Электромеханическое устройство для автоматизации перегазовки Российский патент 2025 года по МПК B60K23/02 F16H59/40 

Электромеханическое устройство для автоматизации перегазовки (ЭМУДАП) предназначено для автоматизации перегазовки при понижении передачи при управлении автомобилем с механической коробкой передач. Последовательное переключение передач актуально в автоспорте и при управлении автомобилем в условиях с плохим сцеплением с дорогой (например, в дождь или на заснеженной дороге), когда желательно использовать торможение двигателем в целях безопасности.

Устройство

На рис. 1 схематически изображено ЭМУДАП и педальный блок. Клеммы 1 и 2 не находятся в контакте. Клемма 2 закреплена на педали сцепления, клемма 1 - на неподвижном основании. Клеммы 1 и 2 замыкаются при полном нажатии педали сцепления (см. рис. 2).

Рассмотрим устройство ЭМУДАП для автомобиля, оснащенного дроссельной заслонкой, приводимой в движение при помощи троса, подключенного к педали газа. ЭМУДАП состоит из электрических клемм 1 и 2, электромеханического устройства 6 (рис. 1), троса 7.

На автомобиле с электронной педалью газа в устройстве 6 и тросе 7 нет необходимости, поскольку функцию открытия дроссельной заслонки при замыкании клемм 1 и 2 можно внести в электронный блок управления двигателем.

Принцип работы

При нажатии педали сцепления 3 до упора замыкаются клеммы 1 и 2. Замкнутые клеммы активизируют электрическую цепь, которая приводит в действие электромеханическое устройство 6. В роли устройства 6 может выступать втягивающее реле или электромотор. Устройство 6 тянет за трос 7, который подсоединен к дроссельному узлу 9, как и трос 8 от педали газа 5. В результате натяжения троса 7 открывается дроссельная заслонка 9, и мотор набирает обороты.

При отпускании педали сцепления 3 устройство 6 возвращается в исходное положение, пропадает натяжение троса 7, дроссельная заслонка 9 закрывается, и обороты мотора падают.

Переключение передач с ЭМУДАП

Переключение передач вверх (например, с 1-й на 2-ю, со 2-й на 3-ю) осуществляется следующим образом:

1) нажимается педаль сцепления примерно на 90% от максимального хода;

2) включается следующая передача;

3) отпускается педаль сцепления.

При переключении вверх педаль сцепления нажимается не до конца, чтобы не спровоцировать срабатывание ЭМУДАП.

Переключение передач вниз (например, с 3-й на 2-ю, со 2-й на 1-ю) происходит согласно следующей последовательности действий:

1) педаль сцепления нажимается до конца;

2) включается предыдущая передача;

3) отпускается педаль сцепления.

Материалы, использованные для изготовления опытного образца

На рис. 3 изображен макет педального блока. На неподвижном основании блока установлен потенциометр 1, регистрирующий положение педали газа. На вращающейся ручке потенциометра установлена штанга 2. Штанга 2 изготовлена из пластиковой полосы размерами 26×86 мм толщиной 2,5 мм. Штанга вместе с ручкой потенциометра может поворачиваться влево (против часовой стрелки в плоскости рисунка 3). Штанга 2 возвращается в исходное положение при помощи резинки 3.

Около оси вращения педали газа к педали газа 4 приварена штанга 5, выполненная из металлического уголка 19×15 мм длиной 170 мм. При нажатии на педаль газа 4 штанга 5 тянет за трос 6, который передает усилие на штангу потенциометра 2. Педаль газа возвращается в исходное положение при помощи пружины 7. Пружина 7 одним концом прикреплена к штанге 5, другим - к неподвижному основанию.

На педальном блоке закреплен мотор постоянного тока 8. На оси мотора 8 закреплена пластиковая шестерня 9 диаметром 54 мм. При включении мотора 8 шестерня 9 совершает половину оборота влево (в плоскости рисунка 3) и останавливается, поскольку имеется механический ограничитель. К шестерне 9 прикреплен трос 10, который может передавать усилие на штангу 2.

Использовались педали от отечественных автомобилей.

В качестве контроллера использован контроллер MJoy16 на чипе ATmega16. Контроллер подключается к компьютеру через USB-кабель и распознается как джойстик.

На рис. 4 изображена педаль сцепления 1, прикрепленный к ней провод 2, провод 3 закреплен на неподвижном основании. Проводники имеют одну медную жилу диаметром 2 мм. Проводник 2 имеет вогнутую форму, чтобы обеспечивался надежный контакт при замыкании.

На рис. 5-7 изображена панель приборов. Роль панели приборов играет смартфон с операционной системой Android с установленной программой SIMDashboard.

Принцип работы опытного ЭМУДАП

При полном нажатии педали сцепления 1 (рис. 4) провода 2 и 3 замыкаются. При этом включается электромотор 8 (рис. 3), который вращает против часовой стрелки шестерню 9 на пол-оборота. Трос 10 натягивается и передает усилие на штангу 2 потенциометра 1. Штанга 2 поворачивает потенциометр 1 влево (в плоскости рисунка), регистрируется нажатие педали газа.

После размыкания проводников 2 и 3 (рис. 4) мотор 8 (рис. 3), педаль газа 4, штанга 2 возвращаются в исходные положения, регистрируется нулевое (калиброванное) положение педали газа.

На рис. 5 изображена панель приборов, регистрирующая положение педалей. Ни одна из педалей не нажимается. Обороты холостого хода двигателя по показаниям тахометра 1 составляют 1100 об/мин. Индикаторы 2, 3, 4 показывают нулевые значения.

На рис. 6 изображена панель приборов, когда педаль сцепления нажимается примерно на 90%. Индикатор 2 показывает значение 100%, так как калибровка максимального значения проводилась при не полностью нажатой педали сцепления. Положение остальных педалей нулевое.

На рис. 7 изображена панель приборов, когда педаль сцепления нажата полностью. При этом срабатывает ЭМУДАП, имитируется нажатие на педаль газа примерно на 80% (индикатор 4). Мотор набрал максимальные обороты: стрелка тахометра указывает на максимальные обороты двигателя 7200 об/мин.

Апробация

ЭМУДАП успешно апробировалось в течение двух лет на автомобильных симуляторах rFactor и Assetto Corsa на множестве моделей машин с механической коробкой передач. При вождении с ЭМУДАП, по сравнению с вождением без него, повысилась эффективность торможения, улучшилось время прохождения круга, ускорилось и упростилось переключение передач. ЭМУДАП может быть успешно применено в автоспорте и автомобилестроении.

Изобретение относится к устройству для автоматизации перегазовки при понижении передачи при управлении автомобилем с механической коробкой передач. Устройство для автоматизации перегазовки содержит две клеммы, первая закреплена на неподвижном основании, вторая на педали сцепления, и электромеханическую тягу. Электромеханическая тяга открывает дроссельную заслонку, когда замыкаются клеммы при полностью нажатой педали сцепления. При размыкании клемм дроссельная заслонка быстро закрывается и электромеханическая тяга возвращается в исходное состояние. Достигается возможность автоматизации перегазовки за счет повышения оборотов двигателя на нейтрали при управлении автомобилем с механической коробкой передач. 7 ил.

Устройство для автоматизации перегазовки, содержащее две клеммы, первая закреплена на неподвижном основании, вторая на педали сцепления, электромеханическую тягу, которая быстро открывает дроссельную заслонку, когда замыкаются клеммы при полностью нажатой педали сцепления, при размыкании клемм дроссельная заслонка быстро закрывается и электромеханическая тяга возвращается в исходное состояние.