CN109690115B - 磨损感测 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特别是用于机动车辆的制动系统和磨损监测，包括应答器，其中所述应答器被设计和定位和/或固定在所述制动系统中，使得当达到所述制动系统的可预先确定的磨损状态时，通过所述制动系统的配合几何形状使所述应答器停用。

Description

磨损感测

技术领域

本发明涉及磨损感测，特别是为了能够确定和指示机动车辆上的制动磨损。

背景技术

现有技术已经公开了使用电子传感器监测制动蹄或衬片元件以及制动盘或制动鼓的磨损状态并且如果制动磨损超出特定量值则发出警告信息的可能性。此外，现有技术还公开了机械操作的磨损指示器，其光学地或触觉地为机动车辆的使用者提供机动车辆的制动系统的磨损状态的指示。现有技术中已知的电气操作的磨损指示系统的缺点在于，总是需要将磨损传感器布线和连接到电压源和监测单元。为此目的，必须将缆线敷设在制动器的部分温度临界区域中，其中敷设在制动区域中的这些缆线的故障敏感性和灵敏度有时非常高。因此，现有技术中已知的磨损指示装置的可靠性不足以满足安全性方面的要求，同时使制动衬片能够以经济可行的方式使用。机械磨损传感器通常不够精确，而且在某些情况下还需要机动车辆的制动系统中的主要结构干预。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的用于确定机动车辆的制动系统的磨损状态的可能性，其中特别是旨在最小化对制动系统的结构设计的干预。

所述目的通过如下所述的制动系统和磨损监测系统来实现。

根据本发明，所述制动系统包括应答器，其中所述应答器被设计和定位和/或固定在所述制动系统中，使得当达到所述制动系统的预选或预定的磨损状态时，通过所述制动系统的配合几何形状使所述应答器停用。所述应答器是设计有用于模拟接收和传输电信号、特别是电磁波的天线的电路。根据本发明，应答器布置并固定在制动系统中，使得如果制动系统达到特定的磨损状态，则通过制动系统的配合几何形状来停用应答器。在这种情况下，在一个实施方案中，可以通过破坏应答器来停用应答器。作为替代方案，配合几何结构还可以覆盖或屏蔽应答器，使得来自应答器的信号不再能够前进到布置在制动系统外部的读取器。换句话说，应答器被停用的状态是没有信号从应答器传递到位于制动系统外部的读取器的状态。该状态向制动系统的使用者指示制动系统中的磨损已经进行到使得必须执行制动系统的维护。

优选地，所述应答器被构造为RFID(射频识别)芯片。RFID芯片以非常经济的方式商购。在这种情况下，构造为RFID芯片的应答器可以特别完美地适应制动系统中相应安装位置的要求。在这方面，应答器尤其可以容纳在保护罩中或由后者保护，通过该保护罩，应答器在每种情况下都可以免受高温(高达300℃)和免受制动系统的区域中的异物的机械影响。特别优选地，在这种情况下，应答器或其保护罩可以另外设置有外部几何形状，该外部几何形状允许应答器与制动系统上的相应配合几何形状至少部分地形锁定地配合。

进一步优选地，所述应答器优选地设计为无源RFID芯片。无源RFID芯片的优点在于，其不需要专用的能量供应，例如电池或电连接，以便将信号传输到读取器。相反，设计为无源RFID芯片的应答器从由读取器发射并且激励应答器(特别是应答器的谐振电路)并在应答器中产生特定的响应信号的无线电波馈电。所述响应信号经由应答器的天线在读取器的方向上发回，并在那里被识别和分配。特别有利地，这种作为无源RFID芯片的构成使得应答器能够在制动系统上以非常小的方式和完全自主地布置，即，没有专用的能量供应。有利地，这不需要对制动系统的几何形状进行任何改变。由于在制动系统中布置应答器导致的重量增加甚至可以忽略不计，因为设计为无源RFID芯片的应答器基本上不超过一克范围内的质量。

有利地，所述应答器粘结地固定在所述制动系统上。特别地，粘合连接或焊接连接可以用于固定应答器。粘合连接的优点在于，其可以在不同(包括非金属)的材料之间以简单的方式制造。特别优选地，借助于粘合连接，应答器可以固定到制动系统的外部几何形状上，该外部几何形状通过制动系统的配合几何形状特别可靠地到达。以这种方式，当达到制动系统的预选磨损状态时，可以确保应答器的可靠停用。如果可以确保从制动系统安全地拆卸和移除应答器，则为了停用应答器，通过配合几何形状将其从制动系统拆卸就足够了，而不管它是否在过程中也被破坏。在这种情况下，具有指向制动系统的读取器的使用者也确定衬片磨损已经达到限值。有利地，在制动系统的这种变型的情况下，应答器的残留物不会留在制动系统上。

有利地，所述应答器固定在所述制动系统的一个移动部上，其中在所述移动部相对于所述制动系统的固定部相对运动的情况下，所述固定部的配合几何形状通过机械作用破坏所述应答器或者针对外部使其屏蔽而免受电磁波。有利地，在应答器在制动系统上的粘合连接的情况下，应答器的停用也可以包括应答器被刮下并且与制动系统上的固定几何形状分离。特别优选地，制动蹄或制动器的致动活塞被视为制动系统的移动部。进一步优选地，衬片支架、S形凸轮或制动系统的膨胀楔被定义为制动系统的移动部。换句话说，特别地，制动系统的相对于又固定在机动车辆的底盘上的制动支架移动的部分应视为移动部。在这方面，制动钳(其又具有相对于制动钳移动的两个衬片元件)也应被视为本发明意义的移动部。将应答器布置在制动系统的移动部上的优点在于，特别是在盘式制动器或鼓式制动器的情况下，相应的制动衬片元件和相关部件的致动行程与已经发生在衬片元件上的磨损直接相关。在这方面，致动行程的大小或行程距离是制动系统的磨损的直接指示。这种关系可以通过固定到移动部(尤其是连接到制动蹄、制动衬片或衬片支架)的应答器来利用，并且因此在到达特定行程距离的情况下被设置在制动系统的固定部(例如制动支架或制动系统的壳体)上的配合几何形状所覆盖和屏蔽或破坏。结果，以特别简单的方式，可以根据应答器在制动系统的移动部上的特定固定位置的变化来确定设想的限值磨损，并且以相应高的精度设定限值磨损。

进一步优选地，所述应答器固定在所述制动系统的第一移动部上，其中在第一移动部相对于所述制动系统的第二移动部相对运动的情况下，第二移动部破坏所述应答器或使其屏蔽而免受电磁辐射。作为应答器固定在制动系统的固定部上的替代方案，应答器也可以固定在制动系统的第一移动部上，第一移动部相对于第二移动部相对移动。这里实现的效果，即，在两个移动部之间获得特定的相对运动状态，意味着应答器的破坏或屏蔽导致其不可操作性，类似于上述设计变型。特别地，在这种情况下，应答器可以固定在例如相对于制动系统的浮动卡钳移动的致动元件上。在这种情况下，浮动卡钳同样应视为相对于制动系统的制动支架的移动部。在这种情况下，特别地，由于配合几何形状撞击应答器并且所述配合几何形状设置在制动钳上或致动元件上，因此所述应答器可以被停用。有利地，所述应答器固定在制动钳的内侧，使得当达到预选的致动行程时，所述应答器被所述制动系统的衬片支架破坏。在将应答器布置在制动钳的内侧的情况下，制动钳与盘式制动系统的摩擦配合件绝热。结果，应该预期到应答器的寿命更长。在已经达到衬片元件的最大磨损状态之后衬片变化的情况下，将新的应答器粘接到制动钳的内侧，优选地在与先前使用的被破坏的应答器相同的位置。

优选地，所述应答器保持在制动衬片元件的切口中。在这种情况下，制动衬片元件有利地是盘式制动器的衬片元件或制动蹄。特别优选地，在这种情况下，应答器以其功能所需的部分(例如谐振电路或天线的环路)突出到制动衬片的区域中。由于磨损并因此减小制动衬片厚度，所以从特定限值开始，应答器也被鼓式制动器或制动盘磨损并因此停用。这里特别有利的是，在应答器被破坏之后，应答器与制动衬片元件一起可以由具有新的功能性应答器的新制动衬片元件代替。在这种情况下，不需要从制动衬片元件拆卸应答器或类似的附加工作步骤。

进一步优选地，所述应答器放置在制动衬片支架上并保持在那里。作为将应答器引入到设置于制动衬片的切口中的替代方案，所述应答器也可以横向或靠近制动衬片放置在制动衬片支架上，例如制动蹄网或用于盘式制动器的衬片元件的衬片支板，并且可以保持在那里。为此目的，特别地，粘结连接是合适的，尽管可以替代地或额外地通过例如力锁定连接来制造或增强。简单地将应答器放置在相应的制动器支架上的有利之处在于，不需要对现有的制动元件进行任何改变或结构干预，并且标准制动系统的衬片支架可以配备有根据本发明的应答器。

特别优选地，所述应答器粘合连接在衬片保持弹簧上，所述衬片保持弹簧能够以形锁定和/或力锁定的方式固定在制动系统和制动衬片支架上。当应答器固定在衬片固定弹簧上时，它可以与弹簧一起设置，特别是如果新的制动衬片通过衬片固定弹簧固定地夹紧在衬片支板上，并且如果合适的话以形锁定的方式额外固定。在这种情况下，特别地，可以提供其上布置有应答器的衬片保持弹簧，而与制动系统的制动衬片的尺寸和几何形状无关。因此，可以显著改善可用性的多功能性以及磨损监测的制造成本。此外，如果在实际达到限值磨损之前更换制动衬片，并且因此应答器尚未停用，则可以重新使用衬片保持弹簧和应答器。

特别优选地，所述应答器能够固定在所述制动系统的致动元件上，其中在超出预设的致动行程的情况下，通过所述制动系统的固定部的机械作用使所述应答器停用。作为固定在上述固定位置之一上的应答器的替代方案或补充，应答器可以固定、优选粘合连接到制动系统的致动元件上。以类似于利用衬片元件和衬片支架元件的致动行程的方式，在这种情况下也使用致动元件，例如用于鼓式制动器的膨胀楔形单元的活塞或者盘式制动系统的致动汽缸，可以使用由致动元件与应答器一起覆盖的距离作为制动系统磨损的指示。以对应于应答器的固定位置的方式，在这种情况下，配合几何形状被构造成使得它破坏应答器或屏蔽应答器而免受外部引入的电磁波。有利地，在固定到制动系统的致动元件的情况下，应答器可以被转移到制动系统的其中温度低于在衬片元件处所传递的温度的区域中，例如制动蹄或制动系统的衬片支架。这确保了可靠地使用应答器，特别是在制动器的连续操作期间。

优选地，所述应答器固定在用于将制动衬片固定于制动衬片支架的铆钉元件上，其中所述铆钉元件和所述应答器布置在所述制动衬片上的切口中。特别是对于衬垫借助于铆钉施加并固定在制动衬片支架上的优选情况，铆钉的头部可以用于在其上布置和固定应答器。特别地，在这种情况下，铆钉元件或铆钉元件的头部和应答器共同埋在制动衬片的切口中。一旦制动衬片达到特定的磨损状态并且被磨损特定厚度，则应答器也被制动盘或制动系统的制动鼓磨掉并最终停用。为了直接在制动衬片上使用，应答器优选地具有特别高的热负载能力。

可选地或另外地，优选地，所述应答器固定在鼓式制动器的S形凸轮的轴上，使得在达到S形凸轮的特定旋转角度的情况下，所述应答器被形成在所述制动系统的壳体上的覆盖几何形状针对外部屏蔽。特别是在鼓式制动器的情况下，为了改善应答器对电磁波的可接入性，所述应答器可以布置在用于致动鼓式制动器的S形凸轮的轴上。在这种情况下，应答器与S形凸轮一起旋转，其中S形凸轮在制动系统的轴承上的特定旋转角度位置表示制动系统的特定磨损状态。有利地，覆盖几何形状设置在制动系统的壳体上并且在从制动系统的特定磨损开始的S形凸轮的最大旋转状态下覆盖应答器，使得不能朝向和远离应答器传输电磁波。

在另一个优选实施方案中，应答器经由至少一个连接元件悬挂在鼓式制动器的两个制动蹄之间，其中在应答器的区域中设置预定的断开位置，并且其中在达到预选的相互间距时，制动蹄将应答器撕开。这种非常简单的实施方案允许将应答器插入现有的制动系统中，其中应答器以类似于复位弹簧的安装位置的方式悬挂在鼓式制动器的两个制动蹄之间。在这种情况下，用于将应答器布置并固定在制动蹄之间的连接元件优选是比应答器本身的区域更稳定的设计，其中由此在应答器上设置预定的断开位置。当在鼓式制动器的制动蹄上达到特定磨损时，所述制动蹄必须彼此间隔得更远，以便继续与制动鼓接触。在这种情况下，从应答器通过连接元件和间接地通过彼此分开的制动蹄被撕开时开始，可以预选两个制动蹄的间距的特定限值。

在另一个优选实施方案中，应答器可以布置在鼓式制动器的S形凸轮上，使得当达到S形凸轮的特定旋转角度时，应答器被配合在S形凸轮上的制动蹄直接或间接地破坏。有利地，在这种情况下，可以精确地设定从应答器被破坏时开始的S形凸轮的旋转位置。

在可选择的优选实施方案中，应答器固定在制动系统的固定部上，其中在制动系统的移动部相对于固定部相对运动的情况下，移动部通过机械作用或屏蔽使应答器停用。作为应答器固定在制动系统的移动部上的替代方案，所述应答器也可以布置在固定部上。这具有的优点在于，应答器尤其在其相对于商用车辆底盘的位置总是处于相同位置。结果，独立于制动系统的致动状态，读取器相对于应答器总是可以达到电磁辐射的特定接入角。进一步优选地，通过固定到制动系统的固定部，应答器在较小程度上受到加速力，因此在较小程度上受到由于这些周期性负载变化而可能的减少寿命。

本发明提供了一种包括应答器和读取器的磨损监测系统，其中所述应答器安装在制动系统上，使得一旦分配给所述应答器的衬片元件达到磨损限值，所述应答器就会无效，其中所述读取器利用电磁辐射激活所述应答器并确定所述应答器的状态，并且针对接收者或使用者调节所述应答器。根据上述实施方案之一，应答器优选是设置在制动系统上的RFID芯片。读取器优选具有电磁辐射源，并且同时具有读出被设计为无源RFID芯片的应答器的响应信号以及调节所述信号并使其对使用者可见的可能性。在这种情况下，根据制动系统中应答器的可接入性来确定读取器的位置。有利地，读取器配备有传输强度，其允许布置在商用车辆上的所有应答器从商用车辆外部寻址，即，优选地在4～8米的范围内，并且相应地允许应答器的响应信号针对磨损监测的接收者或使用者被单独检测和调节并指示。

有利地，在这种情况下，读取器监测多个应答器并将其状态传达给接收者或使用者。在这种情况下，相应的应答器的第一状态是应答器回复并且因此尚未达到分配给该应答器的衬片元件的磨损限值。如果读取器没有设置在从机动车辆上的应答器接收到响应信号，则它将该信息传达给使用者，使用者可以随后进行相应的衬片元件的更换。优选地，在这种情况下，所述读取器具有在其中存储针对特定车辆规划或安装的应答器及其相应的固定位置以及它们的标识符的存储器，其中所述读取器将机动车辆的期望状态与所确定的实际状态进行比较，即，响应于所述读取器的激励信号的应答器的数量和标识符。

结果，接收者可以确定或者使用者可以乍一看地确定制动系统的应答器是否响应以及哪个应答器不再响应以及所述应答器被分配给哪个制动系统，即，单独的制动蹄或制动鼓或盘式制动器。在这种情况下，特别有利的是使用示意图形，该示意图形对于相应的应答器以简单的方式图形地调节其在机动车辆、特别是商用车辆的底盘上的安装位置。

在第一优选实施方案中，在这种情况下，读取器安装在车辆上并且能够在车辆静止时和在车辆行驶时监测至少一个制动系统的磨损状态。特别优选地，在这种情况下，读取器安装在车辆底部的区域中并且能够以规则的间隔将询问发送到相应的应答器，并且借助于从应答器接收的响应信号来确定商用车辆或机动车的底盘区域中的所有应答器是否都是功能性的。特别是在商用车辆的情况下，其仅涉及商用车辆的发送处理中的短停机时间和总体高的时间压力，布置在相应制动系统中的所有应答器的状态可以以这种方式借助于驾驶舱内设置的显示器直接指示给商用车辆的驾驶员。在这种情况下，在应答器故障之后并且因此在达到特定磨损限值之后的相应制动系统的剩余可用性也可以由监测系统指示。

或者优选地，所述读取器安装在车辆外部，并且被设计成随着车辆行程通过来确定一个应答器或多个应答器的状态。特别是对于提供商用车辆车队或者例如租赁车辆或公司车辆车队的情况，可以在中央停车区域或公司站点的入口或出口的区域中布置读取器，该读取器针对每个车辆确定布置在车辆上的应答器的状态并将其发送给中央监测单元。以这种方式，凭借该信息，车队管理人员可以直接规划各车辆的维护工作并使其进行。此外，仅需要为整个车队获取单个读取器和为每个车辆获取多个应答器。以这种方式，可以实现可靠和优化的操作程序，因为维护间隔不必固定，而是可以适应制动系统的实际磨损。

附图说明

从以下参照附图的说明中，本发明的其他优点和特征将变得显而易见。这里，不言而喻，在所示的仅一个实施方案中公开的各个特征在每种情况下也可以在其他附图示出的其他实施方案中找到应用，只要这不是禁止的或者由于技术情况而被明确排除。在这种情况下，

图1至图10分别示出了其上布置有应答器的制动系统的实施方案。

图11示意性地示出了用于磨损监测的系统的一个优选实施方案。

具体实施方式

图1示出了固定在盘式制动器的衬片元件上的应答器2。在这种情况下，由制动衬片本身以及衬片支架构成的衬片元件尤其被标识为第一移动部3A。这里，该图示出当达到制动衬片的特定剩余厚度d时，应答器2被制动盘磨损并由此停用。

图2示出了一个实施方案，其中应答器2固定在制动系统的固定部5上，并且当到达制动系统的移动部3的特定相对运动时，被破坏并因此停用。固定部5优选地是用于盘式制动器的致动装置的壳体，所述壳体连接到制动支架。移动部3优选地是制动衬片元件，其在图中向左压靠在图中左侧所示的制动盘上。一旦制动衬片经历一定的磨损并且衬片支架因此必须进一步向左移动以使衬片与制动盘接触，则应答器2被设置在移动部3顶侧上的配合几何形状接触和最终破坏。

图3示出了一个优选实施方案，其中应答器2固定在设计为铆钉的移动部3A上。这里未示出的是，当达到特定磨损时，第二移动部3B(优选制动鼓)磨损并因此使应答器停用。

图4所示的实施方案类似于图3所示的实施方案，除了应答器没有布置在制动蹄的铆钉上而是布置在制动衬片的前部区域中的特征之外。如同图3所示的实施方案中那样，如果用作第一移动部3A的衬片元件经历了特定的磨损，则应答器2在此被磨损并且被第二移动部3B(优选制动鼓)破坏。

图5示出了根据本发明的制动系统的优选实施方案，其中应答器2悬挂在鼓式制动器的两个制动蹄之间。优选地，在应答器2的区域中设置预定的断开位置，并确保在两个制动蹄彼此特定间距的情况下将应答器撕开并因此停用。制动蹄定义为第一移动部3A和第二移动部3B。

图6示出了制动系统的优选实施方案，其中应答器2固定在构造为鼓式制动器的S形凸轮的第一移动部3A上。当达到特定磨损时，在这种情况下，应答器2被第二移动部3B接触和破坏。有利地，在这种情况下，可以在S形凸轮上设置两个应答器2，其中相应的应答器2被分配给一个制动蹄。

图7示出了另一个优选实施方案，其中应答器2布置在S形凸轮的轴上并且与所述轴一起围绕虚线旋转。在这种情况下，在制动系统的壳体上布置配合几何形状，其应被视为固定部5，当到达S形凸轮的轴的特定旋转位置时，该配合几何结构破坏应答器或使其屏蔽而免受电磁辐射，所述轴被构造为移动部3。

图8公开了另一个优选实施方案，其中应答器2布置在制动盘中，其应被视为第一移动部3A。由于应答器2具有特定的热负载能力，因此其既可用于指示制动盘的磨损，也可用于指示温度尖峰。在这方面，如果温度已经超出特定限值并且因此必须担心制动盘的材料可能存在材料损坏，则可以通过热过载来停用应答器，这可以通过缺失来自该应答器的响应信号而传达给制动系统的使用者。在该实施方案中，包括制动衬片和衬片支架的衬片元件应被视为第二移动部3B。

图9示出了本发明的另一优选实施方案，其中应答器2固定在机动车辆的底盘系统中的固定部5上。作为本发明意义的移动部3，使用S形凸轮的致动杆，当达到特定的偏转位置(箭头)时，该致动杆与应答器2接触，并且当所述偏转位置过头时破坏应答器2。在该实施方案中，应答器2既可用于指示制动蹄的磨损，也可用于指示在S形凸轮上的调节装置的功能。如果调节装置不起作用，则随着制动蹄的磨损增加，致动杆的偏转运动变得越来越大，结果最终伴随着应答器2的破坏而达到最大偏转。如果在图9所示实施方案中的应答器2停用，则由于衬片的过度高的磨损或者作为调节装置中的故障的指示，这应当被使用者解释为调节装置的调节范围的耗尽的指示。

图10示出了根据本发明的制动系统的一个实施方案，它与图7所示的实施方案非常相似。再一次地，应答器2布置并固定在用作移动部3的S形凸轮的致动轴上。当达到S形凸轮的轴的特定旋转角度位置时，应答器2被设置在固定部5上的致动几何形状接触和破坏。在该实施方案中，再一次地，在应答器中适当地设置预定的断开位置，以便防止应答器2简单地从轴上刮下而仍然在制动致动系统的壳体区域中保持作用。

图11公开了一种包括应答器2和读取器4的磨损监测系统，其中读取器4被设计成监测优选地根据上述实施方案之一构造并布置在相应的制动系统中的多个应答器2。优选地，如图11所示，读取器4布置在地面区域中，例如，在机动车辆的车库的入口，特别优选商用车辆。

附图标记

2-应答器

3-移动部

3A-第一移动部

3B-第二移动部

4-读取器

5-固定部

d-剩余厚度

Claims (6)

1.一种用于机动车辆的制动系统，

包括应答器(2)，

其中所述应答器(2)固定在所述制动系统的固定部(5)上，

其中在移动部(3)相对于所述固定部(5)相对运动的情况下，当达到所述制动系统的可预先确定的磨损状态时，所述移动部(3)的配合几何形状通过机械作用破坏所述应答器(2)，从而使所述应答器(2)停用。

2.如权利要求1所述的制动系统，

其中所述应答器(2)设计为无源RFID芯片。

3.如权利要求1或2所述的制动系统，

其中所述应答器(2)粘结地固定在所述制动系统上。

4.如权利要求1或2所述的制动系统，

其中所述制动系统的固定部(5)是制动支架或壳体。

5.一种包括应答器(2)和读取器(4)的磨损监测系统，

其中所述读取器(4)利用电磁辐射激活所述应答器(2)并确定所述应答器的状态，并且针对接收者或使用者调节所述应答器，

其中所述应答器(2)固定在制动系统的固定部(5)上，

其中在移动部(3)相对于所述固定部(5)相对运动的情况下，一旦分配给所述应答器(2)的衬片元件达到磨损限值，所述移动部(3)的配合几何形状就通过机械作用破坏所述应答器(2)，从而使所述应答器(2)停用。

6.如权利要求5所述的磨损监测系统，

其中所述读取器(4)安装在车辆外部，并且被设计成随着车辆行程通过来确定一个应答器(2)或多个应答器(2)的状态。

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