Устройство управления - RU2295747C2
Код документа: RU2295747C2
Чертежи
Описание
Изобретение относится к устройствам управления ножными педальными силовыми приводами, а также к гидростатическим способам передачи перемещений и усилий от рукоятки силового привода устройства управления к ножным педальным силовым приводам.
Устройства управления автомобилей и других моторных транспортных средств обычно включают педальные силовые приводы. Например, автомобиль, оснащенный механической коробкой передач, обычно имеет три раздельные ножные педали, такие как педали сцепления, тормоза и акселератора, управлять которыми при вождении водитель должен используя время от времени воздействие на них обеих ног. В автомобиле с автоматической коробкой передач отдельная педаль сцепления отсутствует и при вождении возможно использовать только одну ногу для управления педалями тормоза и акселератора. Тем не менее, даже использование автомобиля с автоматической коробкой передач и установленными на нем соответственно ножными педалями не позволяет без дополнительных средств его вождение лицам с ограниченными возможностями их нижних конечностей или при их полном или частичном отсутствии.
Поскольку лица с ограниченными возможностями своих нижних конечностей составляют лишь незначительную часть общего числа потребителей, производителям автомобилей невыгодно производить транспортные средства с устройствами управления, специально разработанными для лиц с ограниченными возможностями. Поэтому для лиц с ограниченными возможностями штатные транспортные средства доукомплексовывают дополнительными средствами и устройствами, позволяющими, например, воздействовать на ножные педали рукой во время вождения транспортного средства. Обычно такие модификации проводят с автомобилями, оснащенными автоматическими коробками передач, переоснащая привод систем торможения и акселератора ручным приводом. При таких модификациях часто становится необходимым принимать во внимание возможности и ограничения конкретных лиц в индивидуальном порядке для достижения достаточной эргономичности управляемых ими транспортных средств.
Далее приведены краткие сведения о некоторых технических решениях сформулированной технической задачи из существующего уровня техники, позволяющие переоборудовать педальные силовые приводы транспортных средств ручным приводом. В отношении настоящего изобретения приоритет рассмотрения будет касаться прежде всего таких решений, которые позволяют или прямое силовое воздействие на штатные педали транспортного средства, или силовое воздействие на другие устройства такого транспортного средства, непосредственно с ними связанные.
Патент США 5129492 (далее '492) представляет устройство ручного управления, размещаемое под рулевой колонкой автомобиля, в котором механические рычаги, соединенные с рукоятками, предназначенными для рук водителя, и преимущественно состоящие из жестких стержней, воздействуют на штатные педали тормоза и акселератора автомобиля. Рычаги нажимают педаль акселератора и педаль тормоза при нажатии водителем рукоятки к себе или от себя соответственно.
Патент Франции 2745534 (далее '534) представляет альтернативное механическое устройство ручного управления, также размещенное в рулевой колонке автомобиля, и представляет собой рукоятку, размещенную рядом с рулевым колесом в пределах достижимости рук водителя. При перемещении указанной рукоятки водителем в направлении рулевого колеса, например, путем отжатия рукоятки от себя или путем подтягивания ее к себе механические рычаги, соединенные с рукояткой, передают перемещение на педаль тормоза. Движение рукоятки в поперечном направлении передает перемещение через проволоку с экраном на механизм, управляющий положением заслонки карбюратора автомобиля.
Устройства ручного управления, подобные описанным в патентах '492 и '534 и которые содержат механические рычаги, закрепленные на транспортном средстве в стационарном положении, имеют общий недостаток, связанный с невозможностью размещения рукоятки в удобном для водителя месте из-за присутствия сложной системы рычагов. Кроме этого, системы рычагов и другие аналогичные механические устройства, как правило, отнимают много места от отсека размещения ног водителя. Так, например, при управлении такого автомобиля здоровым человеком использование штатных педалей затруднено или полностью невозможно. При этом нормальное управление автомобилем затруднено еще и от дублирования рычагами движение педалей при их управлении ногами в обычном режиме.
Патент США 5813944 (далее '944) представляет еще одно устройство ручного управления, в котором используемая водителем рукоятка представляет собой рычаг, шарнирно закрепленный своим нижним концом на одном из элементов несущей конструкции транспортного средства. Перемещение вперед от водителя или назад указанной рукоятки передается через тяговое устройство из экранированной проволоки к устройствам торможения и акселератора транспортного средства. Рукоятка устройства ручного управления по патенту '944 может быть размещена до некоторой степени более свободно по отношению наиболее удобного места расположения в транспортном средстве, чем рукоятки других описанных выше устройств, состоящих из жестких механических рычагов. Однако в конструкции устройства ручного управления по патенту '944 проволочные тяги, предназначенные для управления механизмами тормоза и акселератора, выступают относительно места крепления рукоятки в противоположных направлениях по отношению друг к другу, что также затрудняет оптимальное размещение рукоятки. Это вызвано невозможностью резкого изгиба проволочных экранированных тяг без укладки их по отношению сравнительно больших радиусов, т.к. резкий изгиб вызывает повышенное трение проволочной тяги относительно окружающего ее экрана. Кроме этого, чувствительность таких тяг прямо зависит от их длины и требует уменьшения их длины насколько это только возможно, что также вносит свои ограничения в удобство размещения рукоятки устройства управления.
Более известны устройства ручного управления с применением вместо мускульной энергии самого водителя внешних дополнительных источников энергии для оказания усилий на педальные устройства управления транспортных средств. Патент США 4722416 (далее '416) представляет техническое решение, в котором джойстик, используемый в качестве рукоятки, сопряжен с системой управления клапаном передачи давления гидравлической среды, создаваемого насосом, к гидравлическим цилиндрам, сопряженным с педалями тормоза и акселератора. Решения такого рода имеют преимущество приложения малых мускульных усилий на джойстик/рукоятку, что применимо, в частности, для людей с утраченными или ограниченными возможностями верхних конечностей. Недостаток такого устройства состоит в сложности и соответственно повышенной стоимости из-за необходимости внешнего источника энергии, например, такого, как гидравлический насос. Кроме того, чувствительность таких решений ниже полностью механических конструкций.
Отклик использования устройства управления или, другими словами, реактивная составляющая прилагаемой силы или подобие обратной реакции, ощущаемой на рукоятке, облегчая использование, например во время торможения или ускорения, является существенным фактором безопасного использования транспортного средства среди других движущихся средств. Этот факт рассматривается, например, в патенте '944, который также представляет некоторые дополнительные средства улучшения чувствительности к обратной связи и, таким образом, улучшения способности регулирования устройства управления в соответствии с особенностями водителя по сравнению с предыдущим патентом США 5282522 того же автора. Однако в обоих этих патентах усилие и перемещение от рукоятки водителя к устройствам управления автомобилем передаются исключительно проволочными тягами. Технической задачей, разрешаемой в этих патентах, было улучшение чувствительности обратной связи, так же как и способности регулирования по особенностям водителя путем изменения передаваемого соотношения и структуры механизма передачи перемещения от рукоятки к проволочным тягам.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание простого и недорогого устройства управления, которое позволит использовать штатные педали транспортного средства с устранением недостатков и/или ограничений вышеописанных технических решений из уровня техники. Кроме этого, другим техническим результатом настоящего изобретения является разработка способа передачи усилий и перемещений от дополнительно устанавливаемого на транспортном средстве устройства управления к штатным ножным педальным силовым приводам транспортного средства.
Указанный первым технический результат достигают использованием устройства управления (НС) действием одного или нескольких ножных педальных силовых приводов транспортного средства, включающего средства гидростатической передачи, без приложения каких бы то ни было дополнительных источников энергии, перемещения и силы, произведенных вручную водителем транспортного средства на рукоятку силового привода устройства управления (НС) посредством его/ее собственной мускульной энергии, к ножному педальному силовому приводу/приводам транспортного средства.
Кроме этого, устройство управления (НС) включает
- по крайней мере, один рабочий элемент, размещенный в пределах доступа водителя,
- по крайней мере, одну рукоятку силового привода рабочего элемента, имеющую подвижность относительно рабочего элемента,
- по крайней мере, один первый гидравлический цилиндр рабочего элемента с поршнями,
- устройство передачи перемещения рукоятки силового привода к поршням первого гидравлического цилиндра,
- по крайней мере, один второй гидравлический цилиндр с поршнями, имеющий связь с ножным педальным силовым приводом транспортного средства с возможностью воздействия на него,
- по крайней мере, одну трубку/трубопровод, соединяющую первый и второй гидравлические цилиндры, при том, что первый гидравлический цилиндр, трубка/трубопровод и второй гидравлический цилиндр образуют, по крайней мере, первый независимый гидравлический контур.
Устройство управления (НС) включает отдельные независимые гидравлические контуры для различных ножных педальных силовых приводов транспортного средства.
Устройство управления (НС) включает рукоятку силового привода, оснащенную средствами воздействия с помощью первого независимого гидравлического контура на первый ножной педальный силовой привод транспортного средства, подобный, например, педали тормоза, а с помощью второго независимого гидравлического контура - на второй ножной педальный силовой привод транспортного средства, подобный, например, педали акселератора.
Рукоятка силового привода устройства управления (НС) оснащена средствами воздействия на первый гидравлический контур при перемещении/повороте рукоятки водителем в первое положение, а также оснащена средствами воздействия на второй гидравлический контур при перемещении/повороте рукоятки во второе, например противоположное, направление.
Гидравлический контур устройства управления (НС) включает одно или более средств для возврата гидравлического контура обратно в его первоначальное положение после прекращения воздействия рукоятки силового привода.
Для регулировки свойств управляющего устройства (НС) в соответствии с пожеланиями водителя и/или особенностями транспортного средства поршни первого и второго гидравлических контуров снабжены средствами, изменяющими соотношение поперечных сечений их поверхностей, взаимодействующих с гидравлической жидкостью.
Для регулировки свойств управляющего устройства (НС) в соответствии с пожеланиями водителя и/или особенностями транспортного средства свойства устройства передачи перемещения или усилия от рукоятки силового привода к поршням первого гидравлического цилиндра, такое, как например, передаточное соотношение указанного устройства передачи и/или длина рычага/рычагов, образующих устройство передачи, могут быть изменены/отрегулированы.
Рукоятка силового привода устройства управления (НС) включает средства блокировки рукоятки в положении (В), в котором устройство управления (НС) используют для воздействия на педаль тормоза транспортного средства.
Рукоятка силового привода устройства управления (НС) включает средства воздействия на педаль тормоза транспортного средства при положении рукоятки в положении (С), при котором устройство управления (НС) используют для одновременного воздействия на педаль акселератора.
Рабочий элемент устройства управления (НС) включает средства для перевода рабочего элемента из рабочего положения (U) в нерабочее положение (NU).
Рукоятка силового привода устройства управления (НС) выполнена с возможностью ее управления верхней частью ноги водителя или нижней частью его ноги.
Один или более раздельных независимых гидравлических контуров, входящих в состав устройства управления (НС), имеют дублирующие системы.
Второй технический результат достигают использованием способа модификации одного или нескольких ножных педальных силовых приводов транспортного средства с целью обеспечить возможность управления ими средствами управляющего устройства (НС), установленного на транспортном средстве, при том, что транспортное средство снабжают устройством управления (НС), с использованием которого перемещение и усилие, производимые водителем за счет его/ее мускульной энергии на рукоятку силового привода устройства управления (НС), передают гидростатически, без какого бы то ни было вспомогательного источника энергии, на штатный ножной педальный силовой привод транспортного средства.
Кроме этого, перемещение и усилие, произведенные вручную на рукоятку силового привода управляющего устройства (НС), передают с использованием соответствующих средств на поршни первого гидравлического цилиндра, из которого количество рабочей жидкости и ее давление, пропорциональные перемещению указанных поршней, передают с использованием трубки/трубопровода ко второму гидравлическому цилиндру, перемещение и усилие, создаваемые поршнями которого, передают далее с использованием первого независимого гидравлического контура, образованного таким образом, на ножной педальный силовой привод транспортного средства.
При этом отдельные независимые гидравлические контуры каждого из ножных педальных силовых приводов транспортного средства объединяют в рамках устройства управления (НС) с возможностью воздействия на них одной и той же рукояткой силового привода.
Один или более из указанных независимых гидравлических контуров дублируют.
Настоящее изобретение основано на новой изобретательской идее, что сила и перемещение, произведенные водителем за счет его/ее собственной мускульной энергии на рукоятку силового привода устройства управления, передают не механическими или им подобными средствами, а гидростатическим путем к штатной ножной педали/педалям или к устройствам, непосредственно связанным с ними в рамках управляемого таким образом транспортного средства.
В примере преимущественного исполнения настоящего изобретения это достигают за счет того, что перемещение рукоятки силового привода устройства управления или просто рукоятки устройства управления оказывает действие на первый поршень первого гидравлического цилиндра, находящегося в соприкосновении с указанной рукояткой, при том, что гидравлическая жидкость под давлением, создаваемым поршнем первого цилиндра, поступает по трубопроводу ко второму гидравлическому цилиндру, располагаемому в непосредственной близости от управляемой педали транспортного средства, а перемещение и усилие поршня второго гидравлического цилиндра далее передаются на педаль или подобное ей устройство транспортного средства. Таким образом, указанный условно первый гидравлический цилиндр, механически сопрягаемый с рукояткой силового привода устройства управления, условный второй гидравлический цилиндр, размещаемый в непосредственной близости от штатной педали транспортного средства, и трубопровод, объединяющий указанные гидравлические цилиндры, составляют независимый гидравлический контур, который не содержит, за исключением возможности приложения собственной мускульной энергии водителя, никаких других внешних источников энергии, таких как сервомеханизм, гидравлические насосы или им подобные. Следовательно, указанный независимый гидравлический контур предусматривает приложение только мускульной энергии водителя управляемого транспортного средства.
В примере преимущественного исполнения настоящего изобретения, при нажатии водителем рукоятки силового привода в первое положение, например от себя, возникает усилие, оказываемое на педаль транспортного средства от гидравлического контура описанного выше типа, а при перемещении рукоятки водителем в противоположное направление, например на себя, возникает усилие па другую педаль, например акселератора, за счет действия второго, независимого от первого, гидравлического контура. Предложенное техническое решение легко реализовать и, кроме того, оно предотвращает непроизвольное одновременное использование штатных педалей тормоза и акселератора.
В примере преимущественного исполнения настоящего изобретения чувствительность обратной связи устройства управления оптимизируют и/или регулируют свойства устройства управления в соответствии с пожеланиями водителя и/или транспортное средство регулируют за счет изменения соотношения поперечных сечений поршней первого и второго гидравлических цилиндров гидравлического контура. Другими словами, указанное соотношение между площадями поперечных сечений поршней изменяют для регулировки длины перемещения рукоятки, а кроме того, и усилие, необходимое для производства указанного перемещения, именно необходимые для производства определенного вида перемещения и усилия, оказываемые на ножную педаль транспортного средства.
В примере преимущественного исполнения изобретения чувствительность обратной связи улучшена и/или обеспечена возможность подгонки устройства под конкретного водителя за счет изменения длины рычага рукоятки. Говоря точнее, регулируя рычаг рукоятки, преобразующий перемещение рукоятки в перемещение поршней первого гидравлического цилиндра, одновременно регулируют как длину необходимого перемещения, так и усилие, необходимое для педали.
Далее приведено описание некоторых из наиболее важных преимуществ заявляемого устройства управления в сравнении с вышеописанными решениями из уровня техники.
Рукоятка, предназначенная для водителя, может быть размещена в устройстве настоящего изобретения гораздо более свободно в соответствии с эргономическими требованиями по сравнению с техническими решения из рассмотренного ранее уровня техники. Например, рукоятка может быть размещена как под правую, так и под левую руки водителя. Это оказывается возможным, поскольку связь между первым гидравлическим цилиндром, находящимся в сопряжении с рукояткой, и вторым гидравлическим цилиндром, находящимся в соединении с педальным устройством, может быть осуществлена устойчивой к давлению трубкой или трубопроводом малого диаметра. Преимущественно, для этой цели может быть использована гибкая трубка из пластика, резины или подобного материала, в то время, как рукоятка может быть легко сдвинута в сторону, например, в момент, когда водитель встает или садится в транспортное средство или когда транспортное средство управляют в обычном режиме, используя штатные педали. Рукоятка силового привода может быть также прикреплена, например, к креслу водителя и перемещаться вместе с ним по мере его перемещения на регулировочных салазках в момент регулировки расстояния между рулевым колесом и сидением. Кроме этого, заявляемое устройство управления не содержит каких бы то ни было частей, которые способны побеспокоить других пассажиров управляемого автомобиля.
При необходимости указанная гидравлическая трубка или трубопровод могут быть легко изогнуты под достаточно острыми углами или могут быть оснащены специальными угловыми гидравлическими переходниками, быстросъемными уплотнениями или подобным без нарушения чувствительности, величины обратной реакции или других особенностей работы устройства управления. Это позволяет размещать и устанавливать трубопроводы внутри транспортного средства таким образом, что они никак не пересекаются с пространством расположения водителя и не попадают в область плотного размещения средств управления и контроля, например, в области панели управления или ей подобной области. Установка гидравлических трубопроводов может быть осуществлена без повреждения штатной обивки автомобиля или других его элементов. Кроме этого, длина гидравлических трубопроводов не лимитирована существенно, что также облегчает установку на транспортном средстве заявляемого устройства управления.
Перемещение и усилие, передаваемые гидростатически от рукоятки силового привода к педальным устройствам, существенно улучшают характеристику чувствительности обратной связи в отличие от сравниваемых устройств из приведенного уровня техники, использующих рычаги и проволочные тяги. Это следует прежде всего из факта более стабильных резистивных характеристик гидравлического тракта по сравнению с механическими техническими решениями, например, использующими экранированные проволочные тяги. Кроме этого, заявляемое техническое решение лишено люфтов, являющихся неотъемлемой частью механических конструкций, что существенно сказывается на чувствительности к обратной связи.
Поскольку вторые гидравлические цилиндры, предназначенные для оказания воздействия на педали транспортного средства, оказывают это воздействие в области штатных рабочих площадок педалей, установка заявляемого устройства управления не требует значительных изменений также и в этой части. Указанные гидравлические цилиндры занимают немного места в отсеке для размещения ног водителя, что не препятствует управлению педалями в обычном штатном режиме. При управлении педалями в штатном режиме ни рукоятка силового привода, ни какой другой элемент заявляемого устройства управления не препятствует движениям водителя, направленным на управление транспортным средством.
Заявляемое устройство управления само по себе не повышает риск от повреждений водителя во время аварий, а также не препятствует действию штатных устройств безопасности транспортного средства. Другими словами, риск повреждений от дополнительных стержней или рычагов, размещенных перед грудью водителя, во время аварий сведен к минимуму, поскольку гидравлическая система их не содержит. С другой стороны, смятие рулевой колонки или контрольной панели во время аварии с целью поглощения удара может быть также осуществлено в соответствии со штатным расчетом производителя транспортного средства.
Заявляемое устройство управления отличается простотой конструкции и дешевизной, а также может быть легко установлено, соблюдая наилучшие условия эргономики для водителя. Заявляемое устройство управления обладает хорошей чувствительностью к обратной связи, делая вождение простым и безопасным.
Поскольку заявляемое устройство управления может быть признано эквивалентным по надежности и даже лучше известных механических конструкций, построенных, например, на основе стержней и проволочных тяг, заявляемое устройство управления может быть также официально быть признано пригодным для использования в дорожном движении.
Более детальное описание изобретения, приведенное ниже, яснее проиллюстрирует для любого специалиста в данной области как возможные примеры конкретного исполнения изобретения, так и его преимущества по отношению к уровню техники.
Изобретение будет далее детально описано со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 представляет принципиальную схему одного из примеров исполнения заявляемого устройства управления и его действие;
Фиг.2 представляет пример исполнения по Фиг.1 в положении использования педали тормоза ногой в штатном режиме;
Фиг.3 представляет более детальное изображение вида «X» Фиг.2;
Фиг.4 представляет работу устройства управления по Фиг.1 в положении трогания;
Фиг.5 представляет пример размещения элементов заявляемого устройства управления относительно ножных педалей транспортного средства;
Фиг.6 представляет пример размещения элементов заявляемого устройства управления в кабине водителя;
на Фиг.7 представлена принципиальная схема второго альтернативного примера исполнения рукоятки силового привода заявляемого устройства управления;
Фиг.8 представляет третий альтернативный пример исполнения рукоятки силового привода заявляемого устройства управления.
Для сохранения ясности изложения заявляемые способ и устройство будут проиллюстрированы и сопровождены примерами исполнения, представленными на Фиг.1-8 применительно к рукоятке силового привода, приводимой в действие исключительно рукой водителя. Однако примеры исполнения настоящего изобретения не ограничиваются лишь способностью водителя управлять рукой, но предусматривают возможность управления рукояткой посредством любой части тела водителя, наиболее приспособленной для этого в условиях его конкретных физических ограничений.
На Фиг.1 показан принципиальный вид примера преимущественного исполнения заявляемого устройства управления НС. Рабочий элемент 11 представляет рукоятку 13, шарнирно закрепленную своим нижним концом к валу 12 и оснащенную нажимными элементами 14 и 15, способными воздействовать на поршни 16 и 17 при повороте рукоятки 13 относительно оси 12. Шарниры 16 и 17 размещены в гидравлических цилиндрах 18 и 19. Указанные условно первые гидравлические цилиндры 18 и 19 соединены трубками 20 и 21 с условными вторыми гидравлическими цилиндрами 22 и 23, закрепленными около педальных устройств транспортного средства. Первый гидравлический цилиндр 18 с трубкой 20 и вторым гидравлическим цилиндром 22 образуют отдельный и независимый первый гидравлический контур, а соответственно, гидравлический цилиндр 19 с трубкой 21 и гидравлическим цилиндром 23 образуют отдельный и независимый второй гидравлический контур.
По мере того, как рукоятка 13 движется, как показано на Фиг.1, в направлении, обозначенном стрелкой, в положение В, нажимные элементы 14 надавливают на поршень 16, который сжимает соответственно пространство в цилиндре 18 и, таким образом, выталкиваемая жидкая среда из первого цилиндра 18 по трубке 20 поступает во второй гидравлический цилиндр 22. Поршень 24 второго гидравлического цилиндра 22 выдвигается вперед относительно стенок цилиндра 22 и надавливает на педаль 26 пропорционально длине перемещения соответствующей части рукоятки и усилию, приложенному к ней.
При перемещении водителем рукоятки 13 из положения В в противоположное направление, обратно к нейтральному положению А, ножная педаль 26 стремится к возврату в первоначальное положение, обозначенное на чертеже Фиг.1 прерывистой линией. В то же время за счет силы, производимой возвратной пружиной педали 26 или любого другого аналогичного возвратного устройства, педаль 26 возвращает поршень 24 и поршень 16 в их нейтральное положение таким образом, что поршень 16 сопровождает движение рукоятки 13, оставаясь в контакте с нажимными элементами 14. В дополнение возвратному механизму ножной педали 26 транспортного средства первый гидравлический цилиндр 18 (и соответственно гидравлический цилиндр 19) и/или второй гидравлический цилиндр 22 (и соответственно гидравлический цилиндр 23) устройства управления НС могут также включать средства возвратного действия, такие как пружина, стремящаяся вернуть поршни указанных гидравлических цилиндров в исходное положение, соответствующее положению А рукоятки 13. На Фиг.1 показаны средства возвратного действия 28 и 29, размещенные внутри первых гидравлических цилиндров 22 и 23 и соответственно снаружи поршней 24 и 25. Эта конструкция будет рассмотрена более детально применительно к описаниям чертежей Фиг.2 и 3.
В момент, когда поршни 16 и/или 17 находятся в нормальном (верхнем) положении, соответствующем положению А рукоятки 13, резервуар 35, являющийся составной частью рабочего элемента 11, снабжен соединением с первым гидравлическим цилиндром 18 и/или 19. Другими словами, при верхнем положении указанных поршней гидравлическая среда, если необходимо, имеет возможность перетекать из резервуара 35 через соответствующее отверстие или подобное соединяющее средство в указанный гидравлический цилиндр, и наоборот. Таким образом, например, в ситуации, когда присутствует дефицит/потеря гидравлической жидкости в любом из независимых гидравлических контуров, количество жидкости соответствующего контура может быть восстановлено из объема резервуара 35 в момент одновременного удаления воздуха из соответствующего цилиндра. Аналогичным образом, изменения в объеме гидравлической среды в гидравлических контурах, вызванные, например, температурными изменениями, могут вызывать перетекание жидкости из контура в резервуар 35. Таким образом, резервуар 35 используют в качестве расширительного бачка для предотвращения непреднамеренного повышения давления в указанном гидравлическом контуре при нейтральном положении рукоятки 13, положении А. При движении поршней 16 и 17 из верхнего положения при нажатии на них соответствующих нажимных элементов соединение между резервуаром 35 и указанным гидравлическим цилиндром 18 или, соответственно, между резервуаром 35 и гидравлическим цилиндром 19 перекрывается, в то время как указанный независимый гидравлический контур заполняет под давлением гидравлической средой исключительно под действием рукоятки 13.
После того, как рукоятка 13 переместилась из нейтрального положения А в положение В и водитель перестал давить на нее, рукоятка 13 возвращается благодаря действию описанных возвратных устройств в нейтральное положение А. Для повышения гарантии такого возврата рукоятка 13 может быть оснащена отдельными средствами возврата, такими как пружина, действующая относительно вала 12. Эти же средства могут быть использованы для регулировки чувствительности обратной связи рукоятки 13.
Как показано на Фиг.1, в момент движения рукоятки 13 из положения А в положение В усилие будет приложено на условно названный первый гидравлический контур, включающий гидравлический цилиндр 18, трубку 20 и гидравлический цилиндр 22. При этом второй гидравлический контур, образованный гидравлическим цилиндром 19, трубкой 21 и гидравлическим цилиндром 23, останется в положении разгрузки без оказания какого-нибудь давления на ножную педаль 27. Аналогичным образом, при движении рукоятки 13 из нейтрального положения А в направление положения С усилие будет создано только вторым гидравлическим контуром на ножную педаль 27.
На Фиг.2 показан пример исполнения изобретения в соответствии с показанным на Фиг.1 в ситуации, когда ножную педаль 26 нажимают ногой в обычном штатном режиме. На Фиг.2 рукоятка 13 находится в своем нейтральном положении А. И, поскольку поршень 24, движущийся в гидравлическом цилиндре 22, не имеет фиксирующего крепления с педалью 26, рукоятка 13 не изменит своего положения из положения нейтрали А при нажатии педали ногой в обычном штатном режиме. Средства возвратного действия 28 и 29 и/или 30 и 31 будут поддерживать рукоятку 13 в положении нейтрали А. Аналогичный принцип работы применим и по отношению к ножной педали 27. Более детально и в увеличенном масштабе вид «X» устройства, показанного на Фиг.2, представлен на Фиг.3.
На Фиг.3 показана принципиальная схема преимущественного исполнения условно названного второго гидравлического цилиндра 22 (или гидравлического цилиндра 23 соответственно), контактно сопряженного с ножной педалью 26 (или педалью 27 соответственно). Поршень 24 выполнен подвижным относительно гидравлического цилиндра 22 таким образом, что средства возврата 30, подобные возвратной пружине, размещаемые снаружи указанного гидравлического цилиндра и указанного поршня, будут возвращать поршень 24 в его нейтральное положение при условии соблюдения баланса перетекаемого объема жидкой среды и ее давления, создаваемых через трубку 20.
Кроме этого, гидравлический цилиндр 22 преимущественно снабжен защитной трубкой 32, соединенной шарнирно с захватом 33, плотно охватывающим рычаг ножной педали 26. Защитная трубка 32 будет, таким образом, перемещаться вместе с ножной педалью 26 в момент нажатия педали в штатном режиме ногой. Назначение такой защитной трубки 32 в предотвращении попадания посторонних предметов, таких как, например, провода и проволочные тяги, размещаемые под контрольной панелью транспортного средства, в зазор между поршнем 24 и педалью 26 с возможностью вызвать опасную ситуацию во время использования устройства управления НС. Кроме этого, защитная трубка 32 защитит поршень 24 и гидравлический цилиндр 22 от песка и пыли, способные представлять опасность для такого устройства, а также, если необходимо, предотвращать смещение поршня 24 относительно гидравлического цилиндра 22. Захват 33 преимущественно выполняют так, чтобы его поверхность, сопрягаемая с поршнем 24, была выполнена из гибкого материала, чтобы использование устройства управления НС не вызывало раздражающих механических звуков в момент соприкосновения поршня 24 и захвата 33. Альтернативно, концевая поверхность самого поршня 24, соприкасаемая с захватом 33, может быть выполнена из гибкого материала. Очевидно, что указанные поверхности могут быть выполнены и не из гибкого материала, а, например, из металла.
Фиг.4 иллюстрирует действие устройства управления НС в ситуации, когда водитель вынужден трогаться в гору. После того, как транспортное средство было вынуждено остановиться на уклоне назад, например на светофоре, водитель сдвигает рукоятку 13 вперед в положение В, нажимая, таким образом, на тормоз. При последующем трогании с места водитель сдвигает рукоятку 13 из положения В в положение С, минуя нейтральное положение А. Для предотвращения откатывания назад в момент прохождения рукояткой 13 нейтрального положения А водитель должен одновременно потянуть на себя вверх управляющий рычаг 41, размещенный на рукоятке 13. Управляющий рычаг 41, используя систему рычагов 42, 43, оказывает усилие на поршень 16 гидравлического цилиндра 18, с последующей передачей соответствующего усилия на тормозную педаль 26. По мере того, как водитель переводит рукоятку 13 далее в положение С, при котором оказывается давление на поршень 17 гидравлического цилиндра 18, создавая условия движения вверх по уклону только за счет действия акселератора, он отпускает управляющий рычаг 41, позволяя ему вернуться в исходное положение за счет средств возврата 48. Таким образом, по мере отпускания педали тормоза и одновременного нажатия педали акселератора, водитель переводит транспортное средство в состояние движения лишь последующим сдвиганием рукоятки 13 далее в положение С. Следовательно, управляющий рычаг 41 создает возможность выборочно и одновременно оказывать силовое воздействие одновременно на педаль тормоза и педаль акселератора транспортного средства, используя устройство управления НС.
Сохранять положение транспортного средства в состоянии торможения в тот момент, когда водитель вынужден выпустить рукоятку 13, например при необходимости произвести переключение автоматической коробки передач из положения «нейтраль» в положение «движение», позволяет блокирующий рычаг 44, изображенный на Фиг.1, который позволяет удерживать заданное положение рукоятки 13 при потере временного контакта с ней. Другими словами, например при трогании с места, водитель сначала переведет рукоятку 13 в положение В, задействуя тормозную систему управляемого им транспортного средства, а затем он заблокирует рукоятку 13 в выбранном положении нажатием блокирующего рычага 44, расположенного на рукоятке 13 снизу от места захвата рукоятки 13. Блокирующий рычаг 44 фиксирует положение рукоятки 13 относительно корпуса рабочего элемента с помощью стержневого элемента 45 и блокирующих средств 46 и используя гидравлические цилиндры 18 и 19. Корпус рабочего элемента 11 включает отверстия или им подобные средства, рассчитанные для соответствия блокирующему выступу или ему подобному элементу в составе блокирующих средств 46, при том, что отверстия предотвращают проскальзывание блокирующего выступа и соответственно самой рукоятки 13 в положение А и позволяя одновременно нажатие тормозов в выбранной позиции, продолжая сдвигать рукоятку 13 далее в положение В. Тормоза таким образом срабатывают, а водитель при этом может отпустить рукоятку 13, переведя внимание на двигатель или на переключение передач автоматической коробки с положения «нейтраль» в положение «движение» без риска непреднамеренного начала движения автомобиля. При начале движения водитель разблокирует рукоятку 13, слегка перемещая ее в положение В, при этом средства обратного действия 47 сдвигают блокирующий рычаг 44 вверх в его нейтральное положение без необходимости для водителя сдвигать блокирующий рычаг самостоятельно. При снятии блокировки описанным способом рука водителя остается на рукоятке 13 и водитель готов продолжить движение дальнейшим нажатием рукоятки 13 описанным выше образом. Следовательно, блокирующий рычаг 44 делает возможным использование заявляемого устройства управления как независимый ручной тормоз обычного транспортного средства. Для целей безопасности действие блокирующего рычага ограничено таким образом, чтобы он не мог блокировать рукоятку 13 в положении, при котором последняя оказывает силовое воздействие на средства акселератора транспортного средства. Кроме этого, при снятии действия блокирующего рычага 44 из состояния торможения рукоятка 13 должна всегда быть сдвинута в положение В, что обеспечивает для водителя возможность немедленно продолжить торможение рукояткой 13 при снятии действия блокирующего рычага 44.
Фиг.5 иллюстрирует один из вариантов возможного размещения элементов устройства управления НС по отношению к педалям транспортного средства. Как показано на Фиг.5, цилиндр 22 закреплен средствами крепления 53 к стационарным элементам конструкции водительского отсека, например к пожаробезопасной перегородке между водительским отсеком и двигательным отсеком. Гидравлический цилиндр 22 оказывает силовое воздействие на рычаг педали 26 в промежутке между точкой шарнирной подвески рычага педали 51 и площадкой штатного нажатия педали ногой 56 педали 26. Аналогичным образом, гидравлический цилиндр 23 закрепляют на неподвижных элементах конструкции транспортного средства средствами крепления 54 таким образом, что цилиндр способен оказывать силовое воздействие на рычаг педали 27 сверху относительно точки шарнирной подвески 52 указанной педали. Для этой цели рычаг педали 27 может быть снабжен дополнительными средствами удлинения 55, если это необходимо. Также возможно исполнение дополнительных средств 55 в виде рычагов или им подобных устройств, при помощи которых гидравлический цилиндр 23 может быть размещен еще дальше от самой педали 27. Для любого специалиста в данной области очевидно, что могут быть различные пути конкретизации технических решений для крепления условно названных вторых гидравлических цилиндров внутри транспортного средства так же, как и передачи перемещений их поршней для оказания силового воздействия на педали транспортного средства или способов дополнительного крепления их друг с другом и т.д.
Фиг.6 иллюстрирует один из возможных способов размещения различных элементов устройства управления НС на транспортном средстве с автоматической коробкой передач, при котором педаль тормоза 26 и педаль акселератора 27 могут управляться рукояткой 13 рабочего элемента 11. Преимущественно, действие устройства управления заключается в том, что при смещении водителем рукоятки 13 к себе силовое усилие прикладывается на педаль акселератора 27 и, аналогичным образом, при движении водителем рукоятки 13 от себя прикладывается силовое воздействие на педаль тормоза 26. Независимо от показанного на Фиг.6 размещения элементов устройства управления НС, последние могут располагаться в любом удобном для водителя месте как справа от него и рулевого колеса 61, так и слева. Таким образом, рукоятка 13 может быть изготовлена применительно как к левой руке водителя, так и к его правой руке. Рабочий элемент 11 может быть размещен и закреплен в отсеке водителя как стационарно, так и с возможностью быть смещенным или убранным, например наклоненным из рабочего положения U в нерабочее положение NU (показано прерывистой линией на Фиг.6). В нерабочем положении NU рабочий элемент 11 устраняют из зоны, необходимой для посадки водителя или его выхода из транспортного средства. При убранном рабочем элементе 11 в его нерабочее положение NU транспортное средство продолжает сохранять способность к управлению обычным штатным образом без каких бы то ни было помех для водителя или его пассажиров. Установка рабочего элемента 11 внутри салона транспортного средства может быть осуществлена шарнирно с возможностью свободного перевода рабочего элемента 11 в рабочее положение и обратно в нерабочее NU положение простым поворотом его относительно шарнира подвески без изъятия его из транспортного средства. Нерабочим NU положением рабочего элемента 11 может быть любое его другое положение, отличное от рабочего U положения, достигнутое, например, поворотом любого из его элементов, способных препятствовать каким бы то ни было другим функциям водителя или его пассажиров. Преимущественно, рабочий элемент следует закрепить как в рабочем U, так и в нерабочем NU положении, чтобы избежать возможности его непреднамеренного сдвига как при его использовании, так и при его пассивном расположении. Кроме того, рукоятка 13 может быть закреплена стационарно, в то время как рабочий элемент может находиться в любом рабочем U или нерабочем NU положении. Рабочий элемент 11 может быть также закреплен непосредственно к сиденью водителя 62 с возможностью перемещаться вместе с ним, например, во время его подгонки под водителя относительно руля управления. Рабочий элемент 11 может быть также закреплен с возможностью его одновременных перемещений с рулем управления 61.
При использовании гибких материалов для изготовления трубок 20 и 21 становится возможным перемещение рабочего элемента 11 из рабочего положения U в его нерабочее положение NU вышеописанным образом, не отключая трубок 20 и 21 от него. Естественно, что трубки 20 и 21 могут быть также оснащены соединительными элементами 63 и 64, схематично показанных на Фиг.6, такими как, например, устройствами быстрого разъединения, что дает возможность снять или срезать указанные трубки без вытекания гидравлической жидкости из трубок и без попадания в них воздуха в момент разъединения. Таким образом, рабочий элемент 11 может быть быстро и удобно полностью извлечен из транспортного средства.
Кроме этого, Фиг.7 и 8 схематично демонстрируют альтернативные примеры исполнения рабочего элемента 11 устройства управления НС, иллюстрируя, например, возможности регулировать чувствительность к обратной связи устройства управления.
На Фиг.7 представлена принципиальная схема одного примера исполнения рабочего элемента 11 устройства управления НС, на которой первые гидравлические цилиндры размещены один спереди, а другой сзади рычага рукоятки 13, шарнирно закрепленной относительно вала 71 таким образом, что средняя часть рычага рукоятки 13 между точкой ее шарнирной подвески и областью ее захвата рукой водителя непосредственно воздействует на поршни 16 и 17. На чувствительность устройства управления НС к обратной связи и/или повышение степени удобства устройства ручного управления для водителя или транспортного средства может быть оказано влияние следующими способами. Изменением, например, расстояния между гидравлическим цилиндром 18 и валом 71, образуя подвеску рукоятки, как показано прерывистой линией на Фиг.7, или изменением длины рычага, преобразующего перемещение рукоятки 13 в перемещение поршня 16. Другими словами, длину перемещения рукоятки 13, необходимого для производства перемещения указанного поршня на необходимую длину, а также усилие, для этого необходимого, изменяют вышеуказанным образом. Различная высота установки гидравлических цилиндров относительно оси шарнирного крепления 71 рычага рукоятки 13 создает условия различного усилия воздействия на поршни и различных длин передаваемых перемещений.
Чувствительность к обратной связи и/или удобство расположения для водителя или транспортного средства в целом могут варьироваться изменением соотношения площадей поперечного сечения первых поршней, образующих независимый гидравлический контур и размещенных в составе рабочего элемента 11, и вторых поршней, воздействующих на педали. В примере исполнения, показанном на Фиг.7, первые гидравлические цилиндры выполнены выборочно с различными диаметрами, в то время, как вторые гидравлические цилиндры 22 и 23, воздействующие на педали 26 и 27, имеют равные диаметры, что скажется на различии в воздействии рукоятки 13 на разные педали транспортного средства.
Кроме того, Фиг.8 показывает на чертеже одну из модификаций рабочего элемента 11, в которой первые гидравлические цилиндры 18 и 19 помещены по разные стороны от шарнирной подвески, сформированной валом из ручки 13. Это дает возможность разместить оба из названных гидравлических цилиндров относительно рабочего элемента 11, по направлению движения ручки 13, например вперед, что, например, делает возможным растяжение гидравлических труб 20 и21, соответственно, естественным способом на передней стороне рабочего элемента 11. Это в некоторых ситуациях облегчит установку рабочего элемента 11 в кабине транспортного средства. Фигура 8 также отображает принципиальный способ посредством прерывистой линии возможность регулирования, в результате чего гидравлический цилиндр 19 может быть перемещен на различных расстояниях от вала 71 путем изменения длин рычагов, воздействуя на указанный гидравлический цилиндр в манере, описанной ранее.
Поскольку есть люди с ограниченной подвижностью нижних конечностей, возможно, также с ограниченной способностью использовать руки по сравнению с обычными людьми, очень важно заметить, что устройство управления НС может быть приспособлено и отрегулировано так, чтобы стать эргономичным для вышеупомянутых людей подходящим для каждого водителя. Также различные транспортные средства, в которых устройство управления НС установлено, отличаются друг от друга в некоторой степени в силе, требуемой для использования педалей так же, как и в длине пути ножных педалей. Таким образом, благодаря вышеупомянутому, где описаны возможности регулирования, устройство управления согласно изобретению может также быть легко приспособлено в различных транспортных средствах. В выполнении устройства управления НС в использовании тормозных накладок в транспортном средстве также принят во внимание износ, который увеличит депрессию педали тормоза транспортного средства. Поэтому в гидравлическом контуре используются каналы поршней достаточной длины, чтобы принять во внимание увеличение в депрессии педали тормоза.
Совершенно очевидно для любого квалифицированного специалиста в данной области техники, что различные модификации изобретения не ограничены исключительно примером, представленным выше, но они могут изменяться в ограничениях возможностями изобретательского замысла, которые будут представлены ниже.
В устройстве управления согласно изобретению возможно использование любой подходящей, достаточно не сжимаемой и морозостойкой жидкости, такой, как гидравлическая жидкость. Таким образом, вместо гидравлического масла может быть использована всякая другая жидкость.
Конструктивно первые и вторые гидравлические цилиндры могут быть выполнены произвольно, на основе известных конструкций подобного рода, в которых так называемые уплотняющие О-кольца используют для уплотнения поршней в цилиндрах, или уплотнение достигается путем изготовления структуры самого поршня из подходящего материала (типа Тефлон) и которые могут быть также устроены для работы без отдельного уплотнения в цилиндрах. Предпочтительно первые гидравлические цилиндры 18 и 19 сделать с механической обработкой, также сказано, что гидравлические цилиндры находятся непосредственно в структуре оперативной части 11. Однако, также возможно использовать подходящие гидравлические цилиндры, которые будут приобретены как отдельные компоненты, которые установлены в структуре оперативной части 11.
Гидравлические трубы 20 и 21 могут быть сделаны из любого материала, подходящего для реализации данного изобретения. Если необходимо, гидравлические трубы могут также быть произведены, используя твердые металлические трубы.
Для любого квалифицированного специалиста в данной области техники будет очевидно, что независимый первый гидравлический контур 18, 20, 22 и/или независимый второй гидравлический контур 19, 21, 23 в устройстве управления согласно изобретению может также быть дублирован, используя технологические решения, известные также в использовании для решения аналогичных задач. Например, в первом гидравлическом контуре 18, 20, 22, действующем на педали тормоза, возможно использовать два гидравлических цилиндра 18, которые являются эффективными в параллельной эксплуатации части 11 и, соответственно, соединены посредством отдельных трубок или трубопроводов 20 с двумя вторыми гидравлическими цилиндрами 22, действуя параллельно на педали тормоза 26. В соответствии с этим взаимодействием возможно улучшить надежность заявляемого устройства управления, потому что в случае, если любой из двух параллельных гидравлических контуров поврежден, остающийся гидравлический контур может все еще быть использованным, чтобы оказывать давление на педали тормоза транспортного средства.
В отличие от предшествующих примеров, рабочий элемент 11 может быть помещен в пределах досягаемости для водителя в транспортном средстве таким образом, что ручка 13 своим положением во время использования может быть повернута в сторону, вниз или также в другие положения, которые являются подходящими для водителя. Также возможно, что перемещение рукоятки 13 для передачи усилия на ножную педаль возможно также и в другом направлении, противоположном направлению движения транспортного средства. Кроме того, устройство управления НС согласно изобретению может иметь отдельные ручки, чтобы прикладывать силу на различные гидравлические контуры, а значит и на различные ножные педали.
Приведенные примеры преимущественного исполнения не ограничиваются лишь ручным управлением устройства управления, но, кроме этого, устройство управления может управляться частично или полностью любым/любыми частями тела водителя, наиболее приспособленными для этой цели в условиях его ограниченных возможностей.
Реферат
Изобретение относится к устройствам управления ножными педальными силовыми приводами транспортного средства. Устройство управления (НС) включает рукоятку силового привода 13, оснащенную средствами гидростатического воздействия первого независимого гидравлического контура на первый ножной педальный силовой привод 27, второго независимого гидравлического контура - на второй ножной педальный силовой привод 26. Рукоятка силового привода устройства управления (НС) включает средства блокировки рукоятки в положении (В) для воздействия на педаль тормоза, и при положении рукоятки в положении (С) - для воздействия на педаль акселератора. Технический результат заключается в создании простого и недорогого устройства управления (НС), реализующего способ передачи усилий и перемещений к штатным ножным педальным силовым приводам транспортного средства. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.
