使用mr流體的用于商用車輛的輔助制動器的制造方法

使用mr流體的用于商用車輛的輔助制動器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種使用MR流體的用于商用車輛的輔助制動器，其可以包括：轉子，其聯接至變速器輸出軸，以便一同旋轉；定子，其構造為設置在轉子與變速器殼體之間，并且具有空腔，MR流體填充到空腔中并且轉子的一部分被容納在空腔中；以及定子線圈，其設置在定子的一部分上，并且向MR流體施加磁場，使得由于MR流體的剪切阻抗特性而產生制動扭矩。
【專利說明】
使用MR流體的用于商用車輛的輔助制動器
技術領域
[0001]本發明涉及一種用于商用車輛的輔助制動器。更具體而言，本發明涉及使用磁流變(MR)流體的用于商用車輛的輔助制動器，其因為可以使用少量的流體來提供較大的制動力，因而具有較高的每單位體積或單位重量的制動輸出扭矩，并能夠制造成具有可靠、簡單的結構，并且提高商用車輛的適銷性。
【背景技術】
[0002]—般而言，因為商用車輛的重量很大，因而在主制動器(車輪制動器)被過度使用時所產生的過熱導致的退化現象(由于摩擦熱引起的車輛的制動鼓的燒焦和變形導致的制動力由于制動鼓與制動襯片之間的接觸變差而下降的現象)會引發商用車輛的事故。
[0003]因此，有必要在多數商用車輛中應用輔助制動器。輔助制動器根據控制方法而分為排氣制動、發動機制動和流體式減速器制動等。
[0004]在這些輔助制動器中，流體式減速器制動器廣泛用于重型貨車，這是因為其具有最大的制動扭矩。流體式減速器制動器顯示出具有常用的主制動器制動扭矩的15%的性能，并且通常具有可以在大約為9%斜度的道路上對貨車制動而不使用主制動器的制動能力。
[0005]然而，盡管主制動器顯示出0.5秒或更快的響應特性，但流體式減速器輔助制動器顯示出大約0.9?1.5秒的響應特性，使得流體式減速器輔助制動器的響應速度相比于主制動器要慢得多。
[0006]S卩，如圖1所示，因為變速器輸出軸10和轉子20在流體式減速器制動器不工作時一體旋轉，因而當在轉子20與定子30之間的空間中存在工作流體時，由于流體的粘性阻力而產生了旋轉阻力。
[0007]因此，為了防止旋轉阻力，工作流體存儲在單獨的儲液器中，并當減速器制動器工作時，工作流體通過油栗40而填充工作空間，這樣就需要0.9?1.5秒的操作響應時間，從而減速器制動器難以在緊急情況下使用，并且傾向于僅在需要緩慢制動的情況下易于進行制動。
[0008]盡管如上所述地通過調整流體密度來輸出制動扭矩，但因為流體的粘性特性是恒定的，因此為了調整制動扭矩輸出的幅度，填充轉子20與定子30之間的空間的工作流體的密度(填充該空間的流體量)應當按照需求進行控制。
[0009]因此，在需要快速響應的制動情況下，或者在與主制動器的聯動操作中，制動緩慢且遲緩的進行。
[0010]同時，由于包括轉子20、定子30、工作流體儲液器50以及油栗40等元件，流體式減速器制動器相對于其輸出性能而言具有非常大的外部尺寸及較大的重量，并且考慮到其輸出性能而言是非常昂貴的，因而存在車輛售價上漲的問題。
[0011]同時，因為出于商用車輛安全性的原因，每個國家的法律強制要求應用輔助制動器，因而在未來所需要的是，確保在價格相比于輸出性能而言相對較低從而確保產品競爭力。
[0012]近來，通過主制動控制的數字化而積極地應用了電子制動系統，并在各種情況下嘗試了主制動器和輔助制動器的主動式控制。
[0013]然而，因為流體特性所導致的緩慢的控制響應，流體式減速器制動器的缺點在于控制感覺相比于制動性能不能容易地提高，從而導致在電子控制的與主制動器的聯動操作中存在制動感覺的不足。
[0014]因此，盡管流體式減速器制動器作為輔助制動器具有最高的制動性能，但是其缺點在于由于使用了流體而造成體積大且重量增加。
[0015]因此，需要具有較大制動扭矩且具有較小體積和快速控制特性的減速器式輔助制動器。
[0016]公開于本發明背景部分的信息僅僅旨在增強對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

【發明內容】

[0017]本發明的各個方面致力于提供一種使用磁流變(MR)流體的用于商用車輛的輔助制動器，其中，因為MR流體通過在輔助制動器中施加的磁場所導致的剪切阻力而改變粘性，因而該輔助制動器具有較高的每單位體積或重量輸出比，這是因為可以使用少量的流體來提供較大的制動力，該輔助制動器能夠以可靠且簡單的結構制造，并且通過研發輔助制動器來提高商用車輛的適銷性。
[0018]根據本發明的各個方面，使用的磁流變(MR)流體的用于商用車輛的輔助制動器可以包括:轉子，其聯接至變速器輸出軸，以便一同旋轉;定子，其構造為設置在轉子與變速器殼體之間，并且具有空腔，MR流體填充到空腔中并且轉子的一部分容納在所述空腔中；以及定子線圈，其設置在定子的一部分上，并且向MR流體施加磁場，使得由于MR流體的剪切阻抗特性而產生制動扭矩。
[0019]輔助制動器可以進一步包括:圓周孔，其在圓周方向上形成在定子的空腔中以接收MR流體;通孔，其形成在所述轉子的被容納在空腔中的部分中以接收MR流體；以及流動孔，其形成在轉子的被容納在空腔中的部分中以提供使得通孔中的MR流體流入圓周孔中的通道。
[0020]多個通孔和多個流動孔沿著轉子的圓周方向依次以固定的間隔形成。
[0021]輔助制動器可以進一步包括:線圈控制器，其連接至定子線圈并且構造為通過逐步增加電功率來控制定子線圈的磁力；以及流體供應器，其與線圈控制器聯動并且向空腔供應MR流體。
[0022]流體供應器可以設置有電磁閥和流體缸，電磁閥通過設置在線圈控制器中的多個使能開關而逐步打開和關閉，流體缸構造為向空腔供應MR流體，其中，通過電磁閥的打開和關閉，流體缸可以通過接收被壓縮的空氣而以活塞的方式運動。
[0023]通過提供如上構造的本發明，輔助制動器具有較高每單位體積/重量的輸出比，這是因為可以使用少量流體提供較大的制動力，該制動器能夠以可靠且簡單的結構制造，并且通過研發輔助制動器來提高商用車輛的適銷性。
[0024]應當理解，此處所使用的術語“車輛”或“車輛的”或其它類似術語一般包括機動車輛，例如包括運動型多用途車輛(SUV)、大客車、貨車、各種商用車輛的乘用汽車，包括各種舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合動力車輛、電動車輛、可插式混合動力電動車輛、氫動力車輛以及其它替代性燃料車輛(例如源于非石油的能源的燃料)。本文所指的混合動力車輛為具有兩個或更多個動力源的車輛，例如，具有汽油動力和電動力兩種的車輛。
[0025]在納入本文的附圖以及隨后與附圖一起用于說明本發明某些原理的【具體實施方式】中，本發明的方法和裝置所具有的其它特征和優點將變得清楚或得以更為具體地闡明。
【附圖說明】
[0026]圖1是示出常用的用于商用車輛的輔助制動器的視圖。
[0027]圖2是示出根據本發明的使用磁流變(MR)流體的用于商用車輛的示例性輔助制動器的視圖。
[0028]圖3是示出根據本發明的使用MR流體的用于商用車輛的示例性輔助制動器的工作狀態的視圖，其中圖3中的左側表示施加磁場前的狀態，而圖3中的右側表示施加磁場后的狀態。
[0029 ]圖4A和圖4B是示出應用至根據本發明的使用MR流體的用于商用車輛的示例性輔助制動器的MR流體的特性的示意圖，其中圖4A表示在未施加磁場時MR流體顯示出牛頓流體的特性，而圖4B表示的是MR流體在施加磁場時顯示出的特性。
[0030]應當了解，所附附圖并不必須是按比例繪制的，其呈現了某種程度上經過簡化的說明本發明的基本原理的各個特征。本文所公開的本發明的具體設計特征包括例如具體尺寸、方向、位置和形狀將部分地由具體所要應用和使用的環境來確定。
【具體實施方式】
[0031 ]現在將詳細地參考本發明的各個實施方案，這些實施方案的示例被示出在附圖中并描述如下。雖然本發明與示例性實施方案相結合進行描述，但是應當了解，本說明書并非旨在將本發明限制為那些示例性實施方案。相反，本發明旨在不但覆蓋這些示例性實施方案，而且覆蓋可以包括在由所附權利要求所限定的本發明的精神和范圍之內的各種可替選形式、修改形式、等同形式及其他實施方案。
[0032]根據本發明的使用磁流變(MR)流體的用于商用車輛的輔助制動器100包括轉子110，其聯接至變速器輸出軸101以便一體旋轉;變速器輸出軸101，其聯接至變速器以傳遞驅動力(如圖2所示)；以及定子130，其設置在轉子110與變速器殼體之間，其中，定子130具有空腔133，MR流體120填充到所述空腔133中并且轉子110的一部分容納在空腔133中。
[0033]這里，在定子130的一部分上進一步設置了定子線圈131，定子線圈131向MR流體120施加磁場，使得通過MR流體120的剪切阻力特性來產生制動扭矩。
[0034]因此，在經由變速器輸出軸101傳遞的驅動力來驅動車輛時，當需要制動時，主制動器和輔助制動器100—同對商用車輛進行制動。
[0035]在定子130的對應于轉子110的圓周表面的空腔133中形成了圓周孔135，MR流體120在該圓周孔135中在圓周方向上流動，并且在轉子110中在圓周方向上的多個間隔處形成了多個通孔111。
[0036]因此，當轉子110在填充了MR流體120的空腔133中旋轉時，通過產生最大的由來自定子線圈131的磁場導致的剪切阻力，可以將制動扭矩最大化。
[0037]S卩，由于共同應用了由磁場產生的MR流體120的剪切阻力特性以及由圓周孔135和通孔111(其分別形成在空腔133和轉子110中)產生的牛頓流體屬性(其具有固有的粘性阻力)，可以將制動扭矩最大化。
[0038]優選地，在轉子110中進一步形成流動孔113，MR流體120在該流動孔113中流動，流動孔113中的每一個在徑向方向上從通孔111向圓周孔135延伸。
[0039]即，MR流體120通過通孔111、流動孔113和圓周孔135循環，通過磁場產生的剪切阻力而使得響應速度更快，并且提供了粘性阻力導致的全制動力。
[0040]同時，輔助制動器100進一步包括線圈控制器140(其連接至定子線圈131)，并且逐步提尚電功率，從而控制定子線圈131的磁力。
[0041]輔助制動器100可以進一步包括流體供應器150，其與線圈控制器140聯動并且向空腔133供應MR流體120。
[0042]此時，如圖2所示，流體供應器150包括電磁閥151，其通過設置在線圈控制器140中的多個使能開關(actuating switch) 141而逐步地打開和關閉。
[0043]輔助制動器100包括流體缸153，其用于將MR流體120供應至空腔133，其中，通過電磁閥151的打開和關閉，流體缸153通過接收被壓縮的空氣而以活塞的方式運動。
[0044]在需要對商用車輛進行制動時，依據由駕駛員操縱的制動器踏板下壓角度或者使能開關141的運行數量，通過調整供應至晶體管143的電功率值并且以步進的方式形成磁場強度，從而根據磁場來調整MR流體120的剪切阻力的幅度。
[0045]在與使能開關141的操縱聯動的同時，電磁閥151的打開和關閉區域也以步進方式調整，并且對通過電磁閥151供應的被壓縮空氣的壓縮力進行調整，從而調整從流體缸153供應的MR流體120的量，進而優化了制動力。
[0046]同時，參考圖4A和圖4B，磁流變(MR)流體具有MR效應，其中，當施加磁場時流體流動的阻力增加，并且顯示出與溫斯洛(Winslow)電流變(ER)效應相似的現象。MR流體是順磁粒子分散在低磁導率溶劑中的流體。在不施加磁場時，MR流體顯示出類似牛頓流體的特性(其中粒子自由移動)，但是在施加磁場時，顯示出賓漢(Bingham)流體的特性(其中粒子帶電以形成鏈結構并從而提供屈服應力)。
[0047]即，MR流體120是非膠體溶劑，其中微米(μπι)尺寸的磁粒子分散在不導電的溶劑(例如硅油或礦物油)中。
[0048]因此，如圖3、圖4Α和圖4Β所示，在沒有磁場施加到MR流體120時，磁粒子分散，從而顯示出牛頓流體屬性，但是在通過定子線圈131施加了磁場時，隨著磁場的施加，分散的磁粒子被極化并在相同方向上形成鏈狀束，從而產生了阻抗轉子110的運動的剪切阻力。
[0049]因此，MR流體120產生了阻抗變速器輸出軸1I的旋轉的粘性制動力，也通過僅使用MR流體(其具有與現有的牛頓流體相同的粘性)的剪切阻力特性對變速器輸出軸101進行制動，從而依據所施加的磁場而改變制動輸出。
[0050]通過提供如上構造的本發明，輔助制動器具有較高的每單位體積/重量的輸出比，這是因為可以使用少量流體提供較大的制動力，所述輔助制動器能夠以可靠且簡單的結構制造，并且通過研發具備競爭力的輔助制動器提高商用車輛的適銷性。
[0051]前面對本發明具體示例性實施方案所呈現的描述是出于說明和描述的目的。前面的描述并非意欲窮盡，或者將本發明嚴格限制為所公開的具體形式，顯然，根據上述教導可能進行很多改變和變化。選擇示例性實施方案并進行描述是為了解釋本發明的特定原理及其實際應用，從而使得本領域的其它技術人員能夠實現并利用本發明的各種示例性實施方案及其不同選擇形式和修改形式。本發明的范圍意在由所附權利要求書及其等同形式所限定。
【主權項】
1.一種使用磁流變流體的用于商用車輛的輔助制動器，包括: 轉子，其聯接至變速器輸出軸，以便一同旋轉； 定子，其構造為設置在轉子與變速器殼體之間，并且具有空腔，所述磁流變流體填充到所述空腔中并且轉子的一部分容納在空腔中；以及 定子線圈，其設置在定子的一部分上，并且向磁流變流體施加磁場，使得由于磁流變流體的剪切阻抗特性而產生制動扭矩。2.根據權利要求1所述的使用磁流變流體的用于商用車輛的輔助制動器，進一步包括: 圓周孔，其在圓周方向上形成在所述定子的所述空腔中以接收磁流變流體； 通孔，其形成在所述轉子的被容納在空腔中的部分中以接收磁流變流體；以及流動孔，其形成在轉子的被容納在空腔中的部分中以提供使得所述通孔中的磁流變流體流入所述圓周孔中的通道。3.根據權利要求2所述的使用磁流變流體的用于商用車輛的輔助制動器，其中，多個所述通孔和多個所述流動孔沿著所述轉子的圓周方向依次以固定的間隔形成。4.根據權利要求1所述的使用磁流變流體的用于商用車輛的輔助制動器，進一步包括: 線圈控制器，其連接至所述定子線圈并且構造為通過逐步增加電功率來控制定子線圈的磁力；以及 流體供應器，其與所述線圈控制器聯動并且向所述空腔供應磁流變流體。5.根據權利要求4所述的使用磁流變流體的用于商用車輛的輔助制動器，其中，所述流體供應器設置有電磁閥和流體缸，所述電磁閥通過設置在所述線圈控制器中的多個使能開關而逐步打開和關閉，而所述流體缸構造為將磁流變流體供應至所述空腔，其中，通過所述電磁閥的打開和關閉，流體缸通過接收受壓縮的空氣而以活塞的方式運動。
【文檔編號】B60T1/087GK106015397SQ201510802563
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年11月19日
【發明人】鄭鐘允
【申請人】現代自動車株式會社