CN110192080B - 用于确定制动衬片的几何特性的非接触式工作的光学激光三角测量方法的应用 - Google Patents

用于确定制动衬片的几何特性的非接触式工作的光学激光三角测量方法的应用 Download PDF

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Abstract

本发明设定非接触式工作的光学激光三角测量方法的应用，以用于在制动衬片(1、1')和/或制动衬片(1、1')的构件中的至少一个构件第一次起动或在盘式制动器中的装配之前，检测车辆的盘式制动器的制动衬片(1、1')和/或所述制动衬片(1、1')的构件的至少一个构件的至少一个几何特性。

Description

用于确定制动衬片的几何特性的非接触式工作的光学激光三 角测量方法的应用
技术领域
本发明涉及按照本发明的非接触式工作的光学激光三角测量方法的应用。这样的方法例如在WO2004/085957 A1中说明并且在那里用于确定在轨道车辆的行驶经过期间在轨道车辆车轮的车轮轮廓上的磨损。
本发明的任务是，给出非接触式工作的光学激光三角测量方法的新的并且有利的使用。
该任务按照本发明通过有利的特征解决。
背景技术
在与轨道车辆的盘式制动器的制动盘一起的制动衬片中存在如下实施方式，其中，制动衬片的摩擦元件具有截球，所述截球与支架板或支架片材的互补的球形座通过张紧弹簧相互可偏转和可脱开地张紧。然后可以一方面在不允许的磨损时更换制动衬片的各个摩擦元件。
在例如在DE 197 09 962 C1中所述的第一实施方式中，在盘式制动器的脱开的状态中，摩擦元件的截球通过张紧弹簧的预应力在支架板或支架片材的球形座中无间隙和无嘎嘎响声地保持。在盘式制动器的夹紧期间，支承支架板的衬片保持件的夹紧力负责将各个摩擦元件的截球固定在支架板的配置的球形座中。球形座和截球的曲率半径这样构成，使得摩擦力和压紧力的合力处于球接触面内。通过摩擦元件在支架板上的球形的、弹簧张紧的并且可偏转的连接，摩擦元件的摩擦面可以在盘式制动器的压紧期间紧贴在制动盘的表面上，由此可以补偿小的不平度。由此可获得改善的接触曲线图并且避免形成“热点(hotspots)”。
在例如在DE 44 36 457 A1中所述的第二实施方式中，存在一个支架板、多个支架片材和多个可更换的摩擦元件，其中，多个摩擦元件通过截球/球形座配对直接在分别一个支架片材上可偏转地保持并且多个支架片材连同在其上可偏转地保持的摩擦元件与支架板连接。
通过紧固的类型因此由于弹簧预紧给出摩擦元件在支架板或支架片材上的无嘎嘎响声的引导，球形的连接导致较好的接触曲线图并且原则上给出各个摩擦元件的装配或拆卸的较简单的可能性。简化的装配和拆卸也允许，多次使用支架板或支架片材。
在尤其是这样的制动衬片的装配中，会基于装配误差和/或制造偏差出现错误装配，所述错误装置不可以立即在视觉上被识别并且之后在运行中会导致一个或多个摩擦元件的损耗。因此通常现今在装配制动衬片之后并且在制动衬片的第一次的起动之前通过制造人员对其视觉检查。
然而借助制动衬片通过制造人员的视觉检查不是可靠地可看出所有故障，因为这样的视觉检查过于粗略并且不检测所有细节并且此外通常只是二维的，即，尤其是垂直于投影面的误差未被检测。此外视觉的检查也不可以识别在要装配的构件中的制造偏差。在第一次的起动之前对制动衬片的检查的目的因此必须是，可靠检测制动衬片的构件的尽可能多的错误装配并且还有制造偏差。
发明内容
按照本发明使用一种非接触式工作的光学激光三角测量方法，以用于在制动衬片和/或制动衬片的构件的至少一个构件在盘式制动设备或车辆中的装配或第一次的起动之前，检测车辆的盘式制动设备的制动衬片和/或所述制动衬片的构件中的至少一个构件的至少一个几何特性。
制动衬片的构件可以尤其是具有下面的内容：
a)按照例如在DE 197 09 962 C1中所述的第一实施方式的一个支架板和多个可更换的摩擦元件，其中，所述摩擦元件直接可偏转地保持在支架板上，或着
b)按照例如在DE 44 36 457 A1中所述的第二实施方式的一个支架板、多个支架片材和多个可更换的摩擦元件，其中，多个摩擦元件直接在各一个支架片材上例如可偏转地保持并且多个支架片材连同例如在其上可偏转地保持的摩擦元件与支架板连接。
这样的非接触式工作的光学激光三角测量方法现今允许准确并且可靠实施具有直至微米范围的深度分辨率的无接触测量并且因此特别适合用于在制动衬片在盘式制动器中的第一次的起动之前检测轨道车辆的盘式制动器的制动衬片和/或制动衬片的构件中的至少一个构件的几何特性。
在制动衬片第一次起动之前或在盘式制动设备中的装配之前意味着，利用非接触式工作的光学激光三角测量方法检查的制动衬片还没有用于在盘式制动器中的规定的运行并且因此无磨损。因为应该利用非接触式工作的光学激光三角测量方法尤其是检测制动衬片的构件中的至少一个构件的类型和/或形状和/或位置，以便例如通过与制动衬片的构件中的至少一个构件的类型和/或形状和/或位置的预定理论值或理论值范围比较来探测在制动衬片中的制造和/或装配误差。在探测到的制动衬片中的制造和/或装配误差的情况下然后优选产生故障信号。
在制动衬片中的这样的制造和/或装配误差例如可以在于，制动衬片的一构件与其他构件不是为了共同装配而一起设置(构件的类型)。此外几何特性理解为任何如下特性，其涉及一个或多个构件相对于另一个构件或其他构件的形状(圆、有角、圆柱形、半径等)和/或位置(同心度、角度、距离等)。一个或多个构件相对于另一个构件或其他构件的相对几何特性可以尤其是由相对于参考物获得的绝对几何特性而获得。
在非接触式工作的光学激光三角测量方法中，优选借助激光器将光点沿照明方向投影到制动衬片和/或制动衬片的构件中的至少一个构件上并且由制动衬片和/或制动衬片的构件中的所述至少一个构件沿观察方向反射的光在光接收元件上成像，其中，基于照明方向和观察方向之间的角度通过三角测量检测制动衬片的类型和/或形状和/或制动衬片的所述构件中的所述至少一个构件的类型和/或形状和/或位置。在激光三角测量方法中，激光束也可以扩展为线形的光带、所谓的光截面。为了检测反射的光，可以在此使用面状的探测器、例如摄像机。评估也基于三角测量进行。
非接触式工作的光学激光三角测量方法的使用因此优选在轨道车辆的盘式制动设备的制动衬片中进行。轨道车辆理解为与车道连接的车辆、如机车、动车组、驱动车、有轨电车、地铁车辆、箱式车如轿车或旅游列车和/或货车、尤其是高速轨道车辆。盘式制动设备除了制动衬片之外具有至少一个制动盘以及其他的构件、例如用于保持制动衬片的制动钳。
通过在列举的措施，本发明的有利的进一步构成和改善是可能的。
制动衬片的其中优选使用非接触式工作的光学激光三角测量方法以用于检测几何特性的以上所述的第一实施方式的特征在于，
a1)摩擦元件借助在其背侧上构成的截球可偏转地设置在支架板或支架片材的球形座中，
a2)球形座具有孔，所述孔过渡到支架板或支架片材的孔中，
a3)紧固销从摩擦元件的截球延伸，
a4)紧固销支承各一个将摩擦元件朝球形座的方向压紧的张紧弹簧。
其中，优选使用非接触式工作的光学激光三角测量方法以用于检测几何特性的以上所述的第二实施方式的特征在于，
b1)支架片材在其从摩擦元件远离地指向的背侧上具有截球，所述截球可偏转地设置在支架板的球形座中，
b2)支架板的球形座分别具有一个孔，所述孔转入支架板的孔中，
b3)销从支架片材的截球延伸，所述销嵌接到支架板的孔中。
然后制动衬片和/或制动衬片的所述构件中的所述至少一个构件的至少一个几何特性可以通过下面的特性形成：支架片材和/或支架板和/或摩擦元件和/或紧固销和/或销和/或张紧弹簧的类型和/或形状和/或位置，其中该列举不是穷举的。
按照一种进一步构成，制动衬片的所述构件中的所述至少一个构件的至少一个几何特性的检测可以在所述构件的在制动衬片上装配的状态中或在所述构件装配在制动衬片上之前的状态中实施。
附图说明
接着借助实施例参考附图进一步说明本发明。其中：
图1示出制动衬片的第一实施方式的部分剖面图，其包括支架板和直接在支架板上在弹簧张紧的情况下可偏转地铰接的摩擦元件；
图2示出支架板的在按照图1的视图中从下面看的俯视图；
图3示出第一实施方式的摩擦元件的单个视图，包括从该摩擦元件延伸的紧固销；
图4示出按照图3的摩擦元件的剖面图，其中示出摩擦元件的摩擦材料和球形销之间的连接；
图5示出按照第一实施方式的变型的制动衬片的与图1类似的部分剖面图；
图6示出在图5中示出的制动衬片的从下面看的俯视图；
图7示出按照第二实施方式的制动衬片的部分剖面图，包括支架板和在支架板上可偏转地设置的支架片材，所述支架片材包括在那里可偏转地设置的摩擦元件；
图8示出包括例如三个摩擦元件的支架片材的俯视图；
图9示出按照一种优选的实施形式的非接触式工作的光学的激光三角测量方法的强示意性的示图。
具体实施方式
在附图的图1中示出按照第一实施方式的烧结制动衬片1，其主要包括支架板3和在支架板上直接设置的摩擦元件5。摩擦元件5由烧结材料制造。支架板3对应于摩擦元件5的选择的布置结构具有孔7，所述孔分别在其朝向(未示出的)制动盘的端部上过渡到球形座9(按照图1的下侧)中。摩擦元件5的截球11(图3)处于所述球形座9中，所述截球借助张紧弹簧13以下面所述的方式与支架板3连接。
按照图3，摩擦元件5分别由摩擦衬片部分15和集成的截球11形成；后者同时支承紧固销16。截球11可以与支承摩擦衬片15的支架片材17一件式地制造，然而也可以以在图4中示出的方式与支架片材17铆接。紧固销16以由图1可见的方式延伸通过支架板的孔7；所述紧固销具有环形槽19，张紧弹簧13形锁合地以下面所述的方式锁入所述环形槽中。张紧弹簧13能通过其形状弹性将摩擦元件向球形座9挤压。在此，张紧弹簧处于支架板3的凹部21中。由于该平的结构型式，制动衬片可以常规地、如在UIC燕尾槽导向装置中通常的那样来实施。
张紧弹簧13成拱形地构成并且以下面所述方式在产生预应力的情况下这样置于在图1中示出的位置中，使得在未制动的状态中，摩擦元件5通过张紧弹簧13的预应力保持在球形座9中，并且更确切地说是无间隙地、即没有格格声的。在制动期间，支承支架板3的衬片保持件的压紧力负责将各个摩擦元件5固定在其球形座9中。球形座9和截球11的曲率半径这样构成，使得摩擦力和压紧力的合力处于球接触面内。通过摩擦元件5在支架板3中的球形的弹性夹紧的连接，所述摩擦元件可以与制动盘的小的不平度的区域适配。由此可实现改善的接触曲线图并且避免形成“热点(hot spots)”。
通过紧固的类型，由于弹簧预紧实现摩擦元件5在支架板3上的无嘎嘎响声的引导，球形的连接导致较好的接触曲线图并且原则上给出各个摩擦元件5的装配或拆卸的较简单的可能性。简化的装配和拆卸允许多次使用支架板3。
所述布置结构的变型涉及使用的支架板3和摩擦元件5的几何的配置。这样摩擦元件5、支架片材17和紧固销16可以通过烧结方法作为一件式的构件制造；摩擦元件5和支架片材17可以作为一件式的构件制造，相对于其，紧固销16连同截球11单独存在。所述布置结构也对于有机的衬片可使用。也可能的是，将支架板3在其几何尺寸方面改变用于制动钳布置结构。在图5和图6中示出的支架板3对应于用于在制动钳槽口中使用的这样的实施形式，其中，摩擦元件5以相对于在先解释的实施形式的摩擦元件进行改变地大面积地构成并且可以具有附加的机构、如示出的用于位置固定的销23。
为了施加张紧弹簧13到摩擦元件5的紧固销16上，使用在这里未示出的弹簧撑开器。张紧弹簧13设有从其外周向内弯曲的会聚的支腿41，其中，在两个支腿41的会聚处存在间隙，其在装配的状态中在两个支腿41夹紧的情况下接合到紧固销16的环形槽19中。在支腿41通过弹簧撑开器张开之后，两个支腿41能够再次闭合并且在这里在紧固销16的环形槽19中占据其按照图1和图5的装配位置，从而借助张紧弹簧13，将高的拉力施加到紧固销16上并且摩擦元件5无嘎嘎响声地在其球可运动性的自由度内相对于支架板3保持住。
张紧弹簧13通过撑开弹簧中间部分或两个支腿41的拆卸可以利用简单的撑开钳进行，摩擦元件5的更换可以因而甚至在支架板3上的安装位置中执行。支架板3本身不更换，其设置用于多次的使用，这有助于低成本的装配和储备。
在图7和图8中，示出制动衬片1'的第二实施方式的部分剖面，其中，同样设置一个支架板3'和摩擦元件5'但附加地设置多个支架片材17'，其中多个、在这里优选三个摩擦元件5'直接在各一个支架片材17'上可偏转地保持并且多个支架片材17'利用在其上可偏转地保持的摩擦元件5'与支架板3'连接。
详细地，支架片材17'在其从摩擦元件5'远离地指向的背侧上具有截球11'，所述截球可偏转地设置在支架板3'的球形座9'中。此外，支架板3的球形座9'分别具有孔，所述孔过渡到支架板3'的孔7'中。支架片材17'的截球11'设置在这些球形座9'中。此外各一个销24'从支架片材17'的截球11'延伸，所述销嵌接到支架板3'的孔7'中。优选支架片材17'带有例如三个摩擦元件5'并且为此具有例如三个星形设置的支腿，其中，在每个支腿上接纳一个摩擦元件5'。此外，支架片材17'和摩擦元件5'如在第一实施方式中那样具有通过张紧弹簧13'可张紧的截球/球形座配对，其允许摩擦元件5'相对于支架片材17'的偏转以及摩擦元件5'的更换。因此在按照图5和图6的第二实施方式中，摩擦元件5'间接、即通过支架片材17'与支架板3'可偏转地连接。
使用按照图9的非接触式工作的光学激光三角测量方法，其用于在制动衬片1、1'在盘式制动器中的第一次的起动之前检测以上所述制动衬片1、1'和/或以上所述制动衬片1、1'的构件的至少一个构件的至少一个几何特性。构件在此应该理解为制动衬片1、1'的所有以上所述、但也还有未说明的部件和结构组合件。
利用非接触式工作的光学激光三角测量方法，尤其是检测制动衬片1、1'的所述构件中的至少一个构件的类型和/或形状和/或位置，以便例如通过与用于考察的制动衬片1、1'的构件中的至少一个构件的类型和/或形状和/或位置的预定的并且在存储器中存储的理论值或理论值范围的比较，探测在制动衬片1、1'中的制造和/或装配误差。
在制动衬片1、1'中的这样的制造和/或装配误差可以例如在于，制动衬片1、1'的一个构件与其他构件不是为了共同装配而一起设置(构件的类型)。此外，几何特性理解为任何如下特性，所述特性涉及一个或多个构件相对于另一个构件或其他构件的形状(圆、有角、圆柱形、半径等)和/或位置(同心度、角度、距离等)。一个或多个构件相对于另一个构件或其他构件的相对几何特性可以尤其是由相对于参考物获得的绝对几何特性确定。
例如在图1至图6的第一实施方式中并且也在按照图7和图8的第二实施方式中测试，支架板3、3'是否是如下支架板，其设置用于以确定类型的摩擦元件5、5'来装备。此外，也可以在按照图7和图8的第二实施方式中，对支架片材17'的在支架板3'的孔7'中接纳的销24'相对于支架板3'表面的水平以及还有销24'本身进行如下测试，即，其是否具有例如破裂形式的损坏。在图1至图6的第一实施方式中，例如也检查在紧固销16上装配的张紧弹簧13的支腿41之间的间隙的大小，因为这构成用于张紧弹簧13的正确装配的标志。此外也可以确定在摩擦元件5、5'的紧固销16上装配的张紧弹簧13的取向。此外优选也在摩擦元件5、5'的未装配的状态中，测量紧固销16的长度。关于制动衬片1、1'或其构件的几何特性进行的测量的上述的列举是不完全的。而是可以确定制动衬片1、1'的任何构件的任何的几何特性(类型、位置、形状)。
在按照图9的非接触式工作的光学激光三角测量方法中，借助激光25沿照明方向27将光点投影到制动衬片1、1'和/或制动衬片1、1'的构件中的至少一个构件上并且由制动衬片1、1'和/或制动衬片1、1'的所述构件中的至少一个构件沿观察方向29反射的光在光接收元件31上成像，其中，基于照明方向27和观察方向29之间的角度，通过三角测量检测几何特性如制动衬片1、1'的类型和/或形状和/或制动衬片1、1'的所述构件中的至少一个构件的类型和/或形状和/或位置。在激光三角测量方法中，激光光束也可以扩展为线形的光带、所谓的光截面。为了检测反射的光，可以在此使用面状的探测器、例如摄像机。评估再次基于三角测量进行。
附图标记列表
1、1' 制动衬片
3、3' 支架板
5、5' 摩擦元件
7、7' 孔
9、9' 球形座
11、11' 截球
13、13' 张紧弹簧
15 摩擦衬片部分
16、16' 紧固销
17、17' 支架片材
19 环形槽
21 凹部
23 销
24' 销
25 激光
27 照明方向
29 观察方向
31 光接收元件
41 支腿

Claims (6)

1.非接触式工作的光学激光三角测量方法的应用，以用于在制动衬片(1、1')和/或制动衬片(1、1')的构件中的至少一个构件在盘式制动设备或车辆中装配或第一次起动之前检测车辆的盘式制动设备的制动衬片(1、1')的构件中的至少一个构件的至少一个几何特性，其中，
a)在非接触式工作的光学激光三角测量方法中，借助激光器(25)将光点沿照明方向(27)投影到制动衬片(1、1')的所述构件中的所述至少一个构件上，并且由制动衬片(1、1')的所述构件中的所述至少一个构件沿观察方向(29)反射的光成像在光接收元件(31)上，其特征在于，
b)基于照明方向(27)和观察方向(29)之间的角度通过三角测量检测制动衬片(1、1')的所述构件中的所述至少一个构件的类型，
c)通过制动衬片(1、1')的所述构件中的至少一个构件相对于制动衬片(1、1')的另一个构件或其他构件的相对几何特性由相对于参考物获得的绝对几何特性来获得，并且
d)通过与制动衬片(1、1')的所述构件中的至少一个构件的类型的预定的理论值或理论值范围的比较，探测在制动衬片(1、1')中的装配误差，所述装配误差在于，制动衬片的所述至少一个构件与制动衬片(1、1')的所述另一个 构件或其他构件不是为了共同装配而一起设置，
e)并且在制动衬片(1、1')中探测到装配误差的情况下，产生故障信号。
2.按照权利要求1所述的应用，其特征在于，所述构件至少具有下面的内容：
a)按照第一实施方式的一个支架板(3)和多个可更换的摩擦元件(5)，其中，摩擦元件(5)直接在支架板(3)上可偏转地保持，或
b)按照第二实施方式的一个支架板(3)、多个支架片材(17')和多个可更换的摩擦元件(5')，其中，多个摩擦元件(5')直接在各一个支架片材(17')上保持并且多个支架片材(17')连同在所述支架片材上保持的摩擦元件(5')与支架板(3')连接。
3.按照权利要求2所述的应用，其特征在于，在第一实施方式中
a1)摩擦元件(5)借助在其背侧上构成的截球(11)可偏转地设置在支架板(3)的球形座(9)中，
a2)球形座(9)具有孔，所述孔过渡到支架板(3)的孔(7)中，
a3)紧固销(16)从摩擦元件(5)的截球(11)延伸，
a4)紧固销(16)支承各一个将摩擦元件(5)朝球形座(9)方向压紧的张紧弹簧(13)。
4.按照权利要求2或3所述的应用，其特征在于，在第二实施方式中
b1)支架片材(17')在其与摩擦元件(5')远离地指向的背侧上具有截球(11')，所述截球可偏转地设置在支架板(3')的球形座(9')中，
b2)支架板(3')的球形座(9')分别具有孔，所述孔过渡到支架板(3')的孔(7')中，
b3)销(24')从支架片材(17')的截球(11')延伸，所述销嵌接到支架板(3')的孔(7')中。
5.按照权利要求3所述的应用，其特征在于，制动衬片(1、1')的所述构件中的所述至少一个构件的所述至少一个几何特性通过下面的特性之一形成：支架片材(17')和/或支架板(3、3')和/或摩擦元件(5、5')和/或紧固销(16、16')和/或销(24')和/或张紧弹簧(13、13)的类型。
6.按照权利要求1至3之一所述的应用，其特征在于，在所述构件在制动衬片(1、1')上装配的状态中或在所述构件在制动衬片(1、1)上装配之前的状态中进行制动衬片(1、1')的所述构件中的所述至少一个构件的所述至少一个几何特性的检测。
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