CN111619540A - 一种盘式刹车片磨损监控传感器、报警系统和报警方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种盘式刹车片磨损监控传感器、报警系统和报警方法，盘式刹车片磨损监控传感器，包括：壳体、传感器轴、导轮、软质牵拉体、圆周复位体、多级磁体、半导体传感器；传感器轴可转动安装在壳体内；导轮安装在传感器轴，导轮的边缘设置有绳槽；软质牵拉体的一端固定在导轮上，软质牵拉体的另一端在绳槽内缠绕设定圈数后穿出至壳体外；圆周复位体的一端固定在腔室的壁体上，圆周复位体的的另一端固定在导轮上；多级磁体同轴安装在传感器轴的端部；半导体传感器安装在与多级磁体对应的壳体内壁上，半导体传感器上的导线从腔室内穿出至壳体外。本发明能够有效解决盘式刹车片磨损到极限状态不宜被发现，容易造成刹车失效，存在严重安全隐患的问题。

Description

一种盘式刹车片磨损监控传感器、报警系统和报警方法

技术领域

本发明涉及制动设备领域，特别是一种盘式刹车片磨损监控传感器、报警系统和报警方法。

背景技术

刹车片是车辆制动系统中的重要组成部分，也是车辆在使用过程中磨损最快的部件之一，车辆在制动过程中使用摩擦片强制车辆减速、停车，因此摩擦片会越磨越薄，当磨损到达某个极限时，必须进行更换，否则会带来驾驶隐患，危机驾乘人员的安全。

目前，盘式刹车片普遍采用电子线束报警器或机械报警装置，机械报警装置虽然结构简单，但由于行驶过程中报警声量难以把握，有时会存在发出的声音小驾驶员听不到的情况，有时又存在声音大而刺耳，污染环境的问题。电子线束报警器是在新的制动衬片上预埋报警线束，其导线埋藏深度要与磨损极限相当。当衬片磨损到极限时，导线线就会被磨断，报警装置于是就发出声光进行报警。这种方式只能在刹车片即将报废时才收到更换信号，不能对摩擦片使用过程进行监控，同时所使用是线束均为一次性，增加使用费用，浪费资源，另外，线束与刹车片配合端一般采用耐高温塑料或胶木等，若刹车过程持续高温会造成其龟裂而有脱落的风险，影响驾驶安全。

虽然现有技术中也有使用电阻并联的方式，分段控制监控，每磨断一节电阻造成电流的变化信号，反馈控制器转换成磨损量的技术方案，但该方案元件加工复杂，不宜实现，电阻受温度影响大，造成可靠性差，更换刹车片必须更换报警线束，使用成本高，且不是实时监控。也有通过检测制动过程中的光束反射，实现制动摩擦片磨损情况及制动器制动状况的检测的技术方案，但光线位移传感器安装在刹车盘上，而刹车盘是转动的，对光纤的影响较大，且反射面受车辆工作环境影响，容易造成读取误差，影响驾驶安全，同时该技术方案对刹车片有特殊加工要求，不宜应用到实际生产中。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种盘式刹车片磨损监控传感器、报警系统和报警方法，用于解决现有技术盘式刹车片在磨损到极限状态不宜被发现，容易造成刹车失效，存在严重安全隐患的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种盘式刹车片磨损监控传感器，包括：

壳体，所述壳体内设置有一腔室；

传感器轴，所述传感器轴安装在所述腔室内，并允许以自身轴线为转轴转动；

导轮，所述导轮安装在所述传感器轴上并随所述传感器轴而转动，所述导轮的边缘设置有绳槽；

软质牵拉体，所述软质牵拉体的一端固定在所述导轮上，所述软质牵拉体的另一端在所述绳槽内缠绕设定圈数后，从所述腔室内穿出至所述壳体外；

圆周复位体，所述圆周复位体套装在所述传感器轴外，所述圆周复位体的一端固定在所述腔室的壁体上，所述圆周复位体的的另一端固定在所述导轮上；

多级磁体，所述多级磁体同轴安装在所述传感器轴的端部；

半导体传感器，所述半导体传感器安装在所述腔室的内壁上，且与所述多级磁体相对应，所述半导体传感器上的导线从所述腔室内穿出至所述壳体外。

作为本发明传感器一示例，所述圆周复位体包括扭簧。

作为本发明传感器一示例，所述软质牵拉体位于所述壳体外的一端设置有用于和刹车片钢背可拆卸连接的刹车片连接部。

作为本发明传感器一示例，所述刹车片连接部包括：轴体、止挡体和弹性撑紧体；所述轴体的一端设置有止挡台，所述轴体的另一端穿过所述钢背上的安装孔与所述止挡体相连接；所述弹性撑紧体套装在所述轴体上，两端分别压紧抵靠在所述止挡台和所述刹车片的钢背上，所述软质牵拉体与所述轴体相连接.

作为本发明传感器一示例，所述轴体上设置有卡槽，所述止挡体包括卡装在所述卡槽内的弹性卡圈。

作为本发明传感器一示例，所述多级磁体通过胀紧套安装在所述传感器轴上。

作为本发明传感器一示例，所述壳体沿所述传感器轴线延伸方向的两侧设置有可拆卸的端盖；所述半导体传感器安装在其中一个所述端盖上，所述传感器轴背离所述半导体传感器的一端可转动安装在另一所述端盖上。

作为本发明传感器一示例，所述端盖上设置有与壳体匹配的定位结构。

本发明还提供一种盘式刹车片报警系统，所述盘式刹车片沿直线方向压紧至刹车盘上，盘式刹车片报警系统包括：控制器、报警器和上述任一项所述的盘式刹车片磨损监控传感器，所述盘式刹车片磨损监控传感器位于壳体外的软质牵拉体端部与盘式刹车片相连接，所述半导体传感器的电源线与供电装置电性连接，所述半导体传感器的信号线与所述控制器电性连接，所述控制器与所述报警器电性连接。

作为本发明报警系统一示例，所述盘式刹车片的刹车钳上设置有通孔，所述软质牵拉体的端部设置有与所述通孔相配合导向的导柱，所述导柱在刹车过程中沿所述通孔移动。

本发明还提供一种盘式刹车片报警方法，包括以下过程：

将盘式刹车片在刹车时的位移通过半导体传感器转换为相应的电信号；

将所述电信号传送给控制器；

控制器将所述电信号与设定的报警阈值进行对比；

电信号超出设定报警阈值范围时，控制器发出报警信号。

作为本发明方法一示例，所述方法还包括将所述电信号转换成相应的磨损量并实时显示的过程。

如上所述，本发明盘式刹车片磨损监控传感器，通过霍尔传感器将刹车片的磨损量转换成电信号的变化输出，能够实时反馈出刹车片的磨损状况，可以与车载控制器和显示系统配合，便于驾乘人员能够及时关注到有关刹车片磨损量的信息，以及时采取相应的措施，提高了行车安全性。本发明传感器易于装配和使用，可以多次重复使用，成本低。本发明的传感器的软质牵拉体式设计可以使传感器安装在制动区域外侧，受摩擦产生的高温影响小，性能稳定，寿命高。本发明报警系统能够在磨损量超出设定范围时及时报警，安全可靠性高。本发明方法在磨损量超出设定范围时发出报警信号，能够及时提醒驾乘人员更换，能够有效解决盘式刹车片磨损到极限状态不宜被发现，容易造成刹车失效，存在严重安全隐患的问题。

附图说明

图1为本发明传感器在盘式刹车片上的安装结构示意图；

图2为本发明传感器一实施例的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为本发明传感器一示例中刹车片连接部与刹车片的连接关系示意图；

图5为本发明传感器一示例中刹车片连接部与刹车片的连接关系示意图；

图6为本发明传感器一示例中刹车片连接部中轴体的结构示意图；

图7为图6的侧视图；

图8为本发明传感器一实施例中扭簧侧端盖的结构示意图；

图9为图8的剖面图；

图10为本发明传感器一示例中导轮的结构示意图；

图11为图10的俯视图；

图12为本发明传感器一示例中传感器轴的示意图；

图13为图12的侧面视图。

图中：

1 车载控制显示单元

2 盘式刹车片磨损监控传感器

3 刹车钳

4 刹车盘

5 刹车片

6 活塞

21 弹性卡圈

22 轴体

221 卡槽

222 导柱

23 弹性撑紧体

24 扭簧

25 第一端盖

251 扭簧固定槽

252 定位结构

26 第一螺栓

27 软质牵拉体

28 导轮

281 第二键槽

282 卡孔

283 绳槽

29 壳体

30 平键

31 传感器轴

311 第一键槽

32 轴承

33 导线

34 多级磁体

35 半导体传感器

36 胀紧套

37 第二端盖

38 第二螺栓

39 壳体固定座

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

如图1至图13所示，本发明提供一种盘式刹车片磨损监控传感器2，盘式刹车片5安装在刹车钳3上，并通过活塞6推动挤压摩擦刹车盘4来对车辆进行制动，所述盘式刹车片磨损监控传感器2包括：壳体29、传感器轴31、导轮28、软质牵拉体27、圆周复位体、多级磁体34、半导体传感器35；

所述壳体29内设置有一腔室；

所述传感器轴31安装在所述腔室内，并允许以自身轴线为转轴转动，所述传感器轴31上设置有第一键槽311；

所述导轮28上设置有第二键槽281，所述导轮28安装在所述传感器轴31上并通过平键30固定随所述传感器轴31而转动，所述导轮28的边缘设置有绳槽283；

所述软质牵拉体27的一端固定在所述导轮28上，所述软质牵拉体27的另一端在所述绳槽283内缠绕设定圈数后从所述腔室内穿出至所述壳体29外；

所述圆周复位体套装在所述传感器轴31外，所述圆周复位体的一端固定在所述腔室的壁体上，所述圆周复位体的的另一端固定在所述导轮28上；

所述多级磁体34同轴安装在所述传感器轴31的端部；

所述半导体传感器35安装在所述腔室的内壁上，且与所述多级磁体34相对应，所述半导体传感器35上的导线33(包括电源线和信号线)从所述腔室内穿出至所述壳体29外。需要说明的是本发明中的半导体传感器可以为与霍尔传感器原理或作用相同的任何合适传感器形式，作为本发明一示例，所述半导体传感器为霍尔传感器。

本发明盘式刹车片磨损监控传感器2，通过霍尔传感器将刹车片5的磨损量转换成电信号的变化输出，能够实时反馈出刹车片5的磨损状况，便于驾乘人员能够及时关注到有关刹车片5磨损量的信息，以及时采取相应的措施，另外本发明传感器可以与车载控制显示单元1相配合将磨损量转化成可视的数字显示和声光警示，可以实现对盘式刹车片5磨损状况的实时监控和磨损极限状态报警，提高了行车安全性。另外本发明传感器结构简单、易于装配和使用，传感器可以多次重复使用，成本低，并且本发明的传感器的软质牵拉体27式设计可以使传感器安装在制动区域外侧，受摩擦产生的高温影响小，性能稳定，寿命高。

本发明传感器中的软质牵拉体27可以为能够缠绕并牵拉导轮转动的一切合适绳材，本发明一实施例中所述软质牵拉体27为不锈钢钢丝绳。

本发明传感器中的圆周复位体可以为能够使传感器轴31在圆周方向上复位的一切结构，如呈螺旋状盘绕的簧片或扭簧24，在本发明一实施例中，所述圆周复位体为扭簧24，所述扭簧24套装在所述传感器轴31上，所述传感器轴31上部的第一端盖25上设置有扭簧固定槽251，所述扭簧24下部的导轮28上设置有卡孔282，所述扭簧24的小端簧丝端部固定在所述扭簧固定槽251内，所述扭簧24的大端簧丝端部插入固定在所述导轮28上的卡孔282内。

本发明传感器中软质牵拉体27与刹车片5的固定方式可以为一切可以将软质牵拉体27与刹车片5钢背或摩擦块可靠固定的合适结构，在本发明一实施例中，所述软质牵拉体27位于所述壳体29外的一端设置有用于和刹车片5钢背可拆卸连接的刹车片5连接部。可拆卸的连接方式能够大大降低传感器的安装难度，可以有效提高工作效率。

本发明传感器中的刹车片5连接部可以为能够将软质牵拉体27与刹车片5钢背或摩擦块可拆卸固定的合适结构，在作为本发明传感器一示例中，所述刹车片5连接部包括：轴体22、止挡体和弹性撑紧体23(本实施例中为压缩弹簧)；所述轴体22的一端设置有止挡台，所述轴体22的另一端穿过所述钢背上的安装孔与所述止挡体相连接；所述弹性撑紧体23套装在所述轴体22上，两端分别压紧抵靠在所述止挡台和所述刹车片5的钢背上，所述软质牵拉体27与所述轴体22相连接。这种结构不仅可以可靠连接，而且安装和拆卸方便。

本发明传感器中刹车片5连接部内的止挡体可以为能够固定在轴体22端部并止挡在钢背上安装孔外的一切止挡结构，如在轴体22上设置一插销或凸部等，作为本发明传感器一示例，所述轴体22上设置有卡槽221，所述止挡体包括卡装在所述卡槽221内的弹性卡圈21。弹性卡圈21安装方便。

本发明传感器中多级磁体34在传感器轴31上安装形式可以不受限定，作为本发明传感器一示例，所述多级磁体34通过胀紧套36安装在所述传感器轴31上。通过胀紧套36安装方便快捷，能够提高安装效率。

本发明传感器中传感器轴31在腔室内的可转动安装方式可以不受限定，但考虑到转动阻力，作为本发明传感器一示例，所述传感器轴31与腔室的壁体之间设置有轴承32。考虑到安装的方便，在本发明传感器一示例，所述壳体29沿所述传感器轴31线延伸方向的两侧设置有可拆卸的第一端盖25和第二端盖37；所述第一端盖25和所述第二端盖37通过第一螺栓26连接在所述壳体29上，所述半导体传感器35通过第二螺栓38安装在第二端盖37上，所述传感器轴31背离所述半导体传感器35的一端可转动安装在第一端盖25上。

考虑到安装精度要求作为本发明传感器一示例，所述第一端盖25和所述第二端盖37上均设置有与壳体29匹配的定位结构252。

为了便于固定安装，在本发明传感器一示例中，所述壳体29上还设置有壳体固定座39，所述壳体29通过所述壳体固定座39安装在所述刹车钳3上。

在本发明另一实施例中提供了一种盘式刹车片5报警系统，所述盘式刹车片5沿直线方向压紧至刹车盘4上，盘式刹车片5报警系统包括：控制器、报警器和上述任一实施例所述的盘式刹车片磨损监控传感器2，所述盘式刹车片磨损监控传感器2位于壳体29外的软质牵拉体27端部与盘式刹车片5相连接，所述半导体传感器35的电源线与供电装置电性连接，所述半导体传感器35的信号线与所述控制器电性连接，所述控制器与所述报警器电性连接。

本发明报警系统能够在磨损量超出设定范围时及时报警，安全可靠性高。另外本发明报警系统中的传感器采用软质牵拉体27式设计可以使传感器安装在制动区域外侧，受摩擦产生的高温影响小，性能稳定，寿命高。

为了保证磨损量的准确性，本发明中壳体29外的软质牵拉体27端部应沿垂直于刹车片5摩擦面方向直线移动，作为本发明报警系统一示例，所述传感器安装在所述刹车钳3的外侧，所述盘式刹车片5的刹车钳3上设置有通孔，所述软质牵拉体27的端部设置有与所述通孔相配合导向的导柱222，所述导柱222在刹车过程中沿所述通孔移动。考虑到传感器中采用的可拆卸安装方式，在本发明一示例中，导柱222设置在所述刹车片5连接部的轴体22上。

考虑到车辆上多设置有集成控制显示单元，在本发明报警系统一实施例中，所述集成控制显示单元包括所述控制器和所述报警器。刹车过程中，活塞6推动刹车片5与刹车盘4接触摩擦，达到制动目的。刹车片5通过软质牵拉体27拉动导轮28进行转动，导轮28带动传感器轴31转动，从而带动多级磁体34进行转动，多级磁体34转动引起磁场变化，磁场的变化造成半导体传感器35(即霍尔传感器)两端的电动势进行变化，将信号通过导线33传到集成控制显示单元1进行数据记录处理。当刹车片5磨损量变化时，软质牵拉体27的拉伸长度变化，进而传感器轴31转动角度发生变化，磁场的变化导致传输的信号也会发生变化，通过集成控制显示单元1计算，显示变化的数值即为刹车片的磨损数值，当磨损达到提前设定的某个计数峰值后，可以通过集成控制显示单元1的灯光和声音提醒驾驶员及时更换摩擦片。

在本发明另外一实施例中，还提供有一种盘式刹车片报警方法，包括以下过程：

将盘式刹车片在刹车时的位移通过半导体传感器转换为相应的电信号；

将所述电信号传送给控制器；

控制器将所述电信号与设定的报警阈值进行对比；

电信号超出设定报警阈值范围时，控制器发出报警信号。

本发明方法在磨损量超出设定范围时发出报警信号，能够及时提醒驾乘人员更换，能够有效解决盘式刹车片磨损到极限状态不宜被发现，容易造成刹车失效，存在严重安全隐患的问题。

为了便于对刹车片磨损量进行实时监控，作为本发明方法一示例，所述方法还包括将所述电信号转换成相应的磨损量并实时显示的过程。

在发明方法一示例中所述半导体传感器为霍尔传感器。

综上，本发明盘式刹车片磨损监控传感器，通过霍尔传感器将刹车片的磨损量转换成电信号的变化输出，能够实时反馈出刹车片的磨损状况，可以与车载控制器和显示系统配合，便于驾乘人员能够及时关注到有关刹车片磨损量的信息，以及时采取相应的措施，提高了行车安全性。本发明传感器易于装配和使用，可以多次重复使用，成本低。本发明的传感器的软质牵拉体式设计可以使传感器安装在制动区域外侧，受摩擦产生的高温影响小，性能稳定，寿命高。本发明报警系统能够在磨损量超出设定范围时及时报警，安全可靠性高。本发明方法在磨损量超出设定范围时发出报警信号，能够及时提醒驾乘人员更换，能够有效解决盘式刹车片磨损到极限状态不宜被发现，容易造成刹车失效，存在严重安全隐患的问题。所以，本发明能够有效解决现有技术中的问题，从而有很高的利用价值和使用意义。

上述实施方式仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。本发明还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种盘式刹车片磨损监控传感器，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体内设置有一腔室；

传感器轴，所述传感器轴安装在所述腔室内，并允许以自身轴线为转轴转动；

导轮，所述导轮安装在所述传感器轴上，并随所述传感器轴而转动，所述导轮的边缘设置有绳槽；

软质牵拉体，所述软质牵拉体的一端固定在所述导轮上，所述软质牵拉体的另一端在所述绳槽内缠绕设定圈数后，从所述腔室内穿出至所述壳体外；

圆周复位体，所述圆周复位体套装在所述传感器轴外，所述圆周复位体的一端固定在所述腔室的壁体上，所述圆周复位体的的另一端固定在所述导轮上；

多级磁体，所述多级磁体同轴安装在所述传感器轴的端部；

半导体传感器，所述半导体传感器安装在所述腔室的内壁上，且与所述多级磁体相对应，所述半导体传感器上的导线从所述腔室内穿出至所述壳体外。

2.根据权利要求1所述的盘式刹车片磨损监控传感器，其特征在于，所述软质牵拉体位于所述壳体外的一端设置有用于和刹车片钢背可拆卸连接的刹车片连接部。

3.根据权利要求2所述的盘式刹车片磨损监控传感器，其特征在于，所述刹车片连接部包括：轴体、止挡体和弹性撑紧体；所述轴体的一端设置有止挡台，所述轴体的另一端穿过所述钢背上的安装孔与所述止挡体相连接；所述弹性撑紧体套装在所述轴体上，两端分别压紧抵靠在所述止挡台和所述刹车片的钢背上，所述软质牵拉体与所述轴体相连接。

4.根据权利要求3所述的盘式刹车片磨损监控传感器，其特征在于，所述轴体上设置有卡槽，所述止挡体包括卡装在所述卡槽内的弹性卡圈。

5.根据权利要求1所述的盘式刹车片磨损监控传感器，其特征在于，所述多级磁体通过胀紧套安装在所述传感器轴上。

6.根据权利要求1所述的盘式刹车片磨损监控传感器，其特征在于，所述壳体沿所述传感器轴线延伸方向的两侧设置有可拆卸的端盖；所述半导体传感器安装在其中一个所述端盖上，所述传感器轴背离所述半导体传感器的一端可转动安装在另一所述端盖上。

7.一种盘式刹车片报警系统，所述盘式刹车片沿直线方向压紧至刹车盘上制动，其特征在于，盘式刹车片报警系统包括：控制器、报警器和权利要求1至6中任一项所述的盘式刹车片磨损监控传感器，所述盘式刹车片磨损监控传感器位于壳体外的软质牵拉体端部与盘式刹车片相连接，所述半导体传感器的电源线与供电装置电性连接，所述半导体传感器的信号线与所述控制器电性连接，所述控制器与所述报警器电性连接。

8.根据权利要求1所述的盘式刹车片报警系统，其特征在于，所述盘式刹车片的刹车钳上设置有通孔，所述软质牵拉体的端部设置有与所述通孔相配合导向的导柱，所述导柱在刹车过程中沿所述通孔移动。

9.一种盘式刹车片报警方法，其特征在于，包括以下过程：

将盘式刹车片在刹车时的位移通过半导体传感器转换为相应的电信号；

将所述电信号传送给控制器；

控制器将所述电信号与设定的报警阈值进行对比；

当电信号超出设定报警阈值范围时，控制器发出报警信号。

10.根据权利要求9所述的盘式刹车片报警方法，其特征在于，包括以下过程：

将所述电信号转换成相应的磨损量并实时显示。

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