用於制動單元的活塞衝程傳感器布置的製作方法

2023-12-03 00:04:51

本發明涉及一種活塞衝程傳感器布置，特別涉及一種用於軌道車輛的制動單元的活塞衝程傳感器布置。

背景技術：

聯邦法規對於軌道車輛上的制動單元的檢查現在要求，每輛通勤和短程城際客運列車在放置或者繼續服務的每天都應接受至少一次i級制動檢測。司機必須向制動系統施加增壓流體，並確保盤式制動單元的卡鉗上的剎車片適當地接觸軌道車輛的盤的盤表面。列車司機必須沿著列車的長度行走，觀察核實片和盤相接觸。在這樣的檢查過程中，對於司機來說，通常很難看到並恰當地識別制動，特別是在盤式制動單元位於軌道車輛艙內的列車車廂中。當制動單元被設置在軌道車輛的車艙內時，通常需要司機採用檢查井或維修設施以接近軌道車輛的艙內部分來檢查制動單元。

根據上述內容，需要一種布置，其能夠利用電信號為列車司機提供關於制動單元的運行狀況的指示。需要一種布置，其能夠識別制動單元是處於使用位置還是鬆開位置。還需要提供一種可替代的方式，以執行可視的行前制動功能檢查。

技術實現要素：

在一實施方式中，一種用於制動單元的活塞衝程傳感器布置包括具有活塞和活塞管的制動單元，以及支撐在制動單元上的接近傳感器。基於活塞管相對於接近傳感器的位置，該接近傳感器可以確定活塞在制動單元中的位置。

該接近傳感器可以是電感式接近傳感器。該活塞管的外周表面上可以設有凹槽。當制動單元處於非使用位置時，接近傳感器可以探測活塞管的金屬。當制動單元處於使用位置時，接近傳感器不會探測到活塞管的金屬。當制動單元處於使用位置時，接近傳感器可以朝向活塞管上的凹槽。當制動單元在非使用位置時，接近傳感器可以朝向活塞管的一部分，該部分不包括凹槽。活塞管的外周表面可以設置有凸部。當制動單元被使用時，接近傳感器可以朝向活塞管上的凸部。當制動單元未被使用時，接近傳感器不會朝向活塞管上的凸部。氣壓指示器可以設置在流體源與制動單元之間的流體通道上。通知裝置可以與接近傳感器和氣壓指示器相連接。氣壓指示器可以被配置用於發送信息至通知裝置，識別供給至制動單元的氣壓值。來自接近傳感器的信息可以被送往通知裝置，以明確活塞在制動單元中的位置。制動單元可以是盤式制動單元。接近傳感器可以被配置用於探測制動單元的活塞何時處於超行程的位置。制動單元可以包括錨固法蘭，其支撐活塞和活塞管。接近傳感器可以設置在錨固法蘭上，鄰近活塞管。

在另一實施方式中，一種具有活塞衝程傳感器布置的軌道車輛包括具有制動單元和位於制動單元上的接近傳感器的軌道車輛，制動單元包括活塞和活塞管。基於活塞管相對於接近傳感器的位置，接近傳感器可以確定活塞在制動單元中的位置。

接近傳感器可以是電感式接近傳感器。該活塞管的外周表面上可以設有凹槽。當制動單元處於非使用位置時，接近傳感器可以探測活塞管的金屬。當制動單元處於使用位置時，接近傳感器不會探測到活塞管的金屬。當制動單元在使用位置時，接近傳感器可以朝向活塞管上的凹槽。當制動單元在非使用位置時，接近傳感器可以朝向活塞管的一部分，該部分不包括凹槽。活塞管的外周表面可以設置有凸部。當制動單元被使用時，接近傳感器可以朝向活塞管上的凸部。當制動單元未被使用時，接近傳感器不會朝向活塞管上的凸部。氣壓指示器可以設置在流體源與制動單元之間的流體通道上。通知裝置可以與接近傳感器和氣壓指示器相連接。氣壓指示器可以被配置用於發送信息至通知裝置，明確被施加在制動單元上的氣壓值。來自接近傳感器的信息可以被送往通知裝置，以明確活塞在制動單元中的位置。制動單元可以是盤式制動單元。接近傳感器可以被配置用於探測制動單元的活塞何時處於超行程的位置。制動單元可以包括錨固法蘭，其支撐活塞和活塞管。接近傳感器可以設置在錨固法蘭上，鄰近活塞管。

在另一實施方式中，一種確定製動單元的活塞衝程位置的方法包括以下步驟：提供制動單元以及設置在制動單元上的接近傳感器，該制動單元包括活塞和活塞管；從接近傳感器向活塞管發射探測信號；以及基於活塞管相對於從接近傳感器發射的探測信號的位置，確定活塞在制動單元中的位置。活塞管的外周表面上可以設有凹槽。當制動單元被使用時，從接近傳感器發射的探測信號可以朝向活塞管上的凹槽。當制動單元沒有被使用時，從接近傳感器發射的探測信號可以朝向活塞管的一部分，該部分不包括凹槽。

從以下結合附圖的詳細描述中，可以了解更多細節和優勢。

附圖說明

圖1是根據本發明的一實施方式的用於制動單元的活塞衝程傳感器布置的主視立體圖；

圖2a是圖1中制動單元沿線2a-2a的剖面圖；

圖2b是圖1中制動單元沿線2b-2b的剖面圖；

圖3是根據本發明的一實施方式的活塞管的主視立體圖；

圖4是圖3的活塞管的側視圖；

圖5是根據本發明的處於非使用位置的接近傳感器和活塞管的截面圖；

圖6是圖5中的接近傳感器和活塞管處於使用位置的截面圖；

圖7是圖5中的接近傳感器和活塞管處於超行程位置的截面圖；以及

圖8是根據本發明的另一實施方式的活塞管的側視圖。

具體實施方式

以下為了說明的目的，所用空間方向詞語應相對於所參考的實施方式，如其在附圖、圖示，或者以下詳細說明中的其他描述中的方向一樣。然而，應了解的是，下文所描述的實施方式可以涵蓋多種替代變形和配置。還應了解的是，附圖、圖示或本文中的其他描述中的具體的組件、裝置、特徵，以及操作程序僅僅是示例性的，並且不應被理解為限制。

本發明大體涉及一種用於制動單元的活塞衝程傳感器布置，特別涉及一種用於盤式制動單元的活塞衝程傳感器布置，其包括接近傳感器。圖1-8示出了活塞衝程傳感器布置的組件的一些優選而非限定的實施方式。

參考圖1-2b，示出了制動單元10。在一實施方式中，制動單元10可以是軌道車輛中常用的盤式制動單元的一部分。然而，應了解的是，制動單元的替代類型也可以被應用，包括同樣用於自行車、汽車、客車以及其他類型車輛的盤式制動單元，這些車輛都採用制動盤來向車輪產生制動力。制動單元10包括汽缸12、錨固法蘭14、第一和第二伸展元件16a、16b，以及波紋管18。汽缸12和錨固法蘭14採用定位環21和多個緊固件20彼此固定。如圖2a所示，定位環21設置在汽缸12和錨固法蘭14之間，並且緊固件20將汽缸12和錨固法蘭14鎖定為固定連接。進口22從汽缸12向外延伸，進口22被配置用於從軌道車輛42上的流體源40向制動單元10提供增壓流體。氣壓指示器41可以設置在流體源40和進口22之間的流體通道中，以測量提供給制動單元10的氣壓。在一實施方式中，氣壓指示器41可以為壓力傳感器。伸展元件16a、16b被配置用於連接至盤式制動單元(未示出)的卡鉗組件(未示出)。

接近傳感器30可以插入並穿過設置在錨固法蘭14上的開口。接近傳感器30可以被用於探測附近物體的存在，特別是金屬物體的存在，而無需與物體進行任何物理接觸。接近傳感器30發射探測信號s，並識別回波信號中的變化。基於回波信號的值和提供給制動單元10的氣壓，通知裝置38確定目標物體的位置。多種類型的接近傳感器可以被用於制動單元10，包括電容式位移傳感器、光學傳感器、渦流傳感器、電感式傳感器、雷射傳感器、磁性傳感器、雷達傳感器、聲納傳感器或超聲傳感器，等等。在一優選實施方式中，採用電感式接近傳感器。接近傳感器30可以為圓柱形並安裝在錨固法蘭14中。還應了解的是，接近傳感器30可以為梯形、三角形、矩形或橢圓橫截面的形狀。接近傳感器30可以穿入錨固法蘭14，利用鎖緊螺母(未示出)來將接近傳感器30固定在適當的位置。接近傳感器30也可以採用摩擦配合安裝，但是還可以想到採用緊固件以及法蘭或粘結劑來安裝接近傳感器30。電纜32將接近傳感器30連接至連接器34。連接器34通過法蘭36固定在錨固法蘭14上。接近傳感器30通過連接器34發送位置輸出信息至通知裝置38。氣壓指示器41也可以與通知裝置38通信連接，以發送氣壓信息至通知裝置38。通知裝置38可以是直接設置在制動單元10上的指示面板、軌道車輛的司機手持的遠程手持單元、軌道車輛的控制面板，或者設置在軌道監測站的控制面板和/或中央處理單元(cpu)。應了解的是，連接器34可以通過有線連接或遠程地發送信號信息。連接器34可以連接至遠程信號發射裝置(未示出)或硬體連接至控制面板和/或cpu。

如圖2a和2b所示，制動單元10容納有活塞組件，活塞組件被配置用於向軌道車輛的制動盤施加制動力。如前所述，主軸頭24可以連接至卡鉗組件，卡鉗組件向軌道車輛的制動盤施加制動力。主軸頭24可以螺紋固定在容納於制動單元10中的主軸44上。主軸44可以沿著制動單元10的縱軸l移動。波紋管18可以從錨固法蘭14延伸至主軸套28。波紋管18採用鎖緊環26固定在制動單元10上。應了解的是，波紋管18可以採用其他方式固定，例如粘結劑、緊固件、扎帶或焊接。主軸套28可以設置在主軸44的鄰近主軸頭24的一端。如圖2a所示，主軸套28可以保持在主軸頭24和主軸44之間。

制動單元10內還設有夾頭支撐件46。夾頭支撐件46的一端環繞主軸44，夾頭支撐件46的另一端連接至錨固法蘭24的一端。夾頭支撐件46和錨固法蘭14包括相應的彼此連接的螺紋端。偏置元件48設置在夾頭支撐件46的一端。第一夾頭50也設置在夾頭支撐件46內，並且圍繞主軸44設置。由於偏置元件48被第一夾頭50壓縮，偏置元件48產生了相對於第一夾頭50的偏置力。

第二夾頭52圍繞主軸44的下部設置，並且設置在制動單元10的活塞管54內。在制動單元10運行過程中，活塞管54引起第二夾頭52的運動。接近傳感器30設置在錨固法蘭14中，鄰近活塞管54。

凹槽56設置在活塞管54的外表面上。凹槽56可以是形成於活塞管54中的切口或凹陷。凹槽56可以圍繞活塞管54的整個外周表面延伸。凹槽56可以限定在活塞管54上，處於鄰近錨固法蘭14上設置接近傳感器30的位置上。凹槽56可以設置在圍繞活塞管54的外表面，因為在制動單元10運行過程中，活塞管54可能會旋轉。不管活塞管54相對於接近傳感器30的角定向如何，接近傳感器30都能夠讀取活塞管54的位置。應了解的是，除了採用凹槽56，活塞管54的外周表面可以延伸有凸部57(參見圖8)。凸部57可以為方形的，以確保從接近傳感器30精確讀數。更多關於凹槽56的細節將在下文中提供。

雖然凹槽56被用於活塞管54，同樣可以想到的是，可以替換為設置在活塞管54上的孔。與制動單元10的活塞管54可能在制動單元10運行過程中經歷旋轉運動不同，一些活塞管可能只沿著線性方向運動而沒有旋轉運動。因為活塞管在這一過程中不會旋轉，所以無需圍繞活塞管的整個外周表面設置凹槽。因此，一個或多個孔可以被鑽入線性活塞管鄰近接近傳感器的部分。

制動單元10的汽缸12中限定了第一腔室58和第二腔室59，並且容納有偏置元件60和活塞62。偏置元件60可以設置在第二腔室59中。活塞管54和活塞62可以焊接在一起。在制動單元10運行過程中，增壓流體通過進口22提供至第一腔室58。增壓流體作用於活塞62的一側，因此壓縮偏置元件60。隨著偏置元件60被壓縮，產生了相對於活塞62的偏置力。隨著活塞62進一步進入制動單元10，活塞62和活塞管54沿著制動單元10的縱軸l向上移動。活塞管54向第二夾頭52移動並與之接觸。隨著活塞管54向上移動，第二夾頭52開始夾緊主軸44，從而使得主軸44在制動單元10中向上移動。主軸44沿著制動單元10的縱軸l移動，因此進一步將主軸頭24移出制動單元10。隨著主軸頭24被進一步移出制動單元10，轉動力被施加在卡鉗組件(未示出)上，其通過剎車片向軌道車輛的制動盤施加壓力。在這一運動過程中，活塞管54沿著制動單元10的縱軸l在錨固法蘭14中相對於接近傳感器30移動。

參考圖3和圖4，對活塞管54的凹槽56進行更加詳細的描述。如圖所示，凹槽56設置在活塞管54上，並且圍繞活塞管54的外周表面延伸。凹槽56可以設置在活塞管54的整個外周表面上，或者僅設置在活塞管54的外周表面的一部分上。凹槽56的前緣64和凹槽56的後緣66都設置在活塞管54上。凹槽56的前緣64設置在接近主軸頭24的位置，凹槽56的後緣66設置在接近汽缸12的位置(參見圖2a)。

參考圖2a、2b和圖5-7，描述了一種確定活塞在制動單元中的位置的方法。當接近傳感器30被激活，接近傳感器30發射探測信號s。如上所述，探測信號s可以是任意類型的反饋信號，包括聲納、雷達、雷射、磁性，或者任何其他電信號。在一實施方式中，接近傳感器30為電感式接近傳感器30，其被配置用於通過採用磁場來探測金屬物體的存在，例如活塞管54。接近傳感器30發射探測信號s，從而基於活塞管54相對於接近傳感器30發射的探測信號s的位置以及提供給制動單元10的氣壓值，來確定活塞62和活塞管54在制動單元10中的位置。如圖1、2a和5所示，當活塞管54處於非使用位置時，探測信號s接觸活塞管54的外周表面。在一實施方式中，探測信號s探測活塞管54上的金屬。基於金屬探測，探測信號s將位置輸出信息轉送回通知裝置38，即接近傳感器30探測到金屬物體的存在。氣壓指示器41也會發送氣壓信息至通知裝置38。在制動單元10的非使用位置，接近傳感器30會探測金屬物體，氣壓指示器41會指示沒有氣壓被提供至制動單元10。此時，通知裝置38會激活制動單元10未被使用的指示燈或警報信號。

當制動單元10被使用時，活塞62和活塞管54沿著制動單元10的縱軸l移動。如圖1、2a和6所示，當制動單元10被使用時，凹槽56的前緣64被移動經過探測信號s，凹槽56會與接近傳感器30發射的探測信號s對準。探測信號s探測到凹槽56中沒有金屬存在，並提供這一位置輸出信息至通知裝置38。氣壓指示器41也會發送氣壓信息至通知裝置38，表明氣壓被提供至制動單元10。由於沒有金屬存在並且有氣壓向制動單元10供應，通知裝置38識別制動單元10處於使用位置。本領域技術人員能夠理解的是，凹槽56具有適當深度和寬度的切口，因此當活塞管54處於非使用位置時，接近傳感器30探測到活塞管54上的金屬，並且當活塞管54處於使用位置時，接近傳感器30探測到活塞管54上沒有金屬。還應了解的是，接近傳感器30可以不被配置為探測金屬。可替代地，接近探測器30可以被配置為探測固體物體，例如活塞管54，以及不存在固體物體，例如凹槽56。

如圖1、2a和7所示，當制動單元10超行程時，凹槽56的前緣64和後緣66被朝向主軸頭24移動經過探測信號s。在運行過程中，制動單元10可能會由於缺少剎車片(未示出)或者制動單元10的內部故障而變得超行程。這種情況會導致活塞管54被推至超過預期位置而進入超行程位置。意識到這種情況對車輛駕駛員來說是有利的，這樣可以對制動單元10的適當結構進行修理和維護。當後緣66移動經過探測信號s，接近傳感器30會再次探測到活塞管54的金屬，並且將這一位置輸出信息發回至通知裝置38。氣壓指示器41發送氣壓信息至通知裝置38，指示氣壓被供應至制動單元10。基於接近傳感器30探測到金屬物體以及氣壓指示器41指示施加了氣壓，通知裝置38可以識別出制動單元10處於超行程的位置。

本領域技術人員容易想到的是，活塞管54在制動單元10中的位置可以通過在活塞管54上設置凸部57來確定。這種方法類似於在活塞管54上採用凹槽56的方法。當制動單元10被使用，從接近傳感器30發射的探測信號s會朝向活塞管54上的凸部57。當制動單元10未被使用，從接近傳感器30發射的探測信號s不會朝向活塞管54上的凸部57。探測信號s會朝向活塞管54的其他部分。

通過採用制動單元上的這種活塞衝程傳感器布置，無需從軌道車輛的底部或下部檢查制動單元。制動單元可以被遠程或直接從軌道車輛的外部檢測，無需檢查井或維修設施來檢查艙內的制動單元。這種布置還能夠輔助識別制動單元10的超行程情況，從而可以採取迅速而及時的糾錯動作。

雖然以上結合附圖和說明詳細描述了用於制動單元的活塞衝程傳感器布置的實施方式，但是在未超出本發明的範圍和精神的情況下，本領域的技術人員能夠容易地想到其他實施方式。因此，前述內容僅意在說明而非限制。以上所述本發明由所附權利要求所限定，在權利要求所有等同的意義和範圍內對本發明的變型都應涵蓋在本發明的範圍內。