способ уменьшения энергии, затрачиваемой водителем в процессе управления транспортным средством

Формула изобретения

1. Способ уменьшения энергии, затрачиваемой водителем в процессе управления транспортным средством, включающий передачу энергии импульсами от вспомогательного источника через усилитель к звену кинематической цепи, связывающей рулевое колесо с управляемыми колесами, отличающийся тем, что в период между импульсами уменьшают силу воздействия усилителя на звено кинематической цепи и посредством осязания ощущают рукой на ободе рулевого колеса действие сил реакции дорожного полотна на управляемые колеса.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменяют период между импульсами прямо пропорционально скорости движения транспортного средства.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что изменяют длительность импульса обратно пропорционально скорости движения транспортного средства.

4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что изменяют длительность импульса обратно пропорционально частоте вращения рулевого колеса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области автомобилестроения и может быть использовано в рулевом управлении транспортного средства.

Известен способ уменьшения энергии, затрачиваемой водителем в процессе управления транспортным средством, включающий в себя создание дополнительного усилия на рулевом колесе в процессе управления транспортным средством [1].

Недостатком этого способа являются большие весогабаритные характеристики средств, с помощью которых реализуется способ, а также присутствие дополнительного момента на рулевом приводе в течение всего времени управления.

Прототипом является способ уменьшения энергии, затрачиваемой водителем в процессе управления транспортным средством, включающий в себя создание дополнительного усилия па рулевом колесе путем воздействия на рулевой вал дополнительным моментом, создаваемым электродвигателем [2].

Недостатком данного способа является постоянное наличие дополнительного момента на рулевом валу в процессе управления транспортным средством. Постоянное наличие дополнительного момента приводит к тому, что водитель не чувствует изменения сил реакции дорожного полотна на управляемые колеса, т.е. теряет чувствительность при управлении, если это оставить не замеченным может возникнуть опасное развитие аварийной ситуации, приводящее к дорожно-транспортному происшествию. Например, не замеченное при прямолинейном движении падение давления в колесе может вызвать занос и опрокидывание автомобиля на повороте.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно, повышение безопасности управления транспортным средством путем предоставления водителю возможности чувствовать силы реакции дорожного полотна на управляемые колеса транспортного средства, а также снижение весогабаритных характеристик средств при реализации способа за счет того, что радиотехнические элементы, например, могут передавать в импульсном режиме большую энергию.

Эта цель достигается тем, что в способе уменьшения энергии, затрачиваемой водителем в процессе управления транспортным средством, включающим передачу энергии от вспомогательного источника к звену кинематической цепи, связывающей рулевое колесо с управляемыми колесами, энергию передают импульсами, изменяют период между импульсами прямо пропорционально скорости движения транспортного средства, а также изменяют длительность импульса обратно пропорционально скорости движения транспортного средства и частоте вращения рулевого колеса.

Способ по изобретению обладает следующими преимуществами. В период между действием импульсов, поступающих от вспомогательного источника энергии и облегчающих управление транспортным средством, водитель ощущает на рулевом колесе действие сил реакции дорожного полотна на управляемые колеса, что дает ему возможность чувствовать какие-либо отклонения этих сил и заблаговременно выявлять неблагоприятные ситуации.

Известно, что энергия, затрачиваемая водителем при вращении колес на месте и при движении транспортного средства, различна. Поэтому изменение длительности периода между следованием указанных импульсов прямо пропорционально скорости движения транспортного средства, регулирует количество необходимой энергии, поступаемой от вспомогательного источника, что, в конечном счете, экономит энергию этого источника и снижает его энергоемкость. Регулировать количество необходимой энергии можно также путем изменения длительности импульса.

Частота вращения вала рулевого колеса при вращении колес на месте, в случае необходимости, может быть увеличена или путем увеличения мускульной силы водителя, или за счет увеличения энергии, передаваемой на рулевое управление от вспомогательного источника. Поэтому, повышая количество энергии, передаваемой на рулевое управление от вспомогательного источника, можно обеспечить потенциальную возможность водителю вращать рулевое колесо быстрее, затрачивая при этом меньшее количество мускульной энергии.

Пример 1

На стенде производят испытание предлагаемого способа путем проверки обеспечения возможности ощущать водителю на рулевом колесе действие сил реакции вращающихся барабанов на управляемые колеса в период между действием импульсов, поступающих от вспомогательного источника энергии. Положение управляемых колес на стенде устанавливают соответствующим прямолинейному движению автомобиля, а частоту их вращения изменяют эквивалентно скорости движения автомобиля от 40 до 90 км/ч с дискретностью 10 км/ч. После того как частота вращения колес станет равной заданному значению, уменьшают давление в одном из управляемых колес и посредством осязания ощущают рукой вибрацию обода рулевого колеса.

Пример 2

Создают на рулевом колесе момент сопротивления вращению, равный 30 Нм, поворачивают рулевое колесо с частотой в диапазонах 0,1-0,3, 0,4-0,6, 0,7-0,9 и 1-1,2 об/мин. Измеряют с помощью динамометра усилие, прикладываемое к рулевому колесу в каждом диапазоне.

Испытания показали удовлетворительное ощущение водителем на рулевом колесе изменений сил реакции вращающихся барабанов на управляемые колеса во всем диапазоне изменения частоты вращения барабанов. Величина усилия, прикладываемого к рулевому колесу, изменялась соответственно по диапазонам - 5, 10, 15 и 25 Нм.

Изобретение поясняется чертежом.

На чертеже изображено устройство магнитоэлектрического усилителя руля автомобиля.

Устройство магнитоэлектрического усилителя руля автомобиля содержит магнитную систему 1, катушку 2, держатель 3, корпус 4 с крышкой 5, подшипник 6, ось 7, втулку 8, шкив 9, ремень 10 и усилитель 11 электрического сигнала.

В зазоре магнитной системы 1 находится катушка 2, неподвижно размещенная в держателе 3, который закреплен на корпусе 4. Катушка 3 состоит из двух обмоток: первой - обмотки освобождения и второй - обмотки импульса, намотанных бифилярно. В корпусе 4 и крышке 5 установлены подшипники 6, связанные между собой осью 7 с неподвижно закрепленными на ней втулкой 8 и шкивом 9, в пазу которого размещен ремень 10, кинематически соединяющий шкив с валом рулевого колеса. На втулке 8, являющейся частью магнитопровода, неподвижно закреплена магнитная система. Первая и вторая обмотки катушки 2 соответственно подключены к входу и выходу усилителя 11, выполненного на транзисторе, который играет роль ключа. Обмотка импульса является коллекторной нагрузкой транзистора 11 и подключена к аккумулятору автомобиля, который играет роль вспомогательного источника энергии.

Способ реализуется следующим образом.

Рулевым колесом поворачивают управляемые колеса автомобиля и одновременно через ремень 10 вращают шкив 9, ось 7 н втулку 8 с магнитной системой 1. При прохождении магнитов последней над катушкой 2 в обмотке освобождения наводится ЭДС, при этом прохождение магнитами первой половины (угла ) угловой ширины катушки вызывает в катушке ЭДС одного знака, а прохождение второй ее половины - другого. Наведенной при прохождении магнитами второй половины катушки ЭДС открывают транзистор 11 и в результате этого получают в обмотке импульса скачок тока, длительность которого равна времени прохождения магнитами угла . Ток импульса создает в катушке магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем магнитов. В результате этого получают силу, отталкивающую магниты от катушки в направлении движения магнитной системы, и создают тем самым момент вращения на оси 7. Этот момент через шкив 9 и ремень 10 передают на вал рулевого колеса, в результате чего облегчают поворот рулевого колеса с помощью мускульной силы. Продолжают вращать рулевое колесо, вследствие чего происходит удаление магнитов от катушки 2, что приводит к уменьшению указанной силы и снижению момента вращения, и, следовательно, к возрастанию мускульного усилия на рулевом колесе. В этот момент посредством осязания ощущают рукой на ободе рулевого колеса действие сил реакции дорожного полотна на управляемые колеса. После прохождения магнитами угла описанный процесс повторяется. Продолжают поворот рулевого колеса до тех пор, пока в этом отпадет необходимость.

Внедрение изобретения позволит повысить безопасность управления транспортным средством и уменьшить весогабаритные характеристики усилителя руля, что даст экономический эффект в народном хозяйстве.

Источники информации

1. Вишняков Н. Н., Вахламов В.К., Нарбут A.Н. и др. Автомобиль: Основы конструкции. М.: Машиностроение, 1986.

2. Патент США 5327986, МКИ B 62 D 5/04, 1994.