CN110578764A - 一种软件式电子制动钳摩擦片磨损报警系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制动系统技术领域，具体地说是一种软件式电子制动钳摩擦片磨损报警系统及方法。一种软件式电子制动钳摩擦片磨损报警系统，其特征在于：制动钳壳体的一侧设有驱动电机及减速机构，驱动电机及减速机构的输出端连接丝杆的一端，丝杆的另一端外侧设有活塞，活塞的顶部抵接内摩擦片的一侧，内摩擦片的另一侧抵接制动盘的一侧，制动盘的另一侧抵接外摩擦片，外摩擦片抵接制动钳壳体的另一侧内壁；所述的丝杆上设有丝杆螺母。同现有技术相比，提供一种软件式电子制动钳摩擦片磨损报警系统及方法，使用软件方式，通过对丝杆螺母的控制，间接计算出摩擦片的磨损程度，可以去除物理元器件的使用，简化硬件结构，降低成本。

Description

一种软件式电子制动钳摩擦片磨损报警系统及方法
技术领域
本发明涉及制动系统技术领域，具体地说是一种软件式电子制动钳摩擦片磨损报警系统及方法。
背景技术
电子制动钳系统的摩擦片是消耗品，每次制动都会使摩擦片上的摩擦材料磨损，摩擦材料的厚度是一定的，当磨损到极限位置时就需要更换摩擦片，整个车辆使用寿命内都要多次更换摩擦片。若摩擦片不能及时更换，摩擦片处于失效状态会严重影响行车安全，因此需要制动钳具有磨擦片磨损报警功能，尤其在自动驾驶等智能车辆上，驾驶员逐渐退出对车辆安全状况的管理，摩擦片磨损程度需要车辆自动实时监测。现在常用的摩擦片磨损报警系统主要有两种，一种是机械式摩擦片报警器，当摩擦材料磨损到极限时，机械式报警器与制动盘接触发出刺耳声音提醒驾驶员检查摩擦片，该方案会产生巨大的噪音，而且在不方便更换摩擦片的环境下，该噪音会一直持续，严重影响了驾车体验；另一种是电子式摩擦片磨损报警器，这是一种传感器，在正常工作状态下，一般为常开状态，随着摩擦材料的磨损，传感器的线被磨断时，传感器变为断路状态，仪表盘上开始有报警提示，提醒及时更换摩擦片，该方案必须确保传感器始终处于正常工作状态，一旦传感器失效了，就不会有报警提醒，存在一定的安全隐患。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足，提供一种软件式电子制动钳摩擦片磨损报警系统及方法，使用软件方式，通过对丝杆螺母的控制，间接计算出摩擦片的磨损程度，可以去除额外物理元器件的使用，简化硬件结构，降低成本。
为实现上述目的，设计一种软件式电子制动钳摩擦片磨损报警系统，包括制动钳壳体、驱动电机及减速机构、丝杆、丝杆螺母、活塞、摩擦片、制动盘，其特征在于：制动钳壳体的一侧设有驱动电机及减速机构，驱动电机及减速机构的输出端连接丝杆的一端，丝杆的另一端外侧设有活塞，活塞的顶部抵接内摩擦片的一侧，内摩擦片的另一侧抵接制动盘的一侧，制动盘的另一侧抵接外摩擦片，外摩擦片抵接制动钳壳体的另一侧内壁；所述的丝杆上设有丝杆螺母。
位于丝杆的底部连接设有丝杆挡块，丝杆挡块可以与丝杆为一体式设计，丝杆挡块也可以与丝杆为分体式设计形成独立的零件。
所述的外摩擦片、制动盘、内摩擦片、活塞及丝杆位于制动钳壳体的U型空间内部。
所述的外摩擦片、制动盘、内摩擦片、活塞及丝杆位于制动钳壳体内部。
一种软件式电子制动钳摩擦片磨损报警系统的控制方法，具体方法步骤如下：
（1）进入摩擦片报警检测程序后，将丝杆螺母回退到初始位置，并设置为0位；
（2）将丝杆螺母向前移动，在移动过程中通过对电流、电压的监测，计算出电机转速w0，再计算出丝杆转速w1，然后计算出丝杆螺母的移动速度v；
（3）丝杆螺母触碰到活塞，并使活塞顶着摩擦片夹紧制动盘，此时丝杆螺母停止移动并达到向前的最大位置，在这段时间内对丝杆螺母的移动速度按时间积分可得出总位移量，同时计算出丝杆螺母移动总位移s，最后计算出本次动作状态的摩擦片实时磨损量y，当磨损量超过实现设定的阀值时，发出报警提示。
所述的电机转速w0=f（I,U），其中，I为监测的电流值，U为监测的电压值；所述的丝杆转速w1=K×w0，其中，K为减速机构的传动比；所述的丝杆螺母的移动速度，其中，P为丝杆螺纹节距，r为丝杆螺纹节圆半径；丝杆螺母移动总位移量，其中，t为从0位到夹紧制动盘的总时间；摩擦片实时磨损量y=L0-L1-L2-L3-s，即，其中，L0为制动钳壳体结构尺寸，L1为制动盘结构尺寸，L2为活塞结构尺寸，L3为丝杆螺母结构尺寸，L4为丝杆挡块结构尺寸。
本发明同现有技术相比，提供一种软件式电子制动钳摩擦片磨损报警系统及方法，使用软件方式，通过对丝杆螺母的控制，间接计算出摩擦片的磨损程度，可以去除物理元器件的使用，简化硬件结构，降低成本。
附图说明
图1为摩擦片夹紧状态示意图。
图2为摩擦片归于初始位置示意图。
图3为摩擦片从初始位置到夹紧位置示意图。
图4为本发明具体流程图。
参见图1，1为外摩擦片，2为制动盘，3为内摩擦片，4为活塞，5为丝杆，6为丝杆螺母，7为制动钳壳体，8为驱动电机及减速机构，9为丝杆挡块。
参见图2，图3，L0为制动钳壳体结构尺寸，L1为制动盘结构尺寸，L2为活塞结构尺寸，L3为丝杆螺母结构尺寸，L4为丝杆结构尺寸，s为丝杆螺母移动总位移。
具体实施方式
下面根据附图对本发明做进一步的说明。
如图1所示，制动钳壳体7的一侧设有驱动电机及减速机构8，驱动电机及减速机构8的输出端连接丝杆5的一端，丝杆5的另一端外侧设有活塞4，活塞4的顶部抵接内摩擦片3的一侧，内摩擦片3的另一侧抵接制动盘2的一侧，制动盘2的另一侧抵接外摩擦片1，外摩擦片1抵接制动钳壳体7的另一侧内壁；所述的丝杆5上设有丝杆螺母6。
位于丝杆5的底部连接设有丝杆挡块9，丝杆挡块9可以与丝杆5为一体式设计，丝杆挡块9也可以与丝杆5为分体式设计形成独立的零件。
外摩擦片1、制动盘2、内摩擦片3、活塞4及丝杆5位于制动钳壳体7的U型空间内部。
如图2至图4所示，一种软件式电子制动钳摩擦片磨损报警系统的控制方法，具体方法步骤如下：
（1）进入摩擦片报警检测程序后，将丝杆螺母回退到初始位置，并设置为0位；
（2）将丝杆螺母向前移动，在移动过程中通过对电流、电压的监测，计算出电机转速w0，再计算出丝杆转速w1，然后计算出丝杆螺母的移动速度v；
（3）丝杆螺母触碰到活塞，并使活塞顶着摩擦片夹紧制动盘，此时丝杆螺母停止移动并达到向前的最大位置，在这段时间内对丝杆螺母的移动速度按时间积分可得出总位移量，同时计算出丝杆螺母移动总位移s，最后计算出本次动作状态的摩擦片实时磨损量y，当磨损量超过实现设定的阀值时，发出报警提示。
电机转速w0=f（I,U），其中，I为监测的电流值，U为监测的电压值；所述的丝杆转速w1=K×w0，其中，K为减速机构的传动比；所述的丝杆螺母的移动速度，其中，P为丝杆螺纹节距，r为丝杆螺纹节圆半径；丝杆螺母移动总位移量，其中，t为从0位到夹紧制动盘的总时间；摩擦片实时磨损量y=L0-L1-L2-L3-s，即，其中，L0为制动钳壳体结构尺寸，L1为制动盘结构尺寸，L2为活塞结构尺寸，L3为丝杆螺母结构尺寸，L4为丝杆挡块结构尺寸。
本文所述软件式电子制动钳摩擦片磨损报警系统的主要工作原理为：电子驻车卡钳是使用驱动电机，经机械传动后，将电机旋转转换为丝杆螺母的轴线移动，进而推动活塞和摩擦片向制动盘方向移动，最后夹紧制动盘。当车辆行驶一定里程后，让电子制动系统的丝杆螺母回退到初始0位，然后再执行夹紧操作，在这个过程中监测驱动电机的电流和电压值，通过电流和电压值就可以计算出电机转速，通过机械传动转换成丝杆螺母的移动，最后计算出摩擦片的实时磨损量。随着摩擦片的磨损，丝杆螺母从初始0位到夹紧制动盘的移动距离会越来越大，当超过设定阀值时，即可认为摩擦片磨损到极限，通过仪表盘发出报警提示，检查并更换新的摩擦片。
此软件式电子制动钳摩擦片磨损报警系统工作时，进入程序前，首先要保证整车的安全，比如车辆在驻车状态下，检测整车倾角，在确认没有停放在很大斜坡上才会进入系统。
采用本发明所述的方式，由于需要丝杆螺母后退到极限位置，与挡块碰撞而停止，置0位，然后再次夹紧制动盘，所需时间比较长，可以根据行驶里程，每隔一段时间检测一次摩擦片厚度，在最后一次达到阀值时发出报警信号。
若在车辆驻车状态下进入摩擦片磨损报警系统，制动钳需要松开制动盘，为了保证安全，可以交替检测左右轮的摩擦片磨损情况，即测量左侧摩擦片磨损情况时，用右侧制动钳实现驻车，而测量右侧摩擦片磨损情况时，用左侧制动钳实现驻车。

Claims (5)

1.一种软件式电子制动钳摩擦片磨损报警系统，包括制动钳壳体、驱动电机及减速机构、丝杆、丝杆螺母、活塞、摩擦片、制动盘，其特征在于：制动钳壳体（7）的一侧设有驱动电机及减速机构（8），驱动电机及减速机构（8）的输出端连接丝杆（5）的一端，丝杆（5）的另一端外侧设有活塞（4），活塞（4）的顶部抵接内摩擦片（3）的一侧，内摩擦片（3）的另一侧抵接制动盘（2）的一侧，制动盘（2）的另一侧抵接外摩擦片（1），外摩擦片（1）抵接制动钳壳体（7）的另一侧内壁；所述的丝杆（5）上设有丝杆螺母（6）。
2.根据权利要求1所述的一种软件式电子制动钳摩擦片磨损报警系统，其特征在于：位于丝杆（5）的底部连接设有丝杆挡块（9），丝杆挡块（9）可以与丝杆（5）为一体式设计，丝杆挡块（9）也可以与丝杆（5）为分体式设计形成独立的零件。
3.根据权利要求1所述的一种软件式电子制动钳摩擦片磨损报警系统，其特征在于：所述的外摩擦片（1）、制动盘（2）、内摩擦片（3）、活塞（4）及丝杆（5）位于制动钳壳体（7）的U型空间内部。
4.一种软件式电子制动钳摩擦片磨损报警系统的控制方法，其特征在于：具体方法步骤如下：
（1）进入摩擦片报警检测程序后，将丝杆螺母回退到初始位置，并设置为0位；
（2）将丝杆螺母向前移动，在移动过程中通过对电流、电压的监测，计算出电机转速w0，再计算出丝杆转速w1，然后计算出丝杆螺母的移动速度v；
（3）丝杆螺母触碰到活塞，并使活塞顶着摩擦片夹紧制动盘，此时丝杆螺母停止移动并达到向前的最大位置，在这段时间内对丝杆螺母的移动速度按时间积分可得出总位移量，同时计算出丝杆螺母移动总位移s，最后计算出本次动作状态的摩擦片实时磨损量y，当磨损量超过实现设定的阀值时，发出报警提示。
5.根据权利要求4所述的一种软件式电子制动钳摩擦片磨损报警系统的控制方法，其特征在于：所述的电机转速w0=f（I,U），其中，I为监测的电流值，U为监测的电压值；所述的丝杆转速w1=K×w0，其中，K为减速机构的传动比；所述的丝杆螺母的移动速度，其中，P为丝杆螺纹节距，r为丝杆螺纹节圆半径；丝杆螺母移动总位移量，其中，t为从0位到夹紧制动盘的总时间；摩擦片实时磨损量y=L0-L1-L2-L3-s，即，其中，L0为制动钳壳体结构尺寸，L1为制动盘结构尺寸，L2为活塞结构尺寸，L3为丝杆螺母结构尺寸，L4为丝杆挡块结构尺寸。
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