WO2024008308A1 - Measuring device for a friction brake device, friction brake device, vehicle, in particular utility vehicle, and method for calibrating a measuring device - Google Patents

Measuring device for a friction brake device, friction brake device, vehicle, in particular utility vehicle, and method for calibrating a measuring device Download PDF

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WO2024008308A1
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dust
measuring device
dust particles
measuring
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PCT/EP2022/069079
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Artem Grig
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Zf Cv Systems Europe Bv
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00Parts or details
    • F16D65/0031Devices for retaining friction material debris, e.g. dust collectors or filters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
    • F16D66/02Apparatus for indicating wear
    • F16D66/021Apparatus for indicating wear using electrical detection or indication means

Definitions

  • the invention relates to a measuring device for a friction brake device for a vehicle, in particular a commercial vehicle.
  • the invention also relates to a friction brake device for a vehicle, in particular a commercial vehicle, a vehicle, in particular a commercial vehicle, and a method for calibrating a measuring device.
  • the disclosure relates primarily to the area of disc brakes in the commercial vehicle sector, but also in the passenger car sector and in the rail vehicle sector. Basically, all applications are conceivable in which a friction brake or friction brake device is used and in which at least two bodies touch each other when braking with the friction brake device.
  • the bodies of the friction brake device that come into contact during braking are also called friction partners. Two such bodies are, for example, a brake pad and a brake disc in a disc brake.
  • Braking or a braking effect causes abrasion of the friction partners and the associated wear of the friction partners. The abrasion can occur as so-called brake dust.
  • a CWS includes an analog measuring device, which indirectly draws conclusions about a measured variable to be determined.
  • a CWS can have direct or indirect contact with a friction partner or an adjacent component such as an adjuster spindle or a brake piston itself. The contact is ongoing, that is, continuously, in order to be able to continuously determine the wear of the friction partner.
  • components that typically move away from one another as the brake partners become more worn are typically relevant - i.e., their position relative to one another constantly changes as the brake wears.
  • a reference point for sensing is typically arranged on a brake caliper; and relative to the reference point, a position sensor detects the position of the brake piston.
  • This constantly increasing or decreasing distance between the friction partners is the measurement variable that conventional and continuously measuring wear sensors record in order to ultimately be able to draw sufficiently accurately the prevailing strength of the friction partners, for example the remaining pad and brake disc thickness.
  • the continuous wear sensors can often record the entire brake wear, that is, in the case of a disc brake, the wear of two brake pads as well as the wear on both sides of the brake disc.
  • WO 2017/063726 A1 discloses a disc brake, in particular for a commercial vehicle.
  • the disc brake has a wear sensor and an adjusting device, which has an adjusting element in the form of a pressure screw and / or a pressure sleeve, the adjusting element having a recess into which a resetting device rotatably coupled to the adjusting element protrudes to reset the adjusting device, and the wear sensor at least partially lies in the recess.
  • wear can be determined by using pad wear warning indicators (PWWI).
  • Pad wear indicators are arranged directly on the brake pads and have one or more loop-through contacts, each of which only indicates a single condition such as. B. can indicate a “90% warning limit”. In this respect, it is not possible to speak of a continuous wear measurement that provides output values that can be further processed by a control unit, for example for wear harmonization that is established in practice.
  • brake dust particles caused by abrasion are not simply released into the environment, but through so-called Brake dust particle filters are bound in a chamber. Binding or collecting brake dust particles may be desirable and/or required by law and therefore necessary.
  • DE 10 2012 016 835 A1 discloses a brake dust collection device for motor vehicles. It is proposed to collect and dispose of the brake abrasion that occurs between the brake pad and the brake disc on a disc brake. The particles emerging between the pad and the disc are transported into the molded filter in conjunction with the air flow caused by the disc and stored there.
  • the brake dust collection device comprises a filter element and a filter element receptacle, wherein the filter element is designed as a molded filter and the molded filter has at least two partial areas that have different porosities.
  • the object of the present invention report is to enrich the prior art and improve the above-mentioned aspects.
  • the task is solved by the subject matter of claim 1.
  • the task is also solved by the subjects of the further independent and/or subordinate claims.
  • a measuring device for a friction brake device for a vehicle in particular a commercial vehicle
  • the measuring device comprises a dust collecting device for collecting dust particles from two friction partners of the friction brake device, the friction partners being set up to generate a braking effect through friction with one another, and a dust measuring arrangement for estimating a quantity of dust particles collected in the dust collecting device.
  • the wear of the friction partners can be determined based on the amount or accumulation of dust particles generated.
  • particles of the friction partners are released from the friction partners in the form of dust particles and collected in the dust collecting device. This binds the dust particles and/or no or less dust is released into the vehicle's environment.
  • the dust measuring arrangement is set up to estimate the amount of dust particles collected, i.e. to track a continuous measurement of the amount of dust particles collected.
  • a representative amount of wear for example a percentage of wear in %, can be assigned to the amount and the condition of the friction brake device can therefore also be specified qualitatively.
  • Further information can be derived from wear.
  • a residual lining thickness for example in mm
  • a brake disc thickness for example in mm
  • a friction brake device can be used for the measuring device in order to enable continuous wear measurement. This makes continuous wear measurement cost-effective and reliable. By sensing brake wear on a brake with such a dust collecting device, the abrasion can be assigned to a state of wear both quantitatively and qualitatively. An existing and in particular encapsulated friction brake device can be upgraded relatively easily and effectively with the measuring device.
  • the dust measuring arrangement is preferably set up to determine a mass of the amount of dust particles.
  • the actual abrasion can be quantified by determining the brake dust particle mass, for example in kg or a unit that can be converted into kg.
  • the dust measuring arrangement is set up to determine a volume of the amount of dust particles.
  • the brake dust particle volume can be determined, for example in cm 3 or a unit that can be converted into cm 3 .
  • the number of dust particles can be determined in order to be able to draw conclusions about the amount and thus the wear of the friction partners.
  • the mass, volume and number of dust particles are continuously measurable quantities that can be recorded at any time and can provide precise information about the closure of the friction partners.
  • the measuring device is set up to determine a mass of the dust collection device including the amount of dust particles.
  • the measuring device is set up to determine the sum of the masses of the dust collection device and the mass of the amount of dust particles.
  • the mass of the dust collection device together with the dust particles can be determined effectively. It was recognized that the mass of the dust collection device, including the amount of dust particles, increases with increasing wear.
  • the mass of the dust collection device including the amount of dust particles can be determined absolutely, i.e. as the sum of the masses of the dust collection device and the mass of the amount of dust particles.
  • it is possible for the mass of the dust collection device, including the amount of dust particles to be determined relative to the mass of the dust collection device. This means that an increment in the mass of the amount of dust particles caused by abrasion is determined.
  • the measuring device preferably has a deflection section that can be deflected relative to the vehicle, in particular a commercial vehicle, wherein the deflection section can be deflected depending on a mass of the dust collecting device including the amount of dust particles.
  • the mass of the amount of dust particles and a force associated therewith, in particular a weight force and/or an inertial force, can result in a deflection of the deflection section.
  • the deflection can be proportional to the Be the mass of the amount of dust particles, with which a measurement of the deflection allows information about the mass of the dust particles collected in the dust collection device.
  • the deflection section can be an integral part of the dust collection device.
  • the dust collecting device and the deflection section are, for example, designed in one piece and/or comprise a common, one-piece housing.
  • the deflection section can be set up, for example, to suspend a measuring container arranged in the dust collecting device, the measuring container being set up to collect and weigh dust particles.
  • the dust collecting device has a mounting section fixed to the vehicle and a deformable decoupling section arranged between the mounting section and the deflection section for deflecting the deflection section, and the mass of the dust collecting device including the amount of dust particles can be determined based on a deformation of the decoupling section.
  • the decoupling section is set up to enable deflection of the deflection section.
  • the decoupling section can be an integral part of the dust collection device.
  • the deflection can be measurable by means of a strain gauge arranged at the decoupling point in order to be able to assign the deflection to the mass reliably, precisely and effectively.
  • the measuring arrangement preferably has an acceleration sensor and a force sensor for measuring a force acting on the dust collecting device.
  • the acceleration sensor, the force sensor and a known mass of the dust collection device make it possible to effectively determine the mass of the dust collection device using Newton's laws. It is assumed that the dust collection device, including the amount of dust particles, accelerates under the influence of the force that can be determined by the force sensor with an acceleration that can be determined by the acceleration sensor, whereby the total mass of the dust collection device, including the amount of dust particles, can thus be concluded. If the mass of the dust collection device is known, the mass of the amount of dust particles can be determined getting closed. This makes it possible to achieve an effective and continuous determination of the mass.
  • the measuring device is set up to measure the fill level of the dust collection device.
  • the measuring device can include a fill level sensor.
  • Level measurement is effective for estimating the volume of dust particles in particular.
  • a level of a dust collection device comprising a filter can be recorded.
  • the dust measuring arrangement is preferably set up for mechanical, electromechanical, resistive, capacitive and/or optical estimation of the amount of dust particles.
  • Mechanical estimation can be particularly cost-effective, for example by controlling the quantity using a scale and/or a float.
  • the deflection of the scale and/or the float can be detected in order to detect the mass and/or a volume of the amount of dust particles.
  • Electromechanical taxiing can be particularly cost-effective and reliable.
  • the mass can be detected via a strain gauge, with the strain gauge changing its electrical properties depending on its deformation.
  • Resistive estimation can effectively provide information about the amount of dust particles by determining an electrical resistance and/or a conductivity of the amount of dust particles.
  • Capacitive and/or optical estimation can be used in particular to determine the volume of the amount of dust particles.
  • the measurement methods mentioned make it possible to continuously and effectively estimate the amount of dust particles.
  • one or more of the measurement methods mentioned can be used to estimate the amount of dust particles.
  • a combination of several of the measurement methods can be used in order to be able to carry out a plausibility check and/or to improve the accuracy of the estimation.
  • the dust collection device is evacuated from an environment of the vehicle, in particular a commercial vehicle.
  • This makes it possible to provide a low-emission and/or emission-free friction brake device. That's it In particular, an encapsulation of an axially actuated disc brake is possible.
  • the evacuation of the dust collection device makes it possible to estimate the amount of dust particles particularly effectively and reliably, as it can be ensured that no dust particles enter the environment in an uncontrolled manner. This allows an estimate of the wear of the friction partners to be further improved.
  • the measuring device comprises a data processing device and/or can be connected to a data processing device, wherein the data processing device is set up to receive quantity information relating to the amount of dust particles, and wherein the data processing device is set up to carry out a determination of wear of the friction partners depending on the quantity information.
  • a known data processing device or a known control device in vehicles is possible because the measuring device enables continuous measurement and testing of the brake condition, and the input variables relevant to the control devices can also optionally be retained.
  • a friction brake device includes a measuring device described here.
  • the measuring device has a feature described as optional and/or advantageous in order to achieve an associated technical effect.
  • a vehicle in particular a commercial vehicle
  • the vehicle comprises a measuring device described here and/or a friction brake device described here, comprising the measuring device described here.
  • the measuring device has a feature described as optional and/or advantageous in order to achieve an associated technical effect.
  • a method for calibrating a measuring device described here includes the steps of: estimating the amount of dust particles collected in the dust collection device; empirical determination of the wear of the friction partners; and deriving a connection between the amount of dust particles and the closure of the friction partners.
  • Calibrating the measuring device describes deriving or determining the relationship between the amount of dust particles and the closure of the friction partners as effectively and accurately as possible.
  • the amount of dust particles collected is estimated or determined as described above with reference to the measuring device.
  • the closure of the friction partners is determined empirically, for example through a measurement.
  • the empirical determination of the closure is carried out, for example, by a test bench test and/or a field test, whereby the friction partners are worn by braking.
  • By closing the friction partners dust particles accumulate and the wear of the friction partners is determined, for example, based on the wear of the friction partners.
  • a characteristic curve can therefore be derived and used to characterize the relationship between the amount of dust particles and the closure of the friction partners.
  • the characteristic curve can be used analogously to characteristic curves when using CWS to indicate wear and, for example, to trigger warning and/or error messages in the event of high wear.
  • the method preferably has the step: plausibility of the estimated amount of dust particles based on the empirically determined wear.
  • the abrasion can be theoretically predicted taking into account material properties and/or the geometry of the friction partners.
  • the theoretically determined values can then be checked or checked for plausibility. From this, for example, the degree of insulation or evacuation of the dust collection device can be quantified and/or parameters and correction factors for the Determination of wear or the relationship between the amount of dust particles and the closure of the friction partners for the derivation.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a vehicle, in particular a commercial vehicle, according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a measuring device according to an embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a measuring device according to a further embodiment of the invention.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a measuring device according to a further embodiment of the invention.
  • Fig. 5 is a schematic representation of a flowchart of a method according to an embodiment of the invention.
  • FIG 1 shows a schematic representation of a vehicle 300a, in particular commercial vehicle 300b, according to an embodiment of the invention.
  • vehicle 300a in particular commercial vehicle 300b
  • vehicle 300a, 300b is referred to below as vehicle 300a, 300b.
  • the vehicle 300a, 300b has a friction brake device 200.
  • the friction brake device 200 is a disc brake device and has three friction partners 220, 230, 240.
  • one of the friction partners 230 is a brake disc
  • another of the friction partners 220 is a reaction-side brake pad and is arranged on a side of the brake disc facing away from the vehicle 300a, 300b
  • another of the friction partners 240 is a brake pad on the application side and on a side of the vehicle 300a, 300b arranged on the side facing the brake disc.
  • the brake disc is therefore the friction partner 230, which is arranged between the two other friction partners 220, 240.
  • the contact between the friction partners 220, 230, 240 leads to friction between the friction partners 220, 230, 240 and thus to a braking effect as well as to wear of the friction partners 220, 230, 240 and an accumulation of dust particles 210 (not shown in Figure 1), which come out of the friction partners 220, 230, 240 or replace.
  • the friction brake device 200 can be a different type of brake, for example a drum brake and/or a wedge brake, and/or have a different number of friction partners.
  • the vehicle 300a, 300b or the friction brake device 200 comprises a measuring device 100.
  • the measuring device 100 includes a dust collecting device 110 and a dust measuring arrangement 120.
  • the dust collection device 110 is set up to collect dust particles 210 from the friction partners 220, 230, 240 of the friction brake device 200.
  • the dust collection device 110 is evacuated from an environment 310 of the vehicle 300a, 300b. That is, the dust collection device 110 is set up to collect and/or bind the dust particles 210 released from the friction partners 220, 230, 240.
  • the dust collecting device 110 can have a sealing element, not shown in FIG.
  • the proposed measuring device 100 for determining pad wear is more reliable and accurate if the measuring device 100 is subject to encapsulation from the environment so that all brake dust particles 210 can be taken into account for an accurate measurement.
  • the evacuation prevents foreign substances such as water from getting into the collecting container 110 and thus falsifying a measurement result.
  • the dust measuring arrangement 120 is set up to estimate a quantity 215 of dust particles 210 collected in the dust collection device 110. Embodiments of the measuring device 100 and in particular the dust measuring arrangement 120 are described with reference to FIGS. 2 to 4.
  • the vehicle 300a, 300b has a data processing device 150.
  • the measuring device 100 is connected to the data processing device 150, the data processing device 150 being set up to receive quantity information 151 relating to the quantity 215 of the dust particles 210 from the measuring device 100.
  • the measuring device 100 can sensorically determine a voltage corresponding to the quantity information 151 from a quantity such as a distance in mm or a mass in kg and output a voltage value to the data processing device 150 as quantity information 151.
  • a state of wear can be assigned to the voltage value by the data processing device 150.
  • the quantity information 151 can thus be interpreted as a function of the mass or volume or the number of dust particles 210 with an indirect information content about the state of wear of the friction partners 220, 230, 240.
  • the state of wear can then always be quantified indirectly via the tension and prior determination of the relationship between the quantity 215 of the accumulation particles 210 and the closure of the friction partners 220, 230, 240; for example.
  • 1 V 0% wear condition
  • 3V 100% wear condition, values in between follow a linear progression, for example.
  • the data processing device 150 can be, for example, an electronic control unit (ECU) of the vehicle 300a, 300b.
  • the measuring device 100 can include the data processing device 150 and can be connected to a vehicle-side control unit, for example via a fieldbus or a CAN interface.
  • the data processing device 150 is set up to determine wear of the friction partners 220, 230, 240 depending on the quantity information 151. If a permissible abrasion and thus a permissible total wear defined by a relationship between the quantity 215 of the accumulation particles 210 and the wear of the friction partners 220, 230, 240 is exceeded, a warning message can be issued via the data processing device 150 using predetermined warning limits.
  • the state of wear of the friction brake device 200 can be determined via the relationship between the quantity 215 the jam particles 210 and the closure of the friction partners 220, 230, 240 are output qualitatively and/or quantitatively, for example with 100% - 0%, and/or displayed in the vehicle 300a, 300b.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a measuring device 100 according to an embodiment of the invention.
  • the measuring device 100 is a measuring device 100 for a friction brake device 200 of a vehicle 300a, 300b as described with reference to FIG. 1.
  • the measuring device 100 is shown schematically in FIG. 2 in a side view.
  • a friction partner 220 designed as a brake pad and a friction partner 230 designed as a brake pad are indicated schematically with a dashed line.
  • the further friction partner 240 is not shown.
  • dust particles 210 When braking, dust particles 210 are released from the friction partners 220, 230, 240, as shown schematically and not to scale. Due to a weight force acting on the dust particles 210 and/or an air flow acting within the measuring device 200, the dust particles 210 are moved into the dust collecting device 110 as shown schematically by an arrow with a dashed line.
  • the dust particles 210 form a schematically illustrated quantity 215 of the dust particles 210.
  • the quantity 215 of the dust particles 210 has a mass M and a volume V.
  • the quantity 215 of the dust particles 210 or its volume V defines a fill level 146 of the dust collecting device 110.
  • the dust measuring arrangement 120 is set up to determine the mass M of the quantity 215 of dust particles 210.
  • the measuring device 200 more precisely the dust collecting device 110, has a deflection section 115 that can be deflected relative to the vehicle 300a, 300b.
  • the dust collection device 110 including the amount 115 of the dust particles 110 has a mass M '.
  • the mass M' causes a force F acting on the deflection section 115, which is shown schematically with an arrow with a dashed line.
  • the force F is, for example, the weight force acting on the mass M 'and thus the dust collecting device 110 and the quantity 115 of the dust particles 110.
  • the deflection section 115 is dependent on a mass M ' the dust collection device 110 including the quantity 215 of dust particles 210 can be deflected.
  • the dust collecting device 110 has a mounting section fixed to the vehicle
  • the decoupling section 117 for deflecting the deflection section 115.
  • the decoupling section 117 is deformable. The deformation of the decoupling section 117 causes the deflection of the deflection section 115 and is dependent on the mass M 'of the dust collecting device 110 including the quantity 115 of the dust particles 110. The mass M' of the dust collecting device 110 including the quantity 115 is therefore based on the deformation of the decoupling section 117 Dust particles 110 can be determined.
  • a strain gauge (not shown) can be arranged on the decoupling section 117 in such a way that when the decoupling section 117 is deformed, the strain gauge undergoes a deformation that is dependent on it.
  • the electrical and/or resistive properties of the strain gauge thus change depending on the deformation of the decoupling section 117.
  • the electrical and/or resistive properties of the strain gauge are measurable, whereby the dust measuring arrangement 120 is set up for electromechanical and/or resistive control of the quantity 215 of the dust particles 210 is.
  • FIG. 2 describes a measuring device 100 for weighing.
  • the mass determination of the mass M of the quantity 215 of the dust particles is possible continuously based on the contents located in the brake dust particle filter, i.e. the collecting container 110.
  • the collecting container 110 is functionally and/or structurally separated from a wheel end (not shown) arranged on the mounting section 116 by the decoupling section 117 from the deflection section 115.
  • the measurement of the mass M is advantageously carried out in a state that is as stationary as possible, for example.
  • B. the vehicle 300a, 300b is at rest or when it is driving on a road that is as flat as possible in order to keep disruptive influences as low as possible.
  • Figure 3 shows a schematic representation of a measuring device 100 according to a further embodiment of the invention.
  • the measuring device 100 according to FIG. 3 is described with reference to FIGS. 1 and 2, with particular differences from the measuring device 100 according to FIG. 2 being described.
  • the dust measuring arrangement 120 according to FIG. 3 is set up to determine a mass M of the quantity 215 of dust particles 210.
  • the dust collection container 110 in particular has the deflection section 115.
  • the measuring arrangement 100 has an acceleration sensor 130 and a force sensor 140 for measuring a force F acting on the dust collecting device 110.
  • the force sensor 140 is arranged between the holding section 116 and the deflection section 150 in order to measure the force F acting on the collecting container 110, in particular the deflection section 115.
  • the acceleration sensor 130 is arranged in the deflection section 115 and is set up to measure an acceleration a (not shown in FIG. 3) of the deflection section 115.
  • the measuring device 100 according to FIG. 3 implements an additional or alternative indirect measuring method to the measuring arrangement according to FIG. 2, which is based on Newton's law of inertia.
  • the mass M is determined via the acting force F and the accelerations a using a force sensor 140 and the acceleration sensor 130. This makes it possible to calculate the mass M of the quantity 215 of the dust particles 210 in a dynamically moving system, which can be beneficial for practical use and continuous measurement.
  • the acceleration a represents the acceleration that can be recorded by the acceleration sensor 130.
  • several acceleration sensors can be used to check the plausibility and/or improve the measurement of the acceleration a, for example one directly at the end of the wheel and one on the collecting container 110. Due to the arrangement of the acceleration sensor 130, the acceleration sensor 130 is largely decoupled from the vehicle 300a, 300b via a spring and/or damping element.
  • the acceleration sensor 130 and the collection container 110 experience the same acceleration a. This means that the acceleration a measured by the acceleration sensor 130 can be used to determine the acceleration of the collecting container 110 and in particular the acceleration of the quantity 215 of the dust particles 210.
  • the deflection section 115 is decoupled from the wheel end or the mounting section 116 by the decoupling section 117 in order to avoid that the weight of the entire wheel end flows into the dynamics of the deflection section 115.
  • the force F can be measured via the force sensor 140, which is introduced as a tension and/or pressure sensor into the optionally elastic connection point between the brake dust particle filter and the wheel end, i.e. is arranged on the decoupling section 117.
  • the measurement of the force F and the acceleration a by the force sensor 140 or the acceleration sensor 130 can in particular be carried out mechanically and/or electromechanically, with which the dust measuring arrangement 120 is set up for mechanically and/or electromechanically assessing the quantity 215 of the dust particles 210.
  • a frequency analysis can be taken into account in a dynamic measurement process.
  • FIG. 3 The embodiment of the measuring device 100 according to FIG. 3 can be combined with the embodiment of the measuring device 100 according to FIG. 2 in order to improve an estimate of the quantity 215 of the dust particles 210.
  • Figure 4 shows a schematic representation of a measuring device 100 according to a further embodiment of the invention. The measuring device 100 according to FIG. 4 is described with reference to FIGS. 1 to 3, with particular differences to the measuring devices 100 according to FIGS. 2 and 3 being described.
  • the dust measuring arrangement 120 is set up to determine a volume V of the quantity 215 of dust particles 210.
  • the measuring device 110 has several fill level sensors 145.
  • Each of the level sensors 145 is set up to measure a level 146 of the dust collection device 110.
  • the fill level 146 is dependent on the volume V of the quantity 215 of dust particles 210 in the dust collecting device 110.
  • the dust measuring arrangement 120 has a fill level sensor 145.
  • the measuring device 100 can be set up to carry out a volume measurement of the amount 215 of the dust particles 210 as irregular bodies, in which a mechanical level measurement is carried out via a float, optionally in combination with a potentiometer.
  • a conductivity measurement, a capacitive and/or an optical level measurement of the quantity 215 of the dust particles 215 can be carried out in order to measure the level 146 or the volume V of the 215 of the dust particles 215.
  • 4 shows a level measurement within the collecting container 110 using non-contact, ultrasound-based level sensors 145 in order to directly measure the volume V of the 215 dust particles 215 and thus be able to draw conclusions about wear and other variables such as the remaining coating thickness.
  • the embodiment of the measuring device 100 according to FIG. 4 can be used with the Embodiments of the measuring device 100 according to Figures 2 and 3 are combined in order to improve an estimate of the quantity 215 of the dust particles 210.
  • cumulative flow sensors can be used to measure volume flow, which are not dependent on prevailing accelerations a and forces F.
  • a stream of dust particles 210 can be guided through a measuring section arranged between the friction partners 220, 230, 240 and the dust collection container 110.
  • the volume V of the dust particles 210 can be measured based on the volume flow and/or the number of dust particles 210 can be recorded.
  • Figure 5 shows a schematic representation of a flowchart of a method 400 according to one aspect of the invention.
  • the method 400 is for calibrating a measuring device 100 as described with reference to Figures 1 to 4.
  • Figures 1 to 4 When describing Figure 5, reference is made to Figures 1 to 4 and their description.
  • the method 400 has the step: Estimation 410 of the quantity 215 of dust particles 210 collected in the dust collection device 110.
  • the mass M and/or the volume V produced is determined using empirical test series based on test stand runs, field tests or others, if possible proven under real conditions.
  • the amount 215 of dust particles 210 collected in the dust collection device 110 is recorded as described with reference to FIGS. 1 to 4.
  • the wear of the friction partners 220, 230, 240 is empirically determined 420.
  • the friction partners 220, 230, 240 are examined and/or measured.
  • the ratio of the wear of the individual friction partners 220, 230, 240 can be considered. It can be taken into account that the brake components generally do not reach their wear limit at the same time.
  • the brake pad assigns Brake disc wear has a ratio of approximately 2:1. With the information about the brake pad and brake disc wear and wear behavior, the respective state of wear of the friction partners 220, 230, 240 could then be inferred and the wear behavior of the brake as such could be qualitatively quantified.
  • the amount of dust particles 210 collected in the dust collection device 110 can be used to determine the total wear of the friction partners 220, 230, 240.
  • the brake pad wear to disc wear is 1:1. If the total mass of the brake dust particles is 1 kg, 0.5 kg can be assigned to the brake disc, whereby 0.5 kg corresponds to wear on the brake disc of X%. Of the total mass of brake dust particles of 1 kg, 0.5 kg can be assigned to the brake pads. Assuming that both brake pads wear equally and equally, 0.25 kg can be assigned to the brake pad on the application side and the brake pad on the reaction side and 0.25 kg corresponds to Y% wear. A relationship is derived 430 between the amount 215 of the dust particles 210 and the closure of the friction partners 220, 230, 240.
  • the relationship between the amount 215 of the dust particles 210 and the closure of the friction partners 220, 230, 240 is represented by a characteristic curve, which relates the amount 215 of dust particles 210 collected in the dust collection device 110 to the wear of the friction partners 220, 230, 240.
  • Each of the friction partners 220, 230, 240 can have different wear and can thus be assigned its own characteristic curve and its own wear limits. Therefore, appropriate safety reserves can be provided and taken into account when defining characteristics. It can be taken into account that the brake dust particle mass does not have a homogeneous density, because, for example, the friction partners 220, 230, 240 brake disc have a density of approx. 7.85 g/cm 3 and the brake pad has a density of approx. 3 g/ cm 3 are different.
  • the estimated amount 215 of dust particles 210 is checked for plausibility 440 based on the empirically determined wear.
  • the amount 215 of dust particles 210 collected in the dust collection device 110 is calculated according to theory.
  • correction factors can be determined that are to be applied to the relationship between the amount 215 of the dust particles 210 and the closure of the friction partners 220, 230, 240. This makes it possible to take into account that, for example, leaks prevent the dust particles 210 from being completely collected.
  • the affected friction partners 220, 230, 240 must be evaluated for their wear status using reliable and already established measuring methods. The average values determined are then included in the characteristic curve, including the correction factors as safety reserves as well as any leakage losses or insufficient degree of insulation or degree of efficiency in directing the particles to the dust collection container.

Landscapes

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Abstract

One aspect of the invention relates to a measuring device (100) for a friction brake device (200) for a vehicle (300a), in particular a utility vehicle (300b), comprising a dust collecting device (110) for collecting dust particles (210) of two friction partners (220, 230, 240) of the friction brake device (200), wherein the friction partners (220, 230, 240) are designed to produce a braking effect by being rubbed together, and comprising a dust measuring assembly (120) for assessing the quantity (215) of dust particles (210) collected in the dust collecting device (110). Another aspect of the invention relates to a method (400) for calibrating the measuring device (100).

Description

Messvorrichtung für eine Reibbremsvorrichtung, Reibbremsvorrichtung, Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, Verfahren zum Kalibrieren einer Messvorrichtung Measuring device for a friction brake device, friction brake device, vehicle, in particular commercial vehicle, method for calibrating a measuring device
Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung für eine Reibbremsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug. Die Erfindung betrifft auch eine Reibbremsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, und ein Verfahren zum Kalibrieren einer Messvorrichtung. The invention relates to a measuring device for a friction brake device for a vehicle, in particular a commercial vehicle. The invention also relates to a friction brake device for a vehicle, in particular a commercial vehicle, a vehicle, in particular a commercial vehicle, and a method for calibrating a measuring device.
Die Offenbarung bezieht sich vornehmlich auf den Bereich der Scheibenbremsen im Nutzfahrzeugsektor, aber auch im Personenkraftwagensektor sowie im Schienenfahrzeugsektor. Im Grunde sind alle Anwendungen denkbar, bei denen eine Reibungsbremse beziehungsweise Reibbremsvorrichtung zum Einsatz kommt und bei denen sich bei einer Bremsung mit der Reibbremsvorrichtung mindestens zwei Körper berühren. Die sich während einer Bremsung berührenden Körper der Reibbremsvorrichtung werden auch Reibpartner genannt. Zwei derartige Körper sind beispielsweise ein Bremsbelag und eine Bremsscheibe bei einer Scheibenbremse. Durch eine Bremsung beziehungsweise eine Bremswirkung wird ein Abrieb der Reibpartner und ein damit verbundener Verschleiß der Reibpartner erzeugt. Der Abrieb kann als sogenannter Bremsstaub anfallen. The disclosure relates primarily to the area of disc brakes in the commercial vehicle sector, but also in the passenger car sector and in the rail vehicle sector. Basically, all applications are conceivable in which a friction brake or friction brake device is used and in which at least two bodies touch each other when braking with the friction brake device. The bodies of the friction brake device that come into contact during braking are also called friction partners. Two such bodies are, for example, a brake pad and a brake disc in a disc brake. Braking or a braking effect causes abrasion of the friction partners and the associated wear of the friction partners. The abrasion can occur as so-called brake dust.
Gemäß dem Stand der Technik erfolgt eine Sensierung des Verschleißes der Reibpartner kontinuierlich mittels eines sogenannten kontinuierlichen Verschleißsensors (Continuous-Wear-Sensors, CWS). Es ist bekannt, dass ein CWS ein analoges Messgerät umfasst, welches auf eine zu bestimmende Messgröße indirekt schließt. Es ist auch bekannt, dass ein CWS einen direkten oder indirekten Kontakt mit einem Reibpartner oder einer benachbarten Komponente wie einer Nachstellspindel oder einem Bremskolben selbst haben kann. Der Kontakt besteht hierbei fortlaufend, d.h., kontinuierlich, um kontinuierlich den Verschleiß des Reibpartners ermitteln zu können. Bei der Sensierung des Verschleißes sind typischerweise derartige Komponenten relevant, die sich mit zunehmendem Verschleiß der Bremspartner in der Regel voneinander entfernen - also ihre Position relativ zueinander stetig über den Bremsenverschleiß verändern. Im Fall von Scheibenbremsen ist typischerweise ein Referenzpunkt zur Sensierung an einem Bremssattel angeordnet; und relativ zu dem Referenzpunkt erfasst ein Positionssensor die Position des Bremskolbens. Diese stets größer oder auch kleiner werdende Distanz zwischen den Reibpartnern ist die Messgröße, die herkömmliche und kontinuierlich messende Verschleißsensoren aufnehmen, um letztlich auf die vorherrschende Stärke der Reibpartner, beispielsweise einer Restbelag- und Bremsscheibenstärke, hinreichend genau schließen zu können. Es ist auch bekannt, dass dabei die kontinuierlichen Verschleißsensoren häufig den gesamten Bremsenverschleiß, d. h. im Falle einer Scheibenbremse den Verschleiß zweier Bremsbeläge sowie des beidseitigen Verschleißes der Bremsscheibe erfassen können. According to the state of the art, the wear of the friction partners is sensed continuously using a so-called continuous wear sensor (CWS). It is known that a CWS includes an analog measuring device, which indirectly draws conclusions about a measured variable to be determined. It is also known that a CWS can have direct or indirect contact with a friction partner or an adjacent component such as an adjuster spindle or a brake piston itself. The contact is ongoing, that is, continuously, in order to be able to continuously determine the wear of the friction partner. When sensing wear, components that typically move away from one another as the brake partners become more worn are typically relevant - i.e., their position relative to one another constantly changes as the brake wears. In the case of disc brakes, a reference point for sensing is typically arranged on a brake caliper; and relative to the reference point, a position sensor detects the position of the brake piston. This constantly increasing or decreasing distance between the friction partners is the measurement variable that conventional and continuously measuring wear sensors record in order to ultimately be able to draw sufficiently accurately the prevailing strength of the friction partners, for example the remaining pad and brake disc thickness. It is also known that the continuous wear sensors can often record the entire brake wear, that is, in the case of a disc brake, the wear of two brake pads as well as the wear on both sides of the brake disc.
WO 2017/063726 A1 offenbart eine Scheibenbremse, insbesondere für ein Nutzfahrzeug. Die Scheibenbremse weist einen Verschleißsensor und eine Nachstelleinrichtung auf, die ein Nachstellelement in Form einer Druckschraube und/oder einer Druckhülse aufweist, wobei das Nachstellelement eine Ausnehmung aufweist, in die zum Rückstellen der Nachstelleinrichtung eine mit dem Nachstellelement drehgekoppelte Rückstelleinrichtung hineinragt, und der Verschleißsensor zumindest teilweise in der Ausnehmung liegt. WO 2017/063726 A1 discloses a disc brake, in particular for a commercial vehicle. The disc brake has a wear sensor and an adjusting device, which has an adjusting element in the form of a pressure screw and / or a pressure sleeve, the adjusting element having a recess into which a resetting device rotatably coupled to the adjusting element protrudes to reset the adjusting device, and the wear sensor at least partially lies in the recess.
Alternativ oder zusätzlich kann der Verschleiß durch den Einsatz von Belagsverschleißanzeigern (engl. Pad Wear Warning Indicator - PWWI) ermittelt werden. Belagsverschleißanzeiger sind direkt an den Bremsbelägen angeordnet und weisen einen oder mehrere Durchschleifkontakte auf, die je nur auf einen einzelnen Zustand wie z. B. eine „90%-Warngrenze“ indizieren können. Insofern kann dabei von keiner kontinuierlichen Verschleißmessung gesprochen werden, die Ausgabewerte liefert, um von einem Steuergerät bspw. für eine in der Praxis etablierte Verschleißharmonisierung weiterverarbeitet werden zu können. Alternatively or additionally, wear can be determined by using pad wear warning indicators (PWWI). Pad wear indicators are arranged directly on the brake pads and have one or more loop-through contacts, each of which only indicates a single condition such as. B. can indicate a “90% warning limit”. In this respect, it is not possible to speak of a continuous wear measurement that provides output values that can be further processed by a control unit, for example for wear harmonization that is established in practice.
Ferner ist es bekannt, dass Bremsstaubpartikel, die durch Abrieb entstehen, nicht einfach in die Umwelt freigelassen, sondern durch sogenannte Bremsstaubpartikelfilter in einer Kammer gebunden werden. Das Binden beziehungsweise Auffangen von Bremsstaubpartikeln kann wünschenswert und/oder gesetzliche vorgeschrieben und somit notwendig sein. Furthermore, it is known that brake dust particles caused by abrasion are not simply released into the environment, but through so-called Brake dust particle filters are bound in a chamber. Binding or collecting brake dust particles may be desirable and/or required by law and therefore necessary.
DE 10 2012 016 835 A1 offenbart eine Bremsstaubaufnahmevorrichtung für Kraftfahrzeuge. Es wird vorgeschlagen, den Bremsenabrieb, welcher bei einer Scheibenbremse zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe entsteht, aufzufangen und zu entsorgen. Die zwischen Belag und Scheibe austretenden Partikel werden in Verbindung mit dem durch die Scheibe verursachten Luftstrom in den Formfilter befördert und darin eingelagert. Die Bremsstaubaufnahmevorrichtung umfasst ein Filterelement und eine Filterelementaufnahme, wobei das Filterelement als Formfilter ausgebildet ist und der Formfilter zumindest zwei Teilbereiche aufweist, die unterschiedliche Porositäten aufweisen. DE 10 2012 016 835 A1 discloses a brake dust collection device for motor vehicles. It is proposed to collect and dispose of the brake abrasion that occurs between the brake pad and the brake disc on a disc brake. The particles emerging between the pad and the disc are transported into the molded filter in conjunction with the air flow caused by the disc and stored there. The brake dust collection device comprises a filter element and a filter element receptacle, wherein the filter element is designed as a molded filter and the molded filter has at least two partial areas that have different porosities.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindungsmeldung ist es, den Stand der Technik zu bereichern und die oben genannten Aspekte zu verbessern. Insbesondere kann es eine Aufgabe der Erfindung sein, eine Verbesserung einer Schätzung des Bremsenverschleiß einer Bremse bereitzustellen, wobei Abrieb quantitativ und qualitativ einem Verschleißzustand zuordenbar ist. The object of the present invention report is to enrich the prior art and improve the above-mentioned aspects. In particular, it may be an object of the invention to provide an improvement in an estimate of the brake wear of a brake, whereby wear can be quantitatively and qualitatively assigned to a state of wear.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1 . Die Aufgabe wird auch durch die Gegenstände der weiteren unabhängigen und/oder nebengeordneten Ansprüche gelöst. The task is solved by the subject matter of claim 1. The task is also solved by the subjects of the further independent and/or subordinate claims.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Messvorrichtung für eine Reibbremsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, bereitgestellt. Die Messvorrichtung umfasst eine Staubsammeleinrichtung zum Sammeln von Staubpartikeln zweier Reibpartner der Reibbremsvorrichtung, wobei die Reibpartner dazu eingerichtet sind, durch Reibung miteinander eine Bremswirkung zu erzeugen, und eine Staubmessanordnung zum Taxieren einer Menge von in der Staubsammeleinrichtung gesammelter Staubpartikel. According to one aspect of the invention, a measuring device for a friction brake device for a vehicle, in particular a commercial vehicle, is provided. The measuring device comprises a dust collecting device for collecting dust particles from two friction partners of the friction brake device, the friction partners being set up to generate a braking effect through friction with one another, and a dust measuring arrangement for estimating a quantity of dust particles collected in the dust collecting device.
Dabei wurde erkannt, dass der Verschleiß der Reibpartner anhand der Menge bzw. der Ansammlung der anfallenden Staubpartikel ermittelt werden kann. Beim Bremsen, also beim Betätigen der Reibbremsvorrichtung, werden Partikel der Reibpartner in Form von Staubpartikeln aus den Reibpartnern herausgelöst und in der Staubsammeleinrichtung aufgefangen. Damit werden die Staubpartikel gebunden und/oder es wird kein oder weniger Staub in die Umwelt des Fahrzeugs entlassen. It was recognized that the wear of the friction partners can be determined based on the amount or accumulation of dust particles generated. At the When braking, i.e. when the friction brake device is actuated, particles of the friction partners are released from the friction partners in the form of dust particles and collected in the dust collecting device. This binds the dust particles and/or no or less dust is released into the vehicle's environment.
Die Staubmessanordnung ist zum Taxieren der Menge der gesammelten Staubpartikel eingerichtet, also zum Nachvollziehen einer kontinuierlichen Messung der Menge der gesammelten Staubpartikel. Durch optionale Zuhilfenahme weiterer Informationen, wie bekannter Geometrien der Reibpartner und Verschleißverhältnisse kann der Menge ein repräsentativer Verschleiß, beispielsweise ein prozentualer Verschleiß in %, zugeordnet und somit auch der Zustand der Reibbremsvorrichtung qualitativ angegeben werden. Aus dem Verschleiß können weitere Informationen abgeleitet werden. Für eine Scheibenbremse ist so eine Restbelagstärke, beispielsweise in mm, und eine Bremsscheibenstärke, beispielsweise in mm, ableitbar. Die Informationen und/oder Kenntnis über die Restbelag- und Bremsscheibenstärke ist optional, da bereits allein die ermittelte Braumsstaubpartikel-Menge alle notwendigen Informationen indirekt zum Ermitteln des Bremsenverschleißes umfassen. The dust measuring arrangement is set up to estimate the amount of dust particles collected, i.e. to track a continuous measurement of the amount of dust particles collected. By optionally using additional information, such as known geometries of the friction partners and wear conditions, a representative amount of wear, for example a percentage of wear in %, can be assigned to the amount and the condition of the friction brake device can therefore also be specified qualitatively. Further information can be derived from wear. For a disc brake, a residual lining thickness, for example in mm, and a brake disc thickness, for example in mm, can be derived. The information and/or knowledge about the remaining pad and brake disc thickness is optional, since the amount of dust particles determined alone indirectly includes all the information necessary to determine brake wear.
Damit kann eine Angabe zum Verschleiß in Abhängigkeit der Nutzung der Reibpartner gemacht werden. Eine Messung zur Bestimmung insbesondere des Summenverschleiß der Reibpartner ist effektiv möglich. This makes it possible to provide information about wear depending on the use of the friction partners. A measurement to determine in particular the total wear of the friction partners is effectively possible.
Für die Messvorrichtung können vorhandene Komponenten einer Reibbremsvorrichtung genutzt werden, um eine kontinuierliche Verschleißmessung zu ermöglichen. Damit ist eine kontinuierliche Verschleißmessung kosteneffektiv und zuverlässig möglich. Durch die Bremsverschleißsensierung einer Bremse mit einer derartigen Staubsammeleinrichtung kann der Abrieb sowohl quantitativ als auch qualitativ einem Verschleißzustand zugeordnet werden. Eine bestehende und insbesondere gekapselte Reibbremsvorrichtung kann mit der Messvorrichtung verhältnismäßig einfach und effektiv aufgerüstet werden. Existing components of a friction brake device can be used for the measuring device in order to enable continuous wear measurement. This makes continuous wear measurement cost-effective and reliable. By sensing brake wear on a brake with such a dust collecting device, the abrasion can be assigned to a state of wear both quantitatively and qualitatively. An existing and in particular encapsulated friction brake device can be upgraded relatively easily and effectively with the measuring device.
Vorzugsweise ist die Staubmessanordnung zum Ermitteln einer Masse der Menge von Staubpartikeln eingerichtet. Um effektiv auf den resultierenden Verschleiß schließen zu können, kann der tatsächlich vorhandene Abrieb beziffert werden, indem die Bremsstaupartikel-Masse, beispielsweise in kg oder eine in kg umrechenbare Einheit ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich ist die Staubmessanordnung zum Ermitteln eines Volumens der Menge von Staubpartikeln eingerichtet. Um effektiv auf den resultierenden Verschleiß schließen zu können, kann das Bremsstaubpartikel-Volumen, beispielsweise in cm3 oder eine in cm3 umrechenbare Einheit, ermittelt werden. Alternativ kann die Anzahl der Staubpartikel ermittelt werden, um auf die Menge und somit den Verschleiß der Reibpartner schließen zu können. Die Masse, das Volumen und die Anzahl der Staubpartikel sind kontinuierlich messbare Größen, die jederzeit erfassbar sind und einen genauen Aufschluss über den Verschließ der Reibpartner geben können. The dust measuring arrangement is preferably set up to determine a mass of the amount of dust particles. To effectively address the resulting wear To be able to conclude, the actual abrasion can be quantified by determining the brake dust particle mass, for example in kg or a unit that can be converted into kg. Alternatively or additionally, the dust measuring arrangement is set up to determine a volume of the amount of dust particles. In order to be able to draw effective conclusions about the resulting wear, the brake dust particle volume can be determined, for example in cm 3 or a unit that can be converted into cm 3 . Alternatively, the number of dust particles can be determined in order to be able to draw conclusions about the amount and thus the wear of the friction partners. The mass, volume and number of dust particles are continuously measurable quantities that can be recorded at any time and can provide precise information about the closure of the friction partners.
Vorzugsweise ist die Messvorrichtung zum Bestimmen einer Masse der Staubsammeleinrichtung einschließlich der Menge von Staubpartikeln eingerichtet. Mit anderen Worten ist die Messvorrichtung zum Bestimmen der Summe der Massen der Staubsammeleinrichtung und der Masse der Menge der Staubpartikel eingerichtet. Die Masse der Staubsammeleinrichtung zusammen mit den Staubpartikel lässt sich effektiv bestimmen. Dabei wurde erkannt, dass die Masse der Staubsammeleinrichtung einschließlich der Menge der Staubpartikel mit steigendem Verschleiß ansteigt. Die Masse der Staubsammeleinrichtung einschließlich der Menge von Staubpartikel kann absolut ermittelt werden, also als Summe der Massen der Staubsammeleinrichtung und der Masse der Menge der Staubpartikel. Alternativ ist es möglich, dass die Masse der Staubsammeleinrichtung einschließlich der Menge von Staubpartikel relativ zur Masse der Staubsammeleinrichtung ermittelt wird. D. h., dass ein durch einen Abrieb begründendes Inkrement der Masse der Menge der Staubpartikel ermittelt wird. Preferably, the measuring device is set up to determine a mass of the dust collection device including the amount of dust particles. In other words, the measuring device is set up to determine the sum of the masses of the dust collection device and the mass of the amount of dust particles. The mass of the dust collection device together with the dust particles can be determined effectively. It was recognized that the mass of the dust collection device, including the amount of dust particles, increases with increasing wear. The mass of the dust collection device including the amount of dust particles can be determined absolutely, i.e. as the sum of the masses of the dust collection device and the mass of the amount of dust particles. Alternatively, it is possible for the mass of the dust collection device, including the amount of dust particles, to be determined relative to the mass of the dust collection device. This means that an increment in the mass of the amount of dust particles caused by abrasion is determined.
Vorzugsweise weist die Messvorrichtung einen relativ zum Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, auslenkbaren Auslenkungsabschnitt auf, wobei der Auslenkungsabschnitt in Abhängigkeit von einer Masse der Staubsammeleinrichtung einschließlich der Menge der Staubpartikel auslenkbar ist. Die Masse der Menge der Staubpartikel und eine damit zusammenhängende Kraft, insbesondere eine Gewichtskraft und/oder eine Trägheitskraft, kann eine Auslenkung des Auslenkungsabschnitts zur Folge haben. Die Auslenkung kann dabei proportional zur Masse der Menge der Staubpartikel sein, womit eine Messung der Auslenkung einen Aufschluss über die Masse der in der Staubsammeleinrichtung gesammelten Staubpartikel zulässt. Der Auslenkungsabschnitt kann dabei integraler Bestandteil der Staubsammeleinrichtung sein. Mit anderen Worten sind die Staubsammeleinrichtung und der Auslenkungsabschnitt beispielsweise einstückig ausgeführt und/oder umfassen ein gemeinsames einstückig ausgebildetes Gehäuse. Alternativ kann der Auslenkungsabschnitt beispielsweise zur Aufhängung eines in der Staubsammeleinrichtung angeordneten Messbehälters eingerichtet sein, wobei der Messbehälter zum Sammeln und Wiegen von Staubpartikeln eingerichtet ist. The measuring device preferably has a deflection section that can be deflected relative to the vehicle, in particular a commercial vehicle, wherein the deflection section can be deflected depending on a mass of the dust collecting device including the amount of dust particles. The mass of the amount of dust particles and a force associated therewith, in particular a weight force and/or an inertial force, can result in a deflection of the deflection section. The deflection can be proportional to the Be the mass of the amount of dust particles, with which a measurement of the deflection allows information about the mass of the dust particles collected in the dust collection device. The deflection section can be an integral part of the dust collection device. In other words, the dust collecting device and the deflection section are, for example, designed in one piece and/or comprise a common, one-piece housing. Alternatively, the deflection section can be set up, for example, to suspend a measuring container arranged in the dust collecting device, the measuring container being set up to collect and weigh dust particles.
Vorzugsweise weist die Staubsammeleinrichtung einen fahrzeugfesten Halterungsabschnitt und einen zwischen den Halterungsabschnitt und dem Auslenkungsabschnitt angeordneten und verformbaren Entkopplungsabschnitt zum Auslenken des Auslenkungsabschnitts auf, und die Masse der Staubsammeleinrichtung einschließlich der Menge der Staubpartikel ist anhand einer Verformung des Entkopplungsabschnitts bestimmbar. In dieser Ausführungsform ist der Entkopplungsabschnitt dazu eingerichtet, eine Auslenkung des Auslenkungsabschnitt zu ermöglichen. Analog zum Auslenkungsabschnitt kann der Entkopplungsabschnitt dabei integraler Bestandteil der Staubsammeleinrichtung sein. Die Auslenkung kann mittels eines an der Entkopplungsstelle angeordneten Dehnungsmessstreifens messbar sein, um die Auslenkung zuverlässig, präzise und effektiv der Masse zuordnen zu können. Preferably, the dust collecting device has a mounting section fixed to the vehicle and a deformable decoupling section arranged between the mounting section and the deflection section for deflecting the deflection section, and the mass of the dust collecting device including the amount of dust particles can be determined based on a deformation of the decoupling section. In this embodiment, the decoupling section is set up to enable deflection of the deflection section. Analogous to the deflection section, the decoupling section can be an integral part of the dust collection device. The deflection can be measurable by means of a strain gauge arranged at the decoupling point in order to be able to assign the deflection to the mass reliably, precisely and effectively.
Vorzugsweise weist die Messanordnung einen Beschleunigungssensor und einen Kraftsensor zum Messen einer auf die Staubsammeleinrichtung wirkenden Kraft auf. Durch den Beschleunigungssensor, den Kraftsensor und einer bekannten Masse der Staubsammeleinrichtung ist eine effektive Bestimmung der Masse der Staubsammeleinrichtung über die newtonschen Gesetze möglich. Dabei wird davon ausgegangen, dass sich die Staubsammeleinrichtung einschließlich der Menge der Staubpartikel unter dem Einfluss der durch den Kraftsensor ermittelbaren Kraft mit einer durch den Beschleunigungssensor ermittelbaren Beschleunigung beschleunigt, wobei somit auf die Gesamtmasse der Staubsammeleinrichtung einschließlich der Menge der Staubpartikel geschlossen werden kann. Bei Kenntnis der Masse der Staubsammeleinrichtung kann so auf die Masse der Menge der Staubpartikel geschlossen werden. Damit ist eine effektive und kontinuierliche Bestimmung der Masse erzielbar. The measuring arrangement preferably has an acceleration sensor and a force sensor for measuring a force acting on the dust collecting device. The acceleration sensor, the force sensor and a known mass of the dust collection device make it possible to effectively determine the mass of the dust collection device using Newton's laws. It is assumed that the dust collection device, including the amount of dust particles, accelerates under the influence of the force that can be determined by the force sensor with an acceleration that can be determined by the acceleration sensor, whereby the total mass of the dust collection device, including the amount of dust particles, can thus be concluded. If the mass of the dust collection device is known, the mass of the amount of dust particles can be determined getting closed. This makes it possible to achieve an effective and continuous determination of the mass.
Vorzugsweise ist die Messvorrichtung zur Füllstandsmessung der Staubsammeleinrichtung eingerichtet. Dazu kann die Messvorrichtung einen Füllstandssensor umfassen. Die Füllstandsmessung ist effektiv, um insbesondere das Volumen der Menge der Staubpartikel zu schätzen. Bei der Füllstandsmessung kann beispielsweise ein Füllstand einer ein Filter umfassenden Staubsammeleinrichtung erfasst werden. Preferably, the measuring device is set up to measure the fill level of the dust collection device. For this purpose, the measuring device can include a fill level sensor. Level measurement is effective for estimating the volume of dust particles in particular. When measuring the level, for example, a level of a dust collection device comprising a filter can be recorded.
Vorzugsweise ist die Staubmessanordnung zum mechanischen, elektromechanischen, resistiven, kapazitiven und/oder optischen Taxieren der Menge der Staubpartikel eingerichtet. Ein mechanisches Taxieren kann besonders kosteneffektiv sein, beispielsweise durch das Taxieren der Menge durch eine Waage und/oder durch einen Schwimmer. Die Auslenkung der Waage und/oder des Schwimmers kann erfasst werden, um die Masse und/oder ein Volumen der Menge der Staubpartikel zu erfassen. Ein elektromechanisches Taxieren kann besonders kosteneffektiv und zuverlässig sein. Beispielsweise kann die Masse über einen Dehnungsmessstreifens erfasst werden, wobei Dehnungsmessstreifens seine elektrischen Eigenschaften in Abhängigkeit seiner Verformung ändert. Ein resistives Taxieren kann über ein Ermitteln eines elektrischen Widerstands und/oder einer Leitfähigkeit der Menge der Staubpartikel effektiv Aufschluss über die Menge der Staubpartikel geben. Ein kapazitives und/oder optisches Taxieren kann insbesondere zur Ermittlung des Volumens der Menge der Staubpartikel dienen. Durch die genannten Messmethoden ist ein kontinuierliches und effektives Taxieren der Menge der Staubpartikel möglich. Optional können eine oder mehrere der genannten Messmethoden zum Taxieren der Menge der Staubpartikel verwendet werden. Beispielsweise kann eine Kombination mehrerer der Messmethoden verwendet werden, um eine Plausiblitätsprüfung durchführen zu können und/oder die Genauigkeit des Taxierens zu verbessern. The dust measuring arrangement is preferably set up for mechanical, electromechanical, resistive, capacitive and/or optical estimation of the amount of dust particles. Mechanical estimation can be particularly cost-effective, for example by controlling the quantity using a scale and/or a float. The deflection of the scale and/or the float can be detected in order to detect the mass and/or a volume of the amount of dust particles. Electromechanical taxiing can be particularly cost-effective and reliable. For example, the mass can be detected via a strain gauge, with the strain gauge changing its electrical properties depending on its deformation. Resistive estimation can effectively provide information about the amount of dust particles by determining an electrical resistance and/or a conductivity of the amount of dust particles. Capacitive and/or optical estimation can be used in particular to determine the volume of the amount of dust particles. The measurement methods mentioned make it possible to continuously and effectively estimate the amount of dust particles. Optionally, one or more of the measurement methods mentioned can be used to estimate the amount of dust particles. For example, a combination of several of the measurement methods can be used in order to be able to carry out a plausibility check and/or to improve the accuracy of the estimation.
Vorzugsweise ist die Staubsammeleinrichtung von einer Umgebung des Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, evakuiert. Damit ist es möglich, eine emissionsarme und/oder emissionsfreie Reibbremsvorrichtung bereitzustellen. Damit ist insbesondere eine Kapselung einer axial betätigten Scheibenbremse möglich. Die die Evakuierung der Staubsammeleinrichtung ist das Taxieren der Menge der Staubpartikel besonders effektiv und zuverlässig möglich, da sichergestellt werden kann, dass keine Staubpartikel unkontrolliert in die Umwelt gelangen. Damit kann eine Schätzung des Verschleißes der Reibpartner weiter verbessert werden. Preferably, the dust collection device is evacuated from an environment of the vehicle, in particular a commercial vehicle. This makes it possible to provide a low-emission and/or emission-free friction brake device. That's it In particular, an encapsulation of an axially actuated disc brake is possible. The evacuation of the dust collection device makes it possible to estimate the amount of dust particles particularly effectively and reliably, as it can be ensured that no dust particles enter the environment in an uncontrolled manner. This allows an estimate of the wear of the friction partners to be further improved.
Vorzugsweise umfasst die Messvorrichtung eine Datenverarbeitungsvorrichtung und/oder ist mit einer Datenverarbeitungsvorrichtung verbindbar, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung zum Empfangen von einer die Menge der Staubpartikel betreffenden Mengeninformation eingerichtet ist, und wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung zum Durchführen eines Ermittelns eines Verschleißes der Reibpartner in Abhängigkeit der Mengeninformation eingerichtet ist. Der Verwendung einer bekannten Datenverarbeitungsvorrichtung beziehungsweise eines bekannten Steuergeräts in Fahrzeuge ist möglich, da mit der Messvorrichtung eine kontinuierliche Messung und Prüfung des Bremsenzustands möglich ist, und auch die für die Steuergeräten relevanten Eingangsgrößen optional beibehalten werden können. Preferably, the measuring device comprises a data processing device and/or can be connected to a data processing device, wherein the data processing device is set up to receive quantity information relating to the amount of dust particles, and wherein the data processing device is set up to carry out a determination of wear of the friction partners depending on the quantity information. The use of a known data processing device or a known control device in vehicles is possible because the measuring device enables continuous measurement and testing of the brake condition, and the input variables relevant to the control devices can also optionally be retained.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Reibbremsvorrichtung bereitgestellt. Die Reibbremsvorrichtung umfasst eine hier beschriebene Messvorrichtung. Optional weist die Messvorrichtung ein als optional und/oder vorteilhaft beschriebenes Merkmal auf, um einen damit verbundenen technischen Effekt zu erzielen. According to one aspect of the invention, a friction brake device is provided. The friction brake device includes a measuring device described here. Optionally, the measuring device has a feature described as optional and/or advantageous in order to achieve an associated technical effect.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, bereitgestellt. Das Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, umfasst eine hier beschriebene Messvorrichtung und/oder eine hier beschriebene Reibbremsvorrichtung, umfassend die hier beschriebene Messvorrichtung. Optional weist die Messvorrichtung ein als optional und/oder vorteilhaft beschriebenes Merkmal auf, um einen damit verbundenen technischen Effekt zu erzielen. According to one aspect of the invention, a vehicle, in particular a commercial vehicle, is provided. The vehicle, in particular a commercial vehicle, comprises a measuring device described here and/or a friction brake device described here, comprising the measuring device described here. Optionally, the measuring device has a feature described as optional and/or advantageous in order to achieve an associated technical effect.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Kalibrieren einer hier beschriebenen Messvorrichtung bereitgestellt. Das Verfahren weist die Schritte auf: Taxieren der Menge von in der Staubsammeleinrichtung gesammelter Staubpartikel; empirisches Ermitteln des Verschleißes der Reibpartner; und Ableiten eines Zusammenhangs zwischen der Menge der Staubpartikel und dem Verschließ der Reibpartner. According to one aspect of the invention, a method for calibrating a measuring device described here is provided. The method includes the steps of: estimating the amount of dust particles collected in the dust collection device; empirical determination of the wear of the friction partners; and deriving a connection between the amount of dust particles and the closure of the friction partners.
Das Kalibieren der Messvorrichtung beschreibt das möglichst effektive und genaue Ableiten beziehungsweise Bestimmen des Zusammenhangs zwischen der Menge der Staubpartikel und dem Verschließ der Reibpartner. Calibrating the measuring device describes deriving or determining the relationship between the amount of dust particles and the closure of the friction partners as effectively and accurately as possible.
Dazu wird die Menge der gesammelten Staubpartikel taxiert beziehungsweise ermittelt wie oben mit Bezug zu der Messvorrichtung beschrieben. Es wird der Verschließ der Reibpartner empirisch ermittelt, beispielsweise durch eine Messung. Das empirische Ermitteln des Verschließ erfolgt beispielsweise durch einen Prüfstandversuch und/oder einen Feldversuch, wobei die Reibpartner durch Bremsen verschlissen werden. Durch den Verschließ der Reibpartner fallen die Staubpartikel an und der Verschleiß der Reibpartner wird beispielsweise anhand der Abnutzung der Reibpartner bestimmt. Bei einer Auswertung der Bremsstaubpartikel-Menge werden möglichst viele Informationen und Parameter aufgezeichnet, um eine möglichst genaue und aussagekräftige Datenbasis bezüglich des Verschleißes und des Abriebs erhalten zu können. Somit lässt sich eine charakteristische Kennlinie ableiten und verwenden, um den Zusammenhang zwischen der Menge der Staubpartikel und dem Verschließ der Reibpartner zu charakterisieren. Die Kennlinie kann analog zu Kennlinien bei der Verwendung von CWS verwendet werden, um den Verschleiß anzugeben und beispielsweise Warn- und/oder Fehlermeldungen bei hohem Verschleiß auszulösen. For this purpose, the amount of dust particles collected is estimated or determined as described above with reference to the measuring device. The closure of the friction partners is determined empirically, for example through a measurement. The empirical determination of the closure is carried out, for example, by a test bench test and/or a field test, whereby the friction partners are worn by braking. By closing the friction partners, dust particles accumulate and the wear of the friction partners is determined, for example, based on the wear of the friction partners. When evaluating the amount of brake dust particles, as much information and parameters as possible are recorded in order to obtain the most accurate and meaningful database possible regarding wear and abrasion. A characteristic curve can therefore be derived and used to characterize the relationship between the amount of dust particles and the closure of the friction partners. The characteristic curve can be used analogously to characteristic curves when using CWS to indicate wear and, for example, to trigger warning and/or error messages in the event of high wear.
Vorzugsweise weist das Verfahren den Schritt auf: Plausibilisieren der taxierten Menge der Staubpartikel anhand des empirisch ermittelten Verschleißes. Zum Plausibilisieren kann der Abrieb unter Berücksichtigung von Materialeigenschaften und/oder einer Geometrie der Reibpartner theoretisch vorhergesagt werden. Anhand der empirisch gewonnenen Datenbasis können die theoretisch ermittelten Werte anschließend überprüft beziehungsweise plausibilisiert werden. Daraus lässt sich beispielsweise der Grad der Isolierung beziehungsweise Evakuierung der Staubsammeleinrichtung beziffern und/oder Parameter und Korrekturfaktoren für die Verschleißbestimmung beziehungsweise Zusammenhang zwischen der Menge der Staubpartikel und dem Verschließ der Reibpartner für den ableiten. The method preferably has the step: plausibility of the estimated amount of dust particles based on the empirically determined wear. To check plausibility, the abrasion can be theoretically predicted taking into account material properties and/or the geometry of the friction partners. Using the empirically obtained database, the theoretically determined values can then be checked or checked for plausibility. From this, for example, the degree of insulation or evacuation of the dust collection device can be quantified and/or parameters and correction factors for the Determination of wear or the relationship between the amount of dust particles and the closure of the friction partners for the derivation.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sowie deren technische Effekte ergeben sich aus den Figuren und der Beschreibung der in den Figuren gezeigten bevorzugten Ausführungsformen. Dabei zeigen Further advantages and features of the invention as well as their technical effects result from the figures and the description of the preferred embodiments shown in the figures. Show it
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; 1 shows a schematic representation of a vehicle, in particular a commercial vehicle, according to an embodiment of the invention;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Messvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; 2 shows a schematic representation of a measuring device according to an embodiment of the invention;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Messvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; 3 shows a schematic representation of a measuring device according to a further embodiment of the invention;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Messvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und 4 shows a schematic representation of a measuring device according to a further embodiment of the invention; and
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Ablaufplans eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Fig. 5 is a schematic representation of a flowchart of a method according to an embodiment of the invention.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 300a, insbesondere Nutzfahrzeugs 300b, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Fahrzeug 300a, insbesondere Nutzfahrzeug 300b, wird im Folgenden als Fahrzeug 300a, 300b bezeichnet. Figure 1 shows a schematic representation of a vehicle 300a, in particular commercial vehicle 300b, according to an embodiment of the invention. The vehicle 300a, in particular commercial vehicle 300b, is referred to below as vehicle 300a, 300b.
Das Fahrzeug 300a, 300b weist eine Reibbremsvorrichtung 200 auf. Die Reibbremsvorrichtung 200 ist eine Scheibenbremsvorrichtung und weist drei Reibpartner 220, 230, 240 auf. Beispielsweise ist einer der Reibpartner 230 eine Bremsscheibe, ein anderer der Reibpartner 220 ist ein reaktionsseitiger Bremsbelag und an einer dem Fahrzeug 300a, 300b abgewandten Seite der Bremsscheibe angeordnet, und ein anderer der Reibpartner 240 ist ein zuspannseitiger Bremsbelag und an einer dem Fahrzeug 300a, 300b zugewandten Seite der Bremsscheibe angeordnet. Die Bremsscheibe ist also der Reibpartner 230, der zwischen den zwei anderen Reibpartnern 220, 240 angeordnet ist. Durch Betätigen der Reibbremsvorrichtung 200 kommen die Reibpartner 220, 230, 240 miteinander in Kontakt. Der Kontakt zwischen den Reibpartnern 220, 230, 240 führt zu Reibung zwischen den Reibpartnern 220, 230, 240 und damit zu einer Bremswirkung sowie zu einem Verschleiß der Reibpartner 220, 230, 240 und einem Anfall von Staubpartikeln 210 (nicht in Figur 1 gezeigt), die sich aus den Reibpartnern 220, 230, 240 herauslösen beziehungsweise ablösen. The vehicle 300a, 300b has a friction brake device 200. The friction brake device 200 is a disc brake device and has three friction partners 220, 230, 240. For example, one of the friction partners 230 is a brake disc, another of the friction partners 220 is a reaction-side brake pad and is arranged on a side of the brake disc facing away from the vehicle 300a, 300b, and another of the friction partners 240 is a brake pad on the application side and on a side of the vehicle 300a, 300b arranged on the side facing the brake disc. The brake disc is therefore the friction partner 230, which is arranged between the two other friction partners 220, 240. By actuating the friction brake device 200, the friction partners 220, 230, 240 come into contact with one another. The contact between the friction partners 220, 230, 240 leads to friction between the friction partners 220, 230, 240 and thus to a braking effect as well as to wear of the friction partners 220, 230, 240 and an accumulation of dust particles 210 (not shown in Figure 1), which come out of the friction partners 220, 230, 240 or replace.
In einer anderen nicht gezeigten Ausführungsform kann die Reibbremsvorrichtung 200 eine andere Art von Bremse sein, beispielsweise eine Trommelbremse und/oder eine Keilbremse, und/oder eine andere Anzahl von Reibpartnern aufweisen. In another embodiment, not shown, the friction brake device 200 can be a different type of brake, for example a drum brake and/or a wedge brake, and/or have a different number of friction partners.
Das Fahrzeug 300a, 300b beziehungsweise die Reibbremsvorrichtung 200 umfasst eine Messvorrichtung 100. The vehicle 300a, 300b or the friction brake device 200 comprises a measuring device 100.
Die Messvorrichtung 100 umfasst eine Staubsammeleinrichtung 110 und eine Staubmessanordnung 120. The measuring device 100 includes a dust collecting device 110 and a dust measuring arrangement 120.
Die Staubsammeleinrichtung 110 ist zum Sammeln von Staubpartikeln 210 der Reibpartner 220, 230, 240 der Reibbremsvorrichtung 200 eingerichtet. Die Staubsammeleinrichtung 110 ist von einer Umgebung 310 des Fahrzeugs 300a, 300b, evakuiert. D.h., die Staubsammeleinrichtung 110 ist dazu eingerichtet, die aus den Reibpartnern 220, 230, 240 ausgelösten Staubpartikel 210 aufzufangen und/oder zu binden. Dafür kann die Staubsammeleinrichtung 110 ein in Figur 1 nicht gezeigtes Dichtungselement aufweisen. Die vorgeschlagene Messvorrichtung 100 zur Ermittlung des Belagverschleißes ist zuverlässiger und genauer, wenn die Messvorrichtung 100 einer Abkapselung gegenüber der Umwelt unterliegt, damit alle Bremsstaubpartikel 210 für eine genaue Messung berücksichtigt werden können. Gleichermaßen wird durch die Evakuierung vermieden, dass Fremdstoffe wie bspw. Wasser in den Sammelbehälter 110 gelangen und somit ein Messergebnis verfälschen könnten. The dust collection device 110 is set up to collect dust particles 210 from the friction partners 220, 230, 240 of the friction brake device 200. The dust collection device 110 is evacuated from an environment 310 of the vehicle 300a, 300b. That is, the dust collection device 110 is set up to collect and/or bind the dust particles 210 released from the friction partners 220, 230, 240. For this purpose, the dust collecting device 110 can have a sealing element, not shown in FIG. The proposed measuring device 100 for determining pad wear is more reliable and accurate if the measuring device 100 is subject to encapsulation from the environment so that all brake dust particles 210 can be taken into account for an accurate measurement. At the same time, the evacuation prevents foreign substances such as water from getting into the collecting container 110 and thus falsifying a measurement result.
Die Staubmessanordnung 120 ist zum Taxieren einer Menge 215 von in der Staubsammeleinrichtung 110 gesammelter Staubpartikel 210 eingerichtet. Ausführungsformen der Messvorrichtung 100 und insbesondere der Staubmessanordnung 120 sind mit Bezug zu Figuren 2 bis 4 beschrieben. Wie in Figur 1 gezeigt, weist das Fahrzeug 300a, 300b eine Datenverarbeitungsvorrichtung 150 auf. Die Messvorrichtung 100 ist mit der Datenverarbeitungsvorrichtung 150 verbunden, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung 150 zum Empfangen von einer die Menge 215 der Staubpartikel 210 betreffenden Mengeninformation 151 von der Messvorrichtung 100 eingerichtet ist. Dabei kann die Messvorrichtung 100 eine der Mengeninformation 151 entsprechende Spannung aus einer Größe wie einer Wegstrecke in mm oder einer Masse in kg sensorisch ermitteln und einen Spannungswert an die Datenverarbeitungsvorrichtung 150 als Mengeninformation 151 ausgeben. Dem Spannungswert ist durch die Datenverarbeitungsvorrichtung 150 ein Verschleißzustand zuordenbar. Die Mengeninformation 151 kann somit als Funktion der Masse oder des Volumens bzw. der Anzahl der Staubpartikel 210 mit einem indirekten Informationsgehalt über den Verschleißzustand der Reibpartner 220, 230, 240 aufgefasst werden. Der Verschleißzustand kann dann stets über die Spannung und vorheriger Festlegung des Zusammenhangs zwischen der Menge 215 der Staupartikel 210 und den Verschließ der Reibpartner 220, 230, 240 indirekt beziffert werden; beispielsweise. 1 V = 0% Verschleißzustand, 3V = 100% Verschleißzustand, Werte dazwischen folgen einem beispielsweise linearen Verlauf. The dust measuring arrangement 120 is set up to estimate a quantity 215 of dust particles 210 collected in the dust collection device 110. Embodiments of the measuring device 100 and in particular the dust measuring arrangement 120 are described with reference to FIGS. 2 to 4. As shown in Figure 1, the vehicle 300a, 300b has a data processing device 150. The measuring device 100 is connected to the data processing device 150, the data processing device 150 being set up to receive quantity information 151 relating to the quantity 215 of the dust particles 210 from the measuring device 100. The measuring device 100 can sensorically determine a voltage corresponding to the quantity information 151 from a quantity such as a distance in mm or a mass in kg and output a voltage value to the data processing device 150 as quantity information 151. A state of wear can be assigned to the voltage value by the data processing device 150. The quantity information 151 can thus be interpreted as a function of the mass or volume or the number of dust particles 210 with an indirect information content about the state of wear of the friction partners 220, 230, 240. The state of wear can then always be quantified indirectly via the tension and prior determination of the relationship between the quantity 215 of the accumulation particles 210 and the closure of the friction partners 220, 230, 240; for example. 1 V = 0% wear condition, 3V = 100% wear condition, values in between follow a linear progression, for example.
Die Datenverarbeitungsvorrichtung 150 kann beispielsweise ein Steuergerät (electronic control unit, ECU) des Fahrzeugs 300a, 300b sein. In einer anderen nicht gezeigten Ausführungsform kann die Messvorrichtung 100 die Datenverarbeitungsvorrichtung 150 umfassen und beispielsweise über einen Feldbus beziehungsweise eine CAN-Schnittstelle mit einem fahrzeugseitigen Steuergerät verbindbar sein. The data processing device 150 can be, for example, an electronic control unit (ECU) of the vehicle 300a, 300b. In another embodiment, not shown, the measuring device 100 can include the data processing device 150 and can be connected to a vehicle-side control unit, for example via a fieldbus or a CAN interface.
Die Datenverarbeitungsvorrichtung 150 ist zum Durchführen eines Ermittelns eines Verschleißes der Reibpartner 220, 230, 240 in Abhängigkeit der Mengeninformation 151 eingerichtet. Ist ein zulässiger Abrieb und somit ein zulässiger und über einen Zusammenhang zwischen der Menge 215 der Staupartikel 210 und den Verschleiß der Reibpartner 220, 230, 240 definierter Gesamtverschleiß überschritten, kann über die Datenverarbeitungsvorrichtung 150 mittels vorbestimmter Warngrenzen eine Warnmeldung ausgegeben werden. Der Verschleißzustand der Reibbremsvorrichtung 200 kann über den Zusammenhang zwischen der Menge 215 der Staupartikel 210 und den Verschließ der Reibpartner 220, 230, 240 qualitativ und/oder quantitativ, beispielsweise mit 100% - 0%, ausgegeben und/oder im Fahrzeug 300a, 300b angezeigt werden. The data processing device 150 is set up to determine wear of the friction partners 220, 230, 240 depending on the quantity information 151. If a permissible abrasion and thus a permissible total wear defined by a relationship between the quantity 215 of the accumulation particles 210 and the wear of the friction partners 220, 230, 240 is exceeded, a warning message can be issued via the data processing device 150 using predetermined warning limits. The state of wear of the friction brake device 200 can be determined via the relationship between the quantity 215 the jam particles 210 and the closure of the friction partners 220, 230, 240 are output qualitatively and/or quantitatively, for example with 100% - 0%, and/or displayed in the vehicle 300a, 300b.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Messvorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Messvorrichtung 100 ist eine Messvorrichtung 100 für eine Reibbremsvorrichtung 200 eines Fahrzeugs 300a, 300b wie mit Bezug zu Figur 1 beschrieben. Die Messvorrichtung 100 ist schematisch in Figur 2 in einer Seitenansicht dargestellt. Dabei sind ein als Bremsbelag ausgeführter Reibpartner 220 und mit einer gestrichelten Linie ein als Bremsschreibe ausgeführter Reibpartner 230 schematisch angedeutet. Der weitere Reibpartner 240 ist nicht dargestellt. Figure 2 shows a schematic representation of a measuring device 100 according to an embodiment of the invention. The measuring device 100 is a measuring device 100 for a friction brake device 200 of a vehicle 300a, 300b as described with reference to FIG. 1. The measuring device 100 is shown schematically in FIG. 2 in a side view. A friction partner 220 designed as a brake pad and a friction partner 230 designed as a brake pad are indicated schematically with a dashed line. The further friction partner 240 is not shown.
Beim Bremsen werden, wie schematisch und nicht maßstabsgetreu gezeigt, Staubpartikel 210 aus den Reibpartnern 220, 230, 240 gelöst. Bedingt durch eine auf die Staubpartikel 210 wirkende Gewichtskraft und/oder einen innerhalb der Messvorrichtung 200 wirkenden Luftstrom werden die Staubpartikel 210 in die Staubsammeleinrichtung 110 wie durch einen Pfeil mit einer Strichlinie schematisch gezeigt bewegt. Die Staubpartikel 210 bilden eine schematisch illustrierte Menge 215 der Staubpartikel 210. Die Menge 215 der Staubpartikel 210 weist eine Masse M und ein Volumen V auf. Die Menge 215 der Staubpartikel 210 beziehungsweise dessen Volumen V definiert einen Füllstand 146 der Staubsammeleinrichtung 110. When braking, dust particles 210 are released from the friction partners 220, 230, 240, as shown schematically and not to scale. Due to a weight force acting on the dust particles 210 and/or an air flow acting within the measuring device 200, the dust particles 210 are moved into the dust collecting device 110 as shown schematically by an arrow with a dashed line. The dust particles 210 form a schematically illustrated quantity 215 of the dust particles 210. The quantity 215 of the dust particles 210 has a mass M and a volume V. The quantity 215 of the dust particles 210 or its volume V defines a fill level 146 of the dust collecting device 110.
Die Staubmessanordnung 120 ist zum Ermitteln der Masse M der Menge 215 von Staubpartikeln 210 eingerichtet. Dafür weist die Messvorrichtung 200, genauer die Staubsammeleinrichtung 110, einen relativ zum Fahrzeug 300a, 300b, auslenkbaren Auslenkungsabschnitt 115 auf. The dust measuring arrangement 120 is set up to determine the mass M of the quantity 215 of dust particles 210. For this purpose, the measuring device 200, more precisely the dust collecting device 110, has a deflection section 115 that can be deflected relative to the vehicle 300a, 300b.
Die Staubsammeleinrichtung 110 einschließlich der Menge 115 der Staubpartikel 110 weist eine Masse M‘ auf. Die Masse M‘ bedingt eine auf den Auslenkungsabschnitt 115 wirkende Kraft F, die schematisch mit einem Pfeil mit einer gestrichenen Linie gezeigt ist. Die Kraft F ist beispielweise die auf die Masse M‘ und somit die Staubsammeleinrichtung 110 und die Menge 115 der Staubpartikel 110 wirkende Gewichtskraft. Der Auslenkungsabschnitt 115 ist in Abhängigkeit von einer Masse M‘ der Staubsammeleinrichtung 110 einschließlich der Menge 215 der Staubpartikel 210 auslenkbar. The dust collection device 110 including the amount 115 of the dust particles 110 has a mass M '. The mass M' causes a force F acting on the deflection section 115, which is shown schematically with an arrow with a dashed line. The force F is, for example, the weight force acting on the mass M 'and thus the dust collecting device 110 and the quantity 115 of the dust particles 110. The deflection section 115 is dependent on a mass M ' the dust collection device 110 including the quantity 215 of dust particles 210 can be deflected.
Die Staubsammeleinrichtung 110 weist einen fahrzeugfesten HalterungsabschnittThe dust collecting device 110 has a mounting section fixed to the vehicle
116 und einen zwischen den Halterungsabschnitt 116 und dem Auslenkungsabschnitt 115 angeordneten und verformbaren Entkopplungsabschnitt116 and a deformable decoupling section arranged between the holding section 116 and the deflection section 115
117 zum Auslenken des Auslenkungsabschnitts 115 auf. Dabei ist der Entkopplungsabschnitt 117 verformbar. Die Verformung des Entkopplungsabschnitts 117 bewirkt die Auslenkung des Auslenkungsabschnitts 115 und ist abhängig von der Masse M‘ der Staubsammeleinrichtung 110 einschließlich der Menge 115 der Staubpartikel 110. Damit ist anhand der Verformung des Entkopplungsabschnitts 117 die Masse M‘ der Staubsammeleinrichtung 110 einschließlich der Menge 115 der Staubpartikel 110 bestimmbar. 117 for deflecting the deflection section 115. The decoupling section 117 is deformable. The deformation of the decoupling section 117 causes the deflection of the deflection section 115 and is dependent on the mass M 'of the dust collecting device 110 including the quantity 115 of the dust particles 110. The mass M' of the dust collecting device 110 including the quantity 115 is therefore based on the deformation of the decoupling section 117 Dust particles 110 can be determined.
An dem Entkopplungsabschnitt 117 kann dafür ein nicht-gezeigter Dehnungsmesstreifen derart angeordnet sein, dass der Dehnungsmessstreifen bei einer Verformung des Entkopplungsabschnitts 117 eine davon abhängige Verformung erfährt. Die elektrischen und/oder resistiven Eigenschaften des Dehnungsmessstreifens ändern sich somit in Abhängigkeit der Verformung des Entkopplungsabschnitts 117. Die elektrischen und/oder resistiven Eigenschaften des Dehnungsmesstreifen sind messbar, womit die Staubmessanordnung 120 zum elektromechanischen und/oder resistiven Taxieren der Menge 215 der Staubpartikel 210 eingerichtet ist. For this purpose, a strain gauge (not shown) can be arranged on the decoupling section 117 in such a way that when the decoupling section 117 is deformed, the strain gauge undergoes a deformation that is dependent on it. The electrical and/or resistive properties of the strain gauge thus change depending on the deformation of the decoupling section 117. The electrical and/or resistive properties of the strain gauge are measurable, whereby the dust measuring arrangement 120 is set up for electromechanical and/or resistive control of the quantity 215 of the dust particles 210 is.
Mit anderen Worten beschreibt Figur 2 eine Messvorrichtung 100 zum Wiegen. Die Massenbestimmung der Masse M der Menge 215 der Staubpartikel ist anhand des in dem Bremsstaubpartikelfilter, also der Sammelbehälter 110, befindlichen Inhalt fortlaufend möglich. Dabei ist der Sammelbehälter 110 von einem an dem Halterungsabschnitt 116 angeordneten Radende (nicht gezeigt) durch den Entkopplungsabschnitt 117 von dem Auslenkungsabschnitt 115 funktionell und/oder strukturell separiert. Die Messung der Masse M erfolgt vorteilhaft in einem möglichst ruhenden Zustand, wenn z. B. das Fahrzeug 300a, 300b ruht oder wenn es auf einer möglichst ebenen Fahrbahn fährt, um Störeinflüsse möglichst gering zu halten. Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Messvorrichtung 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Messvorrichtung 100 gemäß Figur 3 wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 beschrieben, wobei insbesondere Unterschiede zu der Messvorrichtung 100 gemäß Figur 2 beschrieben werden. In other words, FIG. 2 describes a measuring device 100 for weighing. The mass determination of the mass M of the quantity 215 of the dust particles is possible continuously based on the contents located in the brake dust particle filter, i.e. the collecting container 110. The collecting container 110 is functionally and/or structurally separated from a wheel end (not shown) arranged on the mounting section 116 by the decoupling section 117 from the deflection section 115. The measurement of the mass M is advantageously carried out in a state that is as stationary as possible, for example. B. the vehicle 300a, 300b is at rest or when it is driving on a road that is as flat as possible in order to keep disruptive influences as low as possible. Figure 3 shows a schematic representation of a measuring device 100 according to a further embodiment of the invention. The measuring device 100 according to FIG. 3 is described with reference to FIGS. 1 and 2, with particular differences from the measuring device 100 according to FIG. 2 being described.
Die Staubmessanordnung 120 gemäß Figur 3 ist zum Ermitteln einer Masse M der Menge 215 von Staubpartikeln 210 eingerichtet. Dafür weist der Staubsammelbehälter 110 insbesondere den Auslenkungsabschnitt 115 auf. The dust measuring arrangement 120 according to FIG. 3 is set up to determine a mass M of the quantity 215 of dust particles 210. For this purpose, the dust collection container 110 in particular has the deflection section 115.
Die Messanordnung 100 weist einen Beschleunigungssensor 130 und einen Kraftsensor 140 zum Messen einer auf die Staubsammeleinrichtung 110 wirkenden Kraft F auf. Der Kraftsensor 140 ist zwischen dem Halterungsabschnitt 116 und dem Auslenkungsabschnitt 150 angeordnet, um die auf den Sammelbehälter 110, insbesondere den Auslenkungsabschnitt 115, wirkende Kraft F zu messen. Der Beschleunigungssensor 130 ist in dem Auslenkungsabschnitt 115 angeordnet und dazu eingerichtet, eine Beschleunigung a (nicht in Figur 3 dargestellt) des Auslenkungsabschnitts 115 zu messen. The measuring arrangement 100 has an acceleration sensor 130 and a force sensor 140 for measuring a force F acting on the dust collecting device 110. The force sensor 140 is arranged between the holding section 116 and the deflection section 150 in order to measure the force F acting on the collecting container 110, in particular the deflection section 115. The acceleration sensor 130 is arranged in the deflection section 115 and is set up to measure an acceleration a (not shown in FIG. 3) of the deflection section 115.
Die Messvorrichtung 100 gemäß Figur 3 setzt ein zu der Messanordnung gemäß Figur 2 zusätzliches oder alternatives indirektes Messverfahren um, das auf dem Newtonschen Massenträgheitsgesetz basiert. Dabei wird auf die Masse M über die wirkende Kraft F und die Beschleunigungen a mittels eines Kraftsensors 140 und des Beschleunigungssensors 130 geschlossen. Damit ist eine Berechnung der Masse M der Menge 215 der Staubpartikel 210 in einem dynamisch bewegten System möglich, was dem praktischen Einsatz und einer kontinuierlichen Messung zuträglich sein kann. The measuring device 100 according to FIG. 3 implements an additional or alternative indirect measuring method to the measuring arrangement according to FIG. 2, which is based on Newton's law of inertia. The mass M is determined via the acting force F and the accelerations a using a force sensor 140 and the acceleration sensor 130. This makes it possible to calculate the mass M of the quantity 215 of the dust particles 210 in a dynamically moving system, which can be beneficial for practical use and continuous measurement.
Die Beschleunigung a repräsentiert dabei die Beschleunigung, die durch den Beschleunigungssensors 130 aufgenommen werden kann. In einer nicht gezeigten Ausführungsform können mehrere Beschleunigungssensoren zur Plausibilisierung und/oder Verbesserung der Messung der Beschleunigung a verwendet werden, beispielsweise einer direkt am Radende und einer an dem Sammelbehälter 110. Durch die Anordnung des Beschleunigungssensors 130 ist der Beschleunigungssensors 130 über ein Feder- und/oder Dämpfungselement von dem Fahrzeug 300a, 300b weitgehend entkoppelt. Wenn der Sammelbehälter 110 eine Beschleunigung a erfährt, beispielsweise wenn das Fahrzeug 300a, 300b über ein Schlagloch fährt, erfahren der Beschleunigungssensor 130 und der Sammelbehälter 110 die gleiche Beschleunigung a. Damit kann von der von dem Beschleunigungssensor 130 gemessenen Beschleunigung a auf die Beschleunigung des Sammelbehälters 110 und insbesondere die Beschleunigung der Menge 215 der Staubpartikel 210 geschlossen werden. The acceleration a represents the acceleration that can be recorded by the acceleration sensor 130. In an embodiment not shown, several acceleration sensors can be used to check the plausibility and/or improve the measurement of the acceleration a, for example one directly at the end of the wheel and one on the collecting container 110. Due to the arrangement of the acceleration sensor 130, the acceleration sensor 130 is largely decoupled from the vehicle 300a, 300b via a spring and/or damping element. When the collection container 110 experiences an acceleration a, for example when the vehicle 300a, 300b drives over a pothole, the acceleration sensor 130 and the collection container 110 experience the same acceleration a. This means that the acceleration a measured by the acceleration sensor 130 can be used to determine the acceleration of the collecting container 110 and in particular the acceleration of the quantity 215 of the dust particles 210.
Der Auslenkungsabschnitt 115 ist durch den Entkopplungsabschnitt 117 von dem Radende beziehungsweise dem Halterungsabschnitt 116 entkoppelt, um zu vermeiden, dass das Gewicht des gesamten Radendes in die Dynamik des Auslenkungsabschnitts 115 einfließt. The deflection section 115 is decoupled from the wheel end or the mounting section 116 by the decoupling section 117 in order to avoid that the weight of the entire wheel end flows into the dynamics of the deflection section 115.
Die Kraft F ist die Trägheitskraft die aus der Gesamtmasse M‘ der entkoppelten Staubsammeleinrichtung 110 beziehungsweise des Auslenkungsabschnitts 115 einschließlich der Menge 115 der Staubpartikel 110 und der Beschleunigung a resultiert, F = M‘ x a. Gemessen werden kann die Kraft F über den Kraftsensor 140, der als Zug- und/oder Drucksensor in die optional elastische Verbindungsstelle zwischen Bremsstaubpartikelfilter und Radende eingebracht wird, also an dem Entkopplungsabschnitt 117 angeordnet ist. The force F is the inertial force that results from the total mass M 'of the decoupled dust collection device 110 or the deflection section 115 including the quantity 115 of the dust particles 110 and the acceleration a, F = M' x a. The force F can be measured via the force sensor 140, which is introduced as a tension and/or pressure sensor into the optionally elastic connection point between the brake dust particle filter and the wheel end, i.e. is arranged on the decoupling section 117.
Die Messung der Kraft F und der Beschleunigung a durch den Kraftsensor 140 beziehungsweise den Beschleunigungssensor 130 kann insbesondere mechanisch und/oder elektromechanisch erfolgen, womit die Staubmessanordnung 120 zum mechanischen und/oder elektromechanischen Taxieren der Menge 215 der Staubpartikel 210 eingerichtet ist. Optional kann bei einem dynamischen Messvorgang eine Frequenzanalyse berücksichtigt werden. The measurement of the force F and the acceleration a by the force sensor 140 or the acceleration sensor 130 can in particular be carried out mechanically and/or electromechanically, with which the dust measuring arrangement 120 is set up for mechanically and/or electromechanically assessing the quantity 215 of the dust particles 210. Optionally, a frequency analysis can be taken into account in a dynamic measurement process.
Die Ausführungsform der Messvorrichtung 100 gemäß Figur 3 kann mit den Ausführungsform der Messvorrichtung 100 gemäß Figur 2 kombiniert werden, um eine Taxierung der Menge 215 der Staubpartikel 210 zu verbessern. Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Messvorrichtung 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Messvorrichtung 100 gemäß Figur 4 wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 beschrieben, wobei insbesondere Unterschiede zu den Messvorrichtungen 100 gemäß Figuren 2 und 3 beschrieben werden. The embodiment of the measuring device 100 according to FIG. 3 can be combined with the embodiment of the measuring device 100 according to FIG. 2 in order to improve an estimate of the quantity 215 of the dust particles 210. Figure 4 shows a schematic representation of a measuring device 100 according to a further embodiment of the invention. The measuring device 100 according to FIG. 4 is described with reference to FIGS. 1 to 3, with particular differences to the measuring devices 100 according to FIGS. 2 and 3 being described.
Die Staubmessanordnung 120 ist zum Ermitteln eines Volumens V der Menge 215 von Staubpartikeln 210 eingerichtet. Dafür weist die Messvorrichtung 110 mehrere Füllstandssensoren 145 auf. Jeder der Füllstandssensoren 145 ist dazu eingerichtet, einen Füllstand 146 der Staubsammeleinrichtung 110 zu messen. Der Füllstands 146 ist dabei abhängig von dem Volumen V der Menge 215 der Staubpartikel 210 in der Staubsammeleinrichtung 110. In einer nicht gezeigten Ausführungsform weist die Staubmessanordnung 120 einen Füllstandssensor 145 auf. The dust measuring arrangement 120 is set up to determine a volume V of the quantity 215 of dust particles 210. For this purpose, the measuring device 110 has several fill level sensors 145. Each of the level sensors 145 is set up to measure a level 146 of the dust collection device 110. The fill level 146 is dependent on the volume V of the quantity 215 of dust particles 210 in the dust collecting device 110. In an embodiment not shown, the dust measuring arrangement 120 has a fill level sensor 145.
Die Messvorrichtung 100 kann dazu eingerichtet sein, eine Volumenmessung der Menge 215 der Staubpartikeln 210 als unregelmäßige Körper durchzuführen, bei der eine mechanische Füllstandsmessung über einen Schwimmer, optional in Kombination mit einem Potentiometer erfolgt. Alternativ oder zusätzlich kann eine Leitfähigkeitsmessung, eine kapazitive und/oder eine optische Füllstandsmessung der Menge 215 der Staubpartikel 215 durchgeführt werden, um den Füllstand 146 beziehungsweise das Volumen V der 215 der Staubpartikel 215 zu messen. In Figur 4 ist eine Füllstandsmessung innerhalb des Sammelbehältern 110 mittels berührungslosen, auf Ultraschall basierenden Füllstandssensoren 145 dargestellt, um direkt das Volumen V der 215 der Staubpartikel 215 zu messen und so auf den Verschleiß und andere Größen wie die Restbelagstärke schließen zu können. The measuring device 100 can be set up to carry out a volume measurement of the amount 215 of the dust particles 210 as irregular bodies, in which a mechanical level measurement is carried out via a float, optionally in combination with a potentiometer. Alternatively or additionally, a conductivity measurement, a capacitive and/or an optical level measurement of the quantity 215 of the dust particles 215 can be carried out in order to measure the level 146 or the volume V of the 215 of the dust particles 215. 4 shows a level measurement within the collecting container 110 using non-contact, ultrasound-based level sensors 145 in order to directly measure the volume V of the 215 dust particles 215 and thus be able to draw conclusions about wear and other variables such as the remaining coating thickness.
Mit der Volumenmessung können Beschleunigungssensoren 130 und Kraftsensoren 140 entbehrlich sein. Damit können der Auslenkungsabschnitt 115 und der Entkopplungsabschnitt 117 entbehrlich sein. Allerdings kann sich das resultierende Volumen V ändern, beispielsweise kann das Volumen V durch Vibrationen und/oder von einer Fahrbahn herrührenden Stöße komprimiert werden. Ferner können Staubpartikel 210 in dem Sammelbehälter 210 aufgewirbelt werden. Daher kann die Ausführungsform der Messvorrichtung 100 gemäß Figur 4 mit den Ausführungsformen der Messvorrichtung 100 gemäß Figuren 2 und 3 kombiniert werden, um eine Taxierung der Menge 215 der Staubpartikel 210 zu verbessern. With the volume measurement, acceleration sensors 130 and force sensors 140 can be unnecessary. The deflection section 115 and the decoupling section 117 can therefore be dispensed with. However, the resulting volume V can change, for example the volume V can be compressed by vibrations and/or impacts caused by a road surface. Furthermore, dust particles 210 can be whirled up in the collecting container 210. Therefore, the embodiment of the measuring device 100 according to FIG. 4 can be used with the Embodiments of the measuring device 100 according to Figures 2 and 3 are combined in order to improve an estimate of the quantity 215 of the dust particles 210.
Alternativ können kumulierende Durchflusssensoren zur Volumenstrommessung zum Einsatz kommen, die nicht von vorherrschenden Beschleunigungen a und Kräften F abhängig sind. Dafür kann ein Strom von Staubpartikeln 210 durch eine zwischen den Reibpartnern 220, 230, 240 und dem Staubsammelbehälter 110 angeordnete Messtrecke geführt werden. Dabei kann anhand des Volumenstroms das Volumen V der Staubpartikeln 210 gemessen werden und/oder die Anzahl der Staubpartikel 210 kann erfasst werden. Alternatively, cumulative flow sensors can be used to measure volume flow, which are not dependent on prevailing accelerations a and forces F. For this purpose, a stream of dust particles 210 can be guided through a measuring section arranged between the friction partners 220, 230, 240 and the dust collection container 110. The volume V of the dust particles 210 can be measured based on the volume flow and/or the number of dust particles 210 can be recorded.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufplans eines Verfahrens 400 gemäß einem Aspekt der Erfindung. Figure 5 shows a schematic representation of a flowchart of a method 400 according to one aspect of the invention.
Das Verfahren 400 ist zum Kalibrieren einer Messvorrichtung 100 wie mit Bezug zu Figuren 1 bis 4 beschrieben. Bei der Beschreibung der Figur 5 wird auf die Figuren 1 bis 4 sowie deren Beschreibung Bezug genommen. The method 400 is for calibrating a measuring device 100 as described with reference to Figures 1 to 4. When describing Figure 5, reference is made to Figures 1 to 4 and their description.
Das Verfahren 400 weist den Schritt auf: Taxieren 410 der Menge 215 von in der Staubsammeleinrichtung 110 gesammelter Staubpartikel 210. Zum Kalibrieren der Messvorrichtung 100 wird die angefallene Masse M und/oder das angefallene Volumen V mittels empirischer Versuchsreihen anhand von Prüfstandläufen, Feldversuchen oder anderen möglichst unter real stattfindenden Bedingungen nachgewiesen. Dafür wird die Menge 215 von in der Staubsammeleinrichtung 110 gesammelter Staubpartikel 210 wie mit Bezug zu Figuren 1 bis 4 beschrieben erfasst. The method 400 has the step: Estimation 410 of the quantity 215 of dust particles 210 collected in the dust collection device 110. To calibrate the measuring device 100, the mass M and/or the volume V produced is determined using empirical test series based on test stand runs, field tests or others, if possible proven under real conditions. For this purpose, the amount 215 of dust particles 210 collected in the dust collection device 110 is recorded as described with reference to FIGS. 1 to 4.
Gemäß Figur 5 erfolgt ein empirisches Ermitteln 420 des Verschleißes der Reibpartner 220, 230, 240. Dabei werden die Reibpartner 220, 230, 240 begutachtet und/oder vermessen. Um eine hinreichend genaue Aussage über den jeweiligen Verschleiß der Reibpartner 220, 230, 240 treffen zu können, kann das Verhältnis des Verschleißes der individuellen Reibpartner 220, 230, 240 betrachtet werden. Dabei kann berücksichtigt werden, dass die Bremskomponenten ihr Verschleißlimit in der Regel nicht gleichzeitig erreichen. Beispielsweise weist der Bremsbelag- zu Bremsscheibenverschleiß ein Verhältnis von etwa 2:1 auf. Mit der Information über den Bremsbelag- zu Bremsscheibenverschleiß und Verschleißverhalten könnte dann auf den jeweiligen Verschleißzustand der Reibpartner 220, 230, 240 geschlossen werden und damit das Verschleißverhalten der Bremse als solches qualitativ beziffert werden. Durch die Menge 215 von in der Staubsammeleinrichtung 110 gesammelter Staubpartikel 210 kann auf den Summenverschleiß der Reibpartner 220, 230, 240 geschlossen werden. 5, the wear of the friction partners 220, 230, 240 is empirically determined 420. The friction partners 220, 230, 240 are examined and/or measured. In order to be able to make a sufficiently precise statement about the respective wear of the friction partners 220, 230, 240, the ratio of the wear of the individual friction partners 220, 230, 240 can be considered. It can be taken into account that the brake components generally do not reach their wear limit at the same time. For example, the brake pad assigns Brake disc wear has a ratio of approximately 2:1. With the information about the brake pad and brake disc wear and wear behavior, the respective state of wear of the friction partners 220, 230, 240 could then be inferred and the wear behavior of the brake as such could be qualitatively quantified. The amount of dust particles 210 collected in the dust collection device 110 can be used to determine the total wear of the friction partners 220, 230, 240.
In einem Beispiel beträgt der Bremsbelag- zu Scheibenverschleiß 1 :1 . Ist die Gesamtmasse der Bremsstaubpartikel 1 kg sind 0,5 kg der Bremsscheibe zuordenbar, wobei 0,5 kg einem Verschleiß der Bremsscheibe von X % entspricht. Von der Gesamtmasse der Bremsstaubpartikel von 1 kg sind 0.5 kg den Bremsbelägen zuordenbar. In der Annahme, dass beide Bremsbeläge gleichmäßig und gleich viel verschleißen, sind jeweils 0.25 kg dem zuspannseitigen und dem reaktionsseitigen Bremsbelag zuordenbar und 0.25 kg entsprechen Y % Verschleiß. Es erfolgt ein Ableiten 430 eines Zusammenhangs zwischen der Menge 215 der Staubpartikel 210 und dem Verschließ der Reibpartner 220, 230, 240. Der Zusammenhang zwischen der Menge 215 der Staubpartikel 210 und dem Verschließ der Reibpartner 220, 230, 240 wird durch eine Kennlinie abgebildet, die die Menge 215 von in der Staubsammeleinrichtung 110 gesammelter Staubpartikel 210 in einen Zusammenhang zu dem Verschleiß der Reibpartner 220, 230, 240 setzt. Dabei kann jeder der Reibpartner 220, 230, 240 einen unterschiedlichen Verschleiß aufweisen und so einer eigenen Kennlinie und einer eigenen Verschleißgrenzen zugeordnet werden. Daher können bei der Festlegung von Kennlinien entsprechende Sicherheitsreserven vorgesehen und berücksichtigt werden. Dabei kann berücksichtigt werden, dass die Bremsstaubpartikel-Masse keine homogene Dichte aufweist, denn beispielsweise die Reibpartner 220, 230, 240 Bremsscheibe mit einer Dichte von ca. 7,85 g/cm3 und der Bremsbelag mit einer Dichte von ca. 3 g/cm3 sind unterschiedlich beschaffen. In one example, the brake pad wear to disc wear is 1:1. If the total mass of the brake dust particles is 1 kg, 0.5 kg can be assigned to the brake disc, whereby 0.5 kg corresponds to wear on the brake disc of X%. Of the total mass of brake dust particles of 1 kg, 0.5 kg can be assigned to the brake pads. Assuming that both brake pads wear equally and equally, 0.25 kg can be assigned to the brake pad on the application side and the brake pad on the reaction side and 0.25 kg corresponds to Y% wear. A relationship is derived 430 between the amount 215 of the dust particles 210 and the closure of the friction partners 220, 230, 240. The relationship between the amount 215 of the dust particles 210 and the closure of the friction partners 220, 230, 240 is represented by a characteristic curve, which relates the amount 215 of dust particles 210 collected in the dust collection device 110 to the wear of the friction partners 220, 230, 240. Each of the friction partners 220, 230, 240 can have different wear and can thus be assigned its own characteristic curve and its own wear limits. Therefore, appropriate safety reserves can be provided and taken into account when defining characteristics. It can be taken into account that the brake dust particle mass does not have a homogeneous density, because, for example, the friction partners 220, 230, 240 brake disc have a density of approx. 7.85 g/cm 3 and the brake pad has a density of approx. 3 g/ cm 3 are different.
Durch eine Information über die Dichte der jeweiligen Reibpartner 220, 230, 240 und deren Geometrie, lässt sich entsprechend auf den Verschleißzustand schließen. Das empirische Ermitteln 420 anhand von Versuchsreihen, Prüfstandläufe und/oder Feldversuche wird durchgeführt, um eine möglichst umfassende Datenbasis zum Verschleiß zu erhalten und in der Praxis auftretende Störungen durch beispielsweise einen Differenz-, tangential- und radialverschleiß und ein Verfälschen das Messergebnis allgemein zu identifizieren. Information about the density of the respective friction partners 220, 230, 240 and their geometry allows conclusions to be drawn about the state of wear. The empirical determination 420 based on test series, test bench runs and/or field tests is carried out in order to obtain the most comprehensive database possible To maintain wear and to generally identify disturbances that occur in practice due to, for example, differential, tangential and radial wear and falsification of the measurement result.
Es erfolgt ein Plausibilisieren 440 der taxierten Menge 215 der Staubpartikel 210 anhand des empirisch ermittelten Verschleißes. Dazu wird die Menge 215 von in der Staubsammeleinrichtung 110 gesammelter Staubpartikel 210 der Theorie berechnet. Durch das Plausibilisieren 140 können Korrekturfaktoren ermittelt werden, die auf den Zusammenhang zwischen der Menge 215 der Staubpartikel 210 und dem Verschließ der Reibpartner 220, 230, 240 anzuwenden sind. Damit kann berücksichtigt werden, dass beispielsweise Leckagen ein vollständiges Sammeln der Staubpartikel 210 verhindern. Zur Plausibilitätsprüfung sind die betroffenen Reibpartner 220, 230, 240 durch zuverlässige und bereits etablierte Messverfahren auf ihren Verschleißzustand hin zu bewerten. Die ermittelten Durchschnittswerte werden dann einschließlich der Korrekturfaktoren als Sicherheitsreserven sowie etwaigen Leckageverlusten bzw. mangelnden Grad der Isolierung respektive Effizienzgrad die Partikel zum Staubsammelbehälter zu leiten, in der Kennlinie geführt. The estimated amount 215 of dust particles 210 is checked for plausibility 440 based on the empirically determined wear. For this purpose, the amount 215 of dust particles 210 collected in the dust collection device 110 is calculated according to theory. By checking the plausibility 140, correction factors can be determined that are to be applied to the relationship between the amount 215 of the dust particles 210 and the closure of the friction partners 220, 230, 240. This makes it possible to take into account that, for example, leaks prevent the dust particles 210 from being completely collected. To check the plausibility, the affected friction partners 220, 230, 240 must be evaluated for their wear status using reliable and already established measuring methods. The average values determined are then included in the characteristic curve, including the correction factors as safety reserves as well as any leakage losses or insufficient degree of insulation or degree of efficiency in directing the particles to the dust collection container.
Bezugszeichen (Teil der Beschreibung): Reference symbols (part of the description):
100 Messvorrichtung 100 measuring device
110 Staubsammeleinrichtung 110 dust collection device
115 Auslenkungsabschnitt 115 deflection section
116 Halterungsabschnitt 116 bracket section
117 Entkopplungsabschnitt 117 decoupling section
120 Staubmessanordnung 120 dust measuring arrangement
130 Beschleunigungssensor 130 acceleration sensor
140 Kraftsensor 140 force sensor
145 Füllstandssensor 145 level sensor
146 Füllstand 146 level
150 Datenverarbeitungsvorrichtung150 data processing device
151 Mengeninformation 151 quantity information
200 Reibbremsvorrichtung 200 friction brake device
210 Staubpartikel 210 dust particles
215 Menge von Staubpartikeln215 amount of dust particles
220 Reibpartner 220 friction partners
230 Reibpartner 230 friction partners
240 Reibpartner 240 friction partners
300a Fahrzeug 300a vehicle
300b Nutzfahrzeug 300b commercial vehicle
310 Umgebung 310 surroundings
400 Verfahren 400 procedures
410 Taxieren 410 taxis
420 empirisches Ermitteln 420 empirical investigation
430 Ableiten 430 Derive
440 Plausibilisieren 440 Plausibility check
F Kraft F force
M Masse M mass
M‘ Masse M' mass
V Volumen V volume

Claims

Patentansprüche: Patent claims:
1. Messvorrichtung (100) für eine Reibbremsvorrichtung (200) für ein Fahrzeug (300a), insbesondere Nutzfahrzeug (300b), umfassend: 1. Measuring device (100) for a friction brake device (200) for a vehicle (300a), in particular commercial vehicle (300b), comprising:
- eine Staubsammeleinrichtung (110) zum Sammeln von Staubpartikeln (210) zweier Reibpartner (220, 230, 240) der Reibbremsvorrichtung (200), wobei die Reibpartner (220, 230, 240) dazu eingerichtet sind, durch Reibung miteinander eine Bremswirkung zu erzeugen, und - a dust collecting device (110) for collecting dust particles (210) from two friction partners (220, 230, 240) of the friction brake device (200), the friction partners (220, 230, 240) being set up to generate a braking effect through friction with one another, and
- eine Staubmessanordnung (120) zum Taxieren einer Menge (215) von in der Staubsammeleinrichtung (110) gesammelter Staubpartikel (210). - a dust measuring arrangement (120) for estimating a quantity (215) of dust particles (210) collected in the dust collecting device (110).
2. Messvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Staubmessanordnung (120) zum Ermitteln einer Masse (M) der Menge (215) von Staubpartikeln (210) und/oder eines Volumens (V) der Menge (215) von Staubpartikeln (210) eingerichtet ist. 2. Measuring device according to claim 1, wherein the dust measuring arrangement (120) is set up to determine a mass (M) of the amount (215) of dust particles (210) and / or a volume (V) of the amount (215) of dust particles (210). .
3. Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Messvorrichtung (100) zum Bestimmen einer Masse (M‘) der Staubsammeleinrichtung (110) einschließlich der Menge (215) von Staubpartikeln (210) eingerichtet ist. 3. Measuring device according to claim 1 or 2, wherein the measuring device (100) is set up to determine a mass (M ') of the dust collecting device (110) including the amount (215) of dust particles (210).
4. Messvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Messvorrichtung (100) einen relativ zum Fahrzeug (300a), insbesondere Nutzfahrzeug (300b), auslenkbaren Auslenkungsabschnitt (115) aufweist, wobei der Auslenkungsabschnitt (115) in Abhängigkeit von einer Masse (M‘) der Staubsammeleinrichtung (110) einschließlich der Menge (215) der Staubpartikel (210) auslenkbar ist. 4. Measuring device according to claim 3, wherein the measuring device (100) has a deflection section (115) which can be deflected relative to the vehicle (300a), in particular commercial vehicle (300b), the deflection section (115) depending on a mass (M '). Dust collection device (110) including the amount (215) of dust particles (210) can be deflected.
5. Messvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Staubsammeleinrichtung (110) einen fahrzeugfesten Halterungsabschnitt (116) und einen zwischen den Halterungsabschnitt (116) und dem Auslenkungsabschnitt (115) angeordneten und verformbaren Entkopplungsabschnitt (117) zum Auslenken des Auslenkungsabschnitts (115) aufweist, und die Masse (M‘) der Staubsammeleinrichtung (110) einschließlich der Menge (115) der Staubpartikel5. Measuring device according to claim 4, wherein the dust collecting device (110) has a vehicle-mounted mounting section (116) and a deformable decoupling section (117) arranged between the mounting section (116) and the deflection section (115) for deflecting the deflection section (115), and the mass (M') of the dust collection device (110) including the amount (115) of dust particles
(110) anhand einer Verformung des Entkopplungsabschnitts (117) bestimmbar ist. (110) can be determined based on a deformation of the decoupling section (117).
6. Messvorrichtung nach einem der vorherigen, wobei die Messanordnung (100) einen Beschleunigungssensor (130) und einen Kraftsensor (140) zum Messen einer auf die Staubsammeleinrichtung (110) wirkenden Kraft (F) aufweist. 6. Measuring device according to one of the previous ones, wherein the measuring arrangement (100) has an acceleration sensor (130) and a force sensor (140) for measuring a force (F) acting on the dust collecting device (110).
7. Messvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Messvorrichtung (100) zur Füllstandsmessung der Staubsammeleinrichtung (110) eingerichtet ist. 7. Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the measuring device (100) is set up to measure the fill level of the dust collecting device (110).
8. Messvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Staubmessanordnung (120) zum mechanischen, elektromechanischen, resistiven, kapazitiven und/oder optischen Taxieren der Menge (215) der Staubpartikel (210) eingerichtet ist. 8. Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the dust measuring arrangement (120) is set up for mechanical, electromechanical, resistive, capacitive and / or optical estimation of the amount (215) of dust particles (210).
9. Messvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Staubsammeleinrichtung (110) von einer Umgebung (310) des Fahrzeugs (300a), insbesondere Nutzfahrzeugs (300b), evakuiert ist. 9. Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the dust collecting device (110) is evacuated from an environment (310) of the vehicle (300a), in particular commercial vehicle (300b).
10. Messvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Messvorrichtung (100) eine Datenverarbeitungsvorrichtung (150) umfasst und/oder mit einer Datenverarbeitungsvorrichtung (150) verbindbar ist, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung (150) zum Empfangen von einer die Menge (215) der Staubpartikel (210) betreffenden Mengeninformation (151 ) eingerichtet ist, und wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung (150) zum Durchführen eines Ermittelns eines Verschleißes der Reibpartner (220, 230, 240) in Abhängigkeit der Mengeninformation (151 ) eingerichtet ist. 10. Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the measuring device (100) comprises a data processing device (150) and / or can be connected to a data processing device (150), the data processing device (150) for receiving the amount (215) of dust particles (210) relevant quantity information (151) is set up, and wherein the data processing device (150) is set up to carry out a determination of wear of the friction partners (220, 230, 240) depending on the quantity information (151).
11. Reibbremsvorrichtung (200), umfassend eine Messvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche. 11. Friction brake device (200), comprising a measuring device (100) according to one of the preceding claims.
12. Fahrzeug (300a), insbesondere Nutzfahrzeug (300b), umfassend eine Messvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und/oder eine Reibbremsvorrichtung (200) nach Anspruch 11 . 12. Vehicle (300a), in particular commercial vehicle (300b), comprising a measuring device (100) according to one of claims 1 to 10 and / or a friction brake device (200) according to claim 11.
13. Verfahren (400) zum Kalibrieren einer Messvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Verfahren (400) die Schritte aufweist: 13. Method (400) for calibrating a measuring device (100) according to one of the preceding claims, wherein the method (400) has the steps:
- Taxieren (410) der Menge (215) von in der Staubsammeleinrichtung (110) gesammelter Staubpartikel (210); - Estimating (410) the amount (215) of dust particles (210) collected in the dust collection device (110);
- empirisches Ermitteln (420) des Verschleißes der Reibpartner (220, 230, 240); und- Empirical determination (420) of the wear of the friction partners (220, 230, 240); and
- Ableiten (430) eines Zusammenhangs zwischen der Menge (215) der Staubpartikel (210) und dem Verschließ der Reibpartner (220, 230, 240). - Deriving (430) a relationship between the amount (215) of dust particles (210) and the closure of the friction partners (220, 230, 240).
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Verfahren (400) den Schritt aufweist:14. The method according to claim 13, wherein the method (400) comprises the step:
- Plausibilisieren (440) der taxierten Menge (215) der Staubpartikel (210) anhand des empirisch ermittelten Verschleißes. - Checking the plausibility (440) of the estimated quantity (215) of the dust particles (210) based on the empirically determined wear.
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