CN106796149A - 制动单元的制动力传感器装置 - Google Patents

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玛丽亚·孔
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Abstract

本发明公开了一种制动单元的制动力传感器装置，其包括制动单元，该制动单元包括制动力施加构件；和位于该制动力施加构件上的应变计。该应变计可以被构造用来测量制动力施加构件上的应力、应变、或者应力和应变。制动力施加构件上的应力、应变、或者应力和应变可以与制动单元施加的制动力成比例。

Description

制动单元的制动力传感器装置
技术领域
本发明总体上涉及一种制动力传感器装置，特别涉及一种用于轨道车辆的制动单元的制动力传感器装置。
背景技术
用于检查轨道车辆上的制动单元的联邦法规目前规定，每个通勤列车和短途城际客运列车在被用于服役或连续服役时，应当每天接受至少一次I类制动测试。因此，交通部门定期手动检查客运列车的制动系统，以确保其正常工作。操作者必须向制动系统施加加压流体，并且确保盘式制动单元的制动钳上的刹车片或者踏面制动单元的刹车蹄片能正确地接触轨道车辆的车轮的盘面或踏面。列车操作员必须沿着列车长度行走，并且目视确认刹车片到盘面或者刹车蹄片到踏面的接触。在这些检查中，操作者通常难以看到并恰当地识别制动，特别是在制动单元位于轨道车辆板内上的车辆。当制动单元位于轨道车辆的板内时，通常需要操作者使用凹坑或维护设备进入轨道车辆的板内部分来检查制动单元。此外，制动单元的检查是非常耗时的。
制动单元的适当功能可以通过检查制动单元的监测空气压力或者活塞行程，但是这些方法并不总是可靠的。偶尔，虽然存在空气压力或者活塞行程，却没有力被施加到制动器，例如如果制动单元堵塞或刹车蹄片/片丢失。基本上，直接测量制动单元的制动力是验证制动是否正常工作的最佳方式。
鉴于上述情况，需要一种制动力传感器装置，其可以消除对轨道车辆上的制动系统的定期手动检查的需求。还需要一种制动力传感器装置，其可向个人提供关于制动系统的性能的附加信息，并且有助于识别不能正常工作的制动单元。
发明内容
在一个实施例中，用于制动单元的制动力传感器装置可以包括：制动单元，该制动单元包括制动力施加构件；以及位于所述制动力施加构件上的应变计。应变计可以被构造成用来测量制动力施加构件的应力，应变，或者应力和应变。制动力施加构件的应力，应变，或者应力和应变可以与由制动单元施加的制动力成比例。
所述制动单元可以包括盘式制动单元。制动力施加构件可以包括可旋转地定位在制动单元中的杆。该杆可相对于制动单元旋转以施加制动力。所述杆上限定有凹部，该凹部被构造成用来支撑所述应变计。所述通知装置可以连接到所述应变计。来自所述应变计的信息可以被传送到通知装置，以识别由所述制动单元施加的制动力的量。可以在所述应变计上设置环保涂层。
所述制动单元可以包括踏面制动单元。制动力施加构件可以包括可旋转地定位在制动单元中的杆。该杆可相对于制动单元旋转以施加制动力。所述杆上限定有凹部，该凹部被构造成用来支撑所述应变计。所述通知装置可以连接到所述应变计。来自所述应变计的信息可以被传送到通知装置，以识别由所述制动单元施加的制动力的量。可以在所述应变计上设置环保涂层。
在另一个实施例中，具有制动力传感器装置的轨道车辆可以包括轨道车辆，该轨道车辆包括制动单元，该制动单元包括制动力施加构件，和位于制动力施加构件上的应变计。应变计可以被构造成用来测量制动力施加构件的应力，应变，或者应力和应变。制动力施加构件的应力，应变，或者应力和应变可以与由制动单元施加的制动力成比例。
所述制动单元可以包括盘式制动单元。制动力施加构件可以包括可旋转地定位在制动单元上的杆。该杆可相对于制动单元旋转以施加制动力。所述杆上限定有凹部，该凹部被构造成用来支撑所述应变计。通知装置可以连接到所述应变计。来自所述应变计的信息可以被传送到通知装置，以识别由所述制动单元施加的制动力的量。可以在所述应变计上设置环保涂层。
所述制动单元可以包括踏面制动单元。制动力施加构件可以包括可旋转地定位在制动单元中的杆。该杆可相对于制动单元旋转以施加制动力。所述杆上限定有凹部，该凹部被构造成用来支撑所述应变计。通知装置可以连接到所述应变计。来自所述应变计的信息可以被传送到通知装置，以识别由所述制动单元施加的制动力的量。可以在所述应变计上设置环保涂层。
在另一实施例中，一种测量由制动单元施加的制动力的方法可以包括以下步骤：提供制动单元，该制动单元包括制动力施加构件和位于该制动力施加构件上的应变计；利用所述制动力施加构件施加制动力；以及利用所述应变计来测量制动力施加构件施加的应力，应变，或者应力和应变。所述制动力施加构件上的应力，应变，或者应力和应变与所述制动单元上施加的制动力成比例。所述方法还包括将应变计测量的应力，应变，或者应力和应变的相关信息发送到通知装置的步骤。
根据下面的详细描述并结合附图将进一步理解本发明的细节和优点。
附图说明
图1是根据本发明公开的一个实施例的用于制动单元的制动力传感器装置的主视立体图；
图2是图1所示的制动力传感器装置的侧视图；
图3是图1所示的制动力传感器装置的俯视图；
图4是图1的制动力传感器装置的主视立体图，其示出了插入其中的连接器；
图5是根据本发明公开的一个实施例的包括图1的制动力传感器装置的制动单元的主视立体图；
图6是根据本发明公开的一个实施例的用于制动单元的制动力传感器装置的侧视图；
图7是图6所示的制动力传感器装置的侧视图；
图8是图6所示的制动力传感器装置的仰视图；
图9是图6的制动力传感器装置的仰视图，包括连接器；以及
图10是根据本发明公开的一个实施例的包括图6的制动力传感器装置的制动单元的横截面图。
具体实施方式
为了以下描述，所使用的空间定位术语应当与所参考的实施例相关，如同其在附图，图形，或者在下面的其他详细描述中的定位。然而，应当理解，下文描述的实施例可以采取许多替代变化和配置。还应当理解，附图，图形或本文其他描述中所列举的特定构件，装置，特征和操作顺序仅是示例性的，并且不应被认为是限制性的。
本发明总体上涉及一种用于制动单元的制动力传感器装置，特别涉及一种包括应变计的轨道车辆的制动单元的制动力传感器装置。该制动力传感器装置的部件的某些优选和非限制性的实施例在图1-10中示出。
图1-4示出了制动力传感器装置10(以下简称“装置10”)。在一个实施例中，装置10可以包括制动力施加构件或杆12和应变计14。应当理解，应变计14可以是通常用于测量物体的应变和/或应力的任何应变计，这对于本领域技术人员是显而易见的。杆12可以是轨道车辆上常规使用的盘式制动单元中的杆。然而，应当理解，也可以使用其他可替代类型的杆，包括杆或承载构件，该杆或构件与自行车，汽车，公共汽车及通过使用刹车片来向制动盘施加制动力的其他类型的车辆结合使用的。杆12可以包括彼此平行延伸的第一框架构件16和第二框架构件18。第一横向构件20和第二横向构件22可以在第一框架构件16和第二框架构件18之间延伸。第一横向构件20和第二横向构件22可以垂直于第一框架构件16和第二框架构件18延伸。第一框架构件16可以限定至少三个孔24a，24b，24c，其被用来构造成延伸穿过并且容纳制动单元的多个部分，如下文中更详细地描述。第二框架构件18可以限定至少三个孔26a，26b，26c，其被用来构造成延伸穿过并且容纳制动单元的多个部分，如下文中更详细地描述。第一框架构件16的孔24a，24b，24c可以与第二框架构件18的孔26a，26b，26c定位成直线，以将制动单元的部件保持在其间。
在一个实施例中，应变计14可以定位在第二框架构件18上。然而，应当理解，应变计14可以定位在第二框架构件18的不同部分上，或者定位在杆12的不同结构上。第二框架构件18的顶表面可以限定有凹部28。应变计14可以定位在凹部28中。还可以考虑，应变计14可以定位在第二框架构件18上，且不需要设置凹部。然而，通过将应变计14定位在凹部28，应变计14被避免和制动单元或者杆12的其它部件接触。应变计14可被焊接到第二框架构件18上或者粘附到第二框架构件18上，以及其他连接方法，例如紧固件连接。在一个实施例中，可以在应变计14上设置环保涂层，用于额外的保护而免受损坏。应变计14可以被构造成测量杆12的第二框架构件18上的应变和/或应力。通过识别第二框架构件18上的应变和/或应力，制动单元施加的制动力可以被确定。在一个实施例中，所述应变计14可以是矩形的。然而，应当理解，应变计14的尺寸和形状可以根据杆12的几何形状和可用空间而变化。
第二框架构件18可以在其一侧上限定另一个孔30。孔30可以贯穿第二框架构件18。第二框架构件18还可以限定通道32，该通道从第二框架构件18的上表面延伸到第二框架构件18侧面上的孔30。通道32可以限定在第二框架构件18的侧面。如图4所示，孔30可以被构造成用来容纳连接器34。在一个实施例中，连接器34可以被定位成朝向杆12的内部，以保护连接器34避免其和制动单元中的其他部件接触。还可以想到，连接器34可以定位在杆12的外侧。电缆36可以操作性地连接器34连接到应变计14。电缆36可以定位在通道32中，以避免其与制动单元的其他部件接触。应变计14可以通过连接器34将关于杆12的应力和/或应变的信息发送到通知装置38。通知装置38可以被构造用来执行若干不同的任务，包括将杆12的应力和/或应变的量转换成制动力的量，并将该信息传递给轨道车辆40中操作员。杆12的应力和/或应变可以与制动单元的制动力成比例。通知装置38可以设置在轨道车辆40上。通知装置38可以是直接设置在制动单元上的指示器面板，可以是由轨道车辆40的操作者远程手持式装置，可以是轨道车辆40的控制面板，或者是设置在轨道监测站的控制面板和/或中央处理器(CPU)。应当理解，应变计14可以通过有线连接或远程地将信号信息发送到通知装置38。应变计14或连接器34可以连接到远程信号发射装置(未示出)或接线到控制面板和/或CPU。
图5示出了制动单元50。在一个实施例中，制动单元50可以是轨道车辆上通常使用的盘式制动单元。然而，应当理解，可以使用可替代类型的制动单元，包括与自行车，汽车，公共汽车以及其他通过使用刹车片来向制动盘施加制动力的车辆结合使用的盘式制动单元。制动单元50可以包括致动器52，第一杆54，第二杆56，和至少两个刹车片58,60。刹车片58,60可分别操作性地连接到第一杆54的第一制动头59以及第二杆56的第二制动头61。在一个实施例中，第一杆54相当于图1-4中所示的杆12。第一杆54的一端可以连接到致动器52的一端，并且第一杆54的另一端可以连接到第一制动头59。第二杆56的一端可以连接到致动器52的另一端，且第二杆56的另一端可以连接到第二制动头61。
致动器52可以包括进口62，汽缸64，和风箱66。进口62可以与轨道车辆74上的加压流体源72相连通。活塞(未示出)可以定位在汽缸64内。在制动单元50的操作过程中，加压流体通过进口62供应到致动器52的气缸64中。加压流体沿纵向推动活塞。第一杆54可以连接到致动器52的一端，使得当活塞在纵向方向上移动时，连接到致动器52的第一杆54的端部可以围绕旋转轴R旋转。类似地，第二杆56也可以旋转。当杆54,56旋转时，刹车片58,60与轨道车辆74的制动盘(未示出)相接触。刹车片58,60和制动盘之间产生的摩擦能够使轨道车辆74降低行驶速度和/或使轨道车辆74停止。
基于第一杆54上承受的应变和/或应力，定位在第一杆54上的应变计68可以被构造成用来测量施加在第一刹车片58中的制动力的量。当第一杆54旋转时，第一刹车片58开始接触轨道车辆的车轮。随着致动器52继续旋转和向第一杆54施加压力，应变和/或应力逐渐变大。应变计68可以识别第一杆54上承受的应力和/或应变，并将该信息提供给通知装置70。通知装置70可以被构造为用来执行若干不同的任务，包括将杆54的应力和/或应变的量转换成制动力的量，并将该信息传递给轨道车辆74上的操作员。杆12的应力和/或应变可以与制动单元的制动力成比例。进而，通知装置70可以通知轨道车辆74的操作者由制刹车片58施加到轨道车辆74的制动盘的制动力的量。通过使用具有制动单元50的制动力传感器装置，操作者不再需要检查轨道车辆74的底部或下方的制动单元。可以远程地或直接从轨道车辆74的外部检测制动单元的制动力，而不需要凹陷或维护设备来检查车载制动单元。
图6-9示出了制动力传感器装置80(以下简称“装置80”)的另一个实施例。在一个实施例中，装置80可以包括制动力施加构件或杆82和应变计84。应当理解，应变计84可以是常规用于测量物体的应变和/或应力的任何应变计，这对于本领域技术人员是显而易见的。杆82是轨道车辆上常规使用的踏面制动单元中的杆。也可以使用其他可替代类型的杆，包括杆或承载构件，该杆或承载构件与自行车，汽车，公共汽车及通过使用刹车片来向制动盘施加制动力的其他类型的车辆结合使用的。杆82包括主体86，该主体限定至少三个孔88a，88b，88c。第一孔和第二孔88a，88b彼此平行地延伸穿过主体86的纵向长度方向，并且可以被构造成用来支撑制动单元的单独部件(下面将更详细地讨论)。第三孔88c可以垂直地延伸穿过主体86的纵向长度方向，并且还可以被构造成支撑制动单元的单独部件。
在一个实施例中，应变计84可以定位在杆82的主体86上。杆82的底表面可限定有凹部90。应变计84可以定位在凹部90中。然而，应当理解，应变计84也可以定位在杆82的不同位置。还可以考虑到，应变计84可以定位在杆82的底表面上，而不需要限定在杆82的底表面的凹部。然而，通过将应变计84定位在凹部90中，应变计84可以被避免与制动单元的其它部件接触。应变计84可以焊接到杆82或粘附到杆82，以及其他连接方法，例如紧固件。在一个实施例中，可以在应变计84上设置环保涂层以用于给应变计额外的保护而免受损坏。应变计84可以被构造为用来测量杆82的应变和/或应力。通过识别杆82的应变和/或应力，可以确定由制动单元施加到杆82的制动力。在一个实施例中，应变计84可以是矩形的。然而，应当理解，应变计84的尺寸和形状可以根据杆82的几何形状和可用空间而变化。
如图9所示，连接器92可以连接到应变计84上。电缆94可以将连接器92操作性连接到应变计84。应变计84可以通过连接器92将关于杆82的应力和/或应变的信息发送到通知装置96。通知装置96可以被构造成用来执行若干不同的任务，包括将杆82的应力和/或应变的量转换成制动力的量，并将该信息传递给轨道车辆40中操作员。杆82的应力和/或应变可以与制动单元的制动力成比例。通知装置96可以设置在轨道车辆98上。通知装置96可以是直接设置在制动单元上的指示器面板，可以是由轨道车辆98的操作者远程手持式装置，可以是轨道车辆98的控制面板，或者是设置在轨道监测站的控制面板和/或中央处理器(CPU)。应当理解，应变计84可以通过有线连接或远程地将信号信息发送到通知装置96。应变计84或连接器92可以连接到远程信号发射装置(未示出)或接线到控制面板和/或CPU。
图10示出了制动单元100连同制动力传感器装置102。在一个实施例中，制动单元100可以是轨道车辆上常规使用的胎面制动单元。然而，应当理解，可以使用可替代类型的制动单元，包括胎面制动单元或鼓式制动单元，该单元与自行车，汽车，公共汽车以及其他通过使用承载件来向车轮施加制动力的车辆相结合。在一个实施例中，制动力传感器装置102可以是图6-9所示的制动力传感器装置80。制动力传感器装置102可以包括杆104和应变计106。杆104的表面可以限定有凹部108。应变计106可以定位在杆104的凹部108中。应变计106可以通过电缆112操作性地连接到连接器110。连接器110可以连接到设置在轨道车辆116上的通知装置114。应变计106，连接器110以及通知装置114的相互作用与操作已在上文中描述。
制动单元100还可以包括空气室118，活塞杆120，主轴122，制动头124，和刹车蹄片126。空气室118可以与轨道车辆116上的加压流体源128进行流体连通。流体源128可以将加压流体供应到空气室118。活塞杆120的一端可以连接到空气室118，且活塞杆120的另一端可以通过U形夹或其他连接件连接到杆104的端部。杆104的另一端可以通过球面轴承123或一些其它类似装置连接到主轴122的一端。主轴122的另一端可以连接到制动头124。刹车蹄片126可以定位在制动头124的顶表面上。
在轨道车辆116的运行期间，可能必须要向轨道车辆116的车轮施加制动力。在这种情况下，来自流体源128的加压流体被供应到空气室118。加压流体使得活塞杆120从空气室118向杆104延伸。进而，杆104通过与活塞杆120的连接围绕旋转点R相对于制动单元100顺时针旋转。由于杆104也枢转地连接到主轴122，随着杆104通过活塞杆120顺时针旋转，杆104还使主轴122相对于杆104向上移动。当主轴122向上移动时，定位在制动头124上的刹车蹄片126被移动成与轨道车辆116的车轮制动接触，以对车轮发挥制动作用。
基于杆104上承受的应变和/或应力，定位在杆104上的应变计106可以被构造成用来测量轨道车辆116的车轮刹车蹄片施加的制动力的量。当杆104相对于制动单元100旋转时，刹车蹄片126开始接触轨道车辆116的车轮。随着活塞杆120继续作用杆104的旋转以及由杆104施加的压力的增加，应变和/或应力逐渐变大。应变计106可以被配置成用来测量该应变和/或应力。基于杆104上的应力和/或应，通知装置114可以用来识别由刹车蹄片126施加的制动力。然后，应变计106可以通过连接器110将该信息提供给通知装置114。进而，通知装置114可以向轨道车辆116的操作者通知由刹车蹄片126施加到轨道车辆116车轮的制动力的量。通过具有制动单元100的制动力传感器装置102，将不再必须操作者手动检查轨道车辆116的制动单元。制动单元100的制动力可以远程地或直接从轨道车辆116的外部测试，从而在检测过程中节省了时间和金钱。
尽管用于制动单元的制动力传感器装置的实施例在附图中示出并且在上文中已详细描述，其他实施例对于本领域技术人员将是显而易见的并且容易做出的，不脱离本发明的范围和精神。因此，先前的描述旨在是说明性的而不是限制性的。上文描述的本发明由附加权利要求限定，并且所有落入权利要求字面意思或者落入权利要求等同替换的对本发明的改变都包括在权利要求的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种制动单元的制动力传感器装置，包括：
制动单元，其包括制动力施加构件，和
位于所述制动力施加构件上的应变计，
其中所述应变计被构造成用来测量所述制动力施加构件的应力、应变、或者应力和应变，并且
其中所述制动力施加构件的应力、应变、或者应力和应变与所述制动单元施加的制动力成比例。
2.根据权利要求1所述的制动力传感器装置，所述制动单元还包括盘式制动单元；以及
所述制动力施加构件还包括可旋转地定位于所述制动单元上的杆，
其中所述杆相对于所述制动单元旋转以施加制动力。
3.根据权利要求2所述的制动力传感器装置，其中所述杆限定有凹部，该凹部被构造成用来支撑所述应变计。
4.根据权利要求2所述的制动力传感器装置，还包括连接到所述应变计的通知装置，
其中来自所述应变计的信息直接导入到所述通知装置上以确定所述制动单元施加的制动力的量。
5.根据权利要求2所述的制动力传感器装置，还包括设置在所述应变计上的环保涂层。
6.根据权利要求1所述的制动力传感器装置，所述制动单元还包括踏面制动单元；以及
所述制动力施加构件还包括可旋转地定位于所述制动单元上的杆，
其中所述杆相对于所述制动单元旋转以施加制动力。
7.根据权利要求6所述的制动力传感器装置，其中所述杆上限定有凹部，该凹部被构造成用来支撑所述应变计。
8.根据权利要求6所述的制动力传感器装置，还包括连接到所述应变计的通知装置，
其中来自所述应变计的信息直接导入到所述通知装置上以确定所述制动单元施加的制动力的量。
9.根据权利要求6所述的制动力传感器装置，还包括设置在所述应变计上的环保涂层。
10.一种具有制动力传感装置的轨道车辆，包括：
轨道车辆，其包括制动单元，所述制动单元包括制动力施加构件；以及
位于所述制动力施加构件上的应变计，
其中所述应变计被构造成用来测量所述制动力施加构件的应力、应变、或者应力和应变，并且
其中所述制动力施加构件的应力、应变、或者应力和应变与所述制动单元施加的制动力成比例。
11.根据权利要求10所述的轨道车辆，所述制动单元还包括盘式制动单元；以及
所述制动力施加构件还包括可旋转地定位于所述制动单元上的杆，
其中所述杆相对于所述制动单元旋转以施加制动力。
12.根据权利要求11所述的轨道车辆，其中所述杆上限定有凹部，该凹部被构造成用来支撑所述应变计。
13.根据权利要求11所述的轨道车辆，还包括连接到所述应变计的通知装置，
其中来自所述应变计的信息直接导入到所述通知装置上以确定所述制动单元施加的制动力的量。
14.根据权利要求11所述的轨道车辆，还包括设置在所述应变计上的环保涂层。
15.根据权利要求10所述的轨道车辆，所述制动单元还包括踏面制动单元；以及
所述制动力施加构件还包括可旋转地定位于所述制动单元上的杆，
其中所述杆相对于所述制动单元旋转以施加制动力。
16.根据权利要求15所述的轨道车辆，其中所述杆上限定有凹部，该凹部被构造成用来支撑所述应变计。
17.根据权利要求15所述的轨道车辆，还包括连接到所述应变计上的通知装置，
其中来自所述应变计的信息直接导入到所述通知装置上以确定所述制动单元施加的制动力的量。
18.根据权利要求15所述的轨道车辆，还包括设置在所述应变计上的环保涂层。
19.一种测量由制动单元施加的制动力的方法，包括以下步骤：
a)提供制动单元，该制动单元包括：
制动力施加构件；和
位于所述制动力施加构件上的应变计；
b)利用所述制动力施加构件施加制动力；以及
c)利用所述应变计来测量制动力施加构件施加的应力、应变、或者应力和应变，
其中所述制动力施加构件上的应力、应变、或者应力和应变与所述制动单元上施加的制动力成比例。
20.根据权利要求19所述的测量由制动单元施加的制动力的方法，还包括将应变计测量的应力、应变、或者应力和应变的相关信息发送到通知装置的步骤。
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