АВТОМОБИЛЬНОЕ ПРОТИВОУГОННОЕ УСТРОЙСТВО С БЛОКИРОВКОЙ СТАРТЕРА
AUTOMOTIVE ANTITHEFT DEVICE WITH INTERLOCKING OF STARTER

Изобретение относится к технике предотвращения несанкционированного использования транспортных средств, в частности к автомобильным противоугонным комплексам с блокировкой электрических цепей функциональных органов.
В настоящее время получили распространение автомобильные противоугонные устройства с высокой стойкостью к выводу из строя существующими техническими средствами, обеспечиваемой использованием взломостойких оболочек.
Известно противоугонное устройство, содержащее дополнительную взломостойкую оболочку датчика положения вала ДВС, препятствующую доступу к датчику и снятию датчика с ДВС, находящуюся внутри дополнительной оболочки схему, изменяющую выходной сигнал датчика по заранее определенному правилу, а вне ее - блок, обеспечивающий возможность синтеза на дополнительном входе упомянутой схемы сигнала по заранее определенному алгоритму, в том числе при наличии специально изготовленного приспособления, обеспечивающего персонификацию пользователя (RU 2007104822, В60К 25/00, 20.08.2008).
Недостатком известного устройства являются низкая секретность блокировки запуска ДВС с помощью изменения выходного сигнала датчика вала ДВС, а также невозможность установки на транспортные средства, не имеющие датчиков положения вала.
Наиболее близким к заявленному является противоугонное устройство со взломостойкой оболочкой, предусматривающее блокировку стартера путем воздействия на втягивающее реле в токовой цепи электродвигателя стартера (WO 8103002 A1, B60R 25/04, 29.10.1981). Устройство содержит носимую электронную метку-транспондер и связанный с ней по радиоканалу исполнительный блок, в состав которого входят последовательно соединенные приемопередатчик с антенным проводом, управляющий контроллер и управляемый силовой ключ, включенный в цепь втягивающей обмотки втягивающего реле. При этом цепь питания электродвигателя стартера блокируется вне корпуса электродвигателя и взломостойкая оболочка охватывает лишь втягивающее реле.
Недостатки известного устройства связаны с возможностью подачи напряжения от аккумуляторной батареи напрямую на электродвигатель стартера, и слабым противодействием взлому, поскольку та часть втягивающего реле, в которой находятся контактные терминалы, изготовлена из черного текстолита, не выдерживающего грубую силу.
Технический результат от заявленного изобретения заключается в повышении эффективности защиты от угона автомобиля и, в частности, от взлома.
Технический результат достигается тем, что в автомобильном противоугонном устройстве с блокировкой стартера, содержащем носимую электронную метку-транспондер и связанный с ней по двунаправленному радиоканалу исполнительный блок, в состав которого входят последовательно соединенные приемопередатчик с антенным проводом, управляющий контроллер и управляемый силовой ключ, включенный с возможностью обесточивания электродвигателя стартера, оболочка электродвигателя стартера охвачена дополнительной взломостойкой оболочкой со взломостойкой крышкой, при этом внутри дополнительной взломостойкой оболочки размещены все составные элементы упомянутого исполнительного блока или только его управляемый силовой ключ, через взломостойкую крышку пропущен контактный болт для подачи напряжения от аккумуляторной батареи автомобиля, управляемый силовой ключ включен в цепь между контактным болтом и положительными щетками коллектора электродвигателя стартера и прикреплен к оболочке электродвигателя стартера крепежными элементами, в случае размещения внутри дополнительной взломостойкой оболочки всех составных элементов исполнительного блока антенный провод приемопередатчика выведен в салон автомобиля через отверстие во взломостойкой крышке и множественные защитные резиновые заглушки, а в случае размещения внутри дополнительной взломостойкой оболочки только управляемого силового ключа исполнительного блока, приемопередатчик и управляющий контроллер исполнительного блока установлены в салоне автомобиля с возможностью работы в составе противоугонного комплекса, обеспечивающего блокировки других функциональных органов автомобиля.
Достижению технического результата способствуют частные существенные признаки изобретения.
Дополнительная взломостойкая оболочка установлена поверх оболочки электродвигателя стартера и прикреплена к ней с помощью контактной сварки.
Дополнительной взломостойкой оболочкой со взломостойкой крышкой охвачен весь стартер в целом.
Дополнительная взломостойкая оболочка прикреплена к двигателю внутреннего сгорания автомобиля с помощью болтов, имеющих секретные головки.
Управляемый силовой ключ исполнительного блока выполнен в виде полупроводникового выключателя или электромеханического реле, или электрического двигателя с контактором.
Питающие входы приемопередатчика и управляющего контроллера исполнительного блока в случаях его полного или частичного размещения внутри дополнительной взломостойкой оболочки подключены к выходам соответственно управляемого силового ключа или автомобильной аккумуляторной батареи.
На фиг.1 представлена функциональная схема заявленного противоугонного устройства, а на фиг.2 показан один из возможных вариантов конструктивного исполнения автомобильного стартера с заявленным противоугонным устройством.
На чертежах обозначены: электронная метка-транспондер 1 с микропроцессором 2 и приемопередатчиком 3, двунаправленный радиоканал 4, исполнительный блок 5 с приемопередатчиком 6, управляющим контроллером 7 и управляемым силовым ключом 8, антенный провод 9, контакт 10 втягивающего реле, взломостойкая крышка 11, дополнительная взломостойкая оболочка 12, контактная пластина 13, крепежные элементы 14, крышка 15 стартера, положительные щетки 16 коллектора электродвигателя, оболочка 17 электродвигателя стартера, коллектор 18 электродвигателя стартера, ротор 19 электродвигателя стартера, постоянные магниты 20 статора электродвигателя стартера, корпус 21 бендикса, контактный болт 22, изолирующее кольцо 23, крышка 24 хвостовика вала ротора электродвигателя стартера, силовой провод 25, верхний контактный болт 26 втягивающего реле, втягивающее реле 27, нижний контактный болт 28 втягивающего реле, втягивающая обмотка 29 втягивающего реле (удерживающая обмотка не показана), якорь 30 втягивающего реле, пружина 31, рычаг 32, обгонная муфта, шестерня 33, пружина 34.
Автомобильное противоугонное устройство содержит носимую электронную метку-транспондер 1 в виде брелока с микропроцессором 2 и приемопередатчиком 3, а также связанный с ней по радиоканалу (радиолинии) 4 исполнительный блок 5, в состав которого входят последовательно соединенные приемопередатчик 6 с антенным проводом, управляющий контроллер (процессорное устройство) 7 и управляемый силовой (сильноточный) ключ (электрический размыкатель) 8, включенный с возможностью обесточивания электродвигателя стартера. Оболочка 17 электродвигателя стартера охвачена дополнительной взломостойкой оболочкой 12 со взломостойкой крышкой 11. В одной из модификаций устройства внутри дополнительной взломостойкой оболочки 12 размещены все составные элементы упомянутого исполнительного блока 5, а в другой модификации - только его управляемый силовой ключ 8. Через взломостойкую крышку 11 пропущен контактный болт 22 для подачи напряжения от аккумуляторной батареи автомобиля. Силовой ключ 8 включен в цепь между контактным болтом 22 и положительными щетками 16 коллектора электродвигателя стартера и прикреплен к оболочке 17 электродвигателя стартера крепежными элементами 14. В случае размещения внутри дополнительной взломостойкой оболочки 12 всех составных элементов исполнительного блока 5 антенный провод 9 приемопередатчика 6 выведен в салон автомобиля через отверстие во взломостойкой крышке 11 и множественные защитные резиновые заглушки (не показаны). В случае размещения внутри дополнительной взломостойкой оболочки 12 только управляемого силового ключа 8 исполнительного блока 5 приемопередатчик 6 и управляющий контроллер 7 исполнительного блока 5 установлены в салоне автомобиля с возможностью работы в составе противоугонного комплекса, обеспечивающего блокировки других функциональных органов автомобиля.
Дополнительная взломостойкая оболочка 12 может быть установлена поверх оболочки 17 электродвигателя стартера и прикреплена к ней с помощью контактной сварки. Дополнительной взломостойкой оболочкой 12 со взломостойкой крышкой 11 может быть охвачен весь стартер в целом, включая втягивающее реле 27.
Дополнительная взломостойкая оболочка 12 может быть прикреплена к ДВС автомобиля с помощью болтов, имеющих секретные головки.
Силовой ключ 8 исполнительного блока 5 может быть выполнен в виде полупроводникового выключателя или электромеханического реле, или электрического двигателя с контактором.
В одном из вариантов исполнения устройства используется прерывание тока на участке от контактного болта до положительных щеток. Однако, с целью упрощения схемы управления силовым ключом, можно разрывать цепь и на участке от отрицательных щеток до «массы».
Питающие входы приемопередатчика 6 и управляющего контроллера 7 исполнительного блока 5 в случаях его полного или частичного размещения внутри дополнительной взломостойкой оболочки 12 подключены (через собственные конверторы напряжения, преобразующие напряжение бортовой сети в стабилизированное напряжение питания схем 3-5 В) к выходам соответственно управляемого силового ключа 8 или автомобильной аккумуляторной батареи (не показана).
Антенный провод 9 приемопередатчика 6 исполнительного блока 5 при входе в салон автомобиля зачищается на необходимую длину (около четверти длины волны используемого радиодиапазона) и заделывается в термоусаживаемую трубку. (Вместо антенного провода 9 может быть также использована радиоантенна, устанавливаемая на взломостойкой крышке 11).
Контактный болт 22 для подачи напряжения от аккумуляторной батареи автомобиля может быть пропущен и через дополнительную взломостойкую оболочку 12.
Устройство может иметь и дополнительный взломостойкий кожух, крепящийся на элементах автомобиля с целью защиты взломостойкой оболочки 12 от воздействия извне. (Имеется в виду кожух, который крепится к ДВС).
Во время работы электронной метки-транспондера 1 через радиоканал 4 осуществляется двунаправленная радиосвязь между приемопередатчиком 2 электронной метки 1 и приемопередатчиком 6 исполнительного блока 5. Радиоканал 4 является двунаправленным потому, что для обеспечения секретности обмена данными в радиоэфире применяется один из вариантов диалогового обмена. Исполнительный блок 5 служит для блокировки стартера управляемым силовым ключом 8. Управляющий контроллер 7 исполнительного блока 5 служит для подачи сигналов управления силовому ключу 8.
При включении питания управляющий контроллер 7 исполнительного блока 5 осуществляет процедуры первичной инициализации. К таким процедурам относятся: подача сигнала блокировки стартера на управляемый силовой ключ 8, настройка радиосвязи по радиоканалу 4. После осуществления процедур инициализации управляющий контроллер 7 переходит в режим ожидания. Дальнейшая работа противоугонного устройства сводится к двум режимам.
Если электронная метка 1 находится в зоне видимости приемопередатчика 6 исполнительного блока 5, то при получении по радиоканалу 4 приемопередатчиком 6 исполнительного блока 5 запроса электронной метки 1 на аутентификацию управляющий контроллер 7 начинает двусторонний обмен данными с электронной меткой 1 по радиоканалу 4. После окончания обмена данными управляющий контроллер 7 осуществляет сверку полученных данных с данными, сохраненными в его памяти. В случае если данные, поступившие в управляющий контроллер 7 от электронной метки 1, и данные, сохраненные в его памяти, идентичны, то управляющий контроллер 7 передает команду управляемому силовому ключу 8 на разблокировку стартера автомобиля. Важно подчеркнуть, что при одиночной установке силового ключа 8 в дополнительной взломостойкой оболочке 12 он воспринимает на входе только «свой» сигнал от «своей» метки и игнорирует прочие сигналы.
Если электронная метка 1 находится вне зоны видимости приемопередатчика 6 исполнительного блока 5, приемопередатчик 6 исполнительного блока 5 не получает от электронной метки 1 запроса на аутентификацию и управляющий контроллер 7 передает команду управляемому силовому ключу 8 на блокировку стартера автомобиля.
Блокировка стартера так же происходит, если электронная метка 1 находится в зоне видимости приемопередатчика 6 исполнительного блока 5, но данные, полученные от нее исполнительным блоком 5 (в процессе обмена), не соответствуют сохраненным в памяти. Более того, если управляющий контроллер 7 обнаружит попытку подбора пароля, то он включает определенную временную задержку перед следующим сеансом связи. В течение этой задержки управляющий контроллер 7 игнорирует на своем входе любые сигналы от меток.
Из фиг.2 видно, что конструкция стартера содержит три главных узла: электродвигатель постоянного тока с коллектором, механизм бендикса с приводной шестерней и обгонной муфтой и втягивающее реле с приводом на бендикс и контактной группой, включающей электродвигатель.
При повороте ключа зажигания в положение «старт» через втягивающую обмотку 29 втягивающего реле 27 начинает протекать ток от аккумуляторной батареи, под действием которого возникает магнитное усилие, втягивающее якорь 30 реле 27. Передвигаясь и преодолевая сопротивление пружин 31 и 34, якорь 30 через рычаг 32 перемещает обгонную муфту 33 с шестерней, вводя ее в зацепление с зубчатым венцом маховика ДВС. Одновременно контактная пластина 13 втягивающего реле 27 замыкает контакты 26 и 28, через которые начинает поступать ток на положительные щетки 16 коллектора 18. Под действием электромагнитного поля ротор 19 электродвигателя стартера начинает крутиться вместе с наружным кольцом обгонной муфты 33. В обгонной муфте 33 ролики смещены пружинами в узкую часть паза наружного кольца и при вращении ротора 19 заклиниваются между кольцами муфты 33, отчего крутящий момент от вала ротора 19 передается через муфту 33 и шестерню к венцу маховика.
После пуска ДВС частота вращения шестерни начинает превышать частоту вращения ротора 19 и внутреннее кольцо обгонной муфты 33, объединенное с шестерней, увлекает ролики в широкую часть паза наружного кольца, сжимая пружины плунжеров. В этой части паза ролики свободно вращаются, не заклиниваясь, и шестерня свободно крутится.
После отпускания ключа зажигания цепь питания втягивающей обмотки 29 втягивающего реле 27 размыкается, и якорь 30 реле 27 под действием пружин 31 и 34 возвращается в исходное положение, размыкая контакты 26 и 28 и возвращая обгонную муфту 33 с шестерней в исходное положение.
При следующем включении все повторяется снова.
Так как без прокручивания ротора 19 электродвигателя стартера запуск ДВС невозможен, то для надежного противодействия угону, целесообразно защищать именно стартер. При этом располагать исполнительный блок 5 нужно в трудно доступном пространстве, а именно внутри дополнительной взломостойкой оболочки 12.
При попытке несанкционированного запуска, при перемещении ключа зажигания в положение «старт», через обмотку 29 втягивающего реле 27 начинает протекать ток. Якорь 30 реле замыкает контакты 26 и 28, и те подают напряжение на контактный болт 22. Однако ротор 19 электродвигателя не будет крутиться, так как исполнительный блок 5 запрещает протекание тока через обмотки ротора 19 (силовой ключ 8 включен в разрыв электрической цепи на отрезке от контактного болта 22 до щеток 16 коллектора 18). Изменить данное состояние, не имея «своей» (подлинной) метки, очень трудно. Для этого потребуется снимать стартер целиком или разрушать его механически. И то и другое не сделает угон более перспективным.
Когда же приемопередатчиком 6 и управляющим контроллером 7 исполнительного блока 5 обнаружена «своя» метка-транспондер 1, протекание тока от контактного болта 22 через щетки 16 коллектора 18 и далее через обмотки ротора 19 разрешается. Ротор 19 вращается и ДВС может быть запущен. При исчезновении метки - транспондера 1 управляемый силовой ключ 8 исполнительного блока 5 деактивируется (размыкается).
Таким образом, в заявленной конструкции устройство, блокирующее стартер, установлено внутри дополнительной взломостойкой оболочки 12 и не имеет выступающих наружу открытых частей, при злонамеренном воздействии на которые стало бы возможно снятие блокировки. Это существенно повышает эффективность защиты от угона автомобиля и, в частности, от взлома. При этом в устройстве не используется штатная проводка автомобиля.