устройство регулирования скорости вращения колес автомобиля при повороте

Формула изобретения

Устройство регулирования скорости вращения колес автомобиля на повороте, содержащее электродвигатели постоянного тока, электронную систему, состоящую из датчика угла поворота рулевого вала и цифрового спидометра, устанавливающего линейную скорость автомобиля, блок управления, связанный с датчиком угла поворота рулевого вала и спидометром, определяющий средний радиус поворота автомобиля R и требуемую скорость вращения каждого из колес автомобиля для обеспечения их вращения без проскальзывания и передачи требуемого значения управляющих токов на аккумулятор, выдающий необходимый ток на электродвигатели на каждой из полуосей мостов автомобиля, отличающееся тем, что у каждого электродвигателя якорь встроен в полуось и статор - в кожух полуоси моста, причем в указанном блоке управления изменение угловой скорости колес определяется зависимостью где d - колея автомобиля, г - радиус колес автомобиля, V - линейная скорость автомобиля.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к деталям машин и может быть использовано в качестве регулятора скорости вращения колес автомобиля.

Существует устройство регулирования скорости вращения колес автомобиля при повороте (патент US 5343971, 1994 г.) и принятое за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при применении известного устройства ограничения скорости, принятого за прототип, относится то, что привод вращения колес автомобиля осуществляется только за счет встроенных в каждом из них электромоторов.

Технический результат - возможность использования предлагаемого устройства на автомобилях с традиционной трансмиссией для повышения скорости вхождения в поворот и устойчивости при высоких скоростях маневрирования.

Особенность заключается в том, что предлагаемое устройство содержит встроенные в полуоси мостов высокомоментные электродвигатели с возможностью отдельного регулирования скорости каждого из колес автомобиля в зависимости от условий движения путем подачи на электродвигатели электрических токов противоположных знаков и равных по величине с целью нагружения полуоси, находящейся на внешнем радиусе, дополнительным моментом и торможения полуоси, находящейся на внутреннем радиусе, равным по величине тормозящим моментом.

Сущность изобретения заключается в следующем: устройство встраивается в автомобиль и имеет электронную систему, состоящую из датчика угла поворота рулевого вала, цифрового спидометра устанавливающего линейную скорость автомобиля, блока управления, определяющего радиус поворота автомобиля при движении и находящего по заданному алгоритму необходимую скорость вращения каждого из колес, и выдающего требуемый ток разной полярности от аккумулятора и генератора подзарядки на исполнительные механизмы в виде высокомоментного электродвигателя постоянного тока на каждой из полуосей мостов автомобиля, причем якорь встраивается в полуось, а статор - в кожух полуоси моста.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема устройства, на фиг.2 изображен электродвигатель в мосту автомобиля, на фиг.3 - механизм автомобильного дифференциала, на фиг.4 - блок-схема работы устройства.

Устройство содержит (Фиг.1): датчик угла поворота рулевого колеса 1, цифрового спидометра 2, электронный блок управления 3, аккумулятор 4, генератор 5, электродвигатели 6.

Работа устройства осуществляется следующим образом: при повороте рулевого механизма на угол , больший заданного значения, на блок управления 3 поступает сигнал с датчика угла поворота рулевого колеса 1. Электронный блок управления запрашивает действительную линейную скорость движения автомобиля V в данный момент с цифрового спидометра 2. В блоке управления вычисляются требуемые частоты вращения колес и определяются управляющие токи для каждого электродвигателя 6. Подача управляющих токов происходит с аккумулятора 4, подзаряжаемого во время движения автомобиля генератором 5. При внезапном отказе автомобиль продолжает движение как автомобиль с обыкновенной трансмиссией.

На фиг.2 - конструктивное изображение реализации установки электродвигателя. Кожух полуоси моста 1 вырезается на величину корпуса электродвигателя 2 и они взаимно фиксируется штифтами 3. В корпусе электродвигателя находится статор электромотора 4, а в полуоси ведущего моста якорь 5. Электроток подается на колодку 6, откуда на якорь через щетки 7 и на статор через проводку корпуса 8. Для защиты электродвигателя от трансмиссионного масла, находящегося в кожухе моста, предназначены прокладки 9 и манжеты 10.

На фиг.3 показан механизм автомобильного дифференциала. Предположим, что центр автомобиля описывает окружность радиуса R. Если расстояние между колесами будет d, то радиус внешней окружности будет а внутренней Пусть скорость центра автомобиля V. Тогда, если радиус колес равен r, то угловая скорость первой шестерни будет а второй Угловая скорость кожуха и относительная угловая скорость сателлитов

Выполнение вышеприведенных соотношений обеспечивает вращение колес без проскальзывания.

Алгоритм вычисления управляющих токов следующий (фиг.4): при входе автомобиля в поворот на блок управления через фильтр Ф, в целях подавления белого шума, поступает мгновенное значение угла поворота рулевого колеса , одновременно поступает сигнал со спидометра V. Исходя из конструкции рулевого управления, а в частности его передаточного числа I, определяется угол поворота управляемых колес и радиус поворота

Для достижения требуемой угловой скорости первого колеса а второго являющейся оптимальной и позволяющей каждому из колес автомобиля в повороте двигаться без проскальзывания, тем самым обеспечивая постоянное сцепление колес с дорожным покрытием, необходимо одно из колес докрутить, а второе притормозить на ту же самую величину, равную

Для этого необходимо совершить работу, равную

где J - приведенный момент инерции вращающихся масс передней оси (J₁) и задней оси (J₂ ).

Электродвигателю необходимо совершить работу

А=UI t,

где U - напряжение в управляющей сети автомобиля, t - время совершения работы.

Соответственно управляющий ток

Для колес передней оси с разной полярностью и значением: соответственно для колес задней оси: