一种浮动式制动器车辆的摩擦片磨损监测系统及方法与流程

本申请涉及汽车制动技术领域，特别涉及一种浮动式制动器车辆的摩擦片磨损监测系统及方法。

背景技术：

制动器是制动系中用以产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力的部件，其伴随着汽车而产生，并且随着汽车行业的发展而发展，制动器由最原始的闸瓦式到鼓式，现已发展到盘式制动器。

盘式制动器可分为定钳盘式和浮钳盘式两类，其中浮钳盘式制动器的制动钳一般设计得可以相对制动盘轴向滑动。浮钳盘式制动器只在一侧有活塞，当踩下刹车时，活塞将一侧的摩擦片推向制动盘，而卡钳的另一侧因为反作用力而产生轴向移动，将另一侧的摩擦片也压向制动盘。

但是，摩擦片作为车辆制动系统的易耗件，摩擦片磨损到一定程度后需要对摩擦片进行更换以保证行车安全，但过早更换会造成摩擦片利用程度低，资源浪费，增加用户用车成本。为了对摩擦片磨损到一定程度后进行报警，现阶段主要通过摩擦片上的机械报警片进行报警，该方式虽然成本较低，但对于经验不足的驾驶员可能无法察觉，因而采用电子报警同时可查看摩擦片磨损程度的方案在整车上有显著的应用价值。

电子报警的方式灵活多样，如将电阻罗列并联安装在摩擦片内厚度方向，随着摩擦片磨损进行报警并可实时显示磨损程度。也有研究采用摩擦片磨损后推动推杆触发开关元件进行电子报警的方法。现有方案基本都依赖摩擦片的结构设计进行电子报警，往往是无法重复利用的，显著增加了使用成本，同时售后对摩擦片的要求高，摩擦片使用不匹配易造成安全风险。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种浮动钳式制动器车辆的摩擦片磨损监测系统及方法，以解决现有技术中依赖摩擦片的结构设计进行电子报警，往往是无法重复利用的，显著增加了使用成本的不足。

本申请第一方面，提供了一种浮动式制动器车辆的摩擦片磨损监测系统，包括：

浮动式制动器，所述浮动式制动器包括卡钳支架和通过销轴定位连接在卡钳支架上的卡钳体，所述卡钳体和卡钳支架之间设有用于采集卡钳体相对于卡钳支架移动长度的传感器，所述卡钳体上设有用于夹持制动盘的内摩擦片和外摩擦片；

车身控制器，所述车身控制器与所述传感器连接，所述车身控制器用于获取所述传感器采集的卡钳体相对于卡钳支架移动长度信息，并将卡钳体相对于卡钳支架移动长度信息配置为内摩擦片和外摩擦片的剩余厚度；

电子稳定性控制系统，所述电子稳定性控制系统通过can总线与所述车身控制器连接，所述电子稳定性控制系统用于控制所述浮动式制动器的制动液压，浮动式制动器的制动液压达到设定阈值时，所述电子稳定性控制系统通过can总线触发车身控制器获取所述传感器采集的卡钳体相对于卡钳支架移动长度信息。

在一些实施例中，所述卡钳体上设有推动内摩擦片和外摩擦片向制动盘方向移动的活塞体，所述内摩擦片与活塞体的伸出端连接，所述传感器为线性位移传感器，所述线性位移传感器的一端连接在活塞体上，所述线性位移传感器的另一端与卡钳支架连接。

在一些实施例中，所述线性位移传感器包括壳体和位于壳体内的连杆，所述连杆在壳体内直线伸缩运动，所述连杆的运动方向与所述销轴的轴线平行，所述壳体通过支架固定连接在活塞体的外壁上，所述支架上设有将壳体固定安装在支架上的螺栓，所述连杆的自由端通过万向节活动连接在卡钳支架上。

在一些实施例中，所述车身控制器通过can总线与仪表连接，所述车身控制器获取所述传感器采集的卡钳体相对于卡钳支架移动长度信息时并记录所述仪表当前里程，所述仪表通过can总线获取车身控制器检测的内摩擦片和外摩擦片的剩余厚度并进行显示。

在一些实施例中，所述车身控制器检测到内摩擦片和外摩擦片的剩余厚度小于2mm时，车身控制器通过can总线向仪表发送报警指令，所述仪表接收车身控制器的报警指令并报警显示。

在一些实施例中，所述车身控制器将卡钳体相对于卡钳支架移动长度信息配置为内摩擦片和外摩擦片的剩余厚度，具体为：

传感器的原点位置至外摩擦片外侧面的距离与传感器的测量点位置至外摩擦片与制动盘接触面的距离的差值，然后再减去卡钳体相对于卡钳支架移动长度和外摩擦片的背板厚度，最后得到内摩擦片和外摩擦片的剩余厚度。

本申请第二方面，提供一种浮动式制动器车辆的摩擦片磨损监测系统的方法，所述方法包括以下步骤：

新车下线或更换摩擦片；

电子稳定性控制系统通过活塞体控制浮动式制动器的制动液压达到设定阈值；

电子稳定性控制系统通过can总线触发车身控制器利用传感器采集并记录外摩擦片和内摩擦片的初始厚度，并记录当前仪表里程；

车身控制器判断是否更换过摩擦片，若是则进入初始步骤，若否则进入下一步骤；

车身控制器判断车辆本次仪表里程距离上次仪表里程是否达到设定里程阈值，若是则进入下一步骤，若否则进入上一步骤；

电子稳定性控制系统再次通过活塞体控制浮动式制动器的制动液压达到设定阈值；

车身控制器获取传感器采集的卡钳体相对于卡钳支架移动长度信息，并将卡钳体相对于卡钳支架移动长度信息配置为内摩擦片和外摩擦片的剩余厚度，并记录当前仪表里程。

在一些实施例中，所述车身控制器获取内摩擦片和外摩擦片的剩余厚度后判断内摩擦片和外摩擦片的剩余厚度小于2mm时，车身控制器通过can总线向仪表发送报警指令；

仪表通过can总线获取车身控制器检测的内摩擦片和外摩擦片的剩余厚度并进行显示，仪表接收车身控制器的报警指令并报警显示。

在一些实施例中，所述车身控制器将卡钳体相对于卡钳支架移动长度信息配置为内摩擦片和外摩擦片的剩余厚度，具体为：

传感器的原点位置至外摩擦片外侧面的距离与传感器的测量点位置至外摩擦片与制动盘接触面的距离的差值，然后再减去卡钳体相对于卡钳支架移动长度和外摩擦片的背板厚度，最后得到内摩擦片和外摩擦片的剩余厚度。

在一些实施例中，所述制动盘与内摩擦片和外摩擦片摩擦过程中所述制动盘的厚度具有磨损，所述传感器的测量点位置至外摩擦片与制动盘接触面的距离需减去所述制动盘的单面磨损厚度。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种浮动式制动器车辆的摩擦片磨损监测系统及方法，由于本摩擦片磨损监测系统设置了浮动式制动器、车身控制器和电子稳定性控制系统，该浮动式制动器设有采集卡钳体相对于卡钳支架移动长度的传感器，车身控制器利用传感器采集的卡钳体相对于卡钳支架移动长度信息并根据浮动式制动器的设计尺寸参数通过运算配置为内摩擦片和外摩擦片的剩余厚度。电子稳定性控制系统在浮动式制动器的制动液压达到设定阈值时，通过can总线触发车身控制器获取所述传感器采集的卡钳体相对于卡钳支架移动长度信息。

因此，本摩擦片磨损监测系统的车身控制器能够根据获取传感器采集的卡钳体相对于卡钳支架移动长度信息，并结合浮动式制动器的设计参数进行运算处理，实现摩擦片磨损程度的间接检测。并对摩擦片磨损程度进行电子显示和磨损限位报警，无需对摩擦片内部结构设计，在更换摩擦片后可重复使用，可降低成本。此外，由于摩擦片表面不同区域存在偏磨，本申请利用电子稳定性控制系统在制动液压达到设定阈值后测量，能表征摩擦片真实的接触状态，提高了摩擦片剩余厚度的测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例浮动式制动器的结构示意图；

图2为本申请实施例浮动式制动器的内摩擦片和外摩擦片磨损前的尺寸示意图；

图3为本申请实施例浮动式制动器的内摩擦片和外摩擦片磨损后的尺寸示意图；

图4为本申请实施例的系统框图；

图5为本申请实施例的方法流程图。

附图标记：

1-传感器线束，2-支架，3-螺栓，4-传感器，5-卡钳支架，6-内摩擦片，7-外摩擦片，8-卡钳体，9-销轴。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种浮动式制动器车辆的摩擦片磨损监测系统及方法，其能解决现有技术中依赖摩擦片的结构设计进行电子报警，往往是无法重复利用的，显著增加了使用成本的问题。

参见图1和图4所示，本申请实施例第一方面提供了一种浮动式制动器车辆的摩擦片磨损监测系统，包括：

浮动式制动器，该浮动式制动器包括卡钳支架5和通过销轴9定位连接在卡钳支架5上的卡钳体8，卡钳体8沿销轴9的轴线方向在卡钳支架5上往复直线运动。在卡钳体8和卡钳支架5之间设有用于采集卡钳体8相对于卡钳支架5移动长度的传感器4，该传感器4用于在制动时采集卡钳体8在卡钳支架5上移动长度。卡钳体8上设有用于夹持制动盘10的内摩擦片6和外摩擦片7，在制动时卡钳体8推动内摩擦片6和外摩擦片7向制动盘10的方向移动。

车身控制器(bodycontrolmodule，简称bcm)，又称为车身电脑(bodycomputer)，车身控制器与传感器1电连接，车身控制器用于获取传感器4采集的卡钳体5相对于卡钳支架8移动长度信息，并将卡钳体8相对于卡钳支架5移动长度信息配置为内摩擦片6和外摩擦片7的剩余厚度。

电子稳定性控制系统(electronicstabilitycontrol，简称esc)，电子稳定性控制系统通过can总线与车身控制器连接，电子稳定性控制系统用于控制所述浮动式制动器的制动液压，浮动式制动器的制动液压达到设定阈值时，电子稳定性控制系统通过can总线触发车身控制器获取传感器采集的卡钳体相对于卡钳支架移动长度信息。

工作原理

本申请实施例提供了一种浮动式制动器车辆的摩擦片磨损监测系统，由于本摩擦片磨损监测系统设置了浮动式制动器、车身控制器和电子稳定性控制系统，该浮动式制动器设有采集卡钳体8相对于卡钳支架5移动长度的传感器4，车身控制器利用传感器4采集的卡钳体8相对于卡钳支架5移动长度信息并根据浮动式制动器的设计尺寸参数通过运算配置为内摩擦片6和外摩擦片7的剩余厚度。电子稳定性控制系统在浮动式制动器的制动液压达到设定阈值时，通过can总线触发车身控制器获取传感器4采集的卡钳体8相对于卡钳支架5移动长度信息。

本摩擦片磨损监测系统的车身控制器能够根据获取传感器4采集的卡钳体8相对于卡钳支架5移动长度信息，并结合浮动式制动器的设计尺寸参数进行运算处理，实现摩擦片磨损程度的间接检测。无需对摩擦片内部结构设计，在更换摩擦片后可重复使用，可降低成本。此外，由于摩擦片表面不同区域存在偏磨，本申请利用电子稳定性控制系统在制动液压达到设定阈值后测量，能表征摩擦片真实的接触状态，提高了摩擦片剩余厚度的测量精度。

在一些可选实施例中，参见图1所示，申请实施例的一种浮动式制动器车辆的摩擦片磨损监测系统，该摩擦片磨损监测系统的卡钳体8上设有推动内摩擦片6和外摩擦片7向制动盘10方向移动的活塞体，该活塞体为液压活塞体，内摩擦片6与活塞体的活塞伸出端连接。传感器4优选但不限于为线性位移传感器，线性位移传感器的一端连接在活塞体8上，线性位移传感器的另一端与卡钳支架5连接。

具体地，线性位移传感器包括壳体和位于壳体内的连杆，在壳体上设有与车身控制器连接的传感器线束1。连杆在壳体内直线伸缩运动，连杆的运动方向与销轴9的轴线平行，连杆沿销轴9的轴向运动测量线性位移；壳体通过支架2固定连接在活塞体的外壁上，支架2和活塞体的外壁为一体成型结构。在支架2上设有将壳体固定安装在支架2上的螺栓3，连杆的自由端通过万向节活动连接在卡钳支架5上，在测量卡钳体8相对于卡钳支架5移动长度信息时，卡钳体8带动连杆沿销轴9的轴向方向运动到设定位置停止后即可测量出卡钳体8相对于卡钳支架5移动长度。

在一些可选实施例中，参见图4所示，申请实施例的一种浮动式制动器车辆的摩擦片磨损监测系统，该摩擦片磨损监测系统的车身控制器通过can总线与仪表连接，车身控制器获取线性位移传感器采集的卡钳体8相对于卡钳支架5移动长度信息时并记录仪表当前里程，仪表通过can总线获取车身控制器检测的内摩擦片6和外摩擦片7的剩余厚度并进行显示。

为了全面监测车辆四个车轮的浮动式制动器的摩擦片的剩余厚度，本申请在车辆的右前方的浮动式制动器内配置了编号为1的线性位移传感器，在车辆的左前方的浮动式制动器内配置了编号为2的线性位移传感器，在车辆右后方的浮动式制动器内配置了编号为3的线性位移传感器，在车辆的左后方的浮动式制动器内配置了编号为4的线性位移传感器。编号为1、2、3、4的线性位移传感器均与车身控制器连接。

在车身控制器检测到内摩擦片和外摩擦片的剩余厚度小于2mm时，车身控制器通过can总线向仪表发送报警指令，仪表接收车身控制器的报警指令并报警显示。在车身控制器检测到内摩擦片和外摩擦片的剩余厚度大于2mm时，车身控制器判断无需通过can总线向仪表发送报警指令。

在一些可选实施例中，参见图2和图3所示，申请实施例的一种浮动式制动器车辆的摩擦片磨损监测系统，该摩擦片磨损监测系统的车身控制器将卡钳体8相对于卡钳支架5移动长度信息配置为内摩擦片6和外摩擦片7的剩余厚度，具体为：

o点为线性位移传感器的原点位置，该o点至外摩擦片7外侧面的距离为l1，l1的长度取决于浮动式制动器的设计尺寸及线性位移传感器安装位置，l1的长度是定值。外摩擦片7的背板厚度为b。卡钳支架5与制动盘10的装配相对位置是不变的，卡钳支架5上线性位移传感器测量点a至制动盘10与外摩擦片7接触面的距离为l2，l2仅与制动盘10的磨损有关，通过线性位移传感器测得传感器o点至测量点a的距离为a。

车身控制器通过计算o点至外摩擦片7外侧面的距离l1与线性位移传感器的测量点位置至外摩擦片与制动盘接触面的距离l2的差值，然后再减去卡钳体8相对于卡钳支架5移动长度a和外摩擦片7的背板厚度b，最后得到内摩擦片6和外摩擦片7的剩余厚度(即，l1-l2-a-b)。

由于内摩擦片6和外摩擦片8的剩余厚度处于逐渐减小的变化状态，所以卡钳体8相对于卡钳支架5移动长度a也处于变化状态，如内摩擦片6和外摩擦片7磨损前卡钳体8相对于卡钳支架5移动长度为a0，内摩擦片6和外摩擦片7的厚度为δ0在内摩擦片和外摩擦片磨损后卡钳体8相对于卡钳支架5移动长度为a1，内摩擦片6和外摩擦片7的厚度为δ1。

在一些可选实施例中，参见图2和图3所示，申请实施例的一种浮动式制动器车辆的摩擦片磨损监测系统，该摩擦片磨损监测系统的制动盘10与内摩擦片6和外摩擦片7的交互作用过程中，制动盘10也会逐步磨损，工程中根据台架试验和整车试验获取制动盘10随里程的磨损数据。

在车身控制器对摩擦片磨损厚度进行运算处理时，对制动盘10磨损数据进行补偿，将制动盘10单边磨损厚度β补偿l2中，则l2＝l2’+β。从而获取内摩擦片6和外摩擦片7更精准的剩余厚度(即，l1-l2-a-b-β)。

在一些可选实施例中，参见图2和图3所示，申请实施例的一种浮动式制动器车辆的摩擦片磨损监测系统，该摩擦片磨损监测系统的内摩擦片6和外摩擦片7的磨损程度理论上相对一致，但整车耐久试验中的统计数据表明存在内摩擦片6较外摩擦片7磨损快的现象，且正常情况下维持在一个小范围内。

本申请引入内摩擦片6和外摩擦片7偏磨极限厚度α运算内摩擦片6和外摩擦片7材料厚度，其中偏磨极限厚度α可根据实车试验进行标定。在车身控制器对摩擦片磨损厚度进行运算处理时，以(l1-l2-a-b-β-α)精确计算内摩擦片6的剩余厚度。

参见图1至图5所示，本申请实施例第二方面提供一种浮动式制动器车辆的摩擦片磨损监测系统的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1、新车下线或更换摩擦片。

步骤2、电子稳定性控制系统通过活塞体控制浮动式制动器的制动液压达到设定阈值，电子稳定性控制系统向活塞体的主缸输出液压达到1mpa，以确保内摩擦片6和外摩擦片7均与制动盘10处于夹紧状态,且电子稳定性控制系统未调压。

步骤3、电子稳定性控制系统通过can总线触发车身控制器利用传感器4采集并记录外摩擦片6和内摩擦片7的初始厚度，并记录当前仪表里程。

步骤4、车身控制器判断是否更换过摩擦片，若是则进入步骤1，若否则进入下一步骤。

步骤5、车身控制器判断车辆本次仪表里程距离上次仪表里程是否达到设定里程阈值，该里程阈值优选为100km，若是则进入下一步骤，若否则进入步骤4。

步骤6、电子稳定性控制系统再次通过活塞体控制浮动式制动器的制动液压达到设定阈值，电子稳定性控制系统向活塞体的主缸输出液压达到1mpa，以确保内摩擦片6和外摩擦片7均与制动盘10处于夹紧状态，且电子稳定性控制系统未调压。

步骤7、车身控制器获取传感器4采集的卡钳体8相对于卡钳支架5移动长度信息，并将卡钳体8相对于卡钳支架5移动长度信息配置为内摩擦片6和外摩擦片7的剩余厚度，并记录当前仪表里程。

步骤8、车身控制器获取内摩擦片6和外摩擦片7的剩余厚度后判断内摩擦片6和外摩擦片7的剩余厚度是是否小于2mm，若是则车身控制器通过can总线向仪表发送报警指令，若否则车身控制器不发送报警指令。

步骤9、仪表通过can总线获取车身控制器检测的内摩擦片6和外摩擦片7的剩余厚度并进行显示，仪表接收车身控制器的报警指令并报警显示。

在一些可选实施例中，本申请实施例提供一种浮动式制动器车辆的摩擦片磨损监测系统的方法，所述方法中车身控制器将卡钳体相对于卡钳支架移动长度信息配置为内摩擦片和外摩擦片的剩余厚度，具体为：

o点为线性位移传感器的原点位置，该o点至外摩擦片7外侧面的距离为l1，l1的长度取决于浮动式制动器的设计尺寸及线性位移传感器安装位置，l1的长度是定值。外摩擦片7的背板厚度为b。卡钳支架5与制动盘10的装配相对位置是不变的，卡钳支架5上线性位移传感器测量点a至制动盘10与外摩擦片7接触面的距离为l2，l2仅与制动盘10的磨损有关，通过线性位移传感器测得传感器o点至测量点a的距离为a。

车身控制器通过计算o点至外摩擦片7外侧面的距离l1与线性位移传感器的测量点位置至外摩擦片与制动盘接触面的距离l2的差值，然后再减去卡钳体8相对于卡钳支架5移动长度a和外摩擦片7的背板厚度b，最后得到内摩擦片6和外摩擦片7的剩余厚度(即，l1-l2-a-b)。

由于内摩擦片6和外摩擦片8的剩余厚度处于逐渐减小的变化状态，所以卡钳体8相对于卡钳支架5移动长度a也处于变化状态，如内摩擦片6和外摩擦片7磨损前，卡钳体8相对于卡钳支架5移动长度为a0，内摩擦片6和外摩擦片7的厚度为δ0。在内摩擦片6和外摩擦片7磨损后，卡钳体8相对于卡钳支架5移动长度为a1，内摩擦片6和外摩擦片7的厚度为δ1。

在一些可选实施例中，本申请实施例提供一种浮动式制动器车辆的摩擦片磨损监测系统的方法，所述方法中制动盘10与内摩擦片6和外摩擦片7摩擦过程中制动盘10的厚度具有磨损，传感器4的测量点位置至外摩擦片7与制动盘10接触面的距离l2需减去所述制动盘的单面磨损厚度β。工程中根据台架试验和整车试验获取制动盘10随里程的磨损数据。

在车身控制器对摩擦片磨损厚度进行运算处理时，对制动盘10磨损数据进行补偿，将制动盘10单面磨损厚度β补偿l2中，则l2＝l2’+β。从而获取内摩擦片6和外摩擦片7更精准的剩余厚度(即，l1-l2-a-b-β)。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。