用于盘式制动设备的制动压紧装置 |
|||||||
| 申请号 | CN201480039566.3 | 申请日 | 2014-07-02 | 公开(公告)号 | CN105378321B | 公开(公告)日 | 2017-12-15 |
| 申请人 | 西门子公司; | 发明人 | 帕特里克·罗特富斯; 马丁·绍特; 托尼·席费尔斯; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于盘式 制动 设备的制动压紧装置(1)，所述制动压紧装置具有臂状的基准元件(37)以测定在制动时在所述制动压紧装置上出现的扭曲。为了将这种制动压紧装置构成为，使得借助相对小的耗费能够以简单的方式实现确定制动 力 矩，制动压紧装置(1)具有弯曲柔性区域(35)，在所述弯曲柔性区域中，在制动时与制动力矩相关地出现相应的弯曲。邻接于弯曲柔性区域(35)设有具有臂状的基准元件(37)和可借助弯曲而移位的感测器元件(39)的制动力矩 传感器 装置(36)。一个尤其优选的实施方式提出通过制动压紧力传感器设备(50)进行补充。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于盘式制动设备的制动压紧装置(1)，所述制动压紧装置具有： |
||||||
| 说明书全文 | 用于盘式制动设备的制动压紧装置技术领域[0001] 本发明涉及一种用于盘式制动设备的制动压紧装置，所述制动压紧装置具有臂状的基准元件以测定在制动时在所述制动压紧装置上出现的扭曲。 背景技术[0002] 这种类型的制动压紧装置在国际专利申请WO 2007/012560 A1中描述。已知的制动压紧装置在用于具有制动钳的盘式制动器的构成方案中设有用于测量当前的制动力的装置。用于测量的装置具有下述构件，所述构件在其第一端部上固定在制动钳上并且在其第二端部上是自由的，其中在构件和制动钳之间形成间隙。因此，第二端部无力地放置进而不参与制动钳的在施加制动力时出现的扩张。因此，构件形成臂状的基准元件。因为制动钳的扩张的程度随着制动力的大小变化，所以通过借助于适当的传感器装置在构件的自由端部的区域中测定间隙的宽度的改变，能够确定当前的制动力。对此，传感器装置紧靠着安置在构件的自由端部的附近。 发明内容[0003] 本发明基于下述目的，提出一种具有臂状的基准元件的制动压紧装置，所述制动压紧装置能够以相对小的耗费以简单的方式实现确定制动力矩。 [0004] 为了解决所述目的，在上文提到的类型的制动压紧装置中，根据本发明，制动压紧装置具有弯曲柔性区域，在所述弯曲柔性区域中，在制动时与制动力矩相关地出现弯曲，并且邻接于弯曲柔性区域设有具有臂状的基准元件和能够借助弯曲而移位的感测器元件的制动力矩传感器装置。 [0005] 虽然从德国专利文献DE 10 2008 063 892 B4中已知一种轨道车辆的制动设施，其中为了补偿摩擦条件的波动直接测量制动力矩，然而在此在轨道车辆的转向架和制动钳单元的支架之间的连接件上进行制动力矩的测量。在连接件上安置测量力的传感装置。 [0006] 根据本发明的制动钳的主要优点在于，除了基准元件之外在传感器装置中基本上仅需要制动压紧装置中的弯曲柔性区域和随着弯曲的感测器元件，以便根据本身已知的传感器原理从感测器元件相对于基准元件的位置进行推断并且得到对应于制动力矩测量值。其他的优点在于，不需要估计摩擦系数，以便能够确定制动力矩。 [0007] 弯曲柔性区域能够设置在制动压紧装置的不同的部位上。视作为尤其有利的是，弯曲柔性区域位于制动压紧装置的悬挂设备的附近，因为在那里尤其表现出与制动力矩成比例的扭曲。 [0008] 此外，有利地，弯曲柔性区域由制动压紧装置的保持盘式制动设备的制动杆的制动桥和悬挂装置之间的渐缩部形成。因此，这也提供其他有利的可能性，在构成为制动钳的制动压紧装置中，将渐缩部设置在构成为制动桥的承载设备的板中。 [0010] 此外，有利地，臂状的基准元件伸出弯曲柔性区域。 [0011] 在根据本发明的制动压紧装置的一个优选的实施方式中，臂状的基准元件借助其一个端部固定在弯曲柔性区域的靠近悬挂设备的一侧上，并且感测器元件安置在弯曲柔性区域的远离悬挂设备的一侧上；此外，存在制动力矩传感器单元，所述制动力矩传感器单元将基准元件相对于感测器元件的位置转换成对应于制动力矩的制动力矩测量值。 [0012] 在此，也视作为有利的是，感测器元件安置在制动桥上并且臂状的基准元件安置在悬挂装置下方。 [0014] 制动力矩传感器设备能够优选地构成为光电子传感器装置或构成为霍尔效应传感器装置。因此，有利地，制动力矩传感器装置由安置在基准元件的自由端部上的第一传感器元件和固定在感测器元件上的第二传感器元件构成，所述第二传感器元件与第一传感器元件相邻。 [0015] 补充地，并且为了检查以上述方式确定的制动力矩，也能够有利的是，在悬挂设备中设置测力销。 [0016] 视作为尤其有利的是根据本发明的制动压紧装置的下述实施方式，其中在制动压紧装置的至少一个制动杆上安置有具有感测器机构的至少一个制动压紧力传感器装置，使得所述制动压力传感器装置提供对应于在制动时制动杆的弯曲程度的制动压紧力测量值。因此，即得到下述优点，通过附加地测量制动压紧力，能够进行对制动力矩和制动压紧测量值的可信度测试并且能够将两个测量值进行比较。因此，能够精确地实现高度动态的制动调节过程。 [0017] 制动压紧力传感器装置能够以不同的方式构成。视作为尤其有利的是，制动压紧力传感器装置除了感测器部件之外具有基准部件，基准部件在一侧固定在其朝向制动杆的支承点的端部上并且感测器部件与制动杆连接，使得所述感测器部件跟随制动杆的扭曲；此外，存在制动压紧力传感器单元，所述制动压紧力传感器单元将基准部件相对于感测器部件的位置转换成对应于制动压紧力的制动压紧力测量值。因此，制动压紧力传感器装置能够如制动力矩传感器装置那样结构上准确地构成，这有利地影响制动压紧装置的制造成本。 [0018] 在此也有利的是，基准部件和感测器部件在制动杆的至少一个侧面上定位并且制动压紧力传感器单元构成为，使得其产生对应于感测器部件和基准部件之间的角的制动压紧力测量值。 [0019] 原则上，当然也可能的是，将基准部件和感测器部件在制动杆的内面和/或外面上定位并且制动压紧力传感器单元构成为，使得其产生对应于感测器部件与基准部件的间距的制动压紧力测量值。 [0020] 在根据本发明的制动压紧装置中，还有利的是，制动压紧力传感器单元由安置在基准部件的自由端部上的第一传感器部件和固定在感测器部件上的第二传感器部件形成。在此，第一传感器部件能够有利地集成到基准部件中。 [0021] 制动压紧力传感器单元能够——如制动力矩传感器装置那样——是光电子传感器单元或霍尔效应传感器单元。 [0023] 为了进一步产生阐述， [0024] 在图1示出用于以制动钳的方式构成的盘式制动器的根据本发明的制动压紧装置的一个实施例的俯视图， [0025] 在图2中示出同一实施例的另一个俯视图， [0026] 在图3中示出同一实施例的剖面图， [0027] 在图4中为了说明同一实施例的制动压紧力传感器装置的构造和工作方式以示意图从上方示出在本文中重要的部件， [0028] 其中在不同的视图中分别为制动压紧装置的相同的组成部分使用相同的附图标记。 具体实施方式[0029] 在图中示出的制动压紧装置1具有悬挂设备2，借助于所述悬挂设备，能够将制动压紧装置1例如安置在例如轨道车辆的没有示出的框架、例如转向架上。但是，制动压紧装置1也能够与轨道车辆的其他装置固定地连接。 [0030] 在容纳设备2的左侧和右侧，左侧的上部横杆3和右侧的上部横杆4侧向地延伸。在此，容纳设备2和两个上部横杆3和4能够作为连续的上部横杆单元5、例如作为铸件制成，如在图中示出的那样。相应的下部横杆单元6在上部横杆单元5下方伸展，所述下部横杆单元与上部横杆单元5相对置地设置。上部和下部横杆单元5和6优选固定地彼此连接。作为两个横杆单元5和6之间的连接件设置有框架7。为了防止异物如保护颗粒、制动衬带灰尘、湿气等能够穿过框架7，框架7借助用作为保护板的板8封闭或填塞。优选地，框架7与板8、下部横杆单元6和上部横杆单元5一件式地以铸件的形式构成进而表现为所谓的制动桥。 [0031] 在上部横杆单元5上存在各一个上部支承部位9或10。相应地，在下部横杆单元6上设置有下部支承部位11和12，其中下部支承部位11和12的转动轴线与相对置的上部支承部位9和10同轴地定向。因此，分别彼此相对置的支承部位9和11或10和12形成支承部位对，其中支承部位9和11为左侧的支承部位对并且支承部位10和12为右侧的支承部位对。 [0032] 不同于示出的实施例，相应的支承部位对也能够组合成唯一的支承件。当然，支承部位的成对的设计方案在支承力的分布和支撑方面提供优点。 [0033] 在具有支承部位9和11的左侧的支承部位对和具有支承部位10和12的右侧的支承部位对处分别可转动地安置有左侧的制动杆13和右侧的制动杆14。因此，两个制动杆13和14能够围绕上部横杆单元5和下部横杆单元6、即围绕制动桥枢转。通过制动杆13和14的相对置的、优选轴对称的设置，制动杆的前端部能够彼此相向地或彼此背离地运动。这引起，在制动杆13和14的前端部上安置的制动衬带15和16能够相对于要制动的制动盘17(尤其参照图3)按压或松开。在两个制动杆13和14压紧运动的情况下制动盘17真正置于钳中，由此将延迟转动运动的摩擦力从两侧施加到制动盘17上，所述摩擦力由作用到制动衬带15和16上的法向力产生。 [0034] 制动衬带15和16能够以本身已知的方式经由衬带固持件18和19与相应的制动杆13和14连接。衬带固持件18和19和制动杆13和14之间的连接在此构成为，使得能够尽可能补偿由于制动杆13和14的枢转运动而造成的制动衬带15和16在制动盘17上歪斜或偏斜的或倾斜的安放。对此，衬带保持件18或19本身能够可枢转地支承在制动杆13和14中，然而这出于更好的概览性没有被示出。 [0035] 在图4中示意地示出的致动器20用于操作制动杆13和14。致动器20集成到制动压紧装置1中。致动器20经由左侧的和右侧的接合件21和22与制动杆13和14的后端部连接。在致动器20可线性地移入或移出的情况下(见图4)，接合件21或替选地两个接合件21和22也能够轴向地移位。 [0036] 如尤其图1至3示出的，每个制动杆13和14都具有两个支承腿13’和13”或14’和14”。左侧的和右侧的支承件对将致动器20的线性运动传递到制动杆13和14上，所述左侧的和右侧的支承件对由在支承腿13’和13”上的左侧的上部支承件和下部支承件25和26以及在支承腿14’和14”上的右侧的上部支承件和下部支承件27和28构成。在此，制动杆13和14可转动地与致动器20或其接合件21和22连接。因此，左侧的接合件21容纳在上部支承腿和下部支承腿13’和13”之间并且右侧的接合件22容纳在上部支承腿和下部支承腿14’和14”之间，如尤其图1示出的。如果现在致动器20在接合件21和22之间产生(线性的)移位运动，那么制动杆13和14促使，经由所述制动杆所属的具有支承件对25和26或27和28的支承件对围绕制动桥或上部和下部横杆单元5或6枢转。为了压紧制动器，致动器20将制动杆13或14在其承载支承腿13’和13”或14’和14”的端部上彼此分开地移动，由此将制动杆13’和14’的承载制动衬带15和16的端部按压到一起。如果相反地移动，那么打开制动钳。 [0037] 致动器20本身能够构成为(电)机械的、(电)气动的或(电)液压的操作装置。在液压的或气动的操作单元的情况下，可线性移出的升降缸能够用作为致动器。作为电机械的致动器，能够使用具有将旋转运动转换成线性运动的传动装置的线性发动机。也能够使用配设有弹簧蓄能器的致动器。 [0038] 为了更详细地阐述制动力矩传感器装置，在下文中尤其参考图3。 [0039] 假设制动盘17沿箭头29的方向旋转。通过将制动衬带16按压到制动盘17上，产生法向力FN。由此得到摩擦力FR，所述摩擦力经由从制动盘17的旋转轴线开始的摩擦半径r引起制动力矩Mr。由于actio＝reactio(作用力等于反作用力)，所述制动力矩Mr也支撑在制动衬带16上进而经由制动压紧装置1支撑到悬挂设备2上。这就是说，通过制动力矩Mr的影响，制动压紧装置1倾向于，围绕其悬挂设备2扭曲，如通过箭头32表示的那样。就此而言，扭曲的程度表示用于制动力矩Mr的大小的可计算的数值。 [0040] 为了优化对制动力矩Mr的测量，在部位34上选择弯曲柔性部段35，所述弯曲柔性部段渐缩或渐窄。通过有利地安置在具有横杆单元5和6的制动桥和悬挂设备2之间的过渡部中的所述渐缩部或渐窄部实现，虽然制动桥和悬挂设备2的设计方案是整体上抗弯曲的，但是存在弯曲柔性区域35，所述弯曲柔性区域适合于确定扭曲。因此，为了测量，专门为区域35在否则抗弯曲的结构中设置局部的限界部，所述区域有针对性地允许可控的扭曲。通过渐缩部的相应的设计方案，在此实现，在制动力矩Mr作用的情况下，扭曲的特征在一定程度上在于纯的垂直运动，即向上运动和/或向下运动，并且例如通过侧向的折弯来避免重叠的运动。这能够实现制动力矩传感器装置的简化的构造，因为仅须在唯一的平面中、即在图3中示出的平面中测定扭曲。 [0041] 根据最大出现的制动力，在弯曲柔性区域35中的渐缩部或渐窄部能够或加强或减弱地构成，使得始终确保，制动压紧装置1在弯曲柔性区域35中不折断或裂开。 [0042] 制动力矩传感器装置36用于测定弯曲柔性区域35通过制动力矩Mr造成的扭曲，所述制动力矩传感器装置36具有臂状的基准元件37。所述基准元件37表明自由的制动状态，因为所述基准元件借助一个端部固定地与悬挂设备2例如经由螺丝连接装置38连接。因为悬挂设备2作为连接元件用于固定制动压紧装置1，所以在一定程度上抗弯曲地设计悬挂设备2。因此，臂状的基准元件37在高的制动力矩Mr的情况下也不承受明显的扭曲。 [0043] 制动力矩传感器装置36的感测器元件39借助制动桥与横杆单元5和6连接进而跟随弯曲柔性区域35的弯曲。不仅基准元件37在其端部上、而且感测器元件39分别设有传感器元件40或41，两个传感器元件40和41形成制动力矩传感器单元42，其中感测元件39的传感器元件41在虚拟的轴线43上竖直地安置在弯曲柔性区域35下方，所述虚拟的轴线竖直地伸展穿过弯曲柔性区域35。因此，传感器元件41能够测定出现的扭曲，这有助于测量制动力矩Mr。在制动力矩Mr作用时，制动压紧装置1由于弯曲柔性区域35在所述区域中扭曲，使得具有弯曲柔性区域35的制动桥实施俯仰颠簸运动，如通过箭头32指明的。因此，与制动桥连接的传感器元件41在感测器元件39上相对于与基准元件37连接的传感器元件40执行相对运动，所述相对运动由制动力矩传感器单元42测定。在此，相对运动相应地越大，主要的制动力矩Mr就越大。因此，所述测定的相对运动用作为用于当前出现的制动力矩Mr的代表性的测量值。通过没有示出的评估装置，能够将确定的制动力矩测量值换算成相应的制动力矩Mr。能够经由与评估装置的无线的无线电路段进行信号传递。 [0044] 如果制动盘17沿与箭头29相反的方向旋转，那么测量原理类似地工作，其中制动桥沿与箭头32相反的方向扭曲。因为基准元件37描述无力矩的状态，能够基于正地或负地作用的制动力矩容易地识别正的或负的相对运动。 [0045] 为了保护传感器元件40和41或传感器装置42，所述传感器元件或传感器装置能够铸造或集成在没有示出的壳体中。 [0046] 对于所描述的制动力矩传感器装置36附加地，测力销能够用作为冗余的传感器，所述测力销能够安装在悬挂装置2之内；所述测力销能够在悬挂设备2之内测定由于制动力矩Mr引起的弯曲力。所述附加的传感器能够在悬挂装置2中、例如在部位44上集成到悬挂设备2中或者在悬挂设备2的支承部位45上。 [0047] 尤其从图4中已知附加的制动压紧力传感器装置50的构造和工作方式。如所述附图示出的，在示出的状态中，致动器20已经展开制动杆13和14，使得制动衬带15和16安放在制动盘17上。如果致动器20更进一步地展开已经与制动盘17贴靠的制动杆13和14，那么由于主要的压紧力，制动杆——虽然仅非常少地——向外扭曲。扭曲在图4中示意地仅针对左侧的制动杆13虚线地指出。制动杆13——如在上文中已经详述的那样——支承在两个部位上。因为不仅制动桥、而且支承部位9和10或11和12连同致动器20设计成比制动杆13和14明显更刚性的，进而是近似不扭曲的。因此，如果制动杆13和14通过操作致动器20围绕刚性的制动桥枢转，那么一旦消除空隙并且制动衬带13和14与制动盘17贴靠，对于制动杆13而言就达到初始位置La。通过继续操作致动器20，制动杆13经由支承件对9和11支撑在刚性的制动桥上并且从初始位置La开始采用扭曲位置Lv。致动器20因此将接合件21从初始位置Pa按压或移动到位置Pv中，其中在图4中下部的杆端部随着移动。就此而言，制动杆13扩宽或以从虚拟的轴线a和b得到的角Φ扭曲，其中轴线a将支承部位9的支承中点和位于初始位置La的支承部位21连接并且轴线b将支承件9的支承点和位于扭曲位置Lv的支承部位21连接。 [0048] 因此，制动杆的扭曲基于致动器20的压紧力，使得扭曲表示制动力的有代表性的数值，所述制动力由致动器20经由制动杆13和14传递到制动衬带15和16上。不言而喻，借助于左侧的制动杆13阐述的扭曲也以类似的方式出现在右侧的制动杆14中。 [0049] 因此，如图1示出的，不仅左侧的制动杆13配设有制动压紧力传感器装置50，而且右侧的制动杆14也配设有另一个制动压紧力传感器装置51。此外优选地，为每个制动杆13或14冗余地构成有制动压紧力传感器装置，使得两个制动杆13和14的每个杠杆臂具有制动压紧力传感器装置。因此，在图1中上部的左侧的杠杆臂13’具有制动压紧力传感器装置50，下部的杠杆臂13”具有制动压紧力传感器装置50’，上部的右侧的杠杆臂14’具有制动压紧力传感器装置51并且下部的右侧的杠杆臂14”具有制动压紧力传感器装置51’。 [0050] 四个制动压紧力传感器装置50、50’、51和51’在构造和功能方面是相同的；因此仅示例性地针对在上面的左侧的杠杆臂13’上的制动压紧力传感器装置50在下文中根据图4阐述借助于制动力传感器装置的力确定。 [0051] 制动压紧力传感器装置50具有基准部件55，所述基准部件以一定的间距平行于杠杆臂13”延伸，其中基准部件55尽可能靠近刚性制动桥区域地与制动杆13固定地连接。因为制动桥通过其刚性的设计方案在操作制动器时近似不变形，几乎没有可能扭曲基准部件55的力作用到基准部件55上。因此，基准部件55始终表现出无力的制动状态。与此相反地，用作为制动压紧力传感器装置50的感测器部件的制动杆13’根据制动压紧力扭曲，而基准部件55近似不变地保持其形状和其位置。因此，制动杆13’关于基准部件55的扭曲能够通过制动压紧力传感器装置50来确定作为用于作用的压紧力的量。 [0052] 在图4中可见，感测器部件或制动杆臂13’从轴线a开始朝向轴线b扭曲，而基准部件55将其位置维持在用轴线a表明的初始位置中。为了确定感测器部件或制动杆13’相对于基准部件55的扭曲或偏转，能够不受限制地使用基于任意物理测量原理的制动压紧力传感器单元。有利地，这种传感器单元的至少一个传感器元件集成在基准部件55的端部上，其中基准部件55越长地构成，将通过传感器元件探测到制动杆13’的越大的扭曲。 [0053] 如在图2中示例性地示出的，制动压紧力传感器单元56由两个部件构成，即由作为发射器57的第一传感器部件和作为接收器的第二传感器部件构成。 [0054] 所述传感器部件的位置能够关于基准部件55和感测器部件或制动杆13’不同地安置。发射器57产生由接收器58测定的信号。根据制动杆13’的扭曲，带动固定在制动杆13’上的发射器57。由此，也相应地改变或转移由发射器57发出的信号，其中通过接收器58测定所述改变。因此，测定的测量信号能够从接收器58发送给没有示出的评估装置，再次例如经由无线电传输，并且在那里评估。作为发射器和接收器例如能够使用光电子传感器元件或霍尔效应传感器元件。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈