使用mr流体的用于商用车辆的辅助制动器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种使用MR流体的用于商用车辆的辅助制动器，其可以包括：转子，其联接至变速器输出轴，以便一同旋转；定子，其构造为设置在转子与变速器壳体之间，并且具有空腔，MR流体填充到空腔中并且转子的一部分被容纳在空腔中；以及定子线圈，其设置在定子的一部分上，并且向MR流体施加磁场，使得由于MR流体的剪切阻抗特性而产生制动扭矩。
【专利说明】
使用MR流体的用于商用车辆的辅助制动器
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于商用车辆的辅助制动器。更具体而言，本发明涉及使用磁流变(MR)流体的用于商用车辆的辅助制动器，其因为可以使用少量的流体来提供较大的制动力，因而具有较高的每单位体积或单位重量的制动输出扭矩，并能够制造成具有可靠、简单的结构，并且提高商用车辆的适销性。
【背景技术】
[0002]—般而言，因为商用车辆的重量很大，因而在主制动器(车轮制动器)被过度使用时所产生的过热导致的退化现象(由于摩擦热引起的车辆的制动鼓的烧焦和变形导致的制动力由于制动鼓与制动衬片之间的接触变差而下降的现象)会引发商用车辆的事故。
[0003]因此，有必要在多数商用车辆中应用辅助制动器。辅助制动器根据控制方法而分为排气制动、发动机制动和流体式减速器制动等。
[0004]在这些辅助制动器中，流体式减速器制动器广泛用于重型货车，这是因为其具有最大的制动扭矩。流体式减速器制动器显示出具有常用的主制动器制动扭矩的15%的性能，并且通常具有可以在大约为9%斜度的道路上对货车制动而不使用主制动器的制动能力。
[0005]然而，尽管主制动器显示出0.5秒或更快的响应特性，但流体式减速器辅助制动器显示出大约0.9?1.5秒的响应特性，使得流体式减速器辅助制动器的响应速度相比于主制动器要慢得多。
[0006]S卩，如图1所示，因为变速器输出轴10和转子20在流体式减速器制动器不工作时一体旋转，因而当在转子20与定子30之间的空间中存在工作流体时，由于流体的粘性阻力而产生了旋转阻力。
[0007]因此，为了防止旋转阻力，工作流体存储在单独的储液器中，并当减速器制动器工作时，工作流体通过油栗40而填充工作空间，这样就需要0.9?1.5秒的操作响应时间，从而减速器制动器难以在紧急情况下使用，并且倾向于仅在需要缓慢制动的情况下易于进行制动。
[0008]尽管如上所述地通过调整流体密度来输出制动扭矩，但因为流体的粘性特性是恒定的，因此为了调整制动扭矩输出的幅度，填充转子20与定子30之间的空间的工作流体的密度(填充该空间的流体量)应当按照需求进行控制。
[0009]因此，在需要快速响应的制动情况下，或者在与主制动器的联动操作中，制动缓慢且迟缓的进行。
[0010]同时，由于包括转子20、定子30、工作流体储液器50以及油栗40等元件，流体式减速器制动器相对于其输出性能而言具有非常大的外部尺寸及较大的重量，并且考虑到其输出性能而言是非常昂贵的，因而存在车辆售价上涨的问题。
[0011]同时，因为出于商用车辆安全性的原因，每个国家的法律强制要求应用辅助制动器，因而在未来所需要的是，确保在价格相比于输出性能而言相对较低从而确保产品竞争力。
[0012]近来，通过主制动控制的数字化而积极地应用了电子制动系统，并在各种情况下尝试了主制动器和辅助制动器的主动式控制。
[0013]然而，因为流体特性所导致的缓慢的控制响应，流体式减速器制动器的缺点在于控制感觉相比于制动性能不能容易地提高，从而导致在电子控制的与主制动器的联动操作中存在制动感觉的不足。
[0014]因此，尽管流体式减速器制动器作为辅助制动器具有最高的制动性能，但是其缺点在于由于使用了流体而造成体积大且重量增加。
[0015]因此，需要具有较大制动扭矩且具有较小体积和快速控制特性的减速器式辅助制动器。
[0016]公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增强对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
【发明内容】
[0017]本发明的各个方面致力于提供一种使用磁流变(MR)流体的用于商用车辆的辅助制动器，其中，因为MR流体通过在辅助制动器中施加的磁场所导致的剪切阻力而改变粘性，因而该辅助制动器具有较高的每单位体积或重量输出比，这是因为可以使用少量的流体来提供较大的制动力，该辅助制动器能够以可靠且简单的结构制造，并且通过研发辅助制动器来提高商用车辆的适销性。
[0018]根据本发明的各个方面，使用的磁流变(MR)流体的用于商用车辆的辅助制动器可以包括:转子，其联接至变速器输出轴，以便一同旋转;定子，其构造为设置在转子与变速器壳体之间，并且具有空腔，MR流体填充到空腔中并且转子的一部分容纳在所述空腔中；以及定子线圈，其设置在定子的一部分上，并且向MR流体施加磁场，使得由于MR流体的剪切阻抗特性而产生制动扭矩。
[0019]辅助制动器可以进一步包括:圆周孔，其在圆周方向上形成在定子的空腔中以接收MR流体;通孔，其形成在所述转子的被容纳在空腔中的部分中以接收MR流体；以及流动孔，其形成在转子的被容纳在空腔中的部分中以提供使得通孔中的MR流体流入圆周孔中的通道。
[0020]多个通孔和多个流动孔沿着转子的圆周方向依次以固定的间隔形成。
[0021]辅助制动器可以进一步包括:线圈控制器，其连接至定子线圈并且构造为通过逐步增加电功率来控制定子线圈的磁力；以及流体供应器，其与线圈控制器联动并且向空腔供应MR流体。
[0022]流体供应器可以设置有电磁阀和流体缸，电磁阀通过设置在线圈控制器中的多个使能开关而逐步打开和关闭，流体缸构造为向空腔供应MR流体，其中，通过电磁阀的打开和关闭，流体缸可以通过接收被压缩的空气而以活塞的方式运动。
[0023]通过提供如上构造的本发明，辅助制动器具有较高每单位体积/重量的输出比，这是因为可以使用少量流体提供较大的制动力，该制动器能够以可靠且简单的结构制造，并且通过研发辅助制动器来提高商用车辆的适销性。
[0024]应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、货车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。本文所指的混合动力车辆为具有两个或更多个动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力两种的车辆。
[0025]在纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明某些原理的【具体实施方式】中，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。
【附图说明】
[0026]图1是示出常用的用于商用车辆的辅助制动器的视图。
[0027]图2是示出根据本发明的使用磁流变(MR)流体的用于商用车辆的示例性辅助制动器的视图。
[0028]图3是示出根据本发明的使用MR流体的用于商用车辆的示例性辅助制动器的工作状态的视图，其中图3中的左侧表示施加磁场前的状态，而图3中的右侧表示施加磁场后的状态。
[0029 ]图4A和图4B是示出应用至根据本发明的使用MR流体的用于商用车辆的示例性辅助制动器的MR流体的特性的示意图，其中图4A表示在未施加磁场时MR流体显示出牛顿流体的特性，而图4B表示的是MR流体在施加磁场时显示出的特性。
[0030]应当了解，所附附图并不必须是按比例绘制的，其呈现了某种程度上经过简化的说明本发明的基本原理的各个特征。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和形状将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
【具体实施方式】
[0031 ]现在将详细地参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被示出在附图中并描述如下。虽然本发明与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种可替选形式、修改形式、等同形式及其他实施方案。
[0032]根据本发明的使用磁流变(MR)流体的用于商用车辆的辅助制动器100包括转子110，其联接至变速器输出轴101以便一体旋转;变速器输出轴101，其联接至变速器以传递驱动力(如图2所示)；以及定子130，其设置在转子110与变速器壳体之间，其中，定子130具有空腔133，MR流体120填充到所述空腔133中并且转子110的一部分容纳在空腔133中。
[0033]这里，在定子130的一部分上进一步设置了定子线圈131，定子线圈131向MR流体120施加磁场，使得通过MR流体120的剪切阻力特性来产生制动扭矩。
[0034]因此，在经由变速器输出轴101传递的驱动力来驱动车辆时，当需要制动时，主制动器和辅助制动器100—同对商用车辆进行制动。
[0035]在定子130的对应于转子110的圆周表面的空腔133中形成了圆周孔135，MR流体120在该圆周孔135中在圆周方向上流动，并且在转子110中在圆周方向上的多个间隔处形成了多个通孔111。
[0036]因此，当转子110在填充了MR流体120的空腔133中旋转时，通过产生最大的由来自定子线圈131的磁场导致的剪切阻力，可以将制动扭矩最大化。
[0037]S卩，由于共同应用了由磁场产生的MR流体120的剪切阻力特性以及由圆周孔135和通孔111(其分别形成在空腔133和转子110中)产生的牛顿流体属性(其具有固有的粘性阻力)，可以将制动扭矩最大化。
[0038]优选地，在转子110中进一步形成流动孔113，MR流体120在该流动孔113中流动，流动孔113中的每一个在径向方向上从通孔111向圆周孔135延伸。
[0039]即，MR流体120通过通孔111、流动孔113和圆周孔135循环，通过磁场产生的剪切阻力而使得响应速度更快，并且提供了粘性阻力导致的全制动力。
[0040]同时，辅助制动器100进一步包括线圈控制器140(其连接至定子线圈131)，并且逐步提尚电功率，从而控制定子线圈131的磁力。
[0041]辅助制动器100可以进一步包括流体供应器150，其与线圈控制器140联动并且向空腔133供应MR流体120。
[0042]此时，如图2所示，流体供应器150包括电磁阀151，其通过设置在线圈控制器140中的多个使能开关(actuating switch) 141而逐步地打开和关闭。
[0043]辅助制动器100包括流体缸153，其用于将MR流体120供应至空腔133，其中，通过电磁阀151的打开和关闭，流体缸153通过接收被压缩的空气而以活塞的方式运动。
[0044]在需要对商用车辆进行制动时，依据由驾驶员操纵的制动器踏板下压角度或者使能开关141的运行数量，通过调整供应至晶体管143的电功率值并且以步进的方式形成磁场强度，从而根据磁场来调整MR流体120的剪切阻力的幅度。
[0045]在与使能开关141的操纵联动的同时，电磁阀151的打开和关闭区域也以步进方式调整，并且对通过电磁阀151供应的被压缩空气的压缩力进行调整，从而调整从流体缸153供应的MR流体120的量，进而优化了制动力。
[0046]同时，参考图4A和图4B，磁流变(MR)流体具有MR效应，其中，当施加磁场时流体流动的阻力增加，并且显示出与温斯洛(Winslow)电流变(ER)效应相似的现象。MR流体是顺磁粒子分散在低磁导率溶剂中的流体。在不施加磁场时，MR流体显示出类似牛顿流体的特性(其中粒子自由移动)，但是在施加磁场时，显示出宾汉(Bingham)流体的特性(其中粒子带电以形成链结构并从而提供屈服应力)。
[0047]即，MR流体120是非胶体溶剂，其中微米(μπι)尺寸的磁粒子分散在不导电的溶剂(例如硅油或矿物油)中。
[0048]因此，如图3、图4Α和图4Β所示，在没有磁场施加到MR流体120时，磁粒子分散，从而显示出牛顿流体属性，但是在通过定子线圈131施加了磁场时，随着磁场的施加，分散的磁粒子被极化并在相同方向上形成链状束，从而产生了阻抗转子110的运动的剪切阻力。
[0049]因此，MR流体120产生了阻抗变速器输出轴1I的旋转的粘性制动力，也通过仅使用MR流体(其具有与现有的牛顿流体相同的粘性)的剪切阻力特性对变速器输出轴101进行制动，从而依据所施加的磁场而改变制动输出。
[0050]通过提供如上构造的本发明，辅助制动器具有较高的每单位体积/重量的输出比，这是因为可以使用少量流体提供较大的制动力，所述辅助制动器能够以可靠且简单的结构制造，并且通过研发具备竞争力的辅助制动器提高商用车辆的适销性。
[0051]前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并非意欲穷尽，或者将本发明严格限制为所公开的具体形式，显然，根据上述教导可能进行很多改变和变化。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等同形式所限定。
【主权项】
1.一种使用磁流变流体的用于商用车辆的辅助制动器，包括: 转子，其联接至变速器输出轴，以便一同旋转； 定子，其构造为设置在转子与变速器壳体之间，并且具有空腔，所述磁流变流体填充到所述空腔中并且转子的一部分容纳在空腔中；以及 定子线圈，其设置在定子的一部分上，并且向磁流变流体施加磁场，使得由于磁流变流体的剪切阻抗特性而产生制动扭矩。2.根据权利要求1所述的使用磁流变流体的用于商用车辆的辅助制动器，进一步包括: 圆周孔，其在圆周方向上形成在所述定子的所述空腔中以接收磁流变流体； 通孔，其形成在所述转子的被容纳在空腔中的部分中以接收磁流变流体；以及流动孔，其形成在转子的被容纳在空腔中的部分中以提供使得所述通孔中的磁流变流体流入所述圆周孔中的通道。3.根据权利要求2所述的使用磁流变流体的用于商用车辆的辅助制动器，其中，多个所述通孔和多个所述流动孔沿着所述转子的圆周方向依次以固定的间隔形成。4.根据权利要求1所述的使用磁流变流体的用于商用车辆的辅助制动器，进一步包括: 线圈控制器，其连接至所述定子线圈并且构造为通过逐步增加电功率来控制定子线圈的磁力；以及 流体供应器，其与所述线圈控制器联动并且向所述空腔供应磁流变流体。5.根据权利要求4所述的使用磁流变流体的用于商用车辆的辅助制动器，其中，所述流体供应器设置有电磁阀和流体缸，所述电磁阀通过设置在所述线圈控制器中的多个使能开关而逐步打开和关闭，而所述流体缸构造为将磁流变流体供应至所述空腔，其中，通过所述电磁阀的打开和关闭，流体缸通过接收受压缩的空气而以活塞的方式运动。
【文档编号】B60T1/087GK106015397SQ201510802563
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年11月19日
【发明人】郑钟允
【申请人】现代自动车株式会社