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制动

阅读:141发布:2020-05-11

专利汇可以提供制动专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种确定 制动 器的制动器部件是否剩余有任何使用寿命的方法,该方法包括以下步骤:使用一个处理器来确定一个制动器事件总数目,使用一个处理器来由该制动器事件总数目确定该制动器部件是否剩余有任何使用寿命。,下面是制动专利的具体信息内容。

1.一种确定制动器的制动器部件是否剩余有任何使用寿命的方法,该方法包括以下步骤:
通过以下方式确定该制动器的一个零瞬时运转间隙位置,这些方式为:
在致动该制动器的过程中监测一个制动器元件的一个单一的参数,以及通过将该单一的参数的一个监测的特征与该单一的参数的已知表明该制动器的该零瞬时运转间隙位置的一个预定特征进行比较,在该单一的参数具有的该监测的特征表明该零瞬时运转间隙位置时,确定该制动器的位置,
该方法进一步包括以下步骤:
使用一个处理器来确定一个制动器事件总数目,其中该制动器事件被定义为基于由监测该单一的参数确定的该零瞬时运转间隙位置对该制动器的一个运转间隙的一种调整或基于由监测该单一的参数确定的该零瞬时运转间隙位置对该制动器的运转间隙需要进行调整的一种确定,以及
使用该处理器来由该制动器事件总数目确定该制动器部件是否剩余有任何使用寿命。
2.根据权利要求1所限定的方法,其中该制动器部件选自一个制动衬、一个制动以及一个制动器转子
3.根据权利要求1所限定的方法,其中该制动器部件是一个制动盘,或者是一个制动鼓
4.根据权利要求1所限定的方法,包括以下步骤:为每个制动器事件指定一个代表制动器部件寿命使用量的值,以便提供多个值并且由该多个值来确定该制动器部件是否剩余有任何使用寿命。
5.根据权利要求4所限定的方法,其中为每个制动器事件指定了相同的值。
6.根据权利要求4所限定的方法,其中为不同的多个制动器事件指定了多个不同的值。
7.根据权利要求1-6中任一项所限定的方法,包括由该制动器事件总数目确定该制动器部件剩余有多少使用寿命和/或该制动器部件已经使用了多少使用寿命。
8.根据权利要求1和4-6中任一项所限定的方法,该方法包括以下步骤:提供一个可操作来应用该制动器的致动器(32),并且提供一个可操作来对该制动器的该运转间隙进行调整的调整器机构(24)。
9.根据权利要求8所限定的方法,其中该致动器是一个机械操作的致动器。
10.根据权利要求8所限定的方法,其中该调整器机构是电操作的。
11.根据权利要求1-6和9-10中任一项所限定的方法,包括使用该处理器来对该单一的参数的该监测的特征与该单一的参数的该预定特征进行比较。
12.根据权利要求8所限定的方法,其中该调整器机构限定了一个电操作的间隙控制系统以用于在一个转子与一个制动衬块或制动蹄的一个摩擦表面之间维持一个希望的运转间隙,
该方法包括以下步骤:
使用该处理器来从该电操作的间隙控制系统确定该制动器事件总数目。
13.根据权利要求1-6和9-10中任一项所限定的方法,包括通过以下方式对该制动器的一个实际的运转间隙进行调整的步骤,这些方式为:
由该制动器的该零瞬时运转间隙位置确定该制动器的该实际的运转间隙,提供该制动器的一个希望的运转间隙,并且
对该制动器进行调整以使该制动器的一个随后的实际运转间隙更接近该制动器的该希望的运转间隙。
14.根据权利要求13所述的方法,其中所述实际的运转间隙大于所述希望的运转间隙并且所述随后的实际运转间隙小于所述实际的运转间隙。
15.根据权利要求13所述的方法,其中所述实际的运转间隙小于所述希望的运转间隙并且所述随后的实际运转间隙大于所述实际的运转间隙。
16.一种确定制动器的制动器部件是否剩余有任何使用寿命的方法,该方法包括以下步骤:
通过以下方式确定该制动器的一个零瞬时运转间隙位置,这些方式为:
在致动该制动器的过程中监测一个制动器元件的一个单一的参数,以及通过将该单一的参数的一个监测的特征与该单一的参数的已知表明该制动器的该零瞬时运转间隙位置的一个预定特征进行比较,在该单一的参数具有的该监测的特征表明该零瞬时运转间隙位置时,确定该制动器的位置,
该方法进一步包括以下步骤:
使用一个处理器来确定一个制动器事件总数目,
使用该处理器来由该制动器事件总数目确定该制动器部件是否剩余有任何可用疲劳寿命。
17.根据权利要求16所限定的方法,其中该制动器事件被定义为对该制动器的一个应用。
18.根据权利要求17所限定的方法,其中该制动器事件被定义为对该制动器的在一个预定限制之上的一种应用。
19.根据权利要求16所限定的方法,其中该制动器事件被定义为对该制动器的一个释放。
20.根据权利要求19所限定的方法,其中该制动器事件被定义为将该制动器从一个预定限制之上释放到该预定限制以下。
21.根据权利要求16-20中任一项所限定的方法,该方法包括以下步骤:提供一个可操作来应用该制动器的致动器(32),并且提供一个可操作来对该制动器的运转间隙进行调整的调整器机构(24)。
22.根据权利要求21所限定的方法,其中该致动器是一个机械操作的致动器。
23.根据权利要求21所限定的方法,其中该调整器机构是电操作的。
24.根据权利要求16-20和22-23中任一项所限定的方法,包括使用该处理器来对该单一的参数的该监测的特征与该单一的参数的该预定特征进行比较。
25.根据权利要求21所限定的方法,其中该调整器机构限定了一个电操作的间隙控制系统以用于在一个转子与一个制动衬块或制动蹄的一个摩擦表面之间维持一个希望的运转间隙,
该方法包括以下步骤:
使用该处理器来从该电操作的间隙控制系统确定该制动器事件总数目。
26.根据权利要求16-20和22-23中任一项所限定的方法,包括通过以下方式对该制动器的一个实际的运转间隙进行调整的步骤,这些方式为:
由该制动器的该零瞬时运转间隙位置确定该制动器的该实际的运转间隙,提供该制动器的一个希望的运转间隙,并且
对该制动器进行调整以使该制动器的一个随后的实际运转间隙更接近该制动器的该希望的运转间隙。
27.根据权利要求26所述的方法,其中所述实际的运转间隙大于所述希望的运转间隙并且所述随后的实际运转间隙小于所述实际的运转间隙。
28.根据权利要求26所述的方法,其中所述实际的运转间隙小于所述希望的运转间隙并且所述随后的实际运转间隙大于所述实际的运转间隙。
29.根据权利要求18所限定的方法,其中该预定限制是选自一个预定的致动杠杆转动、一个制动器夹紧、相关联车辆的一种减速作用以及操作者施加的一个制动踏板作用。
30.根据权利要求20所限定的方法,其中该预定限制选自一个预定的致动杠杆转动、一个制动器夹紧力、一个相关联车辆的减速作用以及由操作者施加的一个制动踏板作用。
31.一种调整制动器的实际的运转间隙的方法,该方法包括以下步骤:执行权利要求27和28之一所述的方法并且随后执行权利要求27和28中另一项所述的方法。
32.一种调整制动器的实际的运转间隙的方法,该方法包括以下步骤:执行权利要求14和15之一所述的方法并且随后执行权利要求14和15中另一项所述的方法。

说明书全文

制动

技术领域

[0001] 本发明涉及一种确定制动器部件是否剩余有任何使用寿命的方法。

背景技术

[0002] 制动器的某些部件具有使用寿命,这些制动器部件超出使用寿命就必须进行更换。
[0003] 制动衬制动包括随着使用制动器而渐进磨损的摩擦材料。已知的机电磨损传感器能够确定摩擦材料的磨损量并且能够给操作者提供制动衬块或制动蹄需要更换的指示。EP0877872示出了对与制动衬块磨损成比例地移动的一个制动器部件的移动进行监测的一种传感器。这种传感器输出一个指示制动衬块磨损量的电信号。这样一种系统依赖于内部制动器机构的渐进的移动。
[0004] 制动器的某些部件还具有疲劳寿命。通过说明的方式,已知的是由某些材料(例如)制成的、负荷反复地作用到其上并且然后释放的某些部件会“疲劳”,由此在这种部件中会发展出疲劳裂纹。当这些疲劳裂纹达到足够大时这种部件会断裂成两块而失效。
[0005] 制动器的某些部件可以具有疲劳寿命并因此必须在发生疲劳失效之前进行更换。
[0006] 因而存在对于能够确定一个制动器部件是否剩余有任何使用寿命的一种需要以便可以更换这个部件。

发明内容

[0007] 因此,根据本发明的一个方面提供了一种确定制动器的制动器部件是否剩余有任何使用寿命的方法,该方法包括以下步骤:
[0008] 使用一个处理器来确定一个制动器事件总数目,
[0009] 使用该处理器来由该制动器事件总数目确定该制动器部件是否剩余有任何使用寿命。
[0010] 该方法可以包括以下步骤:提供一个可操作来应用制动器的致动器,并且提供一个可操作来对制动器运转间隙进行调整的调整器机构。
[0011] 该致动器可以是一个机械操作的致动器。
[0012] 该调整器机构可以是电操作的。
[0013] 该方法可以包括以下步骤:为每个制动器事件指定一个代表制动器部件寿命使用量的值,以便提供多个值,并且由这些值来确定该制动器部件是否剩余有任何使用寿命。
[0014] 可以为每个制动器事件指定相同的值。
[0015] 可以为不同的制动器事件指定不同的值。
[0016] 该方法可以包括:由一个制动器事件总数目确定该制动器部件剩余有多少使用寿命和/或该制动器部件已经使用了多少使用寿命。
[0017] 可以用一个处理器来由该制动器事件总数目确定该制动器部件是否剩余有任何可用疲劳寿命。
[0018] 一个制动器事件可以被定义为对该致动器的一次应用。
[0019] 一个制动器事件可以被定义为对该制动器的超过一个预定限制的一次应用,优选的是该预定限制是选自以下各项:一种预定的致动杠杆转动、一种制动器夹紧、一种相关联车辆的减速作用,以及一种由操作者施加的制动踏板作用。
[0020] 一个制动器事件可以被定义为对该致动器的一次释放。
[0021] 该制动器事件可以被定义为该制动器从超过一个预定限制到低于一个预定限制的一次释放,优选的是该预定限制是选自以下各项:一种预定的致动杠杆转动、一种制动器夹紧力、一种相关联车辆的减速作用,以及一种由操作者施加的制动踏板作用。
[0022] 该制动器可以包括一个电操作的间隙控制系统以用于在一个转子与一个制动衬块或制动蹄的摩擦表面之间维持一种希望的运转间隙,
[0023] 该方法包括以下步骤:
[0024] 使用该处理器来从该电操作的间隙控制系统确定一个制动器事件总数目。
[0025] 该制动器事件可以被定义为对该制动器运转间隙的一种调整或对该制动器运转间隙需要进行调整的一种确定。
[0026] 该制动器部件可以选自以下各项:一个制动衬块、一个制动蹄、一个制动器转子。
[0027] 该制动器转子可以是一个制动盘,或者是一个制动鼓
[0028] 该处理器可以使用一个传感器来确定该制动器事件总数目。
[0029] 该传感器可以是一个单一的传感器。
[0030] 该传感器可以监测一个制动器部件的一个参数。
[0031] 该参数可以是一个单一的参数。
[0032] 该方法可以包括确定一个制动器的一个零瞬时运转间隙位置,这种确定包括:
[0033] 在使用该制动器的过程中监测一个制动器部件的一个参数,
[0034] 通过将该参数的一种监测特征与该参数的已知表明制动器的零瞬时运转间隙位置的一种预定特征进行比较,在该参数具有的监测特征表明一个零瞬时运转间隙位置时,确定该制动器的位置。
[0035] 该参数可以是一个单一的参数。
[0036] 该监测的参数可以是在该制动器的一个单次应用和释放的过程中监测的。
[0037] 该监测的参数可以是在该制动器的一个单次应用过程中监测的。
[0038] 该监测的参数可以是在该制动器的一个单次释放过程中监测的。
[0039] 该方法可以包括以下步骤:监测该制动器部件的加速度,并且确定该制动器部件的一个最大减速度点,以便确定何时该瞬时运转间隙为零。
[0040] 该方法可以包括以下步骤:监测该制动器部件的速度,并且确定该制动器部件的一个最大速度点,以便确定何时该瞬时运转间隙为零。
[0041] 该方法可以包括以下步骤:监测该制动器部件的速度,并且确定在释放该制动器的过程中该制动器部件的一个速度改变,以便确定何时该瞬时运转间隙为零。
[0042] 该方法可以包括通过以下方式来确定车辆上制动器的一个零瞬时运转间隙位置,即:
[0043] 在使用该制动器来使得车辆减速或减慢的过程中监测一个制动器部件的一个参数,
[0044] 通过将该参数的一种监测特征与该参数的已知表明制动器的零瞬时运转间隙位置的一种预定特征进行比较,在该参数具有的监测特征表明一个零瞬时运转间隙位置时,确定该制动器的位置。
[0045] 该参数可以是一个单一的参数。
[0046] 该方法可以包括通过以下方式对一个制动器实际运转间隙位置进行调整,即:
[0047] 确定一个制动器的一个零瞬时运转间隙位置,
[0048] 由该制动器的这些零瞬时运转间隙位置确定一个制动器实际运转间隙,[0049] 提供一个希望的制动器运转间隙,并且
[0050] 对该制动器进行调整以使一个随后的制动器实际运转间隙更接近该希望的制动器运转间隙。
[0051] 该实际运转间隙可以大于所述希望的运转间隙,并且所述随后的实际运转间隙可以小于所述实际运转间隙。
[0052] 该实际运转间隙可以小于所述希望的运转间隙并且所述随后的实际运转间隙可以大于所述实际运转间隙。
[0053] 该方法可以包括使用该处理器来对该参数的监测特征与该参数的预定特征进行比较。
[0054] 根据本发明的一个方面在此提供了一种制动器安排,这种制动器安排包括一个处理器,该处理器配置成通过以下方式来确定该制动器的一个制动器部件是否剩余有任何使用寿命,即:
[0055] 使用该处理器来确定一个制动器事件总数目,
[0056] 使用该处理器来由该制动器事件总数目确定该制动器部件是否剩余有任何使用寿命。
[0057] 这种制动器安排可以包括一个传感器,在这种制动器安排中该处理器使用该传感器来确定一个制动器事件总数目。
[0058] 该传感器可以是一个单一的传感器。
[0059] 该传感器可以监测一个制动器部件的一个单一的参数。
[0060] 这种制动器安排可以配置成通过以下方式来确定一个制动器的一个零瞬时运转间隙位置,即:
[0061] 在使用该制动器的过程中监测一个制动器部件的一个参数,
[0062] 通过将该参数的一种监测特征与该参数的已知表明制动器的零瞬时运转间隙位置的一种预定特征进行比较,在该参数具有的监测特征表明一个零瞬时运转间隙位置时,确定该制动器的位置。
[0063] 该参数可以是一个单一的参数。
[0064] 这种制动器安排可以配置成通过以下方式来对一个制动器的实际运转间隙进行调整,即:
[0065] 确定该制动器的一个零瞬时运转间隙位置,
[0066] 由该制动器的这些零瞬时运转间隙位置确定一个制动器实际运转间隙,[0067] 提供一个希望的制动器运转间隙,并且
[0068] 对该制动器进行调整以使一个随后的制动器实际运转间隙更接近所希望的制动器运转间隙。
[0069] 该制动器可以是一种行车制动器。附图说明
[0070] 现在将仅以举例方式通过参考附图来接着说明本发明,在附图中:
[0071] 图1示出了根据本发明的一种制动器的示意图,
[0072] 图2和图3示出了在一个制动器应用过程中图1的制动器的制动器力、致动杠杆速度以及致动杠杆位置是如何随时间变化的,并且
[0073] 图4示出了在一个制动器应用和随后释放的过程中图1的制动器的致动杠杆速度是如何随时间变化的。

具体实施方式

[0074] 图1至图4以及以下对它们的说明描述了一种确定制动器的零瞬时运转间隙位置的方法。
[0075] 在此情况下,制动器12是一个行车制动器,即一种用于使车辆减速的制动器。制动器12也可以用作驻车制动器,即在车辆静止时为防止车辆移动而使用的一种制动器。
[0076] 参考图1,其中示出了具有一个制动器12的车辆10。制动器12包括一个夹钳14,该夹钳通过销16而被可滑动地安装到车辆10上,典型的是安装到车辆10的一个悬架部件上。因此夹钳14在箭头A的方向上以及在箭头B的方向上能够移动。
[0077] 车辆10包括一个制动器转子,在此情况下是围绕轴线C可转动地安装的一个制动盘18。制动盘18与一个车轮(未示出)可转动地紧固,该车轮也围绕轴线C转动。
[0078] 制动衬块20包括一个制动衬块背板20A以及摩擦材料20B。制动衬块22包括一个制动衬块背板22A以及摩擦材料22B。
[0079] 在该制动盘的相反的轴向两侧上有两个制动衬块20和22。邻近制动衬块22的是一个调整器机构24。一个致动轴(或操作轴)26安装在夹钳14中并且围绕轴线D是可转动的。一个滚轮28被支持在致动轴26上并且与调整器机构24的一个右手侧末端(观察图1时)接合。
[0080] 操作杠杆30被附接到致动轴26上。一个致动器32安装在夹钳14上,并且包括与致动杠杆30的一个末端30A接合的一个致动器杆34。
[0081] 致动器32是一种机械操作的致动器,在此情况下是一种空气操作的致动器。致动器32可以并非是一种电操作的致动器。
[0082] 如图1中所示,这些制动器处于释放状态,操作杠杆30已经围绕轴线D顺时针转动,这样使得在制动衬块20与制动盘18之间存在一个空隙G1并且在制动衬块22与制动盘18之间存在一个空隙G2。因此,释放运转间隙是G1+G2。
[0083] 为应用这些制动器,对致动器32进行操作以使该致动器杆从该致动器伸出并在箭头A方向上移动,由此使操作轴26围绕轴线D逆时针转动。由于滚轮28是与轴线D偏置的,所以滚轮28在箭头A方向上移动,这导致了调整器机构24在A方向上移动,这进而在箭头A方向上给制动衬块22作用,因而使空隙G2闭合。操作轴26的继续的逆时针转动则导致夹钳14在箭头B方向上移动,随之该夹钳的孔17在销16上滑动。这导致空隙G1闭合。在这点处瞬时运转间隙是零,但由于这些制动衬块并没有被强制抵靠在制动盘18上,所以没有制动力来阻滞以使车辆减慢。只有当致动器32在箭头A方向上继续移动致动器杆34时,这些制动衬块才会开始在这些盘上产生夹紧力。除其他事项外,这种夹紧(或制动)力取决于致动器杆34上的力,越高的力致动器杆34就会导致越高的夹紧力并因此导致对车辆越高的减速。随着致动器杆34上力的增加,这些不同制动器部件中的弹性允许该致动器杆继续从该致动器伸出并且相对于该致动器继续在箭头A方向上移动,尽管事实上制动衬块20和制动衬块22是与制动盘18处于接合状态。作为举例,如果增加制动器力的话,夹钳14将开始偏转而使侧14a渐进地移动进一步远离侧14b。清楚的是其他制动器部件将随着制动器力的增加而偏转。
[0084] 作为举例,如果如图1所示的这种释放运转间隙是1mm(例如G1=0.5mm并且G2=0.5mm)且操作轴26的操作比近似于20:1(,即末端30A在箭头A的方向上每移动20mm,滚轮28在箭头A方向上移动1mm),那么要将瞬时运转间隙减小到零则要求末端30A在箭头A方向上移动20mm。然而,在这点处并没有应用这些制动器。为应用该制动器,末端30A必须继续相对于致动器32在箭头A方向上移动,并且作为举例,为使制动器应用得相对重,末端30A必须伸出另一个20mm,即总共40mm。末端30A的这40mm的移动导致滚轮28“移动”总共2mm,其中的
1mm闭合了空隙G1和G2而其中的另一个1mm被不同部件的弹性所吸收。
[0085] 调整器机构24由电动机25电操作。因而调整器机构24可以通过对电动机25进行操作而伸展(伸长)(这使得末端24A移动远离末端24B)或收缩(缩短)(这使得末端24A朝向末端24B移动)。应该认识到通过使调整器机构24伸展,释放运转间隙将减小;而通过使调整器机构24收缩(或缩短),释放运转间隙将增大。
[0086] 应该认识到的是,调整器机构24是与致动器32不同的一个部件。致动器32执行应用和释放制动器的功能。调整器机构24执行对制动器进行调整(特别是运转间隙)的功能。该调整器机构不用于应用制动器。该致动器机构不用于调整制动器的运转间隙。致动器32是一个空气操作的致动器,但可以使用其他类型的机械致动器。调整器机构24是电操作的,即为了调整该调整器机构就必须操作电动机25。
[0087] 车辆10包括一个传感器40和一个处理器42,该处理器在一个实施例中是一个微处理器。该车辆还包括例如数据存储的一个存储器46,例如闪存。
[0088] 在此情况下传感器40是一个位置传感器并且感测致动杠杆30的位置。传感器40连同处理器42以及存储器44可以用来确定致动杠杆30的休止位置(如图1所示)并且还可以用来确定何时瞬时运转间隙已经降至零(但没有应用制动器)。
[0089] 考虑车辆操作者较重地应用制动器的情况。使用上述实例,致动杠杆34应在箭头A方向上已经移动了40mm。在第一个20mm的移动过程中所有发生的是空隙G2闭合并且夹钳在箭头B方向上移动以致空隙G1闭合。在这个时刻,还没有施加制动力,因为例如使得孔17沿销16滑动所需要的力是相对小的,并因而致动器杆34在其第一个20mm移动过程中相对快地移动。然而,在杆34“延伸”的第二个20mm过程中,夹紧力渐进地增大并且因而使末端30A移过最后20mm移动量所要求的力相当大地增加。这导致致动器杆34在第二个20mm移动上比在第一个20mm移动上更慢地伸出。通过利用传感器40来监测随着制动器的应用的致动杠杆位置,就有可能确定确定何时瞬时运转间隙降至零。传感器40还可以确定致动杠杆30的休止位置。知道致动杠杆30的休止位置和瞬时运转间隙为零时的致动杠杆30的位置,就能够确定释放运转间隙。
[0090] 更详细的说,通过参考图2示出了在车辆操作者要求重的制动力的情况下,致动杠杆30的末端30A按时间绘制的位置。致动杠杆位置是由传感器40感测的。图2还示出了在同一时间周期的致动杠杆速度以及在同一时间周期的致动夹紧力。
[0091] 在时刻T0,该致动杠杆定位在如图1所示的休止状态。这作为零位移。因为存在空气空隙G1、G2,所以制动器力等于零。致动杠杆是静止的,而且该致动杠杆速度为零。
[0092] 随着时刻T0车辆操作者应用制动器,这导致致动器32使致动器杆34在箭头A方向上移动。制动器的特征是使得致动杠杆的末端30A如图2所示地移动。由于相对于时间的致动杠杆位置是已知的,所以有可能确定相对于时间的致动杠杆速度。这已在图2上绘出。在时刻T1,致动杠杆速度明显达到最大值,之后速度降低。这个最大速度与瞬时运转间隙降至零的时刻是同时发生的。在此时刻之后立即开始产生夹紧力,这趋于降低致动杠杆的速度。在时刻T2,致动器杆34已经伸出40mm并且致动杠杆速度与时刻T1的峰值相比是相对低的。在时刻T2,制动器力相对高。
[0093] 参考图3,其中示出了致动杠杆速度、致动杠杆位置以及制动器力相对时间的图,其中车辆操作者相对慢或相对轻地应用制动器。在这些情况下,瞬时运转间隙用了时间T3来接近到零。应该认识到的是由于致动器杆34的最大位移只是在时刻T4处的30mm,该制动器已被相对轻地应用。然而,应该认识到的是图3示出了相似的特征,即在最大杠杆速度的点处,瞬时运转间隙已经降至零。在此时刻之后开始产生夹紧力。
[0094] 因而,当设计出一个新的制动器时,它可以安装到试验车辆上并装配有不同的仪器,这些仪器包括例如一个位置传感器以用于监测制动器组件的一个特定部件的位置,并且还包括一个力传感器来测量夹钳的夹紧力。该试验车辆然后将行驶并且在不同情况下进行制动。数据分析可以示出的是,在或接近制动器部件的零瞬时运转间隙位置(如由力传感器确定的)处,测量的参数可以具有一种特定特征。在上述实例中,测量的参数是速度,并且制动器达到零瞬时运转间隙时的速度特征是速度中的一个波峰。理解一个测量的参数的特定特征是如何与制动器的零瞬时运转间隙相关联允许了后续的车辆(例如量产车辆)(它们监测相同参数但是它们不包括力传感器)能够单单由测量的参数来确定制动器的零瞬时运转间隙位置。
[0095] 在上述实例中,部件30的速度轮廓中的一个波峰是该参数(速度)的一个特征,该特征已知(作为测试的结果)用于表明制动器的一个零瞬时运转间隙位置。装配有一个类似的制动器并且装配有传感器40,但没有任何力传感器的后续车辆(例如量产车辆)能够通过在该参数(部件30的速度)具有表明一个零瞬时运转间隙的特征(速度波峰)时确定制动器的位置来确定该制动器的零瞬时运转间隙位置。这可以通过将监测的速度波峰与预定特征(如在试验车辆上测量的)进行比较来进行。如果测量的速度波峰具有与预定速度波峰类似的轮廓的话,那么该系统可以确定的是该测量的速度波峰确实表明该制动器的一个零瞬时运转间隙位置。然而,在其他情况下,可能产生的一个速度波峰并不表明制动器的零瞬时运转间隙位置。在这些情况下,该速度波峰可以与多个预定的速度波峰进行比较,并且在它们不是足够相似的情况下,系统可以确定该测量的速度波峰并不表明制动器的一个瞬时运转间隙位置,并因此而忽略将这个特定速度波峰用于运转间隙调整的目的。
[0096] 应该认识到的是,由于有可能通过监测该制动器的一个单一的参数来确定零瞬时运转间隙的点,所以只要求有一个传感器。
[0097] 一旦有可能确定零瞬时运转间隙的这个点,就有可能确定一个实际的释放运转间隙。如果那个实际的释放运转间隙与一个希望的运转间隙不同的话,则可以对调整器机构进行调整(通过伸长或缩短)以便将该实际的释放运转间隙调整到所希望的释放运转间隙上。
[0098] 应该认识到的是,如果摩擦材料已经发生磨损的话,那么该调整器机构可以通过伸长来极性调整以便补偿这种磨损。可替代地,如果该制动器经过使用而已经变热的话,那么在这些情况下实际运转间隙可能会减小。这种情况下,该调整器机构可以通过缩短来进行调整以便将实际运转间隙增加至更接近于所希望的运转间隙。清楚的是,一旦制动器冷却下来,则该调整器机构可以再次通过伸长来进行调整以便对已经冷却的制动器进行补补偿。
[0099] 如上所述,当应用制动器时,末端30A的一个波峰速度与一个零瞬时运转间隙位置是同时发生的。在制动器释放过程中也可以确定零瞬时运转间隙状态。因此,考虑已经较重地应用制动器的情况。多个制动器部件承受相当大地负荷并且它们应该已经弹性变形。当释放制动器时,在夹钳、等中储存的弹性能量被释放并且该制动器相对快地释放至一个零瞬时运转间隙状态。一旦处于零瞬时运转间隙状态,作用在致动杠杆30上的力只是相对轻的复位弹簧力,这些复位弹簧力被设计在制动器中以便将致动杠杆30复位至图1所示的位置。拉簧36是一种复位弹簧的图形表示。因此,致动杠杆30的速度的突然降低基本上与瞬时运转间隙为零且没有制动力的时刻是同时发生的。
[0100] 图4示出了在一个应用和释放制动器的过程中制动器12的致动杠杆速度相对时间绘制的图。发生事件的顺序如下:
[0101] 在时刻T5之前,该制动器处于不工作状态。
[0102] 在时刻T5,操作者开始以一个合理强度的压力应用制动器。
[0103] 图表中在时刻T6处的波峰表明该制动器接近一个零瞬时运转间隙位置。
[0104] 在时刻T6与时刻T7之间,制动压力维持在一个合理强度的压力上。
[0105] 在时刻T7与时刻T8之间,该制动压力渐进地增加到一个非常强的压力并且然后渐进地减少到一个合理强度的压力。
[0106] 在时刻T8和时刻T9之间,该制动压力逐渐增加然后相对快地减少。
[0107] 图表中时刻T9的波谷表明该制动器接近一个零瞬时运转间隙位置。
[0108] 在时刻T10该制动器被完全释放。
[0109] 对时刻T6的波峰的认识示出了该波峰不但与接近时刻T7的波峰相比更高而且该波峰与接近时刻T7的波峰相比是一个相对更陡的波峰。作为之前对该制动器进行的试验的结果,可以确定的是时刻T6的波峰的特征表明在时刻T6该制动器接近一个零运转间隙位置,而接近时刻T7的波峰的特征表明在时刻T7该制动器并不接近一个零运转间隙位置。此外,作为之前对该制动器进行的试验的结果,相对时刻T6的波峰能够确定该制动器的这个实际零运转间隙位置。
[0110] 对时刻T9的波谷的认识示出了该波谷与时刻T8的波谷相比更深。作为之前对该制动器进行的试验的结果,可以确定的是在T9处示出的波谷特征表明一个零运转间隙位置而接近T8的波谷并不表明一个零运转间隙位置。此外,作为之前对该制动器进行的试验的结果,相对T9处的波谷能够确定该制动器的实际零运转间隙位置。
[0111] 因此,应该认识到的是,有可能确定应用制动器时的一个零瞬时运转间隙位置。还有可能确定释放制动器时的一个零瞬时运转间隙位置。
[0112] 图2至图4示出了多个简化的图以便于说明本发明的总体原理。在实践中,如同所有的测量技术一样,会产生噪声并且已经从图2至图4的图中过滤掉了这种噪声。可以使用已知的过滤技术并且本领域的普通技术人员应该能够熟练地应用这类过滤技术。
[0113] 如上所述,可以将测量的参数的特征与一个预定特征进行比较以便确定该测量的特征是否表明该制动器的零瞬时运转间隙。可以使用已知的比较技术。因此,就例如速度波峰的一个波峰而言,一个速度波峰的特征可以是该波峰必须在某一高宽比(即波峰高度-比-波峰宽度)范围内才能表明该制动器的一个零瞬时运转间隙位置。可替换地或者附加地,该波峰可能必须在一个特定的速度之上,该波峰可能必须在制动器被起始应用的一个预定的时间之内已经发生,趋近该波峰的曲线梯度可能是在一个特定范围内,该波峰之后的曲线梯度可能必须在一个特定范围内,和/或可以选择其他的预定特征。
[0114] 为了便于说明,操作轴26的操作比已经假定成在操作轴26的整个移动范围内是20:1。典型的是,该操作轴不会具有一个恒定比率,而是它将根据该操作轴的瞬时位置而改变。
[0115] 为便于说明,这种释放运转间隙已经被描述成各衬块与其相关联的制动盘的表面之间的空隙之和。在某些情况下,在制动衬块20与该夹钳14在制动器工作时和该制动衬块相结合的那个对应部分之间可以出现一个空隙。此外,在制动衬块22与调整器机构24在制动器工作时和该衬块相接合的那个对应部分之间可以出现一个空隙。这种释放运转间隙是空隙G1、空隙G2、衬块20与夹钳14之间存在的任何空隙以及衬块22与调整器机构24之间存在的任何空隙的总和。
[0116] 传感器40是一个线性传感器。在另外的实施例中可以使用包括转动传感器的任何类型的位置传感器。如图1所示,致动杠杆30的位置是由传感器40感测的,而在其他实施例中该制动器的任何其他部件都可以被感测。如上所述,传感器40是一个位置传感器,而在其他实施例中可以使用速度传感器或加速度计来感测任何制动器部件的速度或加速度。这是可能的,原因在于知道位移随时间的变化就允许计算速度和加速度,并且类似地知道速度随时间的变化就允许计算位置和加速度,并且类似地知道加速度随时间的变化就允许计算位置和速度。
[0117] 制动器的不同实施例具有不同的特征,例如一个实施例的多个部件的弹性可以与另一个实施例的等效部件的弹性不同。一个实施例的希望的释放运转间隙可以和另一个实施例的希望的释放运转间隙不同。因此,可以对一种制动器的一个具体实施例进行试验以便确定在应用该制动器过程以及在释放该制动器过程二者中的运行特征。试验可以用不同的应用比率和不同的释放比率来进行。试验可以通过不同的释放运转间隙来进行。试验可以在不同的制动温度下进行。试验可以在制动器是新的时候进行,并且也可以在制动器是旧的时候进行。一旦已经完成对于一个具体实施例的试验,就会知道这些运行特征。然后就有可能用与试验的制动器相关的某些特征(或函数)来对处理器42编程。当应用该制动器时,传感器40向处理器42发送一个信号(通过缆线44),这一信号将与预定的函数进行比较以便确定实际的释放运转间隙。处理器42能够将该实际的释放运转间隙与所希望的释放运转间隙进行比较。该实际的释放运转间隙与所希望的释放运转间隙之间的任何差异则能够通过处理器42命令调整器机构24进行调整来得到修正。
[0118] 因为制动器的各具体实施例(设计)会有其自己特定的运行特征,并且特别是其自己的所希望的释放运转间隙,与制动器的特定设计相关联的这种处理器将用该设计的特征(函数)来编程。
[0119] 调整器机构24可以采取一种可伸展的活塞的形式。
[0120] 总之,以上参考图1至图4阐述的这种系统允许确定这种定位的零瞬时运转间隙。
[0121] 一旦这变得已知,就有可能确定实际的释放运转间隙。
[0122] 一旦已经确定这种实际的释放运转间隙,就可以将其与一个预定的释放运转间隙进行比较。这种比较可以是通过一个处理器(例如处理器42)来进行的。
[0123] 一旦进行了这种比较,就可以确定是否要求对实际的释放运转间隙作出调整,即,如果该实际的释放运转间隙大于所希望的释放运转间隙的话,则可以作出调整来减小实际的释放运转间隙,可替代的是,如果该实际的释放运转间隙小于所希望的释放运转间隙的话,则可以作出调整来增加实际的释放运转间隙。
[0124] 如果存在这样的一个要求的话,就可以对实际的释放运转间隙进行调整(通过操作电动机25)以便更接近所希望的运转间隙。
[0125] 以上参考图1至图4阐述的系统描述了一种电操作的间隙控制系统以用于在制动盘与一个制动衬块的摩擦表面之间维持一个希望的运转间隙。这种系统可以同等地用于在一个制动鼓形式的转子与相关联的制动蹄的一个摩擦表面之间维持一个希望的运转间隙。
[0126] 这样一种系统可以有利地用于确定一个制动器部件是否剩余有任何使用寿命,因此:
[0127] 在本发明的一个实施例中,处理器42对作出的调整(制动器事件)次数进行“计数”并且通过知道每次调整的量就可以确定制动衬块上的磨损量。因而,每次“制动器事件”都被告知给该处理器,该处理器进而使得存储在存储器46中的制动器事件计数递增。该处理器由该存储器中的计数来确定制动衬块上的磨损量。
[0128] 作为举例,考虑新的制动衬块20、新的制动衬块22已经被安装到制动器夹钳14上并且摩擦材料20B和22B的可用厚度T20、T22是20mm的情况。这些新衬块已经安装成在首次使用之前该运转间隙是正确的。为了进行说明的目的,假定的是处理器42被安排成使得该电动机只在这些制动衬块已经发生总共1mm的磨损(即制动衬块20上已经发生0.5mm的磨损并且制动衬块22上已经发生0.5mm的磨损)时以1mm的增量对调整器机构24进行调整。清楚的是一旦进行了四十次调整,这些衬块就会磨损完并且需要进行更换。
[0129] 在此实例中,一个单次调整构成了一个“制动器事件”。处理器42和存储器46一起被配置成识别以下事项,即,在新制动衬块安装之后已经发生四十次这样的制动器事件以后,则这些制动衬块就不再具有使用寿命。清楚的是,如果在新制动衬块安装之后已经发生的这样的制动器事件少于四十次的话,那么该系统配置成识别为这些制动衬块剩余有一些使用寿命。
[0130] 该系统还可以被配置成识别这些制动衬块还剩下多少使用寿命和/或已经使用了多少使用寿命。因此,如果在新制动衬块安装之后已经发生了二十次这样的制动器事件的话,那么这些衬块应是一半磨损的,即已经使用了它们一半的使用寿命并因此还剩余有一半。如果新制动衬块安装之后已经发生了三十次这样的制动器事件的话,那么这些衬块是四分之三磨损的,即已经使用完它们75%的使用寿命并且还剩余25%。
[0131] 在先前这个实例中,制动器事件被定义为该制动器的运转间隙的调整。如以上提及的,在一个实施例中,在对实际的释放运转间隙进行调整之前,存在对要求这样一个调整的一种确定。因此制动器事件可以被定义为运转间隙需要进行调整的一种确定(而不是该运转间隙的实际的调整本身)。
[0132] 如以上提及的,处理器42和存储器46被安排成使得一个电动机只对调整器机构24以一毫米的增量来进行调整。在另外的实施例中,可以用不同的离散的步长进行调整,即0.1mm、0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm等增量。可替代地,可以基于这些制动衬块的实际磨损来进行调整。例如如果车辆在减速后总的衬块磨损是0.01mm的话,那么就可以进行具有这一量值的一个调整。如果该车辆在另一个减速后已经磨损了0.37mm的话,那么就可以进行具有这一量值的一个调整。在这些情况下,为确定这些制动衬块是否剩余有任何使用寿命,就可以为每个制动器事件指定一个代表制动器部件已使用的寿命的值。随着该制动器的使用,这将产生多个值,并且由这多个值有可能确定该制动器部件是否剩余有任何使用寿命。
因此,引用以上的实例,即衬块20、衬块22已经安装到制动器夹钳14上,其中每个制动衬块具有20mm的摩擦材料的可用厚度。如果该调整器的第一次调整是1.0mm的话,那么为这一制动器事件指定一个值1。如果第二次调整是0.5mm的话,那么为这一制动器事件指定一个值
0.5。如果该调整器的第三次调整是0.23mm的话,那么为这一制动器事件指定一个值0.23。
清楚的是,当这些指定的值总计达到40时,在这些制动衬块中就不再剩余有使用寿命。
[0133] 如以上提及的,磨损增加了实际的运转间隙并且可以用固定的增量(上述实例为1.0mm)来作出调整,或者用不同的离散的步长(上述实例为0.1mm、0.5mm、1.0mm、1.5mm和
2.0mm增量)或对实际衬块磨损的一个调整来作出调整。在所有这些情形下,磨损已经导致了实际的运转间隙增加并且已经作出调整来减小实际的运转间隙从而更接近一个希望的运转间隙。如以上提及的,当这些制动器部件由于使用而升温时实际的运转间隙会减小。在这些情况下,由于热膨胀,有可能实际的运转间隙减小到低于所希望的运转间隙。在这些情况下,有可能做出一个调整以使实际的运转间隙增加从而更接近所希望的运转间隙。清楚的是,当该制动器随后冷却下来时,实际的运转间隙会大于所希望的运转间隙并且会要求另一个调整来减少实际的运转间隙以便更接近所希望的运转间隙。
[0134] 如上所述,该方法是用于确定一个制动衬块是否剩余有任何使用寿命。可以用一个类似的方法来确定一个制动蹄是否剩余有任何使用寿命。
[0135] 可以用一个类似的方法来确定一个制动器转子(例如制动盘或制动鼓)是否剩余有任何使用寿命。就此而言并且以一个制动盘为实例,典型地要求在该制动盘已经磨损完之前更换多个制动衬块。作为举例,假定的是该制动盘与这些制动衬块的持久比为3:1,即一旦三组制动衬块已经磨损完,那么这就表明制动盘本身会磨损到需要对其进行更换的程度。因此,使用关于为一个制动器事件指定一个值的上述实例,当这些值总计达到120(即3×40)时,那么这就表明该制动盘需要进行更换。
[0136] 可以将一个类似的方法用于制动鼓。
[0137] 应该认识到的是,该电操作的间隙控制系统能够执行两个功能,首先它能够在转子与制动衬块或制动蹄的一个摩擦表面之间维持一个希望的运转间隙。其次,它能够充当一个磨损指示器。这样就不再会有对一个单独的磨损指示器的需求并且因此不再会遇到这样一个单独的机械的或机电的磨损指示器的成本和空间需求。
[0138] 该系统已经相对于图1至图4所示的电操作的间隙控制系统进行了描述,该电操作的间隙控制系统监测一个制动器部件的一个单一的参数以便确定零瞬时运转间隙位置并由该零瞬时运转间隙位置最终确定何时对该运转间隙进行调整,并由此确定何时要求更换这些制动衬块。应该认识到的是,可以用任何现有技术的电操作的间隙控制系统来确定制动器部件(例如制动衬块、制动蹄、制动盘、制动鼓等)是否剩余有任何使用寿命。
[0139] 此外,具有任何电操作的间隙控制系统并非是必要的。假如能够确定一个制动器事件总数目,那么该处理器就可以确定一个制动器部件是否剩余有任何使用寿命而无需任何电(或机械)操作的间隙控制系统。
[0140] 本发明还能够确定一个制动器部件是否剩余有任何可用疲劳寿命。作为举例,考虑致动杠杆30。假定的是致动杠杆30具有一个疲劳极限。在车辆10的整个寿命中,制动器12将典型地被应用几十万次。该制动器的每次应用与释放构成了一个疲劳循环并且具体是本实例的致动杠杆30的一个疲劳循环。
[0141] 在本发明的一个实例中,处理器43与存储器46一同对疲劳循环的数目进行“计数”。因而,该处理器能够计数出应用该制动器的次数,应用该制动器很好地表明了一个疲劳循环,即对该制动器的一次应用和释放。
[0142] 试验结果可以先前已经确定了一个平均疲劳循环用掉的疲劳寿命量。因此通过对疲劳循环的数目进行计数并且通过假定它们都是平均疲劳循环,就有可能确定一个特定的部件是否有任何剩余的疲劳寿命。作为举例,如果一个平均疲劳循环用掉致动杠杆30的疲劳寿命的1×10-6的话,那么一旦发生了一百万次疲劳循环,致动杠杆30就需要进行更换。在此实例中,一次单一的制动器应用构成了一个“制动器事件”。处理器42被配置成识别以下事项,即,就致动杠杆30而言已经发生一百万次这样的制动器事件之后,该致动杠杆就不再具有使用寿命。清楚的是,如果已经发生的这样的制动器事件少于一百万次的话,那么该系统就被配置成识别为操作杠杆30剩余有一些使用寿命。
[0143] 该系统还可以被配置成识别致动杠杆30剩余有多少使用寿命和/或已经使用了多少使用寿命。
[0144] 在先前这个实例中,制动器事件被定义为该制动器的一次致动。可替代地,处理器42能够计数出释放该制动器(这也很好地表明了一个疲劳循环,即对该制动器的一次应用和释放)的次数。
[0145] 在另一个实施例中,有可能就一次特定的制动器应用过程中使用的疲劳寿命的量而言更加细化。因而,传感器40可以测量在每次应用过程中致动杠杆30转动了多远。致动杠杆30的一个相对小的转动(比如小于10°)表明该制动器已经被相对轻地应用并且致动杠杆30上已经有很少的疲劳损伤(若有的话)。相反,致动杠杆30的一个大度的转动,比如45°表明已经在致动杠杆上施加了一个大的力并且已经有相对更多的疲劳损伤。在这些情况下,为确定致动杠杆30是否剩余有任何使用寿命,可以为每个制动器事件指定一个代表制动器部件已用寿命的值。下表1示出了就致动杠杆从休止位置角度旋转到一个致动位置以及相关联的值而言的多个具体的制动器事件。因而,如果应用该制动器并且致动杠杆转过
7°而且该制动器然后被释放并且该致动杠杆复位到其休止位置的话,将对这样一个制动器事件指定一个0值,因为在此事件过程中使用的疲劳寿命是0或可忽略不计。当应用该制动器并且致动杠杆转过15°而且该制动器然后被释放从而该致动杠杆复位到其休止位置时。
为这些制动器事件指定0+1=1的一个总值,因为制动器已被相对轻地应用并且已经使用了一个相对少量的疲劳寿命。当应用该制动器并且致动杠杆转过35°而且然后复位到休止位置时,为这类制动器事件指定0+1+6+12=19的一个总值,这是由于在该制动器的这次应用和释放过程中已经使用了相对大量的疲劳寿命。在此实例中,一个为1的值表明已经用掉了疲劳寿命的百万分之一,一个为6的值表明已经用掉了疲劳寿命的百万分之六等。因而当这些值总计达到一百万时,致动杠杆30就需要进行更换。在另外的实施例中,一个平均疲劳角度可以用尽大于或小于该致动杠杆的疲劳寿命的1×10-6。
[0146] 在操作制动器的过程中,操作者可以改变制动过程中的脚踏板作用。一个实例的情况是踏板作用是变化的从而使得在制动开始时该致动杠杆移动至一个5°的位置(取休止位置为零)并在此位置保持一段短时间,然后移动另一个10°到一个15°的位置并在此保持一段短时间,然后移动另一个20°至一个35°的位置,然后往回移动10°至一个25°的位置,然后向前移动至一个35°的位置,然后复位至休止位置。因为该制动器已经被应用并被部分释放然后再被应用,与该制动器简单地被应用然后被释放相比使用了更多的疲劳寿命。在此实例中,在这次制动器应用释放的过程中的总值应该是0+1+6+12+12,即总计31。将这与以下情况对比,即应用该制动器以使致动杠杆30从休止位置移动一个35°并然后回到休止位置。在这些情况下疲劳值应该是0+1+6+12,即总计19。
[0147] 在上述实例中,疲劳事件被定义为制动器的应用超过了一个预定限制,在此情况下该限制被定义为该致动杠杆的一个角度转动。在另外的实施例中,该预定限制可以是一个预定的制动器夹紧力,例如由滚轮28施加到调整器机构24上的力,可替代地是由致动器杆34施加到致动杠杆30的末端30A上的力。在另一个实施例中,该预定限制可被定义为车辆10的减速作用或减速度。在另一个实施例中,预定限制可被定义为操作者施加的制动踏板作用。
[0148] 如上所述,制动器事件被定义为制动器的一次应用,但制动器事件可等同地被定义为制动器的一次释放。具体地说,制动器事件可以被定义为将制动器从一个预定限制之上而释放到一个预定限制之下。例如,该制动器事件可被定义为将制动器从该致动杠杆离其休止位置超过30°的一个位置释放到该致动杠杆低于30°的一个位置,在这种情况下可以指定一个为12的指定值。类似地,该预定限制可以在制动器夹紧力或车辆10的减速作用(减速度)方面来定义或者定义为将该制动踏板从一个预定限制之上释放至一个预定限制以下。
[0149] 表1
[0150]制动器事件 值
致动杠杆转动小于10° 0
[0151]致动杠杆在致动方向上转动超过10° 1
致动杠杆在致动方向上转动超过20° 6
致动杠杆在致动方向上转动超过30° 12
致动杠杆在致动方向上转动超过40° 24
[0152] 如表1所示,并且为便于说明,这些制动器事件已经被设定为杆转动的圆整的度数(即10度,20度,30度以及40度)。在此情况下已经设定了5个事件,每一个事件指定了不同的值。在另外的实施例中,可以设定不同数目的事件(大于5或小于5)并且与这些制动器事件相关联的角度可以是不同的。具体来说,致动杠杆的转动小于20度可以指定一个零值。
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