制動襯磨損指示裝置的製作方法

2023-06-09 11:25:06 2

專利名稱：制動襯磨損指示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用來指示交通工具制動裝置中的制動襯的磨損的裝置，其中制動裝置最好通過一個具有內置制動調節器的自動的制動杆來使其動作，該制動杆安裝在一個制動驅動凸輪軸上，並用來把制動力從制動缸中傳遞出來。該裝置也可以用來指示連接於制動杆的制動缸推桿的衝程。儘管該裝置被表述為和一個制動杆一起使用，但其它類似的使用也有可能在本發明的範圍之內。
本發明的背景有很多種用於上述目的的裝置是為人所知的，包括簡單的機械裝置和頗為複雜的電氣或電子裝置。對於後一類裝置來說，一個好例子是US-A-5 253 735中給出的裝置，這類裝置所用的技術被認為是最接近的現有技術。在這一裝置中，三個圓盤安置在靠近制動杆的凸輪軸上，它們彼此之間可以相對旋轉，圓盤上按一定方式布置有磁性物質和霍爾元件，用來提供關於制動裝置的情況的一些信息。
如上所定義的裝置，其基本功能是提供制動襯的磨損情況的有關信息，從而可以及時的更換制動襯，也正是基於此，可以採用磨損傳感器這個名稱。但是，一個經過恰當設計和安裝的磨損傳感器也可以提供關於所使用的制動缸的活塞衝程和交通工具制動裝置的整體功能的有用信息。
一個磨損傳感器應該是堅固的並且可以經受住在交通工具中極其苛刻的環境條件，這一點是非常重要的。由於可用的空間通常是非常有限的，磨損傳感器也應該具有小的外形尺寸。磨損傳感器提供的信息應該儘可能的精確，並且，在現代交通工具中，計算機和其它電子設備的使用已經不斷增加到很大的程度，磨損傳感器所提供的信息和現代交通工具中其它可用的信息也應該是兼容的。
本發明根據本發明，通過一個編碼盤可以得到一種滿足上述要求和其它要求的磨損傳感器，該編碼盤的表面被分成多個大小相等的扇形區，在該編碼盤上至少有一條編碼道，該編碼道被做成一個圓弧形部分，它在每一個扇形區中，具有多個長度相等的磁性區域，在不同的編碼道中，這些磁性區域的長度是不同的，並且，在靠近編碼盤的一個零件上裝有霍爾元件用來感測每一條編碼道，編碼盤和該零件之間是可以相對轉動的。
編碼盤最好是連接於凸輪軸上，同時，霍爾元件安裝於該裝置的外殼的一個蓋子上。
在一個實際的優先實施例中，編碼盤有三個扇形區，每一個扇形區的角度是120°，從原理上來說，這將是磨損傳感器的最大工作範圍；這些扇形區中的兩個每個具有兩條編碼道，而第三個扇形區具有三條編碼道。霍爾元件的數目是七個。
通過這種方式，該裝置的精度是1°，該精度被認為是非常好的。
如果只需要關於磨損情況的信息，磨損傳感器的外殼將被連接於制動杆上，這是一種簡單的裝置，相比較來說，只有很少的其它型式。
如果也需要關於制動缸活塞中程以及制動裝置功能的信息，該裝置的外殼就應該連接於在交通工具的底座上的一個固定零件上。
從霍爾元件送出的信號要被轉換為適於在交通工具中進行進一步處理的模擬的或數字的輸出信號，用來完成這一轉換的電子電路安裝在上述的蓋子上。
本裝置(編碼盤和裝有霍爾元件以及電子電路的外殼)的總厚度可以小到10mm，在很多情況下，可以為傳感器所用的空間也只有這麼大。
對附圖的簡要描述參考附圖，以下將對本發明做進一步的詳細描述，其中，

圖1是一個自動制動杆的部分剖視的側視圖，在該制動杆上裝有根據本發明提出的裝置或磨損傳感器的第一個實施例，圖2是從圖1中右側正視傳感器中的編碼盤而得到的一個編碼盤的正視圖，圖3是從左側看傳感器的蓋子得到的正視圖，圖4是一個自動制動杆的部分剖視的側視圖，在該制動杆上裝有根據本發明提出的磨損傳感器的第二個實施例，圖5是從圖4中右側正視該傳感器中的編碼盤而得到的一個編碼盤的正視圖，以及圖6是從左側看該傳感器的蓋子得到的正視圖。
對優選實施例的詳細描述如圖1和圖4中所示的自動制動杆1，在該項技術中是廣為人知的。該制動杆被安裝在一個花鍵S形凸輪軸2上並具有一個內置的制動調節器。在該軸2的另一端以一種圖1和圖4未示出的方式裝有一個S形凸輪，當該軸轉向制動位置時，便能夠把制動瓦上的制動襯壓緊於制動鼓上。圖1和圖4中示出了制動杆1的上端，該制動杆1與一個最好是氣動的制動缸的推桿相連，而該制動缸則安裝於交通工具的底座上。
這種S形凸輪的制動裝置在諸如卡車和公共汽車一類的重載交通工具中是常見的。
在制動杆1中內置的制動調節器其作用是使制動襯與制動鼓之間的間隙保持為一個固定值，而與制動襯的磨損無關。該制動調節器通過使凸輪軸2相對於制動杆1逐漸轉動來起作用。當制動襯完全磨損時，凸輪軸2總的轉動量是在90-100°。
為了實現自動制動杆1想要達到的功能，需要一個參考點或固定點。在所給出的情形下，藉助於控制臂3來實現這一點，控制臂3相對於制動杆1是可旋轉的並且連接在一個固定臂4上，該固定臂4通過螺釘5和螺母6安裝在交通工具底座上。
為了首先得到對於制動襯磨損情況的指示，而其次也得到把制動杆1連接到制動缸上的推桿的衝程的指示，以某種方式在制動杆1上裝有傳感器7(圖1)或8(圖4)，現在對這種安裝方式將要進行進一步的描述。
在圖1中所示出的傳感器7包括三個構件；一個主環形件9，一個編碼盤10(圖2)，以及一個蓋子11(圖3)。
編碼盤10相對於其外殼是可旋轉的，其外殼由主環形件9與蓋子11咬合而成的組合體來構成。傳感器7安裝於從制動杆1中伸出的上述軸2的一端，並且比如說藉助於一個墊圈12和一個鎖緊環13使傳感器7保持在適當的位置，此時編碼盤10的內圓周10′是被設計成與S形凸輪軸2的花鍵相配合的形狀從而能與之一起轉動。正如在圖1中14處所表示出的，在如圖1所表示的實施例中，傳感器外殼9、11是連接在制動杆1上。為此，蓋子11上有一個突出部分11′。
編碼盤10上設有某種型式的磁性區域，下面會描述這種磁性區域的型式，編碼盤可以由聚醯胺和磁性材料製成，同時，蓋子11上設有多個用來感測磁性區域的霍爾元件15。
前面已經提到，直至制動襯完全磨損，制動杆1的總轉動量是在90-100°之間。相應於推桿的最大衝程，一個約30°的轉動量會加到上述的總轉動量上。由此，對於轉動量在0-120°範圍內時，傳感器7應該有能力發出有效信號。
把編碼盤10的表面分成三個扇形區，每一個扇形區的角度是120°，由此來得到傳感器的上述工作範圍。(與精確的120°有所偏差是可能的)這些扇形區中的兩個具有兩條圓弧形的編碼道，第三個扇形區具有三條這樣的編碼道。如在圖2中分別用白色區域和陰影區域所表示出的，每一條編碼道包括多個彼此相連的S磁極區域和N磁極區域。不同的編碼道之間，其磁性區域的長度是不同的，而在某一條編碼道之內，S極區域和N極區域具有相同的長度。
用在蓋子11上的一個霍爾元件15來感測某條編碼道中的S極或N極的出現。由此，在蓋子11上的霍爾元件15的數目是七，並分別分成兩個一組，兩個一組和三個一組。
在編碼盤10和蓋子11的相對轉動中，磁性區域和霍爾元件的布置方式如上所述，這樣，可以證明，聯合採用從七個霍爾元件15中送出的信號，可以達到1°的精度。
隨機的選擇一個角度範圍30-40°來論證每一個角度都相應於從七個霍爾元件15中送出的信號的某種組合(1＝N極，0＝S極)，結果如下表所示

30°31°32°33°34°35°36°37°38°39°40°需要一個電子電路來把從霍爾元件15中送出的不同信號轉換為模擬的或數字的輸出信號，該電子電路也裝在蓋子11上。一條電纜16和一個接觸器17連接在突出部分11′上用來傳送輸出信號以及給傳感器傳送一個輸入電壓。
為了使工作過程中的瞬時電流流量最小，最好把電子電路的工作方式設置為順次的去讀取各霍爾元件。標準霍爾元件的額定電流是5mA，於是7個霍爾元件同時工作就意味著總的電流流量達到35mA(加上電子電路所消耗的電流流量)。根據本發明，電子電路被設計為順次作用於不同的霍爾元件，即每次只作用於一個霍爾元件，其間的時間間隔以毫秒計，這就意味著本指示裝置的瞬時電流流量將只為5mA(加上電子電路所需的電流流量)，而且從七個霍爾元件聯合讀取信號的功能不會受到損害。
圖4-6示出了一種略有改動的實施例。除了傳感器8的蓋子以外，所有的零部件都與前一個實施例中的相同，並且相應的用同樣的數字在圖中指示它們。蓋子此處用數字18來表示。該蓋子18具有一個突出部分18′，該突出部分18′連接於固定臂4，制動杆1的控制臂3也連接於固定臂4。在蓋子18上以與在蓋子11上同樣的方式裝有多個霍爾元件15。
如圖1-3所示出的第一種實施例是簡單的，並且相比較來說，只有很少的安裝型式，其中，傳感器外殼9、11連接於制動杆1從而與之一起轉動，同時，編碼盤10連接於凸輪軸2並且與之一起轉動。通過電纜16和接觸器17給出的信號是用以指示制動杆1和凸輪軸2之間的相對轉動，由此，該信號僅能給出關於制動襯磨損的信息；對於本裝置來說，該信息也正是最基本的。
可以從如圖4-6所示的實施例中獲得更多的信息，其中，傳感器外殼9、11連接於固定臂4上，而固定臂4安裝於交通工具底座上。由此，該實施例將能給出所有有關凸輪軸2的轉角或轉動的信息。
由此，我們可以得到如下三方面的信息1.制動襯磨損的信息知道了在用新的制動襯時的角度值，便很容易確定製動襯完全磨損時的角度值。
2.關於活塞衝程的信息知道了制動裝置完全釋放開時角度值，便很容易將此角度與制動裝置起作用時的角度相比較。
3.制動裝置功能通過比較從裝在交通工具所有輪子上的不同傳感器送出的信息，便很容易看出一個制動裝置是否在正常的起作用，比如說，如果制動空氣脫開或S形凸輪軸斷裂，都可以發覺。
在優選實施例中，扇形區的數目是三，編碼道和霍爾元件的數目都是七，如上所述的此種設計給出的精度是1°。然而，也可以採用與上述數目不同的設計方案並得到不同的精度越少的數目——越低的精度，以及越多的數目——越高的精度。
權利要求
1.一種用來指示交通工具制動裝置中的制動襯的磨損的裝置，最好通過一個具有內置制動調節器的自動的制動杆(1)來使其動作，該制動杆安裝在一個制動驅動凸輪軸(2)上，並用來把制動力從制動缸中傳遞出來，其特徵在於一個編碼盤(10)的表面被分成多個大小相等的扇形區，該編碼盤至少具有一條編碼道，該編碼道被做成一個圓弧形部分，它在每一個扇形區中，具有多個長度相等的磁性區域，在不同的編碼道中，這些磁性區域的長度是不同的，並且在靠近編碼盤的一個零件(11)上裝有霍爾元件(15)用來感測每一條編碼道，編碼盤(10)和上述零件(11)之間可相對轉動地布置。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，編碼盤(10)連接在凸輪軸(2)上，並且霍爾元件(15)安裝在該裝置的外殼(9、11)中的蓋子(11)上。
3.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，編碼盤(10)具有三個扇形區，每一個扇形區的角度是120°，其中兩個扇形區分別具有兩條編碼道，而另一個扇形區具有三條編碼道，並且，霍爾元件(15)的總數是7。
4.如權利要求2所述的裝置，其特徵在於，上述外殼(9、11)連接在制動杆(1)上(圖1)。
5.如權利要求2所述的裝置，其特徵在於，上述外殼(9、11)連接在交通工具底座上的固定件(4)上(圖4)。
6.如權利要求2所述的裝置，其特徵在於，用來把從霍爾元件(15)中送出的信號轉換為模擬的或數字的輸出信號的電子電路安裝在蓋子(11)上。
7.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，上述電子電路依次作用於不同的霍爾元件(15)以使瞬時電流流量最小。
全文摘要
帶有內置的間隙調節器的自動制動杆(1)用來把制動力從制動缸中傳遞出來,並且該制動杆(1)安裝在制動驅動凸輪軸(2)上。為了實現指示磨損情況的功能,一個編碼盤(10)被連接在上述凸輪軸上,同時,外殼(9、11)被連接在上述制動杆或相對於上述制動杆是固定的位置上。編碼盤上設有多條圓弧形的編碼道,在每條編碼道中設有若干長度相等的磁性區域。相應於編碼道的數目的多個霍爾元件(15)被裝設在外殼中的蓋子(11)上,每一個霍爾元件被安排來感測相應的編碼道中的磁性區域。從各霍爾元件中送出的信號一起被用來指示該編碼盤和蓋子之間的相對位置。
文檔編號F16D66/02GK1187236SQ9619465
公開日1998年7月8日 申請日期1996年5月29日 優先權日1995年6月8日
發明者馬茨·埃克羅特 申請人:哈爾德克斯制動產品股份公司