用于检测和测量制动粉尘的装置的制作方法

本发明涉及一种用于检测和测量制动粉尘的装置和制动器试验台。

背景技术：

车辆制动，特别是机动车辆或卡车制动造成的环境污染是一个日益严重的问题。在车辆的制动过程中，制动衬片的衬片块的磨损导致通过该制动过程释放出极细小的颗粒。部分的这些颗粒甚至是可吸入的，因此加剧了颗粒物污染，并伴有相应的健康损害风险。

即使脱离制动颗粒物造成健康损害这一严重问题，制动粉尘也会导致轮辋的严重污染，这至少会带来美学上的缺点并且会干扰车辆的整体视觉印象。

目前还没有已知的用于检测、量化上述制动粉尘颗粒并确定其尺寸的测量装置。

技术实现要素：

因此，本发明的任务在于提供一种用于检测和测量制动粉尘的装置。

本发明通过具有权利要求1的特征的装置得以解决。在从属权利要求中可以找到有利的扩展方案。

有利的是，该装置可以早期地在车辆的制动系统设计的范畴内就投入使用。

因此，提供了一种测量装置，其可以应用于制动系统的一般的、已知的测试和开发环境中。

用于检测制动粉尘的测量装置结合动态的制动器试验台一起起作用，在该制动器试验台中，待测制动器例如通过示例性地电动制动启动器致动。在这种情况下，测量装置是整个应用的一部分，因此可以作为制动器试验台的一部分进行操作。制动粉尘颗粒的测量可以实时进行，每秒测量数个测量值。适用于此的测量程序包括具有规定负载循环的自动程序，利用该负载循环加载制动器试验台中的制动系统。因此，可以分别结合作用在制动器上的负载可再现地检测和测量制动粉尘颗粒。

由此可以在制动器试验台上测量制动器的颗粒状态。制动器试验台用于模拟制动系统的实际负载配置。该测试台通常为制动测试提供稳定、可再现的测量环境。

为了在制动器试验台上检测和测量制动颗粒，可以定义测量点。该测量点可以位于鼓风机设备的排气通道中，该鼓风机设备在测试操作中产生冷空气流，以冷却制动器。制动粉尘颗粒就通过气流，经由鼓风机设备的排气通道输送到实际测量点。该测量点位于排气通道中的限定的位置。在那里，颗粒由测量系统例如通过软管、加热软管或带冷空气的加热软管接收，并将其输送到颗粒测量装置。

颗粒测量装置能够进行颗粒的计数并确定它们的尺寸或尺寸分布。该装置可以是本身已知的用于测量小颗粒或极细颗粒的装置，例如在废气分析中所使用的装置，例如用于测量柴油机废气中的颗粒。这种装置是已知的，因此在此不再详述。

颗粒测量装置可以与制动器试验台通信，从而使测量与具有负载配置的制动测试同步。以这种方式，颗粒测量装置的测量结果总是可以对应于制动器试验台中的制动器的相应负载。

通过将制动排放物，特别是制动颗粒与排气通道的冷空气流一起输送，使得这些制动排放物被稀释，并同时产生均匀的混合物。因此，排气通道也执行了稀释通道或稀释隧道的功能。由此可以防止形成制动粉尘颗粒的结块或聚集体，这些结块或聚集体会使测量结果失真或显著损害测量的再现性。

因此，通过实现稀释效果的排气通道可以显著提高测量精度。因此，排气通道设计为，其可以可靠地实现所需的稀释效果。因此，从测试室中简单地排出冷空气流是不够的。相反，排气通道应具有实现稀释效果的尺寸。

排气通道可以由非腐蚀性的导电材料制成。必要时可加热整个排气通道，以防止颗粒形成聚集体。

排气通道中的体积流量可以利用合适的体积流量测量装置测量。

伴随颗粒的测量(数量、尺寸)，可能感兴趣的是以下测量参数：空气量、(其制动系统正安装在实验台上的车辆的)行驶公里数。

其他参数如制动压力、制动力矩、速度和其他参数由实际的试验台检测并与颗粒测量同步。

在测量后应当可以得出以下测量值：(在实验台上模拟)行驶的每公里的颗粒数量以及制动测试的被试负载循环的各个测量阶段中的颗粒尺寸或粒度分布。

通过这种方式，制动粉尘测量装置可以完全集成到制动器试验台中，并且可以在动态、真实的负载循环的框架内自动测量。

因此，本发明特别是涉及一种用于测量和检测从制动器释放的制动粉尘颗粒的装置，其具有用于接收制动粉尘颗粒的提取装置、用于测量制动粉尘颗粒的数量和/或尺寸的颗粒测量装置，并且具有用于将制动粉尘颗粒从提取装置引导和输送到颗粒测量装置的输送装置。提取装置适合于捕获和进一步输送由制动器释放的颗粒。

引导气流的输送装置(例如软管)适用于将由提取装置收集或捕获的颗粒输送到颗粒测量装置。该输送装置可以构造得有助于防止颗粒结块，例如也可以具有可加热的软管。

可以设置制动器接收装置用于接收制动器。为了测试目的，制动器保持并固定在制动器接收装置中，并且其本身不是测量装置的一部分。相反，制动器是借助于该装置检验的待试样品。

提取装置可以设计为，它能够布置在可安装在制动器接收装置中的制动器的区域中，特别是布置在制动器的制动钳的区域中。如上所述，制动器在此不是测量装置本身。制动器可以例如是用于车辆的众所周知的盘式制动器，其具有制动盘和部分地包围该制动盘的制动钳和制动盘。制动器能够为了测试目的而安装在制动器接收装置中。

提取装置可以具有收集容器，利用该收集容器可以捕获制动粉尘颗粒。收集容器可以由非腐蚀性的导电材料制成。在提取装置接收制动粉尘的提取位置或收集容器附近，还可以布置有其他仪器，其可以用于例如确定颗粒质量、粒度分布等。

制动器接收装置由不可透过制动粉尘颗粒的壳体包围，从而界定了制动器接收空间。然后，在该制动器接收空间内部，将制动器固定在制动器接收装置内并可以进行测试。

壳体包围制动器接收空间，并且可以由非腐蚀性的导电材料制成。壳体相对于周围环境密封，因此只能通过下面描述的鼓风机设备的进气通道输送空气。此外，该壳体使得在测试操作中释放的制动粉尘颗粒得到完全检测。然而，壳体并不用于稀释或均匀制动排放物，而是这些过程如上所述地在排气通道中进行。

因此，可以设置有鼓风机设备，其具有进气通道和排气通道，以引导气流通过制动器。特别是，进气通道和排气通道连接在壳体上并由此分别与制动器接收空间连接，以引导气流通过制动器接收空间。在此，进气通道的开口(壳体上的进气通道的出口开口)和排气通道的开口(壳体上的排气通道的入口开口)可以布置成关于壳体内的制动器接收空间相对。开口可以设计为，其各自的开口横截面允许气流流过壳体内的整个制动器接收空间。制动器接收装置可以定位为，安装其上的制动器布置在进气通道的出口开口和排气通道的入口开口之间。

进气通道和排气通道的横截面的大小应相应地限定。例如，排气通道的尺寸可以设定为，其在其位于壳体上的入口开口处的自由直径不小于待测制动盘的直径的70％。由此可以实现，气流完全包围地流过制动器并通过排气通道的入口开口带走所有的制动器排放物。

气流用于引导制动粉尘颗粒，使得在制动粉尘颗粒流过排气通道中的特定长度的特定流动路径后，排气通道中的提取装置可以可靠地检测制动粉尘颗粒。同样，气流也可用于冷却制动器。

排气通道的入口开口与提取装置之间的距离可以对应于排气通道的横截面的(特别是位于入口开口下游的排气通道的横截面的)直径或最大对角线的至少5倍，特别是至少10倍或至少20倍。在该计算中，忽略入口开口的可能的漏斗形状并因此忽略入口处横截面的扩大；该距离通过接下来在一定区段上具有基本恒定的横截面的排气通道的尺寸确定。如果排气通道具有矩形横截面，则矩形的最大边长也可以用作参数，对其适用上述条件。这确保了排气通道具有一定的长度以实现期望的稀释效果。因此，排气通道从其入口开口到提取装置的长度例如是至少100厘米或至少200厘米。

该距离还可以特别是理解为排气通道中从入口开口到提取装置的横截面的各个面的重心的虚拟连接线的长度。

因此，提取装置可以布置在排气通道中，使得气流从制动器到提取装置的流动路径具有预定的长度。特别是，气流的流动路径的长度以及由此制动器的旋转轴和提取装置之间的距离可以取决于排气通道的横截面的尺寸。

因此，本发明特别是涉及一种用于测量和检测从制动器释放的制动粉尘颗粒的装置，其具有用于接收制动粉尘颗粒的提取装置、用于测量制动粉尘颗粒的数量和/或尺寸的颗粒测量装置，以及具有用于将制动粉尘颗粒从提取装置引导和输送到颗粒测量装置的输送装置。为此目的，提取装置布置在排气通道中，该排气通道的开口位于制动器接收空间的壳体中。为了测量制动粉尘颗粒，待测制动器由该壳体包围，并且可以在与排气通道相对的一侧，通过壳体中的开口向该待测制动器供应来自进气通道的冷空气流。

气流的流动方向可以以适当的方式选择。因此，气流可以从上向下或从下向上或以其他方式定向。

通过布置在进气通道中的气流引导元件可以使气流均匀，以实现制动粉尘颗粒与(稀释)空气的均匀混合。

鼓风机设备可以附加具有空调装置，例如具有入口过滤器，用于清洁通过进气通道供应的空气并在温度和湿度方面调节空气。此外，可以设置气流整流器。至少对于排气通道中的空气流动，流速是能够控制的。通过调节空气使得制动器的测试条件可以在很大程度上标准化和再现。

通过壳体与设置在排气通道中的提取装置的组合可以完全检测在测量操作或测试操作期间从制动器释放的所有颗粒。

颗粒测量装置除了适用于测量制动粉尘颗粒之外，还适用于废气分析，特别是用于测量柴油机废气中的颗粒。因此，在试验台上例如用于测试内燃机，特别是测试柴油马达的已存在的装置也可以用于测量制动粉尘。

颗粒测量装置例如可以具有d50＝10nm-2500nm的测量范围。

在此，颗粒测量可以集成到用于制动器负载装置(例如动力计)的自动化软件中。但其也可以与自动化软件分离设置，或至少在没有集成到动力计的自动化中的情况下工作。然而，颗粒测量与制动器负载装置的运行的同步是有利的。

输送装置可以具有一个或多个管状或软管状的管道，如有需要这些管道也可以是可加热的。

在此，提取装置的管道可以与颗粒测量装置相连接。

此外，提供一种制动器试验台，如上所述，其具有用于接收待测制动器的制动器接收装置、用于向制动器施加制动负载的驱动装置、用于检测制动器的测试参数和测量参数的测量装置、以及用于确定制动粉尘颗粒的装置。

制动器的测试和测量参数可以是通常与制动器的测试相关的参数。其包括驱动装置的驱动功率、制动功率、制动器的支撑力矩、转速、制动力、温度变化、振动等。

制动粉尘颗粒测量装置可以是制动器试验台的整体组成部分，因此可以与制动器试验台一起组装。通过这种方式，该装置在测试操作期间始终可用。

颗粒测量装置的测量结果和制动器的测试参数和测量参数可以相互关联，即互相间产生联系。例如可以记录在哪个测试操作中产生哪个颗粒数量。这样可以例如建立并记录制动功率、转速、温度和颗粒数量或颗粒尺寸之间的相关性。

为了关联测量结果和参数，可以设置相应的评估装置。

附图说明

以下将参照附图并借助示例详细阐述上述及其他优点和特征。唯一的附图示意性地示出了用于检测和测量制动粉尘颗粒的装置的实施方式，其设置为制动器试验台的整体组成部分。

具体实施方式

制动器试验台在所示实施例中构造为惯性制动器试验台，并且在附图中示意性地示出。

用作驱动器的马达1(例如电动马达)旋转地驱动制动器试验台中使用的制动盘2，该制动盘是待测制动器3的一部分。为了稳定旋转，可以以已知的方式集成飞轮4。

制动盘2由同样属于待测制动器3的制动钳5以已知的方式部分地包围。制动钳5具有图中未示出的制动衬片，该制动衬片在运行制动器3时受到磨损，从而从制动衬片上释放出待检测的(细)颗粒。

在制动器试验台中，制动器3安装在未示出的制动器接收装置中，该制动器接收装置承载制动器及其部件并确保稳定地支撑制动力矩。制动器试验台中的这种制动器接收装置的结构是众所周知的，因此不需要进一步描述。

在图中所示的实施例中，还设置有鼓风机设备，其包括具有出口开口9a的进气通道9和具有入口开口10a的排气通道10。进气通道9通过其出口开口9a将空气引入壳体11，该壳体包围用作待试样品的制动器3，并且制动粉尘颗粒无法透过该壳体。排气通道10又将空气通过其入口开口10a引导出壳体11。因此，壳体11包围制动器接收空间13。

在排气通道10中可以设置有空气体积流量测量的测量点，例如在附图标记12处。

在制动器试验台中通常具有鼓风机设备，以确保制动器的良好通风，特别是用于冷却目的。

经由进气通道9供应的空气可以通过未示出的空调装置以期望的方式在温度、空气湿度和纯度(例如借助于过滤器)方面进行调节，以便以这种方式实现可再现的测试结果。

制动粉尘或制动粉尘颗粒通过排气通道10输送到实际测量点(在a处)，该实际测量点位于排气通道10中并且设置有提取装置6。在该处提取颗粒，并将其例如通过加热的软管7输送到颗粒测量装置8。颗粒测量装置8可以是本身已知的装置，例如用于废气测量的装置。通过颗粒测量装置8检测颗粒数量和颗粒尺寸。

提取装置6又可以以合适的方式构造，以便从流过排气通道10的气流中提取制动粉尘颗粒。

为了在排气通道10中实现所需的稀释效果，尤其是为了通过该稀释效果避免形成制动颗粒的结块或聚集体，应相应地选择排气通道10的尺寸。这特别是涉及排气通道10在待测制动器3与测量点b之间的长度以及排气通道10的横截面积。因此，例如，待测制动器3的旋转轴与测量点(在b处)之间的距离应为排气通道10的直径的10至20倍。如果排气管道10是矩形的，则应选择较长边缘的边长来计算待测制动器的旋转轴与测量点b之间的距离。排气通道10的横截面应至少在其位于壳体11上的入口处不小于待测制动器3的制动盘直径的70％。