Орган управления ускорением и замедлением автомобиля
Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Орган управления ускорением и замедлением автомобиля расположен в рулевой колонке. Орган управления представляет собой жестко прикрепленную к кузову автомобиля трубу, внутри которой размещена рулевая колонка, в зазоре между которыми размещены датчики, измеряющие силу нажатия и управляющие торможением и ускорением автомобиля. Рулевая колонка установлена с возможностью отклонения от нейтрального положения. Ограничители препятствуют движению рулевой колонки в стороны, позволяя отклоняться только вперед или назад по ходу движения автомобиля. Пружины возвращают рулевую колонку в нейтральное положение. Устройства измерения давления в соответствии с величиной внешней силы, приложенной к рулевой колонке в поперечном направлении, регулируют силу нажатия на тормозные механизмы и ускорение автомобиля. Датчики силы давления представляют собой резисторы, электрическое сопротивление которых зависит от силы нажатия на них. Достигается повышение безопасности автомобиля. 2 ил.
Настоящее изобретение относится к транспортным средствам, в частности к органам управления автомобилями, и может быть использовано при их производстве.
Обычно автомобили оборудованы педалями, используемыми водителем с помощью ног для ускорения и замедления автомобиля. Педали тормоза и акселератора расположены рядом и управляются одинаковым движением правой ноги, перемещаемой между ними, но воздействуют на автомобиль совершенно противоположно. Педаль тормоза приводит в действие рабочую тормозную систему автомобиля для замедления или остановки транспортного средства. Педаль акселератора регулирует обороты двигателя, следовательно, скорость движения автомобиля. Когда водитель желает изменить функцию управления, он поднимает правую ногу от одной педали, переносит ее на другую, а затем надавливает. При перемещении ноги с одной педали на другую возможны ошибки. Нередки дорожно-транспортные происшествия, вызванные тем, что водитель при перемещении ноги перепутал педали акселератора и тормоза, причем опасно не только прибавление скорости в момент желаемого торможения, но и резкое торможение в плотном потоке на скорости, когда водитель планировал ускориться, например, для обгона:
http://www.google.ru/#hl=ru&newwindow=1&sclient=psyab&q=%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BF%D1%83%D1%83%D1%82%D0%B0%D0%BB+%D0%BF%D0%B5%D0%B4%D0%B0%D0%BB%D0%B8&oq=gthtgenfk+gtlfkb&aq=0lv&aqi=glv1&aql=1&gs_l=hp.1.0.0i13i15.269519709101122541161161010101012341189517j8j111610.clfh.1.&pbx=1&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.r_gf.,cf.osb&fp=38a5e956b804066c&biw=1024&bih=653.
Причиной таких аварий является то, что водитель не контролирует педали визуально, а находит нужную интуитивно. Это может явиться причиной ошибки, особенно при толчках автомобиля на неровностях дороги. Кроме того, перемещение ноги с одной педали на другую занимает некоторое время, оборачивающееся лишними метрами тормозного пути при экстренном торможении, которые могут оказаться решающими для предотвращения аварии. Время, необходимое для переноса ноги с педали акселератора на педаль тормоза, является составной частью времени реакции водителя. Большая часть аварий происходит из-за того, что при движении на высокой скорости в ситуациях внезапной опасности время реакции водителя транспортного средства оказалось недостаточным для безопасной остановки. Сокращение времени между обнаружением угрозы и началом эффективного торможения является одной из самых актуальных задач. Кроме того, при резких изменениях скорости движения автомобиля возможно попадание под педаль постороннего предмета, который не позволит своевременно нажать ее. Ошибка возможна также из-за соскальзывания ноги с одной педали на другую, что может стать серьезной угрозой не только для водителя и пассажиров данного транспортного средства, но и для других участников дорожного движения. Недостатком педального управления также является наличие педалей и рычагов - органов управления вышеуказанных систем, занимающих пространство в салоне автомобиля.
Для устранения вышеперечисленных недостатков разрабатывались конструкции органа управления ускорением и торможением автомобиля в виде джойстика, совмещающего эти две функции и заменяющего рулевое колесо
(http://www.osp.ru/news/articles/2009/43/10545390/?rss_feed-123456,
http://www.gazeta.ru/2001/02/27/kz_ml5069.shtml). У такого транспортного средства отсутствуют и педальный узел, и рулевое колесо.
Целью заявляемого изобретения является разработка органа управления ускорением и замедлением автомобиля, свободного от вышеупомянутых недостатков.
Решение поставленной технической задачи обеспечивается тем, что указанный орган управления расположен в рулевой колонке и совмещает эти функции. Сущность заявляемого технического решения поясняется описанием примера его предпочтительного осуществления в сочетании с прилагаемыми чертежами. Одинаковые номера позиций используются во всем описании и на всех чертежах для обозначения одинаковых компонентов и деталей. Нумерация произведена в порядке очередности упоминания в описании. На фиг. 1 в поперечном разрезе представлено размещение датчиков силы давления, на фиг. 2 в таком же разрезе показано размещение возвратных пружин.
Предлагаемое устройство предназначено для использования в автомобилях с автоматической коробкой передач, не требующей управления сцеплением. Внедрение автоматической коробки передач позволило избавиться от педали сцепления, в патенте RU 2490144 С1 от 20.08.2013 предлагалось заменить оставшиеся две педали на одну скользящую, которая совмещает выполняемые ими функции. Настоящее изобретение позволяет полностью освободить автомобиль от педалей.
Заявляемое устройство управления представляет собой рулевую колонку 1, помещенную в жестко прикрепленную к кузову автомобиля трубу 2, в зазоре между которыми размещены датчики 3 и 4, измеряющие силу нажатия, и управляющие, соответственно, торможением и ускорением автомобиля. Рулевая колонка установлена с возможностью отклонения от нейтрального положения. Ограничители 5 препятствуют движению рулевой колонки в стороны, позволяя отклоняться только вперед или назад по ходу движения автомобиля. Пружины 6 и 7 возвращают рулевую колонку в нейтральное положение. Устройства измерения давления 3 и 4 в соответствии с величиной внешней силы, приложенной к рулевой колонке в поперечном направлении, регулируют, соответственно, силу нажатия на тормозные механизмы и ускорение автомобиля. Датчики 3 и 4 и пружины 6 и 7 размещены в трубе 2 на разной высоте.
Изобретением предусмотрено электронное управления ускорением и торможением. Для торможения автомобиля водитель отклоняет рулевую колонку от себя, надавливая на датчик 3, передающий управляющий сигнал на электронный блок управления, который в соответствии с поступающими командами формирует управляющие сигналы на исполнительные устройства рабочей тормозной системы. Ускорение автомобиля производится посредством отклонения водителем рулевой колонки на себя и воздействия на датчик 4, регулирующий скорость движения. Такой порядок расположения датчиков принят для того, чтобы в случае аварии и резкого замедления транспортного средства водитель, навалившийся на рулевое колесо, давил на тормоз, а не на акселератор.
Датчик силы давления представляет собой резистор, электрическое сопротивление которого зависит от силы нажатия на него. В качестве датчика силы давления могут использоваться тензорезисторные датчики силы, являющиеся преобразователями силы в электрический сигнал (http://www.sensor-systems.ru/category_5.html), или пленочные датчики силы давления (http://www.kosmodrom.com.ua/prodlist.php?name-pressuresensor), сопротивление которых пропорционально приложенной силе. Возможно использование для этих целей датчика Холла.
Объединенный орган управления ускорением и замедлением автомобиля совмещает две функции, что существенно упрощает управление транспортным средством и предотвращает дорожно-транспортные происшествия, вызванные ошибочным нажатием не на желаемую педаль, соскальзыванием ноги с одной педали на другую, а также одновременным нажатием обеих педалей. Его преимуществом является то, что водитель может перейти от управления оборотами двигателя непосредственно к торможению, не перемещая ногу между педалями, поэтому эффект торможения достигается значительно быстрее, за счет чего сокращается тормозной путь, повышая безопасность дорожного движения в критической ситуации. При таком устройстве невозможно перепутать газ и тормоз, т.к. для задействования взаимоисключающих функций используются противоположные движения рулевой колонки, что не позволит ошибиться в процессе управления. При эксплуатации автомобиля с автоматической коробкой передач нежелательно нажимать одновременно на педали тормоза и газа, и заявляемая конструкция не позволит произвести эти взаимно противоположные действия одновременно.
Заявляемое устройство позволяет управлять работой тормоза и акселератора, не снимая обеих рук с рулевого колеса и не теряя контроля над дорогой, что важно в любых дорожных условиях. Вследствие устранения педалей высвобождается дополнительное пространство для ног водителя, что позволяет управлять автомобилем в любой обуви, включая обувь на высоком каблуке, отпадает необходимость иметь в автомобиле сменную обувь. Водитель может находиться в свободной удобной позе и произвольно менять ее, что было невозможно в случае педального управления, когда он должен был находиться в одном положении, удобном для управления педалями, что было весьма утомительно, особенно в длительных поездках. Водитель может при необходимости вытянуть ноги, повернуть их в сторону, скрестить, и даже положить ногу на ногу. Устранение ограничений на положение ног водителя повышает комфорт во время движения, предоставляет больше свободы.
Предлагаемый орган управления позволяет сосредоточить все управление в одном месте и управлять акселератором и тормозом движением рулевой колонки «на себя - от себя», не прилагая особых усилий при любом угле поворота рулевого колеса. Указанная конструкция не препятствует регулировке рулевого колеса по высоте и по вылету. Водитель привычными движениями управляет направлением движения автомобиля, поворачивая рулевое колесо, изменяя тем самым угол поворота передних колес.
Повышение безопасности дорожного движения вследствие устранения причины дорожно-транспортных происшествий, вызванных ошибочным нажатием не на желаемую педаль, соскальзыванием ноги с одной педали на другую, а также одновременным нажатием обеих педалей, заключается в том, что изменена конструкция органа управления ускорением и замедлением автомобиля. Взамен существующей системы раздельных педалей используется единый орган управления, расположенный в рулевой колонке и совмещающий эти две функции. Это позволяет водителю перейти от управления оборотами двигателя непосредственно к торможению, не перемещая ногу между педалями, поэтому эффект торможения достигается значительно быстрее, за счет чего сокращается тормозной путь, повышая безопасность дорожного движения в критической ситуации. При таком устройстве невозможно перепутать газ и тормоз, т.к. для задействования взаимно противоположных функций используются движения рулевой колонки «на себя - от себя», что не позволит ошибиться в процессе управления. Водителю не нужно выполнять перемещение ноги между педалями, что упрощает управление транспортным средством, снижает трудоемкость и усталость. Заявляемая конструкция управления тормозом и акселератором автомобиля позволяет избежать специфических ошибок и полностью устраняет риск того, что в такой ситуации водитель задействует нежелаемую функцию.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что с целью повышения безопасности дорожного движения вследствие устранения причины дорожно-транспортных происшествий, вызванных ошибочным нажатием не на желаемую педаль, соскальзыванием ноги с одной педали на другую, а также одновременным нажатием обеих педалей, и сокращения времени, затрачиваемого водителем в аварийной ситуации на торможение из-за перемещения ноги между педалями, изменена конструкция органа управления ускорением и замедлением автомобиля. Взамен существующей системы раздельных педалей используется единый орган управления, расположенный в рулевой колонке и совмещающий эти две функции. Это позволяет водителю перейти от управления оборотами двигателя непосредственно к торможению, не перемещая ногу между педалями, поэтому эффект торможения достигается значительно быстрее, за счет чего сокращается тормозной путь, повышая безопасность дорожного движения в критической ситуации. При таком устройстве невозможно перепутать газ и тормоз, т.к. для задействования взаимно противоположных функций используются движения рулевой колонки «на себя - от себя», что не позволит ошибиться в процессе управления. Водителю не нужно выполнять перемещение правой ноги между педалями, что упрощает управление транспортным средством.
Наиболее близкими по технической сущности к заявляемому изобретению являются конструкции, представленные на сайтах Интернета
http://www.osp.ru/news/articles/2009/43/10545390/?rss_feed=123456 и http://www.gazeta.ru/2001/02/27/kz_m15069.shtml, описывающие устройства управления автомобиля при помощи джойстика.
Техническим результатом заявляемого изобретения является устранение причины дорожно-транспортных происшествий, вызванных ошибочным нажатием не на желаемую педаль, соскальзыванием ноги с одной педали на другую, а также одновременным нажатием обеих педалей, и сокращение времени, затрачиваемого водителем в аварийной ситуации на торможение вследствие перемещения ноги между педалями.
Указанный технический результат достигается за счет того, что взамен существующей системы раздельных педалей тормоза и акселератора автомобиля используется единый орган управления, расположенный в рулевой колонке и совмещающий эти две функции. Преимуществом указанного органа является то, что водитель может перейти от управления оборотами двигателя непосредственно к торможению, не перемещая ногу между педалями, поэтому эффект торможения достигается значительно быстрее, за счет чего сокращается тормозной путь, повышая безопасность дорожного движения в критической ситуации. При таком устройстве невозможно перепутать газ и тормоз, т.к. для задействования взаимно противоположных функций используются движения рулевой колонки «на себя - от себя», что не позволит ошибиться в процессе управления. Водителю не нужно выполнять перемещение правой ноги между педалями, что упрощает управление транспортным средством.
Новыми существенными признаками заявляемого изобретения являются:
- повышение безопасности дорожного движения вследствие устранения причины дорожно-транспортных происшествий, вызванных ошибочным нажатием не на желаемую педаль, соскальзыванием ноги с одной педали на другую, а также одновременным нажатием обеих педалей;
- использование единого органа управления ускорением и замедлением автомобиля, расположенного в рулевой колонке и совмещающего эти две функции;
- устранение необходимости перемещения ноги между педалями для перехода от управления оборотами двигателя к торможению, вследствие чего эффект торможения достигается значительно быстрее, за счет чего сокращается тормозной путь;
- использование двух взаимно противоположных движений рулевой колонки «на себя - от себя» для задействования разных функций не позволит перепутать газ и тормоз;
- вследствие устранения педалей высвобождается дополнительное пространство для ног водителя, что повышает комфорт во время движения.
Данное описание и чертеж не ограничивают объема изобретения и предназначены для достаточного раскрытия информации, являются примером осуществления изобретения, и хотя выше были представлены предпочтительные варианты его выполнения, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается вариантами и модификациями, приведенными здесь. Специалист в данной области техники может предусмотреть внесение многочисленных изменений и дополнений формы и деталей в соответствии с раскрытой здесь информацией, а также другие варианты воплощения настоящего изобретения без отхода от сущности и объема изобретения, определяемого его формулой. В частности, следует понимать, что любые вышеупомянутые структурные элементы могут быть использованы в комбинации или отдельно для достижения всех или некоторых преимуществ изобретения в соответствии с его формулой.
Однако существуют другие варианты, не описанные здесь, для которых настоящее изобретение применимо. Таким образом, настоящее описание носит скорее иллюстративный, чем ограничительный характер, а продемонстрированные и описанные конкретные подробности не ограничивают настоящее изобретение. В приведенной формуле изобретения любой отличительный признак, описанный как средство выполнения некоторой функции, следует истолковывать как охватывающий любое средство, известное специалистам в данной области техники, посредством которого может быть выполнена указанная функция, и его не следует ограничивать лишь продемонстрированными отличительными признаками и конструкциями или их эквивалентами.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежных рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения не была известна - следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.
Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо, воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Орган управления ускорением и замедлением автомобиля, отличающийся тем, что совмещает эти две функции и расположен в рулевой колонке, представляет собой жестко прикрепленную к кузову автомобиля трубу, внутри которой размещена рулевая колонка, в зазоре между которыми размещены датчики, измеряющие силу нажатия и управляющие торможением и ускорением автомобиля, рулевая колонка установлена с возможностью отклонения от нейтрального положения, ограничители препятствуют движению рулевой колонки в стороны, позволяя отклоняться только вперед или назад по ходу движения автомобиля, пружины возвращают рулевую колонку в нейтральное положение, устройства измерения давления в соответствии с величиной внешней силы, приложенной к рулевой колонке в поперечном направлении, регулируют, соответственно, силу нажатия на тормозные механизмы и ускорение автомобиля, для торможения автомобиля водитель отклоняет рулевую колонку от себя, надавливая на датчик, передающий управляющий сигнал на электронный блок управления, который в соответствии с поступающими командами формирует управляющие сигналы на исполнительные устройства рабочей тормозной системы, ускорение автомобиля производится посредством отклонения водителем рулевой колонки на себя и воздействия на датчик, регулирующий скорость движения, датчики силы давления представляют собой резисторы, электрическое сопротивление которых зависит от силы нажатия на них.
