устройство, индицирующее угол поворота управляемых колес автомобиля и качество контакта водителя с рулевым колесом

Формула изобретения

Устройство, индицирующее угол поворота управляемых колес автомобиля, содержащее индикатор-амперметр и переменный резистор, закрепленный на сошке вала рулевого управления автомобиля, отличающееся тем, что в него дополнительно введены схемы И₁ , И₂, И₃, датчик контакта водителя с рулевым колесом, сопротивление, мультивибратор, компараторы определения угла поворота и угловой скорости управляемых колес, первый ключ, управляемый сигналом, поступающим с компаратора определения угла поворота управляемых колес, второй ключ, управляемый сигналом, поступающим с компаратора определения угловой скорости управляемых колес, первое времязадающее сопротивление, включенное в управляемую цепь первого ключа, и второе времязадающее сопротивление, включенное в управляемую цепь второго ключа, а также блоки питания, усиления сигнала, определения модуля угла поворота управляемых колес, определения модуля производной, усиления звука и усилителя-измерителя угла поворота управляемых колес, при этом вход блока питания соединен с бортовой сетью автомобиля, а его выход - с переменным резистором, мультивибратором, компараторами определения угла поворота и угловой скорости управляемых колес, схемами И ₁, И₂, И₃, блоками усиления сигнала, определения модуля угла поворота управляемых колес, определения модуля производной, усиления звука и усилителя-измерителя угла поворота управляемых колес, причем вход блока усилителя-измерителя угла поворота управляемых колес соединен с ползуном переменного резистора, а его выход - с входом блока определения модуля угла поворота управляемых колес и входом блока определения модуля производной, вход компаратора определения угла поворота управляемых колес соединен с выходом блока определения модуля угла поворота управляемых колес, а его выход - с управляющим входом первого ключа и входом схемы И₁, вход компаратора определения угловой скорости управляемых колес соединен с выходом блока определения модуля производной, а его выход - с управляющим входом второго ключа и вторым входом схемы И₁ , кроме того, со входом мультивибратора соединены параллельно управляемые цепи первого и второго ключей, содержащие первое и второе времязадающие сопротивления соответственно, выход мультивибратора связан с первым входом схемы И₂, второй вход которой соединен с выходом блока усиления сигнала, вход которого соединен с выходом датчика контакта, расположенного на рулевом колесе, в свою очередь, выходы схем И ₁, И₂ соединены со входами схемы И₃, а ее выход соединен со входом блока усиления звука и, кроме того, через сопротивление - с выходом схемы И₂.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к контрольно-измерительным устройствам, индицирующим угол поворота управляемых колес автомобиля и контролирующим траекторию движения автомобиля.

Известен прибор (Журнал "Юный техник" - 1990, №7 с.61-62), содержащий переменный резистор, закрепленный на сошке вала рулевого управления, индикатор-амперметр и активные сопротивления одинаковой величины.

Однако недостатками известного прибора являются низкая достоверность информации о положении управляемых колес автомобиля и отсутствие информации о качестве контакта рук водителя с рулевым колесом в процессе движения.

Техническая задача направлена на расширение функциональных возможностей устройства и повышение точности измерения угла поворота управляемых колес автомобиля.

Технический результат достигается тем, что в устройство, индицирующее угол поворота управляемых колес автомобиля, содержащее индикатор-амперметр и переменный резистор, закрепленный на сошке вала рулевого управления автомобиля, дополнительно введены схемы И₁, И ₂, И₃, датчик контакта водителя с рулевым колесом, сопротивление, мультивибратор, компараторы определения угла поворота и угловой скорости управляемых колес, первый ключ, управляемый сигналом, поступающим с компаратора определения угла поворота управляемых колес, второй ключ, управляемый сигналом, поступающим с компаратора определения угловой скорости управляемых колес, первое времязадающее сопротивление, включенное в управляемую цепь первого ключа, и второе времязадающее сопротивление, включенное в управляемую цепь второго ключа, а также блоки питания, усиления сигнала, определения модуля угла поворота управляемых колес, определения модуля производной, усиления звука и усилителя-измерителя угла поворота управляемых колес, при этом вход блока питания соединен с бортовой сетью автомобиля, а его выход - с переменным резистором, мультивибратором, компараторами определения угла поворота и угловой скорости управляемых колес, схемами И ₁, И₂, И₃, блоками усиления сигнала, определения модуля угла поворота управляемых колес, определения модуля производной, усиления звука и усилителя-измерителя угла поворота управляемых колес, причем вход блока усилителя-измерителя угла поворота управляемых колес соединен с ползуном переменного резистора, а его выход - с входом блока определения модуля угла поворота управляемых колес и входом блока определения модуля производной, вход компаратора определения угла поворота управляемых колес соединен с выходом блока определения модуля угла поворота управляемых колес, а его выход - с управляющим входом первого ключа и входом схемы И₁, вход компаратора определения угловой скорости управляемых колес соединен с выходом блока определения модуля производной, а его выход - с управляющим входом второго ключа и вторым входом схемы И₁ , кроме того, со входом мультивибратора соединены параллельно управляемые цепи первого и второго ключей, содержащие первое и второе времязадающие сопротивления соответственно, выход мультивибратора связан с первым входом схемы И₂, второй вход которой соединен с выходом блока усиления сигнала, вход которого соединен с выходом датчика контакта, расположенном на рулевом колесе, в свою очередь, выходы схем И ₁ и И₂ соединены со входами схемы И₃, а ее выход соединен со входом блока усиления звука и, кроме того, через сопротивление с выходом схемы И₂.

Отличительным признаком от прототипа является то, что в устройство дополнительно введены схемы И ₁, И₂, И₃, датчик контакта водителя с рулевым колесом, сопротивление, мультивибратор, компараторы определения угла поворота и угловой скорости управляемых колес, первый ключ, управляемый сигналом, поступающим с компаратора определения угла поворота управляемых колес, второй ключ, управляемый сигналом, поступающим с компаратора определения угловой скорости управляемых колес, первое времязадающее сопротивление, включенное в управляемую цепь первого ключа, и второе времязадающее сопротивление, включенное в управляемую цепь второго ключа, а также блоки питания, усиления сигнала, определения модуля угла поворота управляемых колес, определения модуля производной, усиления звука и усилителя-измерителя угла поворота управляемых колес, а также имеются новые связи между ранее примененными и вновь введенными элементами схемы.

Информативность и точность измерения достигаются тем, что вход блока питания соединен с бортовой сетью автомобиля, а его выход - с переменным резистором, мультивибратором, компараторами определения угла поворота и угловой скорости управляемых колес, схемами И₁, И₂, И ₃, блоками усиления сигнала, определения модуля угла поворота управляемых колес, определения модуля производной, усиления звука и усилителя-измерителя угла поворота управляемых колес, причем вход блока усилителя-измерителя угла поворота управляемых колес соединен с ползуном переменного резистора, а его выход - с входом блока определения модуля угла поворота управляемых колес и входом блока определения модуля производной, вход компаратора определения угла поворота управляемых колес соединен с выходом блока определения модуля угла поворота управляемых колес, а его выход - с управляющим входом первого ключа и входом схемы И₁, вход компаратора определения угловой скорости управляемых колес соединен с выходом блока определения модуля производной, а его выход - с управляющим входом второго ключа и вторым входом схемы И₁, кроме того, со входом мультивибратора соединены параллельно управляемые цепи первого и второго ключей, содержащие первое и второе времязадающие сопротивления соответственно, выход мультивибратора связан с первым входом схемы И ₂, второй вход которой соединен с выходом блока усиления сигнала, вход которого соединен с выходом датчика контакта, расположенным на рулевом колесе, в свою очередь, выходы схем И ₁ и И₂ соединены со входами схемы И₃, а ее выход соединен со входом блока усиления звука и, кроме того, через сопротивление с выходом схемы И₂.

Предложенная схема позволяет надежно контролировать качество контакта рук (руки) водителя с рулевым колесом, угол поворота управляемых колес автомобиля и скорость его изменения, так как в момент недостаточного контакта или его потери управляемые колеса могут попасть в выбоину на дороге и непредсказуемо повернуться на неконтролируемый водителем угол, что повлечет резкое изменение траектории движения, что может создать или усугубить уже сложившуюся дорожно-транспортную ситуацию. Чтобы избежать этого, водителю будет подаваться звуковой сигнал о недостаточном контакте или его потере, а также о критической угловой скорости и угле поворота управляющих колес. Тональность звукового сигнала зависит от сложности ситуации.

На чертеже представлена функциональная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство, индицирующее угол поворота управляемых колес автомобиля, содержит переменный резистор 1, закрепленный на сошке вала рулевого управления автомобиля, ползун которого соединен со входом блока усилителя-измерителя 2 угла поворота управляемых колес, в состав которого входит индикатор-амперметр, а его выход с входом блока определения модуля угла поворота 3 и входом блока определения модуля производной 4, вход компаратора угла поворота 5 соединен с выходом блока определения модуля угла поворота 3, а его выход - с управляющим входом ключа 7 угла поворота и входом схемы И₁ 9, вход компаратора угловой скорости 6 соединен с выходом блока определения модуля производной 4, а его выход с управляющим входом ключа 8 угловой скорости и вторым входом схемы И₁ 9, кроме того, со входом мультивибратора 10 соединены параллельно управляемые цепи ключей 7 и 8 угла поворота и угловой скорости, содержащие сопротивления угла поворота 17 и угловой скорости 18 соответственно, выход мультивибратора 10 связан с первым входом схемы И ₂ 11, второй вход которой соединен с выходом блока усиления сигнала 15, вход которого соединен с выходом датчика контакта 14, расположенном на рулевом колесе, в свою очередь, выходы схем И₁ 9, И₂ 11 соединены со входами схемы И₃ 12, а ее выход соединен со входом блока усиления звука 13 и, кроме того, через сопротивление 19 с выходом схемы И₂ 11. Вход блока питания 16 соединен с бортовой сетью автомобиля, а его выход - с переменным резистором 1, мультивибратором 10, компараторами угла поворота 5 и угловой скорости 6, схемами И₁ 9, И ₂ 11, И₃ 12, блоками усиления сигнала 15, определения модуля угла поворота 3, определения модуля производной 4, усиления звука 13 и усилителя-измерителя 2 угла поворота управляемых колес.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал, пропорциональный углу поворота управляемых колес, с ползуна переменного резистора 1 поступает на блок усилителя-измерителя 2 и далее на блоки определения модуля угла поворота 3 и определения модуля производной 4. Сигналы с блока определения модуля угла поворота 3 и определения модуля производной 4 поступают на компараторы угла поворота 5 и угловой скорости 6, выходные сигналы которых управляют состоянием ключей 7 и 8 угла поворота и угловой скорости. В управляемые цепи ключей 7 и 8 угла поворота и угловой скорости включены времязадающие сопротивления угла поворота 17 и угловой скорости 18 соответственно. Частота, генерируемая мультивибратором 10, изменяется в зависимости от уровней сигналов, поступающих с выходов компараторов 5 и 6. Если на выходах компараторов 5 и 6 высокий уровень напряжения, то срабатывает схема И ₁ 9 и на ее выходе также появится высокий уровень напряжения. Эта ситуация возникает при значении угла поворота больше некоторого критического и угловой скорости выше критической, значения которых регулируются порогами срабатывания компараторов 5 и 6 (это зависит от марки автомобиля и наличия гидроусилителя руля). Сигнал со схемы И₁ 9 поступает на вход схемы И ₃ 12 и, при высоком уровне напряжения, сигнал со схемы И₂ 11 проходит через схему И ₃ 12 на блок усиления звука 13. На второй вход схемы И ₂ 11 поступает сигнал с управляемого мультивибратора 10. Датчик контакта 14, расположенный на рулевом колесе автомобиля, вырабатывает сигнал, уровень которого зависит от качества контакта рук водителя с рулевым колесом. Этот сигнал поступает на блок усиления сигнала 15 и далее на второй вход И₂ 11. При ненадежном хвате руля напряжение на входе схемы И ₂ 11 соответствует уровню логической единицы и сигнал с управляемого мультивибратора 10 проходит на блок усиления звука 13 только через сопротивление 19, если угол поворота управляемых колес и угловая скорость его изменения не превышают критических значений, поскольку уровень напряжения на втором входе схемы И₃ 12 при этом соответствует уровню логического нуля. При слабом контакте водителя с рулевым колесом уровень звука будет слабым, если угол поворота управляемых колес и угловая скорость его изменения не превышают критических значений. Если одна из величин превышает критическое значение, то изменяется тон (частота) звука. Если обе величины при слабом контакте водителя с рулевым колесом превысят критическое значение, то сигнал от мультивибратора 10 через схему И₂ 11 и схему И₃ 12 поступает на блок усиления звука 13. При этом резко возрастают частота (тон) звука, так как во времязадающую цепь мультивибратора 10 подключаются одновременно сопротивления угла поворота 17 и угловой скорости 18, и громкость звука за счет исключения из схемы сопротивления 19 и поступления сигнала на блок усиления звука 13 непосредственно с выхода схемы И₃ 12.

Применение предлагаемого устройства позволяет сократить сроки обучения водителей практическому вождению в сложных дорожных условиях, вырабатывать у них правильные и рациональные начальные навыки по рулению и контролю за траекторией движения автомобиля, исключающие потерю контакта рук (руки) водителя с рулевым колесом, а также достоверно контролировать угол поворота управляемых колес автомобиля.