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Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erfassen von Relativbewegungen
zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil einerseits und
dem zweiten Bauteil und einem dritten Bauteil andererseits gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Um
bei zwei relativ zueinander bewegbaren Bauteilen, wie z. B. dem
Zylindergehäuse
und dem Kolben eines Arbeitszylinders, den Kolbenweg erfassen zu
können,
ist es denkbar, an dem einen Bauteil ein z. B. als Widerstandsbahn
ausgebildetes erstes Sensorelement und an dem anderen Bauteil ein
als Schleifer ausgebildetes zweites Sensorelement anzuordnen, wobei
das zweite Sensorelement auf dem ersten Sensorelement gleitend geführt wird.
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Soll
die Bewegung von drei relativ zueinander bewegbaren Bauteilen erfaßt werden,
so ist zusätzlich
zu dem aus dem ersten Sensorelement und dem zweiten Sensorelement
bestehenden Sensor ein weiterer, in der gleichen Art ausgebildeter
Sensor vorzusehen, wobei ein erstes Sensorelement des zweiten Sensors
am zweiten Bauteil und ein zweites Sensorelement des zweiten Sensors
am dritten Bauteil angeordnet werden muß. Mittels dieser beiden Sensoren
ist es möglich,
den Differenzweg zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil
sowie den Differenzweg zwischen dem zweiten Bauteil und dem dritten
Bauteil zu erfassen. Eine derartige, aus zwei Sensoren bestehende
Einrichtung erfordert einen relativ großen Bauteile- und Fertigungsaufwand.
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Aus
der
GB 2 239 522 A ist
ein kombinierter Weg-Kraft-Sensor
bekannt, der von einer Folie gebildet wird, welche U-förmig gefaltet
zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil, die relativ zueinander
verschiebbar sind, angeordnet ist. Die Folie besteht aus zwei Polymerlagen,
die zusammenlaminiert sind, wobei die eine Lage mit Elektroden und
die andere Lage mit Halbleitermaterial beschichtet ist. Mit ihrem
einen Ende ist die Folie an dem ersten Bauteil und mit ihrem anderen
Ende an dem zweiten Bauteil befestigt. Mit einer entsprechenden
Beschaltung lässt
sich bei einer Linearbewegung des jeweils einen Bauteiles relativ
zu dem jeweils anderen Bauteil die Positionsänderung des Messpunktes und
somit der zurückgelegte
Weg des jeweils einen Bauteiles bestimmen.
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Ein
Weg-Kraft-Sensor der vorstehend erwähnten Art ist z.B. auch aus
der Veröffentlichung „Berühren sie
die Zukunft...durch Foliendrucksensoren von Interlink Electronics" bekannt.
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Ebenso
zeigt die
US 5,008,497 eine
kombinierte Weg-Kraft-Sensoreinrichtung,
die ähnlich
ausgebildet ist wie die in der
GB
2 239 522 angegebene Weg-Kraft-Sensoreinrichtung.
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Jedoch
auch mit den drei zuletzt genannten Sensoreinrichtungen ist nur
das Erfassen einer Relativbewegung zwischen zwei Bauteilen möglich.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Erfassen
von Relativbewegungen zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten
Bauteil einerseits und zwischen dem zweiten Bauteil und einem dritten
Bauteil andererseits zu schaffen, die sich mit einfachen Mitteln
herstellen läßt.
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Diese
Aufgabe wird mit der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst. Weiterbildungen
und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
Erfindung bietet insbesondere den Vorteil, bei einer Anordnung von
drei relativ zueinander bewegbaren Bauteilen mit nur einem Sensor
den Differenzweg des ersten Bauteiles zum zweiten Bauteil und den
Differenzweg des zweiten Bauteiles zum dritten Bauteil erfassen
zu können.
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Der
Bauteile- und Fertigungsaufwand für die erfindungsgemäße Einrichtung
ist gering. Zudem ist der Platzbedarf der Sensoreinrichtung in einer
Bauteilegruppe minimal.
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Die
erfindungsgemäße Einrichtung
läßt sich aufgrund
ihres geringen Platzbedarfs besonders gut in Bremseinrichtungen
für Fahrzeuge,
insbesondere in Scheibenbremsen zur Bremsbelagverschleiß-Sensierung
einsetzen.
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Bei
Schwimmsattel- oder auch Schwimmrahmen-Scheibenbremsen kann die
erfindungsgemäße Einrichtung
außer
zur Belagverschleißsensierung auch
noch zur zusätzlichen
Funktionsüberwachung der
Scheibenbremse (Relativbewegung zwischen Bremskolben und Bremssattel – Relativbewegung zwischen
Bremssattel und Bremsträger)
eingesetzt werden.
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Dadurch,
daß in
der erfindungsgemäßen Einrichtung
ein kombinierter Weg-Kraft-Sensor mit zwei Ausgangssignalen eingesetzt
wird, wobei das erste Ausgangssignal der Position eines auf einer Wegsensorbahn
rollend oder gleitend geführten Kraftübertragungsgliedes
entspricht und das zweite Ausgangssignal der Größe der von dem Kraftübertragungsglied
auf die Wegsensorbahn ausgeübten
Kraft entspricht, wobei jedes der beiden Ausgangssignale einen weg
darstellt, ist es möglich,
eine Relativbewegung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil
sowie dem zweiten Bauteil und dem dritten Bauteil zu erfassen.
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Mittels
einer geeigneten elektrischen Auswerte- und Regelschaltung kann
der Differenzweg zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil
sowie zwischen dem zweiten Bauteil und dem dritten Bauteil ermittelt
werden, woraus bei der Anordnung der erfindungsgemäßen Einrichtung
an einer Scheibenbremse auf den Bremsbelagverschleiß und auf
die ordnungsgemäße Funktion
oder auf Funktionsstörungen
an den die Bremsbelagträger antreibenden
Bauelementen geschlossen werden kann.
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Aus
der
DE 2 123 750 A ist
eine Scheibenbremse mit einer Sensoreinrichtung zur Sensierung des
Bremsbelagverschleißes
bekannt. Die Sensoreinrichtung umfasst ein mit einem Führungsteil
für den
Bremssattel bzw. ein mit dem Bremssattel ortsfest verbundenes Potentiometer,
dessen Betätigungsorgan
mit dem Bremssattel bzw. mit dem Führungsteil gekoppelt ist, derart,
dass eine Verschiebung des Bremssattels auf dem Führungsteil
zu einer entsprechenden Veränderung
des elektrischen Widerstandes des Potentiometers und damit zu einer Veränderung
der elektrischen Spannung am Potentiometer führt.
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Des
weiteren ist aus der
DE
37 07 821 A1 eine Scheibenbremse mit einer Einrichtung
zum Sensieren des Bremsbelagverschleißes bekannt, bei welcher die
Einrichtung zum Sensieren des Bremsbelagverschleißes als
induktiver Geber ausgebildet ist, der eine Spule mit Kern aufweist.
Der Kern wird von einem Stift gebildet, der mit einer den Bremsbelag
tragende Platte verbunden ist und die Induktivität der Spule je nach Belagstärke mehr
oder weniger verändert.
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Mit
den aus diesen beiden Veröffentlichungen
bekannten Einrichtungen lässt
sich jedoch nur eine Relativbewegung zwischen einem ersten Bauteil
und einem zweiten Bauteil erfassen. Es ist mit diesen bekannten
Einrichtungen jedoch nicht möglich,
bei Verwendung nur eines Sensors zusätzlich eine Relativbewegung
zwischen dem zweiten Bauteil und einem dritten Bauteil zu erfassen.
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Anhand
der Zeichnung werden nachfolgend zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 schematisch
eine Schwimmsattel-Scheibenbremse
mit einer Einrichtung zum Erfassen einer Relativbewegung zwischen
Bremssattel und Bremskolben sowie zwischen Bremssattel und Bremsträger und
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2 drei
Bauteile, wobei zwei Bauteile parallel zueinander verschiebbar und
ein Bauteil zu diesen beiden Bauteilen verschwenkbar angeordnet sind.
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In 1 ist
schematisch eine Scheibenbremse dargestellt, die im wesentlichen
aus einem Bremsträger
(17), einem Bremssattel (29) mit Bremskolben (3)
sowie Bremsbelagträgern
(25, 28) mit Bremsbelägen (26, 27)
und einer Bremsscheibe (24) besteht.
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Der
Bremssattel (29) ist in einer Führung (16) des Bremsträgers (17)
in Längsrichtung
der Drehachse der Bremsscheibe (24) verschiebbar gelagert. Er
weist einen inneren Schenkel (2) und einen äußeren Schenkel
(1) auf, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen,
und einen Teil der Bremsscheibe (24) übergreifen, derart, daß dieser
Teil der Bremsscheibe (24) zwischen den Schenkeln (1)
und (2) gelegen ist.
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Der
innere Schenkel (2) des Bremssattels (29) weist
eine Ausnehmung (4) auf, in welcher der Bremskolben (3)
mittels eines Dichtringes (6) abgedichtet in Längsrichtung
der Drehachse der Bremsscheibe (24) bewegbar angeordnet
ist. Der äußere Schenkel
(1) wirkt mit dem Bremsbelagträger (28) zusammen
und der Bremskolben (3) wirkt mit dem Bremsbelagträger (25)
zusammen. Die beiden Bremsbelagträger (25) und (28)
mit den Bremsbelägen
(26) und (27) sind so zu den Schenkeln (1, 2)
des Bremssattels (29) und so zu der Bremsscheibe (24) angeordnet,
daß je
ein Bremsbelagträger
(25, 28) mit Bremsbelag (26, 27)
je einer der einander abgewandten Seiten der Bremsscheibe (24)
gegenüberliegt.
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Von
der dem Bremsbelagträger
(25) abgewandten Seite des Bremskolbens (3) wird
eine Druckmittelkammer (5) im inneren Schenkel (2)
begrenzt, welche über
einen Durchlaß (7)
in der die Druckmittelkammer (5) begrenzenden Wand des
inneren Schenkels (2), eine Druckmittelleitung (8),
eine Regelventileinrichtung (31) und eine Druckmittelleitung
(30) mit einer nicht dargestellten Druckmittelquelle verbindbar
ist.
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Die äußere Mantelfläche des
Bremskolbens (3) weist eine in Richtung der Längsachse
des Bremskolbens (3) verlaufende Ausnehmung (18)
auf, in welcher eine als Wegsensorbahn (9) dienende FPSR-Folie
(Force Pressure Sensing Resistor) angeordnet ist. Die Tiefe der
Ausnehmung (18) ist so bemessen, daß die dem Boden der Ausnehmung (18)
abgewandte Oberfläche
der FPSR-Folie mit der äußeren Mantelfläche des
Bremskolbens (3) abschließt.
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Der
innere Schenkel (2) des Bremssattels (29) weist
im Bereich der Lauffläche
für den
Bremskolben (3) eine Durchgangsöffnung (20) auf, die
quer zur Längsachse
der Ausnehmung (4) für
den Bremskolben (3) verlaufend sich von der dem Bremsträger (17)
zugewandten Seite des Bremssattels (29) ausgehend bis zur
Lauffläche
für den
Bremskolben (3) hin erstreckt.
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Am
Bremsträger
(17) ist auf der dem Bremssattel (29) zugewandten
Seite eine als Schräge
(22) ausgebildete Hilfseinrichtung vorgesehen, die von der
der Bremsscheibe (24) zugewandten Seite des Bremsträgers (17)
ausgehend sich in Richtung auf den Bremssattel (29) zu
ansteigend über
einen Teilbereich der dem Bremssattel (29) zugewandten
Seite des Bremsträgers
(17) erstreckt.
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In
der Durchgangsöffnung
(20) des Bremssattels (29) ist eine Druckfeder
(21) angeordnet, die mit ihrem einen Ende eine in der Durchgangsöffnung (20)
geführte
erste Kugel (19) und mit ihrem anderen Ende eine ebenfalls
in der Durchgangsöffnung
(20) geführte
zweite Kugel (23) beaufschlagt. Die erste Kugel (19)
wird von der Druckfeder (21), vorzugsweise unter Vorspannung
der Druckfeder (21), an der Wegsensorbahn (9),
und die zweite Kugel (23) wird von der Druckfeder (21),
vorzugsweise unter Vorspannung der Druckfeder (21), auf
der Schrägen
(22) gehalten.
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Von
der Druckfeder (21) und den beiden Kugeln (19, 23)
wird ein Kraftübertragungsglied
(19, 23, 21) gebildet, welches mit der
Wegsensorbahn (9) einen kombinierten Weg-Kraft-Sensor (9, 19, 23, 21) zum
Erfassen einer Druckkraft und eines Weges bildet.
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Von
der Wegsensorbahn (9) des kombinierten Weg-Kraft-Sensors (9, 19, 23, 21)
führen
drei elektrische Leitungen (13, 14, 15)
zu Eingängen
einer elektrischen Auswerte- und Regelschaltung (12). Die Ausgänge der
elektrischen Auswerte- und Regelschaltung (12) sind über elektrische
Leitungen (33, 34) mit Warnlampen (10, 11)
und über
eine elektrische Leitung (32) mit einer Regelventileinrichtung (31)
verbunden.
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Weitere
Eingänge
der elektrischen Auswerte- und Regelschaltung (12) sind über elektrische
Leitungen mit Sensoren weiterer Scheibenbremsen verbunden, die hier
nicht dargestelllt sind. Ebenso sind weitere Ausgänge der
elektrischen Auswerte- und Regelschaltung (12) über hier
nicht gezeigte elektrische Leitungen mit den weiteren Scheibenbremsen zugeordneten
Regelventileinrichtungen verbunden.
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Die
im vorstehenden beschriebene Einrichtung wird nachfolgend näher erläutert.
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In
der Abbildung ist die Scheibenbremse in ihrer gelösten Stellung
dargestellt. Wird über
die Regelventileinrichtung (31) und die Druckmittelleitung (8)
Druckmittel in die im Bremssattel (29) angeordnete Druckmittelkammer
(5) eingesteuert, so bewirkt der sich in der Druckmittelkammer
(5) aufbauende Druck, daß der Bremskolben und somit
auch der den Bremsbelag (26) tragende Bremsbelagträger (25)
in Richtung auf die Bremsscheibe (24) zu bewegt und der
Bremssattel (29) mit seinem inneren Schenkel (2) von
der Bremsscheibe (24) wegbewegt wird, wobei der erste Schenkel
(1) des Bremssattels (29) mit dem den Bremsbelag
(27) tragenden Bremsbelagträger (28) in Richtung
auf die dem zweiten Schenkel (2) des Bremssattels (29)
abgewandte Seite der Bremsscheibe (24) zu bewegt wird.
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Bei
dieser Relativbewegung zwischen dem Bremssattel (29) und
dem Bremskolben (3) in Längsrichtung der Drehachse der
Bremsscheibe (24) und voneinander weg wird das Kraftübertragungsglied (19, 21, 23)
parallel zur Längsachse
des Bremskolbens (3) über
die Oberfläche
der Wegsensorbahn (9) geführt. Gleichzeitig findet eine
Relativbewegung zwischen Bremssattel (29) und Bremsträger (17) statt.
Da die zweite Kugel (23) des Kraftübertragungsgliedes (19, 21, 23),
in Bewegungsrichtung des Bremssattels (29) gesehen, über die
ansteigende Schräge
(22) des Bremsträgers
(17) geführt
wird, verringert sich der Abstand zwischen zwei auf der Längsachse
des Kraftübertragungsgliedes
(19, 21, 23) gelegenen, einander gegenüberliegenden
Punkten auf der Schrägen
(22) und der Wegsensorbahn (9) (Berührungspunkt
der ersten Kugel (19) auf der dieser zugewandten Oberfläche der
Wegsensorbahn (9) und Berührungspunkt der zweiten Kugel
(21) auf der Schrägen
(22)). Durch die Verringerung des Abstandes zwischen diesen
beiden Punkten werden die beiden Kugeln (19) und (23)
des Kraftübertragungsgliedes
(19, 21, 23) gegen die Kraft der Druckfeder (21)
aufeinander zu bewegt. Die von der Druckfeder (21) über die
erste Kugel (19) auf die Wegsensorbahn (9) ausgeübte Kraft
vergrößert sich
so mit zunehmendem Differenzweg zwischen dem Bremssattel (29)
und dem Bremsträger
(17). Von der Wegsensorbahn (9) wird über die
elektrischen Leitungen (13, 14, 15) ein
dem Differenzweg zwischen dem Bremssattel (29) und dem
Bremskolben (3) entsprechendes erstes Signal und ein der
vom Kraftübertragungsglied (19, 21, 23)
auf die Wegsensorbahn (9) ausgeübten Kraft entsprechendes zweites
Signal auf die elektrische Auswerte- und Regelschaltung (12)
gegeben. Die elektrische Auswerte- und Regelschaltung (12) erkennt
eine Relativbewegung zwischen dem Bremskolben (3) und dem
Bremssattel (29) und über
die sich ändernde
Druckkraft eine Relativbewegung zwischen dem Bremssattel (29)
und dem Bremsträger (17).
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Sind
in der elektrischen Auswerte- und Regelschaltung (12) bei
Bremsbetätigung
ein eine Relativbewegung zwischen dem Bremssattel (29)
und dem Bremskolben (3) anzeigendes Signal und ein eine
Relativbewegung zwischen Bremssattel (29) und Bremsträger (17)
anzeigendes Signal vorhanden, so wird von der elektrischen Auswerte-
und Regelschaltung (12) ein Signal auf die Regelventileinrichtung
(31) jedoch kein Signal auf die Signallampen (10)
und (11) gegeben. Die beiden erwähnten Signale sind nur dann
in der elektrischen Auswerte- und Regelschaltung (12) gleichzeitig
vorhanden, wenn bei einer Betätigung
der Scheibenbremse eine Relativbewegung zwischen Bremssattel (29)
und Bremskolben (3) sowie zwischen Bremssattel (29)
und Bremsträger
(17) stattfindet.
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Klemmt
der Bremssattel (29) dagegen in der am Bremsträger (17)
vorgesehenen Führung
(16), so daß bei
einer Betätigung
der Scheibenbremse keine Relativbewegung zwischen Bremssattel (29)
und Bremsträger
(17) stattfindet, so liegt in der elektrischen Auswerte-
und Regelschaltung nur ein eine Relativbewegung zwischen Bremssattel
(29) und Bremskolben (3) anzeigendes Signal vor.
Von der elektrischen Auswerte- und Regelschaltung (12)
wird jetzt ein Signal auf die eine Fehlfunktion der Bremsscheibe
anzeigende Warnlampe (11) gegeben. Die Warnlampe (11)
zeigt dem Fahrer eines mit einer solchen Einrichtung ausgerüsteten Fahrzeugs
eine Fehlfunktion dieser Scheibenbremse an.
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Sind
die Bremsbeläge
(26, 27) dieser Scheibenbremse soweit verschlissen,
daß eine
Erneuerung dieser Bremsbeläge
erforderlich wird, so wird bei einer Betätigung dieser Scheibenbremse
vom Weg-Kraft-Sensor (9, 19, 21, 23)
ein Signal auf die Auswerte- und Regelschaltung (12) gegeben,
dessen Größe einen
vorgegebenen Schwellenwert, der einen vorbestimmten Differenzweg
zwischen Bremssattel (29) und Bremskolben (3)
darstellt, überschreitet.
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Wird
von der elektrischen Auswerte- und Regelschaltung (12)
erkannt, daß der
Differenzweg zwischen dem Bremskolben (3) und dem Bremssattel (29)
an einer einer ersten Achse des Fahrzeugs zugeordneten Scheibenbremse
von dem Differenzweg zwischen Bremskolben und Bremssattel an einer
einer zweiten Achse des Fahrzeugs zugeordneten Scheibenbremse abweicht,
so wird von der elektrischen Auswerte- und Regelschaltung (12)
ein Steuersignal auf die Regelventileinrichtung für die Scheibenbremse
bzw. Scheibenbremsen gegeben, deren Bremsbeläge den geringeren Verschleiß aufweisen, das
heißt,
der Bremsdruck in den Bremszylindern der Scheibenbremsen der einen
Achse, welche den geringeren Bremsbelagverschleiß aufweisen, wird gegenüber dem
Bremsdruck in den Bremszylindern der Scheibenbremsen der anderen
Achse, welche den größeren Bremsbelagverschleiß aufweisen,
erhöht, um
möglichst
gleichmäßigen Verschleiß der Bremsbeläge an allen
Scheibenbremsen des Fahrzeugs zu erzielen. Besondere Bedeutung hat
ein solcher Achsenabgleich für
die Bremsanlage eines Fahrzeugs, welches an der einen Achse Scheibenbremse
und an der anderen Achse Trommelbremsen aufweist.
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Von
Bedeutung für
die Erfindung ist es, daß mittels
eines kombinierten Weg-Kraft-Sensors zwei einander zuordnungsfähige Wege
von drei relativ zueinander bewegbaren Bauteilen erkannt werden
können.
Dies ist durch die beschriebene Anordnung eines sowohl einen Weg
als auch eine Kraft sensierenden kombinierten Weg-Kraft-Sensors möglich, da von
der elektrischen Auswerte- und Regelschaltung zum einen ein erster
Weg direkt und ein zweiter Weg über
die sich ändernde
Kraft erkannt wird.
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Der
Weg-Kraft-Sensor kann, wie im Ausführungsbeispiel gemäß 1 gezeigt
und beschrieben, zwischen drei relativ zueinander und im wesentlichen
parallel zueinander verschiebbaren Bauteilen angeordnet sein, er
kann aber auch zwischen drei Bauteilen angeordnet werden, von denen
zwei im wesentlichen parallel zueinander verschiebbar und ein Bauteil
zu diesen beiden Bauteilen verschwenkbar angeordnet ist, wie in 2 dargestellt.
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2 zeigt
ein erstes Bauteil (37) und ein zweites Bauteil (45),
die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet und relativ zueinander
verschiebbar sind. Ein drittes Bauteil (39) ist um eine Drehachse
(38) verschwenkbar so zu dem ersten Bauteil (37)
und dem zweiten Bauteil (45) angeordnet, daß es auf
das zweite Bauteil (45) zu bzw. von diesem weg bewegbar
ist.
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Das
erste Bauteil (37) weist auf seiner dem zweiten Bauteil
(45) zugewandten Seite eine in Richtung seiner Längsachse
verlaufende Ausnehmung (35) auf, in welcher eine als Wegsensorbahn
(36) dienende FPSR-Folie (Force Pressure Sensing Resistor)
angeordnet ist. Die Tiefe der Ausnehmung (35) ist so bemessen,
daß die
dem Boden der Ausnehmung (35) abgewandte Oberfläche der
FPSR-Folie mit der Oberfläche
des ersten Bauteiles (37) abschließt.
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Das
zweite Bauteil (45) weist eine quer zu seiner Längsachse
verlaufende Durchgangsöffnung (42)
auf. In der Durchgangsöffnung
(42) des zweiten Bauteils (45) ist eine Druckfeder
(43) angeordnet, die mit ihrem einen Ende eine in der Durchgangsöffnung (42)
geführte
erste Kugel (44) und mit ihrem anderen Ende eine ebenfalls
in der Durchgangsöffnung
(42) geführte
zweite Kugel (41) beaufschlagt. Die erste Kugel (44)
wird von der Druckfeder (43), vorzugsweise unter Vorspannung
der Druckfeder (43), auf der Wegsensorbahn (36),
und die zweite Kugel (41) wird von der Druckfeder (43),
vorzugsweise unter Vorspannung der Druckfeder (43), auf
einem am dritten Bauteil (39) angeordneten, und sich auf
das zweite Bauteil (45) zu erstreckenden Vorsprung (40)
gehalten.
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Von
der Druckfeder (43) und den beiden Kugeln (44)
und (41) wird ein Kraftübertragungsglied (44, 43, 41)
gebildet, welches mit der Wegsensorbahn (36) einen kombinierten
Weg-Kraft-Sensor (44, 43, 41, 36)
zum Erfassen einer Druckkraft und eines Weges bildet.
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Bei
einer Verschiebebewegung des zweiten Bauteils (45) relativ
zum ersten Bauteil (37) wird die Kugel (44) des
Kraftübertragungsgliedes
(44, 43, 41) über die ihr zugewandte Oberfläche der
Wegsensorbahn (36) geführt.
Von einer nicht dargestellten elektrischen Auswerte- und Regelschaltung
wird das vom Weg-Kraft-Sensor (44, 43, 41, 36)
erzeugte elektrische Signal als ein Differenzweg zwischen dem ersten
Bauteil (37) und dem zweiten Bauteil (45) erkannt.
Bei einer Verschwenkbewegung des dritten Bauteiles (39)
um die Drehachse (38) in Richtung auf das zweite Bauteil
(45) zu oder in Richtung vom zweiten Bauteil (45)
weg wird der Abstand zwischen den beiden Kugeln (44, 41)
je nach Bewegungsrichtung des dritten Bauteiles (39) kleiner
oder größer, wodurch
die Feder weiter gespannt oder entspannt wird, so daß vom Kraftübertragungsglied
(44, 43, 41) eine sich ändernde
Kraft auf die Wegsensorbahn (36) ausgeübt wird.
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Die
auf die Wegsensorbahn (36) ausgeübte, sich ändernde Kraft wird von der
elektrischen Auswerte- und Regelschaltung als ein Differenzweg zwischen
dem dritten Bauteil (39) und dem zweiten Bauteil erkannt.
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Der
Drehpunkt für
das dritte Bauteil (39) kann selbstverständlich auch
am zweiten Bauteil (45) oder am ersten Bauteil (37)
gelegen sein. Dabei müssen
das erste Bauteil (37), das zweite Bauteil (45) und
das dritte Bauteil (39) so ausgebildet sein, daß zwei einander
gegenüberliegende
Punkte an der Wegsensorbahn (36) und an der dem zweiten
Bauteil (45) zugewandten Seite des dritten Bauteils (39)
auf einem Kreisbogen, der durch das Kraftübertragungsglied (44, 43, 41)
führt,
gelegen sind.
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Das
Kraftübertragungsglied
(44, 43, 41) kann, wie in den 1 und 2 dargestellt,
aus zwei als Kugeln ausgebildeten Wälzkörpern und einer zwischen den
beiden Kugeln angeordneten Druckfeder bestehen, es kann sich aber
auch aus einer Hülse
und einem Stift zusammensetzen, die nach Art eines Teleskops relativ
zueinander verschiebbar angeordnet sind. Zwischen einem Teil der
Hülse und dem
Stift ist dann ebenfalls ein Federelement anzuordnen. Anstelle der
Kugeln können
selbstverständlich
auch andersartig ausgebildete Bauelemente, wie z. B. Rollen oder
Stifte oder Gleitköpfe,
verwendet werden. Es ist auch möglich,
ausschließlich
das Federelement als Kraftübertragungsglied
zu benutzen und auf Wälzkörper oder
Stifte zu verzichten. Das Kraftübertragungsglied
kann auch starr ausgebildet sein und mit einem Federelement zusammenwirken, welches
zwischen der Wegsensorbahn und dem Kraftübertragungsglied oder zwischen
dem Kraftübertragungsglied
und der Hilfseinrichtung oder dem dritten Bauteil angeordnet sein
kann.
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Die
erfindungsgemäße Einrichtung
ist nicht an die in den 1 und 2 gezeigten
Bauteile-Anordnungen gebunden. Sie kann bei allen Bauteile-Anordnungen
verwendet werden, bei denen drei Bauteile relativ zueinander bewegbar
sind, wobei die von den Bauteilen zurückgelegten Wege einander zuordnungsfähig sein
müssen.
Denkbar ist es z. B. auch, einen Weg-Kraft-Sensor zum Sensieren
des Bremsbelagverschleißes
und zur Funktionsüberwachung
in einer Trommelbremse anzuordnen. Die Anordnung könnte beispielsweise ähnlich der
Anordnung nach 2 sein.
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Die
Scheibenbremse kann selbstverständlich
auch anstelle eines Bremskolbens ein z. B. über ein Gestänge anzutreibendes
Betätigungsglied
zur Betätigung
wenigstens des einen Bremsbelagträgers aufweisen. In einem solchen
Fall würde
die Relativbewegung zwischen dem als Betätigungsglied ausgebildeten
ersten Bauteil und dem als Bremssattel ausgebildeten zweiten Bauteil
erfaßt
werden (Differenzweg zwischen Betätigungsglied und Bremssattel).
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Von
der an dem als Bremskolben (3) ausgebildeten ersten Bauteil
angeordneten Wegsensorbahn (9) und dem an dem als Bremssattel
(29) ausgebildeten zweiten Bauteil angeordneten Kraftübertragungsglied
(19, 21, 23) und der an dem als Bremsträger (17)
ausgebildeten dritten Bauteil vorgesehenen als Schräge (22)
ausgebildeten Hilfseinrichtung (39) wird die Einrichtung
zum Erfassen der Bewegung von relativ zueinander bewegbaren Bauteilen gebildet.
Anstelle der Schrägen
(22) kann auch eine Steuerkurve, auf welcher das Kraftübertragungsglied (19, 21, 23)
mit seinem einen Ende gleitend geführt ist, vorgesehen werden.
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Es
ist natürlich
auch möglich,
die Wegsensorbahn (9) an der Seite des als Bremsträger (17) ausgebildeten
dritten Bauteiles anzuordnen, die dem als Bremssattel (29)
ausgebildeten zweiten Bauteil zugewandt ist und die Schräge (22)
bzw. die Steuerkurve an dem als Bremskolben (3) ausgebildeten
ersten Bauteil vorzusehen.
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Die
Sensoreinrichtung gemäß 2 wird von
der Wegsensorbahn (36), dem Kraftübertragungsglied (44, 43, 41)
und dem dritten Bauteil (39) oder einem am dritten Bauteil
(39) angeordneten Teil (40) gebildet, welches
mit dem Kraftübertragungsglied
(44, 43, 41) in Wirkverbindung steht.
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Als
Wegsensorbahn kann jedes beliebige Sensorelement verwendet werden,
welches auf eine auf dieses ausgeübte Kraft reagiert und welches
zusätzlich
einen Weg anzeigen kann.
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In
den Ausführungsbeispielen
ist ein aus der Veröffentlichung "Berühren Sie
die Zukunft ... durch Foliendrucksensoren" der Firma Interlink Electronics bekannter
Weg-Kraft-Sensor verwendet worden, wobei der Einfachheit halber
die FPSR-Folie als Wegsensorbahn und ein mit dieser zusammenwirkendes
Bauteil als Kraftübertragungsglied
bezeichnet worden ist. Das bedeutet, daß es sich bei dem als Wegsensorbahn
bezeichneten Bauteil immer um ein Sensorelement handelt, welches
zum einen ein der Position eines auf der Wegsensorbahn rollend oder gleitend
geführten
Bauteiles entsprechendes Signal und zum anderen ein der Größe der von
diesem Bauteil auf die Wegsensorbahn ausgeübten Kraft entsprechendes Signal
abgeben kann.
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Bei
den beschriebenen oder ähnlichen
Einrichtungen müssen
grundsätzlich
die folgenden Bedingungen erfüllt
werden:
Es muß ein
kombinierter Weg-Kraft-Sensor mit zwei Ausgangssignalen verwendet
werden, wobei das erste Ausgangssignal der Position eines auf einer Wegsensorbahn
rollend oder gleitend geführten Kraftübertragungsgliedes
entspricht und das zweite Ausgangssignal der Größe der von dem Kraftübertragungsglied
auf die Wegsensorbahn ausgeübten
Kraft entspricht. Der kombinierte Weg-Kraft-Sensor muß so angeordnet
werden (zwischen dem ersten Bauteil und dem dritten Bauteil am zweiten
Bauteil), daß die Relativbewegung
zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil (im wesentlichen
parallele Verschiebebewegung zwischen dem ersten Bauteil und dem
zweiten Bauteil) zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen dem
Kraftübertragungsglied
und der Wegsensorbahn dient (Kraftübertragungsglied muß am zweiten
Bauteil angeordnet werden – Bauteil zwischen
dem ersten Bauteil und dem dritten Bauteil -). Des weiteren ist
es erforderlich, daß das
Kraftübertragungsglied
nach Art eines Federelements ausgebildet ist, damit die Relativbewegung
zwischen dem zweiten Bauteil und dem dritten Bauteil (im wesentlichen
parallel verlaufende Verschiebebewegung von dem zweiten Bauteil
und dem dritten Bauteil zueinander bzw. Verschwenkbewegung dieser
beiden Bauteile in Richtung aufeinander zu bzw. voneinander weg)
in eine auf die Wegsensorbahn wirkende Kraft umgesetzt werden kann.
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Es
ist erforderlich, das Kraftübertragungsglied
so am oder im zweiten Bauteil (z. B. in einer Durchgangsöffnung des
zweiten Bauteils) anzuordnen und zu führen, daß die parallel zur Wegsensorbahn
gerichtete Bewegungskomponente des zweiten Bauteiles (Verschiebebewegung
des zweiten Bauteiles parallel zum ersten Bauteil) zum Antrieb des Kraftübertragungsgliedes
dient. Umgekehrt wird das erste Bauteil (Kolben oder Betätigungsglied)
parallel zum zweiten Bauteil bewegt, d. h. die Wegsensorbahn wird
angetrieben.
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Das
Kraftübertragungsglied
muß so
zum ersten Bauteil angeordnet werden, daß es mit seinem einen Ende
auf der Wegsensorbahn aufliegt und mit seinem anderen Ende entweder
auf einer Schrägen oder
einer Steuerkurve des dritten Bauteiles aufliegt oder sein anderes
Ende vom dritten Bauteil oder von einem mit dem dritten Bauteil
verbundenen Teil in Richtung auf die Wegsensorbahn zu beaufschlagt wird,
wobei das dritte Bauteil direkt oder über die Schräge bzw.
die Steuerkurve bzw. einen als Vorsprung ausgebildeten Teil des
dritten Bauteiles so auf das andere Ende des Kraftübertragungsgliedes
einwirkt, daß die
zu erfassende Relativbewegung zwischen dem zweiten Bauteil und dem
dritten Bauteil (Verschiebebewegung oder Verschwenkbewegung) zur
Kraftbeaufschlagung des Kraftübertragungsgliedes
dient.
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Wie
bereits erwähnt,
kann die Wegsensorbahn am ersten Bauteil oder am dritten Bauteil
und die Hilfseinrichtung am dritten Bauteil oder am ersten Bauteil
angeordnet sein.