CN106641031A - 一种刹车片及厚度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供的一种刹车片及厚度检测方法，属于汽车刹车系统领域。该刹车片包括背板、隔热层、摩擦块、电容传感器以及引出线。所述背板与所述摩擦块通过所述隔热层连接，所述电容传感器包括第一极板和第二极板，所述第一极板与所述第二极板均嵌入所述摩擦块中，所述第一极板与所述第二极板间隔相对设置，所述引出线包括第一引线和第二引线，所述第一引线与所述第一极板电气连接，所述第二引线与所述第二极板电气连接。所述刹车片通过电容传感器进行实时采集电容，从而通过电容值的变化获取刹车片的厚度变化，进而通过刹车片的厚度变化实时获取刹车片的磨损状态，以使驾驶人员能够提前做好刹车片的检修和更换，减少行车中的安全隐患。

Description

一种刹车片及厚度检测方法

技术领域

本发明涉及汽车刹车系统领域，具体而言，涉及一种刹车片及厚度检测方法。

背景技术

在汽车制动系统中，刹车片是最关键的零件，对刹车效果的好坏起着决定性的作用，刹车片的状态关系到汽车等的财产安全和驾乘人员的生命安全，厚度是刹车片的重要参数，关系到刹车的有效性，因此对刹车片厚度的检测尤为重要。然而现行对刹车片厚度的检测是在车辆正常行驶条件下每行驶一定公里数(如5000公里)进行检查，但由于轮毂设计原因，对于部分车辆肉眼无法直接看清刹车片的厚度，需要拆卸轮胎才能进行，每次拆卸检查的工时费用必然会增加用车的成本，但是却无法对刹车片的厚度进行实时精确的有效检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种刹车片及厚度检测方法，其能够改善上述问题。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种刹车片，其包括背板、隔热层、摩擦块、电容传感器以及引出线。所述背板与所述摩擦块通过所述隔热层连接，所述电容传感器包括第一极板和第二极板，所述第一极板与所述第二极板均嵌入所述摩擦块中，所述第一极板与所述第二极板间隔相对设置，所述引出线包括第一引线和第二引线，所述第一引线与所述第一极板电气连接，所述第二引线与所述第二极板电气连接。

第二方面，本发明提供一种厚度检测方法，所述方法包括获取所述电容传感器第一极板与第二极板之间的电容值；基于所述电容值获取所述刹车片的厚度值；当所述厚度值小于预设阀值时，发出预警信息。

进一步地，所述方法还包括：获取所述电容传感器的正对面积，所述正对面积随着所述摩擦块与刹车盘的摩擦而减小；基于电容计算方式，获取电容值。

进一步地，所述方法还包括：所述厚度值满足D＝d₁+d₂，其中，D表示所述刹车片的厚度值，d₁表示所述刹车片的固定件的固定厚度值，d₂表示所述摩擦块的厚度值，所述摩擦块的厚度值等于所述电容传感器的第一极板或第二极板的厚度值。

上述本发明提供的一种刹车片及厚度检测方法，所述刹车片通过实时获取摩擦块的厚度从而获取第一极板与第二极板的厚度值，通过获取第一极板与第二极板的厚度值获取第一极板与第二极板的正对面积，进而通过电容传感器进行实时采集电容，进一步地通过电容值的变化获取刹车片的厚度变化，进而通过刹车片的厚度变化实时获取刹车片的磨损状态，以使驾驶人员能够提前做好刹车片的检修和更换，减少行车中的安全隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明第一实施例提供的一种刹车片的结构示意图；

图2是本发明第一实施例提供的另一种刹车片中的结构示意图；

图3为图1所示的一种刹车片的第一视角结构示意图；

图4为本发明第二实施例提供的一种厚度检测方法的流程图。

图标：100－刹车片；110－背板；120－摩擦块；130－电容传感器；140－引出线；150－增容件；160－处理器；131－第一极板；132－第二极板；141－第一引线；142－第二引线；170－隔热层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有的只能给出一个刹车片磨损到极限情况时的开关量，不能实时检测刹车片的磨损情况，更不能把刹车片的磨损情况提前预告给驾驶员，这对于车辆长途行驶或长下坡行驶时存在较大的安全隐患。有些采用电涡流传感器对刹车片厚度进行检测，但电涡流传感器对金属材料敏感，但对非金属材料的敏感性较差，因此对由非金属材料构成的刹车片的厚度较难检测；同时由于电涡流传感器都有较高的工作频率，因此其存在电磁辐射，可能会对车辆的电子系统产生干扰信号。有些采用电阻传感器对刹车片进行多个厚度的测量，但若要提高厚度测量的精度则需要增加较多的电阻，其结构显得较为复杂；同时在刹车片和刹车盘接触时进行的测量，由于刹车片与刹车盘不同的接触状态产生的接触电阻不同，具有较大的测量误差，因此其测量精度难以提高。

第一实施例

请参照图1至图3，本实施例提供一种刹车片100，其包括背板110、摩擦块120、电容传感器130、引出线140、增容件150、处理器160和隔热层170。

请参照图1，在本实施例中，所述背板110通过隔热层170(请参照图3)与所述摩擦块120连接。

在本实施例中，所述背板110用于连接外部设备，例如通过螺母或焊接等方式与车辆固定，所述车辆可以是小汽车、电动车或摩托车等。所述背板110的材料可以是不锈钢，也可以是钛合金，在本实施例中，不作具体限定。

在本实施例中，所述背板110的形状可以是矩形，也可以是圆形，还可以是其他形状，在本实施例中，不作具体限定。

在本实施例中，摩擦块120通过隔热层170(请参照图3)与所述背板110连接。所述隔热层170(请参照图3)的一端与所述摩擦块120连接，所述隔热层170(请参照图3)的另一端与所述背板110连接。所述摩擦块120的材料可以是绝缘陶瓷摩擦材料，也可以是石棉纤维摩擦材料，还可以是碳纤维摩擦材料，在本实施例中，所述摩擦块120的材料优选为绝缘陶瓷摩擦材料。其中，所述绝缘陶瓷摩擦材料是指具有电绝缘性的陶瓷材料。当所述摩擦块120与外部的刹车盘在刹车的时会形成摩擦，从而会使得摩擦块120的厚度随着摩擦逐渐减小。

在本实施例中，所述电容传感器130包括第一极板131和第二极板132。所述第一极板131与所述第二极板132均嵌入所述摩擦块120中。

在本实施例中，所述电容传感器130的数量为一个或多个。所述电容传感器130的形状为平行极板型或圆柱形。如图2所示，电容传感器130的形状为圆柱形。

在本实施例中，所述第一极板131的一端与所述隔热层170(请参照图3)连接，所述第一极板131的另一端与所述摩擦块120的水平面齐平，所述第二极板132相对所述第一极板131设置。即所述第一极板131与所述第二极板132的厚度值均等于所述摩擦块120的厚度值。

在本实施例中，所述第一极板131与所述第二极板132的厚度会随着摩擦块120与外部刹车盘在刹车时形成的摩擦逐渐减小，即第一极板131与第二极板132的一端与摩擦块120的水平面齐平，当摩擦块120与刹车盘进行摩擦时，第一极板131与第二极板132也会随着被摩擦，因此所述第一极板131与所述第二极板132的厚度会随着摩擦块120与外部刹车盘在刹车时形成的摩擦逐渐减小。从而使得所述第一极板131与所述第二极板132的正对面积减小，从而改变电容传感器130获取到的实时电容值，即实时采集的电容值会随着第一极板131与所述第二极板132的正对面积的变化而变化。

在本实施例中，电容值的计算公式为：C＝ε＊S/(4＊π＊k＊d)，其中，C为电容值，ε是一个常数，S为电容极板的正对面积，即第一极板131与第二极板132的正对面积，d为第一极板131与第二极板132之间的距离，k是静电力常量。在本实施例中，k、d以及ε是不变的，因此当正对面积S变化时，电容C会随着变化。例如，当前摩擦块120的厚度值为h0，则第一极板131与第二极板132的厚度值均为h0，此时的电容值C1＝ε＊h0＊a/(4＊π＊k＊d)，a为第一极板131与第二极板132的宽度值。当摩擦块120在一定时间后因摩擦受损该摩擦块120的厚度值变为h1，第一极板131与第二极板132因为随着摩擦块120的磨损而磨损，此时的第一极板131与第二极板132的厚度值为h1，此时的电容值C2＝ε＊h1＊a/(4＊π＊k＊d)，由于第一极板131与第二极板132的宽度不会发生变化，所以a的值是一个定值。所以电容值的变化是随着第一极板131与第二极板132的厚度的变化而发生变化，从而该刹车片100的厚度的变化可以通过电容的变化来实现实时测量。

在本实施例中，所述引出线140包括第一引线141和第二引线142。所述第一引线141与所述第一极板131电气连接，所述第二引线142与所述第二极板132电气连接。

在本实施例中，所述引出线140用于将电容传感器130采集到的电容值输出到外部设备。

在本实施例中，所述第一引线141与所述第一极板131通过焊接的方式实现电气连接，所述第二引线142与所述第二极板132通过焊接的方式实现电气连接。

在本实施例中，所述第一引线141与所述第一极板131连接处靠近背板110，即所述第一引线141与所述第一极板131靠近背板110的一端电气连接。同理，所述第二引线142与所述第二极板132连接处靠近背板110，即所述第二引线142与所述第二极板132靠近背板110的一端电气连接。从而使得当摩擦块120在磨损过程中，不会因摩擦块120的磨损导致第一引线141和第二引线142被磨损，也不会因为第一引线141和第二引线142被磨损而导致该刹车片100的电容传感器130无法正常工作。从而增加了该刹车片100的正常工作寿命。

在本实施例中，所述第一引线141与所述第二引线142可以是数据线，也可以是信号线。

在本实施例中，所述电容传感器130还包括增容件150。所述增容件150的一端与所述第一极板131连接，所述增容件150的另一端与所述第二极板132连接。即所述增容件150位于所述第一极板131与所述第二极板132之间。

在本实施例中，所述增容件150的材料为绝缘材料。所述增容件150用于增加电容的容量，即增加电容传感器130的电容的容量，即在其他条件不变的情况下，使得ε的值变大，从而提高对刹车片100的厚度的检测的准确率。

在本实施例中，所述增容件150的形状为矩形或圆柱形。

在本实施例中，所述增容件150的厚度远小于所述第一极板131或所述第二极板132的厚度，即所述增容件150的厚度小于所述摩擦块120正常工作时的厚度值。例如，摩擦块120的初始厚度为D1时，磨损后的厚度为D2，即此时该摩擦块120的厚度为D2，当摩擦块120的厚度为D2时，该摩擦块120达到正常工作厚度的临界值。所述增容件150的厚度小于所述临界值。即增容件150的厚度在摩擦块120磨损过程中保持不变。其中，所述正常工作是指摩擦块120与刹车盘摩擦时，该刹车片100能够起到刹车的作用。

其中，所述在其他条件不变的情况下是指电容公式C＝ε＊S/(4＊π＊k＊d)中的S、k和d不变，即第一极板131与第二极板132的正对面积不变、第一极板131与第二极板132的距离d不变以及静电力常量k不变。

在本实施例中，所述处理器160与第一引线141和第二引线142均连接。所述处理器160用于处理所述第一引线141和所述第二引线142传输的电容值，所述处理器160通过所述电容值基于本实施例中的电容计算公式C＝ε＊S/(4＊π＊k＊d)，从而获取刹车片100的厚度值。所述处理器160还用于与外部设备连接，将处理后的厚度值发送到外部设备，其中，所述外部设备可以是移动终端，也可以是语音播放设备，还可以是外部的电容传感器130检测电路。

在本实施例中，所述处理器160可以为单片机、DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、ARM(Advanced RISC Machine，微处理器)或FPGA(Field－ProgrammableGate Array，现场可编程逻辑门阵列)等其它具有数据处理功能的芯片。在本实施例中，不作具体限定。

请参照图3，所述刹车片100还包括隔热层170。所述隔热层170用于实现背板110与摩擦块120之间的电气绝缘。

在本实施例中，所述隔热层170的一端与背板110连接，所述隔热层170的另一端与所述摩擦块120连接。

其中，所述隔热层170的形状可以是矩形也可以是圆形。所述隔热层170的材料可以是陶瓷纤维材料，也可以是纳米微孔隔热材料。

在本实施例中，优选地，所述隔热层170与所述背板110通过粘接剂粘接在一起。

在本实施例中，所述隔热层170与所述摩擦块120也可以通过粘接剂粘接在一起。

其中，粘接剂一般是由塑料或塑料混合物组成，粘接剂可以分为物理硬化粘接剂和化学硬化粘接剂。

在本实施例中，优选地，所述隔热层170的表面积等于或大于摩擦块120的表面积，当所述隔热层170的表面积等于或大于摩擦块120的表面积时，能够更好的将背板110与摩擦块120隔开，进而起到较好的绝缘作用。

其中，所述隔热层170的表面积是指隔热层170与摩擦块120接触的面的面积。同理，所述摩擦块120的表面积也是指摩擦块120与隔热层170接触的面的面积。

刹车片100的工作原理是：当所述摩擦块120与刹车盘进行摩擦时，摩擦块120会随着摩擦的次数的增多而逐渐磨损，摩擦块120的磨损会导致第一极板131与第二极板132同时随着磨损。当第一极板131与第二极板132磨损后，第一极板131与第二极板132的厚度会减小，从而使得第一极板131与第二极板132的正对面积减小，使得电容传感器130在检测电容时，电容值会发生改变，进而通过改变的电容值获得该刹车片100的厚度变化，从而实现对该刹车片100的厚度的实时检测。通过实时检测到的刹车片100的厚度，能够使得驾驶人员提前做好刹车片100的检修和更换，从而减少行车中的安全隐患，进而使得驾驶人员能够安全出行。

第二实施例

请参阅图4，是本发明第二实施例提供的一种厚度检测方法的流程图。所述方法应用于第一实施例所述的刹车片。下面将对图4所示的具体流程进行详细阐述。

步骤S401，获取所述电容传感器的第一极板与第二极板之间的电容值。

其中，获取所述电容传感器的正对面积，所述正对面积随着所述摩擦块与刹车盘的摩擦而减小。基于电容计算方式，获取电容值。具体地，通过获取第一极板与第二极板的正对面积，基于电容计算公式获得电容值。

步骤S402，基于所述电容值获取所述刹车片的厚度值。

其中，所述厚度值满足D＝d₁+d₂，其中，D表示所述刹车片的厚度值，d₁表示所述刹车片的固定件的固定厚度值，d₂表示所述摩擦块的厚度值，所述摩擦块的厚度值等于所述电容传感器的第一极板或第二极板的厚度值。所述固定厚度值等于所述背板的厚度值与隔热层的厚度值的总和。

在本实施例中，通过获取初始电容值，将当前获取的电容值与初始电容值进行比较，得到当前电容值与初始电容值的差值，通过所述差值获取第一极板与第二极板的正对面积，通过正对面积获取第一极板与第二极板的厚度，从而获取摩擦块的厚度值，进而获取该刹车片的厚度值，实现实时检测该刹车片的厚度，使得驾驶人员能够提前做好刹车片的检修和更换，减少行车中的安全隐患。

例如，初始时刹车片的电容值为C1，当前电容值为C2，根据电容公式C＝ε＊S/(4＊π＊k＊d)可以获得初始正对面积值S1＝C1＊(4＊π＊k＊d)/ε，当前正对面积值S2＝C2＊(4＊π＊k＊d)/ε，在正对面积减小的过程中，其他是不变的，即第一极板与第二极板的正对面积不变、第一极板与第二极板的距离d不变以及静电力常量k不变。通过第一极板与第二极板的宽度不变的情况，可以获得当前第一极板与第二极板的厚度值，如，第一极板与第二极板的宽度值为a，则第一极板与第二极板的当前厚度h2＝S2/a＝C2/a，第一极板与第二极板的初始厚度h1＝S1/a＝C1/a，将所述当前厚度与刹车片的固定厚度相加而获得刹车片的当前厚度以及减少的厚度。例如，刹车片的固定厚度为A，则固定厚度包括背板的厚度与隔热层的厚度，由于背板与隔热层在刹车过程中，不与刹车盘摩擦，从而不会发生改变，因此背板与隔热层的厚度是固定的。

例如，当前有一刹车片，该刹车片的背板的厚度值为d0，隔热层的厚度值为d1，摩擦块的厚度值为d2，第一极板与第二极板的宽度值为b，第一极板与第二极板的厚度等于摩擦块的厚度，即厚度为d2，初始电容值C1＝ε＊d2＊b/(4＊π＊k＊d)，当摩擦块磨损后的电容值为C2时，根据电容计算公式可知C2＝S2＊ε/(4＊π＊k＊d)，可以获得C2对应的面积值S2＝C2＊(4＊π＊k＊d)/ε，根据面积公式可以获得此时的厚度值H＝S2/b＝C2＊(4＊π＊k＊d)/(ε＊b)，则此时的刹车片的厚度D＝d0+d1+H。

步骤S403，当所述厚度值小于预设阀值时，发出预警信息。

其中，预设阀值是指刹车片的最小厚度值，即刹车片刚好失灵或无法正常工作时的厚度即为最小厚度值。

所述预警信息是指提示用户或驾驶员的信息，以使驾驶员或用户能够及时获知刹车片的厚度，并根据预警信息做出防护措施。

作为第一种实施方式，通过实时采集电容值从而实时采集刹车片的厚度值，并将采集到的厚度值通过短信的形式反馈给驾驶员。具体地，当电容传感器实时采集电容时，通过采集的电容获取刹车片的厚度，将所述厚度通过预先绑定的手机号发送到该手机号所拥有的用户。

作为第二种实施方式，当通过电容传感器采集到的电容获取到的刹车片的厚度小于或等于预设阀值时，通过预先绑定的手机号向该手机号所拥有的用户发送预警信息，提示该用户及时更换刹车片或是对刹车片进行检修，从而能够减小该用户在驾驶时的意外因素。

作为第三种实施方式，当通过电容传感器采集到的电容获取到的刹车片的厚度小于或等于预设阀值时，通过报警器进行蜂鸣式报警，即通过喇叭播放警报信息，从而提示驾驶员对刹车片及时进行检修或更换。

综上所述，本发明提供的一种刹车片及厚度检测方法，所述刹车片通过实时获取摩擦块的厚度从而获取第一极板与第二极板的厚度值，通过获取第一极板与第二极板的厚度值获取第一极板与第二极板的正对面积，进而通过电容传感器进行实时采集电容，进一步地通过电容值的变化获取刹车片的厚度变化，进而通过刹车片的厚度变化实时获取刹车片的磨损状态，以使驾驶人员能够提前做好刹车片的检修和更换，减少行车中的安全隐患。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种刹车片，其特征在于，包括：背板、隔热层、摩擦块、电容传感器以及引出线，所述背板与所述摩擦块通过所述隔热层连接，所述电容传感器包括第一极板和第二极板，所述第一极板与所述第二极板均嵌入所述摩擦块中，所述第一极板与所述第二极板间隔相对设置，所述引出线包括第一引线和第二引线，所述第一引线与所述第一极板电气连接，所述第二引线与所述第二极板电气连接。

2.根据权利要求1所述的刹车片，其特征在于，所述第一极板的一端与所述隔热层连接，所述第一极板的另一端与所述摩擦块的水平面齐平，所述第二极板相对所述第一极板设置。

3.根据权利要求1所述的刹车片，其特征在于，所述电容传感器还包括增容件，所述增容件的一端与所述第一极板连接，所述增容件的另一端与所述第二极板连接。

4.根据权利要求1所述的刹车片，其特征在于，还包括处理器，所述第一引线和所述第二引线均与处理器耦合。

5.根据权利要求1所述的刹车片，其特征在于，所述电容传感器的形状为平行极板型或圆柱形。

6.根据权利要求1所述的刹车片，其特征在于，所述背板与所述隔热层的一端通过粘接剂粘接，所述隔热层的另一端与所述摩擦块通过粘接剂粘接。

7.一种厚度检测方法，所述方法应用于如权利要求1至6任意一项所述的刹车片，其特征在于，所述方法包括：

获取所述电容传感器的第一极板与第二极板之间的电容值；

基于所述电容值获取所述刹车片的厚度值；

当所述厚度值小于预设阀值时，发出预警信息。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述获取所述电容传感器所采集的电容值的步骤包括：

获取所述电容传感器的正对面积，所述正对面积随着所述摩擦块与刹车盘的摩擦而减小；

基于电容计算方式，获取电容值。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述厚度值满足D＝d₁+d₂，其中，D表示所述刹车片的厚度值，d₁表示所述刹车片的固定件的固定厚度值，d₂表示所述摩擦块的厚度值，所述摩擦块的厚度值等于所述电容传感器的第一极板或第二极板的厚度值。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述固定厚度值等于背板的厚度值与隔热层的厚度值的总和。