CN103183014A - 汽车刹车自动水冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车刹车自动水冷系统，包括水箱、喷头、控制器、温度传感器、控制阀或/和水泵，控制阀或/和水泵安装在喷头与水箱之间的连通水管上，控制器的输入端和输出端分别连接所述温度传感器和控制阀或/和水泵，其特征在于：在汽车制动器的制动底板的边缘位置设置有安装孔，所述温度传感器前端穿过所述安装孔后端通过连接元件安装固定在所述制动底板外侧，温度传感器的前端插入汽车制动器的制动鼓内部空间且与制动鼓环形内表面有0.1-10.0mm的间隙，温度传感器的位置处于不碰触制动器制动蹄块和摩擦片的位置。这种水冷系统温度控制准确，能够有效防止制动器烧损并减少冷却水消耗。

Description

汽车刹车自动水冷系统

技术领域

本发明涉及汽车领域，特别是汽车用的刹车水冷却系统。

背景技术

目前，大型客车或载重货车都设有刹车水冷却系统，主要由安装在车上的冷却水箱、水管、控制阀和喷头组成，利用水箱内的水通过控制阀控制经过水管和喷头向制动器喷水，利用冷却水给汽车的制动器降温，避免制动器长时间制动造成摩擦片温度过高而烧损导致的制动失灵。冷却水的控制一般分为手动和自动两种，手动控制是根据驾驶员自己的判断在驾驶室内来控制供水阀门的关闭，其不足是开关时机把握不准确，阀门开的晚或关的早了由于降温不及时或降温不够充分，仍然存在摩擦片烧损的风险，而开的早或关的晚又会造成冷却水的浪费，致使在未能达到下一加水点时冷却水耗光，而无法对制动器进行冷却造成行车风险。自动控制方式是由自动控制系统控制冷却水的开停，克服了手动的不足，一般自动控制系统包括安装在汽车鼓式制动器上的温度传感器、控制器、显示仪表以及水泵和控制阀等执行元件，温度传感器采集制动器的温度，当温度达到设置的冷却温度时控制器控制水泵运转和/或控制阀启动，向制动器喷水，温度降到设定值以下时控制器控制水泵停止运转和/或控制阀关闭，停止向制动器喷水。

然而在使用过程中，这种汽车刹车自动水冷系统仍然存在一些问题，主要表现为：1、温度传感器安装在车轴上并靠近制动鼓外表面，由于是暴露在外部环境中，尘土、污泥等极易粘附在温度传感器上，影响温度监测的准确性。2、温度传感器安装在鼓式制动器内部，通过是安装在制动蹄块上，由于制动蹄块是安装在制动鼓和制动底板（由钢板冲压成或由防尘护板和安装在防尘护板上铸造的支架构成）构成的封闭空间内，除摩擦片工作过程中由于摩擦产生的粉尘外，外界污物很难进入制动鼓内，从而能够改善温度传感器粘污问题。但是，温度传感器安装在制动蹄块上，由于制动时发热是制动鼓与蹄块上的摩擦片构成的摩擦副之间摩擦产生的热量，而制动摩擦片的摩擦材料属于热阻很大的材料，热量通过摩擦片传递到制动蹄块时温度降低较多，温度传感器测量的温度与摩擦片表面温度差距较大，准确性受到影响。其次，制动蹄块是安装在制动底板上且位于制动鼓与制动底板构成的空间内的部件，且工作过程中需要动作，温度传感器安装在制动蹄块上拆装温度传感器时必须先装卸车轮和鼓式制动器，不便于温度传感器的维修和维护，也不利于制动鼓的维修维护。

发明内容

本发明的目的在于对现有的汽车刹车自动水冷系统进行改良，通过改进温度传感器的安装方式，解决现在由于温度传感器安装方式不合理带来的上述技术问题。

本发明涉及的汽车刹车自动水冷系统，包括水箱、喷头、控制器、温度传感器、控制阀或/和水泵，控制阀或/和水泵安装在喷头与水箱之间的连通水管上，控制器的输入端和输出端分别连接所述温度传感器和控制阀或/和水泵，其特征在于：在汽车制动器的制动底板的边缘位置设置有安装孔，所述温度传感器前端穿过所述安装孔后端通过连接元件安装固定在所述制动底板外侧，温度传感器的前端插入汽车制动器的制动鼓内部空间且与制动鼓环形内表面有0.1-10.0mm的间隙，温度传感器的位置处于不碰触制动器制动蹄块和摩擦片的位置。

所述温度传感器可以安装于制动器的两个制动蹄块的摩擦片之间的空隙处，所述温度传感器前端是对应于所述制动鼓的摩擦面中心处。

所述温度传感器包括感温部件、连接于感温部件上的导线，还有一个耐热绝缘护套，所述耐热绝缘护套包裹住所述导线，耐热绝缘护套前端朝向所述制动鼓环形内表面一侧开孔，所述感温部件裸露且固定在开孔处，耐热绝缘护套尾端固定在所述制动器底板上，所述感温部件与制动鼓环形内表面的间隙为0.3-2.5mm。

所述温度传感器优选倾斜安装，其尾端向制动器轴心方向倾斜，所述耐热绝缘护套前端为楔形以使楔形平面一侧与制动鼓环形内表面相对，所述感温部件是位于该楔形面处。

在位于所述感温部件两侧的所述耐热绝缘护套楔形面上设置有至少四个凸点，凸点顶端到所述感温部件的垂直高度为0.3-2.5mm。

所述连接件包括一个带通孔的底座，所述温度传感器尾端安装在底座的通孔内，底座通过螺钉固定在所述制动底板上，底座上一个锁紧螺母安装在通孔内将所述温度传感器尾端紧固住，通孔轴心线与所述底座底面的夹角为40-70°。

所述耐热绝缘护套可以为玻璃纤维、玻璃钢、石棉或陶瓷等材质。

所述喷头优选位于制动鼓后方，喷头的喷孔朝向制动鼓外圆面，且喷头安装高度是位于制动鼓轴心以上。

还包括显示仪表以及水箱液位计，水箱液位计和显示仪表均与所述控制器连接，所述显示仪表设置有水位指示灯和车轮制动鼓温度指示灯。

所述水箱安装于汽车车架上，在水箱出水管上安装有增压水泵，增压水泵连接于所述控制器的输出端，增加水泵出水口连接通向各制动器的分水管，每一分水管上安装有一个所述控制阀和喷头。

本发明的这种汽车刹车自动水冷系统，与现有技术相比，其有益效果为：温度传感器能够比现有安装方式更准确、及时地得到摩擦片与制动鼓制动摩擦时制动鼓表面温度，使喷水控制更准确，不但有利于保护制动器不烧损，同时冷却水消耗低；而且安装位置稳定，温度传感器装卸方便，便于温度传感器的维护维修和鼓式制动器的维护维修；同时，由于不易污染，运转周期长。

附图说明

图1为本发明汽车刹车自动水冷系统中温度传感器在鼓式制动器上的安装方式示意图；

图2为图1所示鼓式制动器俯视图的局部剖视图；

图3为图2中I处的局部放大图；

图4为图1所示鼓式制动器的后视图；

图5为显示仪表的示意图；

图6为本发明的汽车刹车自动水冷系统一个实施例示意图。

图7为底座装配示意图。

图中，1-制动鼓，2-温度传感器，3-制动底板，4-制动蹄块，5-摩擦片,6-底座，7-螺钉，8-喷头，9-水膜，21-感温部件，22-耐热绝缘护套，23-导线，10-水泵，11-控制器，12-显示仪表，13-控制阀，14-水箱，15-液位计，221-凸点，16-锁紧螺母。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，以助于理解本发明的内容。

如图6所示，本发明涉及的汽车刹车自动水冷系统，包括水箱14、控制器11、温度传感器2、控制阀13、增压水泵10和喷头8，水箱14安装于汽车的车架上，在水箱14的出水总管上安装有增压水泵10以提供水压，增加水泵10出水口连接通向各制动器的制动鼓1的分水管，每一分水管上安装有一个所述控制阀13和喷头8，各温度传感器通过导线（图中的虚线）连接到控制器11的输入端，控制器11的输出端连接到显示仪表12、各控制阀13和水泵10上。利用温度传感器实时监测制动器制动鼓的温度，当某一车轮的制动器的温度升高达到预先设定的冷却温度时，控制器自动控制该制动器对应的控制阀和增压水泵打开，将水箱内的水通过喷头向制动器喷水降温，以避免制动器温度进一步升高造成烧损和制动失效。当温度降低到设定温度以下，控制器控制控制阀关闭，自动停止喷水。如果所有制动器温度均在正常范围，控制器控制增压水泵不运转，以节省电力。

制动器一般有鼓式制动器和盘式制动器，载重车辆以及大客车等均采用了鼓式制动器。鼓式制动器由制动鼓、制动底板以及安装在制动底板上的制动蹄块、弹簧、制动缸等组成，制动蹄块腹板上固定的由耐磨耐高温材料构成的摩擦片与制动鼓构成摩擦副。

如图1至图4所示，在汽车鼓式制动器制动底板3边缘位置设置有安装孔，监测制动器温度的温度传感器2前端穿过安装孔，后端通过连接元件——底座6安装固定在制动器的制动底板3外侧，温度传感器2的前端插入汽车制动器的制动鼓1内部空间，且温度传感器2的位置处于不碰触制动器摩擦片5和制动蹄块的位置以保护温度传感器同时不影响制动蹄块动作，温度传感器3的前端与制动鼓1内环形表面有0.1-10.0mm，最好为0.3-2.5mm的间隙L，以保证及时准确地测得制动鼓内表面温度。由于摩擦片5是与制动鼓内环形表面摩擦，因此摩擦产生的热量也是在摩擦表面处，该处温度最高。由于制动鼓1是转动部件，温度传感器2不能与制动鼓1内表面接触以免损坏，本发明人经过反复试验发现，当温度传感器2的前端与制动鼓1内环形表面有0.3-2.5mm的间隙L时，制动鼓1表面热量通过空气传导和辐射能够及时传递给温度传感器2，比较准确、及时地测得制动鼓1的温度，而制动鼓内1摩擦表面温度与摩擦片表面相当。当间隙过大时，空气热阻增大和辐射距离增加，导致温度传感器2测量得到的温度与制动鼓1表面温度差别较大。而间隙L过小，由于受到钢制动鼓1热胀冷缩以及制动时制动鼓或摩擦片产生的磨损颗粒影响，易损伤温度传感器2，这产小的间隙也使安装难度增大。本发明的另一个优点在于，温度传感2器由于是安装在制动底板3上，且安装底座6位于制动底板外侧，检查和更换温度传感器时不需要拆卸鼓式制动器。同时，温度传感器2尾端的导线23不是位于制动器内部空间，且温度传感器不动，避免由于鼓式制动器内温度高或安装于制动蹄块上时运动导致的导线老化或损坏。

如图1所示，温度传感器2位于制动器的两个制动蹄块的摩擦片5之间的空隙处，或者位于摩擦片外侧。相对于位于外侧的方式，位于制动器的两个制动蹄块的摩擦片之间的空隙处，不但安装空间较大，而且是直接对应摩擦面，温度最准确。

一般温度传感器例如热电阻、热电偶都是装于不锈钢套管内，由于不锈钢本身较好的热传导性能（有利于将外部热量传导到内部的感温部件），然而不锈钢的热膨胀系数也较大，造成在封闭的制动器内部空间内由于温度较高时护套长度发生变化，使温度传感器前端与制动鼓表面的间隙变化甚至接触。因此本发明可以对温度传感器进行改进，如图3所示，所述温度传感器包括感温部件21、连接于感温部件21上的带绝缘皮的导线23以及耐热绝缘护套22，所述耐热绝缘护套22包裹住所述导线23，耐热绝缘护套22前端朝向所述制动鼓环形内表面一侧开孔，所述感温部件21裸露且固定在开孔处，如图2和图4所示耐热绝缘护套22尾端通过底座6用螺钉7固定在所述制动器底板3上。耐热绝缘护套22不仅比较好的保护了内部的导线，而且膨胀系数极小，能够保证安装在护套上的感温部件与制动鼓内表面的距离稳定。而且由于感温部件在开孔处裸露，与制动鼓内表面之间只有空气热阻没有其他热阻，保证测温准确。

如图2所示，温度传感器2倾斜安装，其尾端向制动器轴心方向倾斜。以便能够根据温度传感器2插入深度调整温度传感器2与制动鼓环1形表面的距离，同时由于安装位置与制动底板外边缘能够保留一定距离，便于安装，且有利于导线不在温度传感器尾端有较大弯折，避免由于弯曲出现断线。所述耐热绝缘护套前端为楔形以使楔形面一侧与制动鼓内表面相对，所述感温部件是位于该楔形面处，这样感温部件与制动鼓表面相向面积最大，有利于提高温度测量的准确性。

所述连接件包括一个带通孔的底座6，所述温度传感器2尾端固定在底座6的通孔内，底座6通过螺钉7固定在所述制动底板3上。拆卸两颗螺钉7即可以将温度传感器2从制动底板3上的孔内抽出，以进行更换和维护。为了便于温度传感器牢固地固定于底座6上，如图7所示，底座6上一个锁紧螺母16通过螺纹安装在底座6通孔，锁紧螺母16内孔为锥孔，温度传感器的耐热绝缘护套22尾端及导线穿入锁紧螺母16内孔，锁紧螺母16锁紧时锥孔会挤压耐热绝缘护套22，将所述温度传感器尾端紧固住，以防止使用过程中因汽车颠簸而松动。通孔轴心线与所述底座底面的夹角为40-70°，通过该夹角来保证温度传感器安装时相对于制动底板和制动器轴线的倾斜角度。

由于在正常安装和维护温度传感器时不需要拆卸制动鼓，可以通过控制温度传感器插入制动底板内的长度控制温度传感器与制动鼓的间隙，但由于外部无法看到插入深度，因此需要精确计算和控制。为进一步简化安装过程，如图7所示，在位于所述感温部件21两侧的所述耐热绝缘护套22楔形面上设置有至少四个凸点221，凸点221顶端到所述感温部件的垂直高度为0.3-2.5mm。这样在安装温度传感器时，通过安装在制动底板上的底座6上的通孔向内插入温度传感器，由于温度传感器是倾斜插入，其前端的凸点221顶到制动鼓内表面时温度传感器则无法再进一步插入，此时刚好温度传感器的感温部件21与制动鼓环形内表面的距离为0.3-2.5mm，实现了快速安装和安装位置的准确。

所述耐热绝缘护套为可以为玻璃钢、玻璃纤维、石棉、陶瓷等材质。

如图4所示，所述喷头8位于制动鼓后方制动鼓与轮毂的间隙处，喷头8的喷孔朝制动鼓外圆面，且喷头安装高度是位于制动鼓轴心以上位置。本发明中的“制动鼓后方”以相对于汽车行进方向来说，背向行进方向的一方为后方。此时如图4所示，在汽车行驶时，转动的制动鼓会将喷淋的水膜9向上向前带，使水与制动鼓接触时间延长，提高冷却效果，并可减少冷却水消耗。

在本发明的一种实施例包括显示仪表以及水箱液位计15，水箱液位计15和显示仪表12均与所述控制器11连接，如图5所示所述显示仪表设置有水位指示计，车轮制动鼓温度指示灯。水位指示计用于实时显示水箱水位，以便驾驶人员根据水位及时注水，制动鼓温度指示灯用于，在各轴左右车轮制动鼓中，某一制动鼓温度达到设定温度时或达到报警温度时进行指示和报警，以使驾驶员了解某一制动鼓温度较高，同时有利于根据指示灯是否长时间亮判断该制动鼓水冷系统是否失灵，以及时排除故障。

要向制动鼓喷水需要保持有一定水压，可以通过将水箱设置于汽车顶部利用静压势能提供喷水压力，这种方式不利于向水箱注水操作和进行维护，但优点是不需要增压水泵等增压装置。本实施例中由于设置有增压水泵，因此水箱可以安装于汽车车架上。本实施例中的增压水泵只提供所需压力，各制动鼓的喷水降温是由分水管上的控制阀控制，以实现对每一制动鼓的单独温度控制。当然，也可以将增压水泵直接安装于各分水管上，而省掉控制阀，但水泵的成本要高于控制阀，因此从经济上来说并不利。也可以不设置水泵而向水箱内通压缩空气来加压，但水箱要采用压力容器且需要安装阀，注水时的排气阀等。

Claims (10)

1.一种汽车刹车自动水冷系统，包括水箱、喷头、控制器、温度传感器、控制阀或/和水泵，控制阀或/和水泵安装在喷头与水箱之间的连通水管上，控制器的输入端和输出端分别连接所述温度传感器和控制阀或/和水泵，其特征在于：在汽车制动器的制动底板的边缘位置设置有安装孔，所述温度传感器前端穿过所述安装孔后端通过连接元件安装固定在所述制动底板外侧，温度传感器的前端插入汽车制动器的制动鼓内部空间且与制动鼓环形内表面有0.1-10.0mm的间隙，温度传感器的位置处于不碰触制动器制动蹄块和摩擦片的位置。

2.如权利要求1所述的汽车刹车自动水冷系统，其特征在于：所述温度传感器安装于制动器的两个制动蹄块的摩擦片之间的空隙处，所述温度传感器前端是对应于所述制动鼓的摩擦面中心处。

3.如权利要求1或2所述的汽车刹车自动水冷系统，其特征在于：所述温度传感器包括感温部件、连接于感温部件上的导线，还有一个耐热绝缘护套，所述耐热绝缘护套包裹住所述导线，耐热绝缘护套前端朝向所述制动鼓环形内表面一侧开孔，所述感温部件裸露且固定在开孔处，耐热绝缘护套尾端固定在所述制动器底板上，所述感温部件与制动鼓环形内表面的间隙为0.3-2.5mm。

4.如权利要求3所述的汽车刹车自动水冷系统，其特征在于：所述温度传感器倾斜安装，其尾端向制动器轴心方向倾斜，所述耐热绝缘护套前端为楔形以使楔形平面一侧与制动鼓环形内表面相对，所述感温部件是位于该楔形面处。

5.如权利要求4所述的汽车刹车自动水冷系统，其特征在于：在位于所述感温部件两侧的所述耐热绝缘护套楔形面上设置有至少四个凸点，凸点顶端到所述感温部件的垂直高度为0.3-2.5mm。

6.如权利要求3所述的汽车刹车自动水冷系统，其特征在于：所述耐热绝缘护套为玻璃纤维、玻璃钢、石棉或陶瓷材质。

7.如权利要求1或2所述的汽车刹车自动水冷系统，其特征在于：所述连接件包括一个带通孔的底座，所述温度传感器尾端安装在底座的通孔内，底座通过螺钉固定在所述制动底板上，底座上一个锁紧螺母安装在通孔内将所述温度传感器尾端紧固住，通孔轴心线与所述底座底面的夹角为40-70°。

8.如权利要求1或2所述的汽车刹车自动水冷系统，其特征在于：所述喷头位于制动鼓后方，喷头的喷孔朝向制动鼓外圆面，且喷头安装高度是位于制动鼓轴心以上。

9.如权利要求1或2所述的汽车刹车自动水冷系统，其特征在于：还包括显示仪表以及水箱液位计，水箱液位计和显示仪表均与所述控制器连接，所述显示仪表设置有水位指示灯和车轮制动鼓温度指示灯。

10.如权利要求1或2所述的汽车刹车自动水冷系统，其特征在于：所述水箱安装于汽车车架上，在水箱出水管上安装有增压水泵，增压水泵连接于所述控制器的输出端，增加水泵出水口连接通向各制动器的分水管，每一分水管上安装有一个所述控制阀和喷头。

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