АВАРИЙНЫЙ ТОРМОЗ АВТОМОБИЛЯ Российский патент 1995 года по МПК B60T1/14 

Изобретение относится к автомобилестроению, преимущественная область применения скоростные автомобили, эксплуатируемые при высокой вероятности возникновения аварийных ситуаций.

Известны дополнительные тормоза транспортных средств, применяемые для расширения функциональных возможностей, а также в тех случаях, когда штатные тормоза выходят из строя или не обеспечивают требуемого темпа торможения при возникновении аварийной ситуации.

Данные тормоза включают в себя привод в виде силового цилиндра со штоком, выдвигаемым давлением сжатого воздуха или жидкости, и исполнительный механизм, выполненный в виде башмака, прижимаемого к колесу и поверхности дороги.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является аварийный тормоз транспортного средства, включающий в себя гидроцилиндр со штоком, расположенный с возможностью перемещения в направляющей, закрепленной на днище кузова, и тормозной башмак, прижимаемый в процессе торможения к поверхности дороги.

Недостатком всех перечисленных решений являются невысокое быстродействие привода тормозного устройства и ограниченная величина силы торможения, что приводит к большому остановочному пути. Кроме того, эффективность указанных дополнительных тормозов (как и штатных тормозов автомобилей) зависит от состояния поверхности дорожного покрытия, что может приводить к заносу или опрокидыванию автомобиля в процессе торможения.

Задачей предлагаемого решения является сокращение величины остановочного пути автомобиля в случае возникновения аварийной ситуации. Технический результат возможность предотвращения аварийной ситуации.

Это достигается тем, что в аварийном тормозе, содержащем тормозное устройство и его привод, закрепленные на кузове автомобиля, привод размещен в задней части автомобиля и выполнен в виде газогенератора, содержащего герметичный раздвижной телескопический корпус с размещенным в нем пороховым зарядом и электровоспламенителем, связанным с системой зажигания, при этом нижним звеном корпуса является тормозное устройство, выполненное в виде проникателя и связанное с автомобилем силовыми тягами, закрепленными на кузове автомобиля за его центром масс. При этом точки крепления силовых тяг лежат в одной горизонтальной плоскости с центром масс автомобиля.

Сопоставительный анализ предлагаемого решения и прототипа показывает, что описываемый аварийный тормоз отличается наличием новых конструктивных признаков:
выполнением привода в виде газогенератора, содержащего герметичный раздвижной телескопический корпус с размещенным в нем пороховым зарядом и электровоспламенителем, связанным с системой зажигания автомобиля;
выполнением исполнительного механизма (тормозного устройства) в виде проникателя, являющегося одним из звеньев раздвижного телескопического корпуса и дополнительно связанного через силовые тяги с кузовом автомобиля;
креплением силовых тяг за центром масс автомобиля таким образом, что точки крепления и центр масс автомобиля лежат в одной горизонтальной плоскости.

Последний из перечисленных признаков (расположение точек крепления силовых тяг в одной горизонтальной плоскости с центром масс автомобиля) не является обязательным и может быть использован при наличии технической возможности, определяемой конструкцией конкретного автомобиля.

Выполнение привода аварийного тормоза в виде газогенератора, содержащего герметичный раздвижной телескопический корпус с пороховым зарядом, обеспечивает повышение быстродействия аварийного тормоза, а выполнение тормозного устройства в виде проникателя, являющегося одним из звеньев раздвижного телескопического корпуса и дополнительно связанного через силовые тяги с кузовом автомобиля, обеспечивает возможность увеличения силы торможения. Благодаря этому сокращается остановочный путь автомобиля в случае возникновения аварийной ситуации. Крепление силовых тяг за центром масс автомобиля обеспечивает его устойчивое движение в процессе торможения.

На фиг. 1 и 2 схематически изображены предлагаемый аварийный тормоз и его размещение на автомобиле; на фиг. 3 и 4 то же, в процессе работы.

На чертежах обозначены герметичный раздвижной телескопический корпус 1, пороховой заряд 2, электровоспламенитель 3, электрические провода 4 системы зажигания, проникатель 5, силовые тяги 6 и вентиль 7.

Аварийный тормоз работает следующим образом. При возникновении аварийной ситуации водитель нажимает на тумблер, замыкающий цепь подачи электрического напряжения на электровоспламенитель 3. Электровоспламенитель поджигает пороховой заряд 2, и образующиеся в результате пороховые газы раздвигают телескопический корпус 1 на полную длину. При этом его нижнее звено проникатель 5, дополнительно связанный с кузовом силовыми тягами 6, пробивает дорожное покрытие, в результате чего автомобиль начинает интенсивно тормозиться, "пропахивая" проникателем борозду в дорожном покрытии. Благодаря тому, что точка приложения равнодействующей силы торможения находится за центром масс автомобиля, движение последнего будет устойчивым даже при возникновении вращения в горизонтальной плоскости, т.е. при заносе.

Крепление силовых тяг в одной горизонтальной плоскости с центром масс автомобиля исключает возникновение опрокидывающего момента от силы торможения.

Для того, чтобы исключить возможность выскакивания проникателя из дорожного покрытия в процессе торможения (например, при сколе перед ним бетона), параметры порохового газогенератора подбираются таким образом, чтобы проникатель гарантированно пробивал дорожное покрытие насквозь. После остановки автомобиля производится стравливание пороховых газов из внутренней полости газогенератора через вентиль 7 и раздвижной телескопический корпус приводится в исходное состояние.

Величина остановочного пути может быть дополнительно сокращена, если при возникновении аварийной ситуации запуск порохового газогенератора производить автоматически. Для этого автомобиль должен быть оснащен приборами, регистрирующими наличие аварийной ситуации (радаром, датчиками линейной и угловой скоростей, датчиками перегрузок, логическим устройством), и устройством инициирования электровоспламенителя.

Для предотвращения травмирования водителя и пассажиров при резком торможении аварийный тормоз должен применяться совместно с ремнями безопасности или надувными баллонами.

Оценим для примера параметры аварийного тормоза автомобиля ГАЗ-24 при следующих условиях: масса автомобиля 1825 кг, скорость движения 100 км/ч, путь торможения до полной остановки 10 м, дорожное покрытие из бетона/марки 100 толщиной 150 мм. При указанных параметрах движения автомобиля средняя величина перегрузки в процессе его торможения составит n_x ≈4, время торможения τ_т≈0,72 с (названные величины перегрузки и времени ее действия являются безопасными для нетренированного человека).

Проведенные расчеты показывают, что аварийный тормоз, обеспечивающий требуемые параметры торможения автомобиля, будет иметь следующие характеристики: масса проникателя 2 кг, масса порохового заряда 30 г, общая масса аварийного тормоза 10 кг, максимальное давление в раздвижном телескопическом корпусе 160 МПа, давление в телескопическом корпусе в раздвинутом состоянии 55 МПа.

Время срабатывания аварийного тормоза (от момента подачи напряжения на электровоспламенитель до начала торможения) составляет ≈7˙ 10^-3 с. Величина вертикального перемещения задней части автомобиля, вызванная отдачей при выдвижении проникателя, не превышает 2 мм.

Использование: преимущественно в автомобилях, эксплуатируемых при повышенной вероятности возникновения аварийных ситуаций. Сущность изобретения: привод аварийного тормоза выполнен в виде порохового газогенератора, а тормозное устройство в виде заостренного стержня, способного проникать под действием давления пороховых газов в дорожное покрытие. Газогенератор содержит герметичный раздвижной телескопический корпус 1 с размещенным в нем пороховым зарядом 2 и электровоспламенителем 3, связанным с системой зажигания автомобиля. Тормозное устройство выполнено в виде звена раздвижного телескопического корпуса 1 и дополнительно связано с автомобилем тягами 6, закрепленными на его кузове за центром масс автомобиля. 4 ил.

АВАРИЙНЫЙ ТОРМОЗ АВТОМОБИЛЯ, содержащий тормозное устройство и его привод, закрепленные на кузове автомобиля, отличающийся тем, что привод размещен в задней части автомобиля и выполнен в виде газогенератора, содержащего герметичный раздвижной телескопический корпус с размещенными в нем пороховым зарядом и электровоспламенителем, связанным с системой зажигания, при этом тормозное устройство выполнено в виде нижнего выдвижного элемента телескопического корпуса, выполненного с возможностью проникания в грунт и дополнительно связанного с кузовом автомобиля силовыми тягами, закрепленными на кузове автомобиля за его центром масс.