回路４０を備える。各々の追加の回路４０は、温度検出部３５を有していない点のみが他の回路２４と異なる。

さらなる変形例によれば、追加の検出回路が、２つの連続する回路２４の間に配置され、追加の回路は、Ｖ字形部分を欠いているという点で他の回路とは異なる。

再び図２および図４を参照すると、電子ユニット２８は、コネクタ９内に収容され、２つの端子４６および４７、または電源電極と、信号Ｓのための１つの出力端子４９とを有する。

一変形例によれば、出力端子４９が存在せず、出力信号は、２つの端子４６または４７の一方に変調される。

電子ユニット２８は、線３１の各々との電気接続を有し、回路２４、４０と相互作用して、パッド５の摩耗の最中に、上述のようにパッド５自体の摩耗および動作温度に依存する出力信号Ｓを発するように構成および設定される。

摩耗の知らせに関する限り、摩耗は、回路２４、４０が断たれるときに回路２４、４０の端子における電気的連続性を検出することによって、マイクロプロセッサによって解釈される。

次に、説明を簡単にするために、例えば表面１５に隣接する図４における２つの回路２４Ａおよび２４Ｂなどの２つの回路２４のみを考慮し、電子ユニット２８が線２９と回路２４Ａの対応する線３１との間の電圧差を検出する状況から出発して、ユニット７の動作を説明する。

この状況から出発して、マイクロプロセッサは、まず、起動時に自己診断を実行する。このステップは、回路２４、４０の完全性を検出する。ブレーキディスク４－パッド５の接触によってもたらされる制動作用の結果として、制動における圧力の強さおよび制動時間に比例して、ブレーキパッド５の摩耗および加熱が始まる。各々の制動作用において、制動作用の継続時間および強度に応じて、パッド５の温度変化が、回路２４Ａの温度検出部３５の電気抵抗の対応する変化を引き起こす。温度変化は、温度検出部３５、すなわちＲＴＤを通過する電流の変化を生じさせ、この変化が、電子ユニット２８によって受信および処理され、電子ユニット２８は、応答において、検出された温度に応じた信号Ｓを車両１の操縦ユニット１０へと発する。好ましくは、出力信号Ｓは、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号であり、そのデューティサイクルが、温度の知らせをもたらす一方で、ＰＷＭパケットの間の間隔が、どの温度および摩耗検出回路が使用されており、あるいは断たれているのかを知らせる。

パッド５の摩耗が摩耗限界値Ｄ１（図４）を超えると、部位３６のカスプがディスク４によって捕捉され、徐々に除去される。カスプが完全に除去されると、回路２４Ａは遮断され、それにより、回路２４Ａ自体を通過する電流も遮断される。この状況において、電子ユニット２８は、線２９と遮断された回路２４Ａの線３１との間の無負荷電圧を検出し、パッド５の漸進的な摩耗に応じた出力信号を生成する。この状況において、同じ回路２４Ａの温度検出部３５も切り離されている。電子ユニット２８は、電気回路２４Ａの遮断を検出すると、回路２４Ａを無視し、パッド５の動作温度に応じた回路２４Ｂの一方の線２９と他方の線３１との間の電圧差を考慮するように自身を再構成する。

このような状況は、ブレーキパッド５が第２の摩耗限界値Ｄ２に達し、ブレーキディスク４が部位３５のカスプを除去することによって回路２４Ｂも遮断し、回路２４Ｂの一方の線２９と他方の線３１との間の電流の通過を効果的に無効にするまで続く。

上述の動作は、同じ順序で再び始まり、最後の回路２４がブレーキディスク４によって遮断され、信号がパッド５を交換する必要があると解釈されるまで継続する。

図５に示されるように、温度検出部３５を持たない回路４０が電気回路２４Ａおよび２４Ｂの間に配置される場合、電子ユニット２８は、回路２４Ａからもたらされる摩耗および温度情報を使用するようにプログラムおよび構成され、この同じ回路２４Ａの遮断後に、一方の回路２４Ｂおよび追加の回路４０の両方からの信号、すなわち一方の線２９と対応する両方の線３１とを介する信号を同時に解釈する。

このようにして、電子ユニット２８は、最初に回路２４Ｂからの温度情報、および最初に追加の回路４０からの摩耗情報を解釈する。追加の回路４０も遮断されると、電子ユニット２８は、温度情報を維持しつつ、回路２４Ｂからの摩耗情報を更新する。

自己診断ステップにおいて、１つ以上の温度検出部３５がすでに摩耗済みであると仮定すると、電子ユニット２８は、そのような温度検出部３５を、ディスクに最も近い第１の温度検出部３５から温度を取得することによって除外する。

定常状態において、温度検出部３５が漸進的な摩耗によって切り離されるとき、結果として得られる読み取り値は、目盛りの最も上の値をもたらす。

電子ユニット２８の特定の数のクロックサイクルにおいて、上述の値が目盛りの最も上のままである場合、電子ユニット２８は、これを遮断された温度検出器と解釈し、この同じ電子ユニット２８は、この遮断された温度検出器を熱検出から除外し、最後の一貫したデータを有効とみなし、後続の温度検出部３５を調べるように移行する。

このようにして製造されたユニット７は、等しい回路２４による解決策と比べて低い構築コストと、いずれの場合もほとんどの用途において充分に正確な温度検出とを有する。

上記から、摩耗および温度検出ユニット７は、一方では簡単かつ経済的に実施でき、他方ではきわめて効率的かつ信頼性が高いことが明らかである。

以上は、ユニット７が、図４に示される解決策の場合には互いに同一であり、図５の場合には相違するが、常に互いに独立してカスケード状に配置された複数の電気回路からなるという事実に起因する。

これに加えて、図４に示される解決策の場合に、ユニット２８は、パッド５の摩耗の程度にかかわらず、単一の回路２４からの摩耗および温度情報を検証し、使用中の回路２４自体が遮断されたことを検出した場合に限り、次の回路２４を使用するように自律的に変化する。このような動作の態様は、電気回路２４が、パッド５の漸進的な摩耗の際に他の電気回路２４に影響を及ぼさず、あるいは干渉しないことを保証する。このようにして生み出された解決策は、実際の動作値から数度（通常は、３°～５°）しかずれていない検出温度値を得ることを可能にする。

種々の電気回路２４、４０のカスケード状の配置は、ユニット７の寸法を抑えることを可能にし、結果として、ユニット７は、あらゆる制動装置において、制動装置のあらゆる位置に適用される。

すべての電気回路２４、４０のための支持ベースとして、広くには可撓性テープ、とりわけカプトンなどのポリイミドを使用することで、一方では、取り付け体１２とコネクタ９との間を延びる配線の可撓性を保証することが可能になり、他方では、従来からの摩耗検出器と同じ全体寸法を有する取り付け体を使用することが可能になり、したがって現在の制動部材を修正する必要がなくなる。

さらに、ユニット７の全体寸法は、電子ユニット２８が車両１の電気配線への接続のための同じコネクタ９内に収容されているという事実によっても抑えられる。

例えばＰＴ１００などのプラチナＲＴＤの使用は、きわめて高い温度範囲および８５０°程度までの温度において動作し、実質的に線形の特性曲線を有し、優れた精度で動作することを可能にする。これに加え、上述のサーミスタは、優秀かつ一貫した安定性を有する。

以上から、上述の熱素子を、他のサーミスタまたは抵抗性ペースト堆積物、あるいはダイオードによって、後者の動作特性における熱依存性を利用して、置き換えることができることが明らかである。

これに加え、上述の既知のアセンブリはきわめて大きく、したがって、あらゆる制動装置、とりわけ自動車用のブレーキパッドにおける使用が、困難である。他のセンサアセンブリは、欧州特許出願公開第１ １７４ ６３６号明細書および米国特許出願公開第２０１８／１２８３３４号明細書に記載されている。

Claims (13)

1. 車両の制動部材の摩耗および温度を検出するためのユニットであって、
   感知アセンブリと、当該ユニットを前記車両の電気回路に接続できるように構成された電気コネクタと、前記感知アセンブリを前記電気コネクタに接続するための電気配線とを備えており、前記感知アセンブリは、
   ・軸線を有しており、前記制動部材に安定に接続されるように構成された取り付け体と、
   ・前記制動部材の摩耗を検出するための検出手段と、
   ・前記制動部材の温度を検出するためのセンサ手段と
   を備え、
   前記摩耗検出手段および前記温度センサ手段は、前記軸線に沿って配置され、前記取り付け体内に収容されている、ユニットであり、
   前記取り付け体は、前記軸線に沿ってカスケード状に配置され、一緒に第１の電極に電気的に接続されたそれぞれの第１の端子と、互いに電気的に分離したそれぞれの第２の電極に接続された第２の端子とを呈している電気検出回路の列を収容し、前記電気検出回路の列は、各々がそれぞれの摩耗検出部を有している複数の第１の電気検出回路と、それぞれの温度センサを有している少なくとも１つの第２の検出回路とを含む、ことを特徴とするユニット。
2. 前記摩耗検出手段および前記温度センサ手段から信号を受信し、前記信号を処理し、前記電気コネクタを介して出力信号を送信するように構成された電子ユニットをさらに備え、前記電子ユニットは、前記電気コネクタに収容され、前記電気配線に電気的に接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載のユニット。
3. 前記電気検出回路の列は、各々がそれぞれの温度センサを有している複数の前記第２の検出回路を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のユニット。
4. 前記第１の検出回路のうちの少なくとも１つは、それぞれの前記第１および第２の電極の間にお互いに対して直列に配置されたそれぞれの摩耗検出部およびそれぞれの温度センサを備える、ことを特徴とする請求項１に記載のユニット。
5. 前記第１および第２の検出回路は、前記軸線に沿って互いに交互に位置する、ことを特徴とする請求項１に記載のユニット。
6. 前記第２の検出回路の少なくとも一部は、それぞれの前記第１および第２の電極の間にお互いに対して直列に配置された対応する摩耗検出部および対応する温度センサを備える、ことを特徴とする請求項５に記載のユニット。
7. 前記温度センサは、互いに同一であるそれぞれのＲＴＤを備える、ことを特徴とする請求項４に記載のユニット。
8. 各々のＲＴＤは、ＰＴ１００プローブを備える、ことを特徴とする請求項７に記載のユニット。
9. 前記第１および第２の極は、前記電気コネクタ内に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のユニット。
10. 前記摩耗検出手段、前記温度センサ手段、および前記電気配線を支持するための可撓性テープを備えており、前記可撓性テープは、前記取り付け体内に収容された末端部と、前記電気コネクタ内に配置された反対側の末端部とを有する、ことを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載のユニット。
11. 前記テープは、ポリイミドフィルムを備える、ことを特徴とする請求項１０に記載のユニット。
12. 前記取り付け体は、ブレーキの動作温度に耐える絶縁性樹脂で作られている、ことを特徴とする請求項１～１１のいずれか一項に記載のユニット。
13. 前記可撓性テープは、前記取り付け体内に埋め込まれた末端部を有し、前記取り付け体は、単一片で構成されている、ことを特徴とする請求項１０に記載のユニット。

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