RU2688081C1

RU2688081C1 - Traction control system

Info

Publication number: RU2688081C1
Application number: RU2017146740A
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Низов
Original assignee: Сергей Николаевич Низов
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2019-05-17
Also published as: WO2019132724A1

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: traction control system contains electronic control unit (14), angular velocity sensor (15). Electronic control unit is structurally connected with engine (5) and with angular velocity sensor (15). Electronic control unit (14) is configured to calculate the magnitude of the drive wheel angular acceleration and reduce engine power (5) with increasing drive wheel angular acceleration. System contains feedback actuator (11), structurally associated with electronic control unit (14), kinematically connected with the governing body of load (7) and installed with the possibility of creating a reactive moment on the governing body of load (7), the value of which increases with increasing magnitude of the angular acceleration of the drive wheel and corresponds to the functional dependence of the reactive torque on the magnitude of the drive wheel's angular acceleration embedded in electronic control unit (14).EFFECT: effective control of engine power is achieved, the acceleration dynamics of the vehicle are simplified and the safety of its operation is increased.13 cl, 13 dwg

Description

Настоящее изобретение касается сухопутного транспорта и может применяться в двух, трех и четырехколесных транспортных средствах, таких как автомобили, мотоциклы, скутеры, трициклы и квадроциклы, оснащенных как двигателями внутреннего сгорания, так и электрическими двигателями.The present invention relates to land transport and can be used in two, three and four-wheeled vehicles, such as cars, motorcycles, scooters, tricycles and ATVs, equipped with both internal combustion engines and electric motors.

Изобретение относится к рубрике F02D 11/02 МКИ.The invention relates to category F02D 11/02 MKI.

Известны технические решения, аналогичные предлагаемому, как, например, классический узел акселератора мотоцикла с рукояткой газа, установленной с возможностью вращательного движения относительно руля, конструктивно связанной с дроссельной заслонкой двигателя мотоцикла при помощи механической или иной связи и подпружиненной возвратной пружиной с возможностью автоматического возврата в положение минимальной мощности двигателя за счет создания на рукоятке газа возвращающего момента.Known technical solutions are similar to those proposed, such as, for example, a classic motorcycle accelerator assembly with a gas handle installed with the possibility of rotational movement relative to the steering wheel, structurally associated with the throttle valve of a motorcycle engine using mechanical or other connection and a spring-loaded return spring with the ability to automatically return to position the minimum engine power due to the creation on the handle of the gas returning moment.

Основным недостатком данного решения является необходимость совмещения в одной рукоятке трех функций:The main disadvantage of this solution is the need to combine three functions in one handle:

1. Сохранения положения тела водителя относительно мотоцикла.1. Keeping the driver’s body position relative to the motorcycle.

2. Управления по курсу.2. Office of the course.

3. Управления ускорением.3. Acceleration control.

С одной стороны это вынужденное совмещение существенно усложняет освоение техники езды на мотоцикле, а с другой - снижает безопасность самой езды, что особенно сильно проявляется при существенном увеличении массы мотоцикла и мощности двигателя.On the one hand, this forced combination greatly complicates the development of motorcycle riding techniques, and on the other hand, it reduces the safety of the ride itself, which is especially pronounced with a significant increase in motorcycle mass and engine power.

Следствием описанной проблемы является неизбежный компромисс при настройке оптимальной жесткости возвратной пружины, так как при избытке возвращающего момента несколько улучшается контроль над мощностью двигателя, но наступает быстрое утомление мышц предплечья и плеча и снижается удобство езды с постоянной скоростью, а при недостатке возвращающего момента наряду с большим удобством при длительной езде возникает серьезная опасность «самооткручивания» рукоятки газа из-за инерции «отстающей» от движения мотоцикла верхней части тела водителя.The result of the described problem is the inevitable compromise when setting the optimum stiffness of the return spring, since with an excess of the returning moment the control over the engine's power improves somewhat, but there is a rapid fatigue of the forearm and shoulder muscles and the convenience of driving at a constant speed decreases when a long ride is comfortable, there is a serious danger of “unscrewing” the gas handle due to the inertia of the upper body lagging behind the movement of the motorcycle the driver.

Опасность заключается в том, что при высокой мощности и приемистости двигателя ситуация в некоторых случаях развивается лавинообразно из-за возникающей в системе «мотоцикл-водитель» положительной обратной связи, в соответствие с которой выходной сигнал - продольное ускорение мотоцикла при неосознанном участии водителя усиливает входной - степень открытия дроссельной заслонки. Известны случаи, когда неопытные мотоциклисты получали несовместимые с жизнью травмы в течение одной-полутора секунд после резкого трогания с места в результате неконтролируемого движения мотоцикла в сторону стены или другого препятствия. Динамика процесса «самооткручивания» рукоятки газа изображена на Фиг. 3.The danger is that with high power and engine pick-up, the situation in some cases develops as an avalanche due to the positive feedback arising in the “motorcycle-driver” system, according to which the output signal — the longitudinal acceleration of the motorcycle — with the driver’s unconscious participation — enhances the input throttle opening degree. There are cases when inexperienced motorcyclists received injuries that are incompatible with life for one to one and a half seconds after abrupt moving off as a result of the uncontrolled movement of a motorcycle towards a wall or other obstacle. The dynamics of the process of “unscrewing” the gas handle is shown in FIG. 3

Интересно, что в начале XX века ставшая затем стандартной вращающаяся рукоятка газа изначально была установлена на руль мотоцикла, первоначальная форма «рогов» которого обеспечивала параллельность осей обоих рукояток, поэтому сила инерции, действующая на верхнюю часть тела водителя при ускорении мотоцикла, не могла привести к эффекту «самооткручивания» рукоятки газа. Затем вращающаяся рукоятка газа была перенесена на рули с рогами современного типа, что в сочетании с многократно возросшей мощностью двигателей и привело к возникновению проблемы «самооткручивания».Interestingly, at the beginning of the 20th century, the standard rotating gas knob was originally installed on the motorcycle's steering wheel, the initial shape of which “horns” ensured the parallelism of the axes of both arms, therefore the inertial force acting on the upper body of the driver when accelerating the motorcycle could not the effect of "unscrewing" the gas knob. Then the rotating gas knob was transferred to the rudders with modern-type horns, which, combined with the greatly increased engine power, led to the problem of “unscrewing”.

Помимо эффекта «самооткручивания» рукоятки газа, при котором изменение параметров движения мотоцикла носит однонаправленный характер, недостаточный возвращающий момент на рукоятке газа может вызывать также развитие автоколебаний в системе «водитель-мотоцикл» при проезде поперечных неровностей. Развитие этих колебаний становится возможным за счет того, что при наезде на первую неровность вертикальная перегрузка увлекает предплечье водителя вниз, что приводит к неконтролируемому увеличению угла открытия дроссельной заслонки, рывку мотоцикла вперед и еще более резкому проезду следующей неровности, сопровождающемуся еще более резким пиком вертикальной перегрузки, соответственно более резким открытием дросселя и так далее вплоть до падения мотоциклиста.In addition to the “self-unscrewing” effect of the gas handle, in which the change in motorcycle movement parameters is unidirectional, an insufficient returning moment on the gas handle may also cause the development of auto-oscillations in the driver-motorcycle system when driving through transverse irregularities. The development of these oscillations is possible due to the fact that when overhanging the first irregularity, the vertical overload carries the driver’s forearm downward, which leads to an uncontrolled increase in the throttle valve opening angle, a jerk of the motorcycle forward and an even sharper passage of the next irregularity, accompanied by an even higher peak of the vertical overload correspondingly more sharp opening of the throttle and so on until the fall of the motorcyclist.

Важно отметить, что в «классической» конструкции узла акселератора мотоцикла острота описанных выше проблем существенным образом снижается благодаря присутствию значительных сил трения в тросовом приводе дроссельной заслонки, в результате действия которых график возвращающего момента на рукоятке газа имеет вид петли гистерезиса.It is important to note that in the “classic” design of the motorcycle accelerator assembly, the sharpness of the problems described above is significantly reduced due to the presence of significant friction forces in the cable-operated throttle valve, as a result of which the graph of the returning moment on the gas handle looks like a hysteresis loop.

В результате, с одной стороны, открытие рукоятки газа на некоторый угол почти всегда требует несколько большего усилия, чем ее удержание в заданном положении, что несколько снижает вероятность «самооткручивания» рукоятки газа при разгоне и одновременно уменьшает утомляемость водителя при длительной езде с постоянной скоростью. С другой стороны, наличие гистерезиса исключает постоянное вращение рукоятки газа строго в фазе с колебаниями вертикальной перегрузки при проезде поперечных неровностей, что существенно уменьшает развитие описанных выше автоколебаний в системе управления мотоцикла. График зависимости возвращающего момента от угла поворота рукоятки газа с тросовым приводом изображен на Фиг. 1 Чертежей.As a result, on the one hand, opening the gas handle at a certain angle almost always requires a slightly greater effort than holding it in a predetermined position, which somewhat reduces the likelihood of “unscrewing” the gas handle during acceleration and at the same time reduces driver fatigue during long driving at a constant speed. On the other hand, the presence of hysteresis eliminates the constant rotation of the gas handle strictly in phase with fluctuations in the vertical overload when driving through transverse irregularities, which significantly reduces the development of the above-described auto-oscillations in the motorcycle control system. The graph of the dependence of the returning moment on the angle of rotation of the gas handle with cable is shown in FIG. 1 Drawings.

Именно связанная с этими соображениями необходимость сохранения свойственного тросовому приводу, удобного и привычного для водителей гистерезиса возвращающего момента в ряде случае возникает при переходе на полностью электронное управление двигателем, включающее в себя электропривод дроссельной заслонки. В качестве примеров решения данной проблемы можно привести следующие устройства:It is associated with these considerations the need to preserve the characteristic cable drive, convenient and habitual for drivers of hysteresis of the returning moment in a number of cases occurs when switching to fully electronic engine control, including electric throttle. The following devices can be cited as examples of solving this problem:

1. «Модуль рукоятки газа», описание которого приводится в патенте США №7237452 от 3.07.2007. Данное устройство предназначено для установки на колесном транспортном средстве, имеющем, как минимум, два колеса, при этом, по меньшей мере, одно из колес является ведущим, тормозную систему, а также двигатель с выходным валом и орган управлении тягой, установленный с возможностью вращения или качания относительно своей оси, конструктивно связанный с двигателем с возможностью плавного регулирования мощности двигателя и снабженный возвратной пружиной, установленный с возможностью автоматического возврата органа управления тягой в положение, соответствующее минимальной мощности двигателя за счет создания на органе управления тягой возвращающего момента.1. “Gas Handle Module”, described in US Patent No. 7,237,452 of July 3, 2007. This device is designed to be mounted on a wheeled vehicle with at least two wheels, with at least one of the wheels driving the braking system, as well as an engine with an output shaft and a control body mounted rotatably or swinging about its axis, structurally connected with the engine with the possibility of smooth control of the engine's power and equipped with a return spring, installed with the possibility of automatic return of the governing body to the floor voltage corresponding to the low motor power by creating traction on the management authorities to return the moment.

Кроме того, данное устройство содержит корпус, зубчатую передачу и датчик положения органа управления, а возвратная пружина выполнена спиральной. При этом датчик положения и спиральная пружина установлены в корпусе, рукоятка газа связана с датчиком положения при помощи зубчатой передачи, а конструктивное исполнение загружателя за счет использования начального поджатия спиральной пружины обеспечивает увеличение силы трения и создает эффект гистерезиса, подобный работе классического тросового привода дроссельной заслонки.In addition, this device includes a housing, a gear transmission and a position sensor of the control element, and the return spring is made spiral. At the same time, the position sensor and the coil spring are installed in the housing, the gas handle is connected to the position sensor by means of a gear, and the design of the boot by using an initial preload of the coil spring provides an increase in friction force and creates a hysteresis effect similar to the classic cable drive throttle.

2. «Контроллер рукоятки газа с эффектом гистерезиса», описание которого приводится в патенте США №6978694 от 27.12.2005. Данное устройство содержит цилиндрический корпус, вал, гильзу, поршень, пружину, втулку, ролик и датчик положения рукоятки газа, при этом поршень снабжен гибкими ребрами и установлен внутри полой рукоятки с натягом и с возможностью продольного перемещения и поджатия пружины, втулка выполнена со спиральным пазом и кинематически связана с гильзой, вал связан с рукояткой газа, а ролик установлен на валу с возможностью преобразования вращательного движения рукоятки газа в поступательное перемещение поршня, трение которого о внутреннюю поверхность рукоятки руля при возврате рукоятки газа в исходное положение обеспечивает необходимый уровень «задержки» по усилию закрытия дроссельной заслонки2. "Gas controller with hysteresis effect", which is described in US patent No. 6978694 of December 27, 2005. This device contains a cylindrical body, shaft, sleeve, piston, spring, sleeve, roller and gas lever position sensor, the piston is equipped with flexible ribs and is installed inside the hollow handle with tension and with the possibility of longitudinal movement and spring preload, the sleeve is made with a spiral groove and kinematically connected with the sleeve, the shaft is connected with the gas handle, and the roller is mounted on the shaft with the ability to convert the rotational movement of the gas handle into the translational movement of the piston, the friction of which is about the internal ited handlebar gas when returning the handle to its initial position provides the desired level of "delay" in the closing force of the throttle valve

Общим недостатком как классического тросового привода дроссельной заслонки, так и различных вариантов «имитации» характера его работы при помощи специальных механических устройств является незамкнутость контура управления ускорением, поскольку текущая величина возвращающего момента на рукоятке или педали газа позволяет судить лишь о положении дроссельной заслонки, то есть о промежуточном параметре, весьма нелинейно связанным с целевым параметром, которым и стремится управлять водитель - с величиной продольного ускорения транспортного средства. Другими словами, возвращающий момент на рукоятке газа не является реактивным моментом.A common drawback of both the classic cable drive of the throttle valve and the various options for “simulating” the nature of its operation using special mechanical devices is the openness of the acceleration control circuit, since the current value of the returning moment on the handle or the gas pedal allows you to judge only the position of the throttle valve, that is about the intermediate parameter, which is very non-linearly related to the target parameter that the driver is trying to control - with the magnitude of the longitudinal acceleration transport means. In other words, the returning moment on the gas knob is not a reactive moment.

В свою очередь, нелинейность связи между возвращающим моментом на органе управления и величиной продольного ускорения возникает по следующим причинам.In turn, the nonlinearity of the connection between the returning moment on the control body and the magnitude of the longitudinal acceleration occurs for the following reasons.

1. Нелинейностью кривой крутящего момента двигателя.1. The nonlinearity of the torque curve of the engine.

2. Диапазоном передаточных чисел трансмиссии.2. The range of transmission ratios.

3. Изменением величины коэффициента сцепления ведущего колеса или колес с дорожным покрытием.3. The change in the coefficient of adhesion of the drive wheel or wheels with the road surface.

4. Гистерезисом привода дроссельной заслонки.4. Hysteresis of the throttle actuator.

5. Нелинейностью отклика двигателя, вызванной особенностями программного обеспечения блока управления, например, обусловленными экологическими требованиями.5. Nonlinearity of the response of the engine caused by the features of the software of the control unit, for example, due to environmental requirements.

Накладываясь друг на друга, эти факторы зачастую приводят в частичной или полной дезориентации водителя и его неспособности оптимально регулировать мощность двигателя, что в сочетании с высокой удельной мощностью, характерной для современных мотоциклов, способно существенно снизить безопасность движения.Being superimposed on each other, these factors often result in the driver’s partial or complete disorientation and his inability to optimally regulate engine power, which, combined with the high power density characteristic of modern motorcycles, can significantly reduce traffic safety.

По сравнению с рассмотренными выше проблемами управления ускорением мотоцикла, как пример более удачной и безопасной концепции управления продольной динамикой колесного транспортного средства можно отметить автомобиль, оснащенный стандартным узлом акселератора с подвесной или напольной педалью.Compared to the motorcycle acceleration control problems discussed above, as an example of a more successful and safe concept for controlling the longitudinal dynamics of a wheeled vehicle, it is possible to mention a car equipped with a standard accelerator unit with a suspension or floor pedal.

При эксплуатации автомобиля более устойчивое, по сравнению с мотоциклом, положение тела водителя относительно всех органов управления, меньшая величина удельной мощности и наличие переднего или полного привода существенно снижают актуальность описанной выше проблемы несоответствия величин возвращающего момента на органе управления тягой и продольного ускорения автомобиля.When operating a car, the position of the driver’s body relative to all controls is more stable compared to a motorcycle, a lower specific power and the presence of front-wheel drive or all-wheel drive significantly reduce the relevance of the above-described problem of inconsistency between the return torque and the vehicle’s longitudinal acceleration.

Тем не менее, при вождении мощных автомобилей, особенно имеющих задние ведущие колеса, определенный дискомфорт вызывается очевидным несоответствием между идеально настроенными рулевым управлением и тормозной системой, обладающими почти идеальными силовыми обратными связями и незамкнутым контуром управления разгонной динамикой, требующим привыкания и выработки «компенсаторного» навыка, который можно определить как «игру» газом.However, when driving powerful cars, especially those with rear drive wheels, a certain discomfort is caused by the apparent discrepancy between perfectly tuned steering and braking systems, having almost perfect force feedbacks and an open control loop for accelerating dynamics that require habituation and development of “compensatory” skill , which can be defined as a "game" gas.

Особенно остро проблема эффективного контроля мощности двигателя стоит перед производителями мощных электромобилей, поскольку приращение мощности двигателя на градус поворота педали акселератора в данном случае не зависит от оборотов двигателя, а практически отсутствующее звуковое сопровождение не позволяет водителю использовать акустическую обратную связь при управлении продольной динамикой.The problem of effective control of engine power is particularly acute for manufacturers of powerful electric vehicles, since the increment of engine power by the degree of rotation of the accelerator pedal in this case does not depend on engine speed, and the almost absent soundtrack does not allow the driver to use acoustic feedback when controlling longitudinal dynamics.

Из уровня техники известны также многорежимные ограничители крутящего момента, применяемые на мотоциклах и автомобилях различных производителей и содержащие дополнительные переключатели, позволяющие настраивать уровень развиваемой мощности и приемистости двигателя для различных дорожных условий. Помимо «стандартного» режима, большинство из этих систем имеют «мокрый» режим, рассчитанный на езду по влажному или мокрому от дождя покрытию и в некоторых случаях «спортивный» режим, рассчитанный на получение максимального удовольствия от динамики.The prior art also known multi-mode torque limiters used on motorcycles and cars of various manufacturers and containing additional switches that allow you to adjust the level of developed power and pick-up of the engine for different road conditions. In addition to the "standard" mode, most of these systems have a "wet" mode, designed for driving on wet or wet from the rain coating and in some cases, "sports" mode, designed to get maximum pleasure from the dynamics.

Недостатком подобных многорежимных ограничителей является необходимость выполнения дополнительных действий и для активации того или иного режима, а также последующей реадаптации водителя к изменившемуся характеру разгонной динамики, причем адаптация к большему доступному уровню мощности всегда происходит сложнее и сопряжена с некоторым риском.The disadvantage of such multi-mode limiters is the need to perform additional actions to activate one mode or another, as well as the driver's subsequent readaptation to the changed nature of the acceleration dynamics, and adaptation to the higher available power level always happens more complicated and carries some risk.

Из уровня техники известны также антипробуксовочные системы, называемые также системами контроля тяги. Обобщенное описание данных систем приводится в сети Интернет по адресу:Traction control systems, also known as traction control systems, are also known in the art. A generalized description of these systems is available on the Internet at:

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BE%D0%B1%D1%83%D0%BA%D1%81%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D1%87%D0%BD%D0%B0%D1%8F %D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BE%D0%B1%D183 83 % BA% D1% 81% D0% BE% D0% B2% D0% BE% D1% 87% D0% BD% D0% B0% D1% 8F% D1% 81% D0% B8% D1% 81% D1% 82 % D0% B5% D0% BC% D0% B0

Антипробуксовочная система по совокупности своих конструктивных признаком является ближайшим аналогом предложенного изобретения, содержит электронный блок управления, по меньшей мере, один датчик угловой скорости и установлена на колесном транспортном средстве, включающем в себя, как минимум, два колеса, при этом, по меньшей мере, одно из колес является ведущим, тормозную систему, а также двигатель и орган управлении тягой, при этом орган управления тягой установлен с возможностью колебательного или вращательного движения и конструктивно связан с двигателем с возможностью плавного регулирования мощности двигателя, датчик угловой скорости установлен на ведущем колесе, а электронный блок управления конструктивно связан с двигателем и с, по меньшей мере, одним датчиком угловой скорости, выполнен с возможностью вычисления величины углового ускорения, по меньшей мере, одного ведущего колеса и уменьшения мощности двигателя при повышении величины углового ускорения, по меньшей мере, одного ведущего колеса, содержащую электронный блок управления, по меньшей мере, один датчик угловой скорости и установленную на колесном транспортном средстве, включающем в себя, как минимум, два колеса, при этом, по меньшей мере, одно из колес является ведущим, тормозную систему, а также двигатель и орган управлении тягой, при этом орган управления тягой выполнен в виде качающейся педали или вращающейся рукоятки, и конструктивно связан с двигателем с возможностью плавного регулирования мощности двигателя, при этом датчик угловой скорости установлен на ведущем колесе, а электронный блок управления конструктивно связан с двигателем и с, по меньшей мере, одним датчиком угловой скорости, выполнен с возможностью вычисления величины углового ускорения, по меньшей мере, одного ведущего колеса и уменьшения мощности двигателя при повышении величины углового ускорения, по меньшей мере, одного ведущего колеса.The anti-slip system, on the basis of its design features, is the closest analogue of the proposed invention, contains an electronic control unit, at least one angular velocity sensor, and is mounted on a wheeled vehicle that includes at least two wheels, and at least one of the wheels is the master, the braking system, as well as the engine and the governing body, with the governing body being set with the possibility of oscillatory or rotational movement and design is clearly connected to the engine with the possibility of smoothly controlling the engine power, the angular speed sensor is mounted on the drive wheel, and the electronic control unit is structurally connected to the engine and with at least one angular speed sensor configured to calculate the magnitude of the angular acceleration, at least , one drive wheel and reduce engine power with increasing angular acceleration of at least one drive wheel, which contains an electronic control unit, at least one sensor IR angular speed and mounted on a wheeled vehicle that includes at least two wheels, wherein at least one of the wheels is driving, the braking system, as well as the engine and the governing body of the load, while the governing body of the load is made in the form of a swinging pedal or a rotating handle, and is structurally connected to the engine with the possibility of smoothly controlling the engine's power, while the angular velocity sensor is mounted on the driving wheel, and the electronic control unit is structurally connected to the engine Teleconference and with at least one sensor of angular velocity is adapted to calculate the magnitude of angular acceleration, the at least one drive wheel and reduce the engine power by increasing the magnitude of the angular acceleration of the at least one drive wheel.

Принцип действия известных антипробуксовочных систем заключается в следующем. При помощи датчиков угловой скорости, установленных на колесах, электронный блок отслеживает скорость вращения колес при разгоне автомобиля. В случае, если обнаруживается резкое возрастание скорости вращения (угловое ускорение) одного из ведущих колес (что означает потерю сцепления и начало пробуксовки), электронный блок управления предпринимает меры для снижения тяги и (или) притормаживания этого колеса. Для снижения тяги могут (в зависимости от реализации системы) использоваться следующие методы:The principle of operation of the known anti-slip systems is as follows. With the help of angular speed sensors mounted on wheels, the electronic unit monitors the speed of rotation of the wheels during acceleration of the car. In case a sharp increase in the rotational speed (angular acceleration) of one of the driving wheels is detected (which means a loss of traction and the start of slipping), the electronic control unit takes measures to reduce the thrust and (or) braking of this wheel. To reduce thrust, the following methods can be used (depending on the implementation of the system):

1. Прекращение искрообразования в одном или нескольких цилиндрах двигателя;1. Termination of sparking in one or more engine cylinders;

2. Уменьшение подачи топлива в один или несколько цилиндров;2. Reducing the supply of fuel in one or more cylinders;

3. Частичное прикрытие дроссельной заслонки (если к ней подключено электронное управление);3. Partial cover throttle (if it is connected to the electronic control);

4. Уменьшение угла опережения зажигания.4. Reducing the ignition timing.

Общим недостатком известных антипробуксовочных систем является то, что информация об их срабатывании в лучшем случае выводится на панель приборов виде мигающей лампы или пиктограммы и никак не отображается непосредственно на органе управления тягой, то есть не оказывает влияния на входной сигнал (положение органа управления тягой) и контур управления остается разомкнутым. В результате срабатывание антипробуксовочной системы ощущается водителем как «провал» мощности двигателя. Проблема в том, что, ощутив падение ускорения, не наблюдающий мигания контрольной лампы водитель в первый момент рефлекторно дает команду на увеличение подачи топлива, что еще больше увеличивает рассогласование между задаваемым электроникой и водителем уровнями мощности двигателя, постепенная «программная» компенсация происходит на временном отрезке от трех до десяти секунд и связана с частичной потерей продольной динамики.A common drawback of the known anti-slip systems is that, at best, information about their triggering is displayed on the instrument panel as a blinking lamp or icon and is not displayed directly on the control body, that is, it does not affect the input signal (position of the control body) and control loop remains open. As a result, the operation of the anti-skid system is felt by the driver as a “failure” of engine power. The problem is that, having experienced a drop in acceleration, the driver does not observe the flashing of the warning lamp at the first moment reflexively gives the command to increase the fuel supply, which further increases the mismatch between the engine power levels set by the electronics and the driver, gradual "program" compensation occurs in the time period from three to ten seconds and is associated with a partial loss of the longitudinal dynamics.

Важно также отметить, что сами по себе ограничители крутящего момента и антипробуксовочные системы необходимы, в том числе, как мера борьбы с негативными последствиями уже упомянутой выше проблемы незамкнутости контура управления ускорением, выраженной в несоответствии возвращающего момента на органе управления тягой величине углового ускорения ведущих колес и продольного ускорения транспортного средства.It is also important to note that in themselves the torque limiters and anti-slip systems are necessary, including as a measure to combat the negative consequences of the above-mentioned problem of the openness of the acceleration control loop, expressed in the disparity of the returning moment on the governing body of the angular acceleration of the drive wheels and longitudinal acceleration of the vehicle.

Таким образом, при разработке предложенной конструкции системы контроля тяги была поставлена основная задача улучшения качества и удобства управления разгонной динамикой энерговооруженных колесных транспортных средств за счет введения в систему управления мощностью двигателя отрицательной обратной связи с целью замыкания контура управления.Thus, when developing the proposed design of the thrust control system, the main task was to improve the quality and ease of controlling the acceleration dynamics of power-armed wheeled vehicles by introducing negative feedback into the engine power control system in order to close the control loop.

Дополнительной задачей было обеспечение возможности эффективного контроля момента начала пробуксовки ведущего колеса или колес без разобщения двигателя и органа управления тягой.An additional task was to ensure the possibility of effective control of the moment when the drive wheel or wheels began to slip without disconnecting the engine and the governing body.

Дополнительной задачей была экономия мускульной силы водителя при движении с постоянной скоростью при сохранении эффективного и безопасного контроля мощности двигателя.An additional task was to save the driver's muscular strength when driving at a constant speed while maintaining effective and safe control of engine power.

Дополнительной задачей было обеспечение простоты и надежности устройства, а также его невмешательства в существующие системы управления мощностью двигателя, что упрощает его адаптацию к известным конструкциям автомобилей и мотоциклов.An additional task was to ensure simplicity and reliability of the device, as well as its non-interference in the existing engine power control systems, which simplifies its adaptation to the well-known designs of cars and motorcycles.

Цель изобретения - качественное повышение удобства и безопасности вождения энерговооруженных колесных транспортных средств, при одновременной максимальной реализации их динамических возможностей и исключении периодического «отстранения» водителя от процесса управления разгонной динамикой.The purpose of the invention is a qualitative increase in the convenience and safety of driving power-armed wheeled vehicles, while simultaneously maximizing their dynamic capabilities and eliminating the driver’s periodic “exclusion” from the control of the booster dynamics.

Для достижения поставленной цели в известную систему контроля тяги, содержащую электронный блок управления, по меньшей мере, один датчик угловой скорости и установленную на колесном транспортном средстве, включающем в себя, как минимум, два колеса, при этом, по меньшей мере, одно из колес является ведущим, тормозную систему, а также двигатель и орган управлении тягой, при этом орган управления тягой установлен с возможностью колебательного или вращательного движения и конструктивно связан с двигателем с возможностью плавного регулирования мощности двигателя, датчик угловой скорости установлен на ведущем колесе, а электронный блок управления конструктивно связан с двигателем и с, по меньшей мере, одним датчиком угловой скорости, выполнен с возможностью вычисления величины углового ускорения, по меньшей мере, одного ведущего колеса и уменьшения мощности двигателя при повышении величины углового ускорения, по меньшей мере, одного ведущего колеса, были включены следующие конструктивные признаки: система контроля тяги дополнительно содержит актуатор обратной связи, конструктивно связанный с электронным блоком управления, кинематически связанный с органом управления тягой и установленный с возможностью создания на органе управления тягой реактивного момента, величина которого увеличивается с ростом величины углового ускорения, по меньшей мере, одного ведущего колеса и соответствует заложенной в электронный блок управления функциональной зависимости реактивного момента от величины углового ускорения, по меньшей мере, одного ведущего колеса.To achieve this goal, in a known traction control system that contains an electronic control unit, at least one angular velocity sensor mounted on a wheeled vehicle that includes at least two wheels, and at least one of the wheels is a leading brake system, as well as an engine and a governing body for the propeller, while the governing body of the propellant is installed with the possibility of oscillatory or rotational movement and is structurally connected to the engine with the possibility of gradually regulated In engine power, the angular velocity sensor is mounted on the drive wheel, and the electronic control unit is structurally connected to the engine and with at least one angular velocity sensor capable of calculating the magnitude of the angular acceleration of at least one drive wheel and reducing power When the angular acceleration value of at least one drive wheel was increased, the following design features were included: the thrust control system additionally contains a feedback actuator, Operatively connected with the electronic control unit, kinematically connected with the governing body of the propulsion unit, a reactive moment is created on the governing body, the magnitude of which increases with increasing angular acceleration, at least one drive wheel and corresponds to the functional dependence embedded in the electronic control unit reactive torque from the magnitude of the angular acceleration of at least one drive wheel.

Кроме того, актуатор обратной связи выполнен в виде соленоида, обмотка которого конструктивно связана с электронным блоком управления, а выходное звено актуатора выполнено в виде сердечника соленоида.In addition, the feedback actuator is made in the form of a solenoid, the winding of which is structurally connected with the electronic control unit, and the output link of the actuator is made in the form of a solenoid core.

Кроме того, актуатор обратной связи выполнен в виде моментного электродвигателя, конструктивно связанного с электронным блоком управления, при этом выходное звено актуатора выполнено в виде ротора моментного электродвигателя.In addition, the feedback actuator is made in the form of a torque motor, structurally connected with an electronic control unit, while the output link of the actuator is made in the form of a rotor of the torque motor.

Кроме того, актуатор обратной связи выполнен в виде мотор-редуктора с моментным электродвигателем, конструктивно связанным с электронным блоком управления, при этом выходное звено актуатора выполнено в виде выходного вала мотор-редуктора.In addition, the feedback actuator is made in the form of a gear motor with a torque motor, structurally connected with an electronic control unit, while the output link of the actuator is made in the form of the output shaft of the gear motor.

Кроме того, кинематическая связь выходного звена актуатора обратной связи с органом управления реализована при помощи шкивов и тросов в оболочке.In addition, the kinematic connection of the output link of the feedback actuator with the control body is implemented with the help of pulleys and cables in the shell.

Кроме того, кинематическая связь выходного звена актуатора обратной связи с органом управления реализована за счет исполнения органа управления и выходного звена в виде единого конструктивного элементаIn addition, the kinematic connection of the output link of the feedback actuator with the governing body is implemented through the execution of the governing body and the output link in the form of a single structural element

Кроме того, кинематическая связь выходного звена актуатора обратной связи с органом управления выполнена в виде ременной передачи с зубчатым ремнем.In addition, the kinematic connection of the output link of the feedback actuator with the control body is made in the form of a belt drive with a toothed belt.

Кроме того, орган управления тягой снабжен возвратной пружиной, установленной с возможностью автоматического возврата органа управления тягой и выходного звена актуатора обратной связи в положение, соответствующее минимальной мощности двигателя.In addition, the governing body is provided with a return spring installed with the possibility of automatically returning the governing body of the pitch and the output link of the feedback actuator to the position corresponding to the minimum engine power.

Кроме того, система контроля тяги дополнительно содержит регулятор-выключатель, конструктивно связанный с электронным блоком управления с возможностью полного отключения актуатора обратной связи либо ступенчатого или плавного регулирования градиента реактивного момента на органе управления тягой.In addition, the control system of the thrust additionally contains a regulator switch, structurally connected with the electronic control unit with the ability to completely disable the feedback actuator or stepwise or smooth control of the reactive torque gradient on the control body of the thrust.

Кроме того, при различии в показаниях датчиков угловой скорости конструктивное исполнение электронного блока управления обеспечивает изменение реактивного момента на органе управления тягой в соответствии с наибольшим вычисленным значением углового ускорения.In addition, when there are differences in the indications of the angular velocity sensors, the design of the electronic control unit provides for the change in the reactive torque on the governing body in accordance with the largest calculated value of the angular acceleration.

Кроме того, система контроля тяги дополнительно содержит акселерометр, конструктивно связанный с электронным блоком управления и установленный на транспортном средстве с возможностью косвенного определения величины углового ускорения, по меньшей мере, одного ведущего колеса через величину продольного ускорения транспортного средства, при этом конструктивное исполнение электронного блока управления обеспечивает изменение реактивного момента на органе управления тягой на основании показаний акселерометра до достижения, по меньшей мере, одним ведущим колесом пороговой скорости вращения, а после достижения пороговой скорости вращения - на основании показаний датчика угловой скорости либо сравнения показаний акселерометра и датчика угловой скорости.In addition, the thrust control system additionally contains an accelerometer, structurally associated with the electronic control unit and installed on the vehicle with the ability to indirectly determine the magnitude of the angular acceleration of at least one drive wheel through the value of the longitudinal acceleration of the vehicle, while the design of the electronic control unit provides a change in the reactive moment on the governing body of the charge based on the accelerometer readings until at least one driving wheel of the threshold speed of rotation, and after reaching the threshold speed of rotation - based on the readings of the angular velocity sensor or comparing the readings of the accelerometer and the angular velocity sensor.

Кроме того, система контроля тяги дополнительно содержит датчик положения, кинематически связанный с органом управления тягой и конструктивно связанный с электронным блоком управления с возможностью изменения величины реактивного момента в зависимости от положения органа управления тягой.In addition, the thrust control system additionally contains a position sensor, kinematically connected with the governing body of the draft and structurally connected with the electronic control unit with the ability to change the magnitude of the reactive moment depending on the position of the governing body of the draft.

Кроме того, тормозная система включает в себя установленные на колесах, по меньшей мере, два датчика угловой скорости, при этом, по меньшей мере, один из датчиков угловой скорости тормозной системы конструктивно связан с электронным блоком управления.In addition, the braking system includes at least two angular velocity sensors mounted on the wheels, and at least one of the angular velocity sensors of the braking system is structurally connected with the electronic control unit.

Благодаря введенным конструктивным признакам, повышается безопасность движения и упрощается процесс управления мотоциклами и автомобилями.Thanks to the introduced design features, traffic safety increases and the process of managing motorcycles and cars is simplified.

Настоящее изобретение иллюстрируется чертежами, на которых обозначено:The present invention is illustrated in the drawings, on which are indicated:

Фиг. 1 - Зависимость возвращающего момента от положения органа управления тягой в известной конструкции рукоятки газа.FIG. 1 - The dependence of the restoring moment on the position of the governing body of the pulp in the known design of the gas handle.

Фиг. 2 - Зависимость реактивного момента от положения органа управления тягой в предложенной системе контроля тяги.FIG. 2 - Dependence of the reactive moment on the position of the governing body of the propulsion in the proposed traction control system.

Фиг. 3 - График типичной реакции мотоцикла с известной конструкцией рукоятки газа на случайное «откручивание» рукоятки газа при отсутствии пробуксовки ведущего колеса.FIG. 3 - Graph of a typical reaction of a motorcycle with a known design of the throttle grip on the accidental "unscrewing" of the throttle grip in the absence of a drive wheel slip.

Фиг. 4 - График реакции мотоцикла с предложенной системой контроля тяги на случайное «откручивание» рукоятки газа без увеличения управляющего момента.FIG. 4 - Graph of the reaction of the motorcycle with the proposed traction control system to the accidental "unscrewing" of the throttle grip without increasing the control torque.

Фиг. 5 - График реакции мотоцикла с предложенной системой контроля тяги на намеренное откручивание рукоятки газа, подтверждаемое увеличением управляющего момента.FIG. 5 - Graph of the reaction of the motorcycle with the proposed traction control system to intentionally unscrew the throttle, confirmed by an increase in control torque.

Фиг. 6 - График реакции мотоцикла с предложенной системой контроля тяги на пробуксовку ведущего колеса.FIG. 6 - Graph of the reaction of the motorcycle with the proposed traction control system on the drive wheel slip.

Фиг. 7 - Графики функциональной зависимости реактивного момента от углового ускорения ведущего колеса при различных режимах работы регулятора-выключателя по П.9 Формулы.FIG. 7 - Graphs of the functional dependence of the reactive moment on the angular acceleration of the drive wheel under various operating modes of the regulator-switch according to Clause 9 of the Formula.

Фиг. 8 - Общий вид мотоцикла, оснащенного системой контроля тяги по П.2, 5, 8, 11 Формулы.FIG. 8 - General view of a motorcycle equipped with a thrust control system according to Claims 2, 5, 8, 11.

Фиг. 9 - Разрез узла дроссельной заслонки мотоцикла по П.5 Формулы.FIG. 9 - Section of the motorcycle throttle assembly according to Clause 5 of the Formula.

Фиг. 10 - Разрез узла рукоятки газа по П. 3, 6, 8, 9, 12 Формулы.FIG. 10 - Section of the knob of the gas handle according to claim 3, 6, 8, 9, 12 Formulas.

Фиг. 11 - Общий вид автомобиля, оснащенного системой контроля тяги по П.4, 7-12 Формулы.FIG. 11 - General view of the car equipped with a thrust control system according to Clause 4, Formula 7-12.

Фиг. 12 - Вид сбоку узла педали акселератора с актуатором обратной связи по П. 4, 7, 8, 12 Формулы.FIG. 12 - Side view of the accelerator pedal assembly with a feedback actuator according to claim 4, 7, 8, 12 Formulas.

Фиг. 13 - Вид сзади узла педали акселератора с актуатором обратной связи по П.4, 7, 8, 12 Формулы.FIG. 13 - Rear view of the accelerator pedal assembly with a feedback actuator according to Claim 4, 7, 8, 12 Formulas.

Вариант системы контроля тяги, включающий в себя признаки П. 2, 5, 8, 11 Формулы, установлен на мотоцикле, включающем в себя раму (1), руль (2), управляемое колесо (3), ведущее колесо (4), двигатель (5) с дроссельной заслонкой (6), и содержит орган управления тягой, выполненный в виде рукоятки газа (7), установленной на руле (2) с возможностью вращения относительно продольной оси и соединенной с дроссельной заслонкой (6) при помощи шкива (8) и троса (9) в оболочке (10). Кроме этого, система контроля тяги содержит также актуатор, выполненный в виде соленоида (11) с сердечником (12) и возвратной пружиной (13), также соединенный с дроссельной заслонкой (6) при помощи троса (9) и шкива (8).A variant of the traction control system, including the signs of Formula 2, 5, 8, 11, is mounted on a motorcycle that includes a frame (1), a steering wheel (2), a steerable wheel (3), a drive wheel (4), an engine (5) with the throttle (6), and contains the governing body of the throttle, made in the form of a gas handle (7) mounted on the steering wheel (2) with the possibility of rotation relative to the longitudinal axis and connected to the throttle (6) using a pulley (8 ) and cable (9) in the shell (10). In addition, the thrust control system also contains an actuator made in the form of a solenoid (11) with a core (12) and a return spring (13), also connected to the throttle valve (6) using a cable (9) and a pulley (8).

Кроме того, система контроля тяги содержит также электронный блок управления (14), датчик угловой скорости (15), и акселерометр (16), при этом электронный блок управления (14) и акселерометр (16) установлены на раме (1), датчик угловой скорости установлен на заднем ведущем колесе (4), а электронный блок управления конструктивно связан с соленоидом (11), датчиком угловой скорости (15) и акселерометром (16). Данный вариант реализации предложенного изобретения изображен на Фиг. 8.In addition, the traction control system also contains an electronic control unit (14), an angular velocity sensor (15), and an accelerometer (16), while an electronic control unit (14) and an accelerometer (16) are mounted on the frame (1), an angular sensor speed is mounted on the rear drive wheel (4), and the electronic control unit is structurally connected to the solenoid (11), the angular velocity sensor (15) and the accelerometer (16). This embodiment of the proposed invention is depicted in FIG. eight.

Вариант системы контроля тяги, включающий в себя признаки П. 3, 6, 8, 9, 12 Формулы также описан применительно к мотоциклу и отличается от описанного выше тем, что содержит моментный двигатель (17) с ротором (18), регулятор-выключатель (19) и датчик положения (20), моментный двигатель (17) установлен на руле (2) соосно с рукояткой газа (7), ротор (18) моментного двигателя (17) выполнен как одно целое с рукояткой газа (7), регулятор выключатель (19) установлен на руле (2), датчик положения (20) установлен внутри рукоятки газа (7) с возможностью отображения ее текущего положения, при этом моментный двигатель (17) и регулятор-выключатель (19) конструктивно связаны с электронным блоком управления (14), а датчик положения конструктивно связан с двигателем (5) и электронным блоком управления (14).A variant of the traction control system, which includes the signs of P. 3, 6, 8, 9, 12 Formulas are also described in relation to a motorcycle and differ from those described above in that it contains a torque motor (17) with a rotor (18), a regulator-switch ( 19) and the position sensor (20), the torque motor (17) is mounted on the steering wheel (2) coaxially with the throttle grip (7), the rotor (18) of the torque motor (17) is made in one piece with the throttle grip (7), the regulator switch (19) is mounted on the steering wheel (2), the position sensor (20) is installed inside the gas handle (7) with the ability to display its current field zheniya, wherein the torque motor (17) and switch knob (19) structurally connected to the electronic control unit (14) and a position sensor structurally connected to the engine (5) and an electronic control unit (14).

Данный вариант реализации предложенного изобретения изображен на Фиг. 10.This embodiment of the proposed invention is depicted in FIG. ten.

Вариант системы контроля тяги, включающий в себя признаки П. 4, 7-12 Формулы, рассматривается установленным на заднеприводном автомобиле, включающем в себя управляемые колеса (3), ведущие колеса (4) и двигатель (5). Система контроля тяги при этом содержит, по меньшей мере, два датчика угловой скорости (15) расположенных на ведущих колесах (4) и связанных с электронным блоком управления (14). Орган управления тягой выполнен в виде педали акселератора (21) установленной с возможностью колебательного движения, снабженной датчиком положения (20) и поджатой возвратной пружиной (13). Кроме того, система контроля тяги также мотор-редуктор (22) с моментным двигателем (17), соединенный с педалью акселератора (21) при помощи ременной передачи (23) с зубчатым ремнем (24) и конструктивно связанный с электронным блоком управления (14). Данный вариант реализации предложенного изобретения изображен на Фиг. 11-13.A variant of the traction control system, including the signs of P. 4, 7-12 Formulas, is considered to be mounted on a rear-wheel drive car, which includes steering wheels (3), driving wheels (4) and engine (5). In this case, the traction control system contains at least two angular velocity sensors (15) located on the driving wheels (4) and connected to the electronic control unit (14). The control body is made in the form of an accelerator pedal (21) installed with the possibility of oscillatory motion, equipped with a position sensor (20) and a preload spring (13). In addition, the traction control system is also a gearmotor (22) with a torque motor (17) connected to the accelerator pedal (21) using a belt drive (23) with a toothed belt (24) and structurally connected to the electronic control unit (14) . This embodiment of the proposed invention is depicted in FIG. 11-13.

Кроме того, в качестве датчиков угловой скорости (15) могут быть использованы датчики антиблокировочной системы тормозов (АБС).In addition, anti-lock braking system (ABS) sensors can be used as angular velocity sensors (15).

Вариант системы контроля тяги, включающий в себя признаки П. 2, 5, 8, 11 Формулы, работает следующим образом:A variant of the traction control system, including the signs of P. 2, 5, 8, 11 Formulas, works as follows:

При движении с постоянной скоростью и торможении мотоцикл не имеет каких-либо особенностей в управлении, так как при малых величинах углового ускорения ведущего колеса (4) актуатор обратной связи практически не создает реактивного момента и никак не вмешивается в процесс управления мощностью двигателя.When driving at constant speed and braking, the motorcycle does not have any particularities in control, since at small values of the drive wheel angular acceleration (4) the feedback actuator practically does not create a reactive moment and does not interfere in the engine power control process.

При необходимости активного ускорения с места, водитель отпускает сцепление и более активно поворачивает рукоятку газа (7), быстро открывая дроссельную заслонку (6) на значительный угол, что приводит к увеличению крутящего момента двигателя (5) и резкому ускорению мотоцикла. В начальный момент движения, когда скорость вращения ведущего колеса (4) недостаточна для работы датчика угловой скорости (15), электронный блок управления (14) вычисляет необходимую величину реактивного момента исходя из показаний акселерометра (16), что исключает задержку срабатывания обратной связи и уменьшает вероятность выхода мотоцикла из под контроля водителя. Как только частота вращения ведущего колеса (4) достигает порогового значения, электронный блок управления (14) переключается на датчик угловой скорости (15) или начинает сравнивать показания акселерометра (16) и датчика угловой скорости (15).When active acceleration is required, the driver releases the clutch and turns the throttle grip (7) more actively, quickly opening the throttle (6) at a significant angle, which leads to an increase in engine torque (5) and a sharp acceleration of the motorcycle. At the initial moment of movement, when the rotational speed of the drive wheel (4) is insufficient for the operation of the angular velocity sensor (15), the electronic control unit (14) calculates the necessary amount of reactive torque from the accelerometer readings (16), which eliminates the feedback response delay and reduces the likelihood of a motorcycle out of driver's control. As soon as the rotational speed of the drive wheel (4) reaches the threshold value, the electronic control unit (14) switches to the angular velocity sensor (15) or begins to compare the readings of the accelerometer (16) and the angular speed sensor (15).

Независимо от источника сигнала, срабатывание обратной связи в системе контроля тяги происходит следующим образом: электронный блок управления (14) вычисляет текущую величину углового ускорения ведущего колеса (4) и подает на соленоид (11), напряжение, соответствующее заложенной в электронный блок управления (14) функциональной зависимости реактивного момента от углового ускорения ведущего колеса, что создает МДС, которая, воздействуя на сердечник (12) соленоида (11), через тросы (9) и шкивы (8) передается на дроссельную заслонку (6) и рукоятку газа (7) в виде реактивного момента, суммирующегося с возвращающим моментом, создаваемым возвратной пружиной (13). Диаграмма зависимости реактивного момента на рукоятке газа (7) от ее положения изображена на Фиг. 2. При этом реактивный момент соответствует заштрихованному полю диаграммы.Regardless of the source of the signal, the feedback is triggered by the thrust control system as follows: the electronic control unit (14) calculates the current angular acceleration of the drive wheel (4) and supplies the solenoid (11) with the voltage corresponding to the electronic control unit (14 3) the functional dependence of the reactive moment on the angular acceleration of the drive wheel, which creates the MDS, which, acting on the core (12) of the solenoid (11), is transmitted through cables (9) and pulleys (8) to the throttle valve (6) and the gas handle (7) in the form of reactive momentum, summed with the returning moment created by the return spring (13). The diagram of dependence of the reactive moment on the gas handle (7) on its position is shown in FIG. 2. At the same time, the reactive moment corresponds to the shaded field of the diagram.

Далее, если к рукоятке газа (7) водителем своевременно не будет приложен управляющий момент, соответствующий желаемому уровню ускорения мотоцикла, то под действием МДС сердечник (12) отходит назад, частично закрывая при этом дроссельную заслонку (6) и поворачивая на закрытие рукоятку газа (7) вместе с рукой водителя. То есть, если водитель не «подтвердит» намерение резко ускориться, увеличив управляющий момент, а всего лишь быстро открутит рукоятку газа (7), мотоцикл уже через 0,2-0,3 секунды после начала движения самостоятельно частично уберет газ и либо заглохнет, либо плавно тронется с места вместо рывка вперед. Динамика данного процесса схематически изображена на Фиг. 4, изображающей кривые угла поворота рукоятки газа - дельта (25), углового ускорения - е (26) и реактивного момента - Мр (27) на общей временной шкале.Further, if the driver does not timely apply the control moment corresponding to the desired level of acceleration of the motorcycle to the gas handle (7), the core (12) moves back under the action of MDS, partially closing the throttle valve (6) and turning the gas handle to close ( 7) along with the driver's hand. That is, if the driver does not "confirm" the intention to accelerate sharply, increasing the control moment, and just quickly unscrew the throttle grip (7), the motorcycle will partially remove the gas within 0.2-0.3 seconds after the start of the movement and either stall, or gently move away instead of a dash forward. The dynamics of this process is shown schematically in FIG. 4, depicting the curves of the angle of rotation of the gas knob - delta (25), the angular acceleration - e (26) and the reactive moment - Mp (27) on a common time scale.

В результате срабатывания отрицательной обратной связи полностью исключается выход мотоцикла из под контроля даже относительно неопытного водителя, которого при известном исполнении системы контроля тяги дезориентирует именно незамкнутость контура управления мощностью, субъективно выражающаяся в несоответствии легкости поворота рукоятки газа (7) и резкости следующей за этим реакции мотоцикла.As a result of negative feedback, the motorcycle is completely out of control of even a relatively inexperienced driver, who, given the known performance of the traction control system, is confused by the openness of the power control loop, subjectively expressed in the discrepancy between the ease of rotation of the throttle grip (7) and the sharpness of the motorcycle’s response. .

Быстрое ускорение мотоцикла с предложенной системой контроля тяги возможно только в случае, если водитель, открутив рукоятку газа (7), своевременно приложит к ней дополнительный управляющий момент, соответствующий желаемому уровню ускорения. Данный вариант развития событий изображен на Фиг. 5.Rapid acceleration of the motorcycle with the proposed traction control system is possible only if the driver, by unscrewing the throttle grip (7), in time attaches an additional control torque corresponding to the desired level of acceleration. This scenario is depicted in FIG. five.

Кроме того, при переключениях передач при ошибках водителя возможны неточности в синхронизации работы рукояткой газа (7) и рычагом сцепления, приводящие к возникновению «всплесков» крутящего момента, способных при определенных условиях стать причиной падения мотоциклиста. Поскольку в предложенной конструкции реализован принцип пропорциональности величины ускорения мотоцикла и усилия, приложенного к рукоятке газа (7), такие случайные «всплески» крутящего момента демпфируются в рамках отрицательной обратной связи, не оказывая существенного влияния на поведение мотоцикла.In addition, when shifting gears with driver errors, there may be inaccuracies in the synchronization of the throttle lever (7) and clutch lever, resulting in torque “bursts” that can, under certain conditions, cause the motorcyclist to fall. Since the proposed design implements the principle of proportionality between the magnitude of the motorcycle acceleration and the force applied to the throttle grip (7), such random “bursts” of torque are damped within the framework of negative feedback without significant influence on the motorcycle's behavior.

Кроме того, следует отметить, что предложенная система контроля тяги существенно повышает удобство и безопасность вождения мощных мотоциклов, двигатели (5) которых характеризуются наличием «подхвата» на высоких оборотах, поскольку «подхват» двигателя (5) приводит не к рывку мотоцикла вперед, а к плавному повороту рукоятки газа (7) в сторону закрытия при сохранении изначально заданного темпа разгона, что опять-таки оставляет за водителем выбор: либо «согласится» с автоматикой и не увеличивать темп разгона, либо, создав дополнительный управляющий момент на рукоятке газа (7), воспользоваться возникшим в данном диапазоне оборотов двигателя (5) резервом мощности.In addition, it should be noted that the proposed traction control system significantly increases the convenience and safety of driving powerful motorcycles, the engines (5) of which are characterized by the presence of a “pick-up” at high speeds, since the “pick-up” of the engine (5) does not lead to the motorcycle forward, but to smooth rotation of the gas handle (7) towards closing while maintaining the acceleration rate initially set, which again leaves the driver with a choice: either “agree” with the automation and not increase the acceleration rate, or by creating an additional control yayuschy moment on gas handle (7), take advantage of the engine in this speed range (5) reserve capacity.

Кроме того, высокая эффективность контроля мощности, обеспечиваемая отрицательной обратной связью, позволяет также несколько уменьшить жесткость возвратной пружины (13), что приводит к экономии мускульной силы водителя при движении с постоянной скоростью и очень удобно в длительных поездках.In addition, the high efficiency of power control, provided by negative feedback, also makes it possible to somewhat reduce the stiffness of the return spring (13), which saves the driver's muscular strength when driving at a constant speed and is very convenient on long journeys.

При движении по поверхности с недостаточным коэффициентом сцепления, поведение мотоцикла с предложенной системой контроля тяги имеет следующие особенности: при исчерпании запаса сцепных свойств ведущего колеса (4), в пятне контакта ведущего колеса (4) с дорогой происходит переход от трения покоя к трению скольжения, который всегда сопровождается всплеском углового ускорения ведущего колеса (4).When driving on a surface with insufficient friction, the behavior of a motorcycle with the proposed traction control system has the following features: when the grip of the drive wheel (4) is exhausted, at the contact of the drive wheel (4) with the road, there is a transition from static friction to sliding friction, which is always accompanied by a spike in the angular acceleration of the drive wheel (4).

При начальном всплеске углового ускорения, электронный блок управления (14) практически мгновенно подает на соленоид (11) напряжение, в результате чего сердечник (12) смещается назад и частично закрывается дроссельная заслонка (6), что приводит к снижению крутящего момента двигателя (5), достаточному для восстановления сцепления ведущего колеса (4) с дорожным покрытием, при этом срабатывание автоматики ощущается водителем как характерный толчок на рукоятке газа (7) в направлении закрытия дроссельной заслонки (6), свидетельствующий о пробуксовке ведущего колеса (4).During the initial burst of angular acceleration, the electronic control unit (14) almost instantaneously supplies voltage to the solenoid (11), as a result of which the core (12) shifts back and the throttle valve (6) partially closes, which leads to a decrease in engine torque (5) sufficient to restore the clutch of the drive wheel (4) with the road surface, while the automatic actuation is felt by the driver as a characteristic push on the throttle grip (7) in the direction of closing the throttle valve (6), indicating slippage driving wheel (4).

Далее события развиваются следующим образом:Further events develop as follows:

Если водитель адекватно реагирует на срабатывание обратной связи, то он немедленно уменьшает управляющий момент, приложенный к рукоятке газа (7), сцепление ведущего колеса (4) с дорожным покрытием полностью восстанавливается и мотоцикл продолжает устойчивое движение. Данный вариант развития событий изображен на Фиг. 6.If the driver responds adequately to feedback, he immediately reduces the control torque applied to the throttle grip (7), the drive wheel grip (4) is fully restored and the motorcycle continues to move steadily. This scenario is depicted in FIG. 6

Если водитель не принимает первичное срабатывание обратной связи во внимание и продолжает прикладывать избыточный управляющий момент к рукоятке газа (7), то возможен повторный срыв ведущего колеса (4) в пробуксовку и периодическое срабатывание обратной связи по уже описанному алгоритму до тех пор, пока водитель либо уменьшит воздействие на рукоятку газа (7) до величины, обеспечивающей восстановление сцепления, либо пересилит актуатор обратной связи с целью продолжительной пробуксовки ведущего колеса (4).If the driver does not take the primary response of the feedback into account and continues to apply excess control torque to the throttle grip (7), then the drive wheel (4) can be repeatedly disrupted in the slip and periodic feedback according to the algorithm already described until the driver or reduce the impact on the handle of the gas (7) to the magnitude that ensures the restoration of the clutch, or override the feedback actuator for the purpose of prolonged slipping of the drive wheel (4).

Именно в этой двойственности возможных последствий срабатывания обратной связи и заключается одно из преимуществ предложенного технического решения, заключающееся в полном сохранении контроля водителя над уровнем мощности двигателя (5) независимо от срабатывания «страхующей» автоматики, что особенно при использовании мотоцикла для спортивных целей.It is in this duality of possible consequences of feedback triggering that one of the advantages of the proposed technical solution consists in the complete retention of driver control over the engine power level (5) regardless of the triggering automatic control, which is especially when using a motorcycle for sports purposes.

Работа варианта системы контроля тяги, включающего в себя признаки П. 3, 6, 8 и 9 Формулы, изображенного на Фиг. 10 Чертежей имеет следующие особенности:The operation of a variant of the traction control system, including the features of Clauses 3, 6, 8 and 9 of the Formula shown in FIG. 10 Drawings has the following features:

1. Исполнение ротора (18) моментного двигателя (17) как части рукоятки газа (7) улучшает быстродействие обратной связи, поскольку между органом управления тягой и актуатором обратной связи отсутствуют какие-либо промежуточные элементы.1. The execution of the rotor (18) of the torque motor (17) as part of the gas handle (7) improves the speed of the feedback, since there are no intermediate elements between the control body of the pulley and the feedback actuator.

2. Наличие датчика положения (20) исключающего необходимость использования тросового привода дроссельной заслонки (6) и обеспечивающего возможность более точной настройки обратной связи за счет введения в электронный блок управления (14) функциональной зависимости величины реактивного момента от положения органа управления тягой.2. The presence of a position sensor (20) eliminating the need to use a cable throttle actuator (6) and providing more accurate feedback settings by introducing into the electronic control unit (14) a functional dependence of the reactive torque value on the position of the control body.

3. Наличие в составе системы контроля тяги регулятора-выключателя (19) позволяющего водителю настраивать градиент реактивного момента на рукоятке газа (7) в зависимости от своих навыков, антропометрических особенностей и состояния дорожного покрытия либо полностью отключать систему контроля тяги, если ее вмешательство нецелесообразно. Изменение функциональной зависимости реактивного момента от углового ускорения ведущего колеса при различных положениях регулятора-выключателя (19) изображено на Фиг. 7.3. The presence of a regulator-switch (19) in the traction control system allows the driver to adjust the reactive torque gradient on the gas handle (7) depending on her skills, anthropometric features and road surface condition or completely disable the traction control system if its intervention is impractical. The change in the functional dependence of the reactive moment on the angular acceleration of the drive wheel at different positions of the regulator-switch (19) is shown in FIG. 7

Работа предложенного узла акселератора, выполненного по П. 4, 7-11 Формулы, имеет следующие особенности.The work of the proposed node accelerator, made according to claim. 4, 7-11 Formulas, has the following features.

В первую очередь следует отметить, варианты исполнения актуатора обратной связи на основе соленоида (11) и моментного двигателя (17) могут оказаться непригодными для использования на автомобиле из-за недостаточной мощности. Поэтому, несмотря на высокое быстродействие данных вариантов исполнения актуатора обратной связи, для автомобилей целесообразнее использовать вариант актуатора обратной связи на основе мотор-редуктора (22), так как мощность актуатора в этом случае важнее, чем его быстродействие.First of all, it should be noted that the versions of the feedback actuator based on the solenoid (11) and the torque motor (17) may not be suitable for use on the vehicle due to insufficient power. Therefore, despite the high speed of these variants of the feedback actuator, for cars it is more expedient to use the variant of the feedback actuator based on the gearmotor (22), since the power of the actuator is more important in this case than its speed.

Рассмотрим работу данного варианта устройства на нескольких примерах:Consider the work of this version of the device on several examples:

При обычной езде с плавными ускорениями автомобиль с предложенной системой контроля тяги не имеет существенных особенностей поведения, поскольку при движении, не приводящем к возникновению углового ускорения ведущих колес (4) например, при поддержании постоянной скорости на спусках и подъемах, реактивный момент на педали акселератора (21) равен загружающему усилию, создаваемому возвратной пружиной (13).Under normal driving with smooth accelerations, the vehicle with the proposed traction control system does not have significant behavioral features, since when driving without leading to the angular acceleration of the driving wheels (4), for example, while maintaining a constant speed on descents and ascents, the torque on the accelerator pedal ( 21) is equal to the loading force created by the return spring (13).

При типичном для неопытного водителя непреднамеренном активном нажатии на педаль акселератора (21), например, в случае соскальзывания ноги с педали тормоза или попытке остановить покатившийся под уклон автомобиль при помощи «не той» педали, автомобиль начинает активно ускоряться, при этом продольное ускорение автомобиля фиксируется сначала акселерометром (16), а затем и датчиками угловой скорости (15) по описанному выше последовательному алгоритму, далее электронный блок управления (14) включает в работу мотор-редуктор (22), который через зубчатый ремень (24) передает на педаль акселератора (21) реактивный момент, величина которого, по меньшей мере, в два-три раза больше, чем загружающее усилие возвратной пружины (13), преодолеваемого водителем при случайном нажатии на педаль акселератора (23). Далее, если за время срабатывания обратной связи не произошло кратного увеличения управляющего момента, педаль акселератора (21) почти мгновенно «выталкивается» в положение, близкое к исходному, что резко уменьшает мощность двигателя (5) и снижает вероятность выхода автомобиля из-под контроля неопытного водителя.With a typical for an inexperienced driver inadvertently pressing the accelerator pedal (21), for example, in the case of slipping feet off the brake pedal or trying to stop the car rolling down the slope using the "wrong" pedal, the car begins to accelerate actively, while the longitudinal acceleration of the car is fixed first with an accelerometer (16), and then with an angular velocity sensor (15) according to the sequential algorithm described above, then the electronic control unit (14) turns on the gearmotor (22), which through a tooth Attiyah belt (24) transmits to an accelerator pedal (21) the reactive torque whose magnitude is at least two to three times larger than the charged force of the return spring (13) surmounted by a driver is accidentally pressed the accelerator pedal (23). Further, if during the response time a multiple increase in the control torque did not occur, the accelerator pedal (21) almost instantly “pushes” into a position close to the original one, which drastically reduces the engine power (5) and reduces the likelihood of the car going out of control. the driver.

При неаккуратном трогании на скользком покрытии на автомобиле с нормальной энерговооруженностью или при трогании на любом типе покрытия на более мощном автомобиле, автомобиль, оснащенный предложенной системой контроля тяги, «выталкивает» педаль акселератора в момент начала пробуксовки ведущих колес (4), при этом при исполнении электронного блока управления (14) по П. 10 Формулы, быстродействие и эффективность обратной связи повышается за счет реагирования по наибольшему вычисленному значению углового ускорения.When carelessly starting on slippery surfaces on a car with a normal power supply or when starting on any type of coating on a more powerful car, a car equipped with the proposed traction control system “pushes” the accelerator pedal at the moment the wheels start to slip (4), while electronic control unit (14) according to claim 10 Formula, speed and efficiency of feedback increases due to the response to the highest calculated value of the angular acceleration.

Далее, если водитель по каким-то причинам не реагирует на «выталкивание» педали акселератора (21) уменьшением управляющего момента, возможна периодическая пробуксовка ведущих колес (4) из-за циклического срабатывания обратной связи по описанному выше алгоритму до тех пор, пока водитель либо не уменьшит силу нажатия на педаль акселератора (21) до величины, обеспечивающей устойчивый баланс тягово-сцепных свойств автомобиля, либо пересилит обратную связь с целью обеспечения продолжительного скольжения ведущих колес (4).Further, if the driver for some reason does not respond to the “pushing out” of the accelerator pedal (21) by reducing the control torque, periodic slipping of the driving wheels (4) is possible due to the cyclical feedback according to the algorithm described above until the driver or will not reduce the force of accelerator pedal depression (21) to a value that ensures a stable balance of the traction characteristics of the car, or overpower the feedback in order to ensure a long slip of the driving wheels (4).

Кроме того, при использовании на автомобиле механической коробки перемены передач, наличие обратной связи узла акселератора несколько упрощает процесс переключения передач при разгоне автомобиля, поскольку после прохождения пика крутящего момента двигателя (5) педаль акселератора (21) из-за падения реактивного момента начинает активно «проваливаться», предупреждая водителя о наиболее выгодном моменте переключения на повышенную передачу.In addition, when using a manual gearbox on a car, the presence of feedback from the accelerator assembly somewhat simplifies the gear shift process when the car accelerates, because after passing the peak of engine torque (5), the accelerator pedal (21) starts to actively “ Fail ”, warning the driver about the most advantageous moment of shifting to a higher gear.

Кроме того, установка предложенной системы контроля тяги упрощается за счет возможности использования для работы системы контроля тяги датчиков угловой скорости (15), входящих в состав тормозной системы автомобиля или мотоцикла. Дополнительно данная возможность обеспечивается при использовании акселерометра (16), применение которого для регистрации первичного ускорения существенно снижает требования к быстродействию штатных датчиков угловой скорости (15).In addition, the installation of the proposed traction control system is simplified due to the possibility of using for the operation of the traction control system angular velocity sensors (15), which are part of the brake system of a car or motorcycle. Additionally, this feature is provided by using an accelerometer (16), the use of which for registering the primary acceleration significantly reduces the speed requirements of the standard angular velocity sensors (15).

Кроме того, при всех описанных выше вариантах реализации изобретения, экономия мускульных усилий водителя достигается за счет возможности эффективного контроля мощности двигателя (5) при относительно легкой и короткоходной педали акселератора (21) или рукоятки газа (7).In addition, with all the above-described embodiments of the invention, the driver's muscular effort is saved due to the ability to effectively control the engine power (5) with a relatively light and short accelerator pedal (21) or the gas lever (7).

Таким образом, благодаря введению в известную конструкцию системы контроля тяги новых конструктивных признаков, упрощается управление разгонной динамикой энерговооруженных колесных транспортных средств и повышается безопасность их эксплуатации.Thus, due to the introduction of new design features into the well-known design of the traction control system, the acceleration dynamics of power-armed wheeled vehicles are simplified and the safety of their operation is increased.

Claims

1. A traction control system comprising an electronic control unit, at least one angular velocity sensor and mounted on a wheeled vehicle comprising at least two wheels, wherein at least one of the wheels is driving, the braking system as well as the engine and the body control unit, with the body control unit mounted with the possibility of oscillatory or rotational motion and structurally connected with the engine with the possibility of smooth control of the engine power, the angular velocity sensor and mounted on the drive wheel, and the electronic control unit is structurally connected with the engine and with at least one angular velocity sensor, configured to calculate the magnitude of the angular acceleration of the at least one drive wheel and reduce the engine power with increasing angular acceleration , at least one drive wheel, characterized in that it additionally contains a feedback actuator, structurally associated with an electronic control unit, kinematically connected with a governing body It is also possible to create a reactive moment on the governing body, the magnitude of which increases with increasing angular acceleration, at least one driving wheel and corresponds to the functional dependence of the reactive moment on the magnitude of angular acceleration embedded in the electronic control unit, at least one driving wheel.

2. Thrust control system according to claim 1, characterized in that the feedback actuator is made in the form of a solenoid, the winding of which is structurally connected to the electronic control unit, and the output link of the actuator is made in the form of a solenoid core.

3. The traction control system according to claim 1, characterized in that the feedback actuator is made in the form of a torque motor, structurally connected with an electronic control unit, while the output link of the actuator is made in the form of a rotor of the torque motor.

4. The traction control system according to claim 1, characterized in that the feedback actuator is made in the form of a gear motor with a torque electric motor, structurally connected with an electronic control unit, while the output link of the actuator is made in the form of the output shaft of the gear motor.

5. The traction control system according to claim 2, characterized in that the kinematic connection of the output link of the feedback actuator with the governing body is implemented with the help of pulleys and cables in the shell.

6. The traction control system according to claim 3 or 4, characterized in that the kinematic connection of the output link of the feedback actuator with the governing body is implemented through the execution of the governing body and the output link as a single structural element.

7. The traction control system according to claim 3 or 4, characterized in that the kinematic connection of the output link of the feedback actuator with the governing body is made in the form of a belt drive with a toothed belt.

8. The traction control system according to claim 1, characterized in that the control body is equipped with a return spring, installed with the possibility of automatically returning the governing body and the output link of the feedback actuator to the position corresponding to the minimum engine power.

9. The traction control system according to claim 1, characterized in that it further comprises a regulator switch, structurally associated with an electronic control unit with the ability to completely shut off the feedback actuator or stepwise or smoothly control the magnitude of the reactive moment on the control body.

10. The thrust control system according to claim 1, characterized in that, when the angular velocity sensors differ in their indications, the design of the electronic control unit provides for the change of the reactive moment on the control body of the thrust in accordance with the highest calculated value of the angular acceleration.

11. Traction control system according to claim 1, characterized in that it further comprises an accelerometer, structurally associated with an electronic control unit and installed on a vehicle with the ability to indirectly determine the magnitude of the angular acceleration of at least one drive wheel through the magnitude of the longitudinal acceleration of the vehicle , while the design of the electronic control unit provides a change in the reactive moment on the governing body of the bollard based on the accelerometer readings up to lowering the threshold rotational speed by at least one drive wheel and, after reaching the threshold rotational speed, based on the readings of at least one angular velocity sensor or comparing the readings of the accelerometer and at least one angular velocity sensor.

12. Thrust control system according to claim 1, characterized in that it additionally contains a position sensor, kinematically connected with the governing body, and structurally connected with the electronic control unit with the possibility of changing the magnitude of the reactive moment depending on the position of the governing body.

13. The traction control system according to claim 1, characterized in that the braking system includes at least two angular velocity sensors mounted on the wheels, wherein at least one of the angular velocity sensors of the braking system is structurally associated with the electronic control unit.