Устройство для предотвращения опрокидывания транспортного средства

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к устройствам, снижающим вероятность опрокидывания транспортного средства в поперечной плоскости. Устройство содержит аккумулятор, упругий преобразователь углового положения транспортного средства с маятником и резистивной мостовой схемой преобразования углового положения транспортного средства в электрический сигнал, пиропатрон газогенератора с пневмоцилиндром, мостовую схему. Преобразователь углового положения транспортного средства содержит две дифференциально-соединенные между собой спиральные пружины. Маятник соединен с ползунком резистора с переменной величиной сопротивления. Выводы измерительной диагонали мостовой схемы подключены к входам компаратора. Выход компаратора подключен к контактору. Контакты контактора подключают аккумулятор к пиропатрону газогенератора с пневмоцилиндром. Пневмоцилиндр содержит поршень, шток с концевыми пружинными фиксаторами и упором. Технический результат заключается в повышении пассивной безопасности. 4 ил.

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к системам, обеспечивающим пассивную безопасность пассажиров при опрокидывании в поперечной плоскости транспортного средства (например, автобусов), за счет автоматического срабатывания антиопрокидывающего узла.

Известна система автоматической стабилизации положения транспортного средства (например, колесного трактора), которая предназначена для сохранения вертикального положения остова транспортного средства. В систему стабилизации входят: стабилизатор маятникового типа, исполнительные гидроцилиндры с запорными клапанами, кран отключения системы стабилизации, делитель потока и контрольные приборы. Агрегаты системы стабилизации размещены в различных местах транспорта и соединены между собой металлическими трубопроводами и шлангами (Ксеневич И.П. и др. "Трактор МТ3-80, его модификации", М., Агромиздат, 1991, с.266-268).

К недостаткам системы автоматической стабилизации можно отнести: значительный вес ее - около 15 кг, усложнение технического обслуживания, связанное с громоздкостью и установкой дополнительных гидроцилиндров, маслопроводов, распределителя и других деталей, каждый транспорт требует своего набора элементов конструкции.

Известно и другое устройство (авт. св. SU 816849, кл. B62D 49/08), в котором для исключения опрокидывания транспортного средства (например, колесного трактора) содержится датчик углового положения, заполненный электропроводной жидкостью (например, ртутью), в U-образной трубке с боковыми электродами, подключенными к источнику питания (например, генератору), источнику звукового и светового сигнала. Кроме того, в устройстве имеется промежуточное реле, электромагнитные исполнительные силовые элементы соленоиды, сердечники которых механически связаны с педалями муфты сцепления и тормоза посредством двуплечих рычагов. В цепи управления промежуточными реле установлен выключатель.

Это устройство не лишено недостатков. В устройстве применено вредное для здоровья вещество - ртуть; значительный вес прибора, более 6 кг; большое количество применяемых электроприборов (например, реле и т.п.); снижена функциональная возможность за счет того, что данное устройство работает только в продольной или в поперечной плоскостях; каждый транспорт требует своих приборов и элементов конструкции.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство автоматической сигнализации об отклонении от вертикального положения остова транспортного средства (авт. св. SU 1742119, кл. B62D 49/08, 1992).

При предельно допустимой величине отклонения устройство прототипа обеспечивает принудительное отключение системы зажигания двигателя и остановку транспортного средства, а также оповещение водителя звуковым и световым сигналами об опасности опрокидывания транспортного средства. Для этого на транспортном средстве посредством сферического шарнира установлен маятник, при наклоне транспортного средства маятник перемещается в соответствующей плоскости и контактирует с одним из элементов, который размыкает нормально замкнутые контакты и замыкает нормально разомкнутые. Контакты соединены между собой параллельно и последовательно обеспечивают подключение источника питания с устройствами световых и звуковых сигналов, установленными на транспортном средстве. Это исключает возникновение травм и аварий или других последствий при продолжительном наклоне транспортного средства или его опрокидывании.

Недостатком известного устройства прототипа является отсутствие узлов, препятствующих опрокидыванию транспортного средства, использование большого количества электрических контактов. В этом заключается ненадежность его работы и ограниченные функциональные возможности.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении предлагаемого изобретения, заключается в расширении функциональных возможностей путем снабжения транспортного средства устройством принудительного срабатывания антиопрокидывающего узла без участия водителя. Этим обеспечивается пассивная безопасность пассажиров при опрокидывании в поперечной плоскости транспортного средства (например, автобусов).

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для предотвращения опрокидывания транспортного средства. Устройство содержит: датчик углового положения (крена) кузова 1, блок управления (БУ) 2, пиропатрон газогенератора (ПГ) 3, пневмоцилиндр (ПЦ) 4, выталкивающий шток (Шт) 5, упор (Уп)6.

Работа предлагаемого устройства для предотвращения опрокидывания транспортного средства заключается в следующем (фиг.2). На крыше кузова транспортного средства 11, (например, автобуса), установлен антиопрокидывающий узел, связанный с датчиком углового положения относительно продольной оси (крена) кузова с блоком управления. Датчик является преобразователем углового положения транспортного средства и содержит две дифференциально соединенные между собой спиральные пружины, к оси которых закреплен верхний конец маятника, нижний его конец имеет соединение с ползунком резистора с переменной величиной сопротивления одного из плечей резистивной мостовой схемы, выводы измерительной диагонали мостовой схемы подключены к входам блока управления, состоящего из компаратора, контактора и аккумуляторной батареи. Выход компаратора подключен к контактору, его контакты подключают аккумулятор к пиропатрону с газогенератором, соединяющийся с пневмоцилиндром. При наклоне кузова транспортного средства на угол, превышающий критическое значение, блок управления соединяет с источником тока пиропатрон газогенератора, установленный на антиопрокидывающем узле. Пиропатрон активизируется, воспламеняя поджигающий заряд, который поджигает выталкивающий заряд, образующийся газ поступает в пневмоцилиндр и выталкивает шток 5 с закрепленным на его конце упором 6. Кузов транспортного средства продолжает изменять свое положение относительно продольной оси до соприкосновения упора с опорной поверхностью 12 колес транспортного средства.

На фиг.3 показана схема установки антиопрокидывающего узла на крыше кузова транспортного средства. Корпус пневмоцилиндра закрепляется к верхней поперечине шпангоутной рамы, ближайшей к центру масс транспортного средства в снаряженном состоянии. Антиопрокидывающий узел (фиг.3) содержит: пневмоцилиндр 4, газогенератор 3, упор 6, установленные на крыше кузова транспортного средства 7 (вид сверху).

На фиг.4. показана конструкция антиопрокидывающего узла.

В процессе эксплуатации транспортного средства (например, автобуса) текущее значение угла крена кузова определяется датчиком углового положения (крена). В том случае, если текущее значение угла крена кузова станет равным или превышать на малую величину критическое значения угла косогора, блок управления подключит источник тока к пиропатрону газогенератора. Пиропатрон 10 (фиг.4) активизируется, поджигает горючее вещество, содержащееся в газогенераторе 3. Образующийся газ поступает в пневмоцилиндр 4, воздействует на поршень 8, закрепленный на штоке 5, и выталкивает его вместе с закрепленным на другом его конце упором 6. При достижении поршнем крайнего положения, он неподвижно фиксируется с помощью пружинных фиксаторов 9.

Боковое опрокидывание пассажирского транспортного средства, (например, автобуса), является наиболее травмоопасным видом дорожно-транспортного происшествия. При опрокидывании кузов транспортного средства разрушается, а пассажиры получают травмы вследствие их ударов о неподвижные элементы кузова, незакрепленное оборудование и багаж, располагаемый в пассажирском салоне.

При большей скорости движения пассажирских транспортных средств, в отличие от тракторов, предъявляются особые требования к надежности работы датчика углового положения (крена) и блока управления.

На практике используются много измерительных преобразователей и чувствительных элементов с разной физической природой (Справочник по средствам автоматики. / Под ред. В.Э. Низе и И.В. Антика. - М.: Энергоатомиздат, 1983. 504 с.).

В предлагаемом техническом решении одним из элементов датчика углового положения корпуса транспортного средства, как и в устройстве прототипа, применен маятник с грузом. Верхний конец маятника связан с втулкой, имеющей ось жестко закрепленной к корпусу транспортного средства, так что маятник может совершать колебания в поперечной плоскости транспортного средства. К втулке закреплены, внутренними концами две плоские дифференциально соединенные между собой спиральные пружины. Наружные концы пружин закреплены к корпусу транспортного средства (Справочник по средствам автоматики. / Под ред. В.Э. Низе и И.В. Антика. - М.: Энергоатомиздат, 1983. 504 с. Раздел 3, п.3.2., рис.3.5. стр.51).

Такая конструкция датчика углового положения транспортного средства в поперечной плоскости не позволяет при его движении по неровной дороге свободно совершать колебания до критических величин, при которых может возникнуть ложное срабатывание блока управления. Дифференциальное включение двух спиральных плоских пружин исключает гистерезисное явление от остаточной деформации пружин.

В блоке управления преобразователем крутящего момента датчика углового положения транспортного средства в электрический сигнал использована мостовая резистивная электрическая схема. Резистор одной из плечей мостовой схемы с переменной величиной сопротивления имеет подвижную связь с нижним концом маятника. Выводы измерительной диагонали мостовой схемы подключены к инвертирующему и неинвертипующему входам электронного устройства сравнения двух напряжений (сигналов) - компаратору (Справочник по средствам автоматики. / Под ред. В.Э. Низе и И.В. Антика. - М.: Энергоатомиздат, 1983. 504 с. стр.142, 167). Выход компаратора с помощью согласующего полупродникового усилителя тока подключен к обмотке электромеханического реле. Контакты реле при срабатывании подключают источник тока к пиропатрону.

Предлагаемое техническое решение обеспечит пассивную безопасность водителя и пассажиров при опрокидывании в поперечной плоскости транспортного средства.

Устройство для предотвращения опрокидывания транспортного средства, содержащее источник постоянного тока - аккумулятор, упругий преобразователь углового положения транспортного средства с маятником и резистивной мостовой схемой преобразования углового положения транспортного средства в электрический сигнал, диагональ питания мостовой схемы подключена к аккумулятору, антиопрокидывающий узел, силовым элементом которого служит пиропатрон газогенератора с пневмоцилиндром, отличающееся тем, что преобразователь углового положения транспортного средства содержит две дифференциально соединенные между собой спиральные пружины, к оси которых закреплен верхний конец маятника, нижний его конец имеет соединение с ползунком резистора с переменной величиной сопротивления одного из плечей резистивной мостовой схемы, выводы измерительной диагонали мостовой схемы подключены к входам компаратора, выход компаратора подключен к контактору, его контакты подключают аккумулятор к пиропатрону газогенератора с пневмоцилиндром, имеющим связь с механическим антиопрокидывающим узлом, содержащим поршень, выдвигающий шток с концевыми пружинными фиксаторами и упором.