盘式制动器的固定式制动钳的摩擦片磨损报警策略的制作方法

本发明涉及盘式制动器的固定式制动钳的摩擦片磨损报警策略。

背景技术：

目前，盘式制动器逐渐取代鼓式制动器成为车用制动器的主流方案。制动钳的摩擦制动片(简称摩擦片)属于易损耗品，若出现过度磨损的状况，会严重影响车辆制动性，影响车辆安全行驶。因此，配备检测摩擦片厚度的报警装置尤为重要。

盘式制动器以制动钳固定在支架上的结构型式来分：有固定式制动钳和浮动式制动钳两大类。现行对于固定式制动钳的摩擦片厚度检测报警策略为：检测摩擦片的磨损值并设定摩擦片的磨损极限值，当检测到摩擦片的磨损值到达磨损极限值时，发出报警信号。现行策略的缺点在于：策略单一，报警无等级之分，容易出现报警不及时、误报警等情况，因此造成的安全隐患较大。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术的缺点，而提供一种盘式制动器的固定式制动钳的摩擦片磨损报警策略。

实现本发明目的的技术方案是：盘式制动器的固定式制动钳的摩擦片磨损报警策略，包括以下步骤：

步骤一，建立车辆制动次数n与第n次制动后的摩擦片磨损厚度dn及摩擦片的标称厚度δ之间的函数关系n＝f(dn-δ)；

步骤二，设定一个制动次数的阈值n1，当制动次数实际值nactual≤n1时，判断dn-δ≥0是否满足，若满足，则进行一级报警，反之，则不报警；当nactual＝n1时，根据n＝f(dn-δ)的函数关系，获得制动次数的理想值ni；当nactual＞n1时，进入步骤三；

步骤三，比较制动次数计数获得的实际值nactual是否满足α1n1<nactual<α2n1，其中α1和α2为经过标定后的常数，若满足条件，则进入步骤四；若不满足条件，则判断dn-δ≥0是否满足，若满足，则进行一级报警，反之，则不报警；

步骤四，判断dn-δ≥0和nactual≥n’是否两项均满足，若两项均满足，则进行一级报警；反之，则进入步骤五；其中n’为标称制动次数；

步骤五，判断dn-δ≥0和nactual≥n’是否有一项满足，若有一项满足，则进行二级报警，并计算l＝(dn-δ)/nactual的值，其中，l为根据实际情况定义的变量；若两项均不满足，则不报警；其中n’为标称制动次数；

步骤六，判断条件dn-δ<0且l<l2以及dn-δ<0且l>l1是否至少有一个条件满足，其中，l1为根据检测情况获得的l的上极限报警标定值，l2为根据检测情况获得的l的下极限报警标定值；若是，则进行一级预备报警；若否，则不报警；

步骤七，根据优先级高的报警状态覆盖优先级低的报警状态触发的优先级判断规则获得最终的报警级别，并进行报警；所述报警级别从高到低依次为一级报警、一级预备报警、二级报警、不报警。

进一步地，所述步骤一中，车辆制动次数n的获取方法为：为车辆的制动踏板配置制动行程传感器，通过制动行程传感器获取制动踏板的行程信号，通过制动踏板的行程信号计算车辆制动次数n。

进一步地，所述通过制动踏板的行程信号计算车辆制动次数n的方法具体为：根据制动行程传感器的标定，设置电压下限u1与电压上限u2，当实际制动行程传感器电压信号uactual随时间变化，由uactual<u1跃升至uactual>u2，再由uactual>u2下降至uactual<u1时，制动次数计数一次。

进一步地，所述步骤一中第n次制动后的摩擦片磨损厚度dn的获取方法为：在固定式制动钳的活塞缸腔体内安装活塞位移传感器，通过活塞位移传感器检测安装于活塞的外部的用于调整制动间隙的矩形橡胶圈的位置信息，再通过矩形橡胶圈的位置信息计算第n次制动后的摩擦片磨损厚度dn。

进一步地，所述通过矩形橡胶圈的位置信息计算第n次制动后的摩擦片磨损厚度dn的方法具体为：以活塞缸收缩至极限位置时的活塞末端截面中心作为坐标原点，活塞轴线所在直线为x轴，活塞伸张方向为x轴正方向，建立坐标系，然后记录首次制动后活塞末端截面中心坐标x0和第n次(n＞1)制动时活塞末端截面中心坐标xn，x0和xn通过活塞位移传感器测量矩形橡胶圈的位置信息来获取，第n次制动后的摩擦片磨损厚度dn＝xn-x0。

x0和xn通过矩形橡胶圈的位置信息来获取的原理是：由于当摩擦片磨损后，活塞将推动矩形橡胶圈向制动盘侧移动，从而弥补由于摩擦片磨损而引起的过大的制动间隙，因此，矩形橡胶圈的位置信息即可反映为活塞的位置信息。

第n次制动后摩擦片磨损厚度dn＝xn-x0的原理是：当摩擦片磨损后，在再次制动时，活塞由于液压力的作用，会将摩擦片所磨损的厚度进行补偿；在整个摩擦片的磨损周期内，由于摩擦盘的材质属于金属材料，因此摩擦盘的磨损程度相对于摩擦片的磨损可以忽略不计；于是可以看出，每次制动后，活塞相对于腔体内壁的位置差完全由摩擦片的磨损造成，因此可以用xn-x0来计算第n次制动后的摩擦片磨损厚度dn。

采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：(1)本发明通过第n次制动后的摩擦片磨损厚度结合制动次数的方式对摩擦片进行报警判断，并提供了多个报警级别，有效减小了误差，提高了报警的准确性，保证了报警的及时性，解决了因报警不及时、误报警而造成的安全隐患。

(2)本发明的步骤二中设定了一个制动次数的阈值n1，当制动次数到达n1后，根据n＝f(dn-δ)的函数关系，获得制动次数的理想值ni，能够避免未知状况导致制动次数的值失真。

(3)本发明根据制动行程传感器的标定，设置电压下限u1与电压上限u2，当实际制动行程传感器电压信号uactual随时间变化，由uactual<u1跃升至uactual>u2，再由uactual>u2下降至uactual<u1时，制动次数计数一次，这种方式获得的制动次数计数准确，保证了报警策略的有效性。

(4)本发明通过活塞位移传感器检测安装于活塞外侧部用于调整制动间隙的矩形橡胶圈的位置信息来间接获得第n次制动后的摩擦片磨损厚度，这种方式对制动钳结构的修改小，改造成本低，实用价值高。

(5)本发明通过计算l＝(dn-δ)/nactual的值，能够同时考虑dn-δ与nactual的影响，从而提高报警的准确性。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的实施例1中东营信义生产的摩擦片的n＝f(dn-δ)的函数关系图。

图2为本发明的实施例1中东营信义生产的摩擦片的l与dn-δ的函数关系图。

具体实施方式

(实施例1)

本实施例的盘式制动器的固定式制动钳的摩擦片磨损报警策略，包括以下步骤：

步骤一，建立车辆制动次数n与第n次制动后的摩擦片磨损厚度dn及摩擦片的标称厚度δ之间的函数关系n＝f(dn-δ)；

车辆制动次数n的获取方法为：为车辆的制动踏板配置制动行程传感器，通过制动行程传感器获取制动踏板的行程信号，通过制动踏板的行程信号计算车辆制动次数n，具体为：根据制动行程传感器的标定，设置电压下限u1与电压上限u2，当实际制动行程传感器电压信号uactual随时间变化，由uactual<u1跃升至uactual>u2，再由uactual>u2下降至uactual<u1时，制动次数计数一次。

第n次制动后的摩擦片磨损厚度dn的获取方法为：在固定式制动钳的活塞缸腔体内安装活塞位移传感器，通过活塞位移传感器检测安装于活塞的外部的用于调整制动间隙的矩形橡胶圈的位置信息，再通过矩形橡胶圈的位置信息计算第n次制动后的摩擦片磨损厚度dn，具体为：以活塞缸收缩至极限位置时的活塞末端截面中心作为坐标原点，活塞轴线所在直线为x轴，活塞伸张方向为x轴正方向，建立坐标系，然后记录首次制动后活塞末端截面中心坐标x0和第n次(n＞1)制动时活塞末端截面中心坐标xn，x0和xn通过活塞位移传感器测量矩形橡胶圈的位置信息来获取，第n次制动后的摩擦片磨损厚度dn＝xn-x0。

上述x0和xn通过矩形橡胶圈的位置信息来获取的原理是：由于当摩擦片磨损后，活塞将推动矩形橡胶圈向制动盘侧移动，从而弥补由于摩擦片磨损而引起的过大的制动间隙，因此，矩形橡胶圈的位置信息即可反映为活塞的位置信息。

第n次制动后摩擦片磨损厚度dn＝xn-x0的原理是：当摩擦片磨损后，在再次制动时，活塞由于液压力的作用，会将摩擦片所磨损的厚度进行补偿；在整个摩擦片的磨损周期内，由于摩擦盘的材质属于金属材料，因此摩擦盘的磨损程度相对于摩擦片的磨损可以忽略不计；于是可以看出，每次制动后，活塞相对于腔体内壁的位置差完全由摩擦片的磨损造成，因此可以用xn-x0来计算第n次制动后的摩擦片磨损厚度dn。

步骤二，设定一个制动次数的阈值n1，当制动次数实际值nactual≤n1时，判断dn-δ≥0是否满足，若满足，则进行一级报警，反之，则不报警；当nactual＝n1时，根据n＝f(dn-δ)的函数关系，获得制动次数的理想值ni；当nactual＞n1时，进入步骤三；

步骤三，比较制动次数计数获得的实际值nactual是否满足α1n1<nactual<α2n1，其中α1和α2为经过标定后的常数，若满足条件，则进入步骤四；若不满足条件，则判断dn-δ≥0是否满足，若满足，则进行一级报警，反之，则不报警；

步骤四，判断dn-δ≥0和nactual≥n’是否两项均满足，若两项均满足，则进行一级报警；反之，则进入步骤五；其中n’为标称制动次数；

步骤五，判断dn-δ≥0和nactual≥n’是否有一项满足，若有一项满足，则进行二级报警，并计算l＝(dn-δ)/nactual的值，其中，l为根据实际情况定义的变量；若两项均不满足，则不报警；其中n’为标称制动次数；

步骤六，判断条件dn-δ<0且l<l2以及dn-δ<0且l>l1是否至少有一个条件满足，其中，l1为根据检测情况获得的l的上极限报警标定值，l2为根据检测情况获得的l的下极限报警标定值；若是，则进行一级预备报警；若否，则不报警；

步骤七，根据优先级高的报警状态覆盖优先级低的报警状态触发的优先级判断规则获得最终的报警级别，并进行报警；所述报警级别从高到低依次为一级报警、一级预备报警、二级报警、不报警。

以东营信义生产的摩擦片为例，当n>n1时，东营信义生产的摩擦片的车辆制动次数n＝f(dn-δ)的函数关系可用图1进行表示。图1中f表示实验中所施加的制动力大小，可以看出，在不同制动力下，n＝f(dn-δ)具有不同的函数关系曲线。图1所示的曲线中，f＝f1、f＝f2、f＝f3分别表示在不同正压力情况下摩擦片磨损厚度与制动次数的关系，f1>f2>f3。从安全性考虑，应当选择f＝f1时的曲线作为实际关系曲线，而从摩擦片使用耐久度而言，应当选用f＝f2时的曲线。实际应用中，应当综合考虑安全性以及摩擦片的使用耐久度出发，在f1与f2中间区域中选取函数关系的应用曲线，如图1中虚线所示。f＝f3时的曲线作为试验数据呈现，如需要进一步倾向于摩擦片耐久度，则可以更为激进地选择f＝f3作为参考对象进行应用曲线的确定。

从图1中可以看出，α1与α2作为标定参数，为了进一步限定摩擦片磨损的稳定区域，使得判别区域中的n与dn-δ之间的函数关系更为精确。实际参数值应当根据摩擦片的磨损稳定区域确定。

根据应用曲线可获得l对应的图线如图2所示。其中，l为根据实际情况定义的变量，为了能够同时考虑dn-δ与nactual的影响，可以根据实际情况更换其他表达式。l1为根据检测情况获得的l的上极限报警标定值，l2为根据检测情况获得的l的下极限报警标定值。若取l＝(dn-δ)/nactual作为所定义的判别变量，则可以获得如图2函数关系。根据l的定义可知，若满足条件dn-δ<0且l<l2以及dn-δ<0且l>l1，此时对应的刹车片磨损情况为摩擦片已经基本完全磨损，且制动次数也达到了接近极限位置，应当进行一级预备报警，对驾驶员进行警示。反之，若处于l1与l2组成的带状区域，则从l函数来看，摩擦片磨损程度以及制动次数均在容许范围内，因此可以暂输出为不报警。

本实施例的盘式制动器的固定式制动钳的摩擦片磨损报警策略通过第n次制动后的摩擦片磨损厚度结合制动次数的方式对摩擦片进行报警判断，并提供了多个报警级别，有效减小了误差，提高了报警的准确性，保证了报警的及时性，解决了因报警不及时、误报警而造成的安全隐患。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。