CN218564244U - 用于制动器闸片的磨耗监测装置、制动缸单元和制动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于制动器闸片的磨耗监测装置以及制动缸单元和制动器，其中，该磨耗监测装置包括：支撑杆，其以一端固定在缸体后盖处并且插入到容纳在缸体中的丝杆的内腔中，所述丝杆相对于缸体后盖能够关于轴向方向进行运动并且驱动闸片相对于制动盘进行运动；导电部和绝缘部，其布置在丝杆的内腔的内壁中，所述内壁朝向所述支撑杆的外周缘进行定向；导电端子，其布置在支撑杆的面向所述内腔的外周缘壁上，并且通过丝杆的关于所述轴向方向的运动可与所述导电部或所述绝缘部进入接触中；警示器件，其配置成用于给出表征制动器闸片是否磨耗到限的警示信息并且与导电端子电连接，其中，在导电端子与导电部接触时，所述警示器件被接通。

Description

用于制动器闸片的磨耗监测装置、制动缸单元和制动器

技术领域

本实用新型涉及一种用于制动器闸片、尤其盘式制动器闸片的磨耗监测装置，以及具有闸片磨耗监测功能的制动缸单元和制动器。

背景技术

盘形制动器、例如用于高速列车的盘形制动器一般包括制动夹钳单元、以及摩擦制动作用副，即制动闸片和制动盘。在制动过程中，由制动缸伸出而产生的推力通过相关的杠杆结构被传递给闸片托并且促使固定在闸片托上的闸片压向制动盘，由此基于摩擦制动力来实现制动过程。该摩擦制动效果是基于闸片自身的磨耗来实现的，当闸片磨耗到一定厚度时，为了保证制动安全性必须及时对其进行更换。

然而，现有的闸片磨耗状态还主要依靠列检人员的线下作业检测并且依据其从业经验进行主观判断，其工作强度较大并且还有可能会造成误判。若无法准确获知到闸片磨耗情况，则可能会严重威胁高速列车的制动安全性。

实用新型内容

根据不同的方面，本实用新型的目的在于提供一种用于监测制动器闸片磨耗情况的监测装置，以及具有闸片监测功能的制动缸单元和制动器。

此外，本实用新型还旨在解决或者缓解现有技术中存在的其它技术问题。

本实用新型通过提供一种磨耗监测装置来解决上述问题，具体而言，其包括：

支撑杆，其以一端固定在缸体后盖处并且插入到容纳在缸体中的丝杆的内腔中，其中，所述丝杆相对于所述缸体后盖能够关于轴向方向进行运动并且驱动闸片相对于制动盘进行运动；

导电部和绝缘部，其布置在所述丝杆的内腔的内壁中，所述内壁朝向所述支撑杆的外周缘进行定向；

导电端子，其布置在所述支撑杆的面向所述内腔的外周缘壁上，并且通过所述丝杆的关于所述轴向方向的运动可与所述导电部或所述绝缘部进入接触中；

警示器件，其配置成用于给出表征制动器闸片是否磨耗到限的警示信息并且与所述导电端子电连接，其中，在所述导电端子与所述导电部接触时，所述警示器件被接通。

根据本实用新型的一方面所提出的磨耗监测装置，所述导电部构造为第一导电衬套，所述绝缘部构造为第二绝缘衬套，所述第一导电衬套和所述第二绝缘衬套依次固定在所述丝杆的内腔的内壁处。

根据本实用新型的一方面所提出的磨耗监测装置，所述第一导电衬套相比于所述第二绝缘衬套较靠近所述缸体后盖地进行布置，所述导电端子布置在所述支撑杆的远离缸体后盖的前端处，在所述导电端子与所述第一导电衬套接触时，所述警示器件被接通并且给出指示闸片磨耗到限的警示信息。

根据本实用新型的一方面所提出的磨耗监测装置，所述丝杆本身构造成可导电的，并且所述支撑杆本身构造成电绝缘的。

根据本实用新型的一方面所提出的磨耗监测装置，在所述缸体后盖中还嵌入有电源，所述电源以其一端与所述警示器件可导电地连接并且以其另一端与所述丝杆可导电地连接。

根据本实用新型的一方面所提出的磨耗监测装置，所述警示器件构造为光学器件并且借助穿过所述丝杆内部的导电线路与所述导电端子电连接。

根据本实用新型的一方面所提出的磨耗监测装置，所述光学器件嵌入到透明的缸体后盖中。

根据本实用新型的一方面所提出的磨耗监测装置，所述导电端子构造为弹性导头，通过所述丝杆的运动，所述弹性导头能够与所述第一导电衬套或所述第二绝缘衬套进入接触中。

根据本实用新型的一方面所提出的磨耗监测装置，所述丝杆沿所述轴向方向进行平移运动，所述第一导电衬套和所述第二绝缘衬套的沿轴向方向的长度取决于所述丝杆在闸片磨耗到限时的平移距离。

根据本实用新型的一方面所提出的磨耗监测装置，所述第二绝缘衬套在前端是封闭的并且在所述前端设有垂直于所述轴向方向的侧壁。

根据本实用新型的另一方面，还提供一种制动缸单元，其包括缸体、容纳在所述缸体中的活塞组件以及上面所阐述的磨耗监测装置，以用于检测闸片的磨耗情况。

根据本实用新型的再一方面，还提供一种制动器，其包括夹钳单元、闸片和制动盘，其中，所述夹钳单元包括传动杠杆、闸片托以及上面所阐释的制动缸单元。

该用于制动器闸片的磨耗监测装置根据警示器件在接通状态与断开状态之间的切换能够较直观地且较便捷地获知制动器闸片是否磨耗过量。

附图说明

参考附图，本实用新型的上述以及其它的特征将变得显而易见，其中，

图1示出了在闸片未磨耗状态下的制动缸单元的整体图示，

图2示出了源于图1的制动缸单元的带有局部剖视图的整体图示；

图3示出了源于图2的转动缸单元的A部放大图；

图4示出了在闸片磨耗状态下的制动缸单元的整体图示，

图5示出了源于图4的制动缸单元的带有局部剖视图的整体图示；

图6示出了源于图5的转动缸单元的B部放大图。

具体实施方式

容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等或类似表述仅用于描述与区分目的，而不能理解为指示或暗示相应的构件的相对重要性。

在探究如何以较便捷的手段来获知制动器闸片的磨耗状况时，发现，在闸片磨耗状态下（也即在磨耗到限时），盘式制动器的制动缸单元的处于轭部的制动缸衬套的相对距离会发生变化，如在图1和图4中所示出的那样。在图1中所示出的未磨耗状态下的这两个制动缸衬套的相对距离L1小于在图4中所示出的磨耗状态下的相对距离L2，也即，在闸片磨耗状态下，制动缸中的丝杆（在下面还会详细说明，其设有附图标记“300”）需要伸出更长的距离，以便使闸片足以压紧到制动盘上。在此，这两个制动缸衬套的相对距离还能够相应地延伸为制动缸长度或丝杆运动路段长度来理解。

参考图2和图3，其示出了根据本实用新型的磨耗监测装置，其设计成用于检测盘式制动器的闸片磨耗情况并且在其磨耗量达到预设磨耗量的情况下（也就是说，进入到磨耗状态时）给出相应的警示信息或警示信号。首先应该说明的是，考虑到制动器闸片的摩擦制动的工作原理，在实践中，允许制动器闸片存在一定的磨耗量或存在仍可满足制动安全性的磨耗量，从而“磨耗状态”这一概念在本文中是指如下情况，闸片的磨耗量达到或超过了预设磨耗量并且磨耗到限，即闸片磨耗到限并且需要更换。在实践中，若闸片磨耗程度达到仅存在5mm剩余磨耗量时，则需要更换新的闸片，也即，此时闸片进入了在本文中所规定的磨耗状态中。“磨耗到限”为磨耗达到预设磨耗量并且进入上述磨耗状态中。

这种类型的磨耗监测装置包括支撑杆110、导电部120、绝缘部130、导电端子140和警示器件150，其中，这些零部件能够容纳在制动缸单元的缸体200中。在此，丝杆300是可运动的，而支撑杆110固定不动地进行布置，具体地，支撑杆110以其一端固定在缸体后盖400处并且以其另一端插入到丝杆300的内腔310中，该丝杆300容纳在缸体200中并且具有外螺纹。在制动过程中，通过丝杆300的外螺纹与未示出的配属于其的致动元件，丝杆300能够关于轴向方向（在附图中为左右方向）进行运动。丝杆300尤其能够借助于套设在其外部的螺母沿轴向方向进行平移运动，该平移运动通过未示出的传动杠杆传动到闸片托处，并且由此驱动闸片托和固定在其上的闸片压向制动盘，也即，该丝杆300间接地驱动闸片朝向制动盘进行运动。在此应该说明的是，该丝杆的运动方式并不限于纯平移运动，在可行性允许的情况下，其还能够做由绕轴向方向的转动运动和沿轴向方向的平移运动组成的合成运动。

导电部120和绝缘部130在丝杆300的内腔310中朝向支撑杆110的外周缘进行定向和固定，以便能够与从支撑杆110处突出的导电端子140进入接触中。该导电部120或绝缘部130能够实施为丝杆300的组成部分。例如，在该丝杆300构造为可导电的金属丝杆的情况下，能够省去该导电部120或该导电部120由金属丝杆300的本体来形成，并且仅仅在该丝杆的内腔310中装备有额外的绝缘部130。该绝缘部130能够作为独立的元件装配到丝杆300上或其还能够以绝缘涂层的方式存在于其上。与此相对地，在丝杆300本身不可导电的情况下，能够省去该绝缘部或该绝缘部由丝杆300本身来形成，并且仅仅在丝杆的内腔中装置有专门的导电部120，其同样能够以单独的部件或涂层的形式进行构造。

在附图中所示出的示范性的实施例中，该导电部120和绝缘部130分别实施为与丝杆300独立的第一导电衬套（例如铜制衬套）和第二绝缘衬套，其能够并排地固定在丝杆300的内腔310的内壁上，例如形状配合地嵌入到该内腔310中或借助于额外的紧固元件进行固定。在此，第一导电衬套和第二绝缘衬套可与丝杆300的内腔螺纹连接或过盈配合地卡紧在丝杆的内腔中。

为了与导电部120、尤其第一导电衬套形成电回路并且由此接通警示器件150，该磨耗监测装置还具有导电端子140，其固定在支撑杆110的面向丝杆内腔310的外周缘上，也即，其如此进行布置，在丝杆关于轴向方向运动时，该导电端子能够被带到与导电部120或绝缘部130相接触的状态中。由于丝杆300的运动路径取决于闸片的磨耗状况，在闸片压紧到制动盘的状态下，不同的磨耗程度会引起位于支撑杆110处的导电端子140在轴向方向上的最终位置的差别。

例如，在第一导电衬套相比于第二绝缘衬套较靠近缸体后盖400的设计方案中，在闸片磨耗状态下，丝杆300相对较远地运动远离该缸体后盖400（在附图中为向右运动）并且促使导电端子140处于如下最终位置中，该最终位置处于丝杆300的较靠近缸体后盖400的后端处，例如处于导电部120（例如第一导电衬套）的区域中，参考图5。在这种情况下，借助于外部的导电线路接通警示器件150，并且由此告知检修人员闸片磨耗到限需要进行更换。与此相反，在闸片未磨耗状态下，丝杆300在正常范围内或不那么远地运动远离缸体后盖400并且相应地导电端子140的最终位置靠近丝杆的前端，例如处于绝缘部130（例如第一绝缘衬套）处，在此期间，用于警示器件150的电回路被断开。

概括地说，这种设计方案旨在根据警示器件150在接通状态和断开状态中的切换来得出，闸片是否磨耗到限并且需要更换。相比于现有技术中利用各种传感器来实现的磨耗检测，这种方式更为简单且可以给检修人员较为直观的反馈。进一步，该磨耗监测装置的会占用较大空间的支撑杆被置于缸体中并且容纳在丝杆的内腔中，这种设计方案不会干涉制动缸单元的原有的空间设计方案。

在此应该说明的是，在此所提到的“前端”和“后端”为涉及缸体后盖400的相对意义上的方位，相对远离缸体后盖400的位置（在附图中为处于偏右的位置）为前端；相对靠近缸体后盖400的位置（在附图中为处于偏左的位置）为后端。

其次，应该说明的是，关于警示器件150的接通/断开状态与闸片磨耗状况之间的对应关系不限于上面所提出的方案并且能够相应地进行改型。为了便于描述，在下文中，以警示器件150被接通这一事件来表示闸片磨耗到限并且需要更换这一状况。其次，用于在警示器件150、导电部120、绝缘部130和导电端子140之间形成电回路的导电线路包括随后描述的电源在内可以根据需要进行布置和选用。

警示器件150的接通或断开取决于导电部120和绝缘部130所在的位置或所具有的长度（在丝杆300沿轴向平移的情况下，为沿轴向方向的长度），可选地，其可根据丝杆300在达到预设磨耗量时的平移距离进行设定，即取决于丝杆300在闸片磨耗到限时刻（在进入到磨耗状态时）的平移距离，该平移距离使闸片压紧到制动盘上。以实施为衬套的导电部120和绝缘部130为例，其沿轴向方向的长度如此进行设计，使得当制动器闸片损耗达到预设磨耗量时，在丝杆300为了制动而沿轴向方向进行平移时导电端子140的最终位置进入到或刚好进入到第一导电衬套的范围内并且由此刚好将警示器件150接通。也即，第一导电衬套和第二绝缘衬套如此进行定尺寸或定位，使得在制动器闸片磨耗达到预设磨耗量的时间点时刚好引起了警示器件150的状态切换。可以延伸地理解的是，以其它形式构造的导电部和绝缘部如此设计，使得在闸片磨耗达到预设磨耗量的时间点时引起警示器件的状态切换。在实践中，例如当闸片的剩余磨耗量达到5mm时前端的导电端子140所在的位置可为导电部和绝缘部的分界线。

此外，该警示器件150能够但不限于实施为光学器件或声学器件，其在被接通的情况下相应地发出光学信号或声学信号。在附图中所示出的示范性的实施例中，该警示器件150实施为LED灯并且嵌入到透明的缸体后盖400中。缸体后盖400在实际应用过程中不会或很少受到冲击，仅仅需要保证缸体密封性满足要求即可，因此透明的缸体后盖或在该光学器件所在位置处透明的设计方案是完全可行的。检修人员能够直接观察到光学器件是否发光并且由此获知闸片是否过度磨耗，需要对其进行更换。当然，若在缸体密封性满足要求的情况下，该LED灯也可以布置在制动缸单元、或包括其的制动器的可从外部观察到的任意位置处。

为了形成用于警示器件150的电回路，能够可选地如此设计，丝杆300本身是可导电的，例如其构成为导电的金属丝杆；而为了避免不期望的接触和短路现象该支撑杆110本身是电绝缘的或其涂覆有电绝缘材料。在这种情况下，该支撑杆110可与丝杆300的内腔310有间隙地进行布置，并且在支撑杆110的外周缘上布置有导电端子140，以用于与丝杆内腔310处的导电部120或绝缘部130进行接触。

关于该导电端子140还能够如此设计，其构造为弹性导头并且固定在支撑杆110的远离缸体后盖400的前端处。弹性导头借助于螺钉固定在前端处并且其自由的端部朝向丝杆内腔310的内壁进行定位，尤其在支撑杆110的外周缘与丝杆处的导电部120或绝缘部130之间的间隙中弹性延展。基于弹性导头的柔性，其能够被压入在该间隙中，由此能够保证其与导电部120或绝缘部130较好的接触并且降低基于警示器件150的接通/断开而实现的磨耗监测的误判。

在此，较远离缸体后盖400的第二绝缘衬套能够与丝杆内腔310的前端有间隙地进行布置并且始终保持不与前端接触，以免布置在其前端处的弹性导头与可导电的丝杆300不期望地接触并且由此将警示器件150被接通从而引起误判。另一方面，这还能够通过改进较靠近前端的第二绝缘衬套来实现，例如，该第二绝缘衬套遮盖住丝杆300的内腔310的前端并且具有垂直于轴向方向的侧壁，也即，该第二绝缘衬套在前端是封闭的。

在此，该弹性导头能够借助穿过支撑杆110的导电线路与位于缸体后盖400处的警示器件150进行连接。具体地，该支撑杆110构造为空心的并且在其中延伸有线缆160，该线缆一端与警示器件150连接并且另一端与导电端子140连接。相应于此地，作为警示器件150的LED灯能够与支撑杆110的中心孔位置对应地嵌入到缸体后盖400中并且借助于支撑杆110的基座111止挡在其中，该基座111借助于螺钉固定在缸体后盖400上。为了保护LED灯，还可在其与该基座111之间还布置中空护圈。

可选地，该磨耗监测装置能够配属于专用的电源170以用于给LED提供电能，其与LED灯一样可嵌入到缸体后盖400中并且与其毗邻地进行布置。例如，在可导电的丝杆300的设计方案中，该电源170一端与警示器件150连接并且另一端直接与丝杆300连接，具体地，该电源借助于导电簧圈180与丝杆连接，在丝杆300沿轴向方向平移运动时，导电簧圈180基于其弹性变形始终与丝杆300保持接触，从而能够进一步降低基于警示器件150的接通/断开而实现的磨耗监测的误判。

在一可行的实施例中，该电源170在缸体后盖400处固定在与支撑杆110的基座111相对应的区域中，并且导电簧圈180穿过基座111处的贯通孔与丝杆300进行连接。在此，电源、导电簧圈、LED灯关于支撑杆的基座的布置方式可实现较为紧凑的结构。

现在，以在附图中所示出的装备有导电簧圈、LED灯的具体的实施方式为例，对该磨耗监测装置的工作原理进行再次描述。在制动器零磨耗的情况下（如图1至3），在制动时丝杆300应伸出最短，此时，随着丝杆沿轴向方向平移伸出，该固定不动的导电端子140始终与第二绝缘衬套（绝缘部130）相接触并且警示器件150的电回路保持断开状态。在此期间，作为警示器件150的LED灯始终不会发光。然而，随着闸片逐渐磨耗，丝杆300伸出距离会逐步增加，导电端子140相对于丝杆也会被逐渐拉开并且逐渐向第一导电衬套（即导电部120）移动。在闸片达到预设磨耗量时（如图4至6），丝杆300伸出较长并且导电端子140刚好与第一导电衬套进入接触中，此时，电回路被接通，LED灯被点亮并且提醒检修人员更换制动器闸片。概括地说，该电回路的走向为：LED灯（即警示器件150）→线缆160→导电端子140→第一导电衬套（即导电部120）或第二绝缘衬套（即结缘部130）→丝杆300→导电簧圈180→电源170→LED灯（即警示器件150）。

此外，本实用新型还涉及一种具有闸片磨耗监测功能的制动缸单元，具体地，其包括有缸体、容纳在缸体中的活塞组件以及根据上述一个或多个实施例的磨耗监测装置。关于该制动缸单元的描述能够相应地参考关于根据本实用新型的磨耗监测装置，对此不再赘述。

最后，本实用新型还涉及一种具有闸片磨耗监测功能的制动器，具体地，其包括夹钳单元、闸片和制动盘，所述夹钳单元包括传动杠杆、闸片托以及制动缸单元。该制动缸单元具有根据上述一个或多个实施例的磨耗监测装置。关于该制动器的描述能够相应地参考关于根据本实用新型的磨耗监测装置，对此不再赘述。

综上所述，根据本实用新型，根据警示器件在接通状态与断开状态之间的切换能够较直观地且较便捷地获知制动器闸片是否磨耗到限。在本实用新型的一实施例中，通过将体积相对较大的支撑杆容纳在原有的丝杆中，能够在基本不改变原有空间布局的情况下实现对闸片磨耗的监测。在本实用新型的另一实施例中，通过将警示器件实施为布置在透明的缸体后盖的LED灯，检修人员能够直观地及时获知闸片磨耗到限。

应当理解的是，所有以上的优选实施例都是示例性而非限制性的，本领域技术人员在本实用新型的构思下对以上描述的具体实施例做出的各种改型或变形都应在本实用新型的法律保护范围内。

Claims (12)

1.一种用于制动器闸片的磨耗监测装置，其特征在于，包括：

支撑杆，其以一端固定在缸体后盖处并且插入到容纳在缸体中的丝杆的内腔中，其中，所述丝杆相对于所述缸体后盖能够关于轴向方向进行运动并且驱动闸片相对于制动盘进行运动；

导电部和绝缘部，其布置在所述丝杆的内腔的内壁中，所述内壁朝向所述支撑杆的外周缘进行定向；

导电端子，其布置在所述支撑杆的面向所述内腔的外周缘壁上，并且通过所述丝杆的关于所述轴向方向的运动可与所述导电部或所述绝缘部进入接触中；

警示器件，其配置成用于给出表征制动器闸片是否磨耗到限的警示信息并且与所述导电端子电连接，其中，在所述导电端子与所述导电部接触时，所述警示器件被接通。

2.根据权利要求1所述的磨耗监测装置，其特征在于，所述导电部构造为第一导电衬套，所述绝缘部构造为第二绝缘衬套，所述第一导电衬套和所述第二绝缘衬套依次固定在所述丝杆的内腔的内壁处。

3.根据权利要求2所述的磨耗监测装置，其特征在于，所述第一导电衬套相比于所述第二绝缘衬套较靠近所述缸体后盖地进行布置，所述导电端子布置在所述支撑杆的远离缸体后盖的前端处，在所述导电端子与所述第一导电衬套接触时，所述警示器件被接通并且给出指示闸片磨耗到限的警示信息。

4.根据权利要求3所述的磨耗监测装置，其特征在于，所述丝杆本身构造成可导电的，并且所述支撑杆本身构造成电绝缘的。

5.根据权利要求4所述的磨耗监测装置，其特征在于，在所述缸体后盖中还嵌入有电源，所述电源以其一端与所述警示器件可导电地连接并且以其另一端与所述丝杆可导电地连接。

6.根据权利要求3所述的磨耗监测装置，其特征在于，所述警示器件构造为光学器件并且借助穿过所述丝杆内部的导电线路与所述导电端子电连接。

7.根据权利要求6所述的磨耗监测装置，其特征在于，所述光学器件嵌入到透明的缸体后盖中。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的磨耗监测装置，其特征在于，所述导电端子构造为弹性导头，通过所述丝杆的运动，所述弹性导头能够与所述导电部或所述绝缘部进入接触中。

9.根据权利要求2至7中任一项所述的磨耗监测装置，其特征在于，所述丝杆沿所述轴向方向进行平移运动，所述第一导电衬套和所述第二绝缘衬套的沿轴向方向的长度取决于所述丝杆在闸片磨耗到限时的平移距离。

10.根据权利要求2至7中任一项所述的磨耗监测装置，其特征在于，所述第二绝缘衬套在前端是封闭的并且在所述前端设有垂直于所述轴向方向的侧壁。

11.一种制动缸单元，其特征在于，包括缸体、容纳在所述缸体中的活塞组件以及根据权利要求1至10中任一项所述的磨耗监测装置。

12.一种制动器，其特征在于，包括夹钳单元、闸片和制动盘，其中，所述夹钳单元包括传动杠杆、闸片托以及根据权利要求11所述的制动缸单元。

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