CN1671976A - 用于检测汽车制动衬块的厚度或作用的电容传感器 - Google Patents

Abstract

提供了一种电容传感器(12、14、32、34、54、56)，用于检测汽车制动衬块(10、30、53)的厚度。检测电容器(12、32、54)包括一对平行板(18、20；40、42)，它们被排列以使得制动衬块的磨损减小一个或两个制动衬块的尺寸。该减小的板(18、20；40、42)尺寸作为板(18、20；40、42)间电容的变化可被检测。在一个方面中，参考电容器(14、34、56)也设置在制动衬块(10、30、53)内部。参考电容器(14、34、56)包括一对板(22、24；44、46)，其在制动衬块的磨损期间不改变尺寸。检测电容器(12、32、54)的电容可与参考电容器的电容(14、34、56)比较，以便更精确地指示制动衬块的磨损。

Description

用于检测汽车制动衬块的厚度或作用的电容传感器

技术领域

本发明涉及用于检测汽车制动衬块的厚度或作用的电容传感器。

背景技术

安全性是汽车制造商关注的主要问题。花费大量的时间、努力和费用以提高车辆的安全性。气囊、安全带、防抱死制动器和折皱区(crumple-zone)是在最近40年来发展起来的最著名的安全特征。然而，如果汽车想要具有任何安全的机会，它绝对需要能够停下来。当然，这要求汽车具有充分的制动系统。

制动系统的一个部件是制动蹄。制动衬块的原理非常简单，它提供了摩擦源以使轮子停止。然而，如果制动衬块已经过度磨损，则有可能制动衬块不能正确地工作，可能导致对转子的极大损坏。也有可能制动衬块不能使车辆停止。

有两种常见的方法用于指示制动磨损。第一种方法包括使用与通常的制动衬块材料不同的材料。这种不同的材料被放置在制动衬块的背面(离开转子)。最终，在制动衬块被磨损后，这种不同材料开始与制动转子接触。这种材料被设计以产生大的尖叫声，以指示司机制动衬块需要被更换。遗憾的是，这依赖于司机听到这种声音的能力。一些司机可能不能听到这种声音报警，或者不能理解它的重要性。最后，这种材料也会磨损，此时转子将被损坏且需要昂贵的修理费。当然，没有使司机负责的产品，也没有能够教导司机如何适当地维修他/她的车辆的产品；然而，期待司机在知道其制动器损坏的情况下使它们被维修实际上是合理的。

由于并非所有司机会注意到上述方法产生的声音，因此已开发了另一种方法。该方法包括使用设置在制动衬块内的传感器，从而，当制动衬块被磨损到一定的点时，传感器被触发，激活车辆面板上的警报灯。尽管这种方法确实减小了问题被忽略的可能性，但它不能提供对汽车制动器的状态的任何其他洞察。

通常，需要可视的检测以确定制动衬块的厚度。并且，很难知道哪个制动衬块已被磨损。汽车经历不均匀的制动磨损并非是不常见的。例如，在寒冷气候中，有可能汽车一侧的滑块被冻结，而另一侧滑块继续正确地工作。这样引起不均匀的制动衬块磨损。事实上，有可能除掉一个以外所有的制动衬块由于滑块已被锁上而不能工作。并且，除非车辆被检测，否则很难知道这种情况的发生。检测制动衬块通常需要机械师从车辆上拆下所有轮胎。只有在那时，才能发现出现了不均匀的磨损。

发明内容

提供了一种用于检测汽车制动衬块的厚度的电容传感器。所述检测电容器包括一对平行板，所述一对平行板被排列以使制动衬块磨损减小制动衬块之一或两个制动衬块的尺寸。减小的板尺寸作为板之间的电容变化可被检测。在本发明的一个方面中，参考电容器也被设置在制动衬块内。参考电容器包括一对板，所述一对板在制动衬块的磨损期间不改变尺寸。检测电容器的电容可与参考电容器的电容进行比较，以更精确地指示制动衬块的磨损。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的电子制动衬块传感器的透视图；

图2是优选与鼓式制动器一起使用的本发明的一个实施例的简图；

图3是优选与盘式制动器一起使用的本发明的一个实施例的简图。

具体实施方式

图1是本发明的一个实施例的简图，其中，简单的电容器用于测量制动蹄的厚度。对于本发明的实施例，优选制动衬块材料本身大致是不导电的，并具有适当的介电常数。制动衬块10被示出具有设置于其中的一对平行板电容器12和14。在图1示出的实施例中，制动衬块磨损沿着减小制动衬块16的厚度的方向进行。电容器12的板18、20优选被排列为彼此平行，并被定位使得制动衬块的磨损将会影响一个或优选两个板18、20的尺寸。

制动衬块10还包括电容器14，电容器14优选包括平行板22、24。板22、24被排列为使制动衬块磨损不影响任一个板22、24的尺寸。当然，如果制动衬块被过度地磨损，则即使板22、24将被磨损，大部分制动衬块磨损也将只影响板18和20，而板22、24将基本上保持恒定。

电容器12因此可被当作检测电容器(C_SENS)，电容器14可被当作参考电容器(C_REF)，因为它的电容将随着C_SENS变化用作非磨损相关变量，但将相对于制动衬块磨损相对C_SENS保持常量。这样，制动衬块的厚度将与C_SENS/C_REF成正比。并且，C_SENS的电容将与被板之间的距离(其是恒定的)划分的平行板的面积成比例。对于最大灵敏性，优选C_SENS板被定位为平行于衬块磨损的方向。然而，本发明的实施例可用任何构造来实施，其中一个或两个C_SENS板与C_REF相比简单地不同地发生磨损或不同程度地磨损。另外，当诸如制动衬块温度等影响板之间的电容的因素能够获知、确定或得到时，可以想像第二电容器C_REF不需要使用。

图2是优选用于鼓式制动器的本发明的一个实施例的简图。制动衬块30包括基本件31和其中具有C_SENS32和C_REF34的衬块部分33，并被构造为接合制动鼓转子36以使车辆停止。制动衬块磨损沿着箭头38的方向发生，与影响电容器34的板44、46相比，这样的磨损将更大程度地影响电容器38的板40、42的尺寸。

图3是优选用于盘式制动器的本发明的一个实施例的简图。制动衬块50、52的每一个优选包括基本件51和其中具有C_SENS54和C_REF56的衬块部分53，并被构造为接合盘形转子58以制动车辆。制动衬块磨损沿着箭头60、62的方向发生，与影响C_REF电容器56的板相比，这样的磨损将更大程度地影响C_SENS电容器54的板的尺寸。

如上所述，假设制动衬块材料是非导电的，并具有可接受的介电常数。在如上所述的实施例中，板优选定位为彼此平行，以便它们垂直于制动器转子。当制动衬块磨损出现时，平行板的外边缘也被磨损。这有效地减小了平行板的面积，反过来线性地减小了传感器的电容。内置的传感器C_SENS的电容优选可与参考电容器C_REF相比。两者的比率将以线性方式连续变化，这将允许一个用于在制动衬块的寿命期间的任意点确定制动衬块的厚度。此外，所述厚度可以在不必进行可视检测的条件下被测定。

如果施加制动，则转子和制动蹄将会接触。这将短路电容板到转子。这样，为了确定制动衬块的厚度，终端系统仅在不施加制动时将需要知道检查电容器。然而，当施加制动时，检测电容器将会被短路。这将引起C_SENS/C_REF比等于零。如果四个制动蹄不记录零，那么这将表示制动器(在轮子上不记录零)也许没有正确地工作。

设想汽车制造商能够从这些检测器收集数据以分析整个制动系统并确定进一步优化系统的方法以使它更安全、更可靠、更便宜和/或更容易维修。如果汽车的计算机能够知道诸如每个司机的座位位置之类的事情，则汽车知道所有者的驾驶习惯因而根据驾驶者的驾驶风格预测地施加制动是合理的。此外，有这样的时候，汽车不应当对特定轮子施加制动(也许是由于路面上的冰或水而经受减小的牵引力的轮子)。这些传感器能够与牵引系统或ABS制动系统集成在一起，以根据路况提供最安全的制动。确定制动被施加或未被施加能够被用来控制用于ABS制动系统的反馈循环。这在滑块因冻结而在一侧不工作时尤其重要。

甚至能够确定司机是否“踩制动器”。因为这样可在制动蹄上引起不需要的冲突，然后可能建立一个系统，其中，汽车忽略司机对制动器的不经意的踩踏。当然，该系统在这种判断上必须极其小心。尽管如此，该系统能够使其成为可能。

参考电容器的定位也是重要的。理想的是，参考电容器也被如上所述嵌入制动衬块内。这样，制动衬块的变化，诸如温度、湿度等将被自动地消除。但是，参考电容器应当被定位以便与其它电容器相比其具有不同的磨损。优选的是，参考电容器平行于制动器转子。这样，如果它根本不会被很快磨损，则比率将保持线性。

参考电容器也可以被用于提供如上所述的相同类型的传感器。当制动蹄被磨损到最靠近转子的电容器板也被磨损的点时，比率C_SENS/C_REF将变得不确定，这将是制动衬块需要被更换的明显指示。

在该系统中有几种可能的构造。有可能使用制动鼓作为用于参考电容器的“浮动”板。这将允许参考电容器极其窄。

这些传感器的一个主要优点在于，它们在汽车调整或油变化期间允许快速制动检测。许多汽车车主将他们的汽车交给维修车间去换油。如果顾客要求制动检测，则需要当场拆卸轮胎。除了换油所用的时间外，这可能需要超过二十分钟来完成。如果上述传感器处于适当的位置，则机修工利用汽车的计算机确定制动衬块的状态，能够进行快速的检查。如果传感器指示他们中的任一个被磨损，或者有不均匀的磨损出现(这将指示制动系统出现其它更严重的问题)，则机修工能够更好地获知如何进行修理。如果没有问题被报告，则机修工不必要浪费附加的二十分钟来做可视检查。另外，根据车辆计算机和机修工之间的界面，机修工能够通知司机制动衬块已经出现了多大百分比的磨损。这将更好地帮助顾客计划将来的制动器修理。

由于经常换油的大多数顾客不希望等待超过三十分钟左右来使他们的汽车被维修(许多人利用午餐时间来换汽油)，因此顾客不愿意为制动检测而等待，即使这种检测是免费的。这将允许修理店加速处理，使得顾客不花费任何显著的等待时间。由于许多修理车间提供免费的制动检测，因此这将帮助修理车间缩减这种检测的成本。检测对顾客来说是免费的，但它们对修理车间来说不一定是没有成本的。最终，当顾客使他们的制动器被修理时，其支付这种免费的检测成本。

如上所述，如果制动衬块经受不均匀磨损，则系统中的其它地方有可能出现问题。也许滑块被损坏。也许，制动流体不能到达一个制动器。通过用快速的方法确定哪一个制动器没有受到足够(或太多)的磨损，这将帮助诊断整个制动系统的问题。

如果制动系统存储有关制动器作用的最近(也许是驾驶的先前的小时值)信息，则该信息在重现事故方面可能是有用的。它能够确定地确认司机是否在事故前进行了制动。通过比较诸如什么时候施加了制动、车辆行驶的有多快以及在何时碰撞发生等信息，它也能够指示他们的反应的快捷程度。这将帮助保险公司建立清晰的事故责任证据，或者它将帮助司机证明他们做了最大努力以避免事故。

尽管已参照优选实施例描述了本发明，本领域的技术人员将会认识到，在不偏离本发明的实质和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种变化。例如，本发明的特征可以相等地应用于鼓式和盘式制动系统。此外，尽管已经参照汽车制动衬块描述了本发明的实施例，然而本发明的实施例可以相对于任何应用被实施，在所述应用中，电容传感器可被有效地制造或者结合到经受磨损的材料中，使得当材料磨损出现时，电容以某种关系变化。

Claims (7)

1.一种用于车辆的制动衬块，所述制动衬块包括：

基本件；

设置在基本件上的衬块部分，所述衬块部分由大致非导电性介电材料构成；和

设置在衬块部分中的第一对电容板，并且第一对电容板被排列以使得衬块部分的磨损改变第一对电容板之间的电容。

2.根据权利要求1所述的制动衬块，其特征在于，所述衬块部分适于接触鼓式转子。

3.根据权利要求1所述的制动衬块，其特征在于，所述衬块部分适于接触盘式转子。

4.根据权利要求1所述的制动衬块，其特征在于，所述第一对电容板彼此平行。

5.根据权利要求1所述的制动衬块，其特征在于，所述第一对电容板平行于磨损方向。

6.根据权利要求5所述的制动衬块，其特征在于，所述第一对电容板彼此平行。

7.根据权利要求1所述的制动衬块，其特征在于，还包括设置在衬块部分内的第二对电容板，并且第二对电容板被排列以使得第二对电容板之间的电容不随着衬块部分的磨损而改变。

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