专利名称：性能优化的紧急制动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制动车辆的制动装置，该车辆具有与车辆的轮轴抗扭 地相连的制动面，该装置具有可由制动力按压到制动面上的刹车摩擦片和与调 节单元耦合的用于产生制动力的控制元件，其中调节单元与用于采集车辆速度 的速度传感器关联，并且被构造为用于根据速度来调整制动力。
此外本发明还涉及一种用于制动车辆的方法，在该方法中由速度传感器采 集车辆的速度，并且与速度传感器相连的调节单元根据速度用制动力将刹车摩 擦片按压到与车辆的轮轴抗扭地相连的制动面上。
背景技术：
这样的制动装置和这样的方法在DE3803639C2中已经公知。那里描述的 气动制动装置具有根据测量参数调整运转制动器的制动力的调节电路。这些测 量参数包括要制动的车辆的通过轴转速表产生的速度值。还可替换地设置测量 传感器，其产生速度值的各个倒数并且传输到调节单元。
在DE19946679C2中同样公知具有调节电路的运转制动器，其被构造为根 据速度调整制动力。此外那里描述的制动系统还包括可以调节小体积流的压力 转换器，该小体积流由压力转换器转换为大体积流。为此可以对压力转换器的 控制输入端施加控制压力，其中压力转换器根据预控制压力放大控制压力。压 力转换器的输出端与被施加了放大了的控制压力的制动缸相连。
在摩擦制动器的情况下，输入到摩擦元件中的功率p是取决于速度的并且 可以通过公式p=F*v来描述，其中F是施加到摩擦元件中的制动力而v是待制 动的车辆的速度。功率p主要输入到与车辆的轮轴抗扭地相连的制动圆盘。但 是太高的功率输入p导致在该制动圆盘的摩擦环(Reibring)中的热压力。在制 动功率过高的情况下该压力导致制动圓盘中的裂缝并且导致其提前磨损。特別
要尽可能地避免制动功率尖峰值的输入。
在高速列车的情况下在高速度的范围中通常将制动力在级别上降低到低值，以将输入的制动功率限制到允许的值。因此根据现有技术例如通常是，在
超过车辆的最大速度的情况下、例如超过200km/h的情况下将制动力在级别上 转换到低值，使得该制动力在超过200km/h的情况下比在低于200km/h的情况 下的小。以这种方式降低输入的制动功率。然而通过在级别上降低制动力不能 提供在不损坏制动圓盘的情况下刚好能产生的最大允许的制动功率。
发明内容
由此本发明要解决的技术问题是，提供一种本文开头提到类型的制动装置 和方法，用于将尽可能大的制动力施加到制动面中而不产生制动面的不可逆转 的损坏。
从本文开头提到的制动装置出发本发明通过如下解决上述技术问题即调 节单元通过用于连续调整压力的装置与控制元件耦合，从而使制动力能够与各 个主要速度连续地匹配。
从本文开头提到的方法出发本发明通过如下解决上述技术问题即在超过 阈值速度的情况下通过用于连续调整压力的装置将制动力与速度连续地匹配。
按照本发明，为了调整制动力采用用于连续调整压力的装置。该装置可以 根据其输入信号或控制信号对连续的输出压力进行调整。由于其输出侧与控制 元件耦合，以这种方式可以产生制动力F的任意的时间变化。冲艮据现有技术采 用分别持续控制的电磁阀，从而在高速度的情况下必须要强制地进行制动力的 有级降低。
用于连续调整压力的装置优选是所谓的模拟变换器。这样的模拟变换器例 如作为电-气动调节阀以德国公司Bosch Rexroth AG的产品名称BRP-IC/EAP41公知。
与之不同，用于连续调整压力的装置包括通过脉宽调制控制的二进制电磁 阀。通过以具有高时钟频率的短脉冲的形式的控制，在二进制的、也就是数字 的电磁阀的输出端可以按照时间平均来设置任意的压力。与电磁阀相比控制元 件输入侧提供可连续改变的压力。由此二进制阀象模拟阀 一样起作用。通过脉 宽调制控制的电磁阀对专业人员来说是公知的，从而对此不需详细讨论。
按照合适的扩展，调节单元是电子调节单元。电子调节单元例如包括可编 程计算机，如已经在轨道引导的车辆中采用的并且例如为提供防滑保护而设置 的。与之不同，调节单元是不可编程的电子调节单元、气动调节单元或者液压 调节单元。
按照本发明的优选实施方式，设置用于在正常运行时制动车辆的运转制动 器和在危险情况下制动车辆的紧急制动器，其中紧急制动器包括调节单元，从 而就是在紧急制动器中也提供取决于速度的制动。按照该优选扩展，在紧急制 动的情况下也提供取决于速度的制动。在此本发明从以下知识出发，即可以用 满足即使是高安全性要求的安全性来保证调节单元的功能。高安全性要求例如 也适用于在轨道引导的车辆的领域内的紧急制动器。按照本发明就是对于紧急 制动器也提供制动力与轨道车辆的速度的连续匹配。
控制元件优选是可气动或者液压动作的制动缸。制动缸合适地具有运动地 引导的分隔壁，例如与活塞杆相连的柱塞液压缸的活塞，其中活塞和由此的活 塞杆经过合适的杠杆机构与刹车摩擦片相连。由此在压力提高的情况下在制动 缸内部制动力提高，利用该制动力将刹车摩擦片压靠到制动面上。
制动缸优选与根据控制压力将预控制压力放大的压力转换器的输出端相 连，在此用于连续调整压力的装置被构造为用于调整控制压力。压力转换器例
如在DE2911074中公知并且应用在由于大的体积流^吏得难以精确调节和调整气 动或液压压力的情况中。借助压力转换器可以精确调整压力转换器输出端上的 压力，在此调节首先仅对与小得多的体积流关联的控制压力起作用。以这种方 式可以更精确地进行整个系统的调节并且由于小的截面可以紧凑地实施预控制 电路。控制压力合适地放大施加在压力转换器第二输入端上的预控制压力。压 力转换器合适地具有与提供液压的或气动的液体的必要的体积流的压力供应器 相连的另一个输入端。
优选设置用于在故障情况下替代调节单元的第二调节单元。以这种方式提 供冗余的调节单元。
合适地，第二调节单元和第一调节单元位于不同的等级层面上。这样的在 不同的等级层面上的调节单元在列车控制中已经公知。由此可以简单的方式将 调节单元集成到已经存在的计算机系统中。
优选只要车辆超过阈值速度，调节单元就与车辆的速度成反比地调整制动 力。如已经结合现有技术解释的，输入到制动面中的功率p可以通过/>式p=F*v 描述，其中F等于制动力而v等于车辆的速度。如果制动力F与速度成反比 F=A*l/v，则得到p二A，其中A是比例常数。以这种方式就是在较高速度的情况下也能保持功率输入p恒定并且可以确定为刚好能避免制动面损坏的最大
值，而同时将尽可能大的制动力F施加到制动面中。
根据按照本发明的方法的优选扩展，由紧急制动器产生制动力。按照本发 明的该优选实施方式，除了运转制动器还将紧急制动器设置为用于提供最大的 制动力，在此同时避免制动面中太高的功率输入。
本发明的其它合适的实施例和优点是以下参考附图对本发明的实施例的 描述的内容，其中相同的附图参照相同的组件
图1以示意图示出了按照本发明的制动装置的实施例，
图2示出了根据车辆速度调节制动力F和制动功率p的实施例，
图3a和3b示出了在同一等级层面以及在不同等级层面上的调节单元。
具体实施例方式
图1示意性示出了按照本发明的制动装置1的实施例。制动装置1具有多 个设置在未图形示出的轨道引导的车辆的转动支柱中的制动缸2。制动缸2包 括可用压缩空气填充的制动室，该制动室由运动地引导的活塞密封地分隔。活 塞与活塞杆相连，活塞杆又经过合适的杠杆机构与至少一个刹车摩擦片相连， 其中每个刹车摩擦片面向一个制动圓盘。为了启动制动过程对制动缸或者确切 说制动室施加压力，使分隔制动室的活塞运动并且在摩擦接触的情况下相对于 制动圆盘按压每个刹车摩擦片。制动圓盘与同样未示出的轮轴抗扭地相连，从 而使得转动支柱和由此的轨道引导的车辆减速。在该制动过程中启动的减速制 动力取决于在制动缸中产生的气动的压力。由此经过制动缸的压力可以控制制 动过程。
调节单元3用于利用气动的压力调节制动缸的进气，该调节单元与作为用 于连续的压力调整的装置的模拟变换器4共同起作用，该模拟变换器气动地与 压缩空气供应器5和压力转换器6的控制输入端相连。压力转换器6此外还与 预控制压力容器7相连并且经过其输出端与制动缸2通信。
特别在轨道车辆中制动缸2是必要的，这些制动缸为了产生必要的制动力 需要相应大的体积流的压缩空气。
因为这些大的体积流只能费事地调节，所以设置压力转换器6,其将在其第一输入端上施加的、通过在预控制压力容器7中确定的预控制压力与控制压 力成比例地放大。控制压力4由经过通信电线8与模拟变换器4相连的调节单 元3确定。模拟变换器4例如是对于在制动技术领域中的专业人员是公知的电-气动压力调节阀。其具有产生与电输入参数、例如电压U成比例的气动的压力 的特性。在此可以产生任意的压力。调节单元3在所示出的实施例中是被证明 为故障安全的计算机，其除了此处描述的制动控制外还接管轨道车辆运行中的 其它任务。在此处描述的实施例中调节单元3包括还用于经过未示出的防滑保 护阀提供防滑保护的计算机。所说的计算机例如冗余地实施。可选地还可以使 用不可编程的电装置作为调节单元。
图2示出了一个图，其中横坐标为轨道车辆的速度v而纵坐标为制动力F 和制动功率p。可以看出，直到速度Vs产生恒定的压力以及由此的恒定制动力 F。在示出的实施例中Vs等于200km/h。直到转换速度Vs随着速度v上升输入 制动圆盘中的制动功率p也连续上升。超过转换速度vs时在保持制动力F恒定 的情况下要考虑制动圆盘的热损坏。为了避免制动圆盘和刹车摩擦片的损坏， 」換照图1的调节单元3与速度成反比地调整制动力F。如已经解释的，成立如 下关系p=F*v。如果F-AM/v，则得到制动功率p-A,在此A是比例常数。 制动功率p保持恒定并且刚好大到能够避免摩擦接触元件的损坏。
图3a解释了冗余设置的调节单元3。设置第一调节单元3,和第二调节单元 32。第一调节单元3,设置在用虚线表示的第一层面上，该层面在等级上位于第 二调节单元32的层面之下。这样的分级结构例如在轨道车辆的控制中是常见的。
图3b示出了与按照图3a的实施例不同的实施例，其中第一调节单元3,和 第二调节单元32设置在一个共同的等级层面上。
权利要求
1.一种用于制动车辆的制动装置(1)，该车辆具有与车辆的轮轴抗扭相连的制动面的，该制动装置(1)具有可由制动力按压到制动面上的刹车摩擦片和与调节单元(3)耦合的用于产生制动力的控制元件(2)，其中所述调节单元(3)与用于采集车辆速度的速度传感器关联，并且被构造为根据速度来调整制动力，其特征在于，所述调节单元(3)通过用于连续调整压力的装置(4)与所述控制元件(2)耦合，从而使制动力能够连续地与各个主要速度相匹配。
2. 根据权利要求1所述的制动装置(1 )，其特征在于，所述用于连续调整 压力的装置是模拟变换器(4)。
3. 根据权利要求l所述的制动装置(l)，其特征在于，所述用于连续调整 压力的装置(4)包括通过脉宽调制控制的二进制电磁阀。
4. 才艮据上述权利要求中任一项所述的制动装置(1)，其特征在于，所述调 节单元(3)是电子调节单元。
5. 根据权利要求1至3中任一项所述的制动装置(1 ),其特征在于，所述 调节单元(3)是不可编程的电子调节单元、气动调节单元或者液压调节单元。
6. 根据上述权利要求中任一项所述的制动装置(1),其特征在于，设置了 用于在正常运行时制动车辆的运转制动器和用于制动车辆的紧急制动器，其中 该紧急制动器包括所述调节单元(3),使得即便在紧急制动的情况下也提供取 决于速度的制动。
7. 根据上述权利要求中任一项所述的制动装置(1)，其特征在于，所述控 制元件至少是一个可气动或液压响应的制动缸(2)。
8. 根据权利要求7所述的制动装置(1),其特征在于，所述制动缸(2) 与根据控制压力来放大预控制压力的压力转换器(6)的输出端相连，其中，所 述用于连续调整压力的装置(4)构造为用于调整该控制压力。
9. 根据上述权利要求中任一项所述的制动装置(1),其特征在于，设置了 用于在故障情况下替代所述调节单元(3J的第二调节单元(32)。
10. 根据权利要求9所述的制动装置(1)，其特征在于，所述第二调节单 元(32)和第一调节单元(3l)位于不同的等级层面上。
11. 根据上述权利要求中任一项所述的制动装置(1 )，其特征在于，只要车辆超过阈值速度Vs，所述调节单元(3 )就与车辆的速度成反比地调整制动力。
12. —种用于制动车辆的方法，其中，由速度传感器采集车辆速度，并且 与速度传感器相连的调节单元(3 )根据速度用制动力将刹车摩擦片按压到与车 辆的4仑轴抗扭地相连的制动面上，其特征在于，在超过阈值速度的情况下通过用于连续调整压力的装置(4)使制动力与 速,变连续地匹配。
13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，只要车辆超过阈值速度， 就产生与车辆速度成反比的制动力。
14. 根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，在调节单元故障的 情况下由第二调节单元来替代该调节单元。
15. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第二调节单元(32) 和所述调节单元(3。位于不同的等级层面上。
16. 根据权利要求12至15中任一项所述的方法，其特征在于，由紧急制 动器产生制动力。
全文摘要
本发明提供了一种用于制动具有与车辆的轮轴抗扭地相连的制动面的车辆的制动装置(1)，具有可由制动力按压到制动面上的刹车摩擦片和与调节单元(3)耦合的用于产生制动力的控制元件(2)，其中所述调节单元(3)与用于采集车辆速度的速度传感器关联，并且被构造为根据速度来调整制动力，利用该装置可以在制动面上施加尽可能大的制动力，本发明提出，所述调节单元(3)通过用于连续调整压力的装置(4)与所述控制元件(2)耦合，从而使制动力可以与各个主要速度连续地匹配。优选与车辆的速度成反比地调整制动力。
文档编号B60T8/17GK101595016SQ200880003231
公开日2009年12月2日 申请日期2008年2月4日 优先权日2007年2月6日
发明者沃尔克·施米特, 迪特尔·梅沙克 申请人:西门子公司