В автомобилестроении в бесконтактных датчиках - «органах чувств» автомобиля - в качестве сигнализаторов используются так называемые мультиполюсные кодирующие устройства.

Разработка такой высокоточной резинометаллической соединительной детали относится к ключевым направлениям деятельности подразделения «Автомобиль» компании Daetwyler Rubber из г. Шаттдорф.

В современных автомобилях управление и регулирование двигателем, ходовой частью, а также многими функциями безопасности и комфорта производится с помощью электроники. При этом датчики представляют собой «органы чувств» автомобиля. Например, для регулирования частоты вращения часто используются так называемые датчики Холла. В качестве сигнализаторов они используют кодирующие устройства, которые состоят из опорного стального листа, на котором вулканизируется слой магнитной или намагничивающейся резины. Функция сигнализатора формируется, благодаря намагничиванию резинового слоя по точным магнитным меткам, так называемым парам полюсов.

Опытно-конструкторский проект «мультиполюсное кодирующее устройство»

Фирма Daetwyler Rubber недавно разработала такое мультиполюсное кодирующее устройство для одного крупного поставщика комплектующих для автомобилей. При этом сразу должны были выполняться высокие требования по трем направлениям: во-первых, к магнитным свойствам резины, которые проистекают, в том числе, из распределения магнитных ингредиентов; во вторых, к размерной точности конструкционных деталей, и в третьих, к адгезии намагничиваемого резинового слоя на основном металле. То есть задачи состояли в разработке высококачественных материалов и сверхточных методов и процессов.

Намагничивающаяся резина

Чтобы намагнитить резину, необходимо примешать к ней намагничивающийся материал, такой как феррит бария или стронция, неодим-железистый  бор  или  алюминиево-никелевый кобальт в форме порошка. В зависимости от специфической функции сигнала для каждого датчика вычисляется и специфицируется плотность магнитного потока, поскольку она определяет количество ферритового порошка, который должен примешивается к резиновой матрице и оптимально распределяться. Оптимальное распределение ингредиентов резиновых смесей является одним из главных требований, которые   выдвигаются   перед специалистами по каучуковой технологии из Шаттдорфа, в том числе и другими клиентами, например, изготовителями деталей тормозов. Ноу-хау фирмы Daetwyler Rubber в области разработки смесей и «сложных» смесей внесло решающий вклад в успешное выполнение этого опытно-конструкторского проекта.

Мультиполюсное кодирующее устройство изготавливалось в нескольких технологических операциях. Решающее значение для качества резины имели точность и аккуратность не только при изготовлении смеси, но и при формовании (технология и метод формования) и намагничивании.

Технология и метод формования

В бесконтактных системах датчиков между кодирующим устройством (сигнализатором) и датчиком существует определенный зазор. Плотность магнитного потока, необходимая для передачи сигналов, должна исключительно равномерно распределяться по существующему зазору между поверхностью многополюсного кодирующего устройства и датчика и быть постоянной. Малейшие различия в расстоянии уже изменяют магнитный поток и отрицательно влияют на необходимую точность и качество сигналов. Это предъявляет высокие требования к геометрическим допускам кодирующего устройства, таким как округлость и допуски толщины резинового слоя. Агломерация ферритов при неравномерном течении резиновой смеси в формообразующем инструменте, ошибки течения, пузырьки или повреждения в магнитном резиновом слое заметно снижают чувствительность магнитных меток и тем самым качество сигналов.

Ферритовый порошок, который используется в намагничивающихся резинах в качестве присадки, в исходном состоянии обладает столь же низкими магнитными свойствами, как и резина. Однако он может намагничиваться электрическим импульсом при высоком напряжении/силе тока. Благодаря этому, ферриты ориентируются под воздействием магнитного поля. Это - нормальное состояние, которое сохраняется даже после отключения внешнего поля, поэтому ферритовые частицы действуют как сильные постоянные магниты.

Для мультиполюсного кодирующего устройства требуются сегментные магнитные метки (пары полюсов), шаг которых служит в качестве датчика сигналов для чувствительного элемента. Намагничивание и образование пар полюсов в намагничивающемся    резиновом слое производится при помощи импульсного намагничивающего устройства и катушки электромагнита, изготавливаемой   специально для соответствующего кодирующего устройства с необходимым числом и типом пар полюсов, в особой технологической операции.

Наряду с требованиями к материалу, а также к технологии и форме, точность катушки электромагнита, т.е. точность, с которой выполнены отдельные магнитные метки, имеет решающее значение для качества сигналов кодирующего устройства и тем самым для всей системы датчика. В тесном сотрудничестве с одним предприятием, которое специализируется на изготовлении устройств для намагничивания, сотрудники Daetwyler Rubber рассчитали количество полюсов, необходимое для специфического датчика, и изготовили соответствующую катушку электромагнита.

Положительные результаты испытаний

Заказчик провел интенсивные испытания и анализ магнитных свойств и допусков изготовления новых мультиполюсных кодирующих устройств. Среди множества других параметров измерений, исследовалась и получила положительную оценку, в частности, плотность магнитного потока и его колебания в радиусе кодирующего устройства. В целом технические требования к мультиполюсному кодирующему устройству удалось выполнить в полном объеме, что значительно превысило результаты испытаний деталей других изготовителей.

Автор: Марко Бачи, руководитель сектора разработки материалов для автомобилей, компания Daetwyler Rubber, г. Шаттдорф (Швейцария)

www.polymery.ru