專利名稱：一種利用光纖傳感監測剎車片磨損狀況的技術的制作方法
技術領域：
本發明涉及機動車輛制動技術領域，尤其涉及一種監測剎車片磨損狀況的技術。
背景技術：
隨著社會的發展，汽車越來越普及，給人們生活帶來方便的同時，也增大了交通事故的發生概率。在所有意外事故致人死亡的案例中，車禍造成的死亡人數占首位。目前全球每年有127萬人死于車禍，其中很大一部分原因是由于汽車制動系統失靈造成的。車輛的行車制動原理是，剎車片利用摩擦塊與制動盤(鼓)發生摩擦，將車輛的部分動能轉換成熱能，由此來起到制動的目的，因此在汽車的制動系統中，剎車片是最為關鍵的安全零件，直接決定制動效果的好壞。為滿足制動需要，剎車片在設計時摩擦材料具有足夠的厚度，但隨著汽車的使用，摩擦材料會逐漸磨損、變薄，當摩擦塊磨損到一定程度后，仍 可繼續使用，但制動性能將大大降低，很容易因為制動效果不佳而引發安全事故，這時必須更換新的剎車片，才能保證行車安全。而目前的情況是，剎車片摩擦塊的磨損速率受制作材料、駕車習慣、制動使用頻率等多方面因素影響，磨損速率不一，司機無法了解和明確剎車片的磨損情況及更換周期，導致剎車片已嚴重磨損但仍繼續使用，這是導致行車中制動系統失靈引發安全事故的主要原因。目前有些高檔車會配有制動蹄片報警功能，但都是當剎車片磨損到極限時才會報警，正如之前所說，此時剎車片的制動性已經嚴重降低，已不能保證行車的安全。目前唯一能保證及時發現狀況的辦法就是定期去4S店或汽修廠檢查汽車的剎車片，但勢必會給車主帶來一定的麻煩。如果有一種能夠實時監控剎車片狀況的技術，能夠讓司機掌握剎車片磨損情況，做到及時更換新的剎車片，可大大提高行車安全性，降低交通事故發生率。
發明內容
本發明的目的在于提供一種利用光纖傳感監測剎車片磨損狀況的技術，方便司機了解剎車片磨損情況，以便及時更換剎車片，保證行車安全。為實現上述技術目的，本發明是采用以下技術方案實現的—種利用光纖傳感監測剎車片磨損狀況的技術，將光纖位移傳感器應用于制動器上，利用光纖位移傳感器來監測剎車片上摩擦塊的厚度，由此將剎車片的磨損程度以數據的形式呈現出來。將光纖位移傳感器的輸出端口和接收端口并行置入制動盤內，并暴露于摩擦面上；若干反射面置于剎車片摩擦塊的開孔內，反射面圍繞剎車片軸心呈環帶狀分布，反射面可反射入射光束；傳感器主體上連接一數據分析器。所述的輸出端口和接收端口圍繞制動盤軸心呈環帶狀分布。在制動時，剎車片向制動盤方向移動，最終使摩擦塊與制動盤接觸且發生摩擦，光纖位移傳感器的輸出端口將光束呈一定角度發射至反射面上，反射面將光束反射至接收端，根據接收端口接收到的反射光面積及強度，可分析計算出輸出端口與反射面的間距，根據安裝位置，可很輕易的獲得摩擦塊厚度，進而將剎車片磨損程度以數據的形式呈現出來。本發明具有以下有益效果其通過光纖傳感技術監測摩擦塊厚度，讓司機明確剎車片磨損情況，以便及時更換，避免由于制動性能降低而引發安全事故；而無需定期的去4S店、汽修廠進行檢查，節省了一定的時間和金錢；其采用的光纖傳感器最為測量元件，成本低，易于實施，容易普及，且測量精確，可真實反映剎車片磨損情況。
圖I為光纖 位移傳感器工作原理圖。圖2為本發明結構示意圖。圖3為反光面在摩擦塊上分布示意圖。圖4為輸出端或輸入端在制動盤上分布示意圖。圖5、6為摩擦塊厚度連續監測示意圖。
具體實施例方式參看附圖I所示，光纖位移傳感器是一種精確測量位移的元件，具有成本低廉，耐高溫環境的特性，現有成熟的應用技術，適合在制動系統環境的環境中應用。其工作原理為，通過輸出端口 2將光束呈一定角度投射至反光面3上，根據接收端口 I接收到的光線面積、強度及光束入射角度等參數可計算出反光面3與輸出端口 2或接收端口 I的相對位置，以此為參照，可計算出物件的相對位移。參看附圖2、3所示，目前的盤式制動器包括制動盤6、剎車片，剎車片包括鋼板8及與其固定的摩擦塊7，制動時，摩擦塊7與制動盤6發生摩擦，起到制動的目的，因此，只要獲知摩擦塊7厚度變化，即可了解剎車片的磨損情況；結合光纖位移傳感器工作原理，將傳感器主體5連接的輸出端口 2和接收端口 I并行鑲嵌在制動盤6內，并暴露于制動盤6的摩擦面上，在剎車片的摩擦塊7上設有若干開孔9，若干開孔9圍繞剎車片軸心在呈環帶狀分布，開孔9底部通過涂布反光材料形成反光面3，反射面3可將入射光束反射至接收端口I ;傳感器主體5上連接有一小型的數據分析器4 ;數據分析器4可根據傳感器主體5采集的數據，計算出與輸出端口 2和接收端口 I與反光面3的間距，進而可獲知摩擦塊7厚度，最終體現出剎車片的磨損情況，即實現了本發明的目的。參看附圖2、4所示，由于在剎車時，制動盤6與摩擦塊7會發生相對位移，若想實現實時監控，獲得穩定的數據，就必須有連續的數據接收，這就要求輸入端口 2、接收端口 I不能為寬度非常有限的單個單元，必須是連續或者多單元分布的環帶，故本發明所采用的方案是，多組輸出端口 2和接收端口 I圍繞制動盤6軸心呈環帶10分布。參看附圖2、3所示，摩擦塊7的上的開孔3也圍繞剎車片呈環帶狀分布，這樣能夠獲得更充足的數據，并且還可以做到檢測摩擦塊7橫向厚度是否均勻；其中，開孔9的數量沒有特殊要求，開孔9越多取樣頻率越高，數據收集也就越細致，廠家可根據需要控制開孔9的數量。參看附圖2所示，之所以將反射面9設置在剎車片上，一方面是為穩定的獲取數據，另一方面由于剎車片是易耗材料，需要經常更換，而反光面9相對成本較低，對剎車片更換成本影響較小。
參看附圖2所示，由于剎車片磨損數據是在制動過程中產生的，且是實時變化的，為方便隨時都可了解到剎車片磨損情況，數據分析器4連接有一鎖存器11，鎖存器11可記錄最后一次測得的剎車片磨損數據。參看附圖2所示，只有在摩擦塊7與制動盤6接觸時，也就是制動時，光纖位移傳感器才能正確測得摩擦塊7的磨損數據，為避免光纖位移傳感器空耗造成浪費，傳感器主體5連接的開關12設置在制動踏板上，可與制動系統同步啟動。參看附圖5、6所示，最后，以某一剎車片為例來說明本發明的原理。設剎車片設計時摩擦塊7的厚度為10mm，輸入端口 2、接收端口 I寬度均為4. 62mm,兩者間隔2. 31mm,輸入端口 2輸出的光束以30度入射打到反射面3上并經反射，此時的接收端口 I正好處在接收不到反射光的臨界點上；而經過一段時間的行駛，摩擦塊7磨損至厚度6_，此時接收端口I接收到的反射光面積達到100%，因此光纖位移傳感器可在6mm-10mm范圍內實時監測摩擦塊厚度，當然，由圖示可看出，監測范圍受摩擦塊7初始厚度、接收端口 I及輸出端口 2間距、光束入射角度等參數影響，在實際生產中，廠家可以根據實際需要靈活調整監測范圍。·
權利要求
1.一種利用光纖傳感監測剎車片磨損狀況的技術，其特征在于將光纖位移傳感器應用于制動器上，利用光纖位移傳感器來監測剎車片上摩擦塊的厚度，由此將剎車片的磨損程度以數據的形式呈現出來。
2.如權利要求I所述的一種利用光纖傳感監測剎車片磨損狀況的技術，其特征在于將光纖位移傳感器的輸出端口和接收端口并行置入制動盤內，并暴露于摩擦面上；若干反射面置于剎車片摩擦塊的開孔內，反射面圍繞剎車片軸心呈環帶狀分布，反射面可反射入射光束；傳感器主體上連接一數據分析器。
3.如權利要求2所述的一種利用光纖傳感監測剎車片磨損狀況的技術，其特征在于所述的輸出端口和接收端口圍繞制動盤軸心呈環帶狀分布。
4.如權利要求2所述的一種利用光纖傳感監測剎車片磨損狀況的技術，其特征在于，開孔底部通過涂布反光材料形成反光面。
5.如權利要求2所述的一種利用光纖傳感監測剎車片磨損狀況的技術，其特征在于，數據分析器連接有一鎖存器，鎖存器可記錄最后一次測得的剎車片磨損數據。
6.如權利要求2所述的一種利用光纖傳感監測剎車片磨損狀況的技術，其特征在于，傳感器主體連接的開關設置在制動踏板上，可與制動系統同步啟動。
全文摘要
本發明公開了一種利用光纖傳感監測剎車片磨損狀況的技術，其是將光纖位移傳感器應用于制動器上，利用光纖位移傳感器來監測剎車片上摩擦塊的厚度，由此將剎車片的磨損程度以數據的形式呈現出來，讓司機明確剎車片磨損情況，以便及時更換，避免由于制動性能降低而引發安全事故。
文檔編號B60T17/22GK102874247SQ20121040821
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月24日 優先權日2012年10月24日
發明者劉小翼 申請人:劉小翼