專利名稱：制動襯磨損指示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(nèi)置制動調(diào)節(jié)器的自動的制動桿來使其動作，該制動桿安裝在一個制動驅(qū)動凸輪軸上，并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于制動桿的制動缸推桿的沖程。盡管該裝置被表述為和一個制動桿一起使用，但其它類似的使用也有可能在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
本發(fā)明的背景有很多種用于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復(fù)雜的電氣或電子裝置。對于后一類裝置來說，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(shù)被認(rèn)為是最接近的現(xiàn)有技術(shù)。在這一裝置中，三個圓盤安置在靠近制動桿的凸輪軸上，它們彼此之間可以相對旋轉(zhuǎn)，圓盤上按一定方式布置有磁性物質(zhì)和霍爾元件，用來提供關(guān)于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(guān)信息，從而可以及時的更換制動襯，也正是基于此，可以采用磨損傳感器這個名稱。但是，一個經(jīng)過恰當(dāng)設(shè)計和安裝的磨損傳感器也可以提供關(guān)于所使用的制動缸的活塞沖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(yīng)該是堅固的并且可以經(jīng)受住在交通工具中極其苛刻的環(huán)境條件，這一點是非常重要的。由于可用的空間通常是非常有限的，磨損傳感器也應(yīng)該具有小的外形尺寸。磨損傳感器提供的信息應(yīng)該盡可能的精確，并且，在現(xiàn)代交通工具中，計算機和其它電子設(shè)備的使用已經(jīng)不斷增加到很大的程度，磨損傳感器所提供的信息和現(xiàn)代交通工具中其它可用的信息也應(yīng)該是兼容的。
本發(fā)明根據(jù)本發(fā)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(qū)，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(qū)中，具有多個長度相等的磁性區(qū)域，在不同的編碼道中，這些磁性區(qū)域的長度是不同的，并且，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(zhuǎn)動的。
編碼盤最好是連接于凸輪軸上，同時，霍爾元件安裝于該裝置的外殼的一個蓋子上。
在一個實際的優(yōu)先實施例中，編碼盤有三個扇形區(qū)，每一個扇形區(qū)的角度是120°，從原理上來說，這將是磨損傳感器的最大工作范圍；這些扇形區(qū)中的兩個每個具有兩條編碼道，而第三個扇形區(qū)具有三條編碼道?；魻栐臄?shù)目是七個。
通過這種方式，該裝置的精度是1°，該精度被認(rèn)為是非常好的。
如果只需要關(guān)于磨損情況的信息，磨損傳感器的外殼將被連接于制動桿上，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(guān)于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(yīng)該連接于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(zhuǎn)換為適于在交通工具中進(jìn)行進(jìn)一步處理的模擬的或數(shù)字的輸出信號，用來完成這一轉(zhuǎn)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么大。
對附圖的簡要描述參考附圖，以下將對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中，

圖1是一個自動制動桿的部分剖視的側(cè)視圖，在該制動桿上裝有根據(jù)本發(fā)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(cè)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(cè)看傳感器的蓋子得到的正視圖，圖4是一個自動制動桿的部分剖視的側(cè)視圖，在該制動桿上裝有根據(jù)本發(fā)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(cè)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(cè)看該傳感器的蓋子得到的正視圖。
對優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述如圖1和圖4中所示的自動制動桿1，在該項技術(shù)中是廣為人知的。該制動桿被安裝在一個花鍵S形凸輪軸2上并具有一個內(nèi)置的制動調(diào)節(jié)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(dāng)該軸轉(zhuǎn)向制動位置時，便能夠把制動瓦上的制動襯壓緊于制動鼓上。圖1和圖4中示出了制動桿1的上端，該制動桿1與一個最好是氣動的制動缸的推桿相連，而該制動缸則安裝于交通工具的底座上。
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。
在制動桿1中內(nèi)置的制動調(diào)節(jié)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(guān)。該制動調(diào)節(jié)器通過使凸輪軸2相對于制動桿1逐漸轉(zhuǎn)動來起作用。當(dāng)制動襯完全磨損時，凸輪軸2總的轉(zhuǎn)動量是在90-100°。
為了實現(xiàn)自動制動桿1想要達(dá)到的功能，需要一個參考點或固定點。在所給出的情形下，借助于控制臂3來實現(xiàn)這一點，控制臂3相對于制動桿1是可旋轉(zhuǎn)的并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。
為了首先得到對于制動襯磨損情況的指示，而其次也得到把制動桿1連接到制動缸上的推桿的沖程的指示，以某種方式在制動桿1上裝有傳感器7(圖1)或8(圖4)，現(xiàn)在對這種安裝方式將要進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
在圖1中所示出的傳感器7包括三個構(gòu)件；一個主環(huán)形件9，一個編碼盤10(圖2)，以及一個蓋子11(圖3)。
編碼盤10相對于其外殼是可旋轉(zhuǎn)的，其外殼由主環(huán)形件9與蓋子11咬合而成的組合體來構(gòu)成。傳感器7安裝于從制動桿1中伸出的上述軸2的一端，并且比如說借助于一個墊圈12和一個鎖緊環(huán)13使傳感器7保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，此時編碼盤10的內(nèi)圓周10′是被設(shè)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(zhuǎn)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是連接在制動桿1上。為此，蓋子11上有一個突出部分11′。
編碼盤10上設(shè)有某種型式的磁性區(qū)域，下面會描述這種磁性區(qū)域的型式，編碼盤可以由聚酰胺和磁性材料制成，同時，蓋子11上設(shè)有多個用來感測磁性區(qū)域的霍爾元件15。
前面已經(jīng)提到，直至制動襯完全磨損，制動桿1的總轉(zhuǎn)動量是在90-100°之間。相應(yīng)于推桿的最大沖程，一個約30°的轉(zhuǎn)動量會加到上述的總轉(zhuǎn)動量上。由此，對于轉(zhuǎn)動量在0-120°范圍內(nèi)時，傳感器7應(yīng)該有能力發(fā)出有效信號。
把編碼盤10的表面分成三個扇形區(qū)，每一個扇形區(qū)的角度是120°，由此來得到傳感器的上述工作范圍。(與精確的120°有所偏差是可能的)這些扇形區(qū)中的兩個具有兩條圓弧形的編碼道，第三個扇形區(qū)具有三條這樣的編碼道。如在圖2中分別用白色區(qū)域和陰影區(qū)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(qū)域和N磁極區(qū)域。不同的編碼道之間，其磁性區(qū)域的長度是不同的，而在某一條編碼道之內(nèi)，S極區(qū)域和N極區(qū)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(xiàn)。由此，在蓋子11上的霍爾元件15的數(shù)目是七，并分別分成兩個一組，兩個一組和三個一組。
在編碼盤10和蓋子11的相對轉(zhuǎn)動中，磁性區(qū)域和霍爾元件的布置方式如上所述，這樣，可以證明，聯(lián)合采用從七個霍爾元件15中送出的信號，可以達(dá)到1°的精度。
隨機的選擇一個角度范圍30-40°來論證每一個角度都相應(yīng)于從七個霍爾元件15中送出的信號的某種組合(1＝N極，0＝S極)，結(jié)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(zhuǎn)換為模擬的或數(shù)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(shè)置為順次的去讀取各霍爾元件。標(biāo)準(zhǔn)霍爾元件的額定電流是5mA，于是7個霍爾元件同時工作就意味著總的電流流量達(dá)到35mA(加上電子電路所消耗的電流流量)。根據(jù)本發(fā)明，電子電路被設(shè)計為順次作用于不同的霍爾元件，即每次只作用于一個霍爾元件，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(lián)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，并且相應(yīng)的用同樣的數(shù)字在圖中指示它們。蓋子此處用數(shù)字18來表示。該蓋子18具有一個突出部分18′，該突出部分18′連接于固定臂4，制動桿1的控制臂3也連接于固定臂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，并且相比較來說，只有很少的安裝型式，其中，傳感器外殼9、11連接于制動桿1從而與之一起轉(zhuǎn)動，同時，編碼盤10連接于凸輪軸2并且與之一起轉(zhuǎn)動。通過電纜16和接觸器17給出的信號是用以指示制動桿1和凸輪軸2之間的相對轉(zhuǎn)動，由此，該信號僅能給出關(guān)于制動襯磨損的信息；對于本裝置來說，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連接于固定臂4上，而固定臂4安裝于交通工具底座上。由此，該實施例將能給出所有有關(guān)凸輪軸2的轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)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，便很容易確定制動襯完全磨損時的角度值。
2.關(guān)于活塞沖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(fā)覺。
在優(yōu)選實施例中，扇形區(qū)的數(shù)目是三，編碼道和霍爾元件的數(shù)目都是七，如上所述的此種設(shè)計給出的精度是1°。然而，也可以采用與上述數(shù)目不同的設(shè)計方案并得到不同的精度越少的數(shù)目——越低的精度，以及越多的數(shù)目——越高的精度。
權(quán)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(nèi)置制動調(diào)節(jié)器的自動的制動桿(1)來使其動作，該制動桿安裝在一個制動驅(qū)動凸輪軸(2)上，并用來把制動力從制動缸中傳遞出來，其特征在于一個編碼盤(10)的表面被分成多個大小相等的扇形區(qū)，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(qū)中，具有多個長度相等的磁性區(qū)域，在不同的編碼道中，這些磁性區(qū)域的長度是不同的，并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(zhuǎn)動地布置。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，編碼盤(10)連接在凸輪軸(2)上，并且霍爾元件(15)安裝在該裝置的外殼(9、11)中的蓋子(11)上。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，編碼盤(10)具有三個扇形區(qū)，每一個扇形區(qū)的角度是120°，其中兩個扇形區(qū)分別具有兩條編碼道，而另一個扇形區(qū)具有三條編碼道，并且，霍爾元件(15)的總數(shù)是7。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，上述外殼(9、11)連接在制動桿(1)上(圖1)。
5.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，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(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，用來把從霍爾元件(15)中送出的信號轉(zhuǎn)換為模擬的或數(shù)字的輸出信號的電子電路安裝在蓋子(11)上。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，上述電子電路依次作用于不同的霍爾元件(15)以使瞬時電流流量最小。
全文摘要
帶有內(nèi)置的間隙調(diào)節(jié)器的自動制動桿(1)用來把制動力從制動缸中傳遞出來,并且該制動桿(1)安裝在制動驅(qū)動凸輪軸(2)上。為了實現(xiàn)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)被連接在上述制動桿或相對于上述制動桿是固定的位置上。編碼盤上設(shè)有多條圓弧形的編碼道,在每條編碼道中設(shè)有若干長度相等的磁性區(qū)域。相應(yīng)于編碼道的數(shù)目的多個霍爾元件(15)被裝設(shè)在外殼中的蓋子(11)上,每一個霍爾元件被安排來感測相應(yīng)的編碼道中的磁性區(qū)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(yōu)先權(quán)日1995年6月8日
發(fā)明者馬茨·?？肆_特 申請人:哈爾德克斯制動產(chǎn)品股份公司