УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Полезная модель относится к устройствам, реализующим комбинированное управление узлами дорожного транспортного средства, в частности, ведущими колесами и тормозным моментом колес, задних по ходу движения транспортного средства, где вышеуказанное управление осуществляется, в частности, с целью обеспечения и повышения динамической устойчивости транспортного средства (ТС). При этом указанное управление реализуется за счет управления вращающим моментом силовых установок (двигателей) отдельных ведущих колес (например, в случае мотор-колес) или управления системами тормозов отдельных колес ТС (для регулирования приложенного к колесам тормозного усилия).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известна выбранная в качестве прототипа система (аппаратура) управления для четырехколесного транспортного средства (ТС) с передними ведущими колесами [1], содержащая датчики скорости вращения колеса на каждом из четырех колес ТС и устройство электронного управления. При этом устройство электронного управления обеспечивает сбор данных с вышеуказанных датчиков о скорости вращения отдельных колес, выявление на основании полученных данных проскальзывания осей (передней или задней) ТС, и выдачу управляющих воздействий на электромотор ТС с целью корректировки крутящего момента электромотора для подавления проскальзывания колес. При этом выявление проскальзывания отдельной оси ТС осуществляется на основании данных о текущих скоростях вращения отдельных колес на данной оси с усреднением между двумя колесами данной оси. Недостатком данной системы является отсутствие датчиков вертикального ускорения для каждого из четырех колес, что ограничивает данную систему применением только в качестве системы подавления проскальзывания колес. При этом отсутствует возможность текущего выявления системой характера возможных неровностей на дороге, и, соответственно, отсутствует возможность обеспечения данной системой оптимального управления ТС (включая управление вращающим моментом электромотора ТС, в т.ч. с целью повышения устойчивости ТС) с учетом характера указанных неровностей.
Известен также контроллер четырехколесного транспортного средства (ТС) [2], включающий в себя, в том числе, датчики вертикального ускорения для каждого из четырех колес (полуосей) ТС, единый датчик скорости ТС и схему управления двигателем ТС. Данный контроллер обеспечивает выявление в процессе движения ТС (за счет датчиков вертикального ускорения отдельных колес) существенных неровностей дороги для текущей корректировки работы двигателя внутреннего сгорания ТС с целью устранения пропусков зажигания в двигателе. Недостатком контроллера является отсутствие датчиков угловой скорости вращения у отдельных колес ТС, что не позволяет реализовать оптимальное управление ведущими колесами и тормозным моментом колес с целью повышения устойчивости ТС в условиях наличия неровностей дороги.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Техническим результатом применения полезной модели является повышение устойчивости и управляемости дорожного транспортного средства при наличии неровностей на дороге.
Предложено устройство управления дорожного транспортного средства, содержащее в себе датчики, связанные с отдельными колесами на передней оси транспортного средства (ТС), при этом, в отличие от прототипа, состав указанных датчиков включает в себя как датчики текущей скорости вращения соответствующего колеса, так и датчики измерения текущей вертикальной скорости и вертикального ускорения соответствующего колеса. Устройство также содержит вычислительно-исполнительный блок, связанный с каждым из вышеуказанных датчиков, и датчик поворота ТС, связанный с вычислительно-исполнительным блоком. При этом вычислительно-исполнительный блок устройства выполнен с возможностью управления вращающим моментом отдельных двигателей ТС, каждый из которых обеспечивает вращение соответствующего колеса на задней оси ТС с обеспечением автоматического выполнения функции управления вращающим моментом на основании показаний вышеуказанных датчиков по критерию сохранения и поддержания динамической устойчивости ТС.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что в процессе движения ТС по показаниям датчиков, связанных с колесами на передней оси, выявляются неровности дороги, в том числе, выявляется характер указанных неровностей (ямы, кочки и т.п.). На основании полученных данных о неровностях дороги вычислительно-исполнительный блок устройства корректирует величины сил, приложенных к моторизированным колесам на задней оси ТС, с целью сохранения устойчивости ТС, в частности, для исключения ситуаций снижения уровня сцепления колес ТС с дорогой при наезде на неровность колесами задней оси, снижения вертикальных колебаний ТС после наезда на неровность дороги колесами задней оси и т.п.
В частном случае вычислительно-исполнительный блок устройства может быть выполнен с дополнительной возможностью управления системой тормозов ТС в части управления тормозным усилием, приложенным к каждому отдельному колесу ТС, с обеспечением автоматического выполнения вышеуказанной функции управления тормозным усилием на основании показаний датчиков, связанных с колесами на передней оси ТС, по критерию сохранения и поддержания динамической устойчивости ТС. При этом повышается диапазон коррекции величин сил, приложенных к моторизированным колесам на задней оси ТС с целью сохранения устойчивости ТС, что, в частности, позволяет еще более снизить вероятность уменьшения сцепления колес ТС с дорогой или снизить вертикальные колебания ТС после наезда на неровность дороги колесами задней оси, и таким образом, еще более повысить устойчивость ТС.
В другом частном случае устройство управления может дополнительно содержать в себе датчики, связанные с отдельными колесами на задней оси ТС, включающие в себя датчики текущей скорости вращения соответствующего колеса, датчики измерения текущей вертикальной скорости и вертикального ускорения соответствующего колеса. При этом вычислительно-исполнительный блок устройства может быть связан с каждым из вышеуказанных датчиков и выполнен с возможностью управления вращающим моментом отдельных двигателей ТС, каждый из которых обеспечивает вращение соответствующего колеса на передней оси ТС с обеспечением автоматического выполнения функции управления вращающим моментом на основании показаний вышеуказанных датчиков по критерию сохранения и поддержания динамической устойчивости ТС. При этом обеспечивается достижение заявленного полезной моделью технического результата в случае движения ТС задним ходом.
Также в частном случае устройство управления может дополнительно включать в себя датчик скорости ТС, связанный с вычислительно-исполнительным блоком. При этом вычислительно-исполнительный блок обеспечивает управление вращающим моментом отдельных двигателей и тормозными усилиями, приложенными к отдельном колесам ТС, на основании показаний вышеуказанного датчика скорости ТС. При этом обеспечивается возможность на основании показаний текущей скорости ТС, получаемых с датчика, более точно определять моменты времени наезда на неровности дороги, выявленные по показаниям датчиков, ведущими (моторизированными) колесами ТС. При этом обеспечивается возможность более точного во времени воздействия на величины сил, приложенных к моторизированным колесам, с целью сохранения устойчивости ТС при наезде на неровности колесами ТС, что позволяет, в свою очередь, повысить качество указанных воздействий, и таким образом, еще более повысить устойчивость ТС.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 приведена общая структурная схема заявленного устройства управления дорожного транспортного средства.
На фиг.2 приведена примерная схема применения заявленного устройства на четырехколесном дорожном транспортном средстве с задними ведущими электрическими мотор-колесами.
На фиг.3 приведена примерная схема применения заявленного устройства на полноприводном четырехколесном дорожном транспортном средстве с электрическими мотор-колесами.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Общая схема заявленного устройства управления дорожного транспортного средства приведена на фиг.1. Устройство управления дорожного транспортного средства 1 в общем случае содержит в себе:
датчики 2 текущей скорости вращения отдельных колес ТС;
датчики 3 текущей вертикальной скорости и вертикального ускорения отдельных колес ТС;
датчик 4 поворота ТС;
вычислительно-исполнительный блок 5, обеспечивающий автоматическое управление вращающим моментом двигателей 6, связанных с отдельными колесами ТС, на основании показаний датчиков 2 и 3 по критерию сохранения и поддержания динамической устойчивости ТС при условии, что ТС на основании показаний датчика 4 движется приблизительно прямолинейно.
В частном случае выполнения устройства 1 блок 5 может дополнительно обеспечивать автоматическое управление также и системами тормозов отдельных колес 7 (в части управления тормозным усилием, приложенным к каждому отдельному колесу) на основании показаний датчиков 2 и 3 по критерию сохранения и поддержания динамической устойчивости ТС при условии, что ТС на основании показаний датчика 4 движется приблизительно прямолинейно.
В частном случае выполнения устройство 1 может дополнительно содержать в себе датчик 8 скорости ТС. При этом блок 5 устройства может дополнительно обеспечивать управление вращающим моментом двигателей 6 и системами тормозов отдельных колес 7 (в части управления тормозным усилием, приложенным к каждому отдельному колесу), на основании также и показаний датчика 8.
На фиг.2 приведена примерная схема применения заявленного устройства на примере четырехколесного дорожного транспортного средства с задними ведущими электрическими мотор-колесами.
На передних колесах 11 (левом) и 12 (правом) транспортного средства установлены:
датчики 13 и 14 соответственно текущей угловой скорости вращения колеса;
датчики 15 и 16 соответственно текущей вертикальной скорости или вертикального ускорения соответствующего колеса; также в качестве датчиков 15 и 16 могут использоваться датчики величины вертикального смещения.
Датчик поворота ТС в указанном примере выполнен в виде датчика 17 угла поворота рулевого колеса 18.
Вычислительно-исполнительный блок 5 обеспечивает автоматическое управление вращающим моментом электродвигателей 19 левого 20 и правого 21 задних мотор-колеса ТС.
На фиг.3 приведена примерная схема применения заявленного устройства на примере полноприводного четырехколесного транспортного средства с электрическими мотор-колесами.
Датчики текущей угловой скорости вращения колес 31–34 установлены на, соответственно, левом переднем 35, правом переднем 36, левом заднем 37, правом заднем 38 колесах. Также на соответствующих колесах установлены датчики текущей вертикальной скорости и вертикального ускорения колес 39–42. Также в качестве датчиков 39–42 могут использоваться датчики величины вертикального смещения.
Датчик поворота ТС в указанном примере выполнен в виде датчика угла поворота переднего колеса ТС 43.
Вычислительно-исполнительный блок 5 обеспечивает автоматическое управление вращающим моментом электродвигателей 44–47.
Блок 5 устройства 1 может быть выполнен на базе высокопроизводительного логического контроллера. Функционирование указанного контроллера может быть организовано на базе операционной системы реального времени.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
[1] Патентная заявка США № US 2016/0167662 (”Traction control device”). Pub. Date: Jun. 16, 2016.
[2] Патентная заявка Японии № JP 2008-6954 A. Publication Date: 2008.01.17.