CN107223099A - 用于制动单元的活塞冲程传感器布置 - Google Patents

Abstract

一种用于制动单元的活塞冲程传感器布置，其包括制动单元以及支撑在制动单元上的接近传感器，该制动单元包括活塞和活塞管。基于活塞管相对于接近传感器的位置，该接近传感器可以确定活塞在制动单元中的位置。接近传感器可以是电感式接近传感器。活塞管的外周表面上可以设有凹槽。当制动单元处于非使用位置时，接近传感器可以探测到活塞管的金属。当制动单元处于使用位置时，接近传感器不会探测到活塞管的金属。

Description

用于制动单元的活塞冲程传感器布置

技术领域

本发明涉及一种活塞冲程传感器布置，特别涉及一种用于轨道车辆的制动单元的活塞冲程传感器布置。

背景技术

联邦法规对于轨道车辆上的制动单元的检查现在要求，每辆通勤和短程城际客运列车在放置或者继续服务的每天都应接受至少一次I级制动检测。司机必须向制动系统施加增压流体，并确保盘式制动单元的卡钳上的刹车片适当地接触轨道车辆的盘的盘表面。列车司机必须沿着列车的长度行走，观察核实片和盘相接触。在这样的检查过程中，对于司机来说，通常很难看到并恰当地识别制动，特别是在盘式制动单元位于轨道车辆舱内的列车车厢中。当制动单元被设置在轨道车辆的车舱内时，通常需要司机采用检查井或维修设施以接近轨道车辆的舱内部分来检查制动单元。

根据上述内容，需要一种布置，其能够利用电信号为列车司机提供关于制动单元的运行状况的指示。需要一种布置，其能够识别制动单元是处于使用位置还是松开位置。还需要提供一种可替代的方式，以执行可视的行前制动功能检查。

发明内容

在一实施方式中，一种用于制动单元的活塞冲程传感器布置包括具有活塞和活塞管的制动单元，以及支撑在制动单元上的接近传感器。基于活塞管相对于接近传感器的位置，该接近传感器可以确定活塞在制动单元中的位置。

该接近传感器可以是电感式接近传感器。该活塞管的外周表面上可以设有凹槽。当制动单元处于非使用位置时，接近传感器可以探测活塞管的金属。当制动单元处于使用位置时，接近传感器不会探测到活塞管的金属。当制动单元处于使用位置时，接近传感器可以朝向活塞管上的凹槽。当制动单元在非使用位置时，接近传感器可以朝向活塞管的一部分，该部分不包括凹槽。活塞管的外周表面可以设置有凸部。当制动单元被使用时，接近传感器可以朝向活塞管上的凸部。当制动单元未被使用时，接近传感器不会朝向活塞管上的凸部。气压指示器可以设置在流体源与制动单元之间的流体通道上。通知装置可以与接近传感器和气压指示器相连接。气压指示器可以被配置用于发送信息至通知装置，识别供给至制动单元的气压值。来自接近传感器的信息可以被送往通知装置，以明确活塞在制动单元中的位置。制动单元可以是盘式制动单元。接近传感器可以被配置用于探测制动单元的活塞何时处于超行程的位置。制动单元可以包括锚固法兰，其支撑活塞和活塞管。接近传感器可以设置在锚固法兰上，邻近活塞管。

在另一实施方式中，一种具有活塞冲程传感器布置的轨道车辆包括具有制动单元和位于制动单元上的接近传感器的轨道车辆，制动单元包括活塞和活塞管。基于活塞管相对于接近传感器的位置，接近传感器可以确定活塞在制动单元中的位置。

接近传感器可以是电感式接近传感器。该活塞管的外周表面上可以设有凹槽。当制动单元处于非使用位置时，接近传感器可以探测活塞管的金属。当制动单元处于使用位置时，接近传感器不会探测到活塞管的金属。当制动单元在使用位置时，接近传感器可以朝向活塞管上的凹槽。当制动单元在非使用位置时，接近传感器可以朝向活塞管的一部分，该部分不包括凹槽。活塞管的外周表面可以设置有凸部。当制动单元被使用时，接近传感器可以朝向活塞管上的凸部。当制动单元未被使用时，接近传感器不会朝向活塞管上的凸部。气压指示器可以设置在流体源与制动单元之间的流体通道上。通知装置可以与接近传感器和气压指示器相连接。气压指示器可以被配置用于发送信息至通知装置，明确被施加在制动单元上的气压值。来自接近传感器的信息可以被送往通知装置，以明确活塞在制动单元中的位置。制动单元可以是盘式制动单元。接近传感器可以被配置用于探测制动单元的活塞何时处于超行程的位置。制动单元可以包括锚固法兰，其支撑活塞和活塞管。接近传感器可以设置在锚固法兰上，邻近活塞管。

在另一实施方式中，一种确定制动单元的活塞冲程位置的方法包括以下步骤：提供制动单元以及设置在制动单元上的接近传感器，该制动单元包括活塞和活塞管；从接近传感器向活塞管发射探测信号；以及基于活塞管相对于从接近传感器发射的探测信号的位置，确定活塞在制动单元中的位置。活塞管的外周表面上可以设有凹槽。当制动单元被使用时，从接近传感器发射的探测信号可以朝向活塞管上的凹槽。当制动单元没有被使用时，从接近传感器发射的探测信号可以朝向活塞管的一部分，该部分不包括凹槽。

从以下结合附图的详细描述中，可以了解更多细节和优势。

附图说明

图1是根据本发明的一实施方式的用于制动单元的活塞冲程传感器布置的主视立体图；

图2A是图1中制动单元沿线2A-2A的剖面图；

图2B是图1中制动单元沿线2B-2B的剖面图；

图3是根据本发明的一实施方式的活塞管的主视立体图；

图4是图3的活塞管的侧视图；

图5是根据本发明的处于非使用位置的接近传感器和活塞管的截面图；

图6是图5中的接近传感器和活塞管处于使用位置的截面图；

图7是图5中的接近传感器和活塞管处于超行程位置的截面图；以及

图8是根据本发明的另一实施方式的活塞管的侧视图。

具体实施方式

以下为了说明的目的，所用空间方向词语应相对于所参考的实施方式，如其在附图、图示，或者以下详细说明中的其他描述中的方向一样。然而，应了解的是，下文所描述的实施方式可以涵盖多种替代变形和配置。还应了解的是，附图、图示或本文中的其他描述中的具体的组件、装置、特征，以及操作程序仅仅是示例性的，并且不应被理解为限制。

本发明大体涉及一种用于制动单元的活塞冲程传感器布置，特别涉及一种用于盘式制动单元的活塞冲程传感器布置，其包括接近传感器。图1-8示出了活塞冲程传感器布置的组件的一些优选而非限定的实施方式。

参考图1-2B，示出了制动单元10。在一实施方式中，制动单元10可以是轨道车辆中常用的盘式制动单元的一部分。然而，应了解的是，制动单元的替代类型也可以被应用，包括同样用于自行车、汽车、客车以及其他类型车辆的盘式制动单元，这些车辆都采用制动盘来向车轮产生制动力。制动单元10包括汽缸12、锚固法兰14、第一和第二伸展元件16a、16b，以及波纹管18。汽缸12和锚固法兰14采用定位环21和多个紧固件20彼此固定。如图2A所示，定位环21设置在汽缸12和锚固法兰14之间，并且紧固件20将汽缸12和锚固法兰14锁定为固定连接。进口22从汽缸12向外延伸，进口22被配置用于从轨道车辆42上的流体源40向制动单元10提供增压流体。气压指示器41可以设置在流体源40和进口22之间的流体通道中，以测量提供给制动单元10的气压。在一实施方式中，气压指示器41可以为压力传感器。伸展元件16a、16b被配置用于连接至盘式制动单元(未示出)的卡钳组件(未示出)。

接近传感器30可以插入并穿过设置在锚固法兰14上的开口。接近传感器30可以被用于探测附近物体的存在，特别是金属物体的存在，而无需与物体进行任何物理接触。接近传感器30发射探测信号S，并识别回波信号中的变化。基于回波信号的值和提供给制动单元10的气压，通知装置38确定目标物体的位置。多种类型的接近传感器可以被用于制动单元10，包括电容式位移传感器、光学传感器、涡流传感器、电感式传感器、激光传感器、磁性传感器、雷达传感器、声纳传感器或超声传感器，等等。在一优选实施方式中，采用电感式接近传感器。接近传感器30可以为圆柱形并安装在锚固法兰14中。还应了解的是，接近传感器30可以为梯形、三角形、矩形或椭圆横截面的形状。接近传感器30可以穿入锚固法兰14，利用锁紧螺母(未示出)来将接近传感器30固定在适当的位置。接近传感器30也可以采用摩擦配合安装，但是还可以想到采用紧固件以及法兰或粘结剂来安装接近传感器30。电缆32将接近传感器30连接至连接器34。连接器34通过法兰36固定在锚固法兰14上。接近传感器30通过连接器34发送位置输出信息至通知装置38。气压指示器41也可以与通知装置38通信连接，以发送气压信息至通知装置38。通知装置38可以是直接设置在制动单元10上的指示面板、轨道车辆的司机手持的远程手持单元、轨道车辆的控制面板，或者设置在轨道监测站的控制面板和/或中央处理单元(CPU)。应了解的是，连接器34可以通过有线连接或远程地发送信号信息。连接器34可以连接至远程信号发射装置(未示出)或硬件连接至控制面板和/或CPU。

如图2A和2B所示，制动单元10容纳有活塞组件，活塞组件被配置用于向轨道车辆的制动盘施加制动力。如前所述，主轴头24可以连接至卡钳组件，卡钳组件向轨道车辆的制动盘施加制动力。主轴头24可以螺纹固定在容纳于制动单元10中的主轴44上。主轴44可以沿着制动单元10的纵轴L移动。波纹管18可以从锚固法兰14延伸至主轴套28。波纹管18采用锁紧环26固定在制动单元10上。应了解的是，波纹管18可以采用其他方式固定，例如粘结剂、紧固件、扎带或焊接。主轴套28可以设置在主轴44的邻近主轴头24的一端。如图2A所示，主轴套28可以保持在主轴头24和主轴44之间。

制动单元10内还设有夹头支撑件46。夹头支撑件46的一端环绕主轴44，夹头支撑件46的另一端连接至锚固法兰24的一端。夹头支撑件46和锚固法兰14包括相应的彼此连接的螺纹端。偏置元件48设置在夹头支撑件46的一端。第一夹头50也设置在夹头支撑件46内，并且围绕主轴44设置。由于偏置元件48被第一夹头50压缩，偏置元件48产生了相对于第一夹头50的偏置力。

第二夹头52围绕主轴44的下部设置，并且设置在制动单元10的活塞管54内。在制动单元10运行过程中，活塞管54引起第二夹头52的运动。接近传感器30设置在锚固法兰14中，邻近活塞管54。

凹槽56设置在活塞管54的外表面上。凹槽56可以是形成于活塞管54中的切口或凹陷。凹槽56可以围绕活塞管54的整个外周表面延伸。凹槽56可以限定在活塞管54上，处于邻近锚固法兰14上设置接近传感器30的位置上。凹槽56可以设置在围绕活塞管54的外表面，因为在制动单元10运行过程中，活塞管54可能会旋转。不管活塞管54相对于接近传感器30的角定向如何，接近传感器30都能够读取活塞管54的位置。应了解的是，除了采用凹槽56，活塞管54的外周表面可以延伸有凸部57(参见图8)。凸部57可以为方形的，以确保从接近传感器30精确读数。更多关于凹槽56的细节将在下文中提供。

虽然凹槽56被用于活塞管54，同样可以想到的是，可以替换为设置在活塞管54上的孔。与制动单元10的活塞管54可能在制动单元10运行过程中经历旋转运动不同，一些活塞管可能只沿着线性方向运动而没有旋转运动。因为活塞管在这一过程中不会旋转，所以无需围绕活塞管的整个外周表面设置凹槽。因此，一个或多个孔可以被钻入线性活塞管邻近接近传感器的部分。

制动单元10的汽缸12中限定了第一腔室58和第二腔室59，并且容纳有偏置元件60和活塞62。偏置元件60可以设置在第二腔室59中。活塞管54和活塞62可以焊接在一起。在制动单元10运行过程中，增压流体通过进口22提供至第一腔室58。增压流体作用于活塞62的一侧，因此压缩偏置元件60。随着偏置元件60被压缩，产生了相对于活塞62的偏置力。随着活塞62进一步进入制动单元10，活塞62和活塞管54沿着制动单元10的纵轴L向上移动。活塞管54向第二夹头52移动并与之接触。随着活塞管54向上移动，第二夹头52开始夹紧主轴44，从而使得主轴44在制动单元10中向上移动。主轴44沿着制动单元10的纵轴L移动，因此进一步将主轴头24移出制动单元10。随着主轴头24被进一步移出制动单元10，转动力被施加在卡钳组件(未示出)上，其通过刹车片向轨道车辆的制动盘施加压力。在这一运动过程中，活塞管54沿着制动单元10的纵轴L在锚固法兰14中相对于接近传感器30移动。

参考图3和图4，对活塞管54的凹槽56进行更加详细的描述。如图所示，凹槽56设置在活塞管54上，并且围绕活塞管54的外周表面延伸。凹槽56可以设置在活塞管54的整个外周表面上，或者仅设置在活塞管54的外周表面的一部分上。凹槽56的前缘64和凹槽56的后缘66都设置在活塞管54上。凹槽56的前缘64设置在接近主轴头24的位置，凹槽56的后缘66设置在接近汽缸12的位置(参见图2A)。

参考图2A、2B和图5-7，描述了一种确定活塞在制动单元中的位置的方法。当接近传感器30被激活，接近传感器30发射探测信号S。如上所述，探测信号S可以是任意类型的反馈信号，包括声纳、雷达、激光、磁性，或者任何其他电信号。在一实施方式中，接近传感器30为电感式接近传感器30，其被配置用于通过采用磁场来探测金属物体的存在，例如活塞管54。接近传感器30发射探测信号S，从而基于活塞管54相对于接近传感器30发射的探测信号S的位置以及提供给制动单元10的气压值，来确定活塞62和活塞管54在制动单元10中的位置。如图1、2A和5所示，当活塞管54处于非使用位置时，探测信号S接触活塞管54的外周表面。在一实施方式中，探测信号S探测活塞管54上的金属。基于金属探测，探测信号S将位置输出信息转送回通知装置38，即接近传感器30探测到金属物体的存在。气压指示器41也会发送气压信息至通知装置38。在制动单元10的非使用位置，接近传感器30会探测金属物体，气压指示器41会指示没有气压被提供至制动单元10。此时，通知装置38会激活制动单元10未被使用的指示灯或警报信号。

当制动单元10被使用时，活塞62和活塞管54沿着制动单元10的纵轴L移动。如图1、2A和6所示，当制动单元10被使用时，凹槽56的前缘64被移动经过探测信号S，凹槽56会与接近传感器30发射的探测信号S对准。探测信号S探测到凹槽56中没有金属存在，并提供这一位置输出信息至通知装置38。气压指示器41也会发送气压信息至通知装置38，表明气压被提供至制动单元10。由于没有金属存在并且有气压向制动单元10供应，通知装置38识别制动单元10处于使用位置。本领域技术人员能够理解的是，凹槽56具有适当深度和宽度的切口，因此当活塞管54处于非使用位置时，接近传感器30探测到活塞管54上的金属，并且当活塞管54处于使用位置时，接近传感器30探测到活塞管54上没有金属。还应了解的是，接近传感器30可以不被配置为探测金属。可替代地，接近探测器30可以被配置为探测固体物体，例如活塞管54，以及不存在固体物体，例如凹槽56。

如图1、2A和7所示，当制动单元10超行程时，凹槽56的前缘64和后缘66被朝向主轴头24移动经过探测信号S。在运行过程中，制动单元10可能会由于缺少刹车片(未示出)或者制动单元10的内部故障而变得超行程。这种情况会导致活塞管54被推至超过预期位置而进入超行程位置。意识到这种情况对车辆驾驶员来说是有利的，这样可以对制动单元10的适当结构进行修理和维护。当后缘66移动经过探测信号S，接近传感器30会再次探测到活塞管54的金属，并且将这一位置输出信息发回至通知装置38。气压指示器41发送气压信息至通知装置38，指示气压被供应至制动单元10。基于接近传感器30探测到金属物体以及气压指示器41指示施加了气压，通知装置38可以识别出制动单元10处于超行程的位置。

本领域技术人员容易想到的是，活塞管54在制动单元10中的位置可以通过在活塞管54上设置凸部57来确定。这种方法类似于在活塞管54上采用凹槽56的方法。当制动单元10被使用，从接近传感器30发射的探测信号S会朝向活塞管54上的凸部57。当制动单元10未被使用，从接近传感器30发射的探测信号S不会朝向活塞管54上的凸部57。探测信号S会朝向活塞管54的其他部分。

通过采用制动单元上的这种活塞冲程传感器布置，无需从轨道车辆的底部或下部检查制动单元。制动单元可以被远程或直接从轨道车辆的外部检测，无需检查井或维修设施来检查舱内的制动单元。这种布置还能够辅助识别制动单元10的超行程情况，从而可以采取迅速而及时的纠错动作。

虽然以上结合附图和说明详细描述了用于制动单元的活塞冲程传感器布置的实施方式，但是在未超出本发明的范围和精神的情况下，本领域的技术人员能够容易地想到其他实施方式。因此，前述内容仅意在说明而非限制。以上所述本发明由所附权利要求所限定，在权利要求所有等同的意义和范围内对本发明的变型都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种用于制动单元的活塞冲程传感器布置，其包括：

制动单元，其包括活塞和活塞管；以及

接近传感器，其支撑在所述制动单元上，

其中，基于所述活塞管相对于所述接近传感器的位置，所述接近传感器确定所述活塞在所述制动单元中的位置。

2.根据权利要求1所述的活塞冲程传感器布置，所述接近传感器还包括电感式接近传感器。

3.根据权利要求2所述的活塞冲程传感器布置，其中所述活塞管的外周表面上设有凹槽，并且

其中，当所述制动单元处于非使用位置时，所述接近传感器探测到所述活塞管的金属，以及

其中，当所述制动单元处于使用位置时，所述接近传感器未探测到所述活塞管的所述金属。

4.根据权利要求1所述的活塞冲程传感器布置，其中所述活塞管的外周表面上设有凹槽，并且

其中，当所述制动单元处于使用位置时，所述接近传感器朝向所述活塞管上的所述凹槽，以及

其中，当所述制动单元处于非使用位置时，所述接近传感器朝向所述活塞管的一部分，该部分不包括所述凹槽。

5.根据权利要求1所述的活塞冲程传感器布置，其中所述活塞管的外周表面上设有凸部，并且

其中，当所述制动单元被使用时，所述接近传感器朝向所述活塞管上的所述凸部，以及

其中，当所述制动单元未被使用时，所述接近传感器不朝向所述活塞管的所述凸部。

6.根据权利要求1所述的活塞冲程传感器布置，进一步包括气压指示器，其设置在流体源与所述制动单元之间的流体通道中，以及

通知装置，其连接至所述接近传感器和所述气压指示器，

其中所述气压指示器被配置为发送信息至所述通知装置，来识别被提供给所述制动单元的气压值，以及

其中来自所述接近传感器的信息被送至所述通知装置，以识别所述活塞在所述制动单元中的位置。

7.根据权利要求1所述的活塞冲程传感器布置，所述制动单元还包括盘式制动单元。

8.根据权利要求1所述的活塞冲程传感器布置，其中所述接近传感器被配置用于探测所述制动单元的所述活塞何时处于超行程位置。

9.根据权利要求1所述的活塞冲程传感器布置，所述制动单元进一步包括锚固法兰，其支撑所述活塞和所述活塞管，

其中，所述接近传感器被设置在所述锚固法兰中，邻近所述活塞管。

10.一种具有活塞冲程传感器布置的轨道车辆，其包括：

轨道车辆，其包括制动单元，所述制动单元包括活塞和活塞管；以及

接近传感器，其位于所述制动单元上，

其中，基于所述活塞管相对于所述接近传感器的位置，所述接近传感器确定所述活塞在所述制动单元中的位置。

11.根据权利要求10所述的轨道车辆，所述接近传感器还包括电感式接近传感器。

12.根据权利要求11所述的轨道车辆，其中所述活塞管的外周表面上设有凹槽，并且

其中，当所述制动单元处于非使用位置时，所述接近传感器探测到所述活塞管的金属，以及

其中，当所述制动单元处于使用位置时，所述接近传感器未探测到所述活塞管的所述金属。

13.根据权利要求10所述的轨道车辆，其中所述活塞管的外周表面上设有凹槽，并且

其中，当所述制动单元被使用时，所述接近传感器朝向所述活塞管上的所述凹槽，以及

其中，当所述制动单元未被使用时，所述接近传感器朝向所述活塞管的一部分，该部分不包括所述凹槽。

14.根据权利要求10所述的轨道车辆，其中所述活塞管的外周表面上设有凸部，并且

其中，当所述制动单元被使用时，所述接近传感器朝向所述活塞管上的所述凸部，以及

其中，当所述制动单元未被使用时，所述接近传感器不朝向所述活塞管的所述凸部。

15.根据权利要求10所述的轨道车辆，进一步包括气压指示器，其设置在流体源和所述制动单元之间的流体通道中，以及

通知装置，其与所述接近传感器和所述气压指示器连接，

其中所述气压指示器被配置为发送信号至所述通知装置，以识别供给至提供给所述制动单元的气压值，以及

其中来自所述接近传感器的信息被送至所述通知装置，以识别所述活塞在所述制动单元中的位置。

16.根据权利要求10所述的轨道车辆，所述制动单元进一步包括盘式制动单元。

17.根据权利要求10所述的轨道车辆，其中所述接近传感器被配置为探测所述制动单元何时处于超行程位置。

18.根据权利要求10所述的轨道车辆，所述制动单元还包括锚固法兰，其支撑所述活塞和所述活塞管，

其中所述接近传感器设置在所述锚固法兰中，邻近所述活塞管。

19.一种用于制动单元的确定活塞冲程位置的方法，其包括步骤：

a)提供制动单元，其包括：

活塞和活塞管；以及

接近传感器，其设置在所述制动单元上；

b)从所述接近传感器向所述活塞管发射探测信号；以及

c)基于所述活塞管相对于所述接近传感器发射的所述探测信号的位置，确定所述活塞在所述制动单元中的位置。

20.根据权利要求19所述的用于制动单元的确定活塞冲程位置的方法，其中所述活塞管的外周表面上设有凹槽，

其中，当所述制动单元被使用时，所述接近传感器发射的所述探测信号朝向所述活塞管上的所述凹槽，以及

其中，当所述制动单元未被使用时，所述接近传感器发射的所述探测信号朝向所述活塞管的一部分，该部分不包括所述凹槽。