专利名称：一种利用光纤传感监测刹车片磨损状况的技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及机动车辆制动技术领域，尤其涉及一种监测刹车片磨损状况的技术。
背景技术：
随着社会的发展，汽车越来越普及，给人们生活带来方便的同时，也增大了交通事故的发生概率。在所有意外事故致人死亡的案例中，车祸造成的死亡人数占首位。目前全球每年有127万人死于车祸，其中很大一部分原因是由于汽车制动系统失灵造成的。车辆的行车制动原理是，刹车片利用摩擦块与制动盘(鼓)发生摩擦，将车辆的部分动能转换成热能，由此来起到制动的目的，因此在汽车的制动系统中，刹车片是最为关键的安全零件，直接决定制动效果的好坏。为满足制动需要，刹车片在设计时摩擦材料具有足够的厚度，但随着汽车的使用，摩擦材料会逐渐磨损、变薄，当摩擦块磨损到一定程度后，仍 可继续使用，但制动性能将大大降低，很容易因为制动效果不佳而引发安全事故，这时必须更换新的刹车片，才能保证行车安全。而目前的情况是，刹车片摩擦块的磨损速率受制作材料、驾车习惯、制动使用频率等多方面因素影响，磨损速率不一，司机无法了解和明确刹车片的磨损情况及更换周期，导致刹车片已严重磨损但仍继续使用，这是导致行车中制动系统失灵引发安全事故的主要原因。目前有些高档车会配有制动蹄片报警功能，但都是当刹车片磨损到极限时才会报警，正如之前所说，此时刹车片的制动性已经严重降低，已不能保证行车的安全。目前唯一能保证及时发现状况的办法就是定期去4S店或汽修厂检查汽车的刹车片，但势必会给车主带来一定的麻烦。如果有一种能够实时监控刹车片状况的技术，能够让司机掌握刹车片磨损情况，做到及时更换新的刹车片，可大大提高行车安全性，降低交通事故发生率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用光纤传感监测刹车片磨损状况的技术，方便司机了解刹车片磨损情况，以便及时更换刹车片，保证行车安全。为实现上述技术目的，本发明是采用以下技术方案实现的—种利用光纤传感监测刹车片磨损状况的技术，将光纤位移传感器应用于制动器上，利用光纤位移传感器来监测刹车片上摩擦块的厚度，由此将刹车片的磨损程度以数据的形式呈现出来。将光纤位移传感器的输出端口和接收端口并行置入制动盘内，并暴露于摩擦面上；若干反射面置于刹车片摩擦块的开孔内，反射面围绕刹车片轴心呈环带状分布，反射面可反射入射光束；传感器主体上连接一数据分析器。所述的输出端口和接收端口围绕制动盘轴心呈环带状分布。在制动时，刹车片向制动盘方向移动，最终使摩擦块与制动盘接触且发生摩擦，光纤位移传感器的输出端口将光束呈一定角度发射至反射面上，反射面将光束反射至接收端，根据接收端口接收到的反射光面积及强度，可分析计算出输出端口与反射面的间距，根据安装位置，可很轻易的获得摩擦块厚度，进而将刹车片磨损程度以数据的形式呈现出来。本发明具有以下有益效果其通过光纤传感技术监测摩擦块厚度，让司机明确刹车片磨损情况，以便及时更换，避免由于制动性能降低而引发安全事故；而无需定期的去4S店、汽修厂进行检查，节省了一定的时间和金钱；其采用的光纤传感器最为测量元件，成本低，易于实施，容易普及，且测量精确，可真实反映刹车片磨损情况。
图I为光纤 位移传感器工作原理图。图2为本发明结构示意图。图3为反光面在摩擦块上分布示意图。图4为输出端或输入端在制动盘上分布示意图。图5、6为摩擦块厚度连续监测示意图。
具体实施例方式参看附图I所示，光纤位移传感器是一种精确测量位移的元件，具有成本低廉，耐高温环境的特性，现有成熟的应用技术，适合在制动系统环境的环境中应用。其工作原理为，通过输出端口 2将光束呈一定角度投射至反光面3上，根据接收端口 I接收到的光线面积、强度及光束入射角度等参数可计算出反光面3与输出端口 2或接收端口 I的相对位置，以此为参照，可计算出物件的相对位移。参看附图2、3所示，目前的盘式制动器包括制动盘6、刹车片，刹车片包括钢板8及与其固定的摩擦块7，制动时，摩擦块7与制动盘6发生摩擦，起到制动的目的，因此，只要获知摩擦块7厚度变化，即可了解刹车片的磨损情况；结合光纤位移传感器工作原理，将传感器主体5连接的输出端口 2和接收端口 I并行镶嵌在制动盘6内，并暴露于制动盘6的摩擦面上，在刹车片的摩擦块7上设有若干开孔9，若干开孔9围绕刹车片轴心在呈环带状分布，开孔9底部通过涂布反光材料形成反光面3，反射面3可将入射光束反射至接收端口I ;传感器主体5上连接有一小型的数据分析器4 ;数据分析器4可根据传感器主体5采集的数据，计算出与输出端口 2和接收端口 I与反光面3的间距，进而可获知摩擦块7厚度，最终体现出刹车片的磨损情况，即实现了本发明的目的。参看附图2、4所示，由于在刹车时，制动盘6与摩擦块7会发生相对位移，若想实现实时监控，获得稳定的数据，就必须有连续的数据接收，这就要求输入端口 2、接收端口 I不能为宽度非常有限的单个单元，必须是连续或者多单元分布的环带，故本发明所采用的方案是，多组输出端口 2和接收端口 I围绕制动盘6轴心呈环带10分布。参看附图2、3所示，摩擦块7的上的开孔3也围绕刹车片呈环带状分布，这样能够获得更充足的数据，并且还可以做到检测摩擦块7横向厚度是否均匀；其中，开孔9的数量没有特殊要求，开孔9越多取样频率越高，数据收集也就越细致，厂家可根据需要控制开孔9的数量。参看附图2所示，之所以将反射面9设置在刹车片上，一方面是为稳定的获取数据，另一方面由于刹车片是易耗材料，需要经常更换，而反光面9相对成本较低，对刹车片更换成本影响较小。
参看附图2所示，由于刹车片磨损数据是在制动过程中产生的，且是实时变化的，为方便随时都可了解到刹车片磨损情况，数据分析器4连接有一锁存器11，锁存器11可记录最后一次测得的刹车片磨损数据。参看附图2所示，只有在摩擦块7与制动盘6接触时，也就是制动时，光纤位移传感器才能正确测得摩擦块7的磨损数据，为避免光纤位移传感器空耗造成浪费，传感器主体5连接的开关12设置在制动踏板上，可与制动系统同步启动。参看附图5、6所示，最后，以某一刹车片为例来说明本发明的原理。设刹车片设计时摩擦块7的厚度为10mm，输入端口 2、接收端口 I宽度均为4. 62mm,两者间隔2. 31mm,输入端口 2输出的光束以30度入射打到反射面3上并经反射，此时的接收端口 I正好处在接收不到反射光的临界点上；而经过一段时间的行驶，摩擦块7磨损至厚度6_，此时接收端口I接收到的反射光面积达到100%，因此光纤位移传感器可在6mm-10mm范围内实时监测摩擦块厚度，当然，由图示可看出，监测范围受摩擦块7初始厚度、接收端口 I及输出端口 2间距、光束入射角度等参数影响，在实际生产中，厂家可以根据实际需要灵活调整监测范围。·
权利要求
1.一种利用光纤传感监测刹车片磨损状况的技术，其特征在于将光纤位移传感器应用于制动器上，利用光纤位移传感器来监测刹车片上摩擦块的厚度，由此将刹车片的磨损程度以数据的形式呈现出来。
2.如权利要求I所述的一种利用光纤传感监测刹车片磨损状况的技术，其特征在于将光纤位移传感器的输出端口和接收端口并行置入制动盘内，并暴露于摩擦面上；若干反射面置于刹车片摩擦块的开孔内，反射面围绕刹车片轴心呈环带状分布，反射面可反射入射光束；传感器主体上连接一数据分析器。
3.如权利要求2所述的一种利用光纤传感监测刹车片磨损状况的技术，其特征在于所述的输出端口和接收端口围绕制动盘轴心呈环带状分布。
4.如权利要求2所述的一种利用光纤传感监测刹车片磨损状况的技术，其特征在于，开孔底部通过涂布反光材料形成反光面。
5.如权利要求2所述的一种利用光纤传感监测刹车片磨损状况的技术，其特征在于，数据分析器连接有一锁存器，锁存器可记录最后一次测得的刹车片磨损数据。
6.如权利要求2所述的一种利用光纤传感监测刹车片磨损状况的技术，其特征在于，传感器主体连接的开关设置在制动踏板上，可与制动系统同步启动。
全文摘要
本发明公开了一种利用光纤传感监测刹车片磨损状况的技术，其是将光纤位移传感器应用于制动器上，利用光纤位移传感器来监测刹车片上摩擦块的厚度，由此将刹车片的磨损程度以数据的形式呈现出来，让司机明确刹车片磨损情况，以便及时更换，避免由于制动性能降低而引发安全事故。
文档编号B60T17/22GK102874247SQ20121040821
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月24日 优先权日2012年10月24日
发明者刘小翼 申请人:刘小翼