CN114375373B - 用于测量车轮制动器的制动器磨损的测量辋 - Google Patents

Abstract

为了能够对车辆的制动系统的制动器磨损进行可靠的量化和分类，同时减少实际使用中的支出，设置了测量辋(1)，该测量辋具有环绕周缘的轮胎支承表面(18)，测量辋在一侧上连接到前壁(11)以形成向外封闭的内部空间，并在相对侧上连接到密封件(12)，其中在前壁(11)的中央区域上设有旋转贯通部(13)，经由该旋转贯通部，气态介质可以供应到测量辋(1)的内空间以及可以从内空间移除。

Description

用于测量车轮制动器的制动器磨损的测量辋

技术领域

本发明涉及用于测量车轮制动器的制动器磨损的测量辋，以及涉及使用这种测量辋来测量制动器磨损的方法和测量布置。

背景技术

由来自车辆的微粒造成的环境污染早已为人所知，并受到越来越严格的法律规定的约束。到目前为止，关注点主要集中在由内燃机中的燃烧过程产生并经由排气气体释放进入环境的微粒污染。然而，与此同时，车辆中的微粒的其它来源也已被识别。特别是，在这种情况下，车辆的制动系统已成为焦点。在车辆运行期间的制动盘和制动片的磨损会产生微粒，该微粒进入环境，是空气中微粒物质污染的部分原因。因此，车辆或制动系统的制造商对减少由制动系统产生的微粒物质越来越关注。为了开发制动系统，经常使用制动测试台，在制动试验台上设立制动系统并且制动系统经受动态测试。为了能够更好地评估由于制动盘/制动片磨损而产生的微粒物质的来源和程度，已知扩展这种制动测试台以便能够测量制动器磨损。这方面的示例是WO 2017/097901 A1。这在专业文献中也已经有所涉及，例如在“论释放自低金属汽车制动器的空气中的纳米/微米大小的磨损颗粒(On airbonenano/micro-sized wear particles released from low-metallic automotivebrakes)”，KukutschováJ.等，《环境污染》(Environment Pollution)159(2011)，第998-1006页。制动盘和制动片基本上被容纳在制动测试台上，而壳体中的空气被抽吸出并进行分析。

然而，制动测试台只能接近于道路上车辆的真实使用。为了更真实的评估，因此当真实的车辆在道路上运行时在该车辆上进行测量总是令人感兴趣的。例如，DE 10 2017006 349A1示出了一种用于测量和分类在道路上真实运行时车辆的车轮制动器的颗粒排放的设备，而这种设备也可以在制动测试台上使用。在这里，车辆上的具有制动盘和制动靴的制动器封围在壳体中。空气被供应到壳体中，而含颗粒的空气从壳体中移除并供应到测量系统。此处的困难在于，必须为各车辆、各车轮和各制动器生产单独的壳体。为了能够在车轮罩中容纳壳体，可能需要延长轮轴。除此以外，供应空气和排气空气必须在车轮罩中受引导，而车轮罩中已经几乎没有空间，而且难以进入。为了能够将供应空气和排气空气引导到各制动器，车辆的底板通常被钻孔贯穿。因此，这种设备在实际使用中很昂贵。

DE 10 2017 200 941 B4描述了一种用于测量制动器颗粒排放的设备，在该设备中，集尘漏斗附接到轮辋的外圈，并与辋一起旋转。含颗粒的空气经由集尘漏斗被抽吸出，并供应到颗粒测量部。然而，轮辋的在辋的内侧上没有密封，这意味着不可能将制动器磨损与轮胎或道路磨损或含颗粒的排气空气中的环境灰尘分开。这就妨碍了对制动器磨损的可靠量化和分类。除此之外，在此设备中，流动条件随着被测轮辋的几何形状改变，这就是为什么对不同车辆或轮辋之间的制动器磨损的比较是几乎不可能的。

发明内容

本发明的目的是使对车辆的制动系统的制动器磨损进行可靠的量化和分类成为可能，同时减少实际使用中的工作量。

此目的是借助根据本发明的测量辋实现的，测量辋具有周向轮胎支承表面，所述轮胎支承表面在一侧上连接到端壁并在相对侧上连接到密封件，以形成朝外封闭的内部空间，其中，在端壁的中央区域上设有旋转馈送贯通部，经由该旋转馈送贯通部可以向测量辋的内部空间供应气态介质以及从测量辋的内部空间移除气态介质。由于测量辋的这种构造，测量辋的内部空间对于外部密封，使得不可能与测量辋外部的颗粒发生交叉污染，这提高了制动器磨损的测量的可靠性和可重复性。由于气态介质在测量辋中被引导，测量辋中的流动条件，特别是流动引导，可以被优化，并且不依赖于传统辋的众多不同几何形状。在运行期间，测量辋的旋转也可以用来以有针对性的方式影响流动条件，这也使得有效的颗粒提取成为可能。因此，制动器磨损颗粒的提取和运输效率可以得到改善。为了在测量期间颗粒损失尽可能得少，提取和运输效率是很重要的。然而，这也允许在不同的车辆和制动系统上进行可比较的测量，因为颗粒收集的效率保持相同。最后但并非最不重要的是，在制动测试台上的测量可以与转鼓测试台上的测量和真实运行中的测量进行比较，这支持了制动系统或其部件的开发。

与现有技术相比，测量辋的使用也可以得到改善，因为不再需要特殊的附件或盖，这些附件或盖也必须调整以适合于每个辋。此外，各部件不需要容纳在受限的车轮罩中，而且由于所有的连接都保持可以从外部容易地进入(触及)，因此可及性(可触及性)简化了。此外，测量辋可以在车辆中使用，也可以在测试台上使用，这增加了使用的灵活性。

在中央区域的方向上渐窄的锥形端壁改善了测量辋内的流动引导，有利于气态介质的供应和移除。

如果测量辋的辋壁设计为中空壁以形成第一流动通道，该流动通道从旋转馈送贯通部延伸进入测量辋的内部空间，则可以进一步改善测量辋内的流动引导。特别是，供应的气态介质和移除的气态介质的流动可以在测量辋内更好地分离。通过这种方式，可以最大限度地减少交叉流动。同样的效果可以这样实现，即，通过将测量辋的辋壁设计成双中空壁，以形成第一流动通道和第二流动通道，并且第一流动通道和第二流动通道各自从旋转馈送贯通部延伸到测量辋的内部空间中。

如果第一流动通道在密封件的区域中通入测量辋的内部空间，就可以更好地防止在密封件的区域中形成死容积，形成死容积可能对测量结果产生负面影响。为此，如果在密封件的区域中提供至少部分地在周向上延伸的偏转板，那将是有利的。密封件的区域的中的流动可以由偏转板以针对性的方式引导，从而能够更好地防止死容积的形成。

在可能的实施例中，第二流动通道设计成具有内壁，该内壁与测量辋的内部空间相邻，并且至少有部分是穿孔的。由于测量辋的旋转，流动无论如何是径向向外的，因此在径向内壁上布置移除(部)(导出部，Abführung)是特别有利的。测量辋的辐条也可用于在内壁方向上针对性的流动引导。

附图说明

在下文中，参考图1至图6更详细地描述本发明，图1至图6以示例的方式示出了本发明的示意性且非限制性的有利实施例。在附图中：

图1示出了根据本发明的测量辋的实施例；

图2示出了具有测量辋的测量布置；

图3示出了具有中空壁的测量辋的实施例；

图4示出了具有在轮胎支承表面区域中的流动引导元件的测量辋的实施例；

图5示出了具有在密封的区域中的流动引导元件的测量辋的实施例，以及

图6示出了具有双中空壁的测量辋的实施例。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的测量辋1，如果必要的话，可以以常规方式将轮胎2安装在其上。当在测试台上使用测量辋1时，不必安装轮胎2。相反，当在公路上运行的车辆上使用测量辋1时，将会需要轮胎2。测量辋1附接到轮轴3，并在运行期间与轮轴3一起旋转。例如，测量辋1可以以常规方式，例如借助分布在(整个)周缘上的轮螺栓，附接到车辆传动系(或传动系的一部分)的轮轴3的轮毂5。轮毂5连接到轮轴3，轮毂5借助轮轴3被驱动。轮轴3可旋转地安装在车辆中，安装在固定到车辆的部件上，例如车轮悬架4上。在非驱动轴上的车轮的情况下，毂5也可以可旋转地安装在固定在车辆上的部件上，例如车轮悬架4。然而，对于本发明，测量辋1是用在驱动轴或非驱动轴上并不重要。将辋附接到车辆的传动系是众所周知的，这就是为什么此处不需要更详细地讨论它。在测试台上，例如制动测试台或传动系测试台，轮轴3也可以以不同方式安装，特别是轮轴3，例如在制动测试台上，也可以是电动机的输出轴。

如果有必要，轮轴3可以借助车轮制动器6进行制动。为此，车轮制动器的旋转制动部分7，例如盘式制动器的制动盘(如图1所示)或鼓式制动器的制动鼓，可以布置在轮毂5上或直接布置在轮轴3上。旋转的制动部件7在制动时与固定在车辆上的制动部分8相互作用，例如浮动卡钳10(如图1)上的制动片9或鼓式制动器的制动片。为了制动，制动驱动器以充分已知的方式设置，其将可移动的制动片9压抵共同旋转的制动部分7或将所述制动片抬离所述制动部分。然而，为清晰起见，并且因为制动器驱动装置与本发明无关，所以它没有示出。当然，该制动器也可以设计得与鼓式制动器或与具有浮动卡钳的盘式制动器不同。

与传统的轮辋相比，测量辋1在轴向外端面，即背向车轮制动器6的端面是封闭的，例如借助端壁11。端壁11优选设计成圆锥形，轴向向外渐窄(如图1所示)。轴向内侧，在轮轴3或车轮悬架4的区域中，即在制动器侧上，测量辋1也是封闭的，例如借助密封件12。密封件12也可以是刚性端壁，但也可以是柔性的密封件，例如以橡胶波纹管的形式。因此，测量辋1形成了轴向向外和轴向向内封闭的盒。测量辋1无论如何是由轮胎支承表面18径向向外封闭的。为了形成封闭的盒，轮胎支承表面18在测量辋1的周缘上连接外端壁11和密封件12。

在轴向外端壁11的中央区域中布置有旋转馈送贯通部13。这样的旋转馈送贯通部13是众所周知的，其具有旋转部分14，旋转部分14与测量辋1的在运行期间旋转的端壁11连接，例如借助分布在(整个)周缘上的螺栓。旋转部分14与旋转馈送贯通部13的固定部分15连接。旋转馈送贯通部13形成(多个)流动通道，以便能够将介质从固定部分(此处是介质管道16、17)转移到旋转部分(这里是测量辋1)。气态介质可以经由例如管子的供应管路16供应给测量辋1，而气态介质可以借助例如管子的移除管路17从测量辋1移除。供应的介质是不含颗粒的气体，例如空气，而移除的介质是含有颗粒的气体，例如含有制动器磨损(颗粒)的空气。

图2中示出了可能的测量构架。测量辋1和旋转馈送贯通部13一起附接到例如车辆或测试台上的传动系，而不是附接到传统的辋。空气或其它气体经由供应管路16，例如借助鼓风机21，供应到测量辋1。此外，过滤器22，例如诸如HEPA(“高效微粒空气”)过滤器的微粒过滤器，也可以布置在测量辋1之前的供应管路16中，从而移除供应空气中的污物和灰尘颗粒。同时，空气或其他供应气体经由移除管路17移除。为此，也可以在移除管路17上设置抽吸泵23。过滤器24，例如诸如HEPA(“高效微粒空气”)过滤器的微粒过滤器，可以布置在抽吸泵23的上游，或者布置在移除空气被释放到环境中之前，以便过滤掉移除空气中所包含的制动器磨损颗粒。原则上，仅有鼓风机21或抽吸泵23就可以是足够的。当两者都使用时，供应管路16和移除管路17中的流率有利地应当相互匹配，以便设定所期望的压力条件。在测量辋1下游，但在任何情况下在可能存在的任何过滤器24上游，在移除管路17中设有提取装置25，以便使移除管路17中被移除的含颗粒气体从移除管路17中转向，并将其供应到测量装置26。抽取装置25例如是L形的管子，其具有开放的端部，并在移除管路17中逆着移除管路17的流动方向布置。测量装置26也可以设置有它自己的测量泵和流量控制装置，以便能够设定转向的气体的量。也可以在测量装置26或提取装置25中设置流动测量装置。测量装置26确定制动器磨损的特性，例如移除的气态介质中制动器磨损颗粒的数量或质量，根据尺寸或质量的制动器磨损颗粒的分布，或确定制动器磨损的其他特性。例如，借助测量装置26，根据分析性问题，可以整体地(在(一个)限定的周期内)或时间分辨地确定以下测量的量：制动器磨损的颗粒质量、颗粒数、颗粒尺寸分布或颗粒组成。测量装置26也可以将确定的测量的量M发送到评估单元28(计算机硬件和/或软件)用于评估。测量辋1或车轮制动器6的温度T也可以借助温度传感器27测量，并在评估单元28中(或也在测量装置26中)使用，以校正测量的量M(如将在下文中更详细描述的)。

在根据图3的测量辋1的有利构造中，测量辋1的辋壁至少部分设计成中空壁，以形成第一流动通道35。第一流动通道35沿着辋壁从旋转馈送贯通部13延伸到测量辋1的内部空间。为了形成第一流动通道35，背离车轮制动器6的端壁11可以设计成具有中空空间30的中空壁。同样，轮胎支承表面18可以至少部分地设计成中空壁31，端壁11和轮胎支承表面18的中空空间30、31彼此连接。中空空间沿周向方向或径向方向都并非必须是连续的。例如，可以在中空空间30、31中布置加强板。该第一流动通道35优选在密封件12的区域中通入测量辋1的内部空间。这可以有利地支持车轮制动器6后面(即，在背向气体介质的移除部的一侧上)的制动器磨损颗粒的移除。

在密封件12的区域中，即在测量辋1的制动器一侧的轴向端部处，也可以至少部分地在周缘上设置偏转板32，以便以针对性的方式将气态介质的流动从轴向方向偏转到径向方向中。该流动优选地被偏转为使得其沿密封件12径向向内流动，即在密封件12和车轮制动器6之间。这也有助于避免在车轮制动器6后面的死容积的形成。

在根据图3的实施例中，供应的气态介质或者以及移除的含颗粒的气态介质可以在第一流动通道35中受引领(如图3中)。在第一情况下，在径向中央区域中移除载有制动器磨损颗粒的气态介质，而在第二情况下，在端壁11的径向中央区域中供应的气态介质。

流动引导元件33也可以布置在测量辋1的内部空间中，以便以针对性的方式引导和/或改善在内部空间中形成的供应的气态介质和移除的气态介质二者的流动。这种流动引导元件33可以布置在端壁11、密封件12上和/或轮胎支承表面18的区域中。测量辋1的辐条19也可用于以针对性的方式影响测量辋1的内部空间中的流动和流动条件。

在根据图4的实施例中，流动引导元件33布置在径向内部辋壁上，从而在轮胎支承表面18的区域中的测量辋1的周缘上分布。所述元件设计成在测量辋1旋转时支持气态介质在端壁11处沿中央区域的方向的流动(当气态介质在中央区域处被移除时)，或在测量辋1旋转时支持气态介质沿密封件12的方向的流动(当气态介质在中央区域处进行供应时)。这些流动引导元件33与辋壁是否设计成中空壁(如图3、4或6中)无关。

在根据图5的实施例中，流动引导元件33布置在密封件12上，从而在周缘上分布。所述元件设计成产生沿辋壁的方向从径向内侧到径向外侧的流动(由箭头表示)，或者反之亦然。这也可以有利地支持在车轮制动器6后面(即，在背向气态介质的移除部的一侧上)的制动器磨损颗粒的移除。这些流动引导元件33与辋壁是否设计成中空壁(如图3、4或6中)无关。

在进一步的有利实施例中，辋壁至少部分地设计成双中空壁，从而形成第一流动通道35(如图3或4中)和第二流动通道36，如将参照图6描述的。第二流动通道36也沿着辋壁从旋转馈送贯通部13延伸到测量辋1的内部空间。第一流动通道35和第二流动通道36至少部分地在径向上彼此相邻布置。在测量辋1上，可以在端壁11和轮胎支承表面18上设置第一中空空间30、31，如针对图3所描述的。第二中空空间33、34可以径向向内布置，以形成双中空壁。端壁11和轮胎支承表面18的第二中空空间33、34彼此连接。中空空间33、34沿周向方向和径向方向都不必是连续的。例如，可以在中空空间33、34中布置加强板。径向外第一流动通道35优选在密封件12的区域中通入测量辋1的内部空间。与测量辋1的内部空间相邻的第二流动通道36的径向内壁37是至少部分穿孔的，使得气态介质可以流动通过内壁37。第一流动通道35和第二流动通道36优选地例如通过第二流动通道36的端部在测量辋的内部空间中是封闭的而不直接彼此连接。在这种布置下，气态介质可以从旋转馈送贯通部13经由径向外第一流动通道35进入测量辋1的内部空间。含有制动器磨损颗粒的气态介质通过穿孔的内壁37流动进入第二流动通道36，并沿着轮辋壁被引导到旋转馈送贯通部13，并在旋转馈送贯通部13处经由移除管路17移除。测量辋1的旋转支持了含有制动器磨损颗粒的气态介质沿内壁37的方向径向向外流动。然而，也可以设想反向的布置，即经由第二流动通道36供应并经由第一流动通道35移除。在根据图6的实施例中，流动引导元件33也可以在内壁37上(在轮胎支承表面18和/或端壁11的区域中)和/或在密封件12上。

车轮制动器6处的温度以已知的方式影响颗粒的排放，并且在这里适用，即较高的温度通常会导致颗粒的排放数量增加。然而，这不一定也适用于颗粒质量，因为制动器磨损颗粒通常在较高的温度下会更小。因此，对于颗粒排放的测量，在测量期间，车轮制动器6处的温度与实际使用相比尽可能纯粹的(未掺杂的)是有利的。各类型的车轮制动器6的壳体自然地影响车轮制动器6周围的流动条件，并因此也自然地影响温度。然而，为了能够进行合理的测量，壳体对根据本发明的测量辋1来说很重要。为了减轻这种潜在的矛盾，可以在合适的点处，优选在车轮制动器6的区域中，例如通过如图2所示布置合适的温度传感器27来将温度测量集成到测量辋1中。如果然后在传统的、未改型的辋上也测量温度(优选是在同一轴上)，则可以借助适当的测试和校准，从所产生的温差对制动器磨损的测量的量M进行温度修正。为此，有必要用适当的测试确定某测量的量对温度(或温差)的依赖性。然后，由此产生的函数可以用来计算修正系数，修正系数将在测量辋1上测得的测量的量M修正为在未改型的辋上测得的正常温度。

此外，也可以将测量辋1和未改型的车辆辋之间的温差保持为零，例如通过以针对性的方式控制供应到测量辋1的气态介质的流动，其结果是从测量辋1的热量移除也可以受到供应的气态介质和移除的气态介质的影响。这样做的益处是，任何温度上的差异都不必在事后进行修正。

Claims (12)

1.具有周向轮胎支承表面(18)的测量辋，所述轮胎支承表面在一侧上连接到端壁(11)并在相对侧上连接到密封件(12)，以形成朝外封闭的内部空间，其中，在所述端壁(11)的中央区域上设有旋转馈送贯通部(13)，经由所述旋转馈送贯通部能向所述测量辋(1)的所述内部空间供应气态介质以及能从所述测量辋(1)的所述内部空间移除气态介质。

2.根据权利要求1所述的测量辋，其特征在于，所述端壁(11)设计成圆锥形，在所述中央区域的方向上渐窄。

3.根据权利要求1所述的测量辋，其特征在于，所述测量辋(1)的辋壁设计成中空壁，以形成第一流动通道(35)，所述第一流动通道从所述旋转馈送贯通部(13)延伸到所述测量辋(1)的所述内部空间中。

4.根据权利要求1所述的测量辋，其特征在于，所述测量辋(1)的辋壁设计成双中空壁，以形成第一流动通道(35)和第二流动通道(36)，且所述第一流动通道(35)和所述第二流动通道(36)从所述旋转馈送贯通部(13)延伸到所述测量辋(1)的所述内部空间中。

5.根据权利要求3或4所述的测量辋，其特征在于，所述第一流动通道(35)在所述密封件(12)的区域中通入所述测量辋(1)的所述内部空间。

6.根据权利要求3或4所述的测量辋，其特征在于，偏转板(32)设置在所述密封件(12)的区域中，所述偏转板(32)至少部分地在周缘上延伸。

7.根据权利要求4所述的测量辋，其特征在于，所述第二流动通道(36)设计为具有内壁(37)，所述内壁与所述测量辋(1)的所述内部空间相邻，并且是至少部分地穿孔的。

8.根据权利要求1所述的测量辋，其特征在于，在所述测量辋(1)上设置有温度传感器(27)。

9.用于测量车轮制动器(6)的制动器磨损的测量布置，具有根据权利要求1至8中任一项所述的测量辋(1)，其中，所述测量辋(1)附连到轮轴(3)，所述轮轴(3)能借助所述车轮制动器(6)进行制动，所述密封件(12)布置在制动器侧上，其中，所述旋转馈送贯通部(13)连接到供应管路(16)并连接到移除管路(17)，气态介质经由所述供应管路向所述测量辋(1)供应，含有制动器磨损颗粒的气态介质经由所述移除管路移除，且提取装置(25)布置在所述移除管路(17)中，从而使气态介质从所述移除管路(17)转向，并将所述气态介质供应到用于测量所述制动器磨损的特性的测量装置(26)。

10.根据权利要求9所述的测量布置，其特征在于，使用所述测量装置(26)测量的测量的量(M)通过修正系数来修正，所述修正系数取决于所述测量辋(1)的温度(T)或所述车轮制动器的一部分的温度(T)。

11.用于测量车轮制动器(6)的制动器磨损的方法，所述车轮制动器具有根据权利要求1至8中任一项所述的测量辋(1)，所述测量辋(1)具有朝外封闭的内部空间，其中，所述测量辋(1)附接到轮轴(3)，所述轮轴能借助所述车轮制动器(6)制动，且气态介质经由所述测量辋(1)的旋转馈送贯通部(13)借助供应管路(16)供应到所述测量辋(1)的所述内部空间中，并且经由所述旋转馈送贯通部(13)借助移除管路(17)移除含有制动器磨损颗粒的气态介质，其中，气态介质借助所述旋转馈送贯通部(13)下游的提取装置(25)从所述移除管路(17)转向并供应到测量装置(26)用于测量所述制动器磨损的特性。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，使用所述测量装置(26)测量的测量的量(M)通过修正系数来修正，所述修正系数取决于所述测量辋(1)的温度(T)或所述车轮制动器(6)的一部分的温度(T)。