(57)【要約】ブレーキ操作レバー（４）を有しており、かつブレーキキャリパ（１）内に配置されているアクチュエータを備えたディスクブレーキと、ディスクブレーキによる制動時に制動力を測定する方法とが、少なくともブレーキ操作レバー（４）、ブレーキアクチュエータ（３）、ブレーキキャリパ（１）及び／又はブレーキ支持体（６）に、少なくとも１つの応力センサ（７，８）が配置されており、この応力センサ（７，８）により、制動力を側定するための応力を測定することにより傑出している。特にブレーキ操作レバー（４）への配置が適している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータを備えたディスクブレーキであって、該アクチュエータが、ブレーキ操作レバー（４）を有しており、かつブレーキキャリパ（１）内に、又はブレーキトングに配置されている形式のものにおいて、少なくともブレーキ操作レバー（４）、ブレーキアクチュエータ（３）、ブレーキキャリパ（１）及び／又はブレーキ支持体（６）及び／又はブレーキトングに、少なくとも１つの測定ピックアップ、特に応力センサ（７，８）が配置されていることを特徴とする、アクチュエータを備えたディスクブレーキ。
【請求項２】
応力センサに、電圧信号を評価するための測定回路が後置されている、請求項１記載のディスクブレーキ。
【請求項３】
応力センサが、少なくとも１つの、有利には複数のひずみゲージ（７）を有している、請求項１又は２記載のディスクブレーキ。
【請求項４】
応力センサが、少なくとも１つの、有利には複数の圧電素子（８）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
【請求項５】
少なくとも１つの、有利には複数のひずみゲージ（７）又は圧電素子（８）が、ブレーキ操作レバー（４）に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
【請求項６】
ひずみゲージ（７）及び／又は圧電素子（８）が、ブレーキシリンダのピストンロッドのための、ブレーキ操作レバー（４）の切欠き（１０）と、ブレーキ操作レバー（４）の下側の偏心的な区分（１１）との間に配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
【請求項７】
ひずみゲージ（７）又は圧電素子（８）が、ブレーキ操作レバー（４）の、ブレーキディスクに向いていない方の面及び／又はブレーキディスクに向いている方の面に分配されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
【請求項８】
１つ又は複数のひずみゲージ（７）又は圧電素子（８）が、ブレーキキャリパ（１）の、ブレーキディスクに被せられる範囲及び／又はブレーキディスクに向いていない後方の範囲に配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
【請求項９】
１つ又は複数のひずみゲージ（７）又は圧電素子（８）が、ブレーキキャリパ（１）のための閉鎖ケーシング（９）に配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
【請求項１０】
１つ又は複数のひずみゲージ又は圧電素子が、ブレーキ支持体（６）のブレーキ支持体ホーン（１７）に配置されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
【請求項１１】
ひずみゲージ（７）が、キャリア薄板に配置されており、該キャリア薄板が、測定箇所に溶接されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
【請求項１２】
ひずみゲージ７が、貼着によりディスクブレーキに固定されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
【請求項１３】
圧電素子（８）が、孔に所定の嵌め合いにより圧入されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
【請求項１４】
測定回路が、それぞれ１つの抵抗器（ＲＤＭＳ１、ＲＤＭＳ２、ＲＤＭＳ３、ＲＤＭＳ４）を形成するひずみゲージ（７）から成る測定ブリッジ（１４）を有している、請求項１から１３までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
【請求項１５】
測定回路が、増幅器（１３）を有しており、該増幅器（１３）が、圧電素子（７）及び／又は測定ブリッジ（１４）に接続されている、請求項１から１４までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
【請求項１６】
増幅器（１３）が、ブレーキャリパ、ブレーキ支持体（６）及び／又はブレーキレバーに取り付けられている、請求項１から１５までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
【請求項１７】
測定回路が、信号処理ユニット（１５）を有している、請求項１から１６までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
【請求項１８】
測定回路が、ブレーキのための制御装置（１６）に接続されている、請求項１から１７までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
【請求項１９】
測定回路が、データラインを介して、又はＩＲ又は無線経路を介して、ブレーキのための制御装置（１６）に接続されている、請求項１から１８までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
【請求項２０】
増幅器（１３）が、小形増幅器の形で設計されている、請求項１から１９までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
【請求項２１】
請求項１から２０までのいずれか１項記載のディスクブレーキによる制動時に、制動力を測定する方法において、応力センサによって、少なくともブレーキ操作レバー（４）、ブレーキアクチュエータ（３）、ブレーキキャリパ（１）及び／又はブレーキ支持体（６）で応力を測定し、該応力から、ブレーキに加えられた緊締作動力若しくはブレーキトルクを検出することを特徴とする、ディスクブレーキによる制動時に制動力を測定する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載のディスクブレーキ並びに請求項２１の上位概念部に記載のディスクブレーキの制動力を測定する方法に関する。
【０００２】
種々異なる形式のブレーキ、特に空気圧式に操作される商用車両ブレーキにおいて、制動力伝達はブレーキ操作レバーによって得られ、このブレーキ操作レバーは、ブレーキシリンダのピストンロッドにより操作される。ブレーキ操作レバーは、操作ユニット（ダイアフラム型シリンダ、一般のアクチュエータ）の力を、ブレーキ操作レバーの所定の変換比率により変換するか、若しくはこの力を所定の変換比率により乗算し、ひいては制動力を高める。この形式のレバーシステムの特別な利点は、比較的わずかな出力のみにより高い制動力を形成するための可能性にある。
【０００３】
制動力を制御及び／又は調節するためには、空気圧式のシリンダに印加された圧力が評価される。この圧力は目標値と比較され、これにより、必要時に調節を行うことができるようになっている。圧力調節は、圧縮吸気を供給される空気圧式のアクチュエータの存在に基づいている。
【０００４】
液圧式又は電気機械的に、線状駆動装置を備えた電動モータを介して、ブレーキのレバー機構を操作するブレーキでは、有利な調節値としての空気圧は省略されてしまう。
【０００５】
そこで本発明の課題は、上に記載の形式のディスクブレーキ並びに上に記載のディスクブレーキの制動力を測定する方法を改良して、種々異なる構成形式のディスクブレーキ、特に種々異なるアクチュエータ、例えば空気圧式、液圧式又は電気機械的な構成のアクチュエータを備えたディスクブレーキにおいて使用可能なものを提供することである。
【０００６】
本発明は、請求項１の記載事項によるディスクブレーキに関して、かつ請求項２１の記載事項による制動力を側定する方法に関してこの課題を達成している。
【０００７】
本発明の別の有利な構成が、従属請求項に記載されている。
【０００８】
この場合、少なくともブレーキ操作レバー、ブレーキアクチュエータ、ブレーキキャリパ及び／又はブレーキ支持体及び／又はブレーキトングには、少なくとも１つの測定ピックアップ、特に応力センサが配置されている。この場合、応力測定装置により制動力が、例えば、事前記憶された基準値又は定数との比較及び／又は乗算によって検出される。本発明は、制動力を応力測定装置を介して直接的にディスクブレーキで検出するという思想から出発しており、これまで制動力の測定のために使用されなかった、ブレーキの特に適したエレメントで測定を行うことを提案している。
【０００９】
この測定値は、本発明の特に有利な着想により、測定値と実際の制動力との間によりわずかなエレメントが位置している程、それだけ一層、測定のために適している。なぜならば、それぞれの変換エレメントはさらに欠陥を有しているからある。
【００１０】
さらに、測定される測定箇所若しくはエレメントは摩耗に屈してはならない。なぜならば、さもなければ測定装置はブレーキ耐用寿命の過程で種々異なった値を伝達しかねないからである。同様に、例えば汚れ、湿気及び機械的な影響などの外的な環境影響、例えば跳ね上げられた石が、測定箇所を不純化したり、又はそれどころか機能を妨害するようなことがあり得ないようにすることが重要である。測定箇所は、ブレーキ作動時に生じる高い温度に関連して適宜に選択されなければならない。全体として、故障可能性がわずかとなるよう保証されるべきであり、これにより、この安全に関連した部分における要請が成し遂げられる。それ故、測定箇所は、有利にはブレーキ若しくはブレーキキャリパの内部の保護された環境に配置されていることが望ましい。
【００１１】
おそらく最適な測定箇所は、意外にもブレーキのブレーキ操作レバーであることが判明した。このブレーキ操作レバーは、ブレーキケーシング若しくはブレーキキャリパの内部に位置しており、これにより、外部の影響から保護されている。ブレーキ操作レバーは摩耗に屈せず、ブレーキの耐用寿命全体のために設計されている。ブレーキ操作レバーには、操作ユニットの力が導入される。ブレーキ操作レバーは、一方では引張応力が、かつ他方では圧縮応力が負荷に応じて発生する曲げビームのように振る舞う。それ故、ブレーキ操作レバーには少なくとも１つの、有利には複数の応力センサが配置される。
【００１２】
ブレーキ操作レバーの代わりに、ブレーキキャリパ自体を測定の場所として使用することもできる。ブレーキキャリパはブレーキの操作時に発生した反力の結果として伸長する。
【００１３】
別の適宜な測定箇所としては、ブレーキキャリパのための閉鎖ケーシングを使用することができる。この閉鎖ケーシングの内側に、又はブレーキキャリパに直接的に、ブレーキ操作レバーが支承体を介して支持されており、これにより制動力は、ブレーキキャリパがねじ固定により複数部材で形成されている場合には閉鎖ケーシングを介して導入され、又は単数部材で形成されている場合にはブレーキキャリパ内に直接的に導入される。この場合、応力は制動力にほぼ比例しており、ブレーキの制御のための測定信号として使用することができる。
【００１４】
測定値は、対応して取り付けられたひずみゲージによって、又は圧電素子によって評価することができ、これらのひずみゲージ又は圧電素子には測定増幅器が後置されている。この場合に得られた信号は、制動力若しくはブレーキトルクに対して直接的な関係にあり、それ故、ブレーキの調節のための測定値として使用することができる。
【００１５】
ひずみゲージは、測定箇所に応じて、１／４ブリッジ（１アクチブゲージ法）、１／２ブリッジ（２アクチブゲージ法）又はフルブリッジ（４アクチブゲージ法）の形で接続され、簡単な測定増幅器によって評価され得るようになっている。
【００１６】
測定箇所に設けられた孔に圧入される圧電素子は、同様に部材の変形に対応する信号を伝達する。
【００１７】
ＤＭＳ（ひずみゲージ）の取付けは、種々異なる方法により行うことができる。
【００１８】
それ故、ひずみゲージは面に貼着されてよい。有利な変化形としては、ＤＭＳはキャリア薄板に取り付けられる。この場合、薄板は組立ラインで生じ得る汚れ、湿気などの不都合な条件下でも測定箇所に容易に溶接することができる。これにより、ＤＭＳを備えたブレーキ操作レバーの工業生産も可能となる。
【００１９】
これに対して、圧電素子は有利には孔に圧入される。しかしながら、このためには所定の許容域を有する孔のみが必要である。これにより、生産は問題なく可能である。
【００２０】
ドイツ連邦共和国特許第１９６４０９０１号明細書につき、電気機械的なブレーキアクチュエータにおいて、センサを用いて緊締作動装置の弾性的な変形を測定し、この変形から、加えられた緊締作動力が測定されることが公知になっている。しかし、このシステムはアクチュエータと操作ユニットとが分離不能なユニットであるという欠点を有する。アクチュエータの交換時には、別の機能原理を備えた操作ユニットにより、センサは省略されてしまう。そこで、本発明は簡単な形式で対策を提供する。
【００２１】
図１及び図３は、それぞれブレーキディスク２（図示しない）に被せられるブレーキキャリパ１を備えたディスクブレーキを示しており、この場合、このブレーキキャリパ１の一方の側には、アクチュエータ３を備えた緊締作動装置（例えば電気的な摩耗調整器）が配置されている。この場合、ブレーキ操作レバー４はブレーキシリンダのピストンロッド（図示しない）に作用する。アクチュエータ３は、摩耗調整のためにブレーキディスク２の方向へ、ブレーキパッド５を前方へ摺動するために働く。ブレーキキャリパ１は、ブレーキ支持体６によって車軸で摺動可能に支承されている（図７）。
【００２２】
本発明によって、特にこの形式のブレーキのために、制動力のための適宜な測定値が提供される。この場合、緊締作動装置は種々異なる機能原理により、例えば空気圧式、電気機械式又は液圧式に操作可能に形成されていてよい。
【００２３】
測定を実施するための１可能性は、ブレーキキャリパ１である。図１はこの変化形を示している。この場合、ブレーキキャリパ１には、ブレーキキャリパ１の、アクチュエータを収容する側からの反力が、反応側に伝達されれる範囲、例えば、ブレーキディスクに被せられる範囲には、ひずみゲージ７（黒い長方形）又は圧電素子８（黒い円形）が取付けられている。少なくとも１つのひずみゲージ又は圧電素子が設けられており、有利には複数のひずみゲージ７又は圧電素子８がブレーキキャリパ１に分配されている。
【００２４】
ブレーキパッドの斜めの摩耗により、非対称的な負荷がブレーキキャリパ１で生じる。それ故、応力を、場合によってはブレーキキャリパ１の両方の側で検出し、この応力の平均値を取ることは有意義である。この配置の利点は、ヒステリシスを有している恐れのある、機械的な中間部材なしに制動力が直接的に測定されることにもある。
【００２５】
択一的／補足的に、ひずみゲージ７又は圧電素子８は、ブレーキキャリパ１の、ブレーキディスクに向いていない方の範囲、又は閉鎖ケーシング９（第２のキャリパ部分にも相当し得る）の内側又は外側の範囲に配置されていてもよい（図２ａ及び図２ｂ）。
【００２６】
図３、図４、図５及び図６によれば、ひずみゲージ７又は圧電素子８は、前記実施例に対して択一的及び／又は補足的に、ブレーキ操作レバー４に配置されており、かつ有利にはブレーキ操作レバー４に設けられた、ピストンロッドのための切欠き１０と、ブレーキ操作レバー４の下側の偏心的な区分１１との間に配置されている。
【００２７】
さらに有利には、ブレーキ操作レバー４の、ブレーキディスクに向いている方の面とブレーキディスクに向いていない方の面とには、それぞれひずみゲージ７及び／又は圧電素子８が配置されている（図３、図５及び図６参照）。
【００２８】
図７は、補足的／択一的な実施例を示しており、この実施例では、ブレーキトルク測定が、ブレーキ支持体６に、及び有利にはこのブレーキ支持体ホーンに配置されたひずみゲージ７又は圧電素子８によって得られる。
【００２９】
ブレーキ操作レバー４及び／又はブレーキキャリパ１又は別の適宜なエレメントに接続されたケーブル１２を介して、図８に示されているように、場合によっては、別のデータ供給導線及び／又は電圧供給導線と協働して、測定信号が測定回路に供給される。
【００３０】
ブレーキ操作レバー４では、１つから４つまでのひずみゲージをブレーキ操作レバー４の表面及び／又は裏面に取り付けることにより、発生した応力を評価するための１／４ブリッジ（１アクチブゲージ法）、１／２ブリッジ（２アクチブゲージ法）、若しくはフルブリッジ（４アクチブゲージ法）が実施され得る。
【００３１】
測定回路は、それぞれ１つの抵抗器ＲＤＭＳ１、ＲＤＭＳ２、ＲＤＭＳ３、ＲＤＭＳ４を形成する４つのひずみゲージ７から成る測定ブリッジ１４を有しており、これらのひずみゲージ７には、測定電圧ＵＥが印加される。図８の測定ブリッジは、場合によっては、小形増幅器の形で設計可能な増幅器１３によって、フルブリッジに補足される。測定ブリッジ１４の出力信号は増幅器１３に供給され、この増幅器１３の出力信号は、制動力に比例した電圧値となる。この値は、場合によっては信号処理ユニット１５に供給され、評価のために、この信号処理ユニット１５からブレーキのための制御装置１６（例えばＥＢＳ制御装置）に供給される。
【００３２】
増幅器１３は小形増幅器の形で、有利にはブレーキ内に組み込まれ得る。この場合、ケーブル１２は、供給電圧を有する２つの供給ケーブルと、測定信号のための２つの導線のみを有していればよい。同様に、増幅器１３をひずみゲージ１の裏面に組み込むことも考慮可能である。
【００３３】
２つ及びより良くは４つのひずみゲージ７による測定時には、測定への温度影響も除去され得る。
【００３４】
増幅器１３は、ブレーキ操作レバー４内に直接的にも組込み可能である（図示しない）。これにより、増幅器までの導線を短く保つことができ、測定信号への妨害が低減される。これに対して択一的に、信号は、ブレーキ操作レバー４の裏面に設けられた送信機を介して、無接触に外側へ伝達され得る。このことは、運動するブレーキ操作レバー４から静止しているキャリパ１への導線を設ける必要がないという利点を有する。測定システムのエネルギ供給は、この場合に無接触にも得られる。
【００３５】
ブレーキを制御するためには、測定信号と制動力との間の関係が求められるべきである。ブレーキ操作レバー４で応力を測定する場合に、データ目盛りに初期設定可能な、図９に示したようにほぼ線状の関係性が生じる。これにより、測定信号にはブレーキを制御及び調節するために必要な制動力が明確に割り当てられ得る。特に、測定のためのブレーキ操作レバー４の適合性ははっきりしている。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による構成形式の第１のディスクブレーキの平面図である。
【００３７】
【図２ａ】本発明による構成形式の第２及び第３のディスクブレーキの背面図である。
【００３８】
【図２ｂ】本発明による構成形式の第２及び第３のディスクブレーキの背面図である。
【００３９】
【図３】本発明による構成形式の第４のディスクブレーキの部分図である。
【００４０】
【図４】図３のディスクブレーキの平面図である。
【００４１】
【図５】図３によるディスクブレーキのブレーキ操作レバーを示す図である。
【００４２】
【図６】図３によるディスクブレーキのブレーキ操作レバーを示す図である。
【００４３】
【図７】本発明による第５のディスクブレーキのブレーキ支持体を示す図である。
【００４４】
【図８】図１から図７までのブレーキのための測定回路を示す図である。
【００４５】
【図９】制動力と検出されたひずみゲージ信号との間の比例関係を、ブレーキ操作レバー並びにブレーキキャリパでの測定に基づき示す図表である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
2005504245.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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2005504245.tif 000014
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2005504245.tif 000018
2005504245.tif 000019
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2005504245.tif 000035
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【国際調査報告】
2005504245.tif 000037
2005504245.tif 000038
2005504245.tif 000039
2005504245.tif 000040
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