阅读说明：本技术 制动器制动力矩传感器 (Brake torque sensor ) 是由 韩正方 韩伍林 李庆胜 侯增敏 赵永磊 崔德军 郝雄毅 于 2020-05-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种制动器制动力矩传感器,其结构包括：开设在制动器制动臂上的长圆形轴孔,用以感受在制动器刹车制动时使制动元件铰接轴能够沿制动摩擦力的方向产生随制动摩擦力的大小而变化的位移量并将所感受到的该位移量转变成在连接板板体上对应的板体形变的连接板,以及用以将连接板上随制动作用而产生的板体形变转换成受力信息,并将该受力信息以电信号或数字信号的形式向外发送的拉压传感器。本发明制动力矩传感器的检测结果与实际结果相符,能够及时检测出制动器发生的意外状况,提醒监管和维护人员及时消除制动器的故障和安全隐患,避免制动器因制动力矩降低或消失所引发的安全事故,有利于实现安全生产。(The invention relates to a brake torque sensor, the structure of which comprises: the brake device comprises a brake arm, a long circular shaft hole arranged on the brake arm of the brake, a connecting plate used for sensing the displacement of a hinge shaft of a brake element along the direction of brake friction force when the brake is applied and converting the sensed displacement into the deformation of a corresponding plate body on the connecting plate body, and a tension and compression sensor used for converting the deformation of the plate body on the connecting plate along with the brake action into stress information and sending the stress information outwards in the form of electric signals or digital signals. The detection result of the braking torque sensor is consistent with the actual result, the accident condition of the brake can be detected in time, supervision and maintenance personnel are reminded to eliminate the fault and potential safety hazard of the brake in time, the safety accident caused by reduction or disappearance of the braking torque of the brake is avoided, and the safe production is favorably realized.)

制动器制动力矩传感器

技术领域

本发明涉及一种制动力矩传感器，具体地说是一种制动器制动力矩传感器。

背景技术

目前，在电力液压臂盘式制动器上安装的一种制动力矩检测装置，是在安装制动弹簧的弹簧盒内加装一个制动弹簧工作压力的压力传感器，制动弹簧的工作压力，基本等同于制动器的制动盘对刹车盘实施摩擦制动时的正压力，利用该正压力的数值乘以制动盘与刹车盘之间的摩擦系数，就可以得出制动盘对刹车盘施加的摩擦力的大小，再结合刹车盘的半径，即可得到制动器的制动力矩，从而实现对制动器制动力矩的检测。

这种检测方式只能检测正常工况下电力液压臂盘式制动器的制动力矩的大小，而一旦发生制动器的制动臂被顶死的情况时，制动弹簧的工作压力仍然存在且没有发生任何变化，此时，制动力矩检测装置仍然可以得出制动力矩正常的检测结果，但实际上制动器此时已经没有任何制动力了。另外，如果发生制动盘上的摩擦片脱落的情况，此时，由于制动弹簧的工作压力仍然存在，制动力矩检测装置也会发出制动力矩正常的检测结果。对于刹车盘上出现的滴油、滴水或摩擦过热等导致制动盘与刹车盘之间的摩擦系数发生变化的情况时，制动力矩检测装置也仍然会发出制动力矩正常的检测结果。

这些与实际情况不符的制动力矩检测结果的出现，究其原因就在于，该制动力矩检测装置是利用正压力推算出的制动摩擦力，而不能够真正地检测出制动摩擦力的大小，因此，检测结果与实际结果不符的情况自然就在所难免。而制动力矩检测装置设置的根本目的就是为了能够及时检测出制动器发生的意外状况，以避免随之发生的安全事故，尽量减少甚至避免人民生命财产的重大损失。

发明内容

本发明的目的就是提供一种制动器制动力矩传感器，以解决制动力矩检测在意外情况下会出现检测结果与事实不符的问题。

本发明的目的是这样实现的：一种制动器制动力矩传感器，包括：

开设在制动器制动臂上用以承载制动元件铰接轴的长圆形轴孔，所述长圆形轴孔的长向与在刹车制动时制动元件的摩擦面上的与制动元件铰接轴的轴心等高位置处所受摩擦力的方向相一致，以在制动器刹车制动时使制动元件铰接轴能够沿所述摩擦力的方向产生随制动摩擦力的大小而变化的位移量；

连接板，为板状体，其一端固定在制动器的制动臂上，另一端通过闭合孔或开口槽套接在制动元件铰接轴上，使制动元件铰接轴的轴心在静态下位于制动臂的所述长圆形轴孔的长向居中位置处，从而使制动元件与所述制动臂之间构成悬浮连接；所述连接板用以感受在制动器刹车制动时制动元件铰接轴在所述长圆形轴孔中所产生的制动位移量，并在连接板上产生相对应的板体形变；以及

拉压传感器，固定在连接板板面上的能够产生上述板体形变的最佳位置处，用以将连接板上随制动作用而产生的板体形变转换成受力信息，并将该受力信息以电信号或数字信号的形式向外发送。

所述连接板为具有长方形轮廓的S形板体，所述拉压传感器设置在连接板的板面中部，在将连接板安装到制动器的制动臂上之后，连接板的长向中心线与所述长圆形轴孔的长向中心线相重合。

所述连接板为长方形板体，其固定于制动器制动臂上的固定端是一个短边端，在连接板板体的靠近固定端的两条长边上分别开有矩形槽口，两个矩形槽口的尺寸相同且在连接板上呈对称分布；所述拉压传感器设置在矩形槽口的槽底面上，在将连接板安装到制动器的制动臂上之后，连接板的长向中心线与所述长圆形轴孔的长向中心线相垂直。

所述闭合孔为直径略大于制动元件铰接轴直径的圆孔，或是圆半径略大于制动元件铰接轴半径的长圆孔；所述长圆孔的长向与将连接板安装在制动臂上之后的制动臂的所述长圆形轴孔的长向相垂直。

所述开口槽是去掉一个半圆形孔口的开口长圆孔，所述开口槽的长向与将连接板安装在制动臂上之后的制动臂的所述长圆形轴孔的长向相垂直。

当制动器上的制动元件夹紧设备上的被制动元件而实施制动时，是依靠与被制动元件之间的摩擦力来实现摩擦制动的，制动器制动力矩的大小实际上体现的就是摩擦力的大小；而制动器刹车制动时使制动元件铰接轴在制动臂上的长圆形轴孔中沿该摩擦力方向所产生的位移量是与摩擦力的大小成正比的，因此，只要能够检测出制动元件铰接轴的这个制动位移量，并且转换成能反映摩擦力大小的检测数据，那么也就实现了对制动器摩擦力的检测，再配以制动器被制动元件的半径（即摩擦力的作用力臂），就可以得出制动器制动力矩的大小。即，制动器制动元件在刹车制动时，对被制动元件（圆柱形的刹车鼓或圆盘状的制动盘等）进行夹紧所实施的正压力乘以制动元件与被制动元件之间的摩擦系数，即为制动器制动时所产生的摩擦力，只要能够对制动摩擦力实施检测，那么就可实现对制动器制动力矩的实时检测。

本发明通过将制动臂上的制动元件铰接轴的轴孔开设成长圆形轴孔，通过连接板使制动元件与制动臂之间实现悬浮连接，这样就可以在制动器刹车制动时，就能够使被制动元件铰接轴产生随制动摩擦力大小的变化而变化的制动位移量；而连接板可以很好地感受到这个位移量，并可将所感受到的这个制动位移量转变成连接板的板体形变，再由拉压传感器将连接板上的这个板体形变转换成受力大小的电信号，并将该电信号向外发送，由此实现了对制动器制动摩擦力的实时检测，同样也就实现了对制动器制动力矩的实时检测。本发明的关键就在于此。

本发明还可以这样实现：一种制动器制动力矩传感器，包括：

开设在外抱块式制动器的闸瓦块上用于穿接闸瓦块铰接轴的长圆形轴孔，所述长圆形轴孔的长向与在刹车制动时闸瓦块摩擦面上的与闸瓦块铰接轴的轴心等高位置处所受摩擦力的方向相一致，以在外抱块式制动器刹车制动时使闸瓦块能够沿所述摩擦力的方向产生随制动摩擦力的大小而变化的位移量；

连接板，为板状体，其上端通过圆形轴孔套接在闸瓦块铰接轴上，其下端通过孔轴配合铰接在闸瓦块的侧壁上，使闸瓦块铰接轴的轴心在静态下位于闸瓦块的所述长圆形轴孔的长向居中位置处，从而使闸瓦块与制动臂之间构成悬浮连接；所述连接板用以感受在外抱块式制动器刹车制动时闸瓦块沿所述摩擦力的方向所产生的制动位移量，并在连接板上产生相对应的板体形变；以及

拉压传感器，固定在连接板板面上的能够产生上述板体形变的最佳位置处，用以将连接板上随制动作用而产生的板体形变转换成受力信息，并将该受力信息以电信号或数字信号的形式向外发送。

所述连接板为具有长方形轮廓的S形板体，所述拉压传感器设置在连接板的板面中部，在将所述连接板安装到外抱块式制动器的闸瓦块上之后，连接板的长向中心线与所述长圆形轴孔的长向中心线相重合。

本发明还可以这样实现：一种制动器制动力矩传感器，包括：

开设在臂盘式制动器的制动瓦块上用于穿接制动瓦块铰接轴的长圆形轴孔，所述长圆形轴孔的长向与在刹车制动时制动瓦块摩擦面上的与制动瓦块铰接轴的轴心等高位置处所受摩擦力的方向相一致，以在臂盘式制动器刹车制动时使制动瓦块能够沿所述摩擦力的方向产生随制动摩擦力的大小而变化的位移量；

连接板，为板状体，其下端通过圆形轴孔套接在伸入到制动瓦块背面两肋板之间的制动瓦块铰接轴上，其上端有穿接孔套接在设置于制动瓦块背面两肋板之间的销轴上，使所述连接板纵向设置在制动瓦块背面两肋板之间形成的凹槽中，从而使制动瓦块与制动臂之间构成悬浮连接；所述连接板用以感受在臂盘式制动器刹车制动时制动瓦块沿所述摩擦力的方向所产生的制动位移量，并在连接板上产生相对应的板体形变；以及

拉压传感器，固定在连接板板面上的能够产生上述板体形变的最佳位置处，用以将连接板上随制动作用而产生的板体形变转换成受力信息，并将该受力信息以电信号或数字信号的形式向外发送。

所述连接板为具有长方形轮廓的S形板体，所述拉压传感器设置在连接板的板面中部，在将所述连接板安装到臂盘式制动器的制动瓦块上之后，连接板的长向中心线与所述长圆形轴孔的长向中心线相重合。

本发明克服了现有制动力矩传感器因不能检测制动器的制动摩擦力而导致在制动器意外情况下出现的检测结果与实际情况不符的误报现象，由于是对制动器摩擦力的实时检测，因而其检测结果可随制动元件与被制动元件之间的摩擦系数的变化而变化，并与实际情况相符，由此能够及时检测出制动器发生的意外状况，提醒监管和维护人员及时消除制动器的故障和安全隐患，避免了制动器因制动力矩的降低货消失所引发的安全事故，有利于实现安全生产，有利于生产及输送设备的安全使用，保障了人民生命财产的安全。

附图说明

图1是臂盘式制动器的结构示意图。

图2是本发明制动力矩传感器实施例1的结构示意图。

图3、图4是实施例1所用两种连接板的结构示意图。

图5是本发明制动力矩传感器实施例2的结构示意图。

图6、图7是实施例2所用两种连接板的结构示意图。

图8是本发明制动力矩传感器实施例3的结构示意图。

图9是本发明制动力矩传感器实施例4的结构示意图。

图10是实施例4中的闸瓦块的结构示意图。

图11是本发明制动力矩传感器实施例5的俯视图。

图12是实施例5中制动瓦块的侧向结构示意图。

图13是实施例5的局部结构示意图。

图中：1、制动臂，2、制动瓦块铰接轴，3、长圆形轴孔，4、连接板，5、闭合孔，6、开口槽，7、拉压传感器，8、闸瓦块，9、闸瓦块铰接轴，10、刹车鼓，11、矩形槽口，12、制动瓦块，13、肋板，14、销轴。

具体实施方式

实施例1：

本实施例是适用于臂盘式制动器上的制动器制动力矩传感器。该制动力矩传感器包括开设在制动器制动臂上的长圆形轴孔、连接制动臂和制动瓦块的连接板以及设置在连接板上的拉压传感器等。

在图1所示的臂盘式制动器上，制动臂1上用于承载制动瓦块铰接轴2的轴孔被设计成为长圆形轴孔3，该长圆形轴孔3的长向与在刹车制动时制动瓦块摩擦面上的与制动瓦块铰接轴2的轴心等高位置处所受摩擦力的方向相一致。这样就可以在臂盘式制动器刹车制动时，在该制动摩擦力的作用下，使制动瓦块铰接轴2可以在制动臂1的长圆形轴孔3中沿其长向产生向上或向下的一段移动，形成制动位移量，具体的上下移动方向与被制动元件——制动盘的旋转方向相关，而这个制动位移量的大小则是与臂盘式制动器在制动时对制动盘所施加的正压力以及制动瓦块与制动盘之间的摩擦系数的乘积的大小成正比的。

连接板4是用于检测制动瓦块铰接轴制动位移量的板状结构部件。如图3、图4所示，连接板4的具体结构是，在一块长方形板体的板面上开有两条与板体短边相平行的条缝，两个条缝的开口方向相反，从而将连接板板面分割成三个相对独立又依次相接的部分，由此使得连接板4构成具有长方形轮廓的S形板体。在连接板4的板体上开有套接制动瓦块铰接轴的闭合孔5（图3）或开口槽6（图4）。闭合孔5可以是直径略大于制动瓦块铰接轴直径的圆孔，也可以是圆半径略大于制动瓦块铰接轴半径的长圆孔。而该长圆孔的长向与将连接板4安装在制动臂1上之后的制动臂长圆形轴孔3的长向相垂直（图2）。

闭合孔5或开口槽6开在连接板板体的一端，当连接板4的上端被固定到制动器的制动臂1上之后，位于板体下端的闭合孔5或开口槽6即套接在制动瓦块铰接轴2上，而板体的长向中心线则与制动臂1上的长圆形轴孔3的长向中心线保持重合或基本重合（图2）。

图2中，在臂盘式制动器的两组（即4个）制动臂1的内侧面各自安装一个S形板体的连接板4，两个连接板4对称设置，连接板4的上端固定在制动臂1的内侧面，连接板4的下端通过闭合孔5套接在制动瓦块铰接轴2上，使制动瓦块铰接轴的轴心在静态下位于制动臂1的长圆形轴孔3的长向居中位置处，从而通过连接板4使制动瓦块与制动臂1之间构成悬浮连接。在制动器刹车制动时，制动瓦块铰接轴2就会随着制动瓦块一同产生制动位移量，而与之相接的连接板4就可以感受到这个制动位移量，并在连接板4上产生相对应的板体形变。

图2中，拉压传感器7固定在连接板板面上的中部位置，这个位置是连接板能够产生板体形变的最佳位置。拉压传感器7将连接板上随制动作用而产生的板体形变转换成受力信息，并将该受力信息以电信号或数字信号的形式向外发送。该受力信息即可视为是制动器制动时所产生的摩擦力，将该制动摩擦力与制动盘的半径相乘，即可得到制动器的制动力矩。

实施例2：

如图5所示，本实施例也是适用于臂盘式制动器上的制动器制动力矩传感器，其基本结构与实施例1的基本相同，只是连接板的具体结构及安装位置有所不同。

如图6、图7所示，在本实施例中，连接板4为长方形板体，其固定于制动器制动臂1上的固定端是一个短边端，在连接板4的靠近固定端的两条长边上分别开有矩形槽口11，两个矩形槽口的尺寸相同且在连接板板体上呈对称分布，从而使得两个矩形槽口之间的板体呈现颈部特征，成为能够感受制动位移量而产生板体形变的最佳位置处。拉压传感器（未图示）就分别设置在连接板4的这两个矩形槽口11的槽底面上。

在连接板4上既可开出闭合孔5（图6），也可开出开口槽6（图7）。闭合孔5或开口槽6均是开在连接板板体上的与固定端相对的一端，开口槽6的开口位于连接板4的短边上。闭合孔5可以是直径略大于制动瓦块铰接轴直径的圆孔，也可以是圆半径略大于制动瓦块铰接轴半径的长圆孔，长圆孔的长向与将连接板4安装在制动臂1上之后的制动臂长圆形轴孔3的长向相垂直。开口槽6是去掉一个半圆形孔口的开口长圆孔，开口槽的长向与将连接板4安装在制动臂1上之后的制动臂上的长圆形轴孔3的长向相垂直（图5）。

图5中，在将连接板4安装到制动器的制动臂1上之后，连接板4的长向中心线与长圆形轴孔3的长向中心线相垂直。这样，通过在臂盘式制动器的两组制动臂1的内侧面各自安装一个上述的连接板4，每组制动臂上安装的两个连接板4呈对称设置，连接板4的一端固定在制动臂1的侧沿上，连接板4的另一端通过开口槽（或闭合孔）套接在制动瓦块铰接轴2上，使制动瓦块铰接轴的轴心在静态下位于制动臂1的长圆形轴孔3的长向居中位置，从而通过连接板4使制动瓦块与制动臂1之间构成悬浮连接。由于制动瓦块铰接轴2是被连接板4横向挑起，从而使制动瓦块铰接轴2的轴端位于制动臂长圆形轴孔3的长向中部，在制动器刹车制动时，制动瓦块铰接轴2就会随着制动瓦块一同产生竖向的制动位移量，这样，在连接板4上就可以感受到这个制动位移量，并在连接板4的矩形槽口的槽底面上产生对应于制动位移量的板体形变，设置于矩形槽口11的槽底面上的拉压传感器即可将该板体形变转换成受力信息，并将该受力信息以电信号或数字信号的形式向外发送。

实施例3：

本实施例是适用于外抱块式制动器上的制动器制动力矩传感器。该制动力矩传感器包括开设在制动器制动臂上的长圆形轴孔、连接制动臂和闸瓦块的连接板以及设置在连接板上的拉压传感器等。

在图8所示的外抱块式制动器上，在两个制动臂1上各自安装一个制动元件——闸瓦块8，两制动臂1上的用于承载闸瓦块铰接轴9的轴孔被设计成为长圆形轴孔3，该长圆形轴孔3的长向与在刹车制动时闸瓦块摩擦面上的与闸瓦块铰接轴9的轴心等高位置处所受摩擦力的方向相一致。这样就可以在外抱块式制动器刹车制动时，在该制动摩擦力的作用下，使闸瓦块铰接轴9可以在制动臂1的长圆形轴孔3中沿其长向产生向上或向下的一段移动，形成制动位移量，具体的上下移动方向与被制动元件——刹车鼓10的旋转方向相关，而这个制动位移量的大小则是与外抱块式制动器在制动时对刹车鼓所施加的正压力以及闸瓦块与刹车鼓之间的摩擦系数的乘积的大小成正比的。

本实施例中的连接板4的结构与实施例1中的连接板结构相同，不再赘述。

图8中，在外抱块式制动器的两个制动臂1的外侧两面分别安装一个S形板体的连接板4，每个制动臂1上的两个连接板4对称设置，两个制动臂同侧上的两个连接板4也是对称设置。连接板4的上端通过螺栓固定或者凸轴铰接等方式设置在制动臂1的外侧壁上，连接板4的下端则是通过直径略大于铰接轴直径圆形闭合孔套接在闸瓦块铰接轴9上，使闸瓦块铰接轴9的轴心在静态下位于制动臂1的长圆形轴孔3的长向居中位置处，从而通过连接板4使闸瓦块8与制动臂1之间构成悬浮连接。由于闸瓦块8是通过连接板4与制动臂1相接，而闸瓦块铰接轴9的轴端位于制动臂长圆形轴孔3的长向中部，这样，在制动器刹车制动时，连接板4就可以感受到闸瓦块铰接轴9的制动位移量，并在连接板4上产生相对应的板体形变。

图8中，拉压传感器7固定在连接板板面上的中部位置，而这个位置正是连接板能够产生板体形变的最佳位置。拉压传感器7将连接板上随制动作用而产生的板体形变转换成受力信息，并将该受力信息以电信号或数字信号的形式向外发送。

实施例4：

如图9所示，本实施例也是适用于外抱块式制动器上的制动器制动力矩传感器，其也是通过长圆形轴孔3和连接板4构建制动臂1与闸瓦块8之间的悬浮连接，只是将实施例3中的开在制动臂1上的长圆形轴孔3改为开在闸瓦块8上，当然，连接板4的连接方式也就随之产生相应的变化。

如图9所示，本发明制动力矩传感器包括开设在制动器的闸瓦块8上的长圆形轴孔3、连接制动臂1与闸瓦块8的连接板4以及设置在连接板4上的拉压传感器7等部分。

在图9所示的外抱块式制动器上，制动臂1上的用于穿接闸瓦块铰接轴的轴孔仍为圆孔，而开设在闸瓦块8上用于穿接闸瓦块铰接轴9的轴孔被设计为是长圆形轴孔3（图10），该长圆形轴孔3的长向与在刹车制动时闸瓦块摩擦面上的与闸瓦块铰接轴的轴心等高位置处所受摩擦力的方向相一致，以在外抱块式制动器刹车制动时使闸瓦块能够沿所述摩擦力的方向产生随制动摩擦力的大小而变化的位移量。

连接板4的结构与实施例3中的连接板的结构相同，只是安装的方位相反，即，其上端是通过圆形轴孔套接在闸瓦块铰接轴9上，其下端是通过圆孔与凸轴的配合，铰接在闸瓦块8的侧壁上，使闸瓦块铰接轴的轴心在静态下位于闸瓦块8的长圆形轴孔3的长向居中位置处，从而使闸瓦块8与制动臂1之间构成悬浮连接。这样，在制动器刹车制动时，连接板4就可以感受到闸瓦块8的制动位移量，并在连接板4上产生相对应的板体形变。

图9中，拉压传感器7固定在连接板4的板面中部，这里是连接板能够产生板体形变的最佳位置。拉压传感器7将连接板4上随制动作用而产生的板体形变转换成受力信息，并将该受力信息以电信号或数字信号的形式向外发送。

实施例5：

如图11所示，本实施例是适用于臂盘式制动器上的制动器制动力矩传感器，其也是通过长圆形轴孔3和连接板4构建制动臂1与制动瓦块12之间的悬浮连接，只是将实施例1中的开在制动臂1上的长圆形轴孔3改为开在制动瓦块12上，当然，连接板4的设置及连接方式也就随之产生相应的变化。

如图11所示，本发明制动力矩传感器包括开设在制动器制动瓦块12上的长圆形轴孔3、连接制动臂1与制动瓦块12的连接板4以及设置在连接板4上的拉压传感器7等部分。

在图11所示的臂盘式制动器上，制动臂1上的用于穿接制动瓦块铰接轴的轴孔仍为圆孔，而开设在制动瓦块12上用于穿接制动瓦块铰接轴的轴孔被设计为是长圆形轴孔3（图12），该长圆形轴孔3的长向与在刹车制动时制动瓦块摩擦面上的与制动瓦块铰接轴的轴心等高位置处所受摩擦力的方向相一致，以在臂盘式制动器刹车制动时使制动瓦块12可以沿制动摩擦力的方向产生随制动摩擦力的大小而变化的位移量。

连接板4的结构与实施例1中的连接板的结构相同，只是其厚度增加，并且安装的位置发生改变。如图13所示，连接板4的下端是通过圆形轴孔套接在伸入到制动瓦块12背面两条竖向的肋板13之间的制动瓦块铰接轴2上，连接板4的上端开有穿接孔，套接在销轴14上，销轴14穿接在制动瓦块背面的两肋板13上，这样就可使连接板4纵向设置在制动瓦块背面两肋板13之间所形成的凹槽中，并使制动瓦块12与制动臂1之间形成悬浮连接。这样，在制动器刹车制动时，连接板4就可以感受到制动瓦块12沿制动摩擦力的方向所产生的制动位移量，并在连接板4上产生相对应的板体形变。

图11中，在将连接板4安装到臂盘式制动器的制动瓦块12上之后，连接板4的长向中心线是与制动瓦块12上的长圆形轴孔3的长向中心线相重合的（图11）。

图11中，拉压传感器7固定在连接板4的板面中部，这里是连接板4能够产生板体形变的最佳位置。拉压传感器7将连接板4上随制动作用而产生的板体形变转换成受力信息，并将该受力信息以电信号或数字信号的形式向外发送。