技术领域
[0001] 本
发明从一种按照
权利要求1的前序部分所述的车辆的盘式制动设备出发，该盘式制动设备具有制动盘和至少一个与该制动盘在制动压紧
位置中处于摩擦
接触中的制动衬片，并且具有用于确定制动盘温度的温度测量装置，该温度测量装置包含至少一个热偶元件和一个测量
电子装置，其中，所述至少一个热偶元件设置在制动盘中或设置在制动盘上，并且由所述至少一个热偶元件产生的热偶元件
信号与制动盘的温度相关，并且所述测量电子装置设置成与制动盘一起转动并且基于热偶元件信号产生与制动盘温度相关的能通过
数据处理装置进一步处理的
输出信号，并且该温度测量装置包含
能量供应装置，该能量供应装置至少给所述至少一个热偶元件和/或测量电子装置供应
电能。
[0002] 此外，本发明也涉及一种按照权利要求10所述的具有多个这种盘式制动设备的车辆。
背景技术
[0003]
盘式制动器的
制动功率强烈地取决于在制动运行中旋转的制动盘的温度。因此，重要的是，测量在旋转的制动盘上可靠的温度。对制动盘温度的监视尤其是适用于具有多个盘式制动设备的车辆、如轨道车辆。
[0004] 这种类型的盘式制动设备例如由EP 1148266 B1已知，其中，在该文献中提及发送器的无源能量供应的可行方案，该发送器将温度
传感器的输出信号发送到接收器上。该无源能量供应规定，温度传感器本身用作能量源、例如通过充分利用来自作为温度传感器的热偶元件的
电压，该电压在室温时降落在热偶元件上。
发明内容
[0005] 本发明基于如下目的，进一步开发开头提及类型的具有温度测量装置的车辆的盘式制动设备，使得该盘式制动设备提供温度测量装置的改善的温度测量和能量供应。同样要提供一种具有多个这种盘式制动设备的车辆。
[0006] 按照本发明，该目的通过权利要求1和权利要求10的特征实现。本发明的有利的进一步改进方案是附上的
从属权利要求的技术方案。
[0007] 本发明从一种车辆、尤其是轨道车辆的盘式制动设备出发，该盘式制动设备具有制动盘和至少一个与该制动盘在制动压紧位置中处于摩擦接触中的制动衬片，并且具有用于确定制动盘温度的温度测量装置，该温度测量装置包含至少一个热偶元件和一个测量电子装置，其中，所述至少一个热偶元件设置在制动盘中或设置在制动盘上，并且由所述至少一个热偶元件产生的热偶元件信号与制动盘的温度相关，并且所述测量电子装置设置成与制动盘一起转动并且基于热偶元件信号产生与制动盘的温度相关的能通过数据处理装置进一步处理的输出信号，并且该温度测量装置包含能量供应装置，该能量供应装置至少给所述至少一个热偶元件和/或测量电子装置供应电能。
[0008] 按照本发明，该能量供应装置具有相对于所述至少一个热偶元件单独的且分开的至少一个热电元件，所述至少一个热电元件设置在制动盘中或设置在制动盘上或设置在与制动盘一起转动的构件上或设置在与制动盘一起转动的构件中，并且所述至少一个热电元件至少在制动压紧位置中被加载由于在制动衬片与制动盘之间的摩擦接触而出现的
热能，其中，所述至少一个热电元件基于该热能产生能量供应装置的电压。
[0009] 相对于所述至少一个热偶元件单独的且分开的热电元件表示：所述至少一个热偶元件和所述至少一个热电元件设置成在空间上相互分开。
[0010] 设置成与制动盘一起转动表示：该构件或测量电子装置设置在制动盘上或设置在制动盘中或者优选设置在与制动盘一起转动的构件、例如保持装置(制动盘通过该保持装置与
轮毂连接)的构件上或中，亦或设置在该轮毂本身上。
[0011] 通过所述至少一个热电元件(所述至少一个热电元件设置在盘式制动设备的被加载在制动过程中出现的热的面或构件上)，作用于所述至少一个热电元件上的热能可例如在利用已知的
塞贝克效应的情况下产生电压，该电压被转变成电能。对于通
过热电元件产生该电压所需要的温度差在制动压紧位置中通常存在于制动衬片和制动盘的区域中，因为在那里温度在制动时升高。
[0012] 因此，至少一个热电元件(所述至少一个热电元件也可被称为热偶发
电机)被安置在制动盘上的或制动盘中的一位置处。该热电元件具有例如与制动盘处于接触中的第一
半导体区段和与制动盘隔开间距的第二半导体区段。在热电元件中常见的阻隔层或分隔层位于第一半导体区段与第二半导体区段之间，该阻隔层或分隔层将这两个半导体区段相互分隔开。优选地，该第一半导体区段位于制动盘的在借助盘式制动设备的制动过程中被加载热能或者说热的位置上，而该第二半导体区段设置在制动盘的存在较低温度的位置上。据此，在制动时或者说在制动压紧位置中，在这两个半导体区段之间存在温度差。由此，按照一般已知的且这里因此不详细阐述的塞贝克效应，在这两个半导体区段之间出现电压，该电压可被用于给所述至少一个热偶元件和/或测量电子装置供应电能量。
[0013] 这些措施的优点在于：能量供应装置的所述至少一个热偶元件和相对于所述至少一个热偶元件单独的热电元件可在不同的位置或区上或在不同的位置或区中设置在制动盘中或设置在制动盘上或设置在与制动盘一起转动的构件中或设置在与制动盘一起转动的构件上，其对于相应传感器的功能来说构成适合的位置。
[0014] 与所述至少一个热偶元件有关地，例如制动盘上或制动盘中的如下区或位置是特别适合的，所述区或位置在制动过程中受到特别高的温度负荷，并且因此代表制动盘的温度负荷。
[0015] 由于用于电能量供应的热电元件通常基于周围
环境温度与在制动时相对于该周围环境温度更高的制动盘温度之间的温度差而产生电压，因此对于所述至少一个热电元件来说，制动盘上的或制动盘中的或与制动盘一起转动的构件上的或与制动盘一起转动的构件中的所述温度差尽可能大的位置是适合的。
[0016] 因此，总体上，本发明引起温度测量装置的改善的测量和能量供应。
[0017] 通过在从属权利要求中列出的措施能够实现在权利要求1中给出的发明的有利的进一步改进和改善方案。
[0018] 特别优选地，所述至少一个热电元件可在制动盘的径向内部的圆周面上设置在直接或不受阻碍地与周围环境空气处于连接的区域中。由于如上面所阐述的那样，用于电能量供应的所述至少一个热电元件优选基于在周围环境温度与在制动时相对于该周围环境温度更高的制动盘温度之间的温度差而产生电压，因此对于所述至少一个热电元件来说，在制动盘的径向内部的圆周面上的这种位置或在制动盘中的这种位置是特别适合的，因为在那里该温度差是尽可能大的。因为制动盘的径向内部的圆周面的并且所述至少一个热电元件设置所在的区域一方面不受阻碍地与确切地说低温度的周围环境空气处于连接并且另一方面与制动盘本身处于连接，在制动过程中或者说在制动压紧位置中在该制动盘中存在相对于周围环境温度更高的温度。
[0019] 与此相对，所述至少一个热偶元件设置在制动盘上的或制动盘中的在制动压紧位置中被制动衬片接触的区域中，亦即沿径向方向看确切地说在制动盘的中间的直径中，在制动过程中或者说在制动压紧位置中，制动盘温度在该中间的直径处是最高的。
[0020] 此外优选地，所述测量电子装置可设置在制动盘的保持装置上，该保持装置使制动盘耦联到轮毂上。这种保持装置通常相对于制动盘的所述径向内部的圆周面设置在径向内部并且因此确切地说设置在在制动时存在制动盘最高温度的区域之外。测量电子装置的该设置以有利的方式引起该测量电子装置的较小的热负荷，从而提高了该测量电子装置的功能安全性。
[0021] 按照一种进一步改进方案，所述测量电子装置可与所述至少一个热偶元件经由至少一个线缆连接和/或所述测量电子装置可与所述至少一个热电元件经由至少一个线缆连接。
[0022] 按照一个进一步改进的措施，该测量电子装置包括用于将测量电子装置的输出信号无线传递给数据处理装置的无线电模
块。
[0023] 该无线电模块可包括有源转发器或无源转发器。转发器理解为接收-发送仪器，该接收-发送仪器根据
访问-应答-系统工作。由转发器获得的信号被适当地编码并且然后以被编码的方式和选择性地与可能期望的其它信息一起发出，其中，该信号被后置于该转发器的设备或另一个转发器或接收器尤其是自动地解码并且分析评价。
[0024] 在无源转发器中，对于通信且对于处理内部过程所需要的能量仅来源于发送/接收单元的场。因此，无源转发器、如无线
射频识别转发器(RFID)不需要自有的
电流供应。因此，在这种情况下，所述至少一个热电元件仅给测量电子装置和所述至少一个热偶元件供应电能，而不给无源转发器供应电能。与此相反，有源转发器具有自有的能量供应，如其这里通过所述至少一个热电元件所提供的那样。
[0025] 替代地或附加地，该无线电模块为了无线发送测量电子装置的输出信号也可以具有蓝牙低能发送器。
[0026] 优选地，所述至少一个热偶元件包含一对不同材料的金属导体，这对金属导体在一个端部上连接并且基于
热电效应测量制动盘的温度。
[0027] 本发明也涉及一种具有至少一个上面说明的盘式制动设备的车辆。在此，车辆理解为与轨道关联的轨道车辆和不与轨道关联的道路车辆。但是，本发明特别适用于与轨道关联的轨道车辆，因为这些轨道车辆通常具有多个盘式制动设备。
[0028] 尤其是，所述数据处理装置可在该车辆上车载地设置并构成为使得该数据处理装置基于多个盘式制动设备的温度测量装置的输出信号开环控制或闭环控制该车辆的制动性能和/或行驶性能。由于制动盘温度如开头说明的那样强烈地影响盘式制动器的制动功率，因此可在数据处理装置之内由测量电子装置的输出信号通过各个盘式制动设备的单个制
动能力的相加来确定轨道车辆的总制动能力。然后根据该总制动能力可例如匹配或影响车辆的速度。
附图说明
[0029] 下面依据
实施例参照附图详细说明本发明。附图中：
[0030] 图1示出按照本发明的一种优选的实施方式的、轨道车辆的具有
制动钳的盘式制动器的俯视图；
[0031] 图2示出图1的制动钳的部分切开的视图；
[0032] 图3示出图1的制动钳的不按比例的局部视图。
具体实施方式
[0033] 图1和图2示出轨道车辆的
转向架的轮组的盘式制动设备100，该盘式制动设备具有偏心地被驱动的制动钳7，该制动钳的两个钳杆6、8在其一个端部上与制动衬片
支架4和固定在这些制动衬片支架上的制动衬片15耦联并且在其中间区域中与制动力
马达14耦联。制动盘1作为轴盘仅部分地示出。优选地，所述轨道车辆的每个轮组配备有一个这种盘式制动设备100。
[0034] 在制动器壳体2上，在可视为保持空间固定的耦联部位10中借助于销栓9使制动钳7的双侧部式钳杆6的两个侧部围绕一个转动轴线能转动地耦联。另一侧的钳杆8在耦联部位10中借助销栓9能转动地耦联在制动器壳体2上，销栓9在此围绕一个平行于所述转动轴线的转动轴线能转动地支承在制动器壳体2上并且偏心地承载轴线平行的销栓突起部11，钳杆8支承在这些销栓突起部上。
[0035] 从销栓9伸出转动臂12，
制动缸的
活塞杆作为制动力马达14的力输出机构13铰接在该转动臂的端部上。这两个钳杆6和8在其一个端部上与能压靠到制动盘1上的制动块15并且在其另外的端部上与将这两个钳杆连接的磨损补偿调节装置16(在该实施例中是压杆调节装置)能转动地耦联在耦联部位17、18、19和20中。压杆调节装置16或者该压杆调节装置的调节装置壳体为了其耦联而配设有分别在钳杆6和8的两个侧部4和5之间延伸的支承部件21和22。这些支承部件在下面也分别被称为第一磨损补偿调节装置壳体21和第二磨损补偿调节装置壳体22。
[0036] 制动力马达14在这里例如包括
气动缸，在这里例如借助于电磁
阀装置对该气动缸进行加气用以制动夹紧并且进行排气用以制动松开。为此，该
电磁阀装置由电子控制装置电控制，从而盘式制动设备100在这里优选是电子气动式盘式制动设备。替代地，盘式制动设备100也可以是电子液压式、机电式、纯气动式或纯液压式盘式制动设备。
[0037] 在对例如气动式制动力马达14进行压力介质加载时，该制动力马达的力输出机构13使转动杆12转动，从而由于销栓突起部11偏心设置，钳杆8围绕其与压杆调节装置16的耦联部位20沿使该钳杆的制动衬片15压靠到制动盘1上的压靠方向转动。因此，制动钳7的偏心压紧的构造和作用原理相应于根据已经提及的EP 0 732 247 A2的构造和作用原理。在配设给钳杆8的制动衬片15贴靠到制动盘1上之后，钳杆8围绕其与该制动衬片15的耦联部位18转动，其中，经由耦联部位20、杆16和耦联部位19，钳杆6围绕耦联部位10转动以使其制动衬片15贴靠到制动盘1上。
[0038] 压杆调节装置16根据制动衬片15的磨损增大其长度。为此，该压杆调节装置具有调节杆，该调节杆围绕压杆调节装置16的纵向轴线25能转动地支承在配设给钳杆6的第一磨损补偿调节装置壳体21上。控制杆32在钳杆6的两个侧部4和5之间延伸，该控制杆的倒圆的后端部贴靠在调节杆的自由端部上的支承窝中。因此，控制杆32经由耦联部位33与这里未示出的调节杆耦联。控制杆32在其中间区域中为了避免与其它构件、尤其是制动力马达14碰撞而朝向制动钳外侧弯出。控制杆32的同样倒圆的前端部位于转动杆35的这里不可见的支承窝中，如由图2可见。双臂式转动杆35在其中间区域中能转动地支承在铰接部位36中并且具有自由端部35a。在EP 0 732 247 A2中详细阐述转动杆35结合邻接的结构元件的作用原理。
[0039] 转动杆35的自由端部35a为了形成死行程装置44(如由图2可见)在制动盘侧隔开间距s地与杆部分45相对置。杆部分45构成为转动臂12的延长部。该间距s相应于从以正确的松开行程松开的盘式制动器出发杆部分45的端部在两个制动块15在还没有夹紧力的情况下贴靠到制动盘1上时走过的行程。在制动器贴靠/施加制动(Bremsenanlegen)时，杆部分45刚好挡靠到转动杆35的端部35a上。
[0040] 在制动器贴靠过程中，从例如盘式制动器的由于制动块磨损而过大的松开行程出发，从克服松开超行程开始，杆部分45在其进一步运动直至达到该制动器的贴靠为止在转动杆35转动的情况下带动端部35a，其中，控制杆32朝着调节杆24的方向移动并且在这里操纵压杆补偿调节装置16。因此，控制杆32的制动盘侧的前端部能够经由一同包围转动杆35的耦联部位46耦联到制动力马达14的力输出机构13上。
[0041] 在对于所说明的实施例的变型方案中，在制动钳上，钳杆可在中间铰接在拉杆调节装置16上，该拉杆调节装置能够通过调节杆24沿拉杆调节装置的缩短方向被操纵。磨损补偿调节装置16可以是任意结构类型的，该磨损补偿调节装置仅必须具有调节杆，如已经提及的那样。制动钳在空间固定的部件、最终在车辆
框架或转向架框架上的保持可在不同于耦联部位10的其它耦联部位上进行，制动钳单元的结构形式可能将制动器壳体取消。制动钳7的夹紧也能以其它类型(以多种已知的类型之一)实现、例如借助于直接或经由杆传动机构与钳杆6、8耦联的制动缸实现。
[0042] 盘式制动设备100具有在图3中示出的用于确定制动盘1的温度的温度测量装置，该温度测量装置在这里例如包含唯一一个热偶元件26和一个测量电子装置24。热偶元件26在这里例如设置在制动盘1之内、例如通过该热偶元件容纳在制动盘的径向
盲孔中。
[0043] 优选地，热偶元件26包含一对不同材料的金属导体，这对金属导体在一个端部上连接并且基于热电效应测量制动盘1的、热偶元件26在制动盘1上或中所在的位置处的温度。
[0044] 特别优选地，热偶元件26沿径向方向看设置在制动盘1的在制动过程中被制动衬片接触的区域中，因为在那里预期有制动盘1的最高的温度负荷。由热偶元件26产生的热偶元件信号便与制动盘1的温度相关，该温度尤其是在制动压紧位置中是最高的。在制动盘上、在制动盘中或在制动盘之内也可设置有多个热偶元件26，而不是仅一个热偶元件26。
[0045] 测量电子装置24设置成与制动盘1一起转动，该制动盘优选构成为环盘形的并且沿径向方向看具有径向内部的圆周面50和径向外部的圆周面52，其中，在径向内部的圆周面50与径向外部的圆周面52之间设置有侧面的摩擦面54，这些摩擦面在制动压紧位置中与制动衬片15至少部分地摩擦接触。制动盘1在其径向内部的圆周面50的区域中经由保持装置56(该保持装置在这里例如包含多个径向延伸的指形件58)连接在与至少一个
车轮一起转动的轮毂60上，其中，指形件58的一个端部分别连接在轮毂60上并且指形件58的另一个端部与制动盘1连接。沿周向方向看便在各指形件58之间存在间隙62，在这些间隙的区域中，制动盘1的径向内部的圆周面50与周围环境空气处于直接且不受阻碍的接触。
[0046] 优选地，测量电子装置24便例如设置在保持装置56的指形件58上、尤其是设置在指形件58的固定在轮毂60上的端部上，以便一方面与制动盘1一起转动，但另一方面维持与制动盘1的尽可能大的间距，该制动盘在制动过程中受到高的热负荷。替代地，测量电子装置24也可直接设置在轮毂60上或直接设置在轮毂中或者直接设置在制动盘1上或直接设置在制动盘中。
[0047] 优选地，测量电子装置24经由第一线缆28而与热偶元件26连接，以便该测量电子装置基于由热偶元件26控制输出的热偶元件信号产生与制动盘1的温度相关的、能通过数据处理装置64进一步处理的输出信号。
[0048] 此外，温度测量装置包含能量供应装置40，该能量供应装置在这里给热偶元件26和测量电子装置24供应电能。在此，能量供应装置40具有相对于热偶元件26单独的且分开的至少一个热电元件42，所述至少一个热电元件优选设置在制动盘1的径向内部的圆周面中或设置在制动盘1的径向内部的圆周面上，并且至少在制动压紧位置中被加载由于在制动衬片15与制动盘1之间的摩擦接触而出现的热能。热电元件42然后基于该热能产生能量供应装置40的电压。热电元件42便例如经由第二线缆30而与测量电子装置连接，以便给该测量电子装置供应电能。
[0049] 优选地，测量电子装置和热偶元件26的能量供应仅在制动过程期间进行、也就是说在制动压紧位置中进行，此时制动衬片15接触制动盘1并且热电元件42由此被加载相应高的温度，以便产生用于测量电子装置24的电压并且由此使该测量电子装置能够产生代表制动盘1温度的输出信号。
[0050] 作用于热电元件42的热能便例如在利用已知的塞贝克效应的情况下便产生电压，该电压被转变成电能。对于通过热电元件42产生该电压所需要的温度差在制动压紧位置中通常存在于制动衬片15和制动盘1的区域中，因为在那里温度在制动时升高。
[0051] 热电元件42具有例如第一半导体区段和第二半导体区段，其中，在这两个半导体区段之间存在阻隔层或分隔层，该阻隔层或分隔层将这两个半导体区段相互分隔开。对于通过热电元件42产生尽可能高的电压来说有利的是，在这两个半导体区段之间的温度差尽可能高。
[0052] 因此，热电元件42在这里优选这样设置，使得第一半导体区段与制动盘1处于接触中，并且第二半导体区段与制动盘1隔开间距或背离制动盘1指向。这在这里例如通过如下方式实现：热电元件42在制动盘1的径向内部的圆周面50上或中这样设置，使得第一半导体区段与制动盘1处于接触中以便可以接收该制动盘在制动时的高温，并且第二半导体区段背离制动盘1指向。尤其是，热电元件42设置在保持装置56的各指形件58之间的间隙62中，以便第二半导体区段可与相对更冷的周围环境空气不受阻碍地处于连接中并且由此在这两个半导体区段之间的温度差是尽可能大的，如也由图3得知的。该第一半导体区段便位于制动盘1的在制动过程中被加载高的热能或者说热的位置处，而该第二半导体区段设置在制动盘1的存在较低温度的位置处。据此，在制动时或者说在制动夹紧位置中，在这两个半导体区段之间存在温度差，该温度差根据已知的塞贝克效应产生电压，该电压在这里被用于给热偶元件26和测量电子装置24供应电能量。
[0053] 优选地，测量电子装置24包括用于将测量电子装置24的输出信号无线传递给数据处理装置64的无线电模块66。
[0054] 无线电模块66可包括有源转发器或无源转发器。替代地或附加地，无线电模块66为了将测量电子装置24的输出信号无线发送给数据处理装置64也可具有蓝牙低能发送器。因此，数据处理装置64配备有相应的发送/接收装置68。
[0055] 优选地，轨道车辆具有多个上面说明的盘式制动设备100，这些盘式制动设备分别具有一个温度测量装置。优选地，数据处理装置64在轨道车辆上车载地设置并构成为使得该数据处理装置基于多个盘式制动设备100的温度测量装置的输出信号开环控制或闭环控制该轨道车辆的制动性能和/或行驶性能。由于制动盘温度如开头说明的那样强烈地影响盘式制动器的制动功率，因此在数据处理装置64之内可由测量电子装置的输出信号通过使各个盘式制动设备100的单个制动能力相加来确定轨道车辆的总制动能力。然后根据该总制动能力可例如通过数据处理装置64匹配或影响该车辆的速度。
[0056] 附图标记列表
[0057] 1 制动盘
[0058] 2 制动器壳体
[0059] 4 制动衬片支架
[0060] 6 钳杆
[0061] 7 制动钳
[0062] 8 钳杆
[0063] 9 销栓
[0064] 10 耦联部位
[0065] 11 销栓突起部
[0066] 12 转动臂
[0067] 13 力输出机构
[0068] 14 制动力马达
[0069] 15 制动衬片
[0070] 16 压杆调节装置
[0071] 17 耦联部位
[0072] 18 耦联部位
[0073] 19 耦联部位
[0074] 20 耦联部位
[0075] 21 第一磨损补偿调节装置壳体
[0076] 22 第二磨损补偿调节装置壳体
[0077] 24 测量电子装置
[0078] 25 纵向轴线
[0079] 26 热偶元件
[0080] 28 第一线缆
[0081] 30 第二线缆
[0082] 32 控制杆
[0083] 33 耦联部位
[0084] 35 转动杆
[0085] 35a 端部
[0086] 36 铰接部位
[0087] 38 侧面
[0088] 40 能量供应装置
[0089] 42 热电元件
[0090] 45 杆部分
[0091] 46 耦联部位
[0092] 48 电线缆
[0093] 50 径向内部的圆周面
[0094] 52 径向外部的圆周面
[0095] 54 摩擦面
[0096] 56 保持装置
[0097] 58 指形件
[0098] 60 轮毂
[0099] 62 间隙
[0100] 64 数据处理装置
[0101] 66 无线电模块
[0102] 68 发送/接收装置
[0103] 100 盘式制动设备
