用于对在车轮的制动卡钳处或悬架处的检测点作用的切向力和法向力同时进行检测的设备和方法技术

描述了一种用于对作用在车轮的制动卡钳处或悬架处的力的切向分量和法向分量同时进行检测的设备。检测设备1包括板状壳体2，该板状壳体容纳力传感器组件3，该力传感器组件被配置成检测法向力分量fn和至少一个切向力分量ft两者并且被配置成通过压阻效应生成代表检测到的法向力分量fn和至少一个切向力分量ft的一个或更多个电信号SA、SB。设备1还包括电气接口4，电气接口被集成在壳体2中并连接到双轴力传感器3以传导上述一个或更多个生成的电信号SA、SB并使上述一个或更多个生成的电信号可用。另外描述了一种用于确定由于车辆制动卡钳的作用而产生的制动力和/或扭矩的设备和系统，该设备和系统尤其是包括上述检测设备和具有制动力估计功能的、采用上述设备的制动卡钳系统。还描述了对应的方法，该方法用于对作用在车轮的制动卡钳上的力的切向分量和法向分量同时进行检测或对在车轴与车轮悬架之间传输的力的切向分量和法向分量同时进行检测，用以确定由于车辆制动卡钳的作用产生的制动力和/或扭矩。和/或扭矩。和/或扭矩。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对在车轮的制动卡钳处或悬架处的检测点作用的切向力和法向力同时进行检测的设备和方法


[0001]本专利技术的目的是一种基于能够提供电信号或电子信号的传感器的力检测设备和相关方法。
[0002]更具体地，本专利技术的目的是一种用于对在车轮的制动卡钳处或悬架处的检测点作用的切向力和法向力同时进行检测的设备和方法。
[0003]本专利技术的另外的目的是一种包括上述设备的制动卡钳系统。
[0004]此外，本专利技术的目的是一种使用上述检测设备确定由于车辆制动卡钳的作用而产生的制动力和/或扭矩的设备、系统和方法。

技术介绍

[0005]对于制动系统例如电控盘式制动系统的控制、监测和实施，在制动作用期间，实时地、尽可能准确地了解由制动系统的制动卡钳施加的制动力或扭矩的值非常有用。
[0006]然而，难以直接、精确和可靠地测量制动力和/或扭矩，因此这样的值通常是间接地估计和/或计算的，其缺点是这样的估计或计算不能完全满足必要的精度要求。
[0007]在这方面，
技术介绍
示出了基于测量来确定制动扭矩和/或力的趋势，这些测量是间接的但是涉及到与制动扭矩和/或力例如作用在制动卡钳的不同点处的力严格相关的量。
[0008]另一方面，必须考虑到使用传感器设备的另外的需要，传感器设备被尽可能小型化和紧凑化，使得它们可以容易地集成到制动系统中而不会引起功能问题。
[0009]在这方面，一些紧凑型传感器设备是已知的，其能够通过使用应力传感器检测和/或测量在制动卡钳支撑件和车辆轮毂之间作用的侧向(剪切)力或法向力。
[0010]然而，这种已知的设备是基于所进行的侧向力或轴向力的测量、以较差的精度以及基于相对有限的可测量力的范围能够确定制动力和/或扭矩。
[0011]此外，在单独用于测量剪切力的设备的情况下，由这种设备提供的结果并不完全独立于用于紧固两个部件的旋拧件的夹持(clamp，夹紧)扭矩，这两个部件之间的力被测量。换言之，该结果不是独立于轴向力的，这构成了关于制动力和/或扭矩的估计精度的干扰。
[0012]鉴于上述情况，强烈需要设计用于更精确地确定制动扭矩和/或力的设备和方法。
[0013]与上述要求密切相关的是，还需要设计用于对在车轮的制动卡钳和/或悬架处的一个或更多个检测点作用的切向力和法向力同时进行检测的设备和方法，其具有紧凑性和精确性的特征，以便能够在制动系统的环境中被有效使用。
[0014]事实上，实现对在一个或更多个检测点处例如制动卡钳的一个或更多个检测点处作用的切向力和法向力的精确测量对其本身而言通常在制动系统的电子控制中的众多应用中是非常有用的。
[0015]在最有用的应用中，存在一应用，该应用能够响应于上述需求中之一在制动作用
期间基于检测到的法向力分量和切向力分量来实时估计和/或确定作用的制动力和/或扭矩。
[0016]能够适用于该情况的用于测量在一个点处作用的切向力和法向力的设备所期望的另外的要求是：紧凑性，且特别是轴向尺寸；坚固性以确保在严苛的环境条件下的运行；组装简单(使用例如已经提供的紧固系统来将制动卡钳紧固到轮毂保持件)；在固定式或浮动式卡钳盘式制动器的情况下、使用轴向或径向组装以及在这种系统的若干点和/或连结部和/或接合部处的使用的多功能性；以及在较宽的温度范围内提供可靠测量的能力。
[0017]如上所述，
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目前可用的方案不能完全满足上述需求。

技术实现思路

[0018]本专利技术的目的是提供一种设备，该设备用于对在车轮的制动卡钳处或悬架处的检测部分中作用的法向力(或法向力的模数)分量和一个或更多个切向力分量同时进行检测，该设备允许至少部分地消除以上参考
技术介绍
所抱怨的缺点，并且允许满足特别在所考虑的
中考虑到的上述要求。
[0019]该目的和其他目的通过根据权利要求1的用于检测切向力分量和法向力分量的检测设备来实现。
[0020]这种检测设备的一些有利实施方式是从属权利要求2
‑
15的主题。
[0021]本专利技术另外目的是提供一种采用上述检测设备的、用于检测切向力分量和法向力分量的系统。
[0022]该目的和其他目的通过根据权利要求16的用于检测切向力分量和法向力分量的系统来实现。
[0023]这种系统的一些有利实施方式是从属权利要求17
‑
18的主题。
[0024]本专利技术的另外的目的是提供一种采用根据权利要求1
‑
15的上述设备的、用于确定由于车辆制动卡钳的作用而产生的制动力和/或扭矩的设备。
[0025]该目的和其他目的通过根据权利要求19的用于确定制动力和/或扭矩的设备来实现。
[0026]本专利技术的另外的目的是提供一种采用根据权利要求1
‑
15的上述设备的、用于确定由于车辆制动卡钳的作用而产生的制动力和/或扭矩的系统。
[0027]该目的和其他目的通过根据权利要求20的用于确定制动力和/或扭矩的系统来实现。
[0028]本专利技术的另外的目的是提供一种方法，用于对在车轮制动卡钳处作用的力的切向分量和法向分量同时进行检测或对车轴和车轮悬架之间传输(exchange，交换)的力的切向分量和法向分量同时进行检测。
[0029]该目的和其他目的通过根据权利要求21的用于对切向力分量和法向力分量同时进行检测的方法来实现。
[0030]这种方法的一些有利实施方式是从属权利要求22
‑
27的主题。
[0031]本专利技术的另一目的在于提供一种基于上述用于对切向力分量和法向力分量同时进行检测的方法以用于确定由于车辆制动卡钳的作用而产生的制动力和/或扭矩的方法。
[0032]该目的和其他目的通过根据权利要求28的用于确定制动力和/或扭矩的方法来实
现。
[0033]这种方法的一些有利实施方式是从属权利要求29
‑
30的主题。
[0034]最后，本专利技术的目的是提供一种具有制动力估计功能的制动卡钳系统。
[0035]该目的和其他目的通过根据权利要求31的具有制动力估计功能的制动卡钳系统实现。
[0036]这种系统的有利实施方式是从属权利要求32的对象。
附图说明
[0037]参考附图、根据通过指示性且非限制性给出的本专利技术的优选实施方式的以下描述，根据本专利技术的设备、方法和系统的另外的特征和优点将变得明显，所述附图中：
[0038]‑
图1是根据本专利技术中包括的实施方式的用于用于对切向力分量和法向力分量同时进行检测的设备的立体图；
[0039]‑
图2和图3分别示出了图1的设备的正交俯视图和分解立体图；
[0040]‑
图4A和图4B分别示出了根据本专利技术的检测设备中包括的力传感器组件的实施方式的立体图和局部侧截面图；
[0041]‑
图5示出了根据本专利技术的检测设备中包括的力传感器组件的实施方式的功能图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对在车轮的制动卡钳(100)处或悬架(200)处的检测部分(Z)中作用的力的法向分量和切向分量同时进行检测的检测设备(1)，其中，所述设备(1)包括：
‑
主要沿参考平面(P)延伸的板状壳体(2)，所述壳体(2)由约束和/或焊接至彼此的两个部分形成，其中，第一部分(20)具有朝向所述壳体的外侧、平行于所述参考平面(P)的第一平面表面，所述第一平面表面适于被放置成与所述检测部分紧密接触，以及第二部分(21)具有朝向所述壳体的外侧、平行于所述参考平面(P)的第二平面表面，所述第二平面表面适于被放置成与紧固和夹持装置(5)紧密接触；
‑
力传感器组件(3)，所述力传感器组件被容置在所述壳体(2)中并被机械地约束和/或焊接到所述壳体(2)的第一部分(20)和第二部分(21)，其中，所述力传感器组件(3)被配置成：既检测在正交于所述参考平面(P)的方向上的法向力分量(fn)，所述法向力分量通过所述壳体(2)的接触和压力被传递至所述力传感器组件，所述法向力分量代表作用在所述壳体(2)上的法向力(Fn)，又检测在由所述参考平面(P)限定的相应至少一个切向方向上的至少一个切向力分量(ft)，所述切向力分量通过所述壳体(2)的接触和压力被传递至所述力传感器组件，所述切向力分量代表作用在所述壳体(2)上的侧向力(Ft)，以及其中，所述力传感器组件(3)被配置成通过压阻效应生成一个或更多个电信号(SA、SB)，所述电信号代表检测到的法向力分量(fn)和至少一个切向力分量(ft)；
‑
电气接口(4)，所述电气接口被集成在所述壳体(2)中并连接到所述力传感器组件(3)，以传导所生成的所述一个或更多个电信号(SA、SB)并使所生成的所述一个或更多个电信号可用。2.根据权利要求1所述的检测设备(1)，还包括在板状壳体(2)上获得的至少一个开口(6)，所述至少一个开口适于与外部紧固和夹持装置(5)配合，以确保所述设备(1)被紧固和按压至车辆的车轮的一部分和/或制动卡钳(100)的一部分和/或悬架(200)的一部分。3.根据权利要求1或2中的一项所述的检测设备(1)，其中，所述壳体(2)是具有至少一个开口(6)的盘状板形壳体和/或垫圈形壳体，所述至少一个开口适于被外部螺杆状紧固和夹持装置(5)穿过，和/或其中，所述壳体(2)由能够彼此分离和重新连接至彼此的两个部分形成。4.根据权利要求2或3中的一项所述的检测设备(1)，还包括耦接元件(7)，所述耦接元件被配置成与所述设备要附接到的所述制动器或悬架或其他车轮部分的紧固区域的相应部分耦接，以便限定正确的相互紧固位置。5.根据前述权利要求中任一项所述的检测设备(1)，其中，所述力传感器组件(3)包括至少一个双轴力传感器组件(3)，所述双轴力传感器组件包括：
‑
至少一个法向力第一传感器元件(31)，被配置成检测所述法向力分量(fn)并生成至少一个第一电信号(SA)；
‑
至少一个切向力第二传感器元件(32)，被配置成检测所述切向力分量(ft)并生成至少一个第二电信号(SB)；其中，所述至少一个第一电信号(SA)和至少一个第二电信号(SB)的集合代表每个检测到的力分量，即检测到的法向力分量(fn)和检测到切向力分量(ft)两者。
6.根据权利要求5所述的检测设备(1)，其中，所述至少一个第一电信号(SA)是代表所检测到的法向力分量(fn)的电信号(Sn)，以及所述至少一个第二电信号(SB)是代表检测到的切向力分量(ft)的电信号(St)。7.根据前述权利要求中任一项所述的检测设备(1)，其中，所述传感器组(3)和/或传感器组件(3)和/或至少一个第一传感器元件(31)和至少一个第二传感器元件(32)包括使用微机电系统(MEMS)技术制成的压阻式传感器。8.根据权利要求5至7中任一项所述的检测设备(1)，包括被布置在相对于彼此正交的位置的至少一个第一双轴力传感器组件(3)和一个第二双轴力传感器组件(3')，其中，所述第一双轴力传感器组件(3)被配置成：检测沿正交于所述参考平面(P)的方向(n)的相应法向力分量，以及检测沿所述参考平面(P)的第一切向方向(ta)的相应第一切向力分量(fta)，并且其中，所述第二双轴力传感器组件(3')被配置成：检测沿正交于所述参考平面(P)的方向(n)的相应法向力分量，以及检测沿所述参考平面(P)的与所述第一切向方向(ta)正交的第二切向方向(tb)的相应第二切向力分量(ftb)，使得所述设备(1)能够基于下述两项来确定作用在所述设备(1)上的法向力(Fn)和切向力(Ft)：由两个传感器组件检测到的法向力分量(fn)；以及检测到的第一切向力分量(fta)和第二切向力分量(ftb)。9.根据权利要求5至8中任一项所述的检测设备(1)，包括多个所述双轴力传感器组件(3)，所述双轴力传感器组件被布置在所述设备(1)的不同位置以检测存在于相应位置的相应多个法向力分量和切向力分量，并且生成相应的多个第一电信号(Sn1
‑
Sn4)和相应的多个第二电信号(St1
‑
St4)。10.根据权利要求6至9中任一项所述的检测设备(1)，其中，所述传感器组件(3)中的每个传感器元件(31、32)都被直接或间接地机械约束到所述设备的壳体(2)的上部面(20)和下部面(21)二者，并且其中，所述传感器组件(3)包括与所述至少一个第一传感器元件(31)和至少一个第二传感器元件(32)中的每一者可操作地连接的第一芯片(38)和第二芯片(39)。11.根据前述权利要求中任一项所述的检测设备(1)，还包括电子处理装置(8)，所述电子处理装置连接到所述电气接口(4)以接收由所述力传感器组件(3)生成的一个或更多个电信号(SA、SB)，并且所述电子处理装置被配置成基于接收到的所述一个或更多个电信号(SA、SB)确定存在于一个或更多个检测区域(Z)中的每个检测区域中的法向力分量(fn)和切向力分量(ft)，其中，所述电子处理装置(8)集成在所述设备(1)中。12.根据权利要求6或8以及根据权利要求11所述的检测设备(1)，其中，所述电子处理装置(8)被配置成：基于所述至少一个第一电信号(Sn)和至少一个第二电信号(St)确定所述法向力分量(fn)和切向力分量(ft)，或者基于多个第一电信号(Sn1
‑
Sn4)和多个第二电信号(St1
‑
St4)确定所述多个法向力分量和切向力分量。13.根据前述权利要求中任一项所述的检测设备(1)，还包括集成在所述设备中的第三传感器元件(33)，并且所述第三传感器元件被配置成检测存在于所述检测部分中的温度值
并且生成代表检测到的温度的至少一个第三电信号(Sc)，并且其中，所述电子处理装置(8)被配置成基于所述至少一个第一电信号(SA、Sn)、至少一个第二电信号(SB、St)和至少一个第三电信号(Sc)确定所述至少一个法向力分量和至少一个切向力分量。14.根据前述权利要求中任一项所述的检测设备(1)，其中，所述壳体(2)的第一部分(20)的第一平面表面和所述壳体(2)的第二部分(21)的第二平面表面具有表面变化，所述表面变化适于增大分别抵靠制动卡钳检测部分以及紧固和夹持装置的所述第一平面表面和第二平面表面的摩擦，在操作条件下，所述第一平面表面和第二平面表面分别与所述制动卡钳检测部分以及所述紧固和夹持装置接触。15.根据权利要求14所述的检测设备，其中，所述壳体(2)的第一部分(20)的第一平面表面的所述变化以及所述壳体(2)的第二部分(21)的第二平面表面的所述变化通过下述被获得：
‑
机械精加工，例如滚花；或者
‑
通过激光技术或类似技术获得的表面纹理；或者
‑
涂层。16.一种用于对在车轮的制动卡钳(100)处或悬架(200)处的检测部分(Z)上作用的力的法向分量(fn)和切向分量(ft)同时进行检测的系统(10)，其中，所述系统包括：
‑
根据权利要求1
‑
15中任一项所述的用于对法向力分量和切向力分量同时进行检测的检测设备(1)；
‑
电子处理装置(8)，所述电子处理装置可操作地连接到所述设备(1)的电气接口(4)以接收由所述力传感器组件(3)生成的一个或更多个电信号(SA、SB)，并且所述电子处理装置被配置成基于由所述力传感器组件(3)的传感器元件生成的所述一个或更多个电信号(SA、SB)确定存在于一个或更多个检测区域中的法向力分量(fn)和至少一个切向力分量(ft)。17.根据权利要求15所述的系统(10)，其中，所述电子处理装置(8)被容置或安装在车轮的制动卡钳(100)和/或连结部和/或线束上。18.根据权利要求16或权利要求17所述的系统(10)，其中，所述检测设备(1)是根据权利要求8所述的检测设备，并且其中所述电子处理装置(8)被配置成基于由相应的多个传感器元件生成的多个电信号(St1
‑
St4、Sn1
‑
Sn4)确定存在于与传感器元件的位置相对应的检测区域中的所述法向力分量和所述切向力分量中的至少一个切向力分量。19.一种用于确定由于车辆制动卡钳的作用产生的制动力和/或扭矩的设备，所述设备包括根据权利要求11所述的用于对法向力分量和切向力分量同时进行检测的检测设备(1)，其中，所述电子处理装置(8)还被配置成基于由所述力传感器组件(3)检测到的在至少一个检测点的法向力分量(fn)和至少一个切向力分量(ft)来确定所述制动力和/或扭矩。20.一种用于确定由于车辆制动卡钳的作用产生的制动力和/或扭矩的系统，所述系统包括根据权利要求16至18中任一项所述的用于对法向力分量和切向力分量同时进行检测的系统(10)，其中，所述电子处理装置(8)还被配置成基于由所述力传感器组件(3)检测到的在至少一个检测点处的法向力分量(fn)和至少一个切向力分量(ft)来确定所述制动力和/或扭
矩。21.一种用于对在车轮的制动卡钳处的力的法向分量和切向分量同时进行检测或者对在车轴与车轮悬...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗西斯科，
申请(专利权)人：乐姆宝公开有限公司，
类型：发明
国别省市：