Прецизионный цифровой датчик износа тормозных накладок автомобиля

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ПРЕЦИЗИОННЫЙ ЦИФРОВОЙ ДАТЧИК ИЗНОСА ТОРМОЗНЫХ НАКЛАДОК АВТОМОБИЛЯ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Анищик Виктор Михайлович Ярмолович Вячеслав Алексеевич(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) 1. Прецизионный цифровой датчик износа тормозных накладок автомобиля, содержащий пластмассовый корпус, расположенный на тормозной накладке перпендикулярно ее рабочей поверхности, чувствительную к износу указанной тормозной накладки механоэлектронную систему, соединенную последовательно через операционный усилитель и аналого-цифровой преобразователь с бортовым компьютером, и источник питающего напряжения, отличающийся тем, что механоэлектронная система выполнена на основе двух пар постоянных, соосно намагниченных в каждой паре магнитов, установленных параллельно с зазором и разнесенных на фиксированное расстояние таким образом, что магниты образуют квадрупольную магнитную линзу с большим градиентом индукции магнитного поля, в центре которой размещен магниточувствительный элемент Холла,подключенный к дифференциальному операционному усилителю, причем указанные магниты выполнены из мягких в отношении износа материалов, например из магнитопласта. 2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что соответствующие размеры магнитов одинаковы, а толщинанеизношенной тормозной накладки подчиняется условию, где- длина полюса магнита.(56) 1. Потапенков Е.А.5 серия - руководство по ремонту и обслуживанию. - М. Интеркарта, 1997. - С. 138. 2.3482, МПК 16 66/00, 2007. 3.4527, МПК 16 66/00, 2008. 4. Сайт в Интернете //.-, программа, версия 4.2. Заявляемая полезная модель относится к области машиностроения, в частности к устройствам для контроля за рабочим состоянием тормозов, и может использоваться для проведения компьютерного диагностирования тормозных систем автомобиля. Известен датчик износа тормозных накладок, состоящий из пластмассового корпуса с встроенным внутри его -образным проводником из мягкого металла, расположенного на тормозной накладке перпендикулярно ее рабочей поверхности 1. Данное устройство широко применяется в тормозных системах автомобилей, однако не обладает достаточной точностью определения износа тормозных накладок, что не позволяет проводить динамическое диагностирование. Известен емкостной датчик износа тормозных накладок автомобилей 2, состоящий из пластмассового корпуса, расположенного на тормозной накладке перпендикулярно ее рабочей поверхности, причем пластмассовый корпус содержит конденсатор с кольцеобразными обкладками из мягкого металла и указанный конденсатор через автоколебательный контур соединен с сигнализатором износа. Во время эксплуатации тормозная накладка при трении о тормозной диск изнашивается, уменьшается ее толщина и одновременно стирается часть пластмассового корпуса,расположенного на тормозной накладке перпендикулярно ее рабочей поверхности, а также конденсатора с кольцеобразными обкладками из мягкого металла. При этом емкость конденсатора с кольцеобразными обкладками из мягкого металла уменьшается, частота электрических колебаний автоколебательного контура соответственно увеличивается, что и фиксируется сигнализатором износа. Недостатком этого датчика является низкая точность непрерывного определения степени износа тормозных накладок, поскольку емкость конденсатора, используемая в данной конструкции, сильно зависит от температуры и влажности, а также степени повреждения обкладок. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является дискретно-мостовой датчик износа тормозных накладок автомобилей 3 (прототип), состоящий из пластмассового корпуса, расположенного на тормозной накладке перпендикулярно ее рабочей поверхности, причем пластмассовый корпус содержит несколько параллельно соединенных резисторов из мягкого материала, которые находятся на определенном расстоянии друг от друга и соединены последовательно через мостовую схему с операционным усилителем (ОУ) и аналого-цифровым преобразователем (АЦП), выход которого подключен к бортовому компьютеру (БК). Это техническое решение 3 позволяет расширить функциональные возможности датчика и делает возможным проведение компьютерного диагностирования тормозных систем автомобиля в дискретных точках. Однако он имеет существенный недостаток, а именно датчик обладает низкой точностью определения степени износа тормозных накладок, поскольку он является дискретным и не обеспечивает непрерывное измерение степени износа тормозных накладок автомобилей, т.е. невозможно проведение непрерывных измерений в динамике. Задачей, решаемой в настоящей полезной модели, является повышение точности непрерывного определения степени износа тормозных накладок. 2 91622013.04.30 Прецизионный цифровой датчик износа тормозных накладок автомобиля содержит пластмассовый корпус, расположенный на тормозной накладке перпендикулярно ее рабочей поверхности, чувствительную к износу указанной тормозной накладки механоэлектронную систему, соединенную последовательно через операционный усилитель и аналого-цифровой преобразователь с бортовым компьютером, и источник питающего напряжения. Он отличается тем, что механоэлектронная система выполнена на основе двух пар постоянных, соосно намагниченных в каждой паре магнитов, установленных параллельно с зазором и разнесенных на фиксированное расстояние таким образом, что магниты образуют квадрупольную магнитную линзу с большим градиентом индукции магнитного поля,в центре которой размещен магниточувствительный элемент Холла, подключенный к дифференциальному операционному усилителю, причем указанные магниты выполнены из мягких в отношении износа материалов, например из магнитопласта. Датчик отличается также тем, что соответствующие размеры магнитов одинаковы, а толщинанеизношенной тормозной накладки подчиняется условию, где- длина полюса магнита. Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружено аналога, характеризующегося признаками, тождественными всем признакам заявляемой полезной модели, а определение из перечня аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле полезной модели. Следовательно, комплексный анализ изложенных отличительных признаков конструкции датчика давления показывает, что они являются существенными и находятся в прямой причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом. Из уровня техники не выявлено технических решений, отличительные признаки которых в совокупности обеспечивают решение поставленной задачи в заявляемой полезной модели. По мнению авторов, помехоустойчивый датчик износа тормозных накладок автомобиля содержит вышеприведенный ряд новых и отличительных элементов, позволяющих реализовать выполнение поставленной задачи по повышению точности непрерывного определения степени износа тормозных накладок, по сравнению с прототипом и выявленными аналогами. Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует критерию новизна по действующему законодательству. Заявляемая полезная модель поясняется фиг. 1-3. На фиг. 1 схематично изображен цифровой датчик износа тормозных накладок автомобиля. На фиг. 2 приведена функциональная электрическая схема. На фиг. 3 приведена зависимость индукции магнитного поля 0 в месте расположения элемента Холла от степени износа тормозной накладки /, . Расчет с использованием программы(, версия 4.2) 4 при 10 мм,2,0 мм,2,0 мм. Индукция насыщения магнитопласта 390 мТл, индукция на поверхности магнита 180 мТл. Цифровой датчик износа тормозных накладок автомобиля содержит пластмассовый корпус 1, расположенный на тормозной накладке 2 перпендикулярно ее рабочей поверхности, чувствительную к износу указанной тормозной накладки 2 механоэлектронную систему 3, выполненную с функцией генерации аналогового сигнала. Механоэлектронная система 3 состоит из двух пар 4 и 5 постоянных, идентичных по геометрическим размерам и соосно намагниченных в каждой паре магнитов, установленных с зазороми разнесенных на фиксированное расстояниетаким образом, что магниты образуют квадрупольную магнитную линзу с большим градиентом индукции магнитного поля, в центре которого размещен магниточувствительный элемент Холла (ЭХ) 6, подключенный к диф 3 91622013.04.30 ференциальному операционному усилителю 7, причем пары магнитов 4, 5 выполнены из мягких в отношении износа материалов, например из магнитопласта. В соответствии с фиг. 2 резисторы 1 обеспечивают от источника питающего напряжения п необходимый ток питания, проходящий через токовые электроды ЭХ 6, резисторы о и ос (резистор обратной связи) обеспечивают необходимый коэффициент усиления. Выход дифференциального операционного усилителя 7 подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 8, выход которого соединен с бортовым компьютером (БК) 9 автомобиля. Тормозной диск 10 прижимается к тормозной накладке 2 только во время торможения. Цифровой датчик износа тормозных накладок автомобиля работает следующим образом. Магниточувствительный элемент Холла 6 размещается в геометрическом центре зазора пар магнитов 4 и 5, где индукция магнитного поля 00 вследствие компенсирующего действия противоположно намагниченных указанных пар магнитов. При этом остаточное напряжение элемента Холла 6 и технологическая погрешность его установки, а также начальное смещение нуля ОУ 7 легко устраняются элементами коррекции современных ОУ и широко известны в технической литературе. Поэтому без ограничения общности величину выходного сигнала с выхода ОУ можно считать нулевой при неизношенной тормозной накладке 2. При этом на экране бортового компьютера 9 загорается надпись Износ тормозных накладок 0,0 . Во время эксплуатации при трении о тормозной диск 10 тормозная накладка 2 изнашивается, уменьшается ее толщина, одновременно стирается часть пластмассового корпуса 1, расположенного на тормозной накладке 2 перпендикулярно ее рабочей поверхности,и пары постоянных магнитов 4 (уменьшается длина полюсовпары магнитов 4). При этом индукция магнитного поля 0 в месте расположения магниточувствительного элемента Холла 6 увеличивается вследствие раскомпенсации магнитного поля. Степень износа тормозной накладки 2 автомобиля в процентах бортовой компьютер 9 вычисляет на основе величины аналогового сигнала с элемента Холла 6. При износе тормозной накладки 2 более 90 на экране бортового компьютера 9 загорается надпись Опасность, износ тормозных накладок более 90(в соответствии с фиг. 3 зависимость 0 (/) выходит на плато). Следовательно, заявляемая полезная модель относится к области машиностроения, в частности к устройствам для контроля за рабочим состоянием тормозов, и может использоваться для проведения компьютерного диагностирования тормозных систем автомобиля. Исходя из вышеизложенного, для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в приведенной формуле, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов,поэтому заявляемый путевой датчик соответствует требованию промышленная применимость по действующему законодательству. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5