CN1609738A - 一种盘式制动器的控制系统和控制方法 - Google Patents

Abstract

一个盘式制动调节装置的控制系统，该系统包括一个控制器，一个与调节装置可操作连接的电动调节马达以驱动摩擦衬片向盘式制动转子靠近和离开，从而在不使用制动器时维持转子和衬片之间预定活动间隙，该系统还包括制动位移测量装置，可对所述控制器编程以确定在摩擦衬片上的由于与转子接触而达到预定负载时的制动位移，预定负载通过电动调节马达或调节装置的参数来确定，其中对本系统编程以测量制动器释放时的制动位移。

Description

一种盘式制动器的控制系统和控制方法

技术领域

本发明涉及一种盘式制动器的控制系统和控制方法，尤其涉及一种盘式制动器的调节装置。

背景技术

众所周知，使用电动马达可基于对间隙拉紧运动和制动传动冲程进行监控的传感器所发出的信号来控制摩擦衬片相对于制动转子活动间隙。。已知的系统倾向于模仿传统闸间隙控制装置“自动调节器”的机械动作。在这样的调节器中，提供了一在某种程度上空转的离合器，其自由动作的程度与最大允许活动间隙相等。如果摩擦衬片磨损使活动间隙大于允许的最大间隙，超出了制动器的运行范围，那么，自由活动间隙就拉紧，多余的衬片间隙造成的进一步附加自由运动导致离合器旋转。旋转会造成托架或基准位置的移动，使摩擦衬片归位，这样当摩擦衬片磨损时衬片就逐渐向制动转子推进。当摩擦衬片接触转子时，系统负载增加，导致离合器空转，从而防止了进一步的不必要的调整和/或调节器的超载。这些机械自动调节器是已知的现有技术。

本发明所述的制动器重在降低重量、能耗(不论电动还是气动)和材料成本。不幸的是，传统的制动器具有一个机械式自动调节器或甚至一个模仿机械动作的电动调节器，这样与调节器结合的装置的强度必须相当大。这是因为实际的制动调节仅在使用制动器时而非制动器释放时发生。在所描述的“滑动式卡钳”型制动器中，常见的是负载仅直接作用在一面上。钳形框架滑动以向转子的另一面施加负载。在两个摩擦衬片都与转子接触前，负载存在。因此调节器传动链必须能够驱动该负载。

从EP0995923(Meritor Automotive，Inc)可知，使用置于盘式制动器动作轴(“op-shaft”)输入端的压力传感器可确定制动器何时运行以及活动间隙何时拉紧。当活动间隙拉紧时测量动作轴的位置，这样在制动器释放时，驱动调节装置的电动马达可移动基准的位置以使摩擦衬片归位，从而随着摩擦衬片磨损而保持活动间隙恒定。

发明内容

本发明目的在于克服或至少减轻现有技术中存在的问题。

本发明一方面提供了一个盘式制动调节装置的控制系统，该系统包括一个控制器，一个与调节装置可操作连接的电动调节马达以驱动摩擦衬片向盘式制动转子接近和离开，从而在不使用制动器时维持转子和衬片之间的活动间隙的预定值，该系统进一步包括制动位移测量装置，该控制器可编程以确定在摩擦衬片上的由于与转子接触而获得预定负载时的制动位移，预定负载通过电动调节马达或调节装置的参数来确定，其中系统可编程以测量制动器释放时的制动位移。

本发明的另一方面提供了一种确定在摩擦衬片上达到一预定负载时制动器的位移的方法，该制动器包括一个制动作动器，摩擦衬片，转子，制动位移传感器，一个控制器和一个包括一个电动调节转子的调节装置，该方法包括在释放制动器过程中，当一压力作用在转子和衬片之间时将驱动信号传至马达的步骤；监控马达或调节装置的参数以确定在摩擦衬片上是否获得预定负载；并且确定获得负载时的制动位移。

本发明进一步提供了一个盘式制动调节装置的控制系统，该系统包括一个控制器，一个与调节装置可操作连接的电动调节马达以驱动摩擦衬片向盘式制动转子靠近和离开，从而在不使用制动器时维持转子和衬片之间的活动间隙的预定值，该系统进一步包括制动位移测量装置，控制器可编程以确定在摩擦衬片上的由于与转子接触而获得预定负载时的制动位移，预定负载通过电动调节马达或调节装置的参数来确定，系统进一步包括一个可操作的分离作动器以使用制动器来阻滞转子的旋转。

附图说明

本发明将在以后仅以实施例的方式根据附图详述，其中：

图1为本发明制动器的一个实施例的部分截面平面图；

图2为图1的细节放大图，示出一个马达和变速箱装置；

图3为图1沿线3-3方向的横截面图；

图4为说明控制系统的电子元件的示意图；

图5和图6为说明本发明一个实施例的一个调节方法的流程图；

图7为说明本发明的另一个实施例的一个调节方法的流程图。

具体实施方式

图1的制动器8包括一个钳形罩10，其跨立在一个设置在将被制动的车辆的轮轴上的圆盘或转子12(未示出)上。制动器被一个输入作动器如一个空气汽缸(15，图3)的机械运动所驱动。这些作动器在制动传动领域是众所周知的。作动器与制动器8的操纵轴或‘动作轴’(‘op-shaft’)14的外端相配合。作动轴14的内端在连接于内罩部分16较低端的轴承内。作动轴14的内端具有一个偏置于动作轴旋转轴心的容器，其在旋转时造成反作用力传至转子20。转子20反过来将外加负载传至一对间隔排列内气门挺杆部件22。这些内气门挺杆部件22被拧紧以与相关的外气门挺杆部件24接合，后者将输入负载从作动器施加到内制动衬片26，从而推压内摩擦衬片26的摩擦材料，使之与圆盘12摩擦接合。

通过圆盘12和内制动衬片26之间的摩擦接合产生一种反作用力，该作用力通过气门挺杆22和24，转子20和由内罩部分16支撑的动作轴14反馈。内罩部分16通过桥接螺栓30和32被固定于一个外罩部分28。从而通过动作轴14运动产生的作用力最终由反应装置传送至外罩部分28，所述外罩部分反过来挤压外摩擦衬片34，使之与圆盘12摩擦接合。因此，圆盘12在动作轴14的运动之下被夹在内、外摩擦衬片26和34之间，从而产生制动力以制动在施加的输入运动控制之下的车辆。

如图1所示，制动器还包括一个电动马达40，其适于通过一个减速齿轮箱驱动，在这里通过一个多级行星齿轮箱的示例来表示，可伸缩的气门挺杆组件的一部分，其旋转时可以根据马达旋转的方向增大或缩小气门挺杆的总长度。这样的伸长或缩短可调整制动器施力部件的平衡位置，从而调整了摩擦衬片和制动转子盘之间的间隙。所述马达40，变速箱42和气门挺杆部件22和24一起构成了制动器的一个调节装置。

还示出了一个旋转编码器44，其由根据调节而移动的气门挺杆组件的一部分驱动。编码器产生一在电子控制单元(ECU)80中得到处理的信号，在所述电子控制单元中，所述编码器的输出被累积，从而测量调节装置的全部位置和全部运动，该输出与摩擦衬片的实际磨损相对应。

如下将做出更详细的论述，一旦确定制动器被释放，获得的间隙数据就被ECU80所用以确定是否需要调节间隙。如果需要调节，那么，所述马达40就会驱动至新的位置。从图2可看出，所述马达输出通过一个摆线变速箱组件42驱动一个与内气门挺杆部件22接合的齿形48。所述内气门挺杆部件22与外气门挺杆24螺纹连接，后者可防止旋转。内气门挺杆部件的旋转导致整个气门挺杆组件伸长或缩短。应当了解，随着两个螺纹部件间的摩擦程度急剧减少，气门挺杆组件没有轴向负载时，驱动气门挺杆组件以产生前述影响的转矩大为降低。基于关于应用制动器产生调节运动所需的力矩很小的事实，变速箱和气门挺杆驱动可由一种轻得多的材料制成。

图4示出控制系统的电子部件。很明显，在系统的中心是ECU80，其接受来自旋转编码器44和动作轴冲程传感器82的信号，以及来自第二实施例方法中一个气压传感器84(以虚线示出)的信号。ECU80反过来指令马达40的驱动，也可接收来自马达或马达驱动电路其它部位关于流通电流值的信号。冲程传感器可为任何适宜类型的接触或非接触传感器。

参照图5和图6，所述控制系统运作方法的一个实施例，在这些流程图中做了说明。方法如下：

运行始于步骤100，在步骤102中，系统通过以预定的间隔时间监控动作轴冲程传感器82而开始运行。在步骤104中，ECU80确定冲程传感器82传导的信号是否到达一个指明制动器已经被启用的临界值。如果到达此值，在步骤106中，ECU将信号传至马达40以延长制动器的气门挺杆。之后，ECU80开始以预定的间隔时间监控通过马达140的电流，并且在步骤110中判断电流何时增大到超过一个预定的临界值(其表示马达失速)。一旦发生这种情况，ECU80就将发送信号使马达驱动停止，这样马达40就不再试图延伸气门挺杆。在步骤114中，ECU将冲程传感器输出信号存储在存储器“SSON”中，并且在步骤116中从SSON减去冲程传感器零点偏移值“SSF”(即当动作轴14处于释放平衡位置时冲程传感器的读数)。该值随后被存储到存储器“SSC”中。在步骤118中，从存储额定间隙值“SSN”(即制动器释放时圆盘至衬片的适宜间隙值)中减去SSC值，从而使存储间隙需要的调节量与要求的额定间隙相等。该值在各步骤到达停止步骤120前被存储于存储器“SSA”中。

现在参考图6，各个步骤始于启用制动器的步骤122。在步骤124中，ECU80再次以预定间隔时间监控冲程传感器82，从而确定制动器是否响应提供预定信号的冲程传感器82而被释放。一旦释放，ECU80传导信号至马达40驱动以启动步骤128，以延伸气门挺杆并通过旋转编码器44监控气门挺杆的延伸，直到气门挺杆延伸到与SSA等值，ECU80发送信号停止马达驱动，并且调节循环在步骤136中停止。

图7示出本发明第二个实施例的控制系统和调节方法，其中，所需调节量的测定和气门挺杆的延伸都在制动器释放时发生。

程序始于步骤138，在步骤140中，开始以预定间隔时间监控冲程传感器输出。为确定制动器何时被释放，ECU80在步骤144中利用气压传感器84监控气动传动器15的气压，并在步骤146中确定当气压低于预定额度下的预定水平时，制动器是否被释放。在步骤148中，ECU80将信号传导至马达40以缩短气门挺杆。然而，此时马达力矩不足以克服从气门挺杆到摩擦衬片的摩擦力，从而导致马达40失速。在步骤150中，ECU80以预定间隔时间监控电机电流，这样就能确定通过马达的电流何时下降至一预定临界值，该预定临界值表明马达40的力矩足以驱动气门挺杆。此时马达驱动启动，ECU在步骤154中将将冲程传感器输出信号存贮至存储器SSOFF中，接着在之后的步骤156中从SSOFF中减去SSF(即动作轴14处于释放平衡位置时冲程传感器的读数)，从而得出存储于存储器中的SSC值。

为给出气门挺杆被调节的总量，从存储额定间隙值SSN(如0.25mm)中减去SSC。结果存储在存储器SSA中，等于延伸气门挺杆部件22、24以使制动器回复到正确的活动间隙的量。为达到此目的，ECU80传导驱动信号至马达40以启始气门挺杆的拉伸并以预定间隔时间监控旋转编码器44的位置，直到ECU确定气门挺杆的延伸达到了量SSA。一旦气门挺杆22、24的延伸达到了量SSA，ECU将信号传至马达以停止驱动，从而调节程序在步骤168中终止。

该调节方法的一个优点在于，当制动转子和摩擦衬片26、34受热因而膨胀时，在制动器施力循环的终止时能测定冲程传感器输出信号SSON和SSOFF。这样，基于在转子12和衬片26、34冷却时测定的数值造成的“过度调节”的危险不会发生，从而在发热时也能正确设置制动器的闸间隙。

应当了解，作为测定电机电流的另一个可选方法，气门挺杆脱离与摩擦衬片的接触的时刻可通过驱动马达40，齿轮46或内气门挺杆部件22的旋转直接或间接地确定。

ECU可编程为，使之仅以预定间隔时间(如每运行制动器10次)进行调节。ECU并非试图在其每次确定需要调节时完全校正间隙，而是可编程以传导信号至马达，在每次启用制动器时以固定增量驱动，所以仅在启用制动器一次以上时才能实现正确的调节。

气门挺杆驱动磨损传感器或编码器44的输出信号可被记录或累积以提供表明摩擦衬片磨损状况的信号。

如果磨损传感器44发出的信号确定需要更换衬片，那么就可以发出警报或其它指示信号。制动器的去调节或制动器施力部件的回缩随后通过使用电或电子开关(未示出)来启动。一旦启动，系统确定车辆是否处于正常状况，容许制动器被“打开”即静止。如果满足这种状态，那么电子马达40通电促使制动应用部件从制动转子12缩回。当制动器不再处于正确调节状态时，就做出一个标记以向ECU表明需要一个调节。

重新组装制动器后，出现超过调节的标记，从而重新调节制动器。

应当了解，同样的原理可应用于其它非滑动式卡钳型的制动器。本发明也可应用于电动机械式制动器，其中电动马达替换了气动传动器。在这种类型的制动器中，电动马达可以像提供制动力一样实现维持正确活动间隙的调节。

Claims (14)

1.一个盘式制动调节装置的控制系统，该系统包括一个控制器，一个与一调节装置可操作连接的电动调节马达以驱动摩擦衬片向盘式制动转子靠近和离开，从而在不使用制动器时维持转子和摩擦衬片之间预定活动间隙，该系统还包括制动位移测量装置，对所述控制器编程以确定在摩擦衬片上的由于与转子接触而达到预定负载时的制动位移，预定负载通过电动调节马达或调节装置的参数来确定，其中对本系统编程以测量制动器释放时的制动位移。

2.如权利要求1所述的系统，其中制动位移测量装置为一个冲程传感器，用以测量制动器的动作轴的位移。

3.如权利要求1或2所述的系统，其中参数为电机电流。

4.如权利要求1或2所述的系统，其中参数为马达旋转或调节装置旋转数据。

5.如任意一个前述的权利要求所述的系统，还包括一个确定制动器释放何时启始的释放传感器。

6.如任意一个前述的权利要求所述的系统，其中，对本系统进行编程，一旦制动器被释放，就传送信号驱动马达来调节活动间隙。

7.如权利要求6所述的系统，还包括一个调节装置测量装置以监控马达所作的调节量。

8.如任意一个前述的权利要求所述的系统，对本系统进行编程使其能够以制动器使用次数之预定比率来进行前述调节，该比率小于1。

9.一种具有如任意一个前述的权利要求所述的系统的制动器。

10、一种确定在摩擦衬片上达到一预定负载时制动器的位移的方法，该制动器包括一个制动作动器，摩擦衬片，转子，制动位移传感器，一个控制器和一个包括一电动调节马达的调节装置，该方法包括以下步骤：

i)在释放制动器过程中，当一力作用在转子和摩擦衬片之间时，发信号开动马达；

ii)监控马达或调节装置的参数以确定在摩擦衬片上是否达到预定负载；以及

iii)确定达到该负载时的制动位移。

11、如权利要求10所述的方法，还包括一步骤：比较预定负载下的制动位移和静止或无负载状态下的制动位移，从而确定所需的制动调节量以达到转子和摩擦衬片之间的预定活动间隙。

12、如权利要求11所述的方法，还包括一个步骤：传递信号至马达以调节调节装置，从而恢复预定的活动间隙。

13、一种用于盘式制动调节器装置的控制系统，该系统包括一个控制器，一个与调节装置可操作连接的电动调节马达以驱动摩擦衬片向盘式制动转子接近和离开，从而在不使用制动器时维持转子和摩擦衬片之间预定活动间隙，该系统进一步包括制动位移测量装置，对所述控制器编程以确定在摩擦衬片上的由于与转子接触而达到预定负载时的制动位移，预定负载通过电动调节马达或调节装置的参数来确定，本系统进一步包括一个可操作的分离作动器以施加制动器来阻滞所述转子的旋转。

14、如权利要求13所述的控制系统，其中分离作动器为一个气缸。

Images