CN118025111A - 用于监控车辆的车轮制动器的系统以及具有该系统的车辆 - Google Patents

用于监控车辆的车轮制动器的系统以及具有该系统的车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于监控车辆(100)的至少一个车轮(120)的至少一个制动器(110)的系统(10)，其中，所述系统(10)具有处理单元(20)和用于检测车轮(120)的转数(32)的车轮转数传感器(30)，其中，所述车轮转数传感器(30)能够安置在车辆(100)的车轮(120)的车轮轴承(130)上并且还具有温度传感器(35)，其中，所述处理单元(20)设置为用于，借助于温度传感器(35)检测至少一个温度测量值(38)并且求取配属于该温度测量值(38)的制动器温度。本发明还涉及一种具有所述系统(10)的车辆(100)。

Description

用于监控车辆的车轮制动器的系统以及具有该系统的车辆
技术领域
本发明涉及一种用于监控车辆的至少一个车轮的至少一个制动器的系统以及一种具有所述系统的车辆。
背景技术
这种监控是特别重要的，因为制动器是车辆的与安全相关的部件。特别是过热的制动器或者其制动盘或制动衬片过强地被磨除或磨损的制动器可能隐藏着相应的危险，例如提高的火灾危险或事故危险。
为了监控制动器以及特别是其制动盘或制动衬片的磨损，在现有技术中存在声学磨损监控装置和电子磨损监控装置，然而声学磨损监控装置和电子磨损监控装置需要附加的元件。声学磨损监控装置纯机械地构造并且以刮板的形式安置在制动衬片的承载板上。在达到磨损极限时，在制动时发生刮板与制动盘的接触。通过制动盘的接触和旋转，产生令人不舒服的尖锐噪声。电子磨损监控装置由制动衬片中的磨损指示器、电路和仪表板中的报警指示装置构成。当达到制动衬片上的磨损极限时，嵌入制动衬片中的报警触点被磨平。由此接通电路并且使报警装置发光。根据制动系统的结构，每个制动器可以安装一个相应的报警触点。
此外在现有技术中，温度监控通过根据制动次数和制动持续时间评估温度进行。然而所述评估具有100K的公差并且由此不是非常准确的。制动器的过热可能导致周围的车辆部件燃烧，由此又明显地增大驾驶中的车辆的事故危险。制动器的过热也可能表明制动器卡住，由此车辆可能不再如同期望的那样转向。
发明内容
这些提及的问题应通过本发明来解决。
本发明涉及一种用于监控车辆的至少一个车轮的至少一个制动器的系统，其中，所述系统具有处理单元和用于检测车轮的转数的车轮转数传感器，其中，车轮转数传感器能够安置在车辆的车轮的车轮轴承上，并且还具有温度传感器，其中，处理单元设置为用于，借助于温度传感器检测至少一个温度测量值并且求取配属于温度测量值的制动器温度。在此有利的是，可以很准确地检测温度。此外可以在此调用ESP(电子稳定程序)系统的车轮转数传感器的本来存在的传感装置并且不需要单独的温度传感器，由此可以将用于提供所述系统的成本和花费保持较低。根据所求取的制动器温度则可以例如进行关于对应的制动器的功能能力的评估。
车辆可以例如是载客车、载重车或者也尤其是机动两轮车。
制动器可以理解为用于降低或限制车辆的速度的车辆部件。所述制动器典型地通过将输入的动能经由摩擦转换成热能来工作。在车辆中最通常被使用的制动器类型是盘式制动器和鼓式制动器。鼓式制动器具有筒状的环绕的壳体(鼓)，在制动时，位于内部或外部的、固定的制动块被压到所述壳体上。盘式制动器具有在轴上一起运转的制动盘，制动衬片在两侧被压到所述制动盘上。监控可以理解为，确定制动器的至少一个参数，所述参数特别是例如描述功能能力或者借助于所述参数能够推导出所述描述。
处理单元可以例如设计为微控制器。特别是，ESP控制器可以用作根据本发明的系统的中央处理单元。这具有的优点是，处理单元也快速地并且简单地读取另外的车辆参数。
车轮转数传感器典型地由密封地以塑料浇注的硅电路构成，所述硅电路安置在传感器头中。在此可以例如使用具有霍尔技术的电路，霍尔测量元件、信号放大器和信号处理装置整体地集成在这种电路中。传感器的电路经受旋转编码器的持续交变磁场，所述编码器可以是多极或钢轮。对于在钢发送器轮上的应用，在传感器中需要磁体。
电路又产生交变电压，所述交变电压与交变磁场成比例。正弦形的电压曲线被转换成交变数字输出信号。转数信息作为输入电压以矩形脉冲的形式被传输。电压脉冲的频率与车轮转数成比例。原则上在此也可以设想作为电流脉冲的传输。
温度传感器特别是可以理解为电气元件或电子元件，所述电气元件或电子元件提供电信号作为温度的量度。
配属的制动器温度可以理解为制动器的构件、例如制动盘或制动衬片处的温度，所述温度在测量系列中根据借助于温度传感器在车轮轴承处检测到的温度测量值被确定并且被存储在表格中。在此，制动器的热量被传输到车轮轴承，其中，然而典型地车轮轴承处的温度测量值由于热量损失比真正的制动器温度略低。基于所储存的表格则可以例如非常容易地求取，车轮轴承的哪个温度测量值代表哪个制动器温度。
本发明的一个设计方案设置，处理单元设置为用于，根据制动器温度确定车辆的车轮的制动器的磨损体积。
在此有利的是，这是一种简单的确定相应的制动器的磨损体积的可能性。根据所求取的磨损体积可以例如进行关于对应的制动器的功能能力的评估。通过根据本发明的系统特别是不仅可以测量盘式制动器而且可以测量鼓式制动器的磨损体积。
磨损体积可以理解为车轮的制动器的从测量开始起被磨除的体积，由此是由于机械原因引起的固体表面材料损失。
本发明的一个设计方案设置，处理单元设置为用于，根据配属于制动器温度的制动器磨损常数以及配属于制动器温度的摩擦系数确定制动器的磨损体积。
在此有利的是，这是一种用于确定磨损体积的快速且可靠的方法，所述方法考虑相应的温度相关性。温度相关性特别是可以在此通过相应的特性曲线族简单地表示和使用，在所述特性曲线族中存储有与相应的制动器温度相关的制动器磨损常数和摩擦系数。在此可以特别是求取制动衬片或制动盘的磨损体积，视哪个摩擦系数和磨损常数被存储并且应该被考虑用于求取磨损体积而定。
制动器的与制动器温度相关的磨损体积可以例如借助以下公式确定：
ΔV(Temp)＝[k(Temp)*rm*μ(Temp)*p*Ad*ω*tb*ZB]/[2*3600*103]
其中，各个参数如下定义并且具有在括号中列出的物理单位：
ΔV＝磨损体积[cm3]
Temp＝制动器温度[℃]
k＝磨损常数[cm3/kWh]
rm＝平均摩擦半径[cm]
μ＝摩擦系数[N/N]
p＝液压制动压力[N/cm2]
Ad＝制动钳活塞面积[cm2]
ω＝车轮的旋转速度[1/s]
tb＝制动时间[s]
ZB＝制动序数
所述参数应该预先通过对车辆数据的系列测试或者也通过相应的分析评估来确定、存储并提供给处理单元用于之后求取磨损体积，或者通过例如已具有相应的ESP系统的附加传感装置根据需要被求取。
磨损常数是与所引入的摩擦做功相关的在测量系列内在限定的负荷下并且根据相应的制动器温度在制动期间所求取的、衬片的或金属摩擦对的磨损体积。衬片的磨损常数在此可以根据已知的方法确定并且在考虑温度相关性的情况下被存储在相应的特性曲线族中。摩擦系数同样可以相应地根据制动器温度在测量系列中被确定并且在考虑温度相关性的情况下被存储在相应的特性曲线族中。
本发明的一个另外的设计方案设置，处理单元设置为用于，特别是如果磨损体积超过预定的制动器磨损阈值，则根据磨损体积产生并且输出报警信号。在此有利的是，报警信号可以被用于向车辆驾驶员提示被磨坏的制动器，以便车辆驾驶员例如可以安排维护制动器。报警信号在此可以例如由处理单元传输给车辆的相应的组合仪表，所述组合仪表又使驾驶员得到具有相应报警的声学信号或光学信号。
制动器磨损阈值在此例如选择为，使得起初的制动盘体积减去制动器磨损阈值还得出最小制动盘体积作为磨损极限，所述磨损极限可以被认为关于前述危险而言还不危急。在盘式制动衬片中，例如2mm的厚度适合作为典型的磨损极限。
根据本发明的一个设计方案设置，所述系统设置为用于，将温度测量值作为幅度调制的或脉宽调制的矩形信号从车轮转数传感器传输给处理单元，其中特别是，借助于车轮转数传感器检测到的转数能够根据矩形信号的周期持续时间被反映。在此有利的是，不仅转数而且温度测量值都可以通过唯一的线路从车轮转数传感器传输给处理单元。由此使用于所述系统的布线花费相应地保持低，由此又可以降低系统的成本。
根据本发明的一个另外的设计方案设置，处理单元设置为用于，根据制动次数和对应的制动持续时间确定温度估计值并且将温度估计值与制动器温度比较。在此有利的是，这是对求取的制动器温度进行可信性测试的一种简单可能性。如果温度估计值与制动器温度彼此强烈偏差，特别是偏差大于这两个求取方法各自的公差极限，则可以认为在系统中某处存误差。
温度估计值应该同样预先通过相应的测量系列求取并且被存储在特性曲线族中。在此，温度估计值特别是说明与制动过程的次数和对应的制动持续时间相关的制动器温度。
根据本发明的一个另外的设计方案设置，处理单元设置为用于，将检测到的温度测量值和/或制动器温度与预定的温度阈值比较，并且特别是如果温度测量值和/或制动器温度超过温度阈值，则根据该比较产生并且输出另外的报警信号。在此有利的是，这是探测技术问题、例如过热制动器的一种简单可能性。这种过热的原因可以例如是卡住的制动器、例如制动器软管或制动器衬片，或者也可以是过热的车轮轴承。这种过热可以根据本发明快速并且可靠地被识别，由此可以提示相应的危险产生。
温度阈值应该在此这样被选择，使得从该温度起会以一定概率发生具有相应的前述可能后果的相应的制动器过热。
根据本发明的一个另外的设计方案设置，所述系统具有另外的车轮转数传感器，所述另外的车轮转数传感器具有另外的温度传感器，所述另外的车轮转数传感器能够安置在车辆的另外的车轮的另外的车轮轴承上，其中，处理单元设置为用于，借助所述另外的温度传感器检测至少一个另外的温度测量值，求取配属于该另外的温度测量值的另外的制动器温度，并且将所述另外的制动器温度与前述制动器温度比较。在此有利的是，这是一种也监控车辆的另外的制动器的简单可能性。尤其可以通过制动器温度与另外的制动器温度的比较例如检查，在这些值之间是否存在超出相应的公差的偏差。如果是这种情况，则可以认为制动器之一或所述系统有故障并且例如将报警输出给车辆的驾驶员。
此外，本发明涉及一种车辆、特别是载客车，其具有用于车辆的车轮的至少一个制动器和根据本发明的系统，其中，系统的车轮转数传感器安置在车轮的车轮轴承上。在此，车轮转数传感器这样安置，使得借助于温度传感器能够检测车轮轴承的温度测量值。
附图说明
图1以示意性的方式示出根据本发明在使用根据本发明的用于监控车辆的至少一个车轮的至少一个制动器的系统的一个实施方式的情况下设计的车辆。
图2示出从车轮转数传感器传输到处理单元的关于时间的矩形信号。
具体实施方式
图1以示意性的方式示出根据本发明构造的在使用根据本发明的用于监控车辆的至少一个车轮的至少一个制动器的系统的实施方式的情况下的车辆。
以示意性的俯视图示出根据本发明构造的车辆100、例如载客车。车辆100具有车轮120，所述车轮具有车轮轴承130和制动器110。此外，车辆100具有用于监控车辆100的车轮120的制动器110的系统10，其中，所述系统10具有处理单元20和用于检测车轮120的转数32的车轮转数传感器30，其中，车轮转数传感器30安置在车辆100的车轮120的车轮轴承130上并且还具有温度传感器35。
处理单元20可以相应地构造并且具有下述器件，以用于接收并且评估例如车轮转数传感器30的相应数据并且此外使得能够接收另外的车辆参数、例如制动压力。为此可以设置有用于存储、处理和分析评估所接收的信号或测量值的相应器件。
处理单元20设置为用于，借助于温度传感器35检测至少一个温度测量值38并且求取制动器110的配属于温度测量值38的制动器温度。
所述系统10在此可以设置为用于，将检测到的温度测量值38作为幅度调制的或脉宽调制的矩形信号34从车轮转数传感器30传输到处理单元20，其中特别是，借助于车轮转数传感器30检测到的转数32能够根据矩形信号34的周期持续时间T被反映。处理单元20通过线路与车轮转数传感器30连接。处理单元20能够以所述方式从车轮转数传感器30接收或主动调用相应的数据或信号。
此外，处理单元20可以设置为用于，根据制动器温度确定车辆100的车轮120的制动器110的磨损体积。
处理单元20在此可以特别是设置为用于，根据配属于该制动器温度的制动器磨损常数以及配属于该制动器温度的摩擦系数确定制动器110的磨损体积，所述磨损体积尤其能够被存储在具有相应的温度相关性的特性曲线族中。
此外，处理单元20可以设置为用于，特别是如果磨损体积超过预定的制动器磨损阈值，根据磨损体积产生并且输出报警信号25。所输出的报警信号25可以例如传输到车辆100的在图中未绘出的组合仪表，以便借助于组合仪表例如可视地或声学地为车辆100的驾驶员报警。
替换地或附加地，处理单元20可以设置为用于，根据制动次数和制动持续时间确定温度估计值并且将温度估计值与制动器温度比较。此外，处理单元20可以设置为用于，将检测到的温度测量值38和/或制动器温度与预定的温度阈值比较，并且特别是如果温度测量值38和/或制动器温度超过温度阈值，则产生并且输出另外的报警信号26。
此外，所述系统10可以具有另外的车轮转数传感器31，所述另外的车轮转数传感器具有另外的温度传感器36，所述另外的车轮转数传感器安置在车辆100的另外的车轮121的另外的车轮轴承131上并且用于检测另外的车轮121的另外的转数33。处理单元20在此可以设置为用于，借助于另外的温度传感器36检测至少一个另外的温度测量值39，求取配属于该另外的温度测量值39的另外的制动器温度，并且将该另外的制动器温度与前述制动器温度比较。由此所述系统10可以用于监控车辆的另外的车轮121的另外的制动器111。
图2示出从车轮转数传感器传输到处理单元的关于时间的矩形信号。
示出关于时间t构造为矩形信号34的电压信号。该电压信号可以在此从车轮转数传感器30被传输到处理单元20。矩形信号34在此不仅包含关于转数32的信息，而且包含关于温度测量值38的信息。转数32在此关于矩形信号34的周期持续时间T被反映。而温度测量值38在矩形信号34上被幅度调制，这意味着，信息包含在矩形信号34的幅度中，或者被脉冲宽度调制，这意味着，信息包含在矩形信号34的占空比中。
类似地，这相应地也可以在另外的车轮转数传感器31和处理单元20之间实施。

Claims (9)

1.一种用于监控车辆(100)的至少一个车轮(120)的至少一个制动器(110)的系统(10)，其中，所述系统(10)具有处理单元(20)和用于检测所述车轮(120)的转数(32)的车轮转数传感器(30)，其中，所述车轮转数传感器(30)能够安置在所述车辆(100)的车轮(120)的车轮轴承(130)上并且还具有温度传感器(35)，其中，所述处理单元(20)设置为用于，借助于所述温度传感器(35)检测至少一个温度测量值(38)并且求取配属于所述温度测量值(38)的制动器温度。
2.根据权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述处理单元(20)设置为用于，根据所述制动器温度确定所述车辆(100)的车轮(120)的制动器(110)的磨损体积。
3.根据权利要求2所述的系统(10)，其特征在于，所述处理单元(20)设置为用于，根据配属于所述制动器温度的制动器磨损常数以及配属于所述制动器温度的摩擦系数确定所述制动器(110)的磨损体积。
4.根据权利要求2或3所述的系统(10)，其特征在于，所述处理单元(20)设置为用于，特别是如果所述磨损体积超过预定的制动器磨损阈值，则根据所述磨损体积产生并且输出报警信号(25)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统(10)，其特征在于，所述系统(10)设置为用于，将温度测量值(38)作为幅度调制的或脉宽调制的矩形信号(34)从所述车轮转数传感器(30)传输到所述处理单元(20)，其中特别是，借助于所述车轮转数传感器(30)检测到的转数(32)能够根据所述矩形信号(34)的周期持续时间(T)被反映。
6.根据前述权利要求中任一项所述的系统(10)，其特征在于，所述处理单元(20)设置为用于，根据制动次数和制动持续时间确定温度估计值并且将所述温度估计值与制动器温度比较。
7.根据前述权利要求中任一项所述的系统(10)，其特征在于，所述处理单元(20)设置为用于，将检测到的温度测量值(38)和/或所述制动器温度与预定的温度阈值比较，并且，特别是如果所述温度测量值(38)和/或所述制动器温度超过所述温度阈值，则根据该比较产生并且输出另外的报警信号(26)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系统(10)，其特征在于，所述系统(10)具有另外的车轮转数传感器(31)，所述另外的车轮转数传感器具有另外的温度传感器(36)，所述另外的车轮转数传感器能够安置在所述车辆(100)的另外的车轮(121)的另外的车轮轴承(131)上，其中，所述处理单元(20)设置为用于，借助于所述另外的温度传感器(36)检测至少一个另外的温度测量值(39)，求取配属于所述另外的温度测量值(39)的另外的制动器温度，并且将所述另外的制动器温度与所述制动器温度比较。
9.一种车辆(100)，具有用于所述车辆(100)的车轮(120)的至少一个制动器(110)以及根据前述权利要求中任一项所述的系统(10)，其中，所述系统(10)的车轮转数传感器(30)安置在所述车轮(120)的车轮轴承(130)上。
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