用于制造带有传感器的制动元件特别是制动垫块的方法及由此得到的带有传感器的制动垫块技术

一种方法，其中，用于收集压电陶瓷传感器(15)在经受机械应力时发出的电信号并可能对其进行处理的电路(18)和至少一个压电陶瓷传感器(15)被制造为电绝缘单元(118)，电绝缘单元装配有至少一个支路(119)，所述至少一个支路终止于用于连接所述至少一个压电传感器(15)的相应电触点(20、21)，其中，所述电路(18)和所述至少一个传感器(15)以机械固定的方式整合到制动垫块(1)的支承金属元件(11)的第一表面(13)上，并且所述支路(119)形成为将所述至少一个压电传感器(15)定位在所述第一表面(13)的预定点处。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造带有传感器的制动元件特别是制动垫块的方法及由此得到的带有传感器的制动垫块
本专利技术涉及一种用于制造制动元件特别是制动垫块的方法，该制动元件具有集成传感器以允许检测在车辆制动过程中作用于该制动元件上的力。本专利技术还涉及一种通过该方法得到的带有传感器的制动垫块。
技术介绍
在目前生产的车辆制动系统中，如果不借助于外部系统，则无法在使用车辆的同时检测在制动垫块(或者用于仍装配有鼓式制动器的车辆的制动蹄片)与附接至车轮的被制动的元件、盘或鼓之间交换的力。这使得无法检测和/或预测许多缺陷的发生，所述缺陷可包括由于例如甚至当未采取制动时由于例如错误的卡钳调节而使垫块“触碰”盘而不是由于制动时的噪声、振动和不期望啸叫而造成的异常制动垫块磨损。这些问题可导致故障，或者甚至会导致过早且通常不必要地替换制动垫块。KR2004-48957A试图通过将压电元件布置在用于制动垫块的金属支承件(称为“背板”)后方来解决在制动过程中产生噪声和振动的问题。由于背板在使用过程中经受振动，所以这些压电元件产生电能，随后通过将所述能量供应到LED而耗散掉这些电能。通过这种方式吸收能量以减弱这些振动。更一般地说，出于实验目的使用压电元件(传感器或致动器)是本领域已知的。例如，采用压电元件并将它们朝向制动卡钳的外缘布置在背板上，以便在制动台架试验过程中检测所述背板所发生的变形，或通过向压电致动器供电以使得这些致动器随后将力施加至背板来抵抗制动过程中产生的振动，这应当可以抵消并因此减弱所述振动。例如，SAE技术论文2004-01-2773描述了一项由达姆施塔特大学(UniversityofDarmstadt)进行的研究，在这项研究中，压电元件与加速度传感器耦接在一起，并将两者用作用于在制动过程中抑制啸叫的传感器和致动器。然而，这一研究指出，所述系统应被看作是设计辅助工具，而非适用于大量生产制动垫块的系统。实际上，应该指出的是，如果并非不可能的话，那么当时认为将压电传感器置于制动垫块附近或制动垫块本身上是极其困难的，这是由于制动垫块在生产过程中经受或者说是在制动过程中形成的高温和高压，以及与应以有效且可靠的方式来运行的系统相关联的明显的构造困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于以简单且经济的方式实现制动垫块、并且更一般地为制动元件以及因此还有制动蹄片的构造方法，其中在使用时，其可在制动过程中以有效且可靠的方式来检测制动元件(垫块或蹄片)与被制动的元件(盘式或鼓式制动器)之间的界面处的力的存在和/或程度。本专利技术的另外的目的在于提供一种制动元件特别是带有传感器的制动垫块，所述制动元件在使用时能够发出电信号，该电信号与由于接触被制动的元件而施加至所述制动元件的力成比例。因此，本专利技术涉及如权利要求1所述的一种用于构造带有传感器的制动元件特别是制动垫块的方法。本专利技术还涉及根据权利要求10所述的一种带有传感器的制动元件特别是制动垫块。根据本专利技术，将至少一个压电陶瓷传感器连同电路一起固定到预期在使用时面向被制动的元件(诸如车辆的盘或鼓)的制动元件的支承金属元件(即所谓的背板)的第一表面上，所述至少一个压电传感器被设计成用于仅在经受机械应力时在不需要电源的情况下发出电信号并被选择成甚至可在200℃或更高的温度下操作(因此，所述至少一个压电陶瓷传感器选自由具有等于或高于200℃的最大操作温度的压电陶瓷传感器构成的组，只要它们是由具有高于200℃的居里温度的压电陶瓷材料制成即可)，以捕获所述至少一个传感器的电信号并可能对其进行处理；所述电路被制造为装配有至少一个支路的电绝缘单元，所述至少一个支路终止于用于所述至少一个压电传感器的相应电触点，所述至少一个压电传感器电连接且机械连接至布置在所述至少一个支路的端部处的电触点；此外，所述电路和所述至少一个传感器以机械固定的方式整合至所述第一表面，其中所述支路被制造成将所述至少一个压电传感器定位在所述第一表面的预定点处。然后，在所述电绝缘单元上和可能还覆盖有电绝缘层的所述至少一个传感器上形成绝热和阻尼层(称为下层)，所述绝热和阻尼层在整个所述第一表面上延伸，并在所述绝热和阻尼层上形成摩擦材料块，所述摩擦材料块由所述支承金属元件整体支承；由此，所述至少一个传感器保持为直接地嵌入到摩擦材料块内，其中所述至少一个传感器与摩擦材料块之间插置有所述阻尼和绝热层。优选地，所述第一表面设置有用于所述至少一个压电传感器的至少一个承座，所述至少一个承座由第一凹部和至少一个第二槽形凹部限定，所述第一凹部的深度基本比所述至少一个压电传感器垂直于所述第一表面所测量的厚度小一个数量级(通常，相比压电陶瓷传感器的1mm的厚度，所述第一凹部具有约0.1mm的深度)，所述至少一个第二槽形凹部用于以基本与所述第一表面齐平的方式容纳所述电路及其至少一个支路；出于这一目的，所述第二凹部具有约1mm的深度并具有适于收纳所述至少一个支路的形状，以便在摩擦材料块制造步骤中以及在车辆上使用摩擦元件的随后阶段中保持构成所述电路的一部分的引线和/或电迹线的完整性。所述第一凹部和第二凹部由所述支承金属元件通过加工工具、激光器或精密冲裁制成。所述至少一个压电传感器例如通过胶粘以电绝缘方式整体地固定至所述第一表面；所述至少一个压电传感器还可通过导电粘合剂直接胶粘至所述电路的电触点，并且继而将由所述电路形成的所述电绝缘单元直接胶粘至所述支承金属元件的所述第一表面上。所述至少一个支路的另一个触点可以相同方式或通过线焊电连接且机械连接到所述至少一个传感器。优选地，所述电路由彼此之间电绝缘并相对于所述支承金属元件电绝缘的多个导电迹线限定，每个迹线均朝向所述至少一个压电传感器终止于至少一个电触点，所述至少一个电触点电连接且机械连接至所述传感器，至少一对迹线限定支路。在大量生产的情况下，具有迹线的电路、触点和适当布置在迹线之上和之下的相应电绝缘层通过丝网印刷直接形成在支承金属元件的第一表面上，如果存在至少一个第二凹部的话，则优选地形成在所述至少一个第二凹部内；第一迹线的第一触点直接电连接且机械连接至传感器的第一面，而位于紧邻所述第一触点且与其共面的位置的第二迹线的第二触点通过线焊连接至传感器的与所述第一面相反的第二面，或连接至压电陶瓷传感器的第一面的不同部分；在后一种情况下，所述压电陶瓷传感器必须是具有组合电极的类型，其设有用于连接至电路的一对电极，这对电极并排设置在所述第一面上，例如通过导电胶水或通过焊接固定至电路支路的两个触点。对于中小型生产线来说，例如对于样品生产来说，电路以及相关的迹线和触点可替代地通过任何合适工艺(诸如丝网印刷)形成在优选地由例如型聚酰亚胺制成的第一电绝缘聚合物层上，并且随后，至少所述迹线被优选地由例如型聚酰亚胺制成的第二电绝缘聚合物层所覆盖，以便形成自支承单元；该自支承单元随后直接胶粘在支承金属元件的第一表面上，并且最终所述至少一个压电传感器电连接且机械连接至第一迹线的第一触点并连接至第二迹线在紧邻所述第一触点且与其共面的位置提供的第二触点，所述传感器的第一面被布置成抵靠所述第一触点，并且所述第二触点像书那样折叠在所述第一触点上并抵靠所述传感器的与所述第一面相反的第二面，其中，所述传感器被布置成夹在所述第一触点与第二触点之间；或者所述第二触本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造车辆的带有传感器的制动元件(1)特别是制动垫块的方法，所述方法包括直接将以下部件整合到所述制动元件的支承金属元件(11)的旨在使用时面对车辆的被制动的元件诸如盘或鼓的第一表面(13)上的步骤：‑至少一个压电陶瓷传感器(15)，所述至少一个压电陶瓷传感器(15)适于在经受机械应力时发出电信号；以及‑电路(18)，所述电路(18)用于捕获所述电信号并可能处理所述电信号，其特征在于，a)将所述电路(18)制造为电绝缘单元(118)，所述电绝缘单元(118)配备有至少一个支路(119)，所述至少一个支路(119)终止于用于所述至少一个压电传感器(15)的相应的电触点(20、21)；b)将所述至少一个压电传感器(15)电连接且机械连接至布置在所述至少一个支路(119)的端部处的所述电触点(20、21)；c)将所述电路(18)和所述至少一个传感器(15)以机械固定的方式整合至所述第一表面(13)；d)将所述支路(119)制造成将所述至少一个压电传感器(15)定位在所述第一表面(13)的预定点中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.08 IT TO2014A0007001.一种用于制造车辆的带有传感器的制动元件(1)特别是制动垫块的方法，所述方法包括直接将以下部件整合到所述制动元件的支承金属元件(11)的旨在使用时面对车辆的被制动的元件诸如盘或鼓的第一表面(13)上的步骤：-至少一个压电陶瓷传感器(15)，所述至少一个压电陶瓷传感器(15)适于在经受机械应力时发出电信号；以及-电路(18)，所述电路(18)用于捕获所述电信号并可能处理所述电信号，其特征在于，a)将所述电路(18)制造为电绝缘单元(118)，所述电绝缘单元(118)配备有至少一个支路(119)，所述至少一个支路(119)终止于用于所述至少一个压电传感器(15)的相应的电触点(20、21)；b)将所述至少一个压电传感器(15)电连接且机械连接至布置在所述至少一个支路(119)的端部处的所述电触点(20、21)；c)将所述电路(18)和所述至少一个传感器(15)以机械固定的方式整合至所述第一表面(13)；d)将所述支路(119)制造成将所述至少一个压电传感器(15)定位在所述第一表面(13)的预定点中。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述第一表面(13)设有用于所述至少一个压电传感器(15)的至少一个承座(30)，所述至少一个承座(30)由第一凹部(31)和至少一个第二凹部(32)限定，所述第一凹部(31)的深度基本比所述至少一个压电传感器(15)的垂直于所述第一表面(13)所测量的厚度小一个数量级，所述第二凹部(32)呈槽形以用于以基本与所述第一表面(13)齐平的方式容纳所述电路(18)和所述电路(18)的至少一个支路(119)，所述第一凹部(31)和所述第二凹部(32)由所述支承金属元件(11)通过加工工具、激光器或精密冲裁形成。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述至少一个压电传感器(15)通过胶粘以电绝缘的方式固定地整合至所述第一表面(13)，并且通过线焊电连接至所述触点中的至少一个触点(21)。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述电路(18)由彼此之间电绝缘并与所述支承金属元件(11)电绝缘且与所述触点(20、21)电连接的相应的导体式的电缆(40)制成；所述电缆(40)布置在所述支承金属元件的由至少一个所述第二凹部(32)限定的相应的槽内。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电路(18)由彼此之间电绝缘并相对于所述支承金属元件(11)电绝缘的多个导电的迹线(51)限定，每个迹线(51)均朝向所述至少一个压电传感器(15)终止于电连接且机械连接至所述传感器(15)的至少一个电触点(20、21)，至少一对迹线(51)限定一个所述支路(119)。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将具有所述迹线(51)的所述电路(18)、所述触点(20、21)及适当地布置在所述迹线(51)之上和之下的相应电绝缘层(60、62)通过在所述支承金属元件(11)的所述第一表面(13)上，如果所述至少一个第二凹部(32)存在的话，则在所述至少一个第二凹部(32)内进行丝网印刷而直接获得；使第一迹线(51)的第一触点(20)直接电连接且机械连接至所述传感器(15)的第一面(7)，并且使第二迹线(51)的第二触点(21)设置在紧邻所述第一触点(20)且与所述第一触点(20)共面的位置处，并且使所述第二迹线(51)的所述第二触点(21)通过线焊连接至所述传感器的与所述第一面相反的第二面(6)，或者，如果所述压电陶瓷传感器是具有组合电极(16、16b)的类型的话，使所述第二迹线(51)的所述第二触点(21)连接至所述压电陶瓷传感器(15)的所述第一面(7)的不同部分。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将具有所述迹线(51)的所述电路(18)和所述触点(20、21)优选地通过在优选地由型聚酰亚胺制成的第一电绝缘聚合物层(60)上进行丝网印刷而获得，并且随后，将至少所述迹线(51)优选地由型聚酰亚胺制成的第二电绝缘聚合物层(62)覆盖，以形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：法布里齐奥·梅尔罗，卢卡·马丁诺托，马蒂亚·索拉里，达尼埃莱·唐泽利，
申请(专利权)人：意大利ITT有限责任公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT