RU2048324C1

RU2048324C1 - Emergency brake for vehicle

Info

Publication number: RU2048324C1
Authority: RU
Inventors: П.Н. Калмыков; Ю.И. Файков; Г.П. Шляпников
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики
Priority date: 1992-08-03
Filing date: 1992-08-03
Publication date: 1995-11-20

Abstract

FIELD: automotive industry. SUBSTANCE: drive for emergency brake is constructed as a powder gas generator. The braking unit is constructed as sharpened rod which can penetrate into a roadway covering under the action of pressure of powder gases. The gas generator has pressure-tight extensible telescopic housing 1, powder charge 2 mounted inside the housing, and electric igniter 3 connected with the ignition system of a vehicle. The braking unit is made up as the link of extensible telescopic housing 1 and additionally coupled with the vehicle through ties 6 secured to its body behind the center of mass of the vehicle. EFFECT: enhanced reliability. 4 dwg

Description

Изобретение относится к автомобилестроению, преимущественная область применения скоростные автомобили, эксплуатируемые при высокой вероятности возникновения аварийных ситуаций. The invention relates to the automotive industry, the primary field of application is high-speed cars, operated at a high probability of emergency situations.

Известны дополнительные тормоза транспортных средств, применяемые для расширения функциональных возможностей, а также в тех случаях, когда штатные тормоза выходят из строя или не обеспечивают требуемого темпа торможения при возникновении аварийной ситуации. Additional vehicle brakes are known to be used to expand functionality, as well as in cases where the standard brakes fail or do not provide the required braking speed in the event of an emergency.

Данные тормоза включают в себя привод в виде силового цилиндра со штоком, выдвигаемым давлением сжатого воздуха или жидкости, и исполнительный механизм, выполненный в виде башмака, прижимаемого к колесу и поверхности дороги. These brakes include an actuator in the form of a power cylinder with a rod extended by the pressure of compressed air or liquid, and an actuator made in the form of a shoe pressed against the wheel and road surface.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является аварийный тормоз транспортного средства, включающий в себя гидроцилиндр со штоком, расположенный с возможностью перемещения в направляющей, закрепленной на днище кузова, и тормозной башмак, прижимаемый в процессе торможения к поверхности дороги. Closest to the proposed technical solution is the emergency brake of the vehicle, which includes a hydraulic cylinder with a rod, located with the possibility of movement in a guide mounted on the underbody, and a brake shoe, pressed during braking to the road surface.

Недостатком всех перечисленных решений являются невысокое быстродействие привода тормозного устройства и ограниченная величина силы торможения, что приводит к большому остановочному пути. Кроме того, эффективность указанных дополнительных тормозов (как и штатных тормозов автомобилей) зависит от состояния поверхности дорожного покрытия, что может приводить к заносу или опрокидыванию автомобиля в процессе торможения. The disadvantage of all these solutions is the low speed of the brake drive and the limited amount of braking force, which leads to a large stopping distance. In addition, the effectiveness of these additional brakes (as well as regular car brakes) depends on the surface condition of the road surface, which can lead to skidding or tipping of the car during braking.

Задачей предлагаемого решения является сокращение величины остановочного пути автомобиля в случае возникновения аварийной ситуации. Технический результат возможность предотвращения аварийной ситуации. The objective of the proposed solution is to reduce the stopping distance of the car in the event of an emergency. The technical result is the ability to prevent an emergency.

Это достигается тем, что в аварийном тормозе, содержащем тормозное устройство и его привод, закрепленные на кузове автомобиля, привод размещен в задней части автомобиля и выполнен в виде газогенератора, содержащего герметичный раздвижной телескопический корпус с размещенным в нем пороховым зарядом и электровоспламенителем, связанным с системой зажигания, при этом нижним звеном корпуса является тормозное устройство, выполненное в виде проникателя и связанное с автомобилем силовыми тягами, закрепленными на кузове автомобиля за его центром масс. При этом точки крепления силовых тяг лежат в одной горизонтальной плоскости с центром масс автомобиля. This is achieved by the fact that in the emergency brake containing the brake device and its drive, mounted on the car body, the drive is located in the rear of the car and is made in the form of a gas generator containing a sealed telescopic sliding housing with a powder charge placed in it and an electric igniter associated with the system ignition, while the lower link of the body is a brake device made in the form of a penetrator and connected to the car by power rods mounted on the car body at its center rum mass. In this case, the attachment points of the power rods lie in the same horizontal plane with the center of mass of the vehicle.

Сопоставительный анализ предлагаемого решения и прототипа показывает, что описываемый аварийный тормоз отличается наличием новых конструктивных признаков:
выполнением привода в виде газогенератора, содержащего герметичный раздвижной телескопический корпус с размещенным в нем пороховым зарядом и электровоспламенителем, связанным с системой зажигания автомобиля;
выполнением исполнительного механизма (тормозного устройства) в виде проникателя, являющегося одним из звеньев раздвижного телескопического корпуса и дополнительно связанного через силовые тяги с кузовом автомобиля;
креплением силовых тяг за центром масс автомобиля таким образом, что точки крепления и центр масс автомобиля лежат в одной горизонтальной плоскости.A comparative analysis of the proposed solution and the prototype shows that the described emergency brake is characterized by the presence of new design features:
the implementation of the drive in the form of a gas generator containing a sealed telescopic sliding housing with a powder charge placed in it and an electric igniter associated with the car ignition system;
the execution of the actuator (brake device) in the form of a penetrator, which is one of the links of the telescopic sliding housing and additionally connected through power traction to the car body;
fastening the power rods behind the center of mass of the car so that the attachment points and the center of mass of the car lie in the same horizontal plane.

Последний из перечисленных признаков (расположение точек крепления силовых тяг в одной горизонтальной плоскости с центром масс автомобиля) не является обязательным и может быть использован при наличии технической возможности, определяемой конструкцией конкретного автомобиля. The last of the listed features (the location of the points of attachment of power rods in the same horizontal plane with the center of mass of the car) is not mandatory and can be used if there is a technical possibility determined by the design of a particular car.

Выполнение привода аварийного тормоза в виде газогенератора, содержащего герметичный раздвижной телескопический корпус с пороховым зарядом, обеспечивает повышение быстродействия аварийного тормоза, а выполнение тормозного устройства в виде проникателя, являющегося одним из звеньев раздвижного телескопического корпуса и дополнительно связанного через силовые тяги с кузовом автомобиля, обеспечивает возможность увеличения силы торможения. Благодаря этому сокращается остановочный путь автомобиля в случае возникновения аварийной ситуации. Крепление силовых тяг за центром масс автомобиля обеспечивает его устойчивое движение в процессе торможения. Implementation of the emergency brake drive in the form of a gas generator containing a sealed telescopic sliding housing with a powder charge provides improved emergency brake performance, and the implementation of a brake device in the form of a penetrator, which is one of the links of the sliding telescopic housing and additionally connected through power traction to the car body, makes it possible increase braking power. Due to this, the stopping distance of the car is reduced in the event of an emergency. The fastening of the power rods behind the center of mass of the vehicle ensures its steady movement during braking.

На фиг. 1 и 2 схематически изображены предлагаемый аварийный тормоз и его размещение на автомобиле; на фиг. 3 и 4 то же, в процессе работы. In FIG. 1 and 2 schematically depict the proposed emergency brake and its placement on the car; in FIG. 3 and 4 are the same in the process.

На чертежах обозначены герметичный раздвижной телескопический корпус 1, пороховой заряд 2, электровоспламенитель 3, электрические провода 4 системы зажигания, проникатель 5, силовые тяги 6 и вентиль 7. The drawings indicate a sealed telescopic sliding housing 1, a powder charge 2, an electric igniter 3, electric wires 4 of the ignition system, a penetrator 5, power rods 6 and a valve 7.

Аварийный тормоз работает следующим образом. При возникновении аварийной ситуации водитель нажимает на тумблер, замыкающий цепь подачи электрического напряжения на электровоспламенитель 3. Электровоспламенитель поджигает пороховой заряд 2, и образующиеся в результате пороховые газы раздвигают телескопический корпус 1 на полную длину. При этом его нижнее звено проникатель 5, дополнительно связанный с кузовом силовыми тягами 6, пробивает дорожное покрытие, в результате чего автомобиль начинает интенсивно тормозиться, "пропахивая" проникателем борозду в дорожном покрытии. Благодаря тому, что точка приложения равнодействующей силы торможения находится за центром масс автомобиля, движение последнего будет устойчивым даже при возникновении вращения в горизонтальной плоскости, т.е. при заносе. Emergency brake operates as follows. In the event of an emergency, the driver presses the toggle switch, which closes the circuit for supplying electric voltage to the electric igniter 3. The electric igniter ignites the powder charge 2, and the resulting powder gases push the telescopic housing 1 apart to its full length. At the same time, its lower link, penetrator 5, additionally connected to the body by power rods 6, breaks through the road surface, as a result of which the car starts to brake intensively, “penetrating” the groove into the road surface with the penetrator. Due to the fact that the point of application of the resultant braking force is beyond the center of mass of the vehicle, the movement of the latter will be stable even when rotation occurs in the horizontal plane, i.e. when skidding.

Крепление силовых тяг в одной горизонтальной плоскости с центром масс автомобиля исключает возникновение опрокидывающего момента от силы торможения. The fastening of power rods in the same horizontal plane with the center of mass of the vehicle eliminates the occurrence of a tipping moment from the braking force.

Для того, чтобы исключить возможность выскакивания проникателя из дорожного покрытия в процессе торможения (например, при сколе перед ним бетона), параметры порохового газогенератора подбираются таким образом, чтобы проникатель гарантированно пробивал дорожное покрытие насквозь. После остановки автомобиля производится стравливание пороховых газов из внутренней полости газогенератора через вентиль 7 и раздвижной телескопический корпус приводится в исходное состояние. In order to exclude the possibility of the penetrator jumping out of the road surface during braking (for example, when concrete is cracked in front of it), the parameters of the powder gas generator are selected so that the penetrator is guaranteed to penetrate the road surface through. After stopping the car, the powder gases are vented from the internal cavity of the gas generator through valve 7 and the telescopic telescopic casing is brought back to its original state.

Величина остановочного пути может быть дополнительно сокращена, если при возникновении аварийной ситуации запуск порохового газогенератора производить автоматически. Для этого автомобиль должен быть оснащен приборами, регистрирующими наличие аварийной ситуации (радаром, датчиками линейной и угловой скоростей, датчиками перегрузок, логическим устройством), и устройством инициирования электровоспламенителя. The stopping distance can be further reduced if, in the event of an emergency, the start of the powder gas generator is automatic. To do this, the car must be equipped with devices that record the presence of an emergency (radar, linear and angular velocity sensors, overload sensors, logic device), and an electric igniter initiation device.

Для предотвращения травмирования водителя и пассажиров при резком торможении аварийный тормоз должен применяться совместно с ремнями безопасности или надувными баллонами. To prevent injury to the driver and passengers during sudden braking, the emergency brake must be used in conjunction with seat belts or inflatable balloons.

Оценим для примера параметры аварийного тормоза автомобиля ГАЗ-24 при следующих условиях: масса автомобиля 1825 кг, скорость движения 100 км/ч, путь торможения до полной остановки 10 м, дорожное покрытие из бетона/марки 100 толщиной 150 мм. При указанных параметрах движения автомобиля средняя величина перегрузки в процессе его торможения составит n_x ≈4, время торможения τ_т≈0,72 с (названные величины перегрузки и времени ее действия являются безопасными для нетренированного человека).For example, let’s evaluate the emergency brake parameters of a GAZ-24 vehicle under the following conditions: vehicle weight 1825 kg, travel speed 100 km / h, braking distance to a full stop of 10 m, concrete pavement / grade 100 with a thickness of 150 mm. With the indicated vehicle motion parameters, the average value of the overload during its braking will be n _x ≈ 4, the braking time is τ _t ≈ 0.72 s (the indicated values of the overload and its operating time are safe for an untrained person).

Проведенные расчеты показывают, что аварийный тормоз, обеспечивающий требуемые параметры торможения автомобиля, будет иметь следующие характеристики: масса проникателя 2 кг, масса порохового заряда 30 г, общая масса аварийного тормоза 10 кг, максимальное давление в раздвижном телескопическом корпусе 160 МПа, давление в телескопическом корпусе в раздвинутом состоянии 55 МПа. The calculations show that the emergency brake that provides the required vehicle braking parameters will have the following characteristics: mass of the penetrator 2 kg, mass of the powder charge 30 g, the total mass of the emergency brake 10 kg, the maximum pressure in the telescopic sliding housing 160 MPa, the pressure in the telescopic housing in extended state 55 MPa.

Время срабатывания аварийного тормоза (от момента подачи напряжения на электровоспламенитель до начала торможения) составляет ≈7˙ 10^-3 с. Величина вертикального перемещения задней части автомобиля, вызванная отдачей при выдвижении проникателя, не превышает 2 мм.The response time of the emergency brake (from the moment of supplying voltage to the electric igniter to the start of braking) is ≈7˙ 10 ^-3 s. The amount of vertical movement of the rear of the car, caused by recoil when extending the penetrator, does not exceed 2 mm.

Claims

EMERGENCY BRAKE OF A CAR, containing a brake device and its drive mounted on a car body, characterized in that the drive is located in the rear of the car and is made in the form of a gas generator containing a sealed telescopic sliding housing with a powder charge in it and an electric igniter associated with the ignition system wherein the braking device is made in the form of a lower retractable element of the telescopic housing, made with the possibility of penetration into the ground and additionally connected about with the car body by power rods fixed on the car body to its center of mass.