DE102012223104A1

DE102012223104A1 - Bremshalter zur Bestimmung einer Maßgröße für eine wirkende Bremskraft an einer Scheibenbremse eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102012223104A1
Application number: DE201210223104
Authority: DE
Inventors: Peter Lohberg; Andreas Heise; Wolfgang Erler; Michael Zydek
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2014-06-18

Abstract

Ein Bremshalter (1) zur Bestimmung einer Maßgröße für eine wirkende Bremskraft (FU) an einer Scheibenbremse eines Kraftfahrzeugs, welcher an dem Kraftfahrzeug befestigbar ist, wobei der Bremshalter (1) zumindest zwei eine Bremsscheibe übergreifende Belagführungsschienen(5a, 5c), an welchen beiderseits der Bremsscheibe angeordnete Reibbeläge in axialer Richtung der Bremsscheibe begrenzt verschiebbar führbar sind, und eine Sensorvorrichtung (16) umfasst, mittels welcher eine durch eine Bremskraftwirkung hervorgerufene Verschiebung (ΔX(U)) zumindest eines Teils des Bremshalters (1), insbesondere einer Belagführungsschiene (5a), in einer ersten Richtung senkrecht zu der axialen Richtung der Bremsscheibe gemessen wird, wobei die Sensorvorrichtung (16) ein erstes (6a) und ein wenigstens ein weiteres Sensorelement (14) aufweist, deren Relativbewegung gemessen wird, soll zusätzliche Maßgrößen von in dem Bremshalter wirkenden Kräften bestimmbar machen. Dazu wird mittels der Sensorvorrichtung (16) in zumindest einer weiteren, von der ersten Richtung verschiedenen Richtung eine durch die Bremskraftwirkung hervorgerufene Verschiebung (ΔY(S)) gemessen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bremshalter zur Bestimmung einer Maßgröße für eine wirkende Bremskraft an einer Scheibenbremse eines Kraftfahrzeugs, welcher an dem Kraftfahrzeug befestigbar ist, wobei der Bremshalter zumindest zwei eine Bremsscheibe übergreifende Belagführungsschienen, an welchen beiderseits der Bremsscheibe angeordnete Reibbeläge in axialer Richtung der Bremsscheibe begrenzt verschiebbar führbar sind, und eine Sensorvorrichtung umfasst, mittels welcher eine durch eine Bremskraftwirkung hervorgerufene Verschiebung zumindest eines Teils des Bremshalters, insbesondere einer Belagführungsschiene, in einer ersten Richtung senkrecht zu der axialen Richtung der Bremsscheibe gemessen wird, wobei die Sensorvorrichtung ein erstes und ein wenigstens ein weiteres Sensorelement aufweist, deren Relativbewegung gemessen wird. Sie betrifft weiterhin eine entsprechende Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren.
Scheibenbremsen für Kraftfahrzeuge weisen gewöhnlich eine auf der Nabe eines zu bremsenden Rades mitlaufende Bremsscheibe auf, an die bei einem Bremsvorgang beidseitig Reibbeläge gepresst werden. Die Reibbeläge sind in einem Bremssattel angeordnet, welcher die Bremsscheibe umspannt. Bevorzugt finden bei Kraftfahrzeugen Schwimmsattelbremsen Verwendung, bei denen der Aktuator nur auf einer Seite der Bremsscheibe angeordnet ist, aber auf Grund des schwimmend gelagerten Sattels bei einem Bremsvorgang auch der auf der anderen Seite der Bremsscheibe angeordnete Reibbelag gegen die Bremsscheibe gedrückt wird. Der Aktuator kann hydraulisch oder – bei elektromechanischen Bremsen – mit Hilfe eines Elektromotors betätigt werden.
Für automatische Bremsregelvorgänge, in denen aktiv durch eine Steuer- und Regeleinheit und nicht (allein) von dem Fahrer Bremsdruck in einer Bremse aufgebaut werden soll, ist es wünschenswert, eine im Betrieb aktuell wirkende Bremskraft möglichst genau zu erfassen, damit die Bremse einerseits möglichst präzise geregelt werden kann und andererseits auch die vom Fahrer geäußerten Bremswünsche genau umgesetzt werden können.
Technische Vorschläge zur Erfassung von Bremskräften sind aus dem Stand der Technik bereits vielfältig bekannt.
So wird in der DE 10 2006 029 978 B3 eine Methode zur Messung der elastischen Aufweitung eines Bremssattels mit Hilfe von Dehnungsstreifen als Maß für die Zuspannkraft bzw. Normalkraft beschrieben.
Die DE 10 2005 013 142 A1 offenbart eine technische Lösung, bei der die Messung der Bremskraft bzw. Umfangskraft an Rahmensätteln durch die Wegmessung zweier gegeneinander beweglicher Maschinenteile durchgeführt wird.
Aus der DE 10 2008 042 298 A1 ist bekannt, zur Bestimmung der Spannkraft einer Scheibenbremse die Aufweitung des Bremssattels mittels einem in einem Hohlraums eines Joch des Bremssattels angeordneten stabförmigen, einseitig eingespannten Halters zu bestimmen, indem die Bewegung des freien Ende des Halters mit einem Magnetsensor gemessen wird.
In der WO 2012/059313 A1 wird ein Bremshalter beschrieben, in dem zur Bestimmung der Umfangskraft eine teilweise Verschiebung des Bremshalters mit Hilfe einer Sensorvorrichtung gemessen wird, wobei die Sensorvorrichtung zwei Sensorelemente aufweist, deren Relativbewegung zueinander detektiert wird. Dazu wird derjenige Haltearm des Bremshalters einer Schwimmsattelbremse, der durch die Zugwirkung der Umfangskraft zwischen äußerem Bremsbelag und Bremsscheibe über die Belagführungsschiene belastet wird, als Balkenfeder benutzt, wobei das Bogenmaß des unter Bremslast auftretenden Biegewinkels dieser Balkenfeder gemessen und als Maß für die an der Scheibe wirksame Umfangskraft gewertet wird. Hierzu ist der Haltearm mit einem rohrförmigen Hohlraum ausgeführt, in den ein starrer Stab hineinragt, der mit einem Ende mechanisch fest in diesem Hohlraum verankert ist und dessen freies Ende sich bei Verbiegung des Haltearms relativ zur Mitte der gegenüber liegenden Seite des Hohlraums verschiebt. Die Verschiebung wird als Maß für die Bremskraft an der Scheibe gewertet und durch zwei sensorische Partialkomponenten, nämlich die beiden oben genannten Sensorelemente, gemessen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Bremshalter dahingehend zu verbessern, dass zusätzliche Maßgrößen von in dem Bremshalter wirkenden Kräften bestimmbar werden. Weiterhin sollen eine entsprechende Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren angegeben werden.
In Bezug auf den Bremshalter wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mittels der Sensorvorrichtung in zumindest einer weiteren, von der ersten Richtung verschiedenen Richtung eine durch die Bremskraftwirkung hervorgerufene Verschiebung gemessen wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass für Regelvorgänge vorrangig eine Kenntnis der Umfangskraft vorteilhaft ist, da diese in der Regel ein geeignetes Maß für die Größe der Bremskraft darstellt. Die alleinige Kenntnis der Zuspannkraft bzw. Normalkraft, d. h. der Kraft, mit der die Bremsbeläge durch den Aktuator gegen die Bremsscheibe gepresst werden, eignet sich dazu nur bedingt, da unterschiedliche Reibung zwischen Belägen und Scheibe zu unterschiedlich starker effektiver Bremskraft führt.
Eine noch präzisere Regelung von Bremsvorgängen wird ermöglicht, wenn noch zusätzliche Informationen über die in der Bremse wirkenden Kräfte zur Verfügung stehen. Insbesondere der Reibungskoeffizient für die zwischen Belägen und Bremsscheibe wirkende Reibung ist eine wertvolle Information. In Verbindung mit dem Reibwert zwischen Rad und Fahrbahnbelag, welcher durch Modellrechnungen und/oder Schlupfmessungen ermittelt werden kann, können Bremsvorgänge noch präziser geregelt werden und dadurch Bremswege verkürzt werden, was eine entscheidende Sicherheitsverbesserung darstellt. Dieser Reibungskoeffizient ergibt sich aus dem Verhältnis von Umfangskraft und Normalkraft.
Wie nunmehr erkannt wurde, lassen sich zusätzliche Messgrößen über Kräfte in der Bremse erfassen, indem die Sensoranordnung ertüchtigt wird, in einer weiteren, von der ersten Richtung verschiedenen Richtung teilweise Verschiebungen des Bremshalters zu messen. Verschieden bedeutet in diesem Zusammenhang, dass zwei Vektoren, die man den beiden Richtungen zuordnet, nicht kolinear sind. Die Sensoranordnung misst also richtungsselektiv in zwei Richtungen.
Bevorzugt ist die weitere Richtung senkrecht zu der axialen Richtung der Bremsscheibe. Das heißt, die erste Richtung und die weitere Richtung spannen eine zur axialen Richtung der Bremsscheibe senkrechte Ebene auf. In dieser Ebene wirken sowohl die Umfangskraft als auch die Spannkraft bzw. Normalkraft und wirken sich als Verschiebungen eine Teils der Haltearms in dieser Ebene aus, so dass durch Messungen von Richtungen in dieser Ebene diese Kräfte präzise bestimmt werden können.
Die erste und die weitere Richtung sind vorteilhafterweise orthogonal zueinander, so dass auf diese Weise orthogonale Komponenten der an dem Bremshalter anliegenden Gesamtkraft gemessen werden können. Die zwei gemessenen Komponenten bzw. Richtungen können dann so gemessen werden, dass sie auch physikalisch unterschiedlichen Kräften entsprechen, so dass diese Kräfte unabhängig voneinander bestimmt werden können.
Zur Erfassung der wirkenden Kräfte, insbesondere der Umfangskraft und der Spannkraft, ist das weitere Sensorelement vorteilhafterweise als richtungsselektiver Sensor ausgestaltet, welcher eine Relativbewegung des ersten und weiteren Sensorelementes in zwei räumlichen Dimensionen erfasst. Das bedeutet, dass das von diesem Sensor produzierte Signal simultan Informationen über Verschiebungen in beide Richtungen liefert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind zwei weitere Sensorelemente vorgesehen, von denen jedes die Relativbewegung zwischen sich und dem ersten Sensorelement in jeweils einer Richtung misst. Dementsprechend liefert jedes Signal der beiden Sensoren getrennt Informationen bzw. Daten über die Verschiebung in der gemessenen Richtung. Dabei werden die zwei Sensorelemente vorzugsweise ohne Verdrehwinkel in Bezug auf die Messrichtungen ausgerichtet, so dass die Signale der beiden Sensorelemente direkt in Bezug zur wirkenden Kraft gesetzt werden können. Liegt ein Verdrehwinkel vor, so lassen sich mit Hilfe trigonometrischer Funktionen. d. h. einer effektiven Drehung des Koordinatensystems, die Komponenten der Kräfte bestimmen.
Das erste und das weitere Sensorelement wirken vorteilhafterweise nach einem magnetischen Messprinzip zusammen. Dies kann insbesondere mit Hilfe des anisotropen magnetoresistiven (AMR) Effektes realisiert werden. Dabei erzeugt beispielsweise eines der Sensorelemente ein, vorzugsweise rotationssymmetrisches, Magnetfeld, und das zweite bzw. weitere Sensorelement reagiert richtungsabhängig bzw. -selektiv auf das Magnetfeld.
Alternativ dazu können das erste und das weitere Sensorelement auch nach einem optischen Prinzip zusammenwirken. In diesem Fall wird vorzugsweise von dem weiteren Sensorelement optisch, insbesondere durch das Registrieren von Licht, beispielsweise von einem Laserstrahl, die Auslenkung des ersten Sensorelementes bestimmt bzw. gemessen. Dabei kann das erste Sensorelement von einer Lichtquelle angestrahlt werden und das Licht auf das weitere Sensorelement, welches vorzugsweise als flächenhafter, lichtempfindlicher Sensor ausgestaltet ist, in Abhängigkeit von den wirkenden Kräften, ablenken.
Bevorzugt umfasst dabei das erste Sensorelement eine Anordnung einer Anzahl von Spiegeln, insbesondere Mikrospiegeln, wobei das weitere Sensorelement als zweidimensionaler lichtempfindlicher Sensor, insbesondere als ortsfestes Flächenarray aus lichtempfindlichen Elementen, ausgestaltet ist, wobei ein Laser vorgesehen ist, der auf wenigstens einen Spiegel ausgerichtet ist.
Vorteilhafterweise sind das erste und weitere Sensorelement an dem Bremshalter angeordnet. Dadurch kann die Sensorvorrichtung einfach und kostengünstig montiert werden. Um eine möglichst hohe Messauflösung zu erreichen, erstreckt sich das erste Sensorelement bevorzugt entlang einer Belagführungsschiene, so dass bei wirkenden Bremskräften eine möglichst große Verschiebung bzw. Verformung der Belagführungsschiene erfasst werden kann.
In Bezug auf die Vorrichtung wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit einem an dem Kraftfahrzeug befestigten Bremshalter und mit einer Steuer- und Regeleinheit, die eingangsseitig mit der Sensorvorrichtung verbunden ist und eine Bremsregelung anhand wenigstens eines Messsignals der Sensorvorrichtung durchführt. Bevorzugt umfasst die Steuer- und Regeleinheit eine Verarbeitungslogik zur Ermittlung bzw. Bestimmung einer Bremsenstellgröße und/oder einer wirkenden Bremskraft oder eines wirkenden Bremsmomentes anhand wenigstens eines Messsignals der Sensorvorrichtung.
In Bezug auf das Verfahren wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwei durch eine Bremskraftwirkung hervorgerufene Verschiebungen zumindest eines Teils des Bremshalters durch eine Sensorvorrichtung mit einem ersten und wenigstens einem weiteren Sensorelement, welche beide an dem Bremshalter angeordnet sind, gemessen werden.
In einer bevorzugten Version des Verfahrens wird aus dem Verhältnis der Verschiebungen und/oder dem mittels der Verschiebungen bestimmten Verhältnis von Umfangskraft zu Spannkraft ein die Reibung zwischen Bremsbelägen und Bremsscheibe charakterisierender Reibungskoeffizient bestimmt.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass durch die Messung einer zweiten, zumindest teilweisen Verschiebung des Bremshalters Messgrößen zu weiteren in der Bremse und dem Bremshalter wirkenden Kräften gewonnen und in Bremsregelvorgängen eingesetzt werden können. Eine zur Umfangskraft orthogonal gemessene Komponente ist ein Maß für die an der Bremse wirkende Spannkraft und damit für die über die Bremsaktorik eingeleitete Normalkraft. Die vorliegende Anordnung bzw. Sensorvorrichtung nutzt dieses Grundprinzip, um unter Verzicht auf Drucksensoren und damit auf kostengünstige und robuste Weise ein Maß für die effektive Zuspannkraft an der Bremse zu gewinnen.
Durch die Bestimmung von Verschiebungen bzw. Auslenkungen des ersten Sensorelementes in zwei orthogonalen Richtungen mit Hilfe zumindest eines weiteren Sensorelementes können also simultan die Umfangskraft und die Normalkraft bestimmt werden, aus denen sich weitere den Bremsenzustand charakterisierende Größen wie beispielsweise der Reibungskoeffizient bestimmen lassen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in stark schematisierter Darstellung:
1 einen Bremshalter in einer bevorzugten Ausführungsform für eine Schwimmsattelbremse in einer rückseitigen Ansicht,
2 den Bremshalter aus 1 in einer Draufsicht,
3 den linken Haltearm des Bremshalters gemäß der 1 und 2 in einer perspektivischen Darstellung,
4 einen vergrößerten Ausschnitt des Haltearms aus der rückseitigen Darstellung aus 1 in kräftefreiem Zustand mit einem überlagerten Koordinatensystem und einem Stabmagneten im kräftefreien Zustand,
5 den Ausschnitt gemäß 4 mit einer Mittelpunktsverschiebung des Stabmagneten infolge einer Spannkraft,
6 den Ausschnitt gemäß der 4 und 5 mit einer Mittelpunktsverschiebung infolge eines Zusammenwirkens von einer Umfangskraft und einer Spannkraft,
7 Ergebnisse einer Simulation für die zu erwartenden Auslenkungen, jeweils als Funktion einer wirkenden Bremskraft, und
8 eine Sensoranordnung zur Erfassung der Messgrößen für Umfangskraft und Spannkraft.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Ein in 1 in einer rückseitigen Darstellung und in 2 in einer Draufsicht gezeigter Bremshalter 1 für eine als Scheibenbremse ausgestaltete Schwimmsattelbremse ist über Schraubverbindungen 2 mit einem Chassis 3 eines Kraftfahrzeuges mechanisch ortsfest verschraubt. Der Bremshalter 1 weist beidseitig jeweils einen Haltearm 5, 5b mit jeweils einer Belagführungsschiene 5a, 5c auf, wobei bei einem Bremsvorgang der links gezeichnete Haltearm 5 durch Zug belastet wird.
Der Bremshalter 1 weist in dem Haltearm 5 eine Bohrung 4 durch dessen neutrale Faser auf. Mit Bezugnahme auf 3 ist an einem Befestigungsende 7 der Bohrung 4 ein als erstes Sensorelement 6a einer Sensorvorrichtung 16 (siehe dazu 8) fungierender Stab 6 aus magnetisch leitendem Stahl befestigt. In das nicht befestigte bzw. freie Ende des Stabes 6 ist ein Stabmagnet 8 eingebracht, welcher im Wesentlichen aus einem Material der Elementengruppe der seltenen Erden besteht und damit eine sehr hohe magnetische Energiedichte aufweist. Alternativ dazu können auch herkömmliche Materialien wie Eisen, Kobalt, Nickel oder Ferrit verwendet werden.
Bei einem Bremsvorgang, bei dem durch die im Bremshalter 1 wirkenden Kräfte dieser an unterschiedlichen Stellen unterschiedlich große Verschiebungen erfährt, wird sich der Stabmagnet 8 gegenüber einem ortsfesten Koordinatensystem 8a verschieben. Die x-Achse 8b weist nach rechts, während die y-Achse 8c nach oben weist. Verschiebungen des Stabmagneten 8 in Richtung der negativen x-Achse 8b werden auf Grund einer mit einem Pfeil symbolisierten 8d Umfangskraft FU hervorgerufen, während Verschiebungen in Richtung der y-Achse 8c auf einer mit einem Pfeil 8e symbolisierten wirkenden Spannkraft F_S beruhen. Die Umfangskraft F_U wirkt also in Richtung der negativen x-Achse 8b, die einer Querrichtung 20 entspricht, die im Wesentlichen einer Richtung durch zwei identische Teile der beiden Haltearme 5, 5b entspricht. Die Spannkraft F_S wirkt in Richtung der positiven y-Achse, die senkrecht zur Querrichtung 20 und x-Achse 8b ist.
In 4 ist ein vergrößerter Ausschnitt des oberen Teils des Haltearms 5 aus 1 in kräftefreiem Zustand dargestellt, wobei der Mittelpunkt 18 des Koordinatensystems 8a mit der kräftefreien bzw. Ruheposition des Stabmagneten 8 in Übereinstimmung gebracht wurde. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist im Koordinatenmittelpunkt lediglich der stirnseitige Pol des Stabmagneten 8 ohne seine Einbettung in den Stab 6 dargestellt. Zu sehen ist weiterhin die Bohrung 4, in die der den Stabmagneten 8 tragende Stab 6 eingebracht ist.
Die 5 zeigt wieder den Ausschnitt des Haltearms gemäß 4 mit dem Unterschied, dass nun eine Spannkraft F_S in positiver Richtung der y-Achse 8c wirkt. Auf Grund der wirkenden Spannkraft F_S haben sich Bohrung 4 und Stabmagnet 8 in positiver Richtung der y-Achse 8c verschoben, wobei der Stabmagnet 8 nur in der kräftefreien Position gezeigt ist, und das verschobene stirnseitige Bohrungsende gestrichelt gezeichnet ist. Daraus ergibt sich eine Verschiebung ΔY(S), d. h., die Verschiebung in Y-Richtung ist eine Funktion der Größe der Spannkraft F_S.
In 6 ist wieder der Ausschnitt gemäß der 4 und 5 dargestellt, diesmal für den Fall, dass sowohl eine Umfangskraft F_U als auch eine Spannkraft F_S wirken. Dementsprechend haben sich Stabmagnet 8 und Bohrung 4 sowohl in y-Richtung um den Betrag ΔY(S) als auch in negativer x-Richtung um den Betrag Δ X(U) verschoben, d. h., die letztere Verschiebung ist eine Funktion der Größe der angreifenden Umfangskraft F_U. Dabei entspricht bei diesen im Vergleich zu den räumlichen Dimensionen des Bremshalters 1 kleinen Verschiebungen die jeweilige Verschiebung ungefähr dem Bogenmaß, um das der Stabmagnet 8 ausgelenkt wird.
Die bei einem konkreten Bremsvorgang zu erwartenden Auslenkungen bzw. Verschiebungen ΔY(S) und ΔX(U) in Mikrometern als Funktion einer wirkenden Bremskraft F_U in der Einheit kN sind in 7 dargestellt und entspringen einer Simulationsrechnung unter der Maßgabe einer angenommenen Lastverteilung von 30 % für den äußeren Bremsbelag und 70 % für den inneren Bremsbelag an der Kolbenseite. Für beide Auslenkungen gilt, dass diese in einem Bereich bis ca. 3 kN linear mit der Bremskraft steigen. Die Auslenkung ΔX(U) wächst dann auch für größere Bremskräfte bis ca. 12,5 kN linear an, und knickt dann mit linearem Verhalten, aber geringerer Steigung ab. Die Auslenkung ΔY(S) wächst auf Grund der quadratischen Kennlinie bzw. Federkennlinie des Bremssattels im Wesentlichen quadratisch als Funktion der Bremskraft.
Ein Ausschnitt des Haltearms 5 mit einer Sensorvorrichtung 16 zur Erfassung der Messgrößen ist in 8 dargestellt. Die Sensormechanik, zu der die Bohrung 4, der Stab 6 und der Stabmagnet 8, welcher das erste Sensorelement 6a darstellt, gehören, endet in der Ebene A-B. Zwischen den Ebenen A-B und C-D ist ein Formteil 9 aus nichtmagnetischem Material angeordnet und mit der Sensormechanik in der Ebene A-B durch eine Klebung ortsfest verbunden. Als nichtmagnetische Materialien eignen sich hierzu beispielsweise Kunststoffe, Aluminium oder Mischungen derselben. Wesentliche Kriterien für die Materialauswahl sind Festigkeit und Wärmeverträglichkeit unter den während eines Bremsvorganges im Bremssattel herrschenden physikalischen Bedingungen.
Das Formteil 9 dient zum einen der präzisen Führung eines Fühlerkopfes 10 und zum anderen der Befestigung eines Fühlerkörpers 11 mit einem angeschlossenen Kabel 12 bzw. einer angeschlossenen elektrischen Leitung an der Ebene C-D über Schraubverbindungen 13a, 13b. In den Fühlerkopf 10 ist als weiteres Sensorelement 14 eine einzelne, richtungsselektive Partialkomponente eingebettet. Diese wirkt zusammen mit dem rotationssymmetrischen Magnetfeld des Stabmagneten 8, welcher die zweite Partialkomponente darstellt. Das weitere Sensorelement 14 liefert dementsprechend ein Signal, welches Auskunft über beide Verschiebungen bzw. Auslenkungen ΔX(U) und ΔY(S) gibt.
In einer alternativen Ausführung, die hier nicht dargestellt ist, sind zwei separate, magnetosensorische weitere Sensorelemente 14 vorgesehen, welche in zwei zueinander orthogonalen Richtungen selektiv sind und separat jeweils die Auslenkung ΔX(U) bzw. ΔY(S) messen. Diese wirken parallel bzw. zeitgleich, aber unabhängig voneinander, mit dem rotationssymmetrischen Feld des Stabmagneten 8 zusammen. Das heißt, jede der beiden weiteren Sensorelemente 14 liefert ein getrenntes Signal, das jeweils ein Maß für die entsprechende, von diesem Sensorelement 14 gemessene Verschiebung ist. Bevorzugt sind die beiden richtungsselektiven Partialkomponenten bzw. weiteren Sensorelemente ohne Verdrehwinkel auf die Messrichtung ausgerichtet. Das heißt, jede der beiden Partialkomponenten misst jeweils nur die Auslenkung in einer der beiden Richtungen. Auch mit einem Verdrehwinkel ist die Anordnung möglich, dann müssen allerdings unter Kenntnis dieses Winkels dieser aus dem jeweils gemessenen Signal heraus gerechnet werden, bzw. mit Hilfe des Winkels die tatsächlichen Verschieben bestimmt werden. Als magnetosensorische Sensorelemente 14 bzw. Partialkomponenten eignen sich beispielsweise AMR-Winkelsensoren der Firma Sensitec.
Die Darstellung des Haltearms in 8 entspricht in maßstäblicher Vergrößerung bevorzugten natürlichen Proportionen. Der Durchmesser der Bohrung 4 beträgt 5 mm, der Durchmesser des Stabes 6 beträgt 3 mm. Der Stabmagnet 8 ist aus CoSm-Material gefertigt und besitzt einen Durchmesser von 1,5 mm und eine Länge von 3 mm.
In einer weiteren bevorzugten, hier nicht dargestellten Ausführungsform ist der Stabmagnet 8 durch eine Anordnung aus Mikrospiegeln ersetzt. Weiterhin ist ein Miniatur-Laser oder eine Laserdiode vorgesehen, wobei in jedem Zustand der Bremse (kräftefrei oder mit wirkender Umfangskraft und Normalkraft) wenigstens ein Mikrospiegel von dem Miniatur-Laser angestrahlt wird. Der Laser ist dabei vorteilhafterweise an oder in dem Formteil ortsfest integriert. Es ist in dieser Ausführungsvariante weiterhin ein weiteres Sensorelement 14 vorgesehen, welches als zweidimensionaler lichtempfindlicher Sensor ausgestaltet ist, insbesondere als ortsfest installiertes Flächenarray. Dazu eignet sich beispielsweise ein CCD-Sensor. Durch einen zweidimensionalen Sensor ist eine Bestimmung der beiden Auslenkungen ΔX(U) und ΔY(S) auf komfortable Weise dadurch möglich, dass das Pixel bzw. Lichtelement oder die Mehrzahl der Pixel bzw. Lichtelemente in dem Sensor bestimmt wird, auf die der Laserstrahl trifft.
Bezugszeichenliste

1: Bremshalter
2: Schraubverbindung
3: Chassis
4: Bohrung
5: Haltearm
5a: Belagführungsschiene
5c: Belagführungsschiene
6: Stab
6a: erstes Sensorelement
7: Befestigungsende
8: Stabmagnet
8a: Koordinatensystem
8b: x-Achse
8c: y-Achse
8d: Pfeil
8e: Pfeil
9: Formteil
10: Fühlerkopf
11: Fühlerkörper
12: Kabel
13a: Schraubverbindung
13b: Schraubverbindung
14: weiteres Sensorelement
16: Sensorvorrichtung
18: Mittelpunkt
20: Querrichtung
F_U: Umfangskraft
F_S: Spannkraft
μ: Reibungskoeffizient

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006029978 B3 [0005]
DE 102005013142 A1 [0006]
DE 102008042298 A1 [0007]
WO 2012/059313 A1 [0008]

Claims

Bremshalter (1) zur Bestimmung einer Maßgröße für eine wirkende Bremskraft (F_U) an einer Scheibenbremse eines Kraftfahrzeugs, welcher an dem Kraftfahrzeug befestigbar ist, wobei der Bremshalter (1) zumindest zwei eine Bremsscheibe übergreifende Belagführungsschienen (5a, 5c), an welchen beiderseits der Bremsscheibe angeordnete Reibbeläge in axialer Richtung der Bremsscheibe begrenzt verschiebbar führbar sind, und eine Sensorvorrichtung (16) umfasst, mittels welcher eine durch eine Bremskraftwirkung hervorgerufene Verschiebung (ΔX(U)) zumindest eines Teils des Bremshalters (1), insbesondere einer Belagführungsschiene (5a), in einer ersten Richtung senkrecht zu der axialen Richtung der Bremsscheibe gemessen wird, wobei die Sensorvorrichtung (16) ein erstes (6a) und ein wenigstens ein weiteres Sensorelement (14) aufweist, deren Relativbewegung gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Sensorvorrichtung (16) in zumindest einer weiteren, von der ersten Richtung verschiedenen Richtung eine durch die Bremskraftwirkung hervorgerufene Verschiebung (ΔY(S))gemessen wird.
Bremshalter (1) nach Anspruch 1, wobei die weitere Richtung senkrecht zu der axialen Richtung der Bremsscheibe ist.
Bremshalter (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste und die weitere Richtung orthogonal zueinander sind.
Bremshalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das weitere Sensorelement (14) als richtungsselektiver Sensor ausgestaltet ist, welcher eine Relativbewegung des ersten (6a) und weiteren Sensorelementes (14) in zwei räumlichen Dimensionen erfasst.
Bremshalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zwei weitere Sensorelemente (14) vorgesehen sind, von denen jedes die Relativbewegung zwischen sich und dem ersten Sensorelement (6a) in jeweils einer Richtung misst.
Bremshalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste (6a) und das weitere Sensorelement (14) nach einem magnetischen Messprinzip zusammenwirken.
Bremshalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste (6a) und das weitere Sensorelement (14) nach einem optischen Prinzip zusammenwirken.
Bremshalter (1) nach Anspruch 7, wobei das erste Sensorelement (6a) eine Anordnung einer Anzahl von Spiegeln, insbesondere Mikrospiegeln, umfasst, und wobei das weitere Sensorelement (14) als zweidimensionaler lichtempfindlicher Sensor, insbesondere als ortsfestes Flächenarray aus lichtempfindlichen Elementen, ausgestaltet ist, wobei ein Laser vorgesehen ist, der auf wenigstens einen Spiegel ausgerichtet ist.
Vorrichtung zur Ermittlung einer Maßgröße für eine wirkende Bremskraft (F_U) an einer, insbesondere hydraulisch betätigbaren, Scheibenbremse eines Kraftfahrzeugs, mit einem an dem Kraftfahrzeug befestigten Bremshalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und mit einer Steuer- und Regeleinheit, die eingangsseitig mit der Sensorvorrichtung (16) verbunden ist und eine Bremsregelung anhand wenigstens eines Messsignals der Sensorvorrichtung (16) durchführt.
Verfahren zur Ermittlung einer Maßgröße für eine wirkende Bremskraft (F_U) an einer, insbesondere hydraulisch betätigbaren, Scheibenbremse, eines Kraftfahrzeuges mit einem an dem Kraftfahrzeug befestigten Bremshalter (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei durch eine Bremskraftwirkung hervorgerufene Verschiebungen (ΔX(U), ΔY(S)) zumindest eines Teils des Bremshalters (1) durch eine Sensorvorrichtung (16) mit einem ersten (6a) und wenigstens einem weiteren Sensorelement (14), welche beide an dem Bremshalter angeordnet sind, gemessen werden.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei aus dem Verhältnis der Verschiebungen (ΔX(U) und ΔY(S)) und/oder dem mittels der Verschiebungen (ΔX(U) und ΔY(S)) bestimmten Verhältnis von Umfangskraft (F_U) zu Spannkraft (F_S) ein die Reibung zwischen Bremsbelägen und Bremsscheibe charakterisierender Reibungskoeffizient (μ)bestimmt wird.