CN102001330A - 用于维护制动盘的方法 - Google Patents

Abstract

一种车辆的盘式制动系统，其确定制动盘的实际温度。盘式制动系统比较制动盘的实际温度与制动盘的临界温度。制动盘的临界温度是超过该温度制动盘可能发生损坏和/或变形的温度。当制动盘的实际温度大于制动盘的临界温度时盘式制动系统应用修正措施以防止对制动盘的损坏。修正措施可包括但不局限于：显示警告；调节车辆的牵引控制系统；对车辆调度维护。

Description

用于维护制动盘的方法

技术领域

本发明总体涉及一种用于车辆的盘式制动系统的制动盘，并更具体地涉及一种维护制动盘的方法。

背景技术

盘式制动系统用于使车辆减慢和/或停止。盘式制动系统包括可旋转地联接到车辆的至少一个车轮的制动盘，即，摩擦盘。卡钳将一对制动摩擦衬块固定成邻近制动盘的相对侧面。在应用盘式制动系统时，制动摩擦衬块被迫使与制动盘的两侧面摩擦接合以在它们之间产生摩擦力。通过应用制动摩擦衬块所产生的摩擦力使制动盘减慢和/或停止，由此使附连到制动盘的车轮减慢和/或停止。

通过将制动摩擦衬块应用到制动盘所产生的摩擦力使车轮的转动能转变为热。因此，制动盘受到在盘式制动系统的工作过程中产生的高温。制动盘的过度的过热或者反复和/或长时间暴露于在盘式制动系统的工作过程中产生的高温可能导致制动盘变形。制动盘的变形可使盘式制动系统的有效性降低并引起车辆中非期望的振动。

发明内容

本发明提供了一种维护车辆的盘式制动系统的制动盘的方法。该方法包括：确定制动盘的实际温度；比较所确定的制动盘的实际温度与所限定的制动盘的临界温度，以确定制动盘的实际温度与制动盘的临界温度中的较大者；以及当制动盘的实际温度大于制动盘的临界温度时应用修正措施，以防止对制动盘的损坏。

本发明还提供一种车辆。该车辆包括盘式制动系统。该盘式制动系统包括制动盘。该盘式制动系统还包括构造成感测与盘式制动系统有关的数据的至少一个传感器。该盘式制动系统还包括与所述至少一个传感器通讯的计算机。计算机包括可在其上运行的软件，并构造成接收与盘式制动系统有关的感测到的数据。软件处理感测到的数据，以比较制动盘的实际温度与制动盘的临界温度。当制动盘的实际温度大于制动盘的临界温度时计算机应用修正措施使制动盘的实际温度减小到低于制动盘的临界温度，从而防止对制动盘的损坏。

因此，盘式制动系统监测制动盘的实际温度，并比较制动盘的实际温度与制动盘的临界温度。当制动盘的实际温度上升高于制动盘的临界温度时，盘式制动系统应用修正措施以使制动盘的实际温度减小到低于制动盘的临界温度，由此防止制动盘过度的过热或者制动盘长时间暴露于高温，以防止制动盘变形。通过防止制动盘的可能的变形，保持了盘式制动系统的有效性并延长制动盘的使用寿命。

通过下面结合附图对用于实施本发明的最佳方式的详细描述，本发明的上面的特征和优点以及其它的特征和优点将变得明显。

本发明还提供了如下技术方案：

技术方案1.一种维护车辆的盘式制动系统的制动盘的方法，所述方法包括：

确定所述制动盘的实际温度；

比较所确定的所述制动盘的实际温度与限定的所述制动盘的临界温度，以确定所述制动盘的实际温度与所述制动盘的临界温度中的较大者；以及

当所述制动盘的实际温度大于所述制动盘的临界温度时应用修正措施，以防止对所述制动盘的损坏。

技术方案2.如技术方案1所述的方法，其中确定所述制动盘的实际温度被进一步限定为感测所述制动盘的实际温度。

技术方案3.如技术方案1所述的方法，其中确定所述制动盘的实际温度被进一步限定为计算所述制动盘的实际温度。

技术方案4.如技术方案3所述的方法，其中计算所述制动盘的实际温度被进一步限定为响应事件的发生来计算所述制动盘的实际温度。

技术方案5.如技术方案4所述的方法，其中响应事件的发生来计算所述制动盘的实际温度被进一步限定为响应所述盘式制动系统的应用来计算所述制动盘的实际温度。

技术方案6.如技术方案4所述的方法，其中响应事件的发生来计算所述制动盘的实际温度被进一步限定为响应经过预定的时间间隔来计算所述制动盘的实际温度。

技术方案7.如技术方案3所述的方法，还包括感测计算所述制动盘的实际温度所需要的与所述盘式制动系统有关的数据。

技术方案8.如技术方案7所述的方法，其中感测与所述盘式制动系统有关的数据被进一步限定为感测施加到所述制动盘上的扭矩。

技术方案9.如技术方案7所述的方法，其中感测与所述盘式制动系统有关的数据被进一步限定为感测所述制动盘的角速度。

技术方案10.如技术方案3所述的方法，其中计算所述制动盘的实际温度被进一步限定为求解方程以计算所述制动盘的实际温度，其中所述方程为：

$\frac{T}{P}=\frac{\frac{1}{\left(C_{P}M\right)}}{(s+{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{rotor}})}$

其中：T为所述制动盘的实际温度，P为所述盘式制动系统的输入制动动力，C_p为所述制动盘的比热容，M为所述制动盘的有效质量，s为拉普拉斯变换的复数，以及μ_rotor为所述制动盘的冷却系数。

技术方案11.如技术方案1所述的方法，其中应用修正措施被进一步限定为指示所述制动盘的潜在的过热。

技术方案12.如技术方案1所述的方法，其中所述车辆包括至少一个控制系统，并且所述方法还包括确定所述至少一个控制系统中的一个是否在工作。

技术方案13.如技术方案12所述的方法，还包括调节所述至少一个控制系统使所述制动盘的实际温度降低。

技术方案14.如技术方案1所述的方法，其中应用修正措施被进一步限定为发送信息以调度维护。

技术方案15.如技术方案1所述的方法，其中应用修正措施被进一步限定为显示警告信息。

技术方案16.一种车辆，其包括：

包括制动盘的盘式制动系统；

构造成感测与所述盘式制动系统有关的数据的至少一个传感器；

计算机，所述计算机与所述至少一个传感器通讯，并包括可在其上运行的软件，并构造成接收与所述盘式制动系统有关的感测到的数据；

其中，所述软件处理所述感测到的数据，以比较所述制动盘的实际温度与所述制动盘的临界温度；并且

其中，当所述制动盘的实际温度大于所述制动盘的临界温度时，所述计算机应用修正措施使所述制动盘的实际温度减小到低于所述制动盘的临界温度，从而防止对所述制动盘的损坏。

技术方案17.如技术方案16所述的车辆，其中所述至少一个传感器包括构造成感测所述制动盘的实际温度的温度传感器。

技术方案18.如技术方案16所述的车辆，其中所述软件可运行以求解方程来计算所述制动盘的实际温度；其中所述方程为：

$\frac{T}{P}=\frac{\frac{1}{\left(C_{P}M\right)}}{(s+{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{rotor}})}$

其中：T为所述制动盘的实际温度，P为所述盘式制动系统的输入制动动力，C_p为所述制动盘的比热容，M为所述制动盘的有效质量，s为拉普拉斯变换的复数，以及μ_rotor为所述制动盘的冷却系数。

技术方案19.如技术方案16所述的车辆，还包括牵引控制系统，其中，所述修正措施包括：所述计算机可操作以调节所述牵引控制系统以使降低所述制动盘的实际温度。

技术方案20.如技术方案16所述的车辆，还包括构造成显示警告信息的显示器，其中所述修正措施包括：在所述显示器上显示信息，以指示所述制动盘的所述实际温度大于所述制动盘的临界温度。

附图说明

图1为车辆的示意图。

图2为车辆的盘式制动系统的立体示意图。

图3为示出维护盘式制动系统的制动盘的方法的步骤的流程图。

具体实施方式

参照图1，其中在所有的多个附图中相同的附图标记表示相同的部件，车辆总体示为20。

车辆20包括至少一个具有附连到其上的盘式制动系统24的车轮22。如所示的，车辆20包括四个车轮22。然而，应该认识到，车辆可具有任意数目的车轮22。盘式制动系统24可操作以使盘式制动系统附连到其上的车轮22的旋转减慢和/或停止。

再参照图2，盘式制动系统24包括制动盘26。制动盘26附连到车轮22以便与车轮22一起旋转。如公知的，制动盘26具有相对的平行的侧表面。盘式制动系统24还包括制动卡钳28。制动卡钳28附连到车辆20，并支撑一对制动摩擦衬块30邻近制动盘26的每个相对侧面，即，邻近制动盘26的相对侧表面中的每一个布置一个制动摩擦衬块30。盘式制动系统24还包括执行机构32。执行机构32促使制动摩擦衬块30与制动盘26的相对侧表面摩擦接合以使制动盘26的旋转减慢和/或停止，并由此使车轮22减慢和/或停止。执行机构32可包括液压执行机构、气动执行机构、电动执行机构或者能够使制动摩擦衬块30移动成与制动盘26摩擦接合的一些其它装置。

在盘式制动系统24的运转过程中制动摩擦衬块30与制动盘26的摩擦接合产生大量的热。制动盘26吸收这些热量中的大部分热量，从而使制动盘26的温度升高。制动盘26可包括任何适合的材料并由任何适合的材料制成，例如，钢材、陶瓷材料或者适于作为制动盘26使用的一些其它的材料。制动盘26包括临界温度。临界温度是这样的温度：高于该温度制动盘26可能受损(即，如果制动盘26的实际温度反复地升高到超过临界温度或升高到超过临界温度至极高或过高的水平，制动盘26可能受损)。对制动盘26的损坏可包括但不局限于：制动盘26变形、制动盘26破裂、制动盘26过度磨损或者损害制动盘26在盘式制动系统24内正常运转的一些其它的损坏。临界温度取决于制动盘26所使用的具体材料，并且如果需要可设定在提供充分的安全系数的水平。

盘式制动系统24还包括计算机34。如本领域公知的，计算机34包括处理器36、存储器38以及可在其上运行的软件40。计算机34可包括专门用于盘式制动系统24的单独的计算机，或者可替换地可包括负责控制车辆20的若干不同的系统和运行的车辆控制器。

车辆20包括构造为感测与盘式制动系统24有关的数据的至少一个传感器42。车辆20可包括感测与盘式制动系统24有关的数据以及为车辆20的其它控制系统感测数据的若干传感器42。因此，传感器42可以为车辆20的若干不同的控制系统提供数据，例如，为稳定性控制系统、牵引控制系统、防抱死制动系统、牵引挂车监测系统等提供数据。所述至少一个传感器42可包括构造成用于感测制动盘的实际温度的温度传感器、用于感测制动盘26的角速度的速度传感器、用于感测施加到制动盘26的制动扭矩的扭矩传感器、用于感测制动盘26的加速度的加速度计或者用于感测一些其它形式数据的一些其它的传感器。

计算机34与所述至少一个传感器42通讯。计算机34构造成从车辆20传感器42中的一个或多个接收与盘式制动系统24有关的数据。计算机34可直接连结到传感器42以直接接收数据。可替换地，计算机34可从车辆20的一些其它的控制系统间接地接收数据。

软件40处理感测到的数据(即，从传感器42接收的数据)以比较制动盘26的实际温度与制动盘26的临界温度。如果车辆20包括用于直接感测制动盘26的实际温度的温度传感器，则软件40简单地比较感测到的实际温度与临界温度，从而确定实际温度和临界温度中的较大者。可替换地，软件40可利用其它形式的数据进行确定即估计制动盘26的实际温度。因此，软件40可被运行来求解方程，以计算制动盘26的实际温度。下面给出了用于计算制动盘26的实际温度的一个方程，其作为拉普拉斯形式的一阶动力学方程--方程1，

$\frac{T}{P}=\frac{\frac{1}{\left(C_{P}M\right)}}{(s+{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{rotor}})}---1)$

其中：T为制动盘26的实际温度，P为盘式制动系统24的输入制动动力，C_p为制动盘26的比热容，M为制动盘26的有效质量，s为拉普拉斯变换的复数，以及μ_rotor为制动盘26的冷却系数。

方程1还可以下面的离散时间的形式的方程2表示(其中t为采样间隔)，在迭代n处，

$T(n+1)=T\left(n\right)+\mathrm{\Δt}(\frac{\mathrm{\τ\ω}}{C_{P}M}-{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{rotor}}(T\left(n\right)-T_{\mathrm{ambient}}))----2)$

其中：T(n+1)为迭代n+1时制动盘26的实际温度，T(n)为迭代n时制动盘26的实际温度，Δt为迭代(n)与迭代(n+1)之间的时间间隔，τ为由盘式制动系统24施加到制动盘26的制动扭矩，ω为制动盘26的角速度，μ_totor为制动盘26的冷却系数，以及T_ambient为车辆20附近的环境温度。

如果计算机34确定制动盘26的实际温度大于制动盘26的临界温度，则计算机34应用修正措施使制动盘26的实际温度减小到低于制动盘26的临界温度。应用修正措施来防止当制动盘26的实际温度大于制动盘26的临界温度时对制动盘26的损坏，例如，变形。

修正措施可包括所采取的可直接或间接导致降低制动盘26的实际温度的任何措施。修正措施可包括但不局限于：向车辆20的操作者显示警告、自动调度对盘式制动系统24的维护、减小施加到制动盘26的制动扭矩、或者可最终导致制动盘26的温度减小的一些其它的措施。例如，如果车辆20配备有将制动扭矩选择性地施加到车辆20的车轮22用以维持对车辆20的控制的牵引控制系统，则修正措施可包括计算机34，该计算机可操作以调节牵引控制系统的操作从而将制动扭矩施加到车辆20的其它车轮22上借此使制动盘26的实际温度降低。另外，车辆20可配备有构造成用于显示警告信息的显示器44，其中修正措施包括在显示器44上显示信息来指示例如制动盘26的实际温度大于制动盘26的临界温度、盘式制动系统24需要维护、指导操作者继续驱动车辆20以将空气流供给制动盘26从而使制动盘26冷却的说明、或者旨在最终使制动盘26的温度降低的一些其它的说明或警告。

参照图3，本发明还提供了维护盘式制动系统24的制动盘26的方法。该方法包括限定制动盘26的临界温度，示为46。如上所述，临界温度是这样的温度：超过该温度可能发生对制动盘26的损坏。临界温度可被限定在比可能发生损坏时的温度略低的温度，从而提供系统的安全系数。

该方法还包括确定制动盘26的实际温度，示为48。如果车辆20配备有用于感测制动盘26的实际温度的温度传感器，则确定制动盘26的实际温度可被进一步限定为感测制动盘26的实际温度。

如果车辆20没有配备有温度传感器，则确定制动盘26的实际温度可被进一步限定为计算制动盘26的实际温度。计算制动盘26的实际温度可被进一步限定为响应事件的发生计算制动盘26的实际温度。事件包括但不局限于：应用盘式制动系统24、经过预定时间间隔、应用车辆20的一个或多个其它的控制系统、或者可指示制动盘26的温度应被监测的一些其它的事件。

该方法可还包括感测计算制动盘26的实际温度所必需的与盘式制动系统24有关的数据，示为50。如上所述，所感测的数据可包括施加到制动盘26的制动扭矩、制动盘26的角速度、时间间隔、或者被计算机34利用来计算制动盘26的实际温度的一些其它的数据。

计算制动盘26的实际温度可被进一步限定为求解方程来计算制动盘26的实际温度。如上所述，计算机34求解的方程可包括方程：

$\frac{T}{P}=\frac{\frac{1}{\left(C_{P}M\right)}}{(s+{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{rotor}})}$

其中：T为制动盘26的实际温度，P为盘式制动系统24的输入制动动力，C_p为制动盘26的比热容，M为制动盘26的有效质量，s为拉普拉斯变换的复数，以及μ_rotor为制动盘26的冷却系数。应该认识到，计算机34也可以利用并求解一些其它的方程来计算制动盘26的实际温度，这些方程利用其它感测到的数据和制动盘26的材料性质来计算制动盘26的实际温度。

该方法还包括比较所确定的制动盘26实际温度与所限定的制动盘26临界温度，示为52。使制动盘26的实际温度与制动盘26的临界温度比较，以确定制动盘26的实际温度与制动盘26的临界温度中的较大者。

如果制动盘26的临界温度大于制动盘26的实际温度，则不采取动作，示为54。然而，如果制动盘26的实际温度大于制动盘26的临界温度，则该方法还包括应用修正措施以防止对制动盘26的损坏，示为58。应用修正措施可被进一步限定为：指示制动盘26的潜在的过热，示为60；显示警告信息，示为58；或者发送信息以调度维护，示为64。

如果车辆20包括至少一个控制系统，例如，牵引控制系统，则该方法可还包括确定该至少一个控制系统是否在工作，示为66。如果该至少一个控制系统正在工作，则修正措施可包括调节该至少一个控制系统使制动盘26的实际温度下降，示为68。如上所述，控制系统可包括：例如，稳定性控制系统、牵引控制系统、防抱死制动系统或者一些其它的类似的系统，而对控制系统的调节可包括：例如，减小施加到制动盘26的制动扭矩以使制动盘26的实际温度降低。

尽管详细地描述了实施本发明的最佳模式，但熟悉本发明所属技术领域的技术人员将意识到：用于实施本发明的各种可替换的设计和实施例在所附权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种维护车辆的盘式制动系统的制动盘的方法，所述方法包括：

确定所述制动盘的实际温度；

比较所确定的所述制动盘的实际温度与限定的所述制动盘的临界温度，以确定所述制动盘的实际温度与所述制动盘的临界温度中的较大者；以及

当所述制动盘的实际温度大于所述制动盘的临界温度时应用修正措施，以防止对所述制动盘的损坏。

2.如权利要求1所述的方法，其中确定所述制动盘的实际温度被进一步限定为感测所述制动盘的实际温度。

3.如权利要求1所述的方法，其中确定所述制动盘的实际温度被进一步限定为计算所述制动盘的实际温度。

4.如权利要求3所述的方法，其中计算所述制动盘的实际温度被进一步限定为响应事件的发生来计算所述制动盘的实际温度。

5.如权利要求4所述的方法，其中响应事件的发生来计算所述制动盘的实际温度被进一步限定为响应所述盘式制动系统的应用来计算所述制动盘的实际温度。

6.如权利要求4所述的方法，其中响应事件的发生来计算所述制动盘的实际温度被进一步限定为响应经过预定的时间间隔来计算所述制动盘的实际温度。

7.如权利要求3所述的方法，还包括感测计算所述制动盘的实际温度所需要的与所述盘式制动系统有关的数据。

8.如权利要求7所述的方法，其中感测与所述盘式制动系统有关的数据被进一步限定为感测施加到所述制动盘上的扭矩。

9.如权利要求7所述的方法，其中感测与所述盘式制动系统有关的数据被进一步限定为感测所述制动盘的角速度。

10.一种车辆，其包括：

包括制动盘的盘式制动系统；

构造成感测与所述盘式制动系统有关的数据的至少一个传感器；

计算机，所述计算机与所述至少一个传感器通讯，并包括可在其上运行的软件，并构造成接收与所述盘式制动系统有关的感测到的数据；

其中，所述软件处理所述感测到的数据，以比较所述制动盘的实际温度与所述制动盘的临界温度；并且

其中，当所述制动盘的实际温度大于所述制动盘的临界温度时，所述计算机应用修正措施使所述制动盘的实际温度减小到低于所述制动盘的临界温度，从而防止对所述制动盘的损坏。

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