确定制动盘恶化状况的方法和工具与流程

本发明涉及一种用于确定车辆的制动盘的恶化状况的方法和工具。特别地，本发明涉及诸如机动车辆(例如机动车辆或摩托车)或非机动车辆(诸如例如自行车或诸如车厢的被拖车辆)和/或设置有至少一个制动盘的任何类似车辆的车辆的制动系统的制动盘的恶化状况和/或未恶化状况的诊断；在不损失一般性的情况下，下面的描述将明确地参照本发明。

背景技术：

在现有技术中，目前一般由指派维修/保养车辆的技术人员来确定车辆制动盘的恶化状况。技术人员观察和/或探测制动盘的表面冠部(crown)和/或对制动盘的表面冠部实施厚度/深度测量，例如使用比较仪/仪表，以检测一般与环形槽对应的表面不规则部，该环形沟槽的深度指示制动盘的恶化/磨损状况。

因此，前述的分析方法是基于纯主观评价的，其精度严重依赖于执行该分析的技术人员的经验/知识，因此可能出现不可忽略的误差。

实施前述方法还需要将包括制动盘的车轮从车辆上移除以方便技术人员分析制动盘的表面。显然，该操作严重影响该方法的实施时间/成本。

GB2284048A公开了一种检查工件表面以检测例如工件的印刷表面等的表面的缺陷或平滑度。该方法包括以下步骤：使用照相装置拍摄反射光，并且处理图像以根据出现在照相装置的图像上的较暗部分检测工件表面上的缺陷部分。

DE4101921公开了一种用于动态车轮平衡器的车轮轮圈/轮胎组件参数测量装置，该动态车轮平衡器具有用于安装车轮轮圈/轮胎组件以便在其上旋转的主轴，该测量装置包括安装在车轮平衡器上的提供沿朝向主轴上的车轮轮圈/轮胎组件的路径引导的光束的光束投影装置、用于将所述光束转换为包含在大致单个平面中的光束的光学装置、暴露于从轮圈/轮胎组件上的被转换的光束撞击的区域反射的光以响应于转换的光束提供信号的光感测装置和接收由所述光感测装置提供的所述信号以提供与车轮轮圈/轮胎组件的特征位置、尺寸和物理构造有关的数据的装置。

技术实现要素：

因此，申请人已经进行了全面的研究，研究的目的是发现一种具体能够在不从车辆上移除车轮的情况下以快速、简单、低成本且客观的方式提供指示制动盘的恶化/磨损状况的信息的技术方案。

更具体地，申请人发现的技术方案具有如下目的：在不从车辆上移除车轮的情况下，确定/读取/检测优选地与制动盘的磨损有关的恶化状况，以能够对车辆执行快速的、经济的且精确的保养(维修)，精确特性在对车辆实施安全控制测试时，特别是在它们的“校准(revision)”期间是重要的。

因此，本发明的目标是提供一种实现前述目的的技术方案。

该目标通过如下的本发明实现：其涉及一种如附属权利要求所要求的确定制动盘的恶化状况的方法和工具。

附图说明

现在，将参照附图描述本发明，所述附图图示非限制性实施例，其中：

图1示意性地示出处于操作诊断状态中的根据本发明教导的确定车辆制动系统的制动盘的恶化状况的工具，其中为了清楚起见，多个部分被放大示出；

图2是图1中示出的工具的俯视图；

图3示意性地示出图2中示出的工具的纵向剖面I-I；

图4示意性地示出在操作诊断状态中插入车辆车轮的轮圈的孔中的图1中示出的工具；

图5示出处于操作诊断状态中的图1中示出的工具的侧视图，其中为了清楚起见多个部分为剖视并且多个部分被移除；

图6和7示出借助图1中示出的工具在制动盘上描绘的光线的其它示例；和

图8示出图1中示出的工具的可替代实施例。

具体实施方式

现在，将参照附图详细描述本发明，以使得本领域技术人员可以实施和使用它。对所描述的实施例的各种修改对本领域技术人员是直接显而易见的，并且在不背离附属权利要求所限定的本发明的范围的情况下所描述的一般原理可以应用于其他实施例和应用。因此，本发明不应视为限制于所描述的和所图示的实施例中，而是具有与本文中所描述的和所要求保护的原理和特征一致的更宽的保护范围。

现在，将更好地限定本说明书中下文中使用的术语的含义。

“制动盘”意指一种优选地由金属材料(诸如例如铸铁或钢等)制成的、或由其它非金属材料(诸如例如碳或陶瓷等)制成的盘。该制动盘被安装或可以被安装在车辆的车轮中，并且与车辆的制动系统相关联。该制动盘至少具有外围的、环形的制动冠部/轨道，该制动冠部/轨道为平坦的，优选为平滑的(基本上没有表面不规则部/不平整部)，在使用时制动系统的至少一个制动卡钳可以作用在该制动冠部/轨道上。应注意的是，制动盘不限于前述盘，而是可以例如存在邻近制动轨道或形成在制动轨道上的冷却开孔和/或孔洞。

“表面不规则部”意指由制动盘的磨损和/或同类的损坏/破损导致的出现在制动盘的一个表面上的一个或多个沟槽和/或切口和/或裂缝和/或凹痕和/或变形和/或类似特征。

制动盘的“恶化状况”意指与制动盘的表面上的至少表面不规则部的存在相关的制动盘的缺陷/磨损/损坏状态；而制动盘的“未恶化状况”意指与制动盘的表面上无表面不规则部相关的所述盘的未改变状态。

本发明本质上基于如下原理：发射/投影准直光束(优选为激光光束(例如光片(blade of light)))在制动盘的一个表面上，以在所述表面上画出/描绘至少一根光线(优选为直的)，并且分别基于描绘的光线上的不规则段/扭曲段的存在或不存在检测/确定制动盘的恶化状况或未恶化状况。通过实验室测试，申请人已经发现，当与紧邻的平滑/平坦的(即没有表面不规则部/不平整部)部分比较时，诸如例如制动盘的表面上的环形沟槽(例如由其磨损导致)的表面不规则部以不同的方式反射入射光束，由此导致在投影的直的光轨(light track)上形成对应的不规则光段，即局部的光突变/锯齿状/弯曲的部分/段/区段，其指示制动盘的恶化状况。

为此，参照图1所示的实施例，发明人提供一种制动盘诊断工具1，其被构造为：发射准直光束E以将其投影在车辆(未示出，优选地但不是必须的，为机动车辆)的制动系统的制动盘2的表面3上，以在辐射/撞击表面3上画出(draw)/描绘(trace)出至少一个具有预定几何形状的光线L，并且基于描绘出的光线L确定制动盘2的恶化状况或未恶化状况，如下文更详细地描述。

参照图3，制动盘诊断工具1包括发光头4，该发光头4被设计为在使用时在表面3上、优选地在环形的外围制动轨道3a上产生/投影准直光束E，以在表面3上、优选地在环形的外围制动轨道3a上画出/描绘出至少一个具有预定几何形状的光段(light segment)/光线(light line)L。

制动盘诊断工具1还包括电子图像采集装置5和电子控制装置6，该电子图像采集装置5采集/捕获/读取描绘在制动盘2的表面3上的光线L的图像，该电子控制装置6处理采集的图像以确定描绘的光线L并且基于确定出的描绘的光线L的几何形状确定制动盘2的恶化状况或未恶化状况。

根据图3中示出的优选实施例，发光头4可以适当地包括沿第一方向产生激光光束E的激光发射装置7、以及光学偏转器装置8(优选地但不是必须的)，该光学偏转器装置8可以设置在激光发射装置7上以被发射的光束横穿。光学偏转器装置8可以适当地被构造为沿光束的路径给予光束E相对于第一方向成预定角度的偏转，以使得在使用时工具1发射的准直光束E的传播方向相对于表面3的放置平面倾斜(inclined)/偏斜(oblique)。申请人已经发现，通过将光束沿倾斜方向投影在表面3上(即不垂直于表面3)，有利地实现了可能出现在描绘在被损坏的/破损的制动盘2的表面3上的光线L上的不规则段/扭曲段T的放大。

激光发射装置7例如可以包括激光二极管，而发射的激光束E在横穿光学偏转器装置8之后可以与图1中所示的光平面或光片(blade of light)对应，并且可以适当地具有优选地但不是必需地包括在绿色或红色可见光光谱中的波长范围。申请人已经发现，通过在表面3上描绘较瘦(厚度/宽度小于例如约5mm)的单色线(例如红色或绿色)，即使在存在阳光的情况下，仍可以实现不规则段/扭曲段T增加的可见度和更高的诊断精度。

清楚的是，本发明不限于激光光束E的发射/投影，而是其提供与前述实施例的可替代/不同的实施例。例如，根据不同的实施例(未示出)，发光头4可以例如包括至少一个优选的单色LED或类似的光源、和由至少一个透镜和/或镜子形成的准直装置，该准直装置邻近LED并且被设计为准直由LED发射的光束以在制动盘2上描绘直线光L。该用于在表面上准直光束的方法/装置已经已知，因此将不再进一步描述。

根据图3和5中示出的优选的示例性的实施例，光学偏转器装置8可以包括一个或多个光学棱镜或类似装置，该一个或多个光学棱镜或类似装置例如可以串级(in cascade)排列在基本上对齐和/或面向激光发射装置7以被光束横穿和/或反射光束的位置中，以确保在使用时光束与制动盘2的表面3形成预定的入射角α。

根据图3和5中示出的优选的示例性的实施例，图像采集装置5包括至少一个传感器装置9，该传感器装置9优选地被设置为在使用时其感光表面基本上面向表面3上的描绘出的光线L，并且被构造为产生与读取/采集的图像相关/编码读取/采集的图像的数据/电信号。传感器装置9可以适当地包括至少一个读取传感器CMOS(互补金属氧化物半导体)。用于读取图像的CMOS传感器通常用于照相机并且为已知的，其将不再被进一步描述。根据可能的实施例，传感器装置9可以包括黑白或彩色CMOS照相机。申请人已经发现，使用黑白CMOS照相机低成本地增加了采集的图像的分辨率。

然而，清楚的是，本发明不限于使用CMOS读取传感器，而是可以提供可替代/不同的实施例，其中传感器装置9例如可以包括一个或多个CCD(电荷耦合装置)传感器等。

根据图2和3中示出的优选的示例性实施例，图像采集装置5还可以优选地包括透镜10，该透镜10与传感器装置9相关联以将图像投影/聚焦在传感器装置9的光敏表面上。透镜10可以优选地包括广角光学系统或适于连接/面向传感器装置9的任何类似的光学系统。根据优选的示例性实施例，透镜10可以包括鱼眼透镜，该鱼眼透镜除了比较便宜之外，还能够实现特别大的视场角。优选地，透镜10可以包括适当地具有约175°视场角的鱼眼透镜。

根据图3和5中示出的优选实施例，控制装置6例如可以包括微处理器和/或任何类似的电子/电气电路/装置，并且可以被构造为响应用户发出的指令激活/控制发光头4，以在制动盘2的表面3上描绘直线光L，从而激活/控制图像采集装置5，以接收描绘的光线L的图像，以处理接收的图像，从而确定任何不规则段/扭曲段T，并且基于这样确定出的不规则段/扭曲段T确定恶化状况或未恶化状况。

根据图1、6和7中示出的优选实施例，控制装置6可以被构造为比较描绘的光线L与理论的预定参考光线R(在图1、6和7中使用点线示例性地示出)，该理论的预定参考光线R与制动盘2没有磨损相关联，即，描绘在未恶化的制动盘2上的光线，其中表面3例如优选地为平滑的并且没有沟槽，并且基于比较的结果确定制动盘2的恶化状况/未恶化状况。

根据优选实施例，控制装置6可以被构造为基于描绘的光线L与理论的预定参考线R之间的比较结果确定偏离，即不规则段/扭曲段T，并且基于确定出的不规则段/扭曲段T确定制动盘2的恶化状况。

根据图1中示出的优选的示例性实施例，发光头4被构造为在制动盘2的表面3上画出/描绘出直的光线L，而控制装置6被构造为比较描绘出的光线L与直的参考线R以识别描绘出的光线L上的不规则段/扭曲段T。不规则段/扭曲段T可以与直线局部地破损和/或成锯齿和/或弯曲的段对应。申请人已经发现，直的光线L在制动盘2上的投影以及直的参考线R的使用适当地能够简化确定制动盘2的恶化状况的操作，由此减少了所需要的计算能力。然而，清楚的是，本发明不限于直的光线L的投影以及其与直的参考线R的比较，而是可以提供可替代的/不同的实施例，其中，例如，光线/参考线为弯曲的，例如半圆，或包括一些预定的光图案，例如设置有多个相互平行的直线以形成例如光梳(light comb，图6中所示)或形成例如光网格(图7中所示)的直的垂直线。

根据图1中示出的优选的示例性实施例，描绘的直的光线L可以优选地沿制动盘2的大致径向方向在制动盘2的制动轨道3a上延伸。申请人已经发现，在表面3上描绘大致径向的光线简化了在表面3上的任何环形的表面不规则部S(例如环形沟槽)的检测。

根据图1中示出的优选的示例性实施例，描绘的直的光线L优选地可以具有短于或等于制动盘2的制动表面3a的径向宽度的长度。

根据图1-5中示出的优选实施例，控制装置6可以被构造为在描绘的光线L具有至少一个局部变形段或不规则段T(例如锯齿段和/或破损段和/或不连续段和/或弯曲段)时确定恶化状况，并且提供/产生一个或多个指示确定出的恶化状况/未恶化状况的制动盘诊断数据/信号。

为此，工具1可以包括用户界面系统17，用户界面系统17被构造为从控制装置6接收制动盘诊断数据/信号并且将指示确定出的恶化状况/未恶化状况发送给用户。清楚的是，用户界面系统17可以包括可以将信息提供给用户的任何接口装置。例如，用户界面系统17可以被构造为产生可被用户的触摸感知的振动(蜂鸣器或类似装置)和/或产生视觉消息(显示器或类似装置)和/或产生声音消息(扬声器或类似装置)。除用户界面系统17之外或可替代地，工具1可以被设计为将制动盘诊断数据/信号(与恶化状况/未恶化状况相关)传送给一个或多个附加装置(诸如没置有至用户的诊断通信接口的远程装置)和/或通过无线和/或有线信号/数据通信装置/系统18传送给装置(未示出)的网络。清楚的是，无线信号/数据通信装置18可以使用传输介质无线电波和/或红外光和/或激光系统，以已知的通信协议(蓝牙、IEE、GPRS、Wi-Fi等)实施。

根据图1-5中示出的优选实施例，控制装置6可以被构造为在确定出的描绘的光线L基本上符合各自的参考线R时确定(并且传送)无恶化状况。

根据图1、2和3中示出的优选实施例，制动盘诊断工具1可以包括由诸如塑料或金属等刚性材料制成的外壳11，该外壳11优选具有适于用户抓握的细长管状元件，并且容纳发光头4、图像采集装置5和优选地用户界面系统17、和制动诊断信号/数据通信装置/系统18。

根据图1、2和3中示出的优选的示例性实施例，外壳11可以包括沿纵向轴线A延伸的第一管状部12和第二管状部13，该第二管状部13具有可旋转地连接至第一管状部12的紧邻端以相对于第一管状部12围绕轴线A旋转。

根据不同的实施例，第一管状部12和第二管状部13分别面对的端部可以通过活结接头或类似机构(未示出)相互连接，以确定在使用时第二管状部13可以围绕轴线A自由旋转和/或相对于轴线A改变其角度。

根据图1、2和3中示出的优选的示例性实施例，第一管状部12可以包括套筒，该套筒具有大致圆柱形形状，由塑料和/或金属或类似材料优选地一体制成，其沿轴线A延伸并且被成形为形成诊断工具1的手柄。

根据图1、2和3示出的优选的示例性实施例，第二管状部13可以包括套筒，该套筒具有大致圆柱形形状，优选地由塑料和/或金属或类似材料制成，其被成形为在其远端部(即，与连接至第一管状部12的端部相反的端部)具有平坦的抵靠表面14，在使用时该平坦的抵靠表面14旨在紧靠地设置在制动盘2的表面3上(图5)，以使得由发光头4产生的准直光束E相对于表面3的放置平面倾斜地撞击表面3。

根据图1、2和3示出的优选的示例性实施例，平坦的抵靠表面14可以对应于设置在相对于轴线A倾斜的平面上的斜面，以形成与轴线A的平面角γ。平面角γ优选地可以位于约30°与约70°之间。平面角γ优选地可以为约50°。

表面3上的光束E的入射角a可以是预定的锐角，优选地位于约4°与14°之间。适当地，入射角d可以为约9°。申请人已经发现，约9°的入射角d能够实现描绘的光线L上的可能的不规则段/扭曲段T的最优化放大。

根据优选实施例，激光发射装置7可以适当地以如下方式设置在第二管状部13中：准直光束E在撞击表面3之前行进的距离小于约20mm。申请人已经发现，通过在距离表面3约20mm的距离处发射准直光束E，即通过将激光发射装置7放置在距离表面3这样的距离处，可以实现光线在表面3的整个宽度上的最优化会聚，以在表面3上描绘出锐利且清楚的光线L。

为了确保保持平坦的抵靠表面14紧靠地设置在表面3上，诊断工具1可以适当地设置有磁耦合系统15。根据图1、2和3中示出的优选的示例性实施例，磁耦合系统15可以包括一个或多个永磁体或电磁体或类似磁性装置，该永磁体或电磁体或类似磁性装置适当地集成/容纳在第二管状部13中、优选地位于平坦的抵靠表面14上，以确保在磁耦合系统15的磁吸力作用下抵靠表面14被推向制动盘2的金属表面3。

根据图1、2和3中示出的优选实施例，第二管状部13优选地在与平坦的抵靠表面14相反的一侧上居中地具有凹部/凹面16，该凹部/凹面16容纳透镜10。根据图1、2和3中示出的优选的示例性实施例，在凹部/凹面16上形成有通孔，透镜10的圆柱部分装配在该通孔中。优选地，透镜10可以装配在该通孔中以使得透镜的轴线(如图3中轴线B所指示)相对于抵靠表面14的表面以及在使用时相对于表面3形成平面角β，该平面角β位于约25°与35°之间，优选地为30°。申请人已经发生，通过根据约30°的角度β定位透镜10的轴线B，可以实现表面3上的描绘的光线L的最优化的图像采集。

根据图1、2和3中示出的优选的示例性实施例，第二管状部13在远端处在紧靠平坦的抵靠表面14的位置处具有通孔，该通孔容纳光学偏转器装置8的光学棱镜，该光学偏转器装置8在使用时被由激光发射装置7产生的光束E横穿，以将光片投影在面向它的表面3上。

根据图8中示出的可替代实施例，位于外壳11的第二管状部13中的发光头4和图像采集装置5的设置可以基本上相对于上述构造颠倒。优选地，图像采集装置5在远端处紧靠平坦的抵靠表面14地设置在第二管状部13中。优选地，第二管状部13在平坦的前表面22上紧邻并且接触平坦的抵靠表面14并且大致正交于该抵靠表面14的位置处具有通孔，传感器装置9的透镜10的圆柱部分装配在该通孔中。优选地，透镜10可以装配在平坦的前表面22的通孔中，以使得轴线B相对于平坦的抵靠表面14的放置平面以及在使用时相对于表面3形成平面角β，该平面角β位于约2°与5°之间，优选地为3°。

优选地，第二管状部13的凹部/凹面16可以代替容纳光学偏转器装置8的光学棱镜，在使用时该光学偏转器装置8的光学棱镜被激光发射装置7产生的光束E横穿，以使用入射角d将光片投影在面向其的表面3上，该入射角d优选地位于约29°与31°之间，优选为30°。

下文将描述确定制动盘的恶化状况的方法。

所述方法包括定位制动盘诊断工具1以使其平坦的抵靠表面14紧靠地设置在制动盘2的表面3上的步骤。在该步骤中，制动盘诊断工具1可以方便地插入车轮的轮圈20中的通孔中(图4和5)以在不必从车轮/轮圈20上移除制动盘的情况下将平坦的抵靠表面14紧靠地设置在制动盘2的表面3上。平坦的抵靠表面14可以通过磁耦合系统15紧靠地保持在表面3上。所述方法包括通过发出操作指令操作制动盘诊断工具1的步骤。为此，制动盘诊断工具1可以例如包括手动控制装置19，该手动控制装置19设置在外壳11上并且能够响应用户的手动动作而产生操作信号。然而，清楚的是，可替代地和/或附加地，操作指令也可以通过诸如远程控制单元(未示出)的附加装置发出，以通过信号/数据通信系统/装置18被控制装置6接收。

响应操作指令，所述方法提供如下步骤：控制装置6控制发光头4以使得发光头4朝向制动盘2的表面3发射光束E(被适当地处理/准直以优选对应光片)，从而在表面3上描绘至少一根光线L。根据工具1的可能的简化实施例，仅提供发光头4的使用/操作(例如在工具1可能不包括或可能不操作图像采集装置5的状况中)，所述方法提供如下步骤：基于用户对描绘在表面3上的光线L上的不规则段T的直接观察，确定制动盘2的恶化状况的存在。明显地，在该情况下，制动盘必须能够被用户观察到并且因此优选地应该从车辆上移除。

根据优选实施例，所述方法还提供如下步骤：控制装置6控制图像采集装置5以确保图像采集装置5采集包含描绘的光线L的图像，通过处理采集的图像确定描绘的光线L，并且基于确定出的描绘的光线L确定制动盘2的恶化状况。所述方法还提供如下步骤：控制装置6比较描绘的光线L与所述参考线R以确定不规则几何段/扭曲几何段T，并且分别基于确定的不规则几何段/扭曲几何段T的存在或不存在确定恶化状况或未恶化状况。所述方法还提供如下步骤：控制装置6提供制动盘诊断信号/数据，并且用户界面系统17给用户提供与制动盘诊断信号/数据相关的信息。

所述方法可以提供如下步骤：控制装置6被构造以基于特征化确定出的不规则段/扭曲段T的几何参数来确定一系列与制动盘的磨损度相关的磨损信息。磨损信息，即几何参数，例如可以包括表面3上的一个或多个沟槽S的深度和/或位置和/或另一类似信息。

前述制动盘诊断工具特别有利之处在于它能够在不需要从车辆上移除车轮的情况下以快速、简单且客观的方式提供制动盘的恶化状况或未恶化状况的精确指示。

最后，清楚的是，所描述和图示的方法以及诊断工具可以在不背离附属的权利要求所限定的本发明的范围的情况下被修改和变型。