Устройство для повышения эффективности антиблокировочной системы автомобилей на дорогах с низкими сцепными свойствами

Полезная модель для повышения эффективности рабочего процесса антиблокировочной системы (ABS) автомобилей относиться к машиностроению и может быть использована для более полной реализации сцепных свойств колеса в контакте с дорожным покрытием при экстренном торможении автомобильных транспортных средств на заснеженной или загрязненной дороге.
Известно устройство для повышения силы сцепления колеса автомобиля с поверхностью дороги [Патент RU №2374086], включающее пневмоцилиндры, в которых установлены металлические стержни, смонтированные в покрышке колеса, с установленными в них электропневматическими клапанами и клапанами одностороннего действия, соединенными электрической цепью и далее соединенными с источником питания с одной стороны и компьютером, расположенным на приборной панели. При движении автомобиля по дороге, не отвечающей нормативным требованиям, металлические стержни выдвигаются из покрышки, повышая силы сцепления колеса автомобиля с поверхностью дороги.
Недостатком данного устройства является необходимость использовать шины специальной конструкции, а при экстренном торможении оно не достаточно эффективно из-за небольшой площади поверхности стержней, соприкасающихся с поверхностью дороги для повышения силы сцепления.
Известно устройство для повышения сцепления колеса автомобиля с поверхностью дороги [патент СССР N 1297716], содержащее установленный соосно колесу несущий диск с радиально ориентированными и расположенными на одинаковом расстоянии друг от друга лопастями противоскольжения, свободные концы которых выполнены изогнутыми для охвата беговой дорожки шины колеса, а на наружных сторонах концов расположены грунтозацепы, диск крепления с отверстиями для винтов обода, выполненных с внутренней резьбой, и стопорный диск.
Недостатком данного устройства является сложность его конструкции и недостаточная надежность.
Известно устройство противоскольжения для транспортных средств [Патент RU №2397072]. Устройство монтируется на колесе и содержит приводной узел и приводной рычаг, установленный с возможностью поворота на приводном узле и предназначенный для того, чтобы нести поворотное противоскользящее устройство и приводить его в движение между активным и пассивным положениями. Приводное устройство содержит червячное колесо и ведомый червяк, выполненный с возможностью введения в зацепление с червячным колесом для приведения в действие приводного рычага поворотного противоскользящего устройства.
Недостатком данного устройства является то, что в конкретном конструктивном исполнении такое устройство невозможно установить на легковые и небольшие грузовые автомобили;
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является способ адаптивного управления колесными тормозами по условиям сцепления антиблокировочной системой [SU 1772022, МПК В60Т 8/00. В.Г. Иноземцев, В.Р. Асадченко, В.Ф. Пестерев, В.В. Ляной, Л.В. Козюлин и М.В. Яковлев]. Способ адаптивного управления колесными тормозами по условиям сцепления антиблокировочной системой ABS. - Опубл. 30.10.92. - Бюл. №40], заключающийся в том, что он позволяет периодически на каждом участке торможения устанавливать давление в тормозных цилиндрах в соответствии с силой сцепления, а затем удерживают давление на достигнутом уровне до возникновения допустимой величины скольжения (выхода из состояния юза).
Недостатком способа адаптивного управления колесными тормозами является то, что он не обеспечивает антиблокировочной системе индивидуальной подстройки под уровень, зависящей от сцепных свойств дорожного покрытия, что в реальных условиях недостаточного сцепления не позволяет колесу самостоятельно выйти из состояния юза на заснеженном или загрязненном покрытии, т.к. перед колесом нагребается грязевой или снежный валик, через который колесо не может перекатиться, в результате чего прекращается нормальное функционирование ABS.
Задачей полезной модели является разработка устройства для повышения эффективности антиблокировочной системы автомобилей на дорогах с низкими сцепными свойствами.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели: является повышение эффективности торможения автомобиля в условиях недостаточного сцепления колеса с поверхностью дороги и при необходимости преодолевать колесу дополнительное сопротивление качению, вызванное грязевым или снежным валиком, образующимся перед колесом при определенных погодных условиях.
Технический результат достигается: путем модернизации антиблокировочной системы ABS, таким образом, что обеспечивается максимальная реализация сцепления колеса с дорогой, в любом состоянии ее покрытия, независимо величины момента сопротивления качению из-за дорожных неровностей и с обязательным сохранением способности колеса к восприятию боковых сил, т.е. с оптимальными параметрами проскальзывания в контакте. Устройство позволяет выводить колесо из состояния юза, переведя его во вращение, что способствует перекатыванию колеса через снежный или грязевой валик за счет возникновения импульса окружной силы от инерционного момента маховика при его раскручивании.
Устройство для повышения эффективности антиблокировочной системы автомобилей на дорогах с низкими цепными свойствами состоит из (фиг. 1):
1 - колесо; 2 - электродвигатель; 3 - маховик; 4 - датчик частоты вращения тормозного барабана и колеса; 5 - возвратная пружина; 6 - электромагнит; 7 - электронный блок управления (ЭБУ); 8 - датчик положения тормозной педали (ДПТП); 9 - тормозная педаль; 10 - бортовой компьютер (ПК); 11 - включатель (ВК1); 12 - реле включения (РВ); 13 - блок питания (БП); 14 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП); 15 - шарнир сердечника электромагнита; 16 - приводной вал маховика; 17 - сердечник электромагнита; 18 - корпус электродвигателя; 19 - шарнирная опора корпуса электродвигателя; 20 - балка моста автомобиля; 21 - тормозной барабан; 22 - зубчатый венец
Устройство функционирует следующим образом:
При движении автомобиля на скользкой или загрязненной дороге устройство активизируется включателем (ВК1) 11. При необходимости экстренного торможения, водитель с максимальным усилием нажимает на тормозную педаль 9, при этом датчик положения тормозной педали (ДПТП) 8 срабатывает и подключает бортовой компьютер (ПК) 10 к электронному блоку управления (ЭБУ) 7. Из-за избыточного тормозного момента колесо 1 блокируется, входит в состояние юза и скользит по заснеженной или загрязненной поверхности дороги, нагребая впереди себя снежный или грязевой валик, который мгновенно уплотняясь, фактически преобразуется в дорожную неровность.
Система ABS автоматически дает сигнал на разблокирование колеса и на выход его из состояния юза. Однако колесо не может выйти из состояния юза самостоятельно из-за дополнительного сопротивления на его перекатывание, возникающее от грязевого валика. При этом датчик частоты вращения тормозного барабана и колеса 4 через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 14 сигнализирует ЭБУ 7 о состоянии юза колеса. ЭБУ подключает электродвигатель 2 к блоку питания (БП) 13, который с помощью приводного вала маховика 16 раскручивает маховик 3.
По команде бортового компьютера 10 сердечник 17 электромагнита 6 выдвигается и, поворачивая корпус электродвигателя 18 на шарнирной опоре корпуса электродвигателя 19, плотно прижимает вращающийся маховик 3 к боковой поверхности колеса 1.
За счет инерционного момента маховика 3 на боковой поверхности колеса 1 возникает кратковременный импульс окружной силы, который выводит колесо из состояния юза и переводит его во вращение. Начавшееся вращение колесо позволяет ему перекатиться через снежный или грязевой валик, в результате чего дальнейшее функционирование ABS нормализуется.
В конце торможения, водитель отпускает тормозную педаль и система ABS переходит в исходное состояние, электродвигатель 2 отключается ЭБУ 7, а пружина 5 возвращает корпус 18 в исходное положение.