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用于气压 盘式 制动器的 电子行程 传感器

阅读：1018发布：2020-08-26

专利汇可以提供用于气压盘式制动器的电子行程传感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于气压盘式制动器的车辆制动器监控组件，其包括制动器的致动器，所述制动器的致动器具有从制动器的致动器的室内突出的推杆。推杆可释放地致动卡钳的杠杆臂，由此当推杆处于伸出位置时使盘式制动器运动到制动位置中，并且当推杆处于收回位置时从制动位置释放盘式制动器。推杆包括推杆轴和接触构件，所述接触构件相对于推杆轴被伸缩地偏压，并且卡钳的杠杆臂邻接接触构件，从而反作用于接触构件的偏压，传感器在接触构件近侧与该组件成一体，并且传感器检测推杆相对于杠杆臂和推杆轴的运动。，下面是用于气压盘式制动器的电子行程传感器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于气压盘式制动器的车辆制动器监控组件，包括：
制动器的致动器，其包括从所述制动器的致动器的室内突出的推杆，所述推杆可释放地致动卡钳的杠杆臂，由此当所述推杆处于伸出位置时使所述盘式制动器运动到制动位置，并且当所述推杆处于收回位置时从所述制动位置释放所述盘式制动器；
所述推杆包括推杆轴和接触构件，所述接触构件相对于所述推杆轴以伸缩关系被偏压，并且所述卡钳的所述杠杆臂邻接所述接触构件，由此反作用于所述接触构件的偏压；
传感器，所述传感器在所述接触构件近侧与所述组件成一体，所述传感器检测所述接触构件相对于所述杠杆臂和所述推杆轴的运动。
2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述传感器包括光学传感器、磁性传感器、机械传感器、或无线电增强传感器中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的组件，其中，所述推杆的所述接触构件包括能被所述传感器检测到的信号介质。
4.根据权利要求1所述的组件，其中，所述传感器布置在位于所述制动器的致动器与所述卡钳之间的传感部件内。
5.根据权利要求1所述的组件，其中，所述传感器通过感测所述信号介质中的变化而检测所述接触构件的运动。
6.根据权利要求5所述的组件，其中，所述信号介质中的所述变化包括能区分的信号特征或过渡的信号特征，所述能区分的信号特征或过渡的信号特征改变所述信号介质所产生的信号程度。
7.根据权利要求5所述的组件，其中，所述能区分的信号特征包括能检测到的表面、半能检测到的表面、和不能检测到的表面。
8.根据权利要求1所述的组件，其中，所述接触构件包括套管，所述套管包围所述推杆轴，并且被偏压构件沿着伸缩方向相对于所述推杆轴偏压。
9.根据权利要求1所述的组件，其中，所述传感器感测所述推杆轴与所述接触构件之间的分离，由此识别出悬空制动。
10.根据权利要求1所述的组件，其中，所述推杆包括布置在所述接触构件与所述推杆轴之间的垫片，用于调节所述推杆的长度。
11.一种用于监控气压盘式制动系统的制动器的致动器的行程的方法，所述气压盘式制动系统具有气动室，所述气动室致动推杆以在气压盘式制动器的杠杆臂上施加力，所述推杆包括推杆轴和接触构件，所述接触构件设置成与所述推杆轴成伸缩关系，所述方法包括以下步骤：
通过感测布置在所述推杆上的能感测的介质的过渡而检测所述推杆的伸出长度，由此区分出所述推杆的正常状态和超行程状态；和
通过确定所述接触构件相对于所述推杆轴伸缩的伸出的长度而检测所述气压盘式制动器的所述杠杆臂与所述推杆之间的接触，由此识别出悬空制动状态。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，检测所述推杆的伸出长度的步骤还通过在高压阶段期间检测过大的伸出长度而限定，由此识别出超出正常自由制动状态的自由制动状态。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，检测所述推杆的伸出长度的步骤还通过感测布置在所述接触构件上的多个能区分开的、能感测介质之间的变换而限定。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，检测所述推杆的伸出长度的步骤还通过感测所述能感测的介质的线性变换而限定。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，检测所述推杆的伸出长度的步骤和检测所述推杆与所述杠杆臂之间的接触的步骤还通过提供光学传感器、磁性传感器、机械传感器或无线电增强传感器而限定。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，检测所述推杆的伸出长度的步骤和检测所述推杆与所述杠杆臂之间的接触的步骤还通过检测所述接触构件的反射率的变化程度而限定。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，检测所述推杆的伸出长度的步骤和检测所述推杆与所述杠杆臂之间的接触的步骤还通过向所述能感测的介质发送光学信号和在光学传感器处接收反射信号而限定。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，朝所述能感测的介质发送光学信号的步骤和在光学传感器处接收反射信号的步骤还通过发送红外信号限定。
19.根据权利要求11所述的方法，其中，还包括提供传感部件的步骤，所述传感部件具有传感器，所述传感器能够检测所述推杆的伸出长度和检测所述推杆与所述杠杆臂之间的接触。
20.根据权利要求11所述的方法，其中，识别出悬空制动状态的步骤还通过以下步骤限定：通过在低压阶段期间确定所述接触构件相对于所述推杆轴伸缩的伸出长度而检测所述气压盘式制动器的所述杠杆臂与所述推杆之间的接触。
21.一种用于气压式制动器的车辆制动器监控组件，包括：
制动器的致动器，其具有从所述制动器的致动器的室内能够滑动地伸出的推杆，所述推杆致动所述气压式制动器的杠杆臂，由此当所述推杆布置在伸出位置时使车辆制动器运动到致动位置，并且当所述推杆布置在收回位置时允许所述制动器运动到收回位置；所述推杆包括推杆轴和接触构件，所述接触构件具有来自所述推杆轴的伸缩偏压；
光学传感器，所述光学传感器向所述接触构件发送光信号，并且检测来自所述接触构件的反射量，由此发信号通知控制器所述接触构件的位置，以识别出所述制动器的致动器的多个状态。
22.根据权利要求21所述的组件，其中，所述传感器包括红外传感器，由此向所述接触构件发送红外信号并且检测来自所述接触构件的红外信号的反射量。
23.根据权利要求21所述的组件，其中，所述接触构件包括反射涂层，所述反射涂层具有变化的反射程度，由此使所述传感器能够检测所述接触构件的位置。
24.根据权利要求21所述的组件，其中，所述接触构件包括反射表面、非反射表面和半反射表面，由此为所述传感器提供变化的反射程度。
25.根据权利要求21所述的组件，其中，所述传感器布置在传感部件中，所述传感部件布置在所述制动器的致动器与气压式制动器外壳之间。
26.根据权利要求21所述的组件，其中，所述传感器电子地连接到控制器，并且所述控制器被编程，以基于空气压力和从所述传感器发信号通知所述控制器的反射水平而确定正常制动状态、超行程制动状态和悬空制动状态。
27.根据权利要求21所述的组件，其中，所述接触构件与所述制动器的杠杆臂能够释放地对接。
28.根据权利要求21所述的组件，其中，所述气压式制动器包括气压盘式制动器。

说明书全文

用于气压盘式 制动器的 电子行程 传感器

[0001] 本申请要求享有2010年6月18日提交的美国临时专利申请No.61/356,325的优先权。

技术领域

[0002] 本发明涉及一种用于车辆制动器的电子行程监控器。更具体地，本发明涉及一种用于在重型卡车上使用的气压盘式制动器的电子行程监控器。

背景技术

[0003] 重型卡车和客车行驶的里程数每年都明显增加。因为被驱动的客车的尺寸由于汽油价格的提高而变得越来越小，所以确保这些重型车辆的制动器的致动器和制动系统的适当性能从而为操作员提供避免失控的充分机会已经变得日益必要。因此，已经开发出各种系统来监控广泛地用于工业货运的、鼓式制动器上使用的制动器的致动器的行程。

[0004] 然而，在诸如公共汽车的重型客车上，气压盘式制动器的使用变得更加流行。至今，还没有开发出在气压盘式制动器上使用的、可行的制动器监控系统。

[0005] 空气鼓式制动器上使用的制动器监控系统用于监控从制动器的致动器的室内突出的推杆的行程长度。监控使用户能够确定制动器的致动器是否适当地发挥功能，是否处于超行程状态，或是否处于悬空或拖滞制动状态。能够通过监控推杆的行程而监控这些状态，这是因为制动器的致动器的推杆被固定地附装到鼓式制动器的致动装置。在悬空或拖滞制动的情况下，鼓式制动器的致动装置被固定在已致动的位置，从而在车辆操作员释放制动器踏板时阻止推杆返回到未致动的位置。

[0006] 然而，空气盘式制动器的致动器的推杆不固定地附装到用于致动盘式制动器的卡钳的杠杆臂。因此，倘若出现悬空或拖滞制动状态，则杠杆臂与推杆分离，使在鼓式制动器上使用的类型的监控系统对于盘式制动器而言不起作用。监控推杆行程的电子传感器感测到推杆已经返回到其未致动的位置，并且不正确地感测到制动器正常地操作。因此，有必要开发出能够识别并区分出气压盘式制动器的超行程状态和悬空制动状态的车辆制动器监控组件。

发明内容

[0007] 用于气压盘式制动器的车辆制动器监控组件包括制动器的致动器，所述制动器的致动器具有从制动器的致动器的室内突出的推杆。推杆可释放地致动卡钳的杠杆臂，从而在推杆布置在伸出位置时使盘式制动器运动到制动位置，并且在推杆布置在收回位置时从制动位置释放盘式制动器。推杆包括推杆轴和接触构件，所述接触构件相对于推杆轴被偏压成伸缩关系。卡钳的杠杆臂邻接接触构件并且反作用于接触构件的偏压，从而防止接触构件从推杆轴伸缩。传感器在接触构件近侧与该组件成一体。传感器检测推杆相对于杠杆臂和推杆轴的运动。

[0008] 定位在接触构件近侧的传感器检测使得能够确定制动器的致动器的状态的沿着接触构件的长度的传输（transmission）的差异。例如，传感器检测到何时制动器在正常状态下操作、何时处于拖滞制动状态、何时处于超行程状态或何时处于失调（out of adjustment）状态。如上所述，已经证明了之前的监控气压盘式制动器上的所有这些状态的尝试是无效的。特别地，之前的监控装置由于推杆和气压盘式制动器的杠杆臂之间的分离而不能识别出悬空制动状态。当杠杆臂被固定在致动位置并且车辆操作员释放制动器踏板而导致推杆收回到制动器的致动器中时，将产生这种分离。本发明的伸缩设计允许传感器检测何时杠杆臂被固定在致动位置中。

[0009] 本发明的组件的另一个优点是本发明的组件能够在不修改传统制动器卡钳的情况下与传统制动器卡钳一起使用。之前的监控气压盘式制动器系统的尝试需要修改制动器卡钳，以力图确定杠杆臂是否被固定在已致动的位置。通过在致动器的推杆近侧设置传感部件，本发明的组件已经不再需要修改气压盘式制动器系统的卡钳来检测拖滞制动状态。附图说明

[0010] 通过阅读以下参照附图的详细说明，可以更好地理解本发明的其它优点，由此容易地理解本发明的其它优点，其中：

[0011] 图1示出了本发明的制动器监控组件的侧剖视图；

[0012] 图2a示出了本发明的推杆的第一实施例；

[0013] 图2b示出了本发明的推杆的替代实施例；

[0014] 图3示出本发明的推杆的放大图；

[0015] 图4示出了在正常操作状态下处于伸出位置的制动器的致动器；

[0016] 图5示出了处于超行程状态的制动器的致动器的局部剖视图；和[0017] 图6示出了具有悬空或拖滞制动状态的本发明的制动器的致动器。

具体实施方式

[0018] 在图1中总体上用10示出制动器的致动器。制动器的致动器10包括制动器监控组件12，其用于确定制动器的致动器是在正常的状态下还是在故障状态下发挥功能，这将在下文中进一步解释。制动器的致动器10包括布置在检修室16内部的推杆14。本领域的技术人员将理解，检修室16还可以与对于给定的车辆制动系统来说可能必要的、辅助室或盘簧室（未示出）、以及各种其它制动器激励器构造协同使用。

[0019] 检修室16包括固定在上外壳构件20与下外壳构件22之间的隔膜18。因此，检修室16被隔膜18分成压力侧24（参见图4）和容纳有回位弹簧28的返回侧26。加压的空气通过空气压力端口30进入检修室16的压力侧24，所述空气压力端口30的压力通过压力传感器32监控。虽然压力传感器32示出为在检修室16的近侧，但是本发明人预料到，压力传感器32位于车辆的踏板阀（制动器踏板）处。本领域的技术人员将理解，每个实施例还包括位于制动器踏板处的单独的压力传感器（未示出），以识别出车辆操作员施加到制动器踏板的压力。当操作员致动制动器踏板时，加压的空气通过空气压力端口30，将隔膜18推压到推杆14上，从而致使推杆14以已知的方式从检修室16向外延伸。

[0020] 当车辆操作员压下制动器踏板时，如上所述，空气压力通过空气压力端口30进入检修室16的压力侧24，从而迫使推杆14从检修室伸出。布置在卡钳36内部的杠杆臂34通过推杆14驱动枢转，当推杆14向外伸出时，致使车辆的制动器（未示出）以已知的方式致动。当车辆操作员从制动器衬块去除压力时，空气从检修室16的压力侧24排出，并且回位弹簧28迫使推杆14进入检修室16内部，从而允许杠杆臂34返回到其未致动的位置。本领域的技术人员将应理解，上述卡钳36以通常的方式发挥功能。

[0021] 现在参照图2A，推杆14包括接触构件38，所述接触构件38包围推杆轴40。接触构件38限定终端41，所述终端41邻接卡钳36的杠杆臂34。推杆轴40被接收在由接触构件38所限定的管状开口42中。在管状开口42的基部46处布置有调节垫片44，并且所述调节垫片44被夹持在推杆轴40的轴止动件48与基部46之间。调节垫片44设置有多个厚度，通过所述多个厚度能够调节推杆14的长度，以在接触构件38的终端41与杠杆臂34之间提供尺寸精度，这将在下文中变得更加明显。

[0022] 推杆轴40限定了细长开口50，所述细长开口50接收此处以弹簧形式示出的偏压构件52。偏压构件52被压缩在底板53和细长开口50的末端壁54之间。因此，偏压构件52提供偏压力，所述偏压力使接触构件38从推杆轴40伸缩（telescope），有效地延长了推杆14。

[0023] 推杆轴40限定了周槽56，在所述周槽56中接收有保持构件58，所述保持构件58固定地附装到管状构件42的内壁60。保持构件58在槽56的范围内沿着由推杆轴40限定的轴向方向滑动。当止动件62与保持构件58抵接时，止动件62防止偏压构件52将接触构件38与推杆轴40分离。止动件62采用被推杆轴40中的凹口63（图3）接收的弹簧夹或等效物的形式。

[0024] 传感器元件64被夹持在检修室16与卡钳36之间。传感器66布置在传感器元件64的内部，并且设置有用于接触构件38的感测通路（access），所感测通路通过传感器元件
64中的开口68接收。传感器66通过通信线路70与控制器或中央处理单元72通信。本发明人设想传感器66采用光学传感器、磁性传感器、机械传感器、或无线电增强传感器的形式。然而，为了清楚起见，以下将说明光学传感器，所述光学传感器进一步设想为红外传感器。示例性实施例使用Optek红外线光学OPB733TR传感器，其能够既传输红外信号又接收反射的红外线输入。然而，本领域的技术人员将应理解，可以使用以上描述的传感器中的任一个。如在图2a中最好地表示的那样，接触构件38限定非反射表面74、半反射表面76、全反射表面78。

[0025] 如图1中最佳地示出的那样，密封罩80在上端部处密封到推杆轴40，并且在相对的端部处密封到传感器元件64。因此，接触构件38以及非反射表面74、半反射表面76、全反射表面78被保护，以防已知进入检修室16的环境污染。次级密封件82将传感器元件64密封到卡钳36，所述卡钳36被完全封装以保护杠杆臂34免于受到环境污染的影响。因此，接触构件38和传感器66被完全保护而免于受到环境的影响，从而防止光学传感器66和反射表面74、76、78变脏。

[0026] 图2b中示出了可替代的实施例，在图2b中，用相同的数字表示与图2a中公开的那些元件相同的元件。可替代的实施例使用替代的接触构件84和线性传感器86。替代的接触构件84包括替代的反射涂层88，其具有变化的反射表面。接触构件的第一端部90的反射率比接触构件的第二端部92的反射率高，并且反射率在两个端部之间逐渐变化。传感器检测反射率大小的变化，以确定替代的接触构件84的位置，并且因此确定杠杆臂34的位置，这将在下文中变得更加明显。

[0027] 现在将说明制动器监控的顺序。本发明人设想传感器66采用红外传感器的形式，所述红外传感器向接触构件38发送红外信号，如上所述，所述接触构件38具有变化的反射度以将红外信号反射到传感器66，所述传感器66继而将反射度经由通信线路70发信号到控制器72。本领域的技术人员将应理解，可以使用其它光学传感器，包括光电数字激光器、普通激光器和等同物。

[0028] 在正常操作期间，当制动器被释放（图1中示出）时，光学传感器向接触构件38的非反射表面74发射光信号，因此，光学传感器没有接收到来自接触构件38的反射信号。由压力传感器32指示的制动器施加压力小于或等于约2psi。因此，用信号通知车辆操作员没有活动的故障。

[0029] 现在参照图4，操作员向制动器踏板施加压力，从而致使空气填充检修室16的压力侧24，以致动杠杆臂34。因为隔膜18迫使推杆14从检修室16向外伸出，所以传感器66定位在接触构件38的半反射表面76的近侧。只要传感器66检测到来自半反射表面76的反射，压力传感器32就发信号通知大于或等于约2psi的空气压力，从而指示制动器的致动器10的正常操作。本发明人设想半反射表面76反射了从传感器66发射的光的约百分之三十。应当注意到，因为杠杆臂34在正常激活状态下反作用于偏压构件52的偏压力，所以偏压构件52保持处于被完全压缩的状态。

[0030] 图5示出超行程状态，其导致控制器72发信号通知操作员存在故障状态。在超行程状态下，推杆14从检修室16向外伸出的长度超过了正常的伸出长度，使得传感器66将光发送到全反射表面78，并且检测到全反射率。由压力传感器32检测到的制动器压力大于或等于约2psi。因此，传感器66发信号通知控制器72在正常施加压力的情况下检测到了全反射率，从而致使控制器发信号通知操作员超行程状态。

[0031] 图6表示拖滞制动状态。当车辆以行驶速度运动时和当车辆不以行驶速度运动时两种情况下，控制器72识别拖滞制动状态。在拖滞制动状态下，空气压力已经从检修室16的压力侧24释放，导致回位弹簧28将推杆14收回到检修室16中。然而，由于现在制动器处于拖滞状态，杠杆臂34被保持在已致动的位置，从而导致与接触构件38分离。因为杠杆臂34不再反作用于偏压构件的偏压力，所以偏压构件52致使接触构件38从推杆轴40伸缩。因此，与典型的正常发挥功能的制动器向非反射表面74发射光相反，传感器66现在向接触构件38的半反射表面76发射光。因为加压的空气已经从检修室16的压力侧24排出，所以制动器施加压力现在为小于或等于约2psi。传感器66检测到半反射表面76和小于或等于约2psi的低空气压力的组合致使控制器72指示拖滞或悬空（hanging）制动状态。

[0032] 当在制动器踏板被操作员压下而致使空气压力读取为大于或等于约12psi并且传感器66检测非反射表面74时，指示另一个故障状态。在这种情况下，控制器发信号通知操作员致动器失效状态。

[0033] 已经以例示的方式描述了本发明，但应理解，已经使用的术语用于表述描述的词语的本意，而不作为限制。

[0034] 显而易见的是，鉴于上述教导，能够对本发明进行许多修改和变型。例如，霍尔效应或等效的传感器可以与固定到接触构件38的具有变化的磁性程度的磁体结合使用。因此，应理解，在本说明书内，附图标记仅为了便利目的，而不作为任何方式的限制，除了具体说明的方式以外，也可以以其它方式实施本发明。

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用于气压盘式制动器的电子行程传感器

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