УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕЗОТКАТНОГО СТАРТА АВТОМОБИЛЯ

Полезная модель относится к области автомобилестроения и может быть использована в устройствах для обеспечения безопасного старта автомобильных транспортных средств, находящихся в момент начала движения (старта) на уклоне или на скользкой дороге.
Известна управляемая электромеханическая муфта, которая содержит концентрично расположенные наружную и внутреннюю полумуфты, во включенном состоянии взаимодействующие посредством узла сцепления, исполнительное устройство и управляющий элемент, связанный с исполнительным устройством [1]. Узел сцепления включает в себя упоры на наружной полумуфте и один элемент сцепления введен в кольцевой канал наружной полумуфты, что обеспечивает снижение потребляемой энергии на сцепление выходного вала автомобильного двигателя с нагрузкой.
Недостаток известного устройства состоит в том, что предельно необходимое значение сцепляющего усилия, развиваемое муфтой, заранее (до начала движения транспортного средства) не определяется. Поэтому при старте автомобиля, находящегося на уклоне, возможно его скатывание под уклон, что ухудшает безопасность автомобильного движения.
Наиболее близким известным техническим решением к предлагаемому в качестве прототипа является устройство автоматического управления сцеплением транспортного средства, содержащее датчики скорости вращения вала двигателя и движения автомобиля, положения педалей расхода горючей смеси и сцепления и рычага переключения передач, блок усилителей тока, блок аналого-цифровых преобразователей и управляемую муфту, связывающую выходной вал двигателя с нагрузкой [2]. Кроме того, известное устройство содержит реле управления блокировкой сцепления, генераторы одиночных импульсов и экспоненциального напряжения, элементы «И», диоды, электронные ключи и элемент сравнения импульсных сигналов, к входам которого подключены выходы датчиков скорости вращения вала двигателя и скорости движения автомобиля, а также стабилизированные источники электрического питания. При нулевом сигнале рассогласования на выходе элемента сравнения, когда скорости вращения выходного вала двигателя и движения автомобиля близки друг к другу, срабатывает реле управления блокировкой сцепления, что обеспечивает плавность переключения передач и долговечность сцепления.
Недостаток прототипа заключается в том, что при старте автомобиля на уклоне или в условиях скользкой дороги, когда буксуют колеса, выходные импульсные сигналы датчиков скорости вращения выходного вала двигателя и скорости движения автомобиля при их сравнении с помощью элемента сравнения формируется крайне неадекватный сигнал рассогласования, под действием которого происходят ложные срабатывания сцепления, что ухудшает безопасность автомобильного начала движения (старта) по скользкой дороге и на уклоне.
Целью полезной модели является повышение безопасности автомобильного движения при старте автомобиля на скользкой дороге и на уклоне путем автоматического отслеживания состояния дорожного покрытия и положения органов управления автомобиля, включая автоматическое изменение положения педали тормоза, в начале его движения.
Сущность полезной модели состоит в том, что, кроме известных и общих отличительных признаков, а именно: датчиков скорости вращения вала двигателя и движения автомобиля, положения педалей расхода горючей смеси и сцепления и рычага переключения передач, блока усилителей тока, блока аналого-цифровых преобразователей и управляемой муфты, связывающей выходной вал двигателя с нагрузкой, предлагаемое устройство для безоткатного старта автомобиля на уклоне содержит датчик положения педали тормоза, датчик угла наклона автомобиля, контроллер с элементами ввода параметров состояния дорожного покрытия и блок управления давлением тормозной системы, выходы датчиков скорости вращения вала двигателя и движения автомобиля, положения педалей расхода горючей смеси и сцепления и рычага переключения передач, датчика положения педали тормоза и датчика угла наклона автомобиля подключены через блок аналого-цифровых преобразователей к входам контроллера, выход которого через блок усилителей тока соединен с управляющими входами муфты и блока управления давлением тормозной системы.
Новым в полезной модели является то, что устройство для безоткатного старта автомобиля на уклоне содержит датчик положения педали тормоза, датчик угла наклона автомобиля, контроллер с элементами ввода параметров состояния дорожного покрытия и блок управления давлением тормозной системы, выходы датчиков скорости вращения вала двигателя и движения автомобиля, положения педалей расхода горючей смеси и сцепления и рычага переключения передач, датчика положения педали тормоза и датчика угла наклона автомобиля подключены через блок аналого-цифровых преобразователей к входам контроллера, выход которого через блок усилителей тока соединен с управляющими входами муфты и блока управления давлением тормозной системы, что обеспечивает повышение безопасности автомобильного движения при старте автомобиля на скользкой дороге и на уклоне.
Функциональная схема предлагаемого устройства изображена на чертеже, где обозначено:
1 - блок датчиков скорости вращения вала двигателя и движения автомобиля, положения педалей расхода горючей смеси, сцепления и тормоза и рычага переключения передач и угла наклона автомобиля;
2 - блок электронного управления стартом автомобиля;
3 - блок аналого-цифровых преобразователей;
4 - контроллер;
5 - усилитель тока (мощности);
6 - управляемая муфта;
7 - выходной вал двигателя;
8 - нагрузка на выходной вал двигателя;
9 - элементы ввода параметров состояния дорожного покрытия;
10 - блок управления давлением тормозной системы;
11 - тормозная магистраль.
В исходном положении выход блока датчиков 1 подключен к входу блока 2 электронного управления стартом автомобиля, в котором последовательно один за другим соединены блок 3 аналого-цифровых преобразователей, контроллер 4 и усилитель мощности 5. Выход усилителя мощности 5 подключен к управляющему входу муфты 6, которая связывает выходной вал двигателя 7 и его нагрузку 8. Элементы ввода параметров состояния дорожного покрытия 9 подключены к входу контроллера 4. Вход блока 10 управления давлением тормозной системы подключен к выходу блока усилителей 5, а выход блока 10 связан с тормозной магистралью 11.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Перед началом старта автомобиля, находящего на уклоне или на скользком участке дороги, водитель с помощью элементов 9 вводит параметры состояния дорожного покрытия (снег, лед, асфальт и др.) в контроллер 4. Одновременно автоматически с выходов блока 1 датчиков скорости вращения вала двигателя и движения автомобиля, положения педалей расхода горючей смеси, сцепления и тормоза и рычага переключения передач и угла наклона автомобиля поступают сигналы через блок аналого-цифровых преобразователей 3 на другие входы контроллера 4.
В контроллере 4 в соответствие с заранее разработанной программой выполняются логические операции по сравнению между собой выходных сигналов блока датчиков 1 и вырабатывается управляющий сигнал, который после усиления его мощности с помощью усилителя 5, поступает на управляющий вход муфты 6 для ее включения.
С учетом значения угла наклона автомобиля и состояния дорожного покрытия обеспечивается автоматическое подключение выходного вала двигателя 7 к нагрузке 8 с помощью управляемой муфты 6, что обеспечивает начало движения автомобиля без скатывания под уклон и без чрезмерного буксования на скользкой дороге. Управляемая контроллером 4 муфта 6 позволяет повысить безопасность автомобильного движения при старте автомобиля на скользкой дороге и на уклоне.
Кроме того, при неподвижном нахождении автомобиля на уклоне выходные сигналы блока датчиков 1, пройдя через блоки 3, 4 и 5, поступают на управляющий вход блока 10 управления давлением тормозной системы, который конструктивно может представлять собой соединение электромагнита со штоком главного тормозного цилиндра, давление в тормозной системе 11 увеличивается, что позволяет водителю не держать ногу на педали тормоза. Таким образом, обе ноги водителя «свободны», что обеспечивает комфортные условия управления автомобилем. Перед началом движения на уклоне автомобиль автоматически удерживается тормозной системой 11 до тех пор, пока выходной сигнал блока усилителей тока 5 по команде контроллера 4 не снимет напряжение с управляющего входа блока 10 управления давлением тормозной системы. Тормозные колодки автоматически освобождаются и автомобиль после нажатия водителем на педаль газа начинает безоткатный старт своего движения на уклоне.
Промышленная осуществимость полезной модели обосновывается тем, что в ней использованы известные в аналоге и прототипе узлы, элементы и блоки по своему прямому функциональному назначению. В организации-заявителе изготовлена модель действующего образца заявляемого устройства в 2010 году.
Положительный эффект от использования полезной модели состоит в том, что повышается не менее чем на 15…20% безопасность автомобильного движения при старте автомобиля на скользкой дороге и на уклоне.
Источники информации:
1. Патент РФ №2375616 на изобретение «Управляемая электромеханическая муфта», MПК F16D 27/00, F16D 28/00, приоритет: 02.07.08 г., автор и патентообладатель: Нунупаров М.С., (аналог).
2. Патент РФ №2321502 на изобретение «Устройство автоматического управления сцеплением транспортного средства», МПК В60К 17/00, приоритет: 07.07.03 г., авторы: Семенов И.Ю. и др., патентообладатель: ООО «Автопривод», (прототип).