ДВУХКОНТУРНАЯ СИСТЕМА ТОРМОЖЕНИЯ МОТОР-КОЛЕСОМ

Область техники
Полезная модель относится к области машиностроения и касается особенностей конструктивного выполнения электротранспорта, в частности системы торможения электромобилей с приводом от мотор-колеса с интегрированным асинхронным двигателем и системы управления им, и может быть использована в различных областях техники, например, в качестве системы торможения мотор-колес в таких транспортных средствах, как электроприводные скутера, мотоциклы, квадроциклы, снегоходы.
Уровень техники
Известны двухконтурные системы торможения (патент SU 738502 A3, SU 1031821 А, US 3904253 A, RU 2020094 C1, RU 2251501 C1, RU 73834 U1), содержащие двухсекционные устройства регулирования давления в тормозных цилиндрах колес передней и задней осей, позволяющие системе быть чувствительной к нагрузке автомобиля и повышать остаточную эффективность торможения, обеспечивая функции антиблокировочной системы ABS, с дублированием тормозного давления для безопасности при выходе из строя одного из контуров.
Причины, по которым нельзя достичь технического результата, заключаются в том, что технические решения очень сложные и дорогостоящие, имеются механические потери, высокий износ тормозной системы и тормозных колодок, отсутствует рекуперативное торможение, важное для электротранспорта, не интегрирована электронная система динамической стабилизации автомобиля ESP.
Известно изобретение (SU 4776644) содержащее тормозную систему с диагональным подсоединением магистралей давления и датчики контроля давления жидкости, расположенные между главным и тормозным цилиндрами для подачи тормозной жидкости в соответствии с меньшим давлением тормозной жидкости колес, контролируемых датчики контроля давления жидкости. Контроллер определяет сторону на пути движения, имеющую меньший коэффициент сцепления, и подает сигнал на передние и задние колеса в зависимости от меньшего сцепления стороны пути движения и логически подает сигналы на первый или второй датчик контроля давления жидкости.
Это изобретение позволяет реализовать электронную систему динамической стабилизации автомобиля ESP. Однако причины, по которым нельзя достичь технического результата заключаются в том, что техническое решение состоит из большого числа гидравлических устройств и электроники, сложное и дорогостоящее, имеется высокий износ тормозной системы и тормозных колодок, требует дополнительных затрат энергии источника питания на электротранспорте, отсутствует рекуперативное торможение и функции антиблокировочной системы ABS.
Известно устройство (WO 90/15737) для регулирования давления в гидравлической антиблокировочной системе торможения, в которой гидравлические контуры с гидравлическими дросселями установлены между контурами тормозов до и от управляющих дросселей для распределения тормозной жидкости, возвращаемой силами возвратного насоса в сторону тормозных цилиндров колес, и удержания ее от главного цилиндра.
Это устройство позволяет реализовать функцию антиблокировочной системы ABS и электронную систему динамической стабилизации автомобиля ESP. Однако причины, по которым нельзя достичь технического результата, заключаются в том, что техническое решение состоит из большого числа гидравлических устройств и электроники, потребляет дополнительную энергию источника питания электротранспорта на управление системой, сложное и дорогостоящее, имеется износ тормозной системы и отсутствует рекуперативное торможение.
Известен аналог тормозной системы, применяемой в автомобилях, приводимых в действие ножной педалью (приводом), которая конструктивно связана с главным гидравлическим тормозным цилиндром, рабочими гидравлическими цилиндрами, установленными непосредственно у автомобильных колес, трубопроводами, по которым рабочая жидкость от главного тормозного цилиндра подается к рабочим цилиндрам, тормозными барабанными дисками (Вершигора В.А., Зельцер В.И., Пятков К.Б. Автомобили ВАЗ. Изд-во "Транспорт", М., 1973 г., стр. 208-220), в которую дополнительно введен вакуумный усилитель (Руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию автомобиля ВАЗ-2106).
Данная тормозная система принята в качестве прототипа.
Причины, по которым нельзя достичь технического результата, заключаются в том, что в нем имеется высокий износ тормозной системы и тормозных колодок, отсутствует рекуперативное торможение, не интегрированы функции антиблокировочной системы ABS и электронная система динамической стабилизации автомобиля ESP, отсутствует дублирование системы торможения при выходе из строя основной.
Раскрытие полезной модели
Технической задачей является упрощение конструкции транспортного средства и уменьшение энергозатрат, потребляемых транспортным средством.
Техническим результатом является повышение надежности и безопасности конструкции транспортного средства.
Технический результат достигается тем, что двухконтурная система торможения мотор-колесом содержит педаль, конструктивно связанную с главным гидравлическим тормозным цилиндром, рабочими гидравлическими цилиндрами, трубопроводами, по которым рабочая жидкость от главного тормозного цилиндра подается к рабочим цилиндрам, тормозными дисками, реостатом электрической системы торможения, датчиком давления и вакуумным усилителем, колеса со встроенными в них электродвигателями, выполненными в виде асинхронной электромашины, статор которой закреплен на неподвижной оси колеса и подвижный короткозамкнутый ротор, входящей в режим рекуперативного торможения с электронной системой симуляции работы антиблокировочной системы колес ABS и динамической стабилизации ESP через программное обеспечение и обратную связь посредством диска энкодера и инкрементального датчика мотор-колеса в режимах необходимости работы системы антиблокировки колес и отсутствия необходимости торможения с потерей энергии и торможения с потерей энергии в условиях необходимости работы системы антиблокировки колес, и механического торможения с использованием гидравлического тормоза в условиях отсутствия рекуперативного торможения и необходимости работы системы антиблокировки колес для сохранения электрической энергии и при поломке, приводящей к невозможности торможения магнитным полем, блок управления асинхронными двигателями, интегрированных в колеса, источника питания, жгуты проводов, объединяющие систему мотор-колес и управления ими.
Сущность полезной модели поясняется фигурами.
Фиг. 1 - общий вид мотор-колеса с двухконтурной системой торможения.
(фиг. 2) - схема гидравлического тормоза.
Фиг. 3 - блок управления мотор-колесом, где
1. диск колеса,
2. ступица,
3. ротор,
4. статор,
5. обмотка,
6. крышка,
7. диск энкодера,
8. инкрементальный датчик,
9. гидравлический тормоз,
10. резьбовые дистанционные фиксирующие шпильки,
11. тормозной цилиндр,
12. возвратная пружина,
13. и 14 корпусы держателя тормозной колодки
15. тормозная накладка,
16. обод тормозной колодки,
17. мотор-колесо,
18. контроллер,
19. накопитель,
20. преобразователь,
21. соединительные жгуты проводов.
Осуществление полезной модели
Работа двухконтурной системы торможения мотор-колеса обеспечивается следующим образом: при нажатии педали акселерации, связанной с реостатом акселерации, сигнал обрабатывается в блоке управления (контроллере) 18 (фиг. 3), который через преобразователи 20 (фиг. 3) подает сигналы на подачу тока с накопителя энергии 19 (фиг. 3) на мотор-колеса 17 (фиг. 3), возбуждая электромагнитное поле асинхронного двигателя. При установлении магнитного поля ротор 3 (фиг. 1) начинает вращение, создавая тяговое усилие для транспортного средства. Для равномерной работы мотор-колеса 17 (фиг. 3). управление им ведется через блок управления 18 (фиг. 3) и преобразователи 20 (фиг. 3), управляющий подачей тока на мотор-колеса 17 (фиг. 3) и контролирующий скорость и момент их вращения через диск энкодера 7 (фиг. 1) и инкрементальный датчик 8 (фиг. 1) мотор-колеса 17 (фиг. 3). Отсутствие физического контакта между статором 4 (фиг. 1). и ротором 3 (фиг. 1) позволяет практически полностью исключить сопротивление движению при свободном инерционном ходе транспортного средства.
Система торможения является двухконтурной - электромагнитная и гидравлическая.
При начале торможения, то есть при нажатии педали тормоза, соединенной с реостатом электрической системы торможения, асинхронное мотор-колесо 17 (фиг. 3) входит в режим рекуперации, т.е. происходит рекуперативное торможение. Контроллер 18 (фиг. 3), считывая показания с реостата электрической системы торможения, при этом симулирует работу антиблокировочной системы колес ABS и электронной системы динамической стабилизации ESP через программное обеспечение и обратную связь посредством диска энкодера 7 (фиг. 1) и инкрементального датчика 8 (фиг. 1) мотор-колеса 17 (фиг. 3). Данная система работает до тех пор, пока идет рекуперация энергии. В случае экстренного торможения или необходимости торможения на малых оборотах, когда для полной остановки необходимо перейти из условий рекуперативного торможения в условия, например, торможения противовключением, задействуется гидравлическая система торможения 9 (фиг. 1).
В конце движения педали, когда рекуперативное торможение становиться неэффективным и нет необходимости работы антиблокировочной системы колес ABS, срабатывает датчик давления тормозной жидкости и начинает работать гидравлический тормоз 9 (фиг. 1), закрепленный внутри мотор-колеса 17 (фиг. 3) на резьбовых дистанционных фиксирующих шпильках 10 (фиг. 2). Жидкость высокого давления подается в тормозной цилиндр 11 (фиг. 2), сжимая возвратную пружину 12 (фиг. 2), приводит в движение корпусы держателя тормозной колодки 13 и 14 (фиг. 2). При этом тормозные колодки 15 (фиг. 2), закрепленные на корпусах держателя тормозной колодки 13 и 14 (фиг. 2) через обод тормозной колодки 16 (фиг. 2), входят в режим механического трения со ступицей 2 (фиг. 1), вызывая механическое торможение колеса до полного отсутствия вращения в зависимости от режимов нажатия на педаль тормоза.
При резком нажатии на педаль тормоза на малых скоростях, при условиях, описанных выше, двухконтурная система торможения работает в таком же режиме. При больших скоростях и необходимости работы антиблокировочной системы колес ABS система торможения работает как в режимах рекуперации энергии, так и режимах потери для торможения колес. При неполном торможении и выходе из зацепления тормозных колодок 15 (фиг. 2) из-за сброса нажатия педали тормоза цикл работы двухконтурной системы торможения повторяется. При поломке электрической части мотор-колеса и отсутствии возможности торможения магнитным полем система торможения работает на гидравлическом тормозе.