專利名稱：性能優(yōu)化的緊急制動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制動車輛的制動裝置，該車輛具有與車輛的輪軸抗扭 地相連的制動面，該裝置具有可由制動力按壓到制動面上的剎車摩擦片和與調(diào) 節(jié)單元耦合的用于產(chǎn)生制動力的控制元件，其中調(diào)節(jié)單元與用于采集車輛速度 的速度傳感器關(guān)聯(lián)，并且被構(gòu)造為用于根據(jù)速度來調(diào)整制動力。
此外本發(fā)明還涉及一種用于制動車輛的方法，在該方法中由速度傳感器采 集車輛的速度，并且與速度傳感器相連的調(diào)節(jié)單元根據(jù)速度用制動力將剎車摩 擦片按壓到與車輛的輪軸抗扭地相連的制動面上。
背景技術(shù)：
這樣的制動裝置和這樣的方法在DE3803639C2中已經(jīng)公知。那里描述的 氣動制動裝置具有根據(jù)測量參數(shù)調(diào)整運(yùn)轉(zhuǎn)制動器的制動力的調(diào)節(jié)電路。這些測 量參數(shù)包括要制動的車輛的通過軸轉(zhuǎn)速表產(chǎn)生的速度值。還可替換地設(shè)置測量 傳感器，其產(chǎn)生速度值的各個(gè)倒數(shù)并且傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)單元。
在DE19946679C2中同樣公知具有調(diào)節(jié)電路的運(yùn)轉(zhuǎn)制動器，其被構(gòu)造為根 據(jù)速度調(diào)整制動力。此外那里描述的制動系統(tǒng)還包括可以調(diào)節(jié)小體積流的壓力 轉(zhuǎn)換器，該小體積流由壓力轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為大體積流。為此可以對壓力轉(zhuǎn)換器的 控制輸入端施加控制壓力，其中壓力轉(zhuǎn)換器根據(jù)預(yù)控制壓力放大控制壓力。壓 力轉(zhuǎn)換器的輸出端與被施加了放大了的控制壓力的制動缸相連。
在摩擦制動器的情況下，輸入到摩擦元件中的功率p是取決于速度的并且 可以通過公式p=F*v來描述，其中F是施加到摩擦元件中的制動力而v是待制 動的車輛的速度。功率p主要輸入到與車輛的輪軸抗扭地相連的制動圓盤。但 是太高的功率輸入p導(dǎo)致在該制動圓盤的摩擦環(huán)(Reibring)中的熱壓力。在制 動功率過高的情況下該壓力導(dǎo)致制動圓盤中的裂縫并且導(dǎo)致其提前磨損。特別
要盡可能地避免制動功率尖峰值的輸入。
在高速列車的情況下在高速度的范圍中通常將制動力在級別上降低到低值，以將輸入的制動功率限制到允許的值。因此根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)例如通常是，在
超過車輛的最大速度的情況下、例如超過200km/h的情況下將制動力在級別上 轉(zhuǎn)換到低值，使得該制動力在超過200km/h的情況下比在低于200km/h的情況 下的小。以這種方式降低輸入的制動功率。然而通過在級別上降低制動力不能 提供在不損壞制動圓盤的情況下剛好能產(chǎn)生的最大允許的制動功率。

發(fā)明內(nèi)容
由此本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種本文開頭提到類型的制動裝置 和方法，用于將盡可能大的制動力施加到制動面中而不產(chǎn)生制動面的不可逆轉(zhuǎn) 的損壞。
從本文開頭提到的制動裝置出發(fā)本發(fā)明通過如下解決上述技術(shù)問題即調(diào) 節(jié)單元通過用于連續(xù)調(diào)整壓力的裝置與控制元件耦合，從而使制動力能夠與各 個(gè)主要速度連續(xù)地匹配。
從本文開頭提到的方法出發(fā)本發(fā)明通過如下解決上述技術(shù)問題即在超過 閾值速度的情況下通過用于連續(xù)調(diào)整壓力的裝置將制動力與速度連續(xù)地匹配。
按照本發(fā)明，為了調(diào)整制動力采用用于連續(xù)調(diào)整壓力的裝置。該裝置可以 根據(jù)其輸入信號或控制信號對連續(xù)的輸出壓力進(jìn)行調(diào)整。由于其輸出側(cè)與控制 元件耦合，以這種方式可以產(chǎn)生制動力F的任意的時(shí)間變化。沖艮據(jù)現(xiàn)有技術(shù)采 用分別持續(xù)控制的電磁閥，從而在高速度的情況下必須要強(qiáng)制地進(jìn)行制動力的 有級降低。
用于連續(xù)調(diào)整壓力的裝置優(yōu)選是所謂的模擬變換器。這樣的模擬變換器例 如作為電-氣動調(diào)節(jié)閥以德國公司Bosch Rexroth AG的產(chǎn)品名稱BRP-IC/EAP41公知。
與之不同，用于連續(xù)調(diào)整壓力的裝置包括通過脈寬調(diào)制控制的二進(jìn)制電磁 閥。通過以具有高時(shí)鐘頻率的短脈沖的形式的控制，在二進(jìn)制的、也就是數(shù)字 的電磁閥的輸出端可以按照時(shí)間平均來設(shè)置任意的壓力。與電磁閥相比控制元 件輸入側(cè)提供可連續(xù)改變的壓力。由此二進(jìn)制閥象模擬閥 一樣起作用。通過脈 寬調(diào)制控制的電磁閥對專業(yè)人員來說是公知的，從而對此不需詳細(xì)討論。
按照合適的擴(kuò)展，調(diào)節(jié)單元是電子調(diào)節(jié)單元。電子調(diào)節(jié)單元例如包括可編 程計(jì)算機(jī)，如已經(jīng)在軌道引導(dǎo)的車輛中采用的并且例如為提供防滑保護(hù)而設(shè)置 的。與之不同，調(diào)節(jié)單元是不可編程的電子調(diào)節(jié)單元、氣動調(diào)節(jié)單元或者液壓 調(diào)節(jié)單元。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，設(shè)置用于在正常運(yùn)行時(shí)制動車輛的運(yùn)轉(zhuǎn)制動 器和在危險(xiǎn)情況下制動車輛的緊急制動器，其中緊急制動器包括調(diào)節(jié)單元，從 而就是在緊急制動器中也提供取決于速度的制動。按照該優(yōu)選擴(kuò)展，在緊急制 動的情況下也提供取決于速度的制動。在此本發(fā)明從以下知識出發(fā)，即可以用 滿足即使是高安全性要求的安全性來保證調(diào)節(jié)單元的功能。高安全性要求例如 也適用于在軌道引導(dǎo)的車輛的領(lǐng)域內(nèi)的緊急制動器。按照本發(fā)明就是對于緊急 制動器也提供制動力與軌道車輛的速度的連續(xù)匹配。
控制元件優(yōu)選是可氣動或者液壓動作的制動缸。制動缸合適地具有運(yùn)動地 引導(dǎo)的分隔壁，例如與活塞桿相連的柱塞液壓缸的活塞，其中活塞和由此的活 塞桿經(jīng)過合適的杠桿機(jī)構(gòu)與剎車摩擦片相連。由此在壓力提高的情況下在制動 缸內(nèi)部制動力提高，利用該制動力將剎車摩擦片壓靠到制動面上。
制動缸優(yōu)選與根據(jù)控制壓力將預(yù)控制壓力放大的壓力轉(zhuǎn)換器的輸出端相 連，在此用于連續(xù)調(diào)整壓力的裝置被構(gòu)造為用于調(diào)整控制壓力。壓力轉(zhuǎn)換器例
如在DE2911074中公知并且應(yīng)用在由于大的體積流^吏得難以精確調(diào)節(jié)和調(diào)整氣 動或液壓壓力的情況中。借助壓力轉(zhuǎn)換器可以精確調(diào)整壓力轉(zhuǎn)換器輸出端上的 壓力，在此調(diào)節(jié)首先僅對與小得多的體積流關(guān)聯(lián)的控制壓力起作用。以這種方 式可以更精確地進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)并且由于小的截面可以緊湊地實(shí)施預(yù)控制 電路?？刂茐毫线m地放大施加在壓力轉(zhuǎn)換器第二輸入端上的預(yù)控制壓力。壓 力轉(zhuǎn)換器合適地具有與提供液壓的或氣動的液體的必要的體積流的壓力供應(yīng)器 相連的另一個(gè)輸入端。
優(yōu)選設(shè)置用于在故障情況下替代調(diào)節(jié)單元的第二調(diào)節(jié)單元。以這種方式提 供冗余的調(diào)節(jié)單元。
合適地，第二調(diào)節(jié)單元和第一調(diào)節(jié)單元位于不同的等級層面上。這樣的在 不同的等級層面上的調(diào)節(jié)單元在列車控制中已經(jīng)公知。由此可以簡單的方式將 調(diào)節(jié)單元集成到已經(jīng)存在的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。
優(yōu)選只要車輛超過閾值速度，調(diào)節(jié)單元就與車輛的速度成反比地調(diào)整制動 力。如已經(jīng)結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)解釋的，輸入到制動面中的功率p可以通過/>式p=F*v 描述，其中F等于制動力而v等于車輛的速度。如果制動力F與速度成反比 F=A*l/v，則得到p二A，其中A是比例常數(shù)。以這種方式就是在較高速度的情況下也能保持功率輸入p恒定并且可以確定為剛好能避免制動面損壞的最大
值，而同時(shí)將盡可能大的制動力F施加到制動面中。
根據(jù)按照本發(fā)明的方法的優(yōu)選擴(kuò)展，由緊急制動器產(chǎn)生制動力。按照本發(fā) 明的該優(yōu)選實(shí)施方式，除了運(yùn)轉(zhuǎn)制動器還將緊急制動器設(shè)置為用于提供最大的 制動力，在此同時(shí)避免制動面中太高的功率輸入。


本發(fā)明的其它合適的實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)是以下參考附圖對本發(fā)明的實(shí)施例的 描述的內(nèi)容，其中相同的附圖參照相同的組件
圖1以示意圖示出了按照本發(fā)明的制動裝置的實(shí)施例，
圖2示出了根據(jù)車輛速度調(diào)節(jié)制動力F和制動功率p的實(shí)施例，
圖3a和3b示出了在同一等級層面以及在不同等級層面上的調(diào)節(jié)單元。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性示出了按照本發(fā)明的制動裝置1的實(shí)施例。制動裝置1具有多 個(gè)設(shè)置在未圖形示出的軌道引導(dǎo)的車輛的轉(zhuǎn)動支柱中的制動缸2。制動缸2包 括可用壓縮空氣填充的制動室，該制動室由運(yùn)動地引導(dǎo)的活塞密封地分隔?；?塞與活塞桿相連，活塞桿又經(jīng)過合適的杠桿機(jī)構(gòu)與至少一個(gè)剎車摩擦片相連， 其中每個(gè)剎車摩擦片面向一個(gè)制動圓盤。為了啟動制動過程對制動缸或者確切 說制動室施加壓力，使分隔制動室的活塞運(yùn)動并且在摩擦接觸的情況下相對于 制動圓盤按壓每個(gè)剎車摩擦片。制動圓盤與同樣未示出的輪軸抗扭地相連，從 而使得轉(zhuǎn)動支柱和由此的軌道引導(dǎo)的車輛減速。在該制動過程中啟動的減速制 動力取決于在制動缸中產(chǎn)生的氣動的壓力。由此經(jīng)過制動缸的壓力可以控制制 動過程。
調(diào)節(jié)單元3用于利用氣動的壓力調(diào)節(jié)制動缸的進(jìn)氣，該調(diào)節(jié)單元與作為用 于連續(xù)的壓力調(diào)整的裝置的模擬變換器4共同起作用，該模擬變換器氣動地與 壓縮空氣供應(yīng)器5和壓力轉(zhuǎn)換器6的控制輸入端相連。壓力轉(zhuǎn)換器6此外還與 預(yù)控制壓力容器7相連并且經(jīng)過其輸出端與制動缸2通信。
特別在軌道車輛中制動缸2是必要的，這些制動缸為了產(chǎn)生必要的制動力 需要相應(yīng)大的體積流的壓縮空氣。
因?yàn)檫@些大的體積流只能費(fèi)事地調(diào)節(jié)，所以設(shè)置壓力轉(zhuǎn)換器6,其將在其第一輸入端上施加的、通過在預(yù)控制壓力容器7中確定的預(yù)控制壓力與控制壓 力成比例地放大?？刂茐毫?由經(jīng)過通信電線8與模擬變換器4相連的調(diào)節(jié)單 元3確定。模擬變換器4例如是對于在制動技術(shù)領(lǐng)域中的專業(yè)人員是公知的電-氣動壓力調(diào)節(jié)閥。其具有產(chǎn)生與電輸入?yún)?shù)、例如電壓U成比例的氣動的壓力 的特性。在此可以產(chǎn)生任意的壓力。調(diào)節(jié)單元3在所示出的實(shí)施例中是被證明 為故障安全的計(jì)算機(jī)，其除了此處描述的制動控制外還接管軌道車輛運(yùn)行中的 其它任務(wù)。在此處描述的實(shí)施例中調(diào)節(jié)單元3包括還用于經(jīng)過未示出的防滑保 護(hù)閥提供防滑保護(hù)的計(jì)算機(jī)。所說的計(jì)算機(jī)例如冗余地實(shí)施。可選地還可以使 用不可編程的電裝置作為調(diào)節(jié)單元。
圖2示出了一個(gè)圖，其中橫坐標(biāo)為軌道車輛的速度v而縱坐標(biāo)為制動力F 和制動功率p。可以看出，直到速度Vs產(chǎn)生恒定的壓力以及由此的恒定制動力 F。在示出的實(shí)施例中Vs等于200km/h。直到轉(zhuǎn)換速度Vs隨著速度v上升輸入 制動圓盤中的制動功率p也連續(xù)上升。超過轉(zhuǎn)換速度vs時(shí)在保持制動力F恒定 的情況下要考慮制動圓盤的熱損壞。為了避免制動圓盤和剎車摩擦片的損壞， 」換照圖1的調(diào)節(jié)單元3與速度成反比地調(diào)整制動力F。如已經(jīng)解釋的，成立如 下關(guān)系p=F*v。如果F-AM/v，則得到制動功率p-A,在此A是比例常數(shù)。 制動功率p保持恒定并且剛好大到能夠避免摩擦接觸元件的損壞。
圖3a解釋了冗余設(shè)置的調(diào)節(jié)單元3。設(shè)置第一調(diào)節(jié)單元3,和第二調(diào)節(jié)單元 32。第一調(diào)節(jié)單元3,設(shè)置在用虛線表示的第一層面上，該層面在等級上位于第 二調(diào)節(jié)單元32的層面之下。這樣的分級結(jié)構(gòu)例如在軌道車輛的控制中是常見的。
圖3b示出了與按照圖3a的實(shí)施例不同的實(shí)施例，其中第一調(diào)節(jié)單元3,和 第二調(diào)節(jié)單元32設(shè)置在一個(gè)共同的等級層面上。
權(quán)利要求
1.一種用于制動車輛的制動裝置(1)，該車輛具有與車輛的輪軸抗扭相連的制動面的，該制動裝置(1)具有可由制動力按壓到制動面上的剎車摩擦片和與調(diào)節(jié)單元(3)耦合的用于產(chǎn)生制動力的控制元件(2)，其中所述調(diào)節(jié)單元(3)與用于采集車輛速度的速度傳感器關(guān)聯(lián)，并且被構(gòu)造為根據(jù)速度來調(diào)整制動力，其特征在于，所述調(diào)節(jié)單元(3)通過用于連續(xù)調(diào)整壓力的裝置(4)與所述控制元件(2)耦合，從而使制動力能夠連續(xù)地與各個(gè)主要速度相匹配。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動裝置(1 )，其特征在于，所述用于連續(xù)調(diào)整 壓力的裝置是模擬變換器(4)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制動裝置(l)，其特征在于，所述用于連續(xù)調(diào)整 壓力的裝置(4)包括通過脈寬調(diào)制控制的二進(jìn)制電磁閥。
4. 才艮據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制動裝置(1)，其特征在于，所述調(diào) 節(jié)單元(3)是電子調(diào)節(jié)單元。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的制動裝置(1 ),其特征在于，所述 調(diào)節(jié)單元(3)是不可編程的電子調(diào)節(jié)單元、氣動調(diào)節(jié)單元或者液壓調(diào)節(jié)單元。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制動裝置(1),其特征在于，設(shè)置了 用于在正常運(yùn)行時(shí)制動車輛的運(yùn)轉(zhuǎn)制動器和用于制動車輛的緊急制動器，其中 該緊急制動器包括所述調(diào)節(jié)單元(3),使得即便在緊急制動的情況下也提供取 決于速度的制動。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制動裝置(1)，其特征在于，所述控 制元件至少是一個(gè)可氣動或液壓響應(yīng)的制動缸(2)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制動裝置(1),其特征在于，所述制動缸(2) 與根據(jù)控制壓力來放大預(yù)控制壓力的壓力轉(zhuǎn)換器(6)的輸出端相連，其中，所 述用于連續(xù)調(diào)整壓力的裝置(4)構(gòu)造為用于調(diào)整該控制壓力。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制動裝置(1),其特征在于，設(shè)置了 用于在故障情況下替代所述調(diào)節(jié)單元(3J的第二調(diào)節(jié)單元(32)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制動裝置(1)，其特征在于，所述第二調(diào)節(jié)單 元(32)和第一調(diào)節(jié)單元(3l)位于不同的等級層面上。
11. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制動裝置(1 )，其特征在于，只要車輛超過閾值速度Vs，所述調(diào)節(jié)單元(3 )就與車輛的速度成反比地調(diào)整制動力。
12. —種用于制動車輛的方法，其中，由速度傳感器采集車輛速度，并且 與速度傳感器相連的調(diào)節(jié)單元(3 )根據(jù)速度用制動力將剎車摩擦片按壓到與車 輛的4侖軸抗扭地相連的制動面上，其特征在于，在超過閾值速度的情況下通過用于連續(xù)調(diào)整壓力的裝置(4)使制動力與 速,變連續(xù)地匹配。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，只要車輛超過閾值速度， 就產(chǎn)生與車輛速度成反比的制動力。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，在調(diào)節(jié)單元故障的 情況下由第二調(diào)節(jié)單元來替代該調(diào)節(jié)單元。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述第二調(diào)節(jié)單元(32) 和所述調(diào)節(jié)單元(3。位于不同的等級層面上。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，由緊急制 動器產(chǎn)生制動力。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于制動具有與車輛的輪軸抗扭地相連的制動面的車輛的制動裝置(1)，具有可由制動力按壓到制動面上的剎車摩擦片和與調(diào)節(jié)單元(3)耦合的用于產(chǎn)生制動力的控制元件(2)，其中所述調(diào)節(jié)單元(3)與用于采集車輛速度的速度傳感器關(guān)聯(lián)，并且被構(gòu)造為根據(jù)速度來調(diào)整制動力，利用該裝置可以在制動面上施加盡可能大的制動力，本發(fā)明提出，所述調(diào)節(jié)單元(3)通過用于連續(xù)調(diào)整壓力的裝置(4)與所述控制元件(2)耦合，從而使制動力可以與各個(gè)主要速度連續(xù)地匹配。優(yōu)選與車輛的速度成反比地調(diào)整制動力。
文檔編號B60T8/17GK101595016SQ200880003231
公開日2009年12月2日 申請日期2008年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月6日
發(fā)明者沃爾克·施米特, 迪特爾·梅沙克 申請人:西門子公司