CN112610633A - 用于车辆制动器的指示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于车辆制动机构的指示系统，包括具有摩擦材料(110)的制动垫片(100)或制动蹄片，电子控制单元，连接至所述制动垫片(100)或制动蹄片；以及多个信令部件，从所述电子控制单元接收电信号。在所述摩擦材料(110)内的各个厚度级别上设置多个传感器点(130)，每个厚度级别上设置至少一个传感器点，所述传感器点(130)彼此间隔开。当车辆制动器的鼓或盘与传感器点接触时指示所述摩擦材料(110)的磨损级别，其中，所述传感器点与所述电子控制单元连接，以通过所述摩擦材料(110)的磨损向与所述摩擦材料的厚度级别上的所述传感器点对应的信令部件发送信号。

Description

用于车辆制动器的指示系统
技术领域
本发明涉及车辆制动器告警系统，尤其涉及一种用于车辆制动垫片或制动蹄片的指示系统。
背景技术
制动垫片(用于盘式制动器)或制动蹄片(用于鼓式制动器)包括一层或多层摩擦材料，所述摩擦材料用于在车辆制动机构中对制动盘或制动鼓施加摩擦，以使移动车辆减速和停止，以及防止静止车辆移动。
随着使用时间的推移，摩擦材料会受到磨损，从而使摩擦材料变薄。摩擦材料的磨损会导致制动机构的效率低下或故障。了解摩擦材料何时接近磨损很重要，但是因为不同的车辆类型、常规行驶路线、驾驶习惯和其它条件要求更换不同磨损级别的制动垫片或制动蹄片，目前还没有系统能够在各个磨损阶段监测摩擦材料。例如，与城市住宅轿车相比，在丘陵地带远距离运输货物的卡车可能在达到其最大磨损极限之前更早就得更换制动垫片或制动蹄片。
因此，需要一种允许当摩擦材料随着使用时间的推移受到磨损时自动监测摩擦材料的系统。这样的系统将使车辆用户能够及时决定更换制动垫片和/或制动蹄片。
发明内容
本发明采用的技术方案为：一种用于车辆制动机构的指示系统，包括具有摩擦材料(110)的制动垫片或制动蹄片，电子控制单元，连接至所述制动垫片或制动蹄片；以及多个信令部件，从所述电子控制单元接收电信号。在所述摩擦材料内的各个厚度级别上设置多个传感器点，每个厚度级别上设置至少一个传感器点，所述传感器点彼此间隔开，使得当车辆制动器的鼓或盘与传感器点接触时指示所述摩擦材料的磨损级别，其中，所述传感器点与所述电子控制单元连接，以通过所述摩擦材料的磨损向与所述摩擦材料的厚度级别上的所述传感器点对应的信令部件发送信号。
优选地，所述传感器点针对每个厚度级别水平和垂直间隔开，以增大所述摩擦材料内的传感器覆盖范围。
进一步地，所述摩擦材料具有多个通道以容纳所述传感器点，所述通道间隔开以防止所述摩擦材料破裂。
优选地，所述摩擦材料有通过钻孔形成的多个通道以容纳所述传感器点，所述通道间隔开以防止当所述摩擦材料被钻孔时所述摩擦材料破裂。
优选地，在所述摩擦材料内的任意确定厚度级别上有两个传感器点。
进一步地，传感器点通过导电部件或布线与所述制动垫片或制动蹄片的一侧的连接器连接。
优选地，根据所述传感器点的厚度级别确定的所述摩擦材料的磨损级别指示在5％和100％之间的范围内。
或者，根据所述传感器点的厚度级别确定的所述摩擦材料的磨损级别指示为高、中和低，或使用颜色指示灯或其组合指示。
优选地，所述传感器点由导电材料制成。
优选地，所述信令部件为发光二极管、发声扬声器或其组合。
本发明由以下在附图中充分描述和说明的特征和部件的组合构成。应理解，在不脱离本发明的范围或牺牲本发明的任何优点的情况下，可以对细节进行各种改变。
附图说明
为了进一步阐明本发明的一些实施例的各个方面，将通过参考附图中所示的本发明的具体实施例来更具体地描述本发明。应理解，这些附图仅描述了本发明的典型实施例，因此不应被视为限制其范围。将通过附图以附加的特征和细节来描述和解释本发明，其中：
图1示出了具有嵌入其摩擦材料内的多个传感器点的制动垫片的前视图；
图2示出了具有嵌入其摩擦材料内的多个传感器点的制动垫片的俯视图；
图3示出了配置用于使用的一对制动垫片以及连接两个制动垫片中的传感器点的布线的俯视图；
图4示出了具有嵌入其摩擦材料内的多个传感器点的一对制动蹄片的前视图和沿A-B线的截面视图；
图5示出了配置用于使用的一对制动蹄片以及连接两个制动蹄片中的传感器点的布线的前视图和沿A-B线的横截面图；
图6示出了具有一对前轮和一对后轮的车辆的显示单元；
图7示出了具有一对前轮和两对后轮的车辆的显示单元；
图8示出了一种包括制动垫片和与电子控制单元和显示单元连接的传感器点的用于车辆制动器的指示系统。
具体实施方式
本发明的一般原理涉及车辆特别是汽车的制动垫片或制动蹄片。更具体地，本发明的指示系统，用于监测制动垫片或制动蹄片随着时间的推移在移动车辆上使用时的磨损。制动垫片(用于盘式制动器)或制动蹄片(用于鼓式制动器)包括一层或多层摩擦材料，所述摩擦材料用于在车辆制动机构中对制动盘或制动鼓施加摩擦，以使移动车辆减速和停止，以及防止静止车辆移动。
随着使用时间的推移，摩擦材料会受到磨损，从而使摩擦材料变薄。为了向车辆用户提供指示并且使用户能够决定何时应该更换制动垫片或制动蹄片，通过测量制动垫片或制动蹄片的剩余摩擦材料或通过计算摩擦材料的磨损率来指示磨损级别。
带传感器点的制动垫片或制动蹄片
在本发明的一个实施例中，通过在制动垫片(100)(如图1-3所示)或制动蹄片(100’)(如图4-5所示)的摩擦材料(110，110’)的各个厚度级别上设置多个传感器点(130，130’)来实现通过剩余摩擦材料(110，110’)指示磨损级别。摩擦材料(110，110’)由支撑部件(120，120’)固定，所述支撑部件(120，120’)通常包括绝缘层、背板和降噪/防啸叫垫片，所述绝缘层、背板和降噪/防啸叫垫片按照与所述摩擦材料(110，110’)的距离由近到远的顺序排列。传感器点(130，130’)由铜、银、金和石墨等导电材料制成。参见图3和图5，所有传感器点(130，130’)通过导电部件或布线(132，132’)经过孔(131，131’)与第一公型或母型连接器(133，133’)连接，所述第一公型或母型连接器(133，133’)转而与电子控制单元(200)的匹配的第二母型或公型连接器连接。传感器点(130，130’)设置在摩擦材料(110，110’)的1％至100％厚度级别的范围内。优选地，传感器点(130，130’)设置在摩擦材料(110，110’)的5％至90％厚度级别的范围内。更加优选地，传感器点(130，130’)设置在摩擦材料(110，110’)的10％至75％厚度级别的范围内。例如，一组传感器点(130，130’)设置在摩擦材料(110，110’)的70％、50％、30％和10％厚度级别上。在本发明的另一个示例性实施例中，该组传感器点(130，130’)设置在摩擦材料(110，110’)的75％、50％和25％的厚度级别上。在摩擦材料(110，110’)磨损到第一个传感器点之前，指示显示为100％。可选地，厚度级别指示为高、中、低或其等效值，或者厚度级别通过声音、光线或颜色指示灯或其任意组合来区分。该指示通过信令部件用信号发出，所述信令部件可以是灯泡、发光二极管(LED)和/或扬声器。
车轮的每个盘式制动器有一对制动垫片，而每个鼓式制动器有一对制动蹄片。每个制动垫片(100)或制动蹄片(100’)具有至少一组传感器点(130，130’)，通常位于摩擦材料(110，110’)的磨损率最高的区域内，例如制动垫片的摩擦材料的中间或制动蹄片的侧面。此外，每个制动垫片或制动蹄片可以有两组或多组传感器点，以提高指示系统的灵敏度。可选地，传感器点(130，130’)针对每个厚度级别水平和垂直间隔开，以增大摩擦材料内的传感器覆盖范围。
在本发明的一个优选实施例中，在摩擦材料(110，110’)内例如通过钻孔形成多个通道(134，134’)，以容纳摩擦材料(110，110’)内的传感器点(130，130’)(如图3和5所示)。通道(134，134’)间隔开以防止例如在摩擦材料(110，110’)的钻孔过程中摩擦材料(110，110’)开裂。来自传感器点(130，130’)的布线(132，132’)经过与通道(134，134’)连接的孔(131)从制动垫片(100)或制动蹄片(100’)突出。摩擦材料(110)和支撑部件(120)之间设置有锚固部件(135)，其中，来自传感器点(130)的布线(132)通过该锚固部件(135)从制动垫片(100)突出，以在车辆制动期间支撑具有传感器点(130)的摩擦材料(110)的部位不移位。或者，在用于构造制动垫片(100)或制动蹄片(100’)的摩擦材料(110，110’)的模制过程中，通道(134，134’)和传感器点(130，130’)可以嵌入摩擦材料(110，110’)内。
电子控制单元
电子控制单元(200)包括继电器(210)和微控制器(220)。由于制动机构的重复操作造成的摩擦材料(110，110’)的磨损导致摩擦材料(110，110’)的厚度减小。参见图8，当摩擦材料(110，110’)磨损至传感器点(130，130’)的厚度级别时，传感器点(130，130’)接触制动盘或鼓并完成与电子控制单元(200)中的继电器(210)连接的第一电路。优选地，该第一电路接地并连接至交流电源。然后继电器(210)闭合(接通)第二电路，以通过微控制器(220)向信令部件或显示单元(300)中的指示器(310)发送信号。优选地，该第二电路连接至电容。此外，熔断盒(230)并入电子控制单元(200)中，以在短路或电涌的情况下断开电路。此外，远程控制模块(240)并入电子控制单元(200)中，以启用针对电子控制单元(200)或显示单元(300)的参数的配置或更改该设置。
显示单元
在本发明的一个优选实施例中，显示单元(300)电连接至电子控制单元(200)并容纳多个信令部件(310)(如图6-7所示)。每个信令部件(310)指示剩余摩擦材料(110，110’)的磨损级别或厚度，如其对应的传感器点(130，130’)所指示。在摩擦材料磨损至第一个传感器点之前，例如在更换新的制动垫片或制动蹄片时，该指示显示为100％。信令部件(310)为灯泡、发光二极管(LED)、液晶显示器(LCD)、数字或模拟千分表/仪表、发声扬声器或其组合。在实施例的一个示例中，一组信令部件(310)通过绿色LED指示摩擦材料(110)处于100％和70％厚度级别，通过橙色LED指示摩擦材料(110)处于50％厚度级别，通过黄色LED指示摩擦材料(110)处于30％厚度级别，以及通过红色LED指示摩擦材料(110)处于10％厚度级别。如图6所示，车辆的每个前轮和后轮具有一组所述信令部件(310)。当车辆上有额外的一对车轮，例如卡车的后轮时，会为这样的车轮安装额外的一组传感器点(130)，并且显示单元(300)包括额外的一组信令部件(310)(如图7所示)。在没有颜色指示的情况下，信令部件(310)可以仅点亮，显示数字或模拟千分表值或产生警报声。显示单元(300)还可以包括另一个微控制器或连接至电子控制单元(200)中的微控制器(220)，以控制影响信令部件(310)的指示的参数，例如光闪烁速率、音量、信令时间等。这些参数通过远程控制模块(240)或通过设置在显示单元(300)上并且连接至微控制器(220)的按钮进行调整。测试按钮(320)并入显示单元(300)中并连接至电子控制单元(200)，以便能够测试信令部件(310)是否可工作。
每块摩擦材料(110，110’)内设置的厚度级别对应的传感器点(130，130’)及其通过显示单元(300)上的信令部件(310)提供的可能的颜色和/或声音指示的示例如下：
示例1
摩擦材料厚度级别 传感器点数量 颜色指示 声音指示
100％ 1 绿色 -
70％ 1 绿色 -
50％ 1 橙色/蓝色 -
30％ 1 黄色 -
10％ 1 红色 -
示例2
摩擦材料厚度级别 传感器点数量 颜色指示 声音指示
100％ 1 绿色 哔一声
70％ 1 绿色 哔两声
50％ 1 橙色/蓝色 哔三声
30％ 1 黄色 哔四声
10％ 1 红色 哔五声
示例3
摩擦材料厚度级别 传感器点数量 颜色指示 声音指示
100％ 1 - 哔一声
70％ 1 - 哔两声
50％ 1 - 哔三声
30％ 1 - 哔四声
10％ 1 - 哔五声
示例4
摩擦材料厚度级别 传感器点数量 颜色指示 声音指示
100％ 2 绿色 -
70％ 2 绿色 -
50％ 2 橙色/蓝色 -
30％ 2 黄色 -
10％ 2 红色 -
示例5
Figure BDA0002802789520000051
Figure BDA0002802789520000061
示例6
摩擦材料厚度级别 传感器点数量 颜色指示 声音指示
100％ 2 - 哔一声
70％ 2 - 哔两声
50％ 2 - 哔三声
30％ 2 - 哔四声
10％ 2 - 哔五声
示例7
摩擦材料厚度级别 传感器点数量 颜色指示 声音指示
100％ 1 绿色 -
75％ 1 橙色/蓝色 -
50％ 1 黄色 -
25％ 1 红色 -
示例8
摩擦材料厚度级别 传感器点数量 颜色指示 声音指示
100％ 1 绿色 哔一声
75％ 1 绿色 哔两声
50％ 1 橙色/蓝色 哔三声
25％ 1 黄色 哔四声
示例9
摩擦材料厚度级别 传感器点数量 颜色指示 声音指示
100％ 1 - 哔一声
75％ 1 - 哔两声
50％ 1 - 哔三声
25％ 1 - 哔四声
示例10
摩擦材料厚度级别 传感器点数量 颜色指示 声音指示
100％ 2 绿色 -
75％ 2 绿色 -
50％ 2 橙色/蓝色 -
25％ 2 黄色 -
示例11
摩擦材料厚度级别 传感器点数量 颜色指示 声音指示
100％ 2 绿色 哔一声
70％ 2 绿色 哔两声
50％ 2 橙色/蓝色 哔三声
25％ 2 黄色 哔四声
示例12
Figure BDA0002802789520000062
Figure BDA0002802789520000071
在不脱离本发明的本质特征的情况下，本发明可以以其它特定形式体现。所描述的实施例在各方面都仅仅是示意性的，而不是限制性的。因此，本发明的范围通过所附的权利要求书而不是通过以上描述指示。所有来自权利要求书等效含义和范围的变化都在其范围之内。

Claims (10)

1.一种用于车辆制动机构的指示系统，包括：
具有摩擦材料(110，110’)的制动垫片(100)或制动蹄片(100’)；
电子控制单元(200)，连接至所述制动垫片(100)或制动蹄片(100’)；以及
多个信令部件(310)，从所述电子控制单元(200)接收电信号；
其特征在于，在所述摩擦材料(110，110’)内的各个厚度级别上设置多个传感器点(130，130’)，每个厚度级别上设置至少一个传感器点，所述传感器点(130，130’)彼此间隔开，使得当车辆制动器的鼓或盘与传感器点接触时指示所述摩擦材料(110，110’)的磨损级别，其中，所述传感器点与所述电子控制单元(200)连接，以通过所述摩擦材料(110，110’)的磨损向与所述摩擦材料的厚度级别上的所述传感器点对应的信令部件发送信号。
2.根据权利要求1所述的用于车辆制动机构的指示系统，其特征在于，所述传感器点(130，130’)针对每个厚度级别水平和垂直间隔开，以增大所述摩擦材料(110，110’)内的传感器覆盖范围。
3.根据权利要求2所述的用于车辆制动机构的指示系统，其特征在于，所述摩擦材料(110，110’)具有多个通道(134，134’)以容纳所述传感器点(130，130’)，所述通道(134，134’)间隔开以防止所述摩擦材料(110，110’)破裂。
4.根据权利要求2所述的用于车辆制动机构的指示系统，其特征在于，所述摩擦材料(110，110’)具有通过钻孔形成的多个通道(134，134’)以容纳所述传感器点(130，130’)，所述通道(134，134’)间隔开以防止当所述摩擦材料(110，110’)被钻孔时所述摩擦材料(110，110’)破裂。
5.根据权利要求1所述的用于车辆制动机构的指示系统，其特征在于，在所述摩擦材料(110，110’)内的任意确定厚度级别上有两个传感器点。
6.根据权利要求1所述的用于车辆制动机构的指示系统，其特征在于，所述传感器点(130，130’)通过导电部件或布线(132，132’)与所述制动垫片(100)或制动蹄片(100’)的一侧的连接器(133，133’)连接。
7.根据权利要求1所述的用于车辆制动机构的指示系统，其特征在于，根据所述传感器点的厚度级别确定的所述摩擦材料(110，110’)的磨损级别指示在5％和100％之间的范围内。
8.根据权利要求1所述的用于车辆制动机构的指示系统，其特征在于，根据所述传感器点的厚度级别确定的所述摩擦材料(110，110’)的磨损级别指示为高、中和低，或使用颜色指示灯或其组合指示。
9.根据权利要求1所述的用于车辆制动机构的指示系统，其特征在于，所述传感器点(130，130’)由导电材料制成。
10.根据权利要求1所述的用于车辆制动机构的指示系统，其特征在于，所述信令部件(310)为发光二极管、发声扬声器或其组合。
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