用于确定制动盘的位置偏差的方法和装置与流程

本发明涉及一种用于确定制动盘相对于卡钳座的位置偏差的方法和装置。制动盘构成能够绕旋转轴线旋转并且具有两个相对的旋转面的平坦的旋转体，其中，所述旋转面平行于参考面——即卡钳座——延伸。

背景技术：

在本发明的领域中的特殊挑战基于以下事实：虽然所组装的部件的各种形状和位置公差加起来为单一的误差模式，但是仍然要查明原因并且分别进行分析。

需要确定的重要误差是来自制动盘的旋转轴线和卡钳座之间的垂直度的偏差，所述误差至少对应于卡钳座与制动盘的平行度的平均偏差。为了更好的区分，在下文中此位置偏差将称作轴向垂直度。

另外，如果旋转面和旋转轴线之间的垂直度存在偏差，则旋转面和固定的参考面之间的瞬时角度可能会在旋转过程中发生变化，从而导致盘跳动。

与跳动度有关的误差不仅可能是由有关所测平面的平面度公差引起，而且还可能是由制动盘的相对设置的两个平面的平行度引起，为了更好的区分，在下文中其将称作表面平行度。表面平行度的偏差导致沿旋转物体的圆周和在各种半径处的厚度发生变化。

所有上述位置公差——即轴向垂直度、盘跳动度、以及表面平行度——都紧密相关；为了更好地理解，参考图12a、图12b、以及图12c，分别示意性地示出了轴向垂直度、盘跳动度、以及表面平行度。

因此，难以独立地确定这些位置公差的一者，特别是各种公差已经累计至组装好的整个系统中之后。然而，这些公差的超限是非常不利的，因为制动盘相对于卡钳座的位置通常很重要。否则，制动过程中发生的力会不均匀地传递至卡钳、卡钳座、以及最终至轮轴中，导致引起整个系统产生不希望的振动。

现有技术中已知了多种解决方案，其解决了测量制动盘的问题。例如，公开号为de19853078c1的德国专利描述了一种测量装置和一种方法，用于简化制动盘的盘跳动度和同心度的测试。为此，将轴可旋转地支撑在轴承座上，并且在该轴上设置有用于制动盘的支撑件。以此方式安装后，使制动盘旋转，同时使用测量装置在两个平面和外圆柱表面上检查盘跳动度和同心度。然而，这种检查只能得出与制动盘本身相关的结果。没有提供相对于另一表面——例如卡钳座——的正确的同心度或者盘跳动度。另外，除了同心度和盘跳动度以外，未确定其他值。

已公开的申请号为de102011002924a1的德国专利同样涉及一种用于识别制动期间的制动盘跳动度的方法。在这方面，该方法已经比上述方法更接近制动盘的实际使用。这是因为在制动操作期间使用传感器对制动压力或者与其相关的变量进行了测量。然后相对于其中存在的振动，对获得的传感器信号进行检查。然后这些振动允许对盘跳动度进行推断，然而，这种跳动度不一定源自制动盘本身。误差也可能出在制动盘的整个安装系统上。因此建立了相对于旋转系统——即制动盘——保持固定的参考面。然而，所提出的方法不能确定任何进一步的信息，而仅限于关于盘跳动度的本质上的定性陈述。而更重要的是，所发现的问题不能明确地追溯到制动盘的机械错位。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提出一种方法和装置，用于确定位置偏差，包括至少确定制动盘相对于卡钳的轴向垂直度。

该目的通过一种方法来实现，该方法用于确定制动盘相对于卡钳座的位置偏差。根据本发明，测量自制动盘和卡钳座之间的平行线的角度偏差，其中，至少轴向垂直度和盘跳动度导致了该角度偏差。通过将用于确定制动盘的位置偏差的装置连接至卡钳座，来完成所述测量。因此，首先通过制动盘和卡钳座之间的平行线的角度偏差，能够一起测得轴向垂直度和盘跳动度。为此，该装置包括至少两个距离传感器，该至少两个距离传感器相对于卡钳座静止，并且优选地垂直于制动盘的第一平面和沿着制动盘的第一平面的方向实施测量。距离传感器将在制动盘的不同半径处——即在距其旋转轴线的不同距离处——测得的制动盘的第一平面与距离传感器之间的距离传输至评测装置。在评测装置中，根据所测得的距离确定制动盘的角度偏差。

根据本发明的一个优选的改进实施例，在测量期间制动盘旋转。这使得能够将角度偏差中的变化确定为制动盘的旋转角度的函数，并且因此确定盘跳动度。

角度偏差表示旋转面(在当前情况下为制动盘)在旋转时相对于固定的参考面(在当前情况下为卡钳座)的位置的瞬时或者平均偏差。角度偏差是基于目标角度。由于要求平行度，因此目标角度为0°。

通过测量在制动盘的旋转时测得的距制动盘的距离，来确定与旋转角度有关的角度偏差。在评测装置中，基于与旋转角度相关的角度偏差，即通过考虑制动盘绕旋转轴的相应旋转角度，评测装置可以根据平均角度偏差分别计算和输出轴向垂直度，并且根据旋转时角度偏差中的变化分别计算和输出盘跳动度。

由于位置偏差，特别是制动盘的轴向垂直度以及相对于参考面的盘跳动度，均保持在规定的公差内，并且能够以快速有效的方式进行检查，因此，大大改善了相应应用的功能可靠性。毕竟，在盘式制动器的情况下，一旦启动制动器并且制动衬片抵靠在制动盘上，相对于卡钳的在定位方面的过大的偏差会导致不希望的振动。利用根据本发明的方法，可以在安装转向桥总成或者轮轴总成之前就能确定是否超过了公差。在这种情况下，甚至不会安装有缺陷的组件，而是立即进行重新修整，直到达到规定的公差。这样就避免了成品车辆进行昂贵的返工或者遭到投诉。

另外，设置至少一个另外的距离传感器，该距离传感器朝向旋转体的第二平面来定向。如果评测装置将该传感器的测量值与朝向第一平面的传感器的测量值相结合，则可以另外地确定制动盘的表面平行度，并且可以确定厚度变化。

根据本发明的优选应用，将安装至转向桥总成或者轮轴总成的盘式制动器的制动盘设置为制动盘，并且需要对该制动盘进行关于制动盘相对于卡钳座的轴向垂直度、盘跳动度、以及表面平行度方面的检查。根据本发明，卡钳座的平面——其相应地构成参考面——投影至旋转轴线上的倾斜点上。

因此，在有利的配置中，第一距离传感器布置成作用在制动盘的第一平面上，和/或第二距离传感器布置成作用在制动盘的第二平面上。在有利的配置中，设置至少三个距离传感器，其中至少两个用于作用在制动盘的平面上，这些传感器牢固地可连接至卡钳座，并且可以在制动盘旋转期间将测量结果提供至评测装置。制动盘旋转期间的测量提供了确定最大错位的可能性，而在常规测量中，在静止状态下，即使存在盘跳动度，也只能确定存在于制动盘的各个位置的瞬时角度偏差。特别优选包括三个和两个、因此总共五个距离传感器的布置。

根据本发明的一种有利的改进，特别还是在装置中，将至少一个距离传感器设置成激光测量传感器。其他距离测量技术，例如雷达波束，也可以考虑作为替代方案。

然而，已经证明将至少一个距离传感器设置成电容式接近传感器的配置是特别有利的。例如，这意味着也允许测量由陶瓷制成的制动盘。这还可以获得极高的精度，可以测量低至10nm的偏差。另外，电容式接近传感器仅需要很小的安装空间，因此可以大大减小整个装置的尺寸。

本发明的另一方面涉及一种装置，该装置用于确定制动盘相对于卡钳座的位置偏差。根据本发明，至少两个距离传感器被配置成用于连接至卡钳座的连接区，并且相对于卡钳座静止。距离传感器布置成位于相对于制动盘的旋转轴线的不同半径处，并且配置成用于测量制动盘的第一平面与距离传感器之间的距离，优选地垂直于卡钳座和沿着制动盘的第一平面的方向。另外，设置有评测装置，该评测装置连接至距离传感器，使得能够将测得的距离传输至所述评测装置，并且根据所述距离能够确定制动盘的角度偏差。

评测装置配置成如果在相对的第二平面上使用第三距离传感器，则其可以另外地确定制动盘的表面平行度。

根据一个特别有利的实施例，至少三个距离传感器布置成作用在第一平面上，例如制动盘的内侧，以及，两个距离传感器布置成作用在第二平面上，例如制动盘的外侧。使用五个距离传感器，通过激活或者采样最靠近相应制动盘边缘的传感器进行测量，从而可以在一个测量装置上检查具有不同直径的制动盘。优选地，最靠近边缘的距离传感器优选地具有距制动盘的边缘10mm的距离。另外，已经证明，测量方向垂直于卡钳座延伸的配置是有益的。

有利地，将至少一个距离传感器配置成激光测量传感器或者雷达束发射器。将至少一个距离传感器配置成电容式接近传感器的配置是特别有利的。这意味着也允许测量由陶瓷制成的制动盘。这还可以获得极高的精度，可以进行低至10nm的测量。另外，电容式接近传感器仅需要很小的安装空间，因此可以大大减小整个装置的尺寸。

在从中可以获得进一步的优点的配置中，设置多个距离传感器以作用在制动盘的内侧，并且设置多个距离传感器以作用在制动盘的外侧。

在同样已经证明是有利的配置中，提供独立的实施方式，分别用于连续的轮轴——即轮轴总成，和用于独立车轮悬架——即转向桥总成。在连续轮轴、特别是后轴的情况下，可以将整个轮轴单元插入根据本发明的装置中；而在独立车轮悬架的情况下，可以将车辆每侧的转向桥总成插入装置中，并且分别连接至装有距离传感器的外壳。优选地，为车辆的每一侧提供独立的装置，即独立的壳体，并且分别为右侧或者左侧的转向桥总成或者轮轴总成提供独立的装置。

通过一种校准装置为实现根据本发明的目的进一步做出了贡献，该校准装置包括主调节器，该主调节器包括尺寸精确至所需的公差限值内的平面，并且该平面平行于制动盘的所定向的平面，并且校准装置可以连接至如上所述的装置。由此可以校准距离传感器和/或所连接的评测装置。测量标准配置成尺寸精确的制动盘或者用于模拟不同尺寸的制动盘的可更改装置，且用于检查主调节器和整个装置。

在已经证明特别有益的配置中，主调节器以主动可移动的方式连接至如上所述的装置，使得主调节器可以以其测量标准面自动地旋转至测量区，并且可以对装置进行校准。例如，以均匀的时间间隔和/或根据诸如振动或者温度变化的外部因素来执行此操作。当在在批量生产中的高度自动化的生产环境内在批量生产中使用该装置时，这种自动校准功能尤为重要。

因此，本发明的另一方面涉及一种校准方法，该校准方法用于校准如上所述的根据本发明的装置，并且因此用于确保始终正确的测量结果。

典型的示例性检查过程如下：

1.操作员将配置为“左测量单元”的装置放在卡钳的安装表面上，然后将其拧紧；

2.在测量过程中，操作员在屏幕上选择“角度位置测量”。在评测装置中运行的测量程序从激光传感器中获取值，并且计算两个角度位置。可以选择在屏幕上输出角度；

3.然后，操作员选择“表面平行度测量”。操作员手动将制动盘旋转360度，也可以通过驱动器来完成。例如通过启动器来完成获取。一旦完成360度旋转，结果就输出在屏幕上。测量程序会显示最小值和最大值之间的差异。这在内侧上的两个点处和在外侧上的两个点处来完成；

4.操作员卸下测量单元，并且将其放置在处于静止位置的小车上。

然后在右侧上重复检查程序。

如果使用具有减小的跳动度公差或者在其跳动度中具有与已知的旋转角度相关的尺寸偏差的标准制动盘，而不是使用具有未知的两个平面的固有跳动度或者表面平行度的制动盘，则可以提高测量精度。对于每个平面的跳动度中的与旋转角度有关的尺寸偏差，以及如果适用，还有表面平行度，存储在评测装置中，并且包括在计算中。

可替代地，可以在制造之后对每个制动盘进行测量，并且可以存储其独立的形貌。在这种情况下，不必附加用于与旋转角度有关测量的标记，因为单个的形貌不仅适用于识别制动盘，还适用于明确分配各个旋转角度。

另外，当个体的形貌与制动盘上提供的其他数据不一致时，个体的形貌的登记还允许识别伪造物品。

校准用于确定位置偏差的装置包括示例性程序，其涉及以下步骤：

1.操作员将用于确定制动盘位置偏差的装置的连接区放置在主调节器的连接座上，然后将其拧紧；

2.在评测装置的测量程序中，操作员在屏幕上选择“校准”。测量程序校准距离传感器。

3.操作员卸下测量单元并且将其放置在其静止位置。

附图说明

下面通过示例性实施例的描述及其在相应附图中的图示来更详细地解释本发明。在附图中：

图1示出了根据本发明的用于确定制动盘的位置偏差的装置的实施例的示意性侧视图，其示出了能够绕旋转轴线相对于卡钳座进行旋转的制动盘的位置；

图2示出了根据本发明的用于确定制动盘的位置偏差的装置的实施例的示意性正面图；

图3示出了根据本发明的用于确定制动盘的位置偏差的装置的实施例的示意性透视图；

图4示出了根据本发明的用于确定制动盘的位置偏差的装置的功能的示意图；

图5示出了根据本发明的用于确定制动盘的位置偏差的装置的实施例的示意性正面图，该装置包括评测装置和校准装置；

图6和图7示出了根据本发明的轮轴总成装置的实施例的示意性透视图，该装置用于在轮轴总成上使用时确定制动盘的位置偏差；

图8和图9示出了根据本发明的装置的实施例的示意性透视图，在盖部分别闭合和打盖的情况下，该装置用于确定在转向桥总成处的制动盘的位置偏差；

图10和图11示出了具有根据本发明的实施例的装置的轮轴总成36；

图12a至图12c示出了在本发明的意义上的轴向垂直度、盘跳动度、以及表面平行度的位置公差的示意图。

附图标记：

1装置32零线

10壳体34角度偏差

11卡钳座36轮轴总成

12连接区38转向桥总成

13锚定板40评测装置

14传感器支架42静止位置

15凹部44校准装置

16手柄46主调节器

18盖部48连接座

20距离传感器1a，a’距离

22、22'距离传感器2mp1测量点1

24距离传感器3mp2测量点2

26、26'传感器信号mp3测量点3

30制动盘r，r’半径

具体实施方式

图1示出了根据本发明的装置1的实施例的示意性侧视图，该装置1用于确定制动盘30的位置偏差。还示出了制动盘30的位置，该制动盘30能够绕旋转轴线相对于连接至壳体10的参考面——即卡钳座11和卡钳座11本身——进行旋转。将将参考面11和旋转体30使用虚线显示为不可见的边缘，因为它们由壳体10覆盖。装置1的壳体10通过连接区12以不可移动并且可释放的方式连接至卡钳座11，优选通过螺纹连接或者通过使用支撑装置来支撑。

通过距离传感器20、22、和24测量制动盘30上的测量点mp1、mp2、和mp3。距离传感器20、22和24分别使用传感器支架14各自牢固地连接至壳体10。

除了距离传感器22之外，还设置距离传感器22'。两者都作用在制动盘30的第一平面上。在特定情况下使用两个距离传感器中的哪一个取决于制动盘30的直径，因为在测量点mp2处的测量要在外周附近实施，例如在距边缘10mm的距离处实施。将测量值传输至评测装置40(参见图5)。

图2示出了根据本发明的装置1的实施例的示意性正面图，该装置1用于确定制动盘的位置偏差，其中在壳体10上分别示出了传感器20、22、和22'。壳体10还设置有手柄16，以便于将装置1运送至安装点。一旦装置1定位在安装点，特别是转向桥总成或者轮轴总成及其卡钳座，就通过至少一个连接区12在卡钳座和装置1之间建立连接。在这个过程中，卡钳座的定位通过连接区12和壳体10传输至距离传感器20、22和24，并且要确定它们相对于卡钳座的定位。

如图中所能见到的，连接区12具有多个孔。因此其适用于使用在不同的轮轴总成或者转向节上，特别是在分别设置在那里的卡钳座上。

图3示出了根据本发明的装置1的实施例的示意性透视图，该装置1用于确定制动盘的位置偏差，其中所示实施例对应于图2的实施例。透视图再次示出了具有手柄16的壳体10，以及具有距离传感器22、22'和24的传感器支架14。连接区12用于连接至卡钳座11，即在当前情况下的转向桥总成或者轮轴总成的卡钳座。

图4示出了根据本发明的装置1的功能的示意图，该装置1用于确定制动盘30的位置偏差。该图示仅示出了制动盘的一部分，不包括其旋转轴线。制动盘30相对于零线32倾斜了角度偏差34，该零线平行于卡钳座延伸并且代表标准位置。为了确定角度偏差34的大小，并且确定是否超过了所提供的公差范围，通过距离传感器20和22在两个不同的测量点mp1和mp2处确定距制动盘30的第一平面的距离a和a'。这可以分别使用从距离传感器20、22和22'发出的传感器信号26和26'来完成，传感器信号26和26'分别朝向制动盘30。传感器信号26、26′穿过壳体10——壳体10为此设置有凹部15——在测量点mp1和mp2处到达制动盘30。壳体10通过连接区12连接至卡钳11。距离传感器20和22、或者测量点mp1和mp2布置成距制动盘30的旋转轴线不同的距离，即半径r和r'。

为了使所确定的角度偏差34与旋转轴线的自垂直于卡钳座11(零线32)的实际的角度偏差明确关联，仅在两个独立的测量点mp1和mp2处确定角度偏差是不够的。鉴于此，在测量时，制动盘30绕其旋转轴线旋转至少一次，并且优选地旋转多次。在该过程时，评测装置40(参见图5)不仅接收分别来自距离传感器20、22和22'的测量值，而且还接收在距离测量时例如从制动盘30的驱动器或者旋转角度传感器发送的瞬时旋转角度。所使用的旋转角度传感器可以是仿真轮辋，该仿真轮辋安装在制动盘上，并位于稍后安装在车辆中的轮辋的位置处。为此，轮辋上设置有由旋转角度传感器读取的适当的圆周标记。在最简单的情况下，可以将五个螺钉用作标记。

在评测装置40中执行的测量程序分别通过传感器20、22、和22'，和传感器24(如果有的话)来获取距制动盘的各个距离的测量值，并根据此数据以及另一个测量值——制动盘的旋转数据或旋转角度来计算制动盘相对于卡钳座11的角度偏差和盘跳动度，即制动盘30相对于其旋转轴线的角度偏差。以这种方式，通过确定与旋转角度相关的角度偏差34，可以获得相对于转向桥总成38或者轮轴总成36的卡钳座11而言在轴向垂直度、盘跳动度、以及表面平行度方面的关于制动盘30的状态的全面信息。

为了还获得关于制动盘30的表面平行度的信息，在制动盘30的相对的平面上设置有对测量点mp3进行测量的距离传感器24，其在此未示出。该传感器例如布置在测量点mp2的正对面，从而这也允许评测装置40来评测来自测量点mp2和mp3的测量值，以这样的方式，可以至少在测量点的区域中沿着整个圆周来确定表面平行度的偏差，即制动盘的厚度。有利地，用于测量点mp2的两个距离传感器相应地与用于测量点mp3的两个对应距离传感器相对。另外的距离传感器将提供更精确的表面平行度的图像。

图5示出了根据本发明的装置1的实施例的示意性正面图，该装置1用于确定制动盘的位置偏差，包括评测装置40和校准装置44。还示出了静止位置42，当不实施测量时，装置1可以安全地位于其中。

已经结合前面的附图描述了评测装置40的主要功能。不过，除此之外，在有利的实施例中，评测装置40还用于实施装置1的校准，该校准需要以固定的间隔进行，以便始终能够提供准确的测量结果。为此，用包括标准面的主调节器46替换制动盘30，该主调节器46距零线32(见图4)存在零偏差或者已知的偏差，且由装置1对其进行测量。借助于分别从距离传感器20、22、22'、和24获得的测量值来校准装置1。

图6和图7示出了根据本发明的装置1的实施例的示意性透视图，该装置1用于将其应用于轮轴总成36上时确定制动盘的位置偏差。图6除了示出传感器20、22和22之外，还示出了当壳体10处于打开状态的轮轴总成36。该轮轴总成包括卡钳座11，该卡钳座11在此处不可见，并且外壳10要旋至该卡钳座11。现在，构成制动盘30的已安装的制动盘以限定的方式绕其轴线旋转，并且在此时，距离传感器20、22、和22'的测量值被传输至评测装置。一经在评测装置中进行评测，就确定了制动盘相对于卡钳座的轴向垂直度、盘跳动度、以及表面平行度，并且所确定的值可以以适当的方式存储，输出或者转发以进行进一步处理。

图7示出了相同的情况，但是盖部18闭合。由于观看方向不同，该图示出了锚定板13、卡钳座11、以及壳体10的连接区12，该连接区12连接至卡钳座11。

图8和图9示出了根据本发明的装置1的实施例的示意性透视图，在盖部18分别闭合和打开的情况下，该装置1用于确定在转向桥总成38处的制动盘的位置偏差。转向桥总成38同样包括卡钳座，该卡钳座用于在使用手柄16将装置1的壳体10定位在卡钳座上之后，连接装置1的壳体10。一经连接，就可以开始进行制动盘——即制动盘30——的测量。图9另外示出了传感器20、22、和22'。

图10和图11示出了具有制动盘作为制动盘30的轮轴总成36，以及被定位和连接的装置1的壳体10。还示出了锚定板13、卡钳座11、和连接区12。

图12a至图12c示出了根据本发明所确定的各种位置公差的示意图。图12a示出了轴向垂直度，其中制动盘30的旋转轴线垂直于(延伸的)卡钳座11。图12b示出了盘跳动度，即制动盘30或其平面与其旋转轴线之间的垂直度，偏差会导致盘跳动度。图12c示出了制动盘30的表面平行度，即两个平面的平行定向。