一种鼓式制动器磨损传感器的制作方法

本发明属于车辆制动器检测技术领域，适用于装配鼓式制动器的车辆，具体涉及一种鼓式制动器磨损传感器。

背景技术：

目前，鼓式制动器在国内乘用车、商用车上普遍采用，尤其在商用车中的使用比例最高。中重型商用车一般使用气压制动系统，制动器为气压s凸轮鼓式制动器，大量装配手动调整臂,需要定期进行手动间隙调整。经常因为制动间隙调整不及时，导致的制动力下降酿成惨案。为此，gb7258及gb12676要求相关车辆安装制动间隙自动调整装置，装备间隙自动调整装置的车辆，不需要定期频繁进行手动调整，但是用户无法知晓摩擦片磨损情况，极限情况下会损伤制动鼓、制动盘，导致制动力急剧下降，制动不灵。为此，gb7258要求装配摩擦片磨损指示装置，用以提示驾驶员及时更换摩擦片。

相关法规要求如下：

gb72587.2.7要求客车、总质量大于3500kg的货车和专项作业车(具有全轮驱动功能的货车和专项作业车除外)、总质量大于3500kg的半挂车，以及所有危险货物运输车辆的所有行车制动器应装备制动间隙自动调整装置。

gb72587.9.5安装制动间隙自动调整装置的客车、货车和总质量大于3500kg的专项作业车，当行车制动器制动衬片需要更换时，应采用光学或声学的报警装置向在驾驶座上的驾驶人报警。

gb126764.2.1.11中规定了相关车型制动间隙自调装置需求，摩擦片、制动盘、制动鼓相关磨损检测办法。

专利文献1(cn1187236a)中公开了一种制动衬磨损指示装置，在该专利所公开的技术方案中，使用霍尔元件被安排来感测相应的编码道中的磁性区域，每1°转角对应一个编码，但是该编码需要顺序读出，而各编码道对应的霍尔传感器却是同时产生信号，且制动过程速率不稳定，时快时慢，信号产生与读取延迟容易造成丢失，产生错误报警，且该方案元件较多，可靠性差，成本高；

专利文献2(cn2612835y)一种带制动衬片磨损报警装置的汽车制动间隙自动调整器，所述装置在预先设定的最大凸轮工作转角处进行报警，该装置裸露在外，受环境污染严重，容易被泥浆等塞堵，不能报警，且该装置仅能对最大磨损位置报警，不能进行制动过程检测及摩擦片磨损情况及时反馈；

专利文献3(cn103775546a)本发明提供了一种鼓式制动器摩擦片磨损显示装置，该装置是通过检测凸轮轴转角，将凸轮轴转角通过机械方式传递至表盘，通过表盘观察摩擦片磨损情况，该专利不能进行电子报警。

技术实现要素：

针对上述现有技术中所存在的缺陷，本发明提供了一种鼓式制动器磨损传感器，通过检测制动过程中的电阻变化，实现制动摩擦片磨损情况及制动器制动状态的检测，结合说明书附图，本发明的技术方案如下：

一种鼓式制动器磨损传感器，所述传感器由定子和转子组成，所述转子嵌置在定子内，转子相对于定子转动；在定子上安装有电阻角度感应装置和定子电刷，所述电阻角度感应装置与外部供电元件电连接，所述定子电刷与外部信号采集元件信号连接；所述转子由转子本体、导电环和转子电刷组成，所述转子本体嵌入在导电环内，所述转子电刷安装在导电环的圆周上；所述定子电刷与导电环圆周端面接触连接；所述转子电刷与电阻角度感应装置相接触，使电阻角度感应装置、转子电刷、导电环和定子电刷依次电连接，并通过定子电刷将电阻角度感应装置的感应信号向外输出；所述定子固定在制动器的凸轮轴支架上，所述转子与凸轮轴键连接，并随凸轮轴同步旋转。

一种鼓式制动器磨损传感器，其中，所述电阻角度感应装置为电阻序列芯片，所述电阻序列芯片为扇形结构，并沿定子呈扇形分布，所述电阻序列芯片的扇形分布角度为凸轮轴工作最大角度时所带动转子旋转的角度；所述电阻序列芯片由扇形的金属片式可变电阻和扇形触电组成，所述扇形触电沿金属片式可变电阻的扇形形状分布，且扇形触电所对应的阻值呈等比例变化。

一种鼓式制动器磨损传感器，其中，所述电阻角度感应装置为金属扇形栅格触电，所述金属扇形栅格触电呈扇形分布，所述金属扇形栅格触电的扇形分布角度为凸轮轴工作最大角度时所带动转子旋转的角度。

一种鼓式制动器磨损传感器，其中，所述电阻角度感应装置为扇形金属滑环，所述扇形金属滑环呈扇形分布，所述扇形金属滑环为一个扇形可变电阻，其阻值呈连续变化；所述扇形金属滑环的扇形分布角度为凸轮轴工作最大角度时所带动转子旋转的角度。

一种鼓式制动器磨损传感器，其中，在定子与转子所组成的装配体两侧的端面上，分别安装有第一密封圈和第二密封圈，防止定子与转子之间的电阻角度感应装置外露造成污染。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明所述鼓式制动器磨损传感器采用电阻角度感应装置，通过检测制动过程中的电阻变化，可以计算分析制动过程中制动器的制动状态异常及制动摩擦片的磨损情况并及时反馈，进而匹配ebs系统实现制动力分配控制；

2、本发明所述鼓式制动器磨损传感器通过转子与鼓式制动器凸轮轴相连，检测凸轮轴转角变化，当转角达到制动器标定的凸轮轴转角变化最大值时，进行制动器磨损指示报警，通过视觉或听觉信号提醒驾驶员及时更换摩擦片，避免制动失效；

3、本发明所述鼓式制动器磨损传感器元件较少，采用电阻角度感应装置，检测结果可靠，并有效降低成本；

4、本发明所述鼓式制动器两侧采用密封圈对检测元件进行密封，防止因外露污染导致失效。

附图说明

图1为本发明所述鼓式制动器磨损传感器装配使用示意图；

图2a为本发明所述鼓式制动器磨损传感器端面结构示意图；

图2b为本发明所述鼓式制动器磨损传感器剖面结构示意图；

图3为本发明所述鼓式制动器磨损传感器中，安装电阻序列芯片的定子结构示意图；

图4为本发明所述鼓式制动器磨损传感器中转子结构示意图；

图5为本发明所述鼓式制动器磨损传感器中，安装金属扇形栅格触点的定子结构示意图；

图6为本发明所述鼓式制动器磨损传感器中，安装扇形金属滑环的定子结构示意图；

图中：

1-传感器；2-凸轮轴支架；3-凸轮轴；4-螺栓；5-弹簧制动缸；

11-定子；12-第一密封圈；13-转子；14-第二密封圈；

111-金属片式可变电阻；112-扇形触点；113-定子电刷；

112-1-金属扇形栅格触点；112-2-扇形金属滑环；

131-转子电刷；132-导电环；133-转子本体。

具体实施方式

为进一步阐述本发明的技术方案，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

实施例一

本发明实施例一公开了一种鼓式制动器磨损传感器，如图1所示，所述传感器1外圈的定子通过螺栓4固定在鼓式制动器的凸轮轴支架2上，传感器1内圈的转子通过花键结构配合安装在鼓式制动器的凸轮轴3上，传感器1内圈的转子通过花键与凸轮轴3同步旋转运动。

如图2a和2b所示，所述传感器1由定子11、转子13、第一密封圈12和第二密封圈14组成；所述定子11上设有连接孔，所述连接孔与螺栓4配套安装，实现定子11与凸轮轴支架2固定连接；所述定子11为圆环形结构，其中部设有转子安装孔，所述转子13嵌置于该转子安装孔内，且转子13相对于定子11旋转，所述转子13为圆环结构，在转子13的内侧圆周面上加工有花键结构，转子13通过该花键结构与凸轮轴3同轴连接；第一密封圈12和第二密封圈14分别安装在定子11与转子13所组成的装配体两侧的端面上，将定子11与转子13配合安装所组成的检测单元进行密封，以防止因检测单元外露造成污染，甚至导致失效。

如图3所示，所述定子11上安装有电阻序列芯片，所述电阻序列芯片为扇形结构，并沿定子11的圆环面成扇形分布，所述电阻序列芯片的扇形分布角度与鼓式制动器磨损过程中凸轮轴3的工作最大角度相匹配，即，凸轮轴3工作最大角度时所带动转子3旋转的角度即为电阻序列芯片的扇形分布角度；所述电阻序列芯片由扇形的金属片式可变电阻111和位于金属片式可变电阻111上的扇形触电112组成，所述扇形触电112沿金属片式可变电阻111的扇形形状分布，且扇形触电112所对应的阻值呈等比例变化，所述电阻序列芯片与外部供电元件电连接；在定子11上还固定有一个定子电刷113；所述定子电刷与外部的电信号采集元件信号连接；

如图4所示，所述转子13由转子本体133、导电环132和转子电刷131组成；所述转子本体133嵌入在导电环132内，在转子本体133的内侧圆周面上加工有花键结构，所述转子电刷131安装在导电环132的圆周上；所述导电环132与定子上的定子电刷113接触连接；

本实施例所述鼓式制动器磨损传感器的工作过程如下：

鼓式制动器磨损传感器通电工作，传感器1中电阻序列芯片通电；鼓式制动器制动工作过程中，弹簧制动缸5输出的作用力转化成力矩并传递至凸轮轴3，在力矩的作用下凸轮轴3开始旋转，凸轮轴3带动转子13旋转，在随转子13转动的过程中，转子电刷131将逐次接触定子11中电阻序列芯片上的扇形触电112，转子电刷131与扇形触电112相接触实现电流导通，电信号将通过转子电刷131传输至导电环132，导电环132通过与定子上的定子电刷接触连接，最后经由定子电刷113将信号输出给外部的电信号采集元件。

在制动开始阶段及制动解除阶段中，传感器1内部将对外输出断路信号或电阻变化信号，根据输出的断路信号或电阻变化信号，通过电子处理器处理输出的电信号会得到制动器摩擦片磨损情况信息，用于匹配ebs系统进行制动力分配控制；

与此同时，通过传感器1实时输出的电信号可以分别鼓式制动器是否正常工作、制动器是否正常进行制动或解除制动，以及制动间隙水平是否正常；当制动间隙过大，则凸轮轴3的工作角度将变大，进而转子电刷131随转子运动过程中所接触的扇形触电112的数量，会多于正常制动间隙下转子电刷131运动所接触的扇形触电112的数量；反之，转子电刷131随转子运动过程中所接触的扇形触电112的数量，会少于正常制动间隙下转子电刷131运动所接触的扇形触电112的数量；传感器1实时输出的电信号将及时通过听觉或视觉反馈给驾驶员，提醒驾驶人员及时检修维护，避免发生严重事故；此外，当制动摩擦片磨损至极限位置时，凸轮轴3的工作角度将超过其最大工作角度，此时转子电刷131的运动范围将超过电阻序列芯片的分布范围，致使转子电刷131无法接触到扇形触电112，此时传感器1内部将处于断路状态，制动时，传感器1回路将断路报警提醒驾驶人员。

实施例二

本发明实施例二公开了一种鼓式制动器磨损传感器，如图1所示，所述传感器1外圈的定子通过螺栓4固定在鼓式制动器的凸轮轴支架2上，传感器1内圈的转子通过花键结构配合安装在鼓式制动器的凸轮轴3上，传感器1内圈的转子通过花键与凸轮轴3同步旋转运动。

如图2a和2b所示，所述传感器1由定子11、转子13、第一密封圈12和第二密封圈14组成；所述定子11上设有连接孔，所述连接孔与螺栓4配套安装，实现定子11与凸轮轴支架2固定连接；所述定子11为圆环形结构，其中部设有转子安装孔，所述转子13嵌置于该转子安装孔内，且转子13相对于定子11旋转，所述转子13为圆环结构，在转子13的内侧圆周面上加工有花键结构，转子13通过该花键结构与凸轮轴3同轴连接；第一密封圈12和第二密封圈14分别安装在定子11与转子13所组成的装配体两侧的端面上，将定子11与转子13配合安装所组成的检测单元进行密封，以防止因检测单元外露造成污染，甚至导致失效。

如图5所示，所述定子11上安装有金属扇形栅格触电112-1，所述金属扇形栅格触电112-1呈扇形分布，所述金属扇形栅格触电112-1的扇形分布角度与鼓式制动器磨损过程中凸轮轴3的工作最大角度相匹配，即，凸轮轴3工作最大角度时所带动转子3旋转的角度即为金属扇形栅格触电112-1的扇形分布角度；所述金属扇形栅格触电112-1与外部供电元件电连接；在定子11上还固定有一个定子电刷113；所述定子电刷与外部的电信号采集元件信号连接；

如图4所示，所述转子13由转子本体133、导电环132和转子电刷131组成；所述转子本体133嵌入在导电环132内，在转子本体133的内侧圆周面上加工有花键结构，所述转子电刷131安装在导电环132的圆周上；所述导电环132与定子上的定子电刷113接触连接；

本实施例所述鼓式制动器磨损传感器的工作过程如下：

鼓式制动器磨损传感器通电工作，传感器1中金属扇形栅格触电112-1通电；鼓式制动器制动工作过程中，弹簧制动缸5输出的作用力转化成力矩并传递至凸轮轴3，在力矩的作用下凸轮轴3开始旋转，凸轮轴3带动转子13旋转，在随转子13转动的过程中，转子电刷131将逐次接触定子11中金属扇形栅格触电112-1，转子电刷131与金属扇形栅格触电112-1相接触实现电流导通，电信号将通过转子电刷131传输至导电环132，导电环132通过与定子上的定子电刷接触连接，最后经由定子电刷113将信号输出给外部的电信号采集元件。

在制动开始阶段及制动解除阶段中，传感器1内部将对外输出断路信号或电阻变化信号，根据输出的断路信号或电阻变化信号，通过电子处理器处理输出的电信号会得到制动器摩擦片磨损情况信息，用于匹配ebs系统进行制动力分配控制；

与此同时，通过传感器1实时输出的电信号可以分别鼓式制动器是否正常工作、制动器是否正常进行制动或解除制动，以及制动间隙水平是否正常；当制动间隙过大，则凸轮轴3的工作角度将变大，进而转子电刷131随转子运动过程中所接触的金属扇形栅格触电112-1的数量，会多于正常制动间隙下转子电刷131运动所接触的金属扇形栅格触电112-1的数量；反之，转子电刷131随转子运动过程中所接触的金属扇形栅格触电112-1的数量，会少于正常制动间隙下转子电刷131运动所接触的金属扇形栅格触电112-1的数量；传感器1实时输出的电信号将及时通过听觉或视觉反馈给驾驶员，提醒驾驶人员及时检修维护，避免发生严重事故；此外，当制动摩擦片磨损至极限位置时，凸轮轴3的工作角度将超过其最大工作角度，此时转子电刷131的运动范围将超过金属扇形栅格触电112-1的分布范围，致使转子电刷131无法接触到金属扇形栅格触电112-1，此时传感器1内部将处于断路状态，制动时，传感器1回路将断路报警提醒驾驶人员。

实施例三

本发明实施例三公开了一种鼓式制动器磨损传感器，如图1所示，所述传感器1外圈的定子通过螺栓4固定在鼓式制动器的凸轮轴支架2上，传感器1内圈的转子通过花键结构配合安装在鼓式制动器的凸轮轴3上，传感器1内圈的转子通过花键与凸轮轴3同步旋转运动。

如图2a和2b所示，所述传感器1由定子11、转子13、第一密封圈12和第二密封圈14组成；所述定子11上设有连接孔，所述连接孔与螺栓4配套安装，实现定子11与凸轮轴支架2固定连接；所述定子11为圆环形结构，其中部设有转子安装孔，所述转子13嵌置于该转子安装孔内，且转子13相对于定子11旋转，所述转子13为圆环结构，在转子13的内侧圆周面上加工有花键结构，转子13通过该花键结构与凸轮轴3同轴连接；第一密封圈12和第二密封圈14分别安装在定子11与转子13所组成的装配体两侧的端面上，将定子11与转子13配合安装所组成的检测单元进行密封，以防止因检测单元外露造成污染，甚至导致失效。

如图5所示，所述定子11上安装有扇形金属滑环112-2，所述扇形金属滑环112-2呈扇形分布，所述扇形金属滑环112-2为一个扇形可变电阻，其阻值呈连续变化；所述扇形金属滑环112-2的扇形分布角度与鼓式制动器磨损过程中凸轮轴3的工作最大角度相匹配，即，凸轮轴3工作最大角度时所带动转子13旋转的角度即为扇形金属滑环112-2的扇形分布角度；所述扇形金属滑环112-2与外部供电元件电连接；在定子11上还固定有一个定子电刷113；所述定子电刷与外部的电信号采集元件信号连接；

如图4所示，所述转子13由转子本体133、导电环132和转子电刷131组成；所述转子本体133嵌入在导电环132内，在转子本体133的内侧圆周面上加工有花键结构，所述转子电刷131安装在导电环132的圆周上；所述导电环132与定子上的定子电刷113接触连接；

本实施例所述鼓式制动器磨损传感器的工作过程如下：

鼓式制动器磨损传感器通电工作，传感器1中扇形金属滑环112-2通电；鼓式制动器制动工作过程中，弹簧制动缸5输出的作用力转化成力矩并传递至凸轮轴3，在力矩的作用下凸轮轴3开始旋转，凸轮轴3带动转子13旋转，在随转子13转动的过程中，转子电刷131将与扇形金属滑环112-2相接触，并沿着扇形金属滑环112-2运动，转子电刷131与扇形金属滑环112-2相接触实现电流导通，电信号将通过转子电刷131传输至导电环132，导电环132通过与定子上的定子电刷接触连接，最后经由定子电刷113将信号输出给外部的电信号采集元件。

在制动开始阶段及制动解除阶段中，传感器1内部将对外输出断路信号或电阻变化信号，根据输出的断路信号或电阻变化信号，通过电子处理器处理输出的电信号会得到制动器摩擦片磨损情况信息，用于匹配ebs系统进行制动力分配控制；

与此同时，通过传感器1实时输出的电信号可以分别鼓式制动器是否正常工作、制动器是否正常进行制动或解除制动，以及制动间隙水平是否正常；当制动间隙过大，则凸轮轴3的工作角度将变大，进而转子电刷131随转子运动过程中，沿所述扇形金属滑环112-2的运动角度将大于正常制动间隙下转子电刷131沿扇形金属滑环112-2的运动角度；反之，转子电刷131沿所述扇形金属滑环112-2的运动角度将小于正常制动间隙下转子电刷131沿扇形金属滑环112-2的运动角度；传感器1实时输出的电信号将及时通过听觉或视觉反馈给驾驶员，提醒驾驶人员及时检修维护，避免发生严重事故；此外，当制动摩擦片磨损至极限位置时，凸轮轴3的工作角度将超过其最大工作角度，此时转子电刷131的运动范围将超过扇形金属滑环112-2的分布范围，致使转子电刷131无法接触到扇形金属滑环112-2，此时传感器1内部将处于断路状态，制动时，传感器1回路将断路报警提醒驾驶人员。

实施例二和实施例三中，分别采用金属扇形栅格触点112-1和扇形金属滑环112-2代替实施例一中的电阻序列芯片，将有效降低传感器的成本。

实施例一与实施例三相比，实施例一所采用的电阻序列芯片其扇形触点112所对应的阻值呈等比例变化，且阻值呈非连续的逐点变化，而实施例三中采用的扇形金属滑环112-2的阻值呈连续变化，相比较而言，实施例一所采用的电阻序列芯片其扇形触电112的检测更加稳定、准确。