Система централизованной накачки шин

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СИСТЕМА ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ НАКАЧКИ ШИН(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Ярусов Анатолий Григорьевич Швец Дмитрий Александрович Бутылин Григорий Владимирович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(57) Система централизованной накачки шин, содержащая центральный блок управления,установленный в кабине водителя, первый исполнительный блок, установленный на раме автомобиля, и группу исполнительных блоков по числу колес, причем центральный блок управления содержит микроконтроллер и монитор с клавиатурой, первый исполнительный 15225 1 2011.12.30 блок содержит воздушный компрессор, соединенный с ресивером, и двухпозиционные клапаны с электромагнитным управлением по числу колес, выходами соединенные через трубопроводы с выходом ресивера, каждый исполнительный блок группы содержит установленные на соответствующем колесе устройство подвода воздуха, входом через трубопровод соединенное со входом соответствующего двухпозиционного клапана первого исполнительного блока, микроконтроллер с возможностью связи по радиоканалу с микроконтроллером центрального блока управления, датчик давления, датчик температуры воздуха в шине и двухпозиционный клапан с электромагнитным управлением, входом через трубопровод соединенный с выходом устройства подвода воздуха, а выходом через трубопровод - с шиной и со входом датчика давления, причем соответствующие входы микроконтроллера соединены с выходами датчика давления и датчика температуры воздуха в шине, а его выход - со входом электромагнита управления двухпозиционного клапана, отличающаяся тем, что содержит дополнительные микроконтроллеры по числу мостов автомобиля, установленные на его раме, каждый из которых выполнен с возможностью связи через радиоканал с микроконтроллером центрального блока управления и двумя выходами соединен со входами электромагнитов управления соответствующих двухпозиционных клапанов первого исполнительного блока, причем все двухпозиционные клапаны выполнены с возможностью соединения своих входов с атмосферой при движении автомобиля в неизменных дорожных условиях. Предлагаемая система относится к автомобильной технике, а именно к средствам централизованной накачки колесных шин от общего компрессора. Автомобили повышенной проходимости, например тягачи, оборудуются системой централизованной накачки шин, обеспечивающей возможность оперативного управления давлением в шинах в зависимости от дорожных условий и температуры. Известна система дистанционного контроля над давлением в шинах 1, содержащая датчики давления, установленные на ступицах колес, средства передачи сигналов по радиоканалам и электронный блок управления, установленный в кабине водителя. Недостаток этой системы в том, что она только измеряет давление и не позволяет производить оперативное управление этим давлением. Известна также система централизованной накачки шин 2, содержащая установленные на раме автомобиля компрессор, ресивер (баллон сжатого воздуха), источник вакуума(вакуумный насос), центральный блок управления, пульт управления, радиоприемник и двухпозиционные распределители с электромагнитным управлением. Эта система также содержит установленные на каждом колесе устройство подвода воздуха, трехпозиционный распределитель с пневматическим управлением, датчик давления, микропроцессорный блок управления и радиопередатчик. Недостатком этой системы является невозможность управления давлением индивидуально в каждой шине. Реализация только группового управления приводит к тому, что в случае большого повреждения одной из шин, сопровождающегося невосполнимой потерей воздуха, остальные шины этой группы не могут быть подкачаны, т.к. при попытке подкачки воздух из этих шин будет вытекать через поврежденную шину. Другим недостатком этой системы является ее сложность. Система содержит не только источник высокого давления (компрессор), но и источник вакуума. Распределители,установленные на колесах, имеют сложное пневматическое управление. Для передачи как высоких давлений воздуха, так и создания вакуума, уплотнительные манжеты множества вращающихся устройств подвода воздуха имеют сложную конструкцию. Ближайшим аналогом предлагаемой системы является система централизованной накачки шин 3, содержащая установленные на раме автомобиля компрессор, соединенный с ним ресивер, по количеству колес - двухпозиционные распределители (клапаны) с 2 15225 1 2011.12.30 электромагнитным управлением, центральный блок управления, выходами подключенный к входам упомянутых распределителей, входные трубопроводы которых соединены с выходом ресивера, а также установленные на каждом колесе устройство подвода воздуха,входным трубопроводом соединенное с выходом соответствующего упомянутого распределителя, микроконтроллер, датчик давления, датчик температуры в шине и два двухпозиционных распределителя, первый из которых входным трубопроводом соединен с выходом устройства подвода воздуха, а выходным трубопроводом - с шиной колеса, входом датчика давления и входом второго распределителя. При этом каждый микроконтроллер, установленный на колесе, связан по радиоканалу с центральным блоком управления, его входы подключены к выходам датчиков, а выходы - к входу управления соответствующего распределителя. Недостатком этой системы является ее сложность. Сигналы от центрального блока управления к входам распределителей, установленных на раме автомобиля, передаются по множеству проводов, которые должны быть протянуты вдоль всего многоколесного автомобиля. В случае многозвенного автопоезда (тягача с прицепами) длинные провода должны быть выполнены в виде отрезков, соединенных разъемами, что снижает надежность соединений. Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции системы и повышение надежности ее работы. Поставленную задачу решает система централизованной накачки шин, содержащая центральный блок управления, установленный в кабине водителя, первый исполнительный блок, установленный на раме автомобиля, и группу исполнительных блоков по числу колес. При этом центральный блок управления содержит микроконтроллер и монитор с клавиатурой, первый исполнительный блок содержит воздушный компрессор, соединенный с ресивером, и двухпозиционные клапаны с электромагнитным управлением по числу колес, выходами соединенные через трубопроводы с выходом ресивера, каждый исполнительный блок группы содержит установленные на соответствующем колесе устройство подвода воздуха, входом через трубопровод соединенное со входом соответствующего двухпозиционного клапана первого исполнительного блока, микроконтроллер с возможностью связи по радиоканалу с микроконтроллером центрального блока управления, датчик давления, датчик температуры воздуха в шине и двухпозиционный клапан с электромагнитным управлением, входом через трубопровод соединенный с выходом устройства подвода воздуха, а выходом через трубопровод - с шиной и со входом датчика давления, причем соответствующие входы микроконтроллера соединены с выходами датчика давления и датчика температуры воздуха в шине, а его выход - со входом электромагнита управления двухпозиционного клапана. Согласно техническому решению,система содержит дополнительные микроконтроллеры по числу мостов автомобиля, установленные на его раме, каждый из которых выполнен с возможностью связи через радиоканал с микроконтроллером центрального блока управления и двумя выходами соединен со входами электромагнитов управления соответствующих двухпозиционных клапанов первого исполнительного блока. При этом все двухпозиционные клапаны выполнены с возможностью соединения своих входов с атмосферой при движении автомобиля в неизменных дорожных условиях. Техническим результатом использования предлагаемого изобретения является упрощение системы за счет исключения из ее состава множества проводов, проложенных вдоль всего автопоезда, и использования беспроводных средств передачи сигналов по радиоканалам, а также повышение надежности работы предлагаемой системы. На фигуре представлена функциональная схема предлагаемой системы централизованной накачки шин. При этом для упрощения изображены только два передних и два задних колеса многоколесного автомобиля. 15225 1 2011.12.30 Предлагаемая система содержит центральный блок 1 управления, установленный в кабине водителя (не показана), первый исполнительный блок 2 оборудования, установленный на раме (не показана), группу исполнительных блоков 3-6, установленных на соответствующих колесах автомобиля. Центральный блок 1 управления содержит микроконтроллер 7 и индикаторное устройство в виде монитора 8 с клавиатурой 9. На кристалле микроконтроллера 7 установлен приемопередатчик радиосигналов (не показан) с антенной 10. Первый исполнительный блок 2 содержит воздушный компрессор 11, ресивер 12 и, по числу колес, двухпозиционные клапаны 13-16 с электромагнитным управлением. Вход ресивера 12 трубопроводом соединен с выходом компрессора 11, а выход трубопроводом связан с выходами всех клапанов 13-16, входы которых в исходном (выключенном) состоянии соединены с атмосферой, а в рабочем (включенном) состоянии соединены со своими выходами. Первый исполнительный блок 2 также содержит по числу мостов автомобиля микроконтроллеры 18, 19, каждый из которых своими двумя выходами подключен к входам управления первых клапанов 13, 14 и 15, 16 соответственно. Микроконтроллеры 18,19 связаны по радиоканалам с центральным блоком управления 1. На каждом колесе (на фигуре изображены обод 22 колеса и пневматическая шина 23 в осевом разрезе) установлен датчик 24 температуры воздуха внутри шины. В исполнительном блоке 3, установленном на колесе, имеются также датчик 25 давления воздуха в шине 23, двухпозиционный клапан 26 с электромагнитным управлением, устройство 27 подвода воздуха и микроконтроллер 28 с приемопередатчиком и с антенной 29. Приемопередатчик(не показан) размещен на кристалле микроконтроллера 28. Устройство 27 подвода воздуха имеет известную конструкцию 4 и предназначено для подвода сжатого воздуха из ресивера 12 через клапаны 13 и 26 в шину 23 вращающегося колеса. Устройство 27 своим входным трубопроводом соединено с входом клапана 13, а выходным трубопроводом - с входом клапана 26, выход которого трубопроводом 30 соединен с шиной 23 и входом датчика 25 давления. Датчики 24, 25 выходами подключены соответственно к первому и второму входам микроконтроллера 28, оснащенному приемопередатчиком и антенной 29. Конструкция клапана 26 аналогична конструкции клапанов 13-16. Компоновка блоков 4-6, установленных на других колесах автомобиля, аналогична описанной в блоке 3. Предлагаемая система централизованной накачки шин работает следующим образом. На этапе подготовки системы к эксплуатации в нее вводятся номинальные (наиболее рациональные) значения давления в шинах колес, соответствующие различным дорожным условиям. Предусмотрены три категории дорог первая категория - дорога с асфальтовым или бетонным покрытием вторая категория - дорога с гравийным покрытием, плотный грунт третья категория - бездорожье снег, грязь, сыпучий песок. Водитель, наблюдая за дорогой, простым нажатием соответствующей кнопки на клавиатуре 9 указывает категорию дороги. На дороге первой категории описываемая система автоматически устанавливает наибольшее давление в шинах. Этим достигаются минимальное сопротивление качению колес и экономия топлива. На дорогах второй и третьей категории система автоматически устанавливает соответственно пониженное давление в шинах, достигая этим повышенную проходимость автомобиля и устойчивость движения. Если автомобиль движется в неизменных дорожных условиях и давление в шинах близко к номинальному давлению для этой категории дороги, то система находится в режиме контроля над давлениями и температурами в шинах. Микроконтроллер 28 периодически опрашивает датчики 24 температуры и давления 25 в каждой из шин 23 и передает данные по радио в центральный блок 1 управления. Микроконтроллер 7 блока 1 управле 4 15225 1 2011.12.30 ния по радио принимает данные о давлениях и температурах в шинах 23 всех колес и отображает их на мониторе 8. Микроконтроллер 18 поддерживает клапан 13 в исходном состоянии, в котором его вход и устройство 27 подвода воздуха соединены с атмосферой,а отвод от трубопровода 17 закрыт. Аналогично микроконтроллер 28 поддерживает клапан 26 в исходном состоянии, в котором его вход соединен с атмосферой, а трубопровод 30, ведущий в шину, закрыт. Таким образом, в исходном состоянии все шины закрыты, а устройства 27 подвода воздуха находятся под низким (атмосферным) давлением, что способствует их долговечной работе. Если автомобиль выехал на дорогу более низкой категории и водитель на клавиатуре 9 нажал на соответствующую кнопку, то система начнет действия по снижению давления в шинах. Это происходит следующим образом. Центральный блок 1 управления по радиоканалам передает новую категорию дороги всем микроконтроллерам, установленным на колесах. Микроконтроллер 28 переключает клапан 26 в рабочее состояние, в котором соединяются его вход и выход. В результате воздух из шины 23 по трубопроводу 30 через клапан 26, устройство 27 и клапан 13 будет выходить в атмосферу. Снижение давления в шине 23 контролируется датчиком 25. Когда давление в шине 23 достигнет нового номинального давления, соответствующего измененной категории дороги, микроконтроллер 28 выключает клапан 26, закрывая трубопровод 30 и шину 23. После окончания описанных действий устройство 27 подвода воздуха вновь оказывается под низким (атмосферным) давлением. Аналогичные действия происходят во всех блоках 4-6 и в остальных шинах. Если автомобиль выехал на дорогу более высокой категории и водитель на клавиатуре 9 нажал на соответствующую кнопку, то система начнет действия по повышению давления в шинах. Это происходит следующим образом. Центральный блок 1 управления по радиоканалам передает новую категорию дороги микроконтроллерам 18, 19, установленным на мостах автомобиля, а также всем микроконтроллерам, установленным на колесах. Микроконтроллер 18 переключает клапан 13 в рабочее состояние, в котором соединяются его вход и выход, а микроконтроллер 28 аналогично переключает клапан 26. В результате воздух из ресивера 12 по трубопроводу 17 через клапан 13, устройство 27, клапан 26 и трубопровод 30 будет поступать в шину 23. Повышение давления в шине 23 контролируется датчиком 25. Когда давление в шине 23 достигнет нового номинального давления, соответствующего высшей категории дороги,микроконтроллер 28 выключает клапан 26, закрывая трубопровод 30 и шину 23. Кроме того, центральный блок 1 управления по радиоканалу передает команду микроконтроллеру 18, который выключает клапан 13, закрывая отвод от трубопровода 17. После окончания описанных действий устройство 27 подвода воздуха вновь оказывается под низким(атмосферным) давлением. Аналогичные действия происходят во всех блоках 4-6 и в остальных шинах. Система автоматически обнаруживает разрывы шин, сопровождаемые невосполнимой потерей давления. Если при подкачке воздуха в шину 23 в течение установленного времени давление остается ниже минимально допустимого порога, то эта шина признается неисправной. В таком случае микроконтроллер 28 выключает клапан 26, закрывая трубопровод 30 и соответствующую шину 23. Таким образом, поврежденная шина 23 будет исключена из системы, а в остальных шинах 23 поддерживается номинальное давление, обеспечивая возможность дальнейшего движения автомобиля. Кроме того,микроконтроллер 28 по радио сообщает об этом центральному блоку 1 управления, который на мониторе 8 извещает водителя о разрыве шины 23. При использовании предлагаемой системы водитель получает возможность на мониторе 8 наблюдать за изменениями давления и температуры во всех шинах в зависимости от дорожных условий и скорости движения автомобиля. Это необходимо для рациональной эксплуатации шин, изменения проходимости автомобиля и снижения расхода топлива. 5 15225 1 2011.12.30 Техническим результатом использования предлагаемого изобретения является упрощение системы за счет исключения из ее состава множества проводов, проложенных вдоль всего автопоезда, и использования беспроводных средств передачи сигналов по радиоканалам. Кроме того, в предлагаемой системе на каждом колесе установлен только один клапан с электромагнитным управлением. Все это способствует унификации системы и повышению надежности работы. Источники информации 1. Патент США 6507276, МПК 760 23/02, 2003. 2. Патент США 6561017, МПК 701 23/00, 2003. 3. Патента Республики Беларусь 5493 (прототип). 4. Гришкевич А.И. и др. Автомобили Конструкция, конструирование и расчет. Системы управления и ходовая часть. - Минск Вышэйшая школа, 1987. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6