制动器.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103562589 A (43)申请公布日 2014.02.05 CN 103562589 A (21)申请号 201280023316.1 (22)申请日 2012.05.07 202011050344.5 2011.06.03 DE F16D 66/00(2006.01) F03D 7/02(2006.01) (71)申请人 汉宁卡尔两合有限公司 地址 德国厄灵豪森市 (72)发明人 马尔特舒尔茨 (74)专利代理机构 北京德恒律治知识产权代理 有限公司 11409 代理人 章社杲 孙征 (54) 发明名称 制动器 (57) 摘要 本发明涉及一种制动器， 具体而言。

2、是一种用 于风力发电设备的制动器， 所述制动器具有应变 传感器 （50） ， 所述应变传感器安装到所述制动器 的制动钳 （10） 上并且适用于提供多值数字输出 信号。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2013.11.13 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/EP2012/058366 2012.05.07 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2012/163629 DE 2012.12.06 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图4页。

3、 (10)申请公布号 CN 103562589 A CN 103562589 A 1/1 页 2 1. 一种制动器， 具体而言是一种用于风力发电设备的制动器， 所述制动器包括应变传 感器 （50） ， 所述应变传感器安装到所述制动器的制动钳 （10） 上并且适用于提供多值数字 输出信号。 2. 根据权利要求 1 所述的制动器， 其中所述应变传感器 （50） 包括通信接口， 例如， CAN 总线接口。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的制动器， 其中所述应变传感器 （50） 安装在连接相对的制 动蹄 （20 ； 22） 的所述制动钳 （10） 的一部分上。 4. 根据前述权利要求中任一权利要。

4、求所述的制动器， 其中所述输出信号取决于所述制 动钳 （10） 的变形， 所述变形取决于由所述制动器施加的压力。 5. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的制动器， 其包括温度补偿装置 （62、 60、 50） ， 所述温度补偿装置适用于对所述输出信号的温度依赖性进行补偿， 具体而言是所述输 出信号对所述制动钳 （10） 的取决于温度的变形的依赖性。 6. 根据权利要求 5 所述的制动器， 其中所述温度补偿装置 （62、 60、 50） 包括位置开关 （62） ， 所述位置开关用于在所述制动器离开脱离位置时触发温度补偿操作。 7. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的制动器， 其包括控制件 （。

5、60） ， 所述控制件 适用于取决于所述应变传感器 （50） 的所述输出信号的电流值并且取决于设定点压力来控 制所述制动器的闭合。 8. 根据权利要求 7 所述的制动器， 其中所述控制件 （60） 针对所述制动器的至少一个可 移动制动蹄 （20） 连接到驱动器 （32） 。 9. 一种制动系统， 其包括根据前述权利要求中任一权利要求所述的多个制动器， 其中 每个对应的制动器都允许设定对应的设定点制动力， 所述系统进一步包括故障补偿装置 （70） ， 所述装置适用于在制动器达到设定点制动力时产生误差或者不足的情况下， 为至少 一个其他制动器设定增大的设定点制动力。 权 利 要 求 书 CN 10。

6、3562589 A 2 1/5 页 3 制动器 技术领域 0001 本发明涉及一种制动器， 具体而言涉及一种用于风力发电设备的制动器。具体而 言， 本发明涉及一种具有一组制动蹄以及用于所述制动蹄的驱动机构的制动器。 背景技术 0002 在风力发电设备中， 这种制动器可以用于， 例如， 当负载突然被消除时， 对风力发 电设备的转子进行制动并且使其停止。 所述制动器也可以用作固持制动器， 例如， 用于维护 所述发电设备。 然而根据需要， 这种制动器也可以用作所谓的方位制动器， 所述方位制动器 使风力发电设备的吊舱保持在与各自的风向对齐的位置中。要求此类制动器， 或者用于类 似的大型组件的制动器能吸。

7、收大量的动能。 发明内容 0003 本发明的一个目标在于提供一种制动器， 具体而言是提供一种用于风力发电设备 的制动器， 所述制动器能够对制动过程进行更好的控制。 0004 根据本发明， 这一目标是根据以下特征实现的， 即制动器包括应变传感器， 所述应 变传感器安装在制动器的制动钳上并且适用于提供多值数字输出信号。 0005 术语 “多值信号” 被理解成表示可以采用比二进制信号更多的值的信号。例如， 应 变传感器可以适用于提供一种能够采用多个不同数值的输送信号。 0006 因此， 根据本发明， 应变传感器可以在制动器张紧的同时检测到制动钳的最小变 形， 这种变形能够用于推断压力， 因此在已知制。

8、动器转子以及制动盘的摩擦系数时， 可以用 于推断制动力。例如， 输出信号可以用于控制所述制动器。尤其有利的是数字输出信号允 许与应变传感器进行不受干扰的通信。 0007 从属权利要求中指明了本发明的有用细节和其他发展。 0008 根据本发明的一项有利的进一步发展， 所述制动器包括温度补偿装置， 所述装置 布置用于对输出信号的温度依赖性进行补偿， 尤其是输出内容对制动钳的取决于温度的变 形的依赖性。在风力发电设备中， 制动器暴露在较大的温度变化下， 例如， 这种变化可能由 风力发电设备的吊舱中变化的太阳辐射引起。 因此， 提供了一种制动器， 这种制动器允许对 实际的压力进行更为精确的确定， 从而。

9、能够对实际的制动力进行更为精确的确定。 0009 根据本发明的另一个进一步发展， 此发展也可以与先前提到的进一步发展结合起 来， 提供了一种制动系统， 所述制动系统具有多个所描述类型的制动器， 其中所述系统允许 为对应的制动器设定对应的设定点制动力， 并且其中所述制动系统包括故障补偿装置， 所 述故障补偿装置布置用于在制动器产生误差或者制动器未能达到设定点制动力的情况下， 为所述制动器中的至少一个其他制动器设定一个增大的设定点制动力。 所述设定点制动力 确定了设定点压力。代替间接地通过设定点制动力来限定设定点压力， 它还能够直接设定 所述设定点压力。例如， 基于制动器的应变传感器的数字输出信号。

10、可以检测到达到制动器 的设定点制动力时的不足。因此， 提供了一种具有增大的安全性和可靠性的制动系统。这 说 明 书 CN 103562589 A 3 2/5 页 4 种制动系统对于难以接近进行维修工作的发电设备而言是尤其有利的， 例如， 远离海岸的 风力发电设备， 因此此类发电设备尤其能够从制动系统的增强的可用性中获得益处。 0010 在一项优选实施例中， 所述制动钳得到支撑以进行浮动， 并且包围制动器转子的 边缘并且包括固定的制动蹄和可移动的制动蹄， 其中所述制动器进一步包括用于所述可移 动制动蹄的驱动器， 具体而言是主轴驱动器。 优选地， 所述制动器包括驱动源以及将所述驱 动源连接到所述驱。

11、动器的齿轮机构。 优选地， 所述驱动源是对蜗杆进行驱动的马达， 并且所 述主轴驱动器包括在其外侧形成蜗轮的螺母， 其中所述螺母与所述蜗杆一起形成了蜗杆驱 动器。 附图说明 0011 现在将结合附图来描述实施例实例， 其中 ： 0012 图 1 示出了根据本发明的制动器的截面图 ； 0013 图 2 示出了所述制动器的透视图 ； 0014 图 3 示出了所述制动器的控制件的示意图 ； 以及 0015 图 4 示出了具有四个制动器的制动系统的方框图。 具体实施方式 0016 图1中所示的制动器100具有制动钳10， 所述制动钳借助于凸缘连接件12而连接 到主轴驱动器 16 的驱动器外壳 14。主轴。

12、驱动器 16 具有主轴 18， 正如驱动器外壳 14 一样， 图 1 中以截面形式示出了主轴。 0017 在图 1 中不可见的主轴 18 的端部连接到制动蹄 20（图 2） ， 所述制动蹄被固持在 制动钳 10 中， 使得所述制动蹄在主轴 18 的轴向上是可移动的并且与牢固地固持在制动钳 上的另一个制动蹄 22 相对。如图 2 所示， 制动钳 10 包围着在图 2 中仅局部地用虚线示出 的鼓形制动器转子 24 的边缘。制动蹄 20、 22 设置在制动器转子 24 的相对侧上。制动钳 10 得到支撑， 从而相对于制动器转子24而浮动， 使得当借助于主轴驱动器16而将轴向力施加 在可移动的制动蹄 。

13、20 上时， 这两个制动蹄 20 和 22 会从相对侧均匀地按压制动器转子 24。 0018 如图 1 中可见， 主轴 18 被固持成经由辊体 26 与螺母 28 的内螺纹相啮合。主轴 18、 辊体 26 以及螺母 28 形成了所谓的行星型辊主轴驱动器， 其中辊体 26 像行星齿轮中的 行星一样沿着主轴 18 和螺母 28 滚动。辊体 26 中的每一者在其外围上都具有一系列周向 延伸的环形肋片， 这些肋片以某一节距进行布置， 该节距对应于螺母 28 的内螺纹的节距和 主轴 18 的外螺纹的节距， 使得所述辊体可以与所述内螺纹和所述外螺纹啮合， 并且因此在 螺母28相对于主轴旋转时所述辊体能够将。

14、轴向力从螺母28传输到主轴18。 这些行星型辊 体 26 使得摩擦阻力显著减小。 0019 如图 1 进一步示出， 螺母 28 在其外围上具有齿轮， 该齿轮与可旋转地支撑在驱动 器外壳 14 中的蜗杆 30 相啮合。因此， 螺母 28 和蜗杆 30 一起形成蜗杆驱动器， 其中螺母 28 充当蜗轮。 0020 蜗杆 30 由马达 32（例如电动马达） 来驱动， 所述马达以凸缘方式连接到驱动器外 壳 14， 使得其输出轴 34 与蜗杆 30 共轴。联轴器 36 对蜗杆 30 进行锁定， 以使蜗杆与输出轴 34 共同旋转。根据图 1， 制动钳 10 与驱动器外壳 14 之间的凸缘连接由螺栓 38 形。

15、成。 说 明 书 CN 103562589 A 4 3/5 页 5 0021 为了使主轴驱动器 16 能够将轴向力施加在可移动制动蹄 20（图 2） 上， 主轴 18 必 须得到支撑， 以相对于驱动器外壳 14 是不可旋转的， 但是在轴向上是可滑动的。在图 2 中 所示的实例中， 主轴 18 与驱动器外壳 14 之间的不可旋转连接是由轴承支架 40 形成的， 所 述轴承支架被固定在主轴 18 中从驱动器外壳 14 中突出的一端上。轴承支架 40 借助于螺 栓 42 而固定在轴承块 44 上， 所述轴承块由橡胶弹性材料制成并且它本身借助于螺栓 46 而 固定在驱动器外壳 14 的底部凸缘 48 。

16、上。 0022 当要对制动器转子 24 进行制动时， 蜗杆 30 由马达 32 驱动， 并且螺母 28 相对于主 轴 18 旋转。蜗杆驱动器引起了相当大的减速， 从而使得甚至小尺寸的马达 32 都能够将高 转矩施加在螺母 28 上。 0023 由于轴承支架 40 阻止主轴 18 发生旋转， 因此螺母 28 的旋转会转化成主轴 18 的 轴向运动， 使得可移动的制动蹄 20 被按压在制动器转子 24 上。一旦这两个制动蹄 20、 22 从相对侧啮合制动器转子24， 阻止主轴18发生轴向运动的力便会突然增大。 用于防止主轴 18 旋转所需的转矩也相应地增大。 0024 轴承块 44 的回弹性使得轴。

17、承支架 40 在某种程度上会跟随主轴的轴向运动， 使得 尽管主轴与轴承支架之间的摩擦增加， 制动蹄也可以被紧紧地按压在制动器转子 24 上。轴 承块 44 可以由纤维强化材料制成并且由此可以经配置使得它在轴向上是有弹力的， 但在 旋转方向上是非常刚硬的， 这样在周向上作用的力可以几乎不扭曲地经由螺栓 42、 46 从轴 承支架 40 传输到底部凸缘 48 上， 并且因此， 主轴的旋转被有效地阻止。 0025 图 3 示意性地示出了制动器 100 的截面的局部视图。图中示出了得到可移动支撑 的制动蹄20， 所述制动蹄设置在主轴18的一端， 并且制动蹄22牢固地固持在制动钳10处。 应变传感器 5。

18、0 安装在基本上呈 C 形地连接制动蹄 20、 22 的制动钳 10 的一部分上。 0026 应变传感器 50 适用于检测某一方向上的线性应变， 例如， 应变传感器的纵向方向 上的线性应变。应变传感器经布置使得它对在锁定制动器时发生的制动钳的变形比较敏 感。 具体而言， 所述应变传感器安装在制动钳的一部分上， 该部分在制动器的力生成阶段经 受应变。例如， 在制动钳的背部的所示布局中， 随着制动器钳通过闭合制动蹄 20、 22 而接收 对压力的反作用力， 应变传感器在其纵向方向上受到压缩。 应变传感器的适当位置可以， 例 如， 由数值模拟来确定。 0027 应变传感器 50 包括一体式应变仪条带。

19、装置 52， 所述装置适用于检测应变传感器 50 的两个安装部分 54 之间的应变。例如， 这种具有一体式测量放大器和 CAN 总线接口 56 的应变传感器可以从德国弗里德贝格 （Friedberg） 的堡盟 （Baumer） 公司购得， 并且被称作 应变链路 （ “Dehntrafo” ） 。应变传感器 50 包括横向补偿单元， 该横向补偿单元允许纵向方 向上的应变能够独立于横向方向上的任何应变而得到确定。 0028 经由 CAN 总线接口 56， 应变传感器 50 提供了多值数字输出信号， 所述信号取决于 制动钳 10 的变形。如同上文所述， 这种变形取决于制动器施加的压力。因此， 应变传。

20、感器 对取决于压力的制动力进行间接测量。例如， 应变传感器 50 的输出信号可以直接对应变传 感器 50 的纵向方向上的应变状况进行表征。 0029 所述制动器进一步包括连接到驱动器的用于可移动制动蹄 20 的控制件 60。具体 而言， 控制件 60 以马达 32 的形式连接到驱动源。 0030 另外， 控制件 60 经由接口 58 连接到应变传感器 50。例如， 控制件 60 可以适用于 说 明 书 CN 103562589 A 5 4/5 页 6 基于应变传感器 50 的输出信号来确定实际的制动力。 0031 另外， 制动器 100 包括用于检测可移动制动蹄 20 的位置的位置开关 62。。

21、具体而 言， 所述位置开关是设置在制动钳10上或者可移动制动蹄20上的限制开关， 使得当制动蹄 20 离开端位置时， 切换操作得到触发。 0032 切换操作触发了针对应变传感器 50 的输出信号的温度补偿操作。例如， 所述温度 补偿操作可以包括使所述应变传感器 50 归零， 或者由其组成。如果， 由于制动钳 10 的温度 相关的变形， 当制动器仍然处于其脱离状态下时， 应变传感器 50 检测到延伸或者压缩， 那 么这部分检测到的应变可以通过将应变传感器 50 归零得到补偿。随后， 在制动器张紧的过 程中， 应变传感器的输出信号基本上通过制动器施加的制动力 （实际的制动力） 来确定。在 所示的实。

22、例中， 应变传感器 50 的归零由控制件 60 来控制， 所述控制件连接到位置开关 62。 然而， 位置开关 62 也可以直接连接到应变传感器 50。因此， 位置开关 62 以及应变传感器 50和/或控制件60形成了温度补偿装置， 所述温度补偿装置适用于补偿输出信号对制动钳 10 的取决于温度的变形的依赖性。 0033 作为应变传感器 50 的归零的替代， 温度补偿可以由温度补偿操作来执行， 所述操 作包括在控制件 60 的存储器 64 中保存应变传感器 50 的输出信号的电流值。随后， 在制 动器的闭合期间， 可以使用保存的输出信号的初始值来校正应变传感器的对应电流输出信 号， 其表征了制动。

23、钳 10 在离开制动器的脱离位置移动时的应变状况， 这由位置开关来信号 感应。 0034 控制件60适用于取决于应变传感器50的输出信号的电流值并且取决于设定点制 动力来控制制动器的闭合。马达 32 由控制件 60 来控制， 使得在制动器闭合时达到了钳子 10的应变， 该应变对应于设定点制动力。 例如， 控制件60可以适用于闭合所述制动器， 从而 能够达到设定点制动力。 0035 制动器 100 的设定点制动力能够被设定。例如， 控制件 60 可以包括通信接口 66， 通过所述通信接口可以对设定点制动力进行设定。 0036 多个所述类型的制动器 100 可以进行连接以形成制动系统， 例如， 通。

24、过通信接口 66 连接到较高级别的控制件 70。例如， 制动器 100 可以布置在制动器转子 24 的不同的圆 周位置上。 0037 图 4 示出了连接到制动系统的四个制动器 100 上的较高级别的控制件 70。控制 件 70 适用于对制动器 100 的联合制动操作进行触发和 / 或控制。具体而言， 控制件 70 形 成了一种故障补偿装置， 其适用于在达到制动器的设定点制动力时产生误差或不足的情况 下， 为剩余的制动器设定增大的制动力。出于此目的， 控制件 60 适用于经由通信接口 66 提 供实际的制动力以及 / 或者误差信号。代替实际的制动力， 也可以提供实际的压力。例如， 通信接口 66。

25、 可以是 CAN 总线接口。当故障补偿装置接收制动器 100 的误差信号时， 或者当 控制件70检测到未达到制动器100的设定点制动力或者设定点压力时， 此制动器的故障或 者局部故障可以由增大的设定点制动力进行补偿， 并且因此由剩余制动器的设定点压力进 行补偿。 因此， 即使是在制动器发生故障或者发生局部故障的情况下， 也能够实现风力发电 设备的转子的安全制动。 0038 所述故障补偿装置也可以由控制件60形成， 例如， 通过通信接口66彼此连接的控 制件60。 例如， 制动器的每个控制件60都适用于在达到另一制动器的设定点制动力时检测 说 明 书 CN 103562589 A 6 5/5 页。

26、 7 到误差或者不足的情况下， 针对对应的制动器设定增大的设定点制动力。 0039 例如， 控制件 60 可以允许对标准设定点制动力的值以及对增大的设定点制动力 的值进行重新设定。或者， 所述故障补偿装置也可以适用于取决于设定点总制动力以及可 用制动器的数目为制动器中的至少一个其他制动器设定增大的设定点制动力的值。例如， 较高级别的控制件70或者相互连接的控制件60可以适用于取决于设定点总制动力为对应 的制动器设定所述设定点制动力。 0040 在此处所示的实例中， 制动器转子24是圆柱形鼓， 它的旋转轴垂直于主轴18的轴 线延伸并且它的边缘被对应的制动钳 10 包围。相应地， 制动蹄 20 和 22 配置成分别与制动 器转子 24 的内表面和外表面的曲率相匹配。 0041 在另一项实施例中， 制动器转子也可以是平坦的制动盘。 说 明 书 CN 103562589 A 7 1/4 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103562589 A 8 2/4 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 103562589 A 9 3/4 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 103562589 A 10 4/4 页 11 图 4 说 明 书 附 图 CN 103562589 A 11 。