鼓式重型片磨损监控传感器、报警系统及其磨损监控方法与流程

本发明属于汽车零部件领域，具体涉及一种鼓式重型片磨损监控传感器、报警系统及其磨损监控方法。

背景技术：

摩擦片是车辆制动系统中的重要组成部分，也是车辆在使用过程中磨损最快的部件，车辆在制动过程中使用摩擦片强制车辆减速、停车，因此摩擦片会越磨越薄，当磨损到达某个极限时，必须进行更换，否则会带来驾驶隐患，危及驾乘人员的安全。

目前，鼓式制动器因为制作、装配简单，成本底的特点，所以在国内乘用车、商用车上普遍采用，特别是重型片。但是现在的鼓式制动器普遍没有监控摩擦材料磨损状况的装置，只有一些采用电子报警器或机械报警装置，但是简单的机械报警器发出的声音小，在重型商用车上效果不明显，驾驶员无法有效的听到报警声。

电子报警器是在新的制动衬片上预埋一个电线(也称报警线束)，其深度要与磨损极限相当。当衬片磨损到极限时，露出预埋的电线，这时电线就会被磨断，报警装置于是就发出声光进行报警。这种方式需要对衬片和制动蹄进行辅助加工，工作复杂，劳动强度大；且在报警时材料存在很大的剩余，造成材料浪费；另外所使用是线束均为一次性，增加工费用，浪费资源。

公开号为cn1187236a的中国发明专利中公开了一种制动衬片磨损指示装置，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。

公开号为cn107816500a的中国发明专利中公开了一种鼓式制动器磨损传感器，在该专利所公开的技术方案中，是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况的检测。但是电阻受温度的影响较大，不同的温度条件下接收到的电信号误差大，且电阻传感器使用寿命低，制作成本高。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种鼓式重型片磨损监控传感器及其报警系统，通过在s凸轮轴上安装一个磨损传感器来检测摩擦材料的磨损状况，用于解决现有技术中鼓式制动摩擦片的实时磨损状况和磨损到极限状态不宜被发现，容易造成刹车失效，存在严重安全隐患的问题。

本发明具体的技术方案如下：

一种鼓式重型片磨损监控传感器，包括旋转盘、内壳和外壳，内壳和外壳固定连接，中间形成放置旋转盘的空腔；旋转盘固定在制动器的凸轮轴上，并随凸轮轴同步旋转；

旋转盘上固装有金属环片，金属环片包括金属圆环和分布于金属圆环上的若干个金属齿；

内壳上装有第一金属触头和第二金属触头；其中第一金属触头与金属圆环相对应接触，第二金属触头与金属齿相对应，根据金属环片的旋转位置的不同时而与金属齿接触，时而不相接触；

金属触头与计数传感器相连接。

进一步的方案是，旋转盘通过齿轮啮合的方式套接在凸轮轴上。

进一步的方案是，金属触头与内壳上的接线柱相连接；接线柱与计数传感器相连接。

进一步的方案是，内壳与外壳的连接方式为扣合连接。

一种鼓式重型片磨损监控报警系统，包括以上任一所述的磨损监控传感器。

进一步的方案是，计数传感器与报警装置相连接。

进一步的方案是，计数传感器上安装有计数显示装置。

一种鼓式重型片磨损监控方法，采用鼓式重型片磨损监控报警系统进行监控。

进一步的方案是，包括以下步骤:

(1)根据凸轮轴旋转角度的极限值得到极限角度β；其中凸轮轴旋转角度的计算方法为现有技术中常用的计算方法。

(2)设定磨损传感器上的金属环片齿的个数n；计算相邻齿之间的角度α＝360°/n；

(3)计算计数峰值k，其计算公式为：k＝β/α；

(4)预设计数报警数值k’，其中k’≤k；

(5)当计数传感器的计数值达到预设计数值k’时，计数传感器将信号传递给报警装置，并进行报警。

进一步的方案是，金属环片的齿数n为100～150个。

其中磨损传感器的主体材料为绝缘材料，例如可以为耐高温聚氨酯材料。

本发明主要适用于鼓式凸轮式制动器，即通过凸轮制动器上的凸轮的旋转的角度来检测刹车片的磨损情况；鼓式凸轮制动器是依靠凸轮的旋转将制动蹄撑开，使其与制动鼓内壁摩擦制动；随着凸轮旋转角度的增大，制动蹄的摩擦材料厚度就会越小，当凸轮旋转角度旋转到β角时，摩擦材料磨损到极限；因为本发明中的磨损传感器的旋转盘是与凸轮轴同步转动的，旋转盘旋转过程中旋转盘上的触头就会与旋转盘上的金属片接触，形成通路，达到计数的效果；即凸轮旋转的角度越大，计数器的数值越大，代表摩擦材料越薄，就会提醒驾驶员注意更换制动蹄。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1)本发明的传感器结构简单、易于加工和装配，成本低；

2)本发明的传感器是通过两个金属触头的接触式计数，信号传输受外界影响低，在各种环境下都能保证信号的传输，且对材料的性能要求低；

3)本发明不同于普通机械振动和电子报警器，此传感器不易磨损，更换刹车片后可以无限制次数重复使用，降低成本及节约资源，减少浪费；

4)本发明可实现对刹车片整体磨损情况的实时监控，保证行车的安全。

附图说明

图1为本发明实施例中磨损传感器主视图；

图2为本发明实施例中图1中磨损传感器a-a向剖视图；

图3为本发明实施例中图1中内壳的a-a向剖视图；

图4为本发明实施例中图1中外壳的a-a向剖视图；

图5为本发明实施例中旋转盘主视图；

图6为本发明实施例图5中旋转盘b-b向剖视图；

图7为本发明的磨损监控传感器及凸轮轴的相对位置图；

图8为本发明的磨损监控报警系统结构图。

图中：1、磨损传感器；2、螺栓；11、内壳；12、外壳；13、旋转盘；111、第一金属触头；111’、第二金属触头；112、第一接线柱；112’、第二接线柱；131、金属环片；2、螺栓；3、计数传感器；4、报警装置；5、凸轮轴；6、凸轮支架；7、制动鼓；8、凸轮。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。

实施例1

本实施例公开了一种鼓式重型片磨损监控传感器，如图1所示，包括内壳11、外壳12和旋转盘13；内壳11和外壳12是扣合结构，但不限于是扣合，也可以是螺钉连接或螺栓连接；内壳11和外壳12中间有个放置旋转盘的空腔，用于放置旋转盘；内壳11上装有两个金属触头111、111’和两个接线柱112、112’，金属触头连接接线柱，接线柱连接计数传感器3；磨损传感器1中的旋转盘13固定连接在凸轮轴5上，本实施例中旋转盘13通过齿轮啮合在凸轮轴5上，在其他实施例中也可以采用其他的固定连接方式；且为了实现啮合连接，磨损传感器的内壳11、外壳12及旋转盘12中心均为空心结构，其中旋转盘的空心边界上还设置有与凸轮轴相啮合的齿，且齿的厚度小于旋转盘的厚度，具体如图1、2、3、4所示。

如图7所示，磨损传感器1通过旋转盘13中间的空心齿轮与凸轮轴5的齿轮啮合套在凸轮轴5上，并用螺栓2将磨损传感器1固定在凸轮轴支架6上并随着凸轮轴5同步转动；旋转盘13上固装有金属环片131，在本实施例中，如图2所示，金属环片131安装于旋转盘13靠近金属触头的一侧，如图5和6所示，金属环片131包括金属圆环和均匀分布在金属圆片上的若干个齿，第二金属触头111’与金属环片131上的齿相对应，实现当凸轮轴5带动旋转盘13转动时，第二金属触头111’与金属环片131上的齿时而接触、时而分离；第一金属触头111与金属环片上的金属圆环相对应，以保证在旋转过程中第一金属触头111始终与金属环片131接触；在本实施例中，金属触头111’与金属触头111嵌于内壳内壁的上方，二者在竖直方向上间隙排布，其中金属触头111与旋转盘上的金属圆环对应接触；第二金属触头111’位于第一金属触头111的上方，与经过该位置的旋转盘上的齿相对应接触，具体如图2所示。

计数传感器3内存在电路，平时是开路状态，当内壳的金属触头与金属环片131接触时形成通路，实现计数。如图3所示，计数传感器3与报警装置4相连接。通过计数传感器3的计数值，检测凸轮轴5的旋转角度，进而了解到摩擦片的磨损情况。当达到磨损达到设定的极限时，通过报警装置4进行报警。

如上所述，本发明的传感器是通过两个金属触头的接触式计数，信号传输受外界影响低，在各种环境下都能保证信号的传输，且对材料的性能要求低。同时，本发明的传感器结构简单、易于加工和装配，成本低。

如图5所示，计数传感器上的数目加一，代表着s凸轮轴5旋转α角，其中α＝360/n；n代表金属片的齿数，n越大代表s凸轮轴5旋转α角越小，表示磨损传感器1越精确；金属环片上齿的个数优选值为100～150个；在本实施例中，更优选为125个齿，α角为2.88度。

实施例2

本实施例公开了一种鼓式重型片磨损监控报警系统，如图8所示，包括实施例1中所述的磨损传感器1和报警装置4；其中计数传感器3与报警装置4相连接；优选地，计数传感器3上还设置有计数显示装置。

根据s凸轮轴5的极限旋转角度，计算并设定计数峰值k；

计数峰值k＝s凸轮轴极限旋转β角/s凸轮轴的单次旋转α角。

如图5所示，计数传感器上的数目加一，代表着s凸轮轴5旋转α角，其中α＝360/n；n代表金属片的齿数，n越大代表s凸轮轴5旋转α角越小，表示磨损传感器1越精确；金属环片上齿的个数优选值为100～150个；在本实施例中，更优选为125个齿，α角为2.88度。本实施例中的凸轮轴极限旋转β角为80度，则k值为27。

当计数传感器数值达到计数峰值k＝27时，将信号传递给在驾驶室的报警装置4，以提醒驾驶员及时更换刹车片。

采用本实施例的报警系统，结构简单、信号传输受外界影响低，易于加工和装配，成本低；利用报警指示灯和扩音器，就能够及时提醒驾驶员更换摩擦片。

实施例3

本实施例公开一种鼓式重型片磨损监控方法，其中本实施例采用实施例1和实施例2中所述的磨损传感器及其报警系统；其步骤包括：

(1)根据凸轮轴旋转角度的极限值得到极限角度β；

(2)设定磨损传感器上的金属环片齿的个数n；计算相邻齿之间的角度α＝360°/n；

(3)计算计数峰值k，其计算公式为：k＝β/α；

(4)预设计数报警数值k’，其中k’≤k；

(5)当计数传感器的计数值达到预设数值k’时，计数传感器将信号传递给报警装置，并进行报警。

优选地，k’值可设定为多个小于或等于k的数值，当达到预设数值k’即进行数字报警，这样有利于驾驶员对刹车片磨损情况进行实时监控；当达到计数峰值k时，提醒驾驶员更换摩擦片。

如图5所示，计数传感器上的数目加一，代表着s凸轮轴5旋转α角，其中α＝360/n；n代表金属片的齿数，n越大代表s凸轮轴5旋转α角越小，表示磨损传感器1越精确；金属环片上齿的个数优选值为100～150个。当金属环片上齿的个数为100个时，α角为3.6度；当金属环片上齿的个数为150个时，α角为2.4度。在本实施例中，更优选为125个齿，α角为2.88度。本实施例中的凸轮轴极限旋转β角为80度，则k值为27。

当计数传感器数值达到计数峰值k＝27时，将信号传递给在驾驶室的报警装置4，以提醒驾驶员及时更换刹车片。

采用本实施例所述的监控方法，操作简单、信号传输受外界影响低，易于加工和装配，成本低；并且可以实现对刹车片磨损情况的实时监控，保证行车的安全。

本具体的实施例仅仅是对本发明的解释，而并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。