способ управления пробуксовкой ведущих колес транспортного средства и устройство для блокирования дифференциала транспортного средства

Формула изобретения

1. Способ управления пробуксовкой ведущих колес транспортного средства путем блокирования межколесного дифференциала (воздействия на тормоза ведущих колес) и (или) изменения крутящего момента двигателя, отличающийся тем, что блокирование межколесного дифференциала (воздействие на тормоза ведущих колес) и (или) изменение крутящего момента двигателя осуществляют по моменту начала снижения крутящего момента, передаваемого ведущим буксующим колесом, сопровождаемого снижением радиуса качения колеса.

2. Устройство для блокирования дифференциала транспортного средства, содержащее гидравлическую муфту блокировки, имеющую корпус с ведущими и ведомыми элементами, заполненный рабочей жидкостью, отличающееся тем, что оно дополнительно оснащено щеточным узлом, высоковольтным блоком и системой управления, содержащей блок управления и датчики угловой скорости, крутящего момента, линейной скорости и угла поворота рулевого колеса, соединенными между собой посредством электрических цепей, причем в качестве рабочей жидкости применяется электрореологическая жидкость, а элементы муфты электроизолированы между собой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к механизмам управления трансмиссией транспортного средства и тормозной системой.

Известен способ управления пробуксовкой ведущих колес транспортного средства, путем приложения тормозного момента к ведущему буксующему колесу. Управляющие сигналы для воздействия на тормоза ведущих колес и (или) на крутящий момент двигателя получают путем сравнения информационных сигналов скорости ведущих и неведущих колес (см. патент ФРГ №083540708 от 21.05.87).

Недостатком данного способа является его недостаточная эффективность вследствие определения момента воздействия на тормоза ведущих колес и (или) на крутящий момент двигателя по превышению определенной пороговой величины, которая не зависит от характеристики опорной поверхности.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ управления пробуксовкой ведущих колес транспортного средства, путем блокирования межколесного дифференциала при определении разности скоростей ведущих колес транспортного средства и удержания дифференциала в заблокированном состоянии при превышении разностью крутящих моментов на ведущих колесах определенной пороговой величины (см. Конструирование и расчет колесных машин высокой проходимости. Общие вопросы конструирования. /Под ред. Н.Ф.Бочарова и Л.Ф.Жеглова. - М.: Машиностроение, 1992, с.288).

Недостатком данного способа является его недостаточная эффективность вследствие блокирования дифференциала по превышению определенной пороговой величины, одинаковой для всех типов опорной поверхности.

Известно устройство для блокирования дифференциала, содержащее зубчатую муфту, установленную на шлицах одной полуоси, которая при блокировании посредством пневмопривода входит в зацепление с зубчатым венцом, нарезанным на корпусе дифференциала. Управление устройством осуществляется водителем вручную (см. Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета; Учебник для студентов вузов по специальности "Автомобили и автомобильное хозяйство". - M: Машиностроение, 1989, с.153).

Недостатком данного устройства является низкая эффективность его работы, вследствие того, что оно обеспечивает высокие показатели проходимости только при условии своевременного включения и выключения механизма блокировки, что определяется правильностью и своевременностью действий водителя.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для блокирования дифференциала, содержащее гидравлическую муфту блокировки, имеющую корпус с ведущими и ведомыми элементами, заполненный вязкой жидкостью.

Данное устройство позволяет автоматически блокировать дифференциал при буксовании одного из ведущих колес.

Недостатками данного технического решения является: недостаточная эффективность работы, вследствие неуправляемых блокирующих свойств, что приводит к блокированию дифференциала во всех случаях возникновения разных угловых скоростей ведущих колес (например, при маневрировании в узком пространстве), ухудшению управляемости автомобиля на скользкой дороге и ограниченной совместимости с антиблокировочной системой.

Изобретение решает задачу повышения эффективности управления пробуксовкой ведущих колес транспортного средства и работы системы управления блокировкой дифференциала.

Указанный технический результат достигается тем, что управление пробуксовкой ведущих колес транспортного средства осуществляют путем блокирования межколесного дифференциала, воздействия на тормоза ведущих колес и(или) изменения крутящего момента двигателя, по моменту начала снижения крутящего момента, передаваемого ведущим буксующим колесом, сопровождаемого снижением радиуса качения колеса.

Для этого устройство для блокирования дифференциала, содержащее гидравлическую муфту блокировки, имеющую корпус с ведущими и ведомыми элементами, заполненный рабочей жидкостью, дополнительно оснащено щеточным узлом, высоковольтным блоком и системой управления, содержащей блок управления и датчики угловой скорости, крутящего момента, линейной скорости и угла поворота рулевого колеса, соединенные между собой посредством электрических цепей, причем в качестве рабочей жидкости применяется электрореологическая жидкость, а элементы муфты электроизолированы между собой.

Использование электрореологической жидкости в качестве рабочей и оснащение устройства для блокирования дифференциала транспортного средства щеточным узлом, высоковольтным датчиком управления и системой управления, содержащей блок управления и датчики угловой скорости, крутящего момента, линейной скорости и угла поворота рулевого колеса, соединенные между собой, позволяет повысить эффективность работы устройства для блокирования дифференциала, за счет управления блокирующим моментом на основе данных об условиях движения, получаемых от датчиков. При этом начало блокирования межколесного дифференциала, воздействия на тормоза ведущих колес и (или) изменения крутящего момента двигателя, будет определяться конкретными дорожными условиями, что позволит повысить эффективность контроля за пробуксовкой ведущих колес транспортного средства.

На чертеже показана схема устройства для блокирования дифференциала. Устройство для блокирования дифференциала содержит гидравлическую муфту, связанную с дифференциалом и имеющую корпус 1, с ведущими 2 и ведомыми элементами 3, заполненный рабочей жидкостью, на корпусе установлен щеточный узел 5, связанный с высоковольгным блоком 6. Система управления содержит блок управления 7, датчики угловой скорости 8, крутящего момента 9, линейной скорости 10, угла поворота управляемых колес 11, соединенные между собой посредством электрических цепей.

Способ при помощи устройства реализуют следующим образом. При движении транспортного средства на основании датчиков 8, 9, 10, 11 непрерывно контролируются скорость движения транспортного средства, частота вращения его ведущих колес и реализуемые на них крутящие моменты. Радиус качения при этом определяют по выражению:

r_k= _k/ _k,

где _k - скорость движения автомобиля, м/с; _k - частота вращения колеса, с ^-1. При движении автомобиля в хороших по сцеплению условиях изменение радиуса качения ведущих колес будет обратно пропорционально передаваемому ими крутящему моменту. В этом случае на щеточный узел 5 напряжение от высоковольтного блока 6 не подается. Электрореологическая жидкость имеет минимальную вязкость и не оказывает сопротивления взаимному смещению ведущих 2 и ведомых 3 элементов гидравлической муфты, а следовательно, и связанным с ними деталям дифференциала, обусловленному разницей угловых скоростей ведущих и ведомых деталей дифференциала при движении на повороте, а также во время преодоления неровностей при прямолинейном движении.

При достижении ведущим колесом максимального значения коэффициента сцепления начнется его буксование, сопровождаемое уменьшением радиуса качения колеса и снижением реализуемого колесом крутящего момента. Таким образом, нарушится пропорциональность между изменением крутящего момента и радиуса качения. При этом блок управления 7 на основе сигналов от датчиков угловой скорости ведущих колес 8 и датчиков крутящего момента 9, подводимого к ним, а также датчика линейной скорости автомобиля 10, формирует исполнительную команду для высоковольтного блока 6, который подает высокое напряжение, пропорциональное величине рассогласования сигналов, подводимых от датчиков на щеточный узел 5. Под действием электрического поля вязкость жидкости увеличивается, что приводит к увеличению сопротивления относительному перемещению ведущих 2 и ведомых 3 деталей гидравлической муфты и связанных с ними деталей дифференциала. Это приводит к перераспределению крутящего момента, подводимого от дифференциала к ведущим колесам.

Когда крутящий момент на колесе и его радиус качения начнут увеличиваться, а буксование снижаться, блок управления 7 подаст команду на удержание степени блокирования дифференциала постоянной до того времени, пока не начнется снижение крутящего момента, сопровождаемое дальнейшим увеличением радиуса качения колеса. Затем блок управления 7 начнет ступенчатое снижение степени блокирования межколесного дифференциала (воздействия на тормоза ведущих колес), при постоянном контроле за взаимным изменением радиуса качения колеса и передаваемого им крутящего момента.

В случае если при блокировании межколесного дифференциала (воздействии на тормоза ведущих колес) повышения крутящего момента на колесе при снижении буксования не происходит, или буксуют одновременно оба ведущих колеса одной оси, дополнительно воздействуют на крутящий момент двигателя.

Использование электрореологической жидкости в качестве рабочей и оснащение устройства для блокирования дифференциала транспортного средства щеточным узлом, высоковольтным датчиком управления и системой управления, содержащей блок управления и датчики угловой скорости, крутящего момента, линейной скорости и угла поворота рулевого колеса, соединенные между собой, позволяет повысить эффективность работы устройства для блокирования дифференциала, за счет управления блокирующим моментом на основе данных об условиях движения, получаемых от датчиков.

Начало блокирования межколесного дифференциала при нарушении пропорциональности между изменением крутящего момента, передаваемого колесом, и его радиусом качения позволит повысить эффективность контроля за пробуксовкой ведущих колес транспортного средства, так как момент управления будет определяться конкретными дорожными условиями.