專利名稱：汽車制動器間隙實時監(jiān)測和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車制動器系統(tǒng)，特別是涉及一種汽車制動器間隙實時監(jiān)測和自動調(diào)
節(jié)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
汽車制動器系統(tǒng)的可靠性是汽車安全行駛的關(guān)鍵要素，保證合理的制動間隙是制 動系統(tǒng)整車工作的必要條件。對于配備S型凸輪鼓式制動器的氣制動系統(tǒng)，由于行駛過程 中需要頻繁制動，會使制動器發(fā)熱，制動鼓、裝有制動襯片的制動蹄組件等膨脹會使制動間 隙變??；而長期使用會因制動襯片磨損又會造成制動間隙變大。如果不及時調(diào)整，會導(dǎo)致點 剎、拖剎、制動鼓失圓、制動鼓龜裂等現(xiàn)象，給行車造成不安全隱患。因此，實時監(jiān)控各制動 器制動間隙的變化情況是非常重要的，特別是對于具有潛在失控的危害更大的重型卡車和 客車。自動調(diào)整臂則是專為使S型凸輪鼓式制動器制動間隙能夠自動保持在合理值范圍內(nèi) 而設(shè)計的零部件總成。目前的自動調(diào)整臂實際上是一種開環(huán)的機(jī)械自動控制系統(tǒng)，通常僅 限于對制動襯片磨損量的自動補(bǔ)償，即只能對制動間隙實行單向調(diào)節(jié)，這也是造成制動鼓 龜裂或在車輛行駛過程出現(xiàn)爆胎等現(xiàn)象的主要原因之一。另外，無論是采用推桿行程原理 還是采用間隙監(jiān)測原理設(shè)計的自動調(diào)整臂，實際上并非是通過對制動間隙直接監(jiān)測來控制 制動間隙來使制動間隙保持在某一恒定值范圍。前者認(rèn)為制動襯片的磨損必然會使活塞或 氣室的推桿行程產(chǎn)生一個增量，它是基于這一增量的自動控制，忽略了制動臂殼體產(chǎn)生的 超量間隙及彈性轉(zhuǎn)角、制動蹄的彈性轉(zhuǎn)角、凸輪驅(qū)動軸的彈性轉(zhuǎn)角等對行程增量的影響；后 者認(rèn)為制動襯片的磨損必然會使驅(qū)動凸輪軸產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)角增量，它在一定程度上消除了制 動臂殼體產(chǎn)生的超量間隙及彈性轉(zhuǎn)角的影響，但后面幾種對調(diào)節(jié)精度和可靠性的影響依然 存在。這也是這種開環(huán)機(jī)械自動控制系統(tǒng)存在的缺陷之一。 隨著傳感器技術(shù)和電子自動控制技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，早在上世紀(jì)90 年代，專利US4749063就提出了一種基于直接實時監(jiān)測制動間隙量變化的機(jī)、電、氣一體化 的汽車制動器制動間隙閉環(huán)自動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。該方法采用了一種氣體流量傳感 器，通過對流過制動間隙的壓縮空氣流量變化信號的采集、處理和反饋控制來使制動器制 動間隙保持在某一恒定值范圍。但該方法存在著一些缺陷由于壓縮氣體對環(huán)境的敏感性、 滯后性等因素影響了氣體流量傳感器的靈敏度和可靠性等，且這類傳感器的體積比較大； 另外，它只是對制動襯片的過度磨損進(jìn)行報警，并未對車輛運行過程的制動間隙值進(jìn)行實 施顯示。 實際上，各制動器制動間隙的實施監(jiān)測和顯示是非常重要的，特別是對于重型 卡車和客車，可以在早期發(fā)現(xiàn)制動器可能出現(xiàn)的安全隱患，盡量減少事故發(fā)生。專利
US479214、US4800991、US6135242等都是采用機(jī)械式基于推桿行程的制動間隙指示裝置，每 次在停車的情況下需到各車輪出逐個觀察，極為不便；專利US5252735、 US6341670等采用 了電子傳感器和微型計算機(jī)處理來監(jiān)測和集中顯示車輛各制動器的制動間隙，但它們?nèi)匀?是基于對推桿行程變化量感知的，未能有效消除前述分析諸如制動臂殼體產(chǎn)生的超量間隙及彈性轉(zhuǎn)角、制動蹄的彈性轉(zhuǎn)角、凸輪驅(qū)動軸的彈性轉(zhuǎn)角等對監(jiān)測結(jié)果的影響。

發(fā)明內(nèi)容
是針對配備有鼓式凸輪制動器的汽車的制動間隙監(jiān)測和自動控制存在的問題，本 發(fā)明的目的是提供了一種汽車制動器間隙實時監(jiān)測和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括采用電磁渦流式 間隙傳感器來采集車輛各制動器制動間隙的實時信號，然后利用ECU對采集到信號進(jìn)行處 理，并實現(xiàn)各制動器制動間隙的實時顯示、自動調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)值范圍或?qū)收现苿悠鬟M(jìn)行報
氛 本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案實現(xiàn) 本發(fā)明包括布置在鼓式凸輪制動器制動蹄組件上的制動間隙傳感器，布置在氣制
動總閥上的制動系統(tǒng)工作狀態(tài)傳感器，用于各制動器制動間隙信號的采集、處理的電子控
制單元ECU，用于制動間隙值實時顯示和預(yù)設(shè)間隙設(shè)定及故障報警的終端顯示裝置，用作自
動調(diào)節(jié)制動間隙執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電動調(diào)整臂；電子控制單元ECU分別與制動間隙傳感器、制動
系統(tǒng)工作狀態(tài)傳感器、終端顯示裝置、電動調(diào)整臂用信號傳輸線進(jìn)行連接。 所述的制動蹄組件上的制動間隙傳感器為1個，或2 3個在制動蹄組件的圓周
方向上均勻的布置。 所述的電子控制單元ECU包括傳感器信號采集回路、運算回路、電動調(diào)整臂控制 回路、預(yù)設(shè)間隙設(shè)定/存儲回路、故障報警回路、實時制動間隙存儲/顯示回路、電源及其監(jiān) 控回路；運算回路分別與傳感器信號采集回路、電動調(diào)整臂控制回路、預(yù)設(shè)間隙設(shè)定/存儲 回路、故障報警回路、工作間隙存儲/顯示回路、電源及其監(jiān)控回路通過系統(tǒng)總線連接；傳 感器信號采集回路與制動間隙傳感器、制動系統(tǒng)工作狀態(tài)傳感器通過信號傳輸線連接；預(yù) 設(shè)間隙設(shè)定/存儲回路、故障報警回路、實時制動間隙存儲/顯示回路與終端顯示裝置通過 信號傳輸線連接；電動調(diào)整臂控制回路與各電動調(diào)整臂中伺服電機(jī)通過信號傳輸線連接。
所述的電動調(diào)整臂包括伺服電機(jī)、調(diào)整墊片、剛性聯(lián)軸器、蝸桿、蝸輪和調(diào)整臂殼 體；調(diào)整臂殼體內(nèi)部裝有剛性聯(lián)軸器及與其聯(lián)接的蝸桿，與蝸桿相互嚙合的蝸輪；伺服電 機(jī)通過聯(lián)接螺釘固定在調(diào)整臂殼體上，調(diào)整墊片放置在伺服電機(jī)和調(diào)整臂殼體的聯(lián)接面之 間，用于調(diào)整伺服電機(jī)驅(qū)動軸與剛性聯(lián)軸器、蝸桿和調(diào)整臂殼體之間的軸向間隙。
本發(fā)明具有的有益效果是 可以在汽車行駛過程中實時監(jiān)控和集中顯示汽車各制動器制動間隙，且可實現(xiàn)制 動間隙反饋式的雙向調(diào)節(jié)和故障報警，可以及時發(fā)現(xiàn)和減少因制動間隙不合理造成的安全 隱患；通過終端顯示設(shè)備設(shè)定各制動器的預(yù)設(shè)間隙，操作更方便；制動間隙采用電磁渦輪 傳感器，與已有采用氣體流量式制動間隙傳感器的系統(tǒng)相比，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、更可靠；采 用電子控制單元ECU作為集中式信號處理、自動控制方式，與采用分離式電子控制器相比， 成本較低。


圖1是汽車制動間隙實時監(jiān)測和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)布置圖；虛線為信號線，粗實線為
氣動管路線。 圖2是電子控制單元ECU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外圍設(shè)備連接框圖。
4
圖3是電動調(diào)整臂結(jié)構(gòu)圖。 圖4是汽車制動間隙實時監(jiān)測和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的實現(xiàn)方法的流程圖。 圖中1、氣制動總閥，2、制動系統(tǒng)工作狀態(tài)傳感器，3、鼓式凸輪制動器，4、制動間
隙傳感器，5、電動調(diào)整臂，6、電子控制單元ECU， 7、終端顯示裝置，8、伺服電機(jī)，9、調(diào)整墊片，
10、剛性聯(lián)軸器，11、蝸桿，12、蝸輪，13、調(diào)整臂殼體，14、制功鼓表面，15、制動蹄組件，16、制
動襯片，F(xiàn)L、前橋左車輪，F(xiàn)R、前橋右車輪，RL、后橋左車輪，RR、后橋右車輪，A、電源線，B、信
號線、C、制動間隙。
具體實施例方式
如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明包括布置在鼓式凸輪制動器3制動蹄組件上的制動 間隙傳感器4，布置在氣制動總閥1上的制動系統(tǒng)工作狀態(tài)傳感器2，用于各制動器制動間 隙信號的采集、處理的電子控制單元ECU 6，用于制動間隙值實時顯示和預(yù)設(shè)間隙設(shè)定及故 障報警的終端顯示裝置7，用作自動調(diào)節(jié)制動間隙執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電動調(diào)整臂5 ;電子控制單元 ECU 6分別與制動間隙傳感器4、制動系統(tǒng)工作狀態(tài)傳感器2、終端顯示裝置7、電動調(diào)整臂 5用信號傳輸線進(jìn)行連接。制動系統(tǒng)工作狀態(tài)傳感器2是一種類似行程開關(guān)的裝置。
所述的制動蹄組件上的制動間隙傳感器4為1個，或2 3個在制動蹄組件的圓 周方向上均勻的布置。制動間隙傳感器采用的電磁渦流式間隙傳感器。制動間隙傳感器在 前橋左車輪FL、前橋右車輪FR、后橋左車輪RL及后橋右車輪RR安裝和工作方式一樣，以后 橋右車輪RR為例，如圖2所示，制動間隙傳感器4嵌入在制動蹄組件15中，制動間隙傳感 器4探頭位置的制動襯片16開有圓孔，便于電磁渦流信號發(fā)送和反饋，實現(xiàn)對制動鼓表面 14與制動襯片16接觸表面在制動器非工作狀態(tài)時的相對距離(制動間隙C)的監(jiān)測。
所述的電子控制單元ECU 6包括傳感器信號采集回路、運算回路(微型計算機(jī))、 電動調(diào)整臂控制回路、預(yù)設(shè)間隙設(shè)定/存儲回路、故障報警回路、實時制動間隙存儲/顯示 回路、電源及其監(jiān)控回路；運算回路分別與傳感器信號采集回路、電動調(diào)整臂控制回路、預(yù) 設(shè)間隙設(shè)定/存儲回路、故障報警回路、工作間隙存儲/顯示回路、電源及其監(jiān)控回路通過 系統(tǒng)總線連接；傳感器信號采集回路與制動間隙傳感器、制動系統(tǒng)工作狀態(tài)傳感器通過信 號傳輸線連接；預(yù)設(shè)間隙設(shè)定/存儲回路、故障報警回路、實時制動間隙存儲/顯示回路與 終端顯示裝置通過信號傳輸線連接；電動調(diào)整臂控制回路與各電動調(diào)整臂中伺服電機(jī)通過 信號傳輸線連接。 所述的電動調(diào)整臂5包括伺服電機(jī)8、調(diào)整墊片9、剛性聯(lián)軸器10、蝸桿11、蝸輪12 和調(diào)整臂殼體13 ;調(diào)整臂殼體13內(nèi)部裝有剛性聯(lián)軸器10及與其聯(lián)接的蝸桿11，與蝸桿11 相互嚙合的蝸輪12 ;伺服電機(jī)8通過聯(lián)接螺釘固定在調(diào)整臂殼體13上，調(diào)整墊片9放置在 伺服電機(jī)8和調(diào)整臂殼體13的聯(lián)接面之間，用于調(diào)整伺服電機(jī)8驅(qū)動軸與剛性聯(lián)軸器10、 蝸桿11和調(diào)整臂殼體13之間的軸向間隙。在電動調(diào)整臂工作時，伺服電機(jī)驅(qū)動軸通過剛 性聯(lián)軸器將旋轉(zhuǎn)運動傳遞給蝸桿，蝸桿和蝸輪的嚙合驅(qū)動蝸輪旋轉(zhuǎn)，并同時帶動鼓式凸輪 制動器的凸輪軸旋轉(zhuǎn)一個角度完成制動間隙到預(yù)設(shè)間隙值的調(diào)節(jié)。 終端顯示裝置7其功能主要包括實時顯示汽車形式過程中各制動器的制動間 隙；當(dāng)某一制動器的制動間隙無法調(diào)至其基準(zhǔn)間隙值范圍時，對其進(jìn)行故障報警；可以隨 時對汽車各制動器的基準(zhǔn)間隙值范圍進(jìn)行設(shè)定和調(diào)整；制動器間隙實時監(jiān)測和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)本身的電源顯示、故障報警等。
本發(fā)明的工作原理如下 在汽車行駛過程中，制動過程定義為一種從駕駛員踩下制動總閥的制動踏板至完全松開制動踏板的過程。該汽車制動間隙實時監(jiān)測和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的實現(xiàn)方法的流程如圖4所示 在汽車行駛過程中，當(dāng)每次制動過程結(jié)束時，布置在氣制動總閥1上的制動系統(tǒng)工作狀態(tài)傳感器2將向電子控制單元ECU6發(fā)送該汽車制動間隙實時監(jiān)測和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作觸發(fā)信號，電子控制單元ECU 6開始采集各制動器的制動間隙傳感器4獲得的制動間隙信號，電子控制單元ECU 6即時對采集獲得的各制動器的制動間隙信號按以下步驟進(jìn)行處理 1.將各制動器的制動間隙值在終端顯示設(shè)備7上予以顯示； 2.將各制動器的制動間隙值分別與先前存儲在電子控制單元ECU 6中的各自預(yù)設(shè)制動間隙值進(jìn)行比較若各制動器的制動間隙值都在各自預(yù)設(shè)制動間隙值的范圍內(nèi)，則轉(zhuǎn)向步驟5，否則繼續(xù)步驟3; 3.如果某一制動器的制動間隙值超出其預(yù)設(shè)制動間隙值的范圍，但位于系統(tǒng)可調(diào)范圍內(nèi)，則繼續(xù)步驟4，否則向終端顯示設(shè)備7發(fā)送故障報警信號對其進(jìn)行故障報警；
4.前橋左車輪FL、前橋右車輪FR、后橋左車輪RL及后橋右車輪RR上的制動器制動間隙可以分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)過程一樣，這里以后橋右車輪RR上的制動器為例，其測得的制動間隙值在系統(tǒng)可調(diào)范圍內(nèi)，電子控制單元ECU 6根據(jù)該制動器的制動間隙值與其預(yù)設(shè)制動間隙之間的差值向電動調(diào)整臂5中的伺服電機(jī)發(fā)送脈沖信號，啟動電動調(diào)整臂5進(jìn)行制動間隙調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)過程中，該制動器中的制動間隙傳感器不斷地向電子控制單元ECU6發(fā)送調(diào)節(jié)后的制動間隙信號，直到其處于該制動器的預(yù)設(shè)制動間隙值的范圍為止。
5.該汽車制動間隙實時監(jiān)測和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)一次工作過程完成。
無論是在汽車行駛過程還是在汽車停車狀態(tài)，都可以通過終端顯示設(shè)備7進(jìn)行各制動器的預(yù)設(shè)制動間隙進(jìn)行設(shè)定和調(diào)整。
權(quán)利要求
一種汽車制動器間隙實時監(jiān)測和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于包括布置在鼓式凸輪制動器(3)制動蹄組件上的制動間隙傳感器(4)，布置在氣制動總閥(1)上的制動系統(tǒng)工作狀態(tài)傳感器(2)，用于各制動器制動間隙信號的采集、處理的電子控制單元ECU(6)，用于制動間隙值實時顯示和預(yù)設(shè)間隙設(shè)定及故障報警的終端顯示裝置(7)，用作自動調(diào)節(jié)制動間隙執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電動調(diào)整臂(5)；電子控制單元ECU(6)分別與制動間隙傳感器(4)、制動系統(tǒng)工作狀態(tài)傳感器(2)、終端顯示裝置(7)、電動調(diào)整臂(5)用信號傳輸線進(jìn)行連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車制動器間隙實時監(jiān)測和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在 于所述的制動蹄組件上的制動間隙傳感器(4)為1個，或2 3個在制動蹄組件的圓周方 向上均勻的布置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車制動器間隙實時監(jiān)測和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在 于所述的電子控制單元ECU(6)包括傳感器信號采集回路、運算回路、電動調(diào)整臂控制回 路、預(yù)設(shè)間隙設(shè)定/存儲回路、故障報警回路、實時制動間隙存儲/顯示回路、電源及其監(jiān)控 回路；運算回路分別與傳感器信號采集回路、電動調(diào)整臂控制回路、預(yù)設(shè)間隙設(shè)定/存儲回 路、故障報警回路、工作間隙存儲/顯示回路、電源及其監(jiān)控回路通過系統(tǒng)總線連接；傳感 器信號采集回路與制動間隙傳感器、制動系統(tǒng)工作狀態(tài)傳感器通過信號傳輸線連接；預(yù)設(shè) 間隙設(shè)定/存儲回路、故障報警回路、實時制動間隙存儲/顯示回路與終端顯示裝置通過信 號傳輸線連接；電動調(diào)整臂控制回路與各電動調(diào)整臂中伺服電機(jī)通過信號傳輸線連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車制動器間隙實時監(jiān)測和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在 于所述的電動調(diào)整臂(5)包括伺服電機(jī)(8)、調(diào)整墊片(9)、剛性聯(lián)軸器(10)、蝸桿(11)、 蝸輪(12)和調(diào)整臂殼體(13);調(diào)整臂殼體(13)內(nèi)部裝有剛性聯(lián)軸器(10)及與其聯(lián)接的 蝸桿(ll)，與蝸桿(11)相互嚙合的蝸輪(12);伺服電機(jī)(8)通過聯(lián)接螺釘固定在調(diào)整臂殼 體(13)上，調(diào)整墊片(9)放置在伺服電機(jī)(8)和調(diào)整臂殼體(13)的聯(lián)接面之間，用于調(diào)整 伺服電機(jī)(8)驅(qū)動軸與剛性聯(lián)軸器(1Q)、蝸桿(11)和調(diào)整臂殼體(13)之間的軸向間隙。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車制動器間隙實時監(jiān)測和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。包括布置在鼓式凸輪制動器制動蹄組件上的制動間隙傳感器，布置在氣制動總閥上的制動系統(tǒng)工作狀態(tài)傳感器，用于各制動器制動間隙信號的采集、處理的電子控制單元ECU，用于制動間隙值實時顯示和預(yù)設(shè)間隙設(shè)定及故障報警的終端顯示裝置，用作自動調(diào)節(jié)制動間隙執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電動調(diào)整臂；用電子控制單元ECU信號傳輸線進(jìn)行連接。本發(fā)明在汽車行駛過程中實時監(jiān)控和集中顯示汽車各制動器制動間隙，且可實現(xiàn)制動間隙反饋式的雙向調(diào)節(jié)和故障報警，及時發(fā)現(xiàn)和減少因制動間隙不合理造成的安全隱患；通過終端顯示設(shè)備設(shè)定各制動器的預(yù)設(shè)間隙，操作更方便。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、體積小、更可靠，成本較低。
文檔編號B60T17/22GK101704364SQ20091015460
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者張勇為, 陳芨熙, 顧新建, 黃沈權(quán) 申請人:浙江大學(xué)