Автомобільна гальмівна система

Реферат: Винахід належить до сфери машинобудування, а саме до автомобілебудування, зокрема до автомобільних гальмівних систем (АГС). Автомобільна гальмівна система, яка містить систему керування та магнітореологічні гальма, конструкція яких складається з нерухомого феромагнітного корпуса із встановленою на нього немагнітною шліцьовою втулкою, на яку намотано обмотку збудження, шліцьового вала та феромагнітних динамічних та статичних дисків, що занурені у магнітореологічну рідину, при цьому на шліцьову втулку встановлено феромагнітні статичні диски, а феромагнітні динамічні диски змонтовано на шліцьовий вал. На UA 109913 C2 (12) UA 109913 C2 шліцьовий вал змонтовані додатково внутрішні немагнітні кільця та підшипники, на які встановлено нерухомий феромагнітний корпус, що складається з лівої і правої частин, при цьому феромагнітні динамічні диски, внутрішні немагнітні кільця та феромагнітні статичні диски встановлено по черзі, причому феромагнітні динамічні диски і феромагнітні статичні диски утворюють робочий зазор, який повністю заповнений магнітореологічною рідиною. Винахід направлений на вдосконалення конструкції автомобільної гальмівної системи, з метою забезпечення необхідного гальмівного моменту, зменшення масогабаритних показників МРГ, зменшення навантаження на шарові опори, а також зменшення зношування фрикційних гальмівних дисків. UA 109913 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до сфери машинобудування, а саме до автомобілебудування, зокрема до автомобільних гальмівних систем (АГС). Відома АГС, яка складається з магнітореологічних гальм (МРГ) і системи керування (СК) [Design considerations for an automotive magnetorheological brake / K. Karakoc, E. J. Park, A. Suleman // Mehatronics 2008. - Volume 18, issue 8, October 2008. - p. 437-447]. МРГ складається з нерухомого феромагнітного корпусу, обмотки збудження, феромагнітних динамічних і статичних дисків, занурених у магнітореологічну рідину (МРР). Струм подається на обмотку збудження, в'язкість МРР змінюється залежно від магнітного поля. Внутрішнє тертя МРР між феромагнітними динамічними й статичними дисками створює гальмівний момент. Недоліком даної конструкції є збільшення масогабаритних показників при невеликих гальмівних моментах, а також ймовірність виходу з ладу шарових опор за рахунок розміщення всієї конструкції МРГ на шаровій опорі автомобіля. Відома АГС, яка складається із МРГ і СК [Multidisciplinary design optimization of an automotive magnetorheological brake design / E. J. Park, L. F. Luz, A. Suleman // Computers and Structures. Volume 86, Issue 3-5, February 2008]. Запропоноване МРГ складається з нерухомого феромагнітного корпусу, феромагнітних динамічних і статичних дисків, занурених у МРР, і обмотки збудження. Струм подається на обмотку збудження, в'язкість МРР змінюється залежно від магнітного поля, створюючи гальмівний момент. Недоліками даної конструкції є збільшення масогабаритних показників при невеликих гальмівних моментах, а також ймовірність виходу з ладу шарових опор за рахунок розміщення всієї конструкції МРГ на шаровій опорі автомобіля. Найбільш близьким за технічною суттю та результатом, що досягається, є АГС, яка складається із МРГ [Pat. Pub. No.: US 2002/0074196 Al; Automobile Brake Device / II-Rae Park, Ulsan (KR) - Antonelli Terry Stout and Kraus Suite 1800, 1300 North Seventeenth street, Arlington, VA 22209 -Filed Dec. 12, 2001: Date of patent Jun. 20, 2002. - 6 p.: 3 drawing]. Феромагнітний динамічний диск знаходиться усередині нерухомого феромагнітного корпусу. Зазор між корпусом і диском заповнений МРР. Обмотка збудження створює магнітне поле, в'язкість МРР змінюється залежно від величини магнітного поля, у результаті МРР твердіє, створюючи тертя між феромагнітним та динамічним диском, забезпечуючи гальмівний момент. Недоліками даного технічного розв'язку є: - труднощі забезпечення необхідного мінімального гальмівного моменту 500 Н·м при невеликих масогабаритних показниках, через особливості конструкції; - відкидання важких магнітних часточок на периферію через наявність дисків великого діаметра, що знижує ефективність роботи; - закріплення даної системи на шаровій опорі призводить до ймовірності прискореного виходу з ладу шарових опор; - інтенсивне зношування гальмівних фрикційних дисків в умовах змінного руху. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення конструкції АГС з метою забезпечення необхідного гальмівного моменту, зменшення масогабаритних показників МРГ, зменшення навантаження на шарові опори, а також зменшення зношування фрикційних гальмівних дисків. Для розв'язку поставленої задачі МРГ, яке складається з обмотки збудження, нерухомого феромагнітного корпусу, феромагнітних динамічних і статичних дисків, які занурені у МРР, змонтоване не на шарову опору автомобіля, а в диференціал, тим самим зменшуючи навантаження на шарові опори. Поставлена задача вирішується шляхом монтажу в диференціал МРГ, яке складається з обмотки збудження, нерухомого феромагнітного корпусу, феромагнітних динамічних і статичних дисків, які занурені у МРР. Суть технічного рішення пояснюється на фіг. 1-9. Фіг. 1. Загальний вид АГС. Вид А (можливі положення педалі гальма). Фіг. 2. Монтаж МРГ у диференціал. Фіг. 3. Розріз Б-Б (розріз МРГ, вид збоку). Фіг. 4. Розріз Г-Г (розріз МРГ, вид спереду). Фіг. 5. Шліцьове з'єднання МРГ на півосі. Фіг. 6. Варіант МРГ з внутрішнім розташуванням обмотки збудження. Фіг. 7. Загальний вид комбінованої АГС (фрикційне гальмо й МРГ). Фіг. 8. Розподіл магнітного поля у МРГ. Фіг. 9. Принциповий графік залежності збільшення дотичного напруження у МРР від напруженості магнітного поля. АГС складається з педалі гальма 1, на осі 2 якої перебуває енкодер 3, з'єднаний з керуючим мікроконтролером 4 (МКК) через аналогово-цифровий перетворювач 5 (АЦП) (фіг. 1). 1 UA 109913 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 МРГ 6 монтується у диференціал 7 (фіг. 2). МРГ складається зі шліцьового вала 8 (фіг. 3), на який по черзі монтуються феромагнітні динамічні диски 9 і внутрішні немагнітні кільця 10. На шліцьовий вал 8 змонтовані підшипники 11 і 12, на які встановлено нерухомий феромагнітний корпус 13. На нерухомий феромагнітний корпус 13, що складається з лівої частини корпуса 14 і правої частини корпуса 15, встановлено немагнітну шліцьову втулку 16, у яку по черзі монтуються феромагнітні статичні диски 17, і зовнішні немагнітні кільця 18. На немагнітну шліцьову втулку 16 намотано обмотку збудження 19, яка закривається феромагнітною втулкою 20 (фіг. 4). Робочий зазор 21, який перебуває між феромагнітними динамічними дисками 9 і феромагнітними статичними дисками 17, заповнений МРР 22, яка утримується манжетними ущільненнями 23 (фіг. 3). На фіг. 5 зображене з'єднання шліцьового вала 8, півосі 24 і посадочної втулки 25. Варіант розміщення обмотки збудження 19 на феромагнітну втулку 26 показано на фіг. 6. При цьому втулку 20 виконано немагнітною. Варіант комбінованого АГС показано на фіг. 7. АГС складається з МРГ 6 і фрикційних гальм 27. АГС працює в такий спосіб. При натисканні педалі гальма 1, у положення «а» (неактивне положення) до положення «б» (фіг. 1) вісь 2 повертається на певний кут, який зчитується енкодером 3 і передає електричні сигнали на АЦП 5. АЦП 5 перетворює їх у дискретний код і передає на керуючий МКК 4, який перетворює їх, і забезпечує живлення необхідною силою струму в обмотці збудження 19 (фіг. 3). Електромагнітне поле, що створюється обмоткою збудження 19 (фіг. 3), проходить через феромагнітну втулку 20, нерухомий феромагнітний корпус 13, замикається через феромагнітні статичні диски 17, феромагнітні динамічні диски 9 і робочі зазори 21, у яких перебуває МРР 22, тим самим замикаючи ланцюг 28. Замкнений ланцюг 28 електричного поля показано пунктирною лінією на фіг. 3, 6. Під дією електромагнітного поля, МРР 22 збільшує свою в'язкість, підвищуючи тертя між феромагнітними статичними дисками 17 і феромагнітними динамічними дисками 9, що призводить до збільшення гальмового моменту на півосях 24. Сила струму, що подається із МКК 4 на обмотку збудження 19, залежить від кута повороту вісі 2 при натисканні педалі гальма 1 (фіг. 1). Залежно від сили струму, яка подається на обмотку збудження 19, МРР 22 у робочому зазорі 21, між феромагнітними статичними дисками 17 і феромагнітними динамічними дисками 9, збільшує або зменшує свою в'язкість (час відгуку МРР - 0,001 сек.). На фіг. 1 представлено три позиції положення педалі гальма 1 залежно від сили натискання на гальмо. При розташуванні педалі гальма 1 до положення «а» гальмування не відбувається. Поступове натискання педалі гальма 1 з позиції «а» до позиції «б» (фіг. 1), призводить до прямопропорційного збільшення в'язкості МРР, і тим самим збільшується гальмівний момент МРР, при цьому сила струму, що подається на обмотку збудження 19, прораховується керуючим МКК 4 таким чином, щоб забезпечити гальмівний момент не менш ніж 500 Н·м на колесо. Комбінована АГС, представлена на фіг. 7, працює в такий спосіб. При натисканні педалі гальма 1 з положення «б» до положення «в» одночасно спрацьовують фрикційні гальма 27 з гідравлічною системою 28 і МРГ 6. У МРГ 6 на обмотку збудження 19 подається необхідна величина сили струму у результаті чого складається достатнє електромагнітне поле. МРГ 6 створює гальмівний момент не менш ніж 500 Н·м на колесо. На фіг. 8 представлено розподіл магнітного поля в МРГ. На фіг. 9 представлено принциповий графік залежності збільшення дотичного напруження у МРР від напруженості магнітного поля. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 55 60 1. Автомобільна гальмівна система, яка містить систему керування та магнітореологічні гальма, конструкція яких складається з нерухомого феромагнітного корпусу із встановленою на нього немагнітною шліцьовою втулкою, на яку намотано обмотку збудження, шліцьового вала та феромагнітних динамічних та статичних дисків, що занурені у магнітореологічну рідину, при цьому на шліцьову втулку встановлено феромагнітні статичні диски, а феромагнітні динамічні диски змонтовано на шліцьовий вал, яка відрізняється тим, що на шліцьовий вал змонтовані 2 UA 109913 C2 5 додатково внутрішні немагнітні кільця та підшипники, на які встановлено нерухомий феромагнітний корпус, що складається з лівої і правої частин, при цьому феромагнітні динамічні диски, внутрішні немагнітні кільця та феромагнітні статичні диски встановлено по черзі, причому феромагнітні динамічні диски і феромагнітні статичні диски утворюють робочий зазор, який повністю заповнений магнітореологічною рідиною. 2. Автомобільна гальмівна система за п. 1, яка відрізняється тим, що магнітореологічні гальма змонтовано по обидва боки диференціалу. 3. Автомобільна гальмівна система за п. 1 або 2, яка відрізняється тим, що виконана комбінованою та додатково включає фрикційні гальма. 3 UA 109913 C2 4 UA 109913 C2 5 UA 109913 C2 6 UA 109913 C2 7 UA 109913 C2 8 UA 109913 C2 9 UA 109913 C2 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 10