ОБЪЕДИНЕННАЯ АВТОМОБИЛЬНАЯ ПЕДАЛЬ АКСЕЛЕРАТОРА И ТОРМОЗА
AUTOMOTIVE COMBINED ACCELERATOR AND BRAKE PEDAL

Настоящее изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к автомобильным педалям управления, и может использоваться при их изготовлении.
Автомобили, кроме оснащенных ручным управлением, оборудованы педалями, используемыми водителем для управления системами и агрегатами с помощью ног. Педальная система управления закреплена на шасси транспортного средства и содержит шарнирно установленные педали, опоры, валы, рычаги, пружины и упоры.
В настоящее время большинство автомобилей оборудовано тремя педалями - сцепления, тормоза и акселератора. Управление педалью сцепления осуществляется левой ногой. Раздельные педали тормоза и акселератора расположены рядом и управляются одинаковым движением правой ноги, перемещаемой между ними, но действуют на автомобиль совершенно противоположно. Педаль тормоза предназначена для приведения в действие рабочей тормозной системы автомобиля с целью замедления или остановки транспортного средства. Педаль акселератора, также управляемая правой ногой, регулирует обороты двигателя, следовательно, скорость движения автомобиля. Поэтому, когда водитель желает замедлить или остановить автомобиль, он должен поднять правую ногу от педали акселератора, перенести ее на педаль тормоза, а затем надавить. Физическое перемещение ноги с одной педали на другую не только требует времени, но и может явиться причиной ошибки.
Традиционное расположение педалей акселератора и тормоза рядом друг с другом не является оптимальным, вследствие чего происходят эксплуатационные ошибки, особенно в чрезвычайных ситуациях, когда водитель в состоянии стресса и испуга не может быстро и точно попасть ногой на педаль тормоза, что позволило бы избежать аварии. 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. Такая ошибка может произойти из-за отклонения водителя от нормального положения, еще одной причиной может стать соскальзывание 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.
Перемещение ноги с одной педали на другую занимает несколько десятых секунды, оборачивающиеся лишними метрами тормозного пути при экстренном торможении в чрезвычайной ситуации, которые могут оказаться решающими для предотвращения аварии. 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 автомобиля. Сокращение времени между обнаружением угрозы и началом эффективного торможения является одной из самых актуальных задач. В условиях чрезвычайных ситуаций водитель должен быстро и безошибочно попасть ногой на педаль тормоза.
Известен ряд конструкций педального узла, в которых для устранения одного или нескольких из указанных недостатков применена комбинированная педаль, совмещающая в себе функции педалей акселератора и тормоза автомобиля и сводящая к минимуму необходимые движения правой ноги в чрезвычайной ситуации.
В патенте ES 2254277 от 16.06.2006, B60K 26/02, B60T 7/06, G05G 1/30, G05G 1/36 вышеназванные педали объединены в одну, но преимуществ это не принесло, т.к. здесь для изменения функции нога перемещается с одного края педали на другой, теряя время.
Патент US 2004139818 от 22.07.2004, B60K 26/02, B60T 7/06, G05G 1/44, G05G 1/487 описывает конструкцию, в которой отдельные педали газа и тормоза сохранены, но изменены их форма и взаиморасположение, что позволяет нажимать на каждую из них, не перемещая ногу. По схожему принципу работает педаль, представленная в патенте EP 2076406 от 08.07.2009, B60K 26/00, но здесь ненадежная конструкция педали акселератора, скользящей поперечно по педали тормоза.
В патентах DE 2655798 от 15.06.1978, B60T 11/10, B60T 7/04; EP 0363634 от 18.04.1990, B60K 26/00, G05G 1/46; DE 19930675 от 11.01.2001, B60K 26/02, G05G 1/30, G05G 1/445; EP 1286849 от 05.03.2003, B60T 11/10, B60T 7/04, B60T 7/12, G05G 1/36, G05G 9/08, B60K 26/02, B60K 26/04; WO 2004020240 от 11.03.2004, B60T 7/06, G05G 1/30; DE 10247421 от 29.04.2004, B60K 26/00, B60T 7/06, B60T 7/12, B60T 8/00, B60W 10/06 торможение и ускорение осуществляются одной педалью и разделены только углом отклонения, т.е. силой нажатия на нее. Нейтральное положение, необходимое для переключения передач, находится посредине хода педали, и необходимость находить его в отсутствие автоматического возвращения в это положение делает указанные конструкции труднореализуемыми.
Патенты GB 1063067 от 30.03.1967, B60T 11/10, G05G 1/30, G05G 1/405, G05G 1/42, G05G 1/445, G05G 1/46, G05G 5/03; SI 9100002 от 30.06.1993, B60K 26/00, B60T 7/06; KR 100159860 от 13.08.1998, B60K 26/02; DE 29818357 от 12.05.1999, B60K 26/02, B60T 13/66, B60T 7/06, G05G 1/38, G05G 1/445, G05G 5/03; WO 0135184 от 17.05.2001, G05G 1/30; EP 1156943 от 28.11.2001, B60K 26/02, B60K 31/00, B60T 7/04, B60T 8/00, B60T 8/48, B60W 10/06, B60W 10/18, B60W 30/18, B60W 40/08 представляют конструкции объединенной педали с осью вращения посредине. Нажатие на одну из частей обеспечивает ускорение или торможение, но поворачивать часть педали на большой угол неудобно по анатомическим причинам. Не физиологичный способ управления приводит к быстрой утомляемости водителя. Аналогично работает педаль в патенте WO 2004006039 от 15.01.2004, G05G 1/30, G05G 1/445, только здесь она разделена на отдельные части - верхнюю и нижнюю, шарнирно установленные на общей оси. В патенте CH 690909 от 28.02.2001, B60K 26/00, B60T 7/06, G05G 1/30, G05G 1/445 педаль без оси, но управление происходит аналогично. По схожему принципу работают педали в патентах US 4120387 от 17.10.1978, B60T 17/06, B60T 7/06, B60W 10/04, B60W 10/18, G05G 1/30, G05G 1/42, G05G 1/445 и DE 10048737 от 02.01.2003, B60K 26/02, B60T 7/04, G05G 1/30, но здесь две педали установлены одна над другой.
В патентах WO 9728496 от 07.08.1997, B60K 26/02, B60T 7/02, B60T 7/06, G05G 1/00, G05G 1/30 и DE 10118436 от 17.10.2002, B60T 7/04, G05G 1/30, G05G 1/445 описана конструкция совмещенной педали, при сильном нажатии на которую происходит торможение, а на нижнем конце ее закреплена поворотная педаль, изменением угла поворота которой управляется акселератор. Предусмотрена электронная блокировка, оценивающая силу нажатия, и на этом основании определяющая, какую из функций задействовать в данный момент. Недостатком такого решения является относительная сложность предложенной системы вследствие наличия блокировки со своеобразной зависимостью.
Таким образом, предлагаемые варианты объединенной педали акселератора и тормоза либо недостаточно надежны, либо требуют существенного усложнения системы, либо изменяют сложившиеся навыки управления.
С учетом вышеизложенного, для сокращения времени торможения необходима сравнительно простая и надежная конструкция совмещенной педали, не требующей перемещения ноги и существенного изменения сложившихся навыков управления автомобилем.
Целью заявляемого изобретения является разработка конструкции комбинированной педали, объединяющей функции торможения и управления скоростью, свободной от вышеупомянутых недостатков предыдущего уровня техники существующих и предлагаемых педальных узлов. Система с объединенной педалью должна сократить время экстренного торможения и полностью устранить риск того, что в такой ситуации водитель нажмет не ту педаль. Разрабатываемая система также должна быть в состоянии функционировать совместно с существующими системами тормозов без каких-либо дополнительных электронных или электрических блокировочных устройств. Торможение должно производиться привычными или аналогичного характера движениями водителя, т.к. за доли секунды в ситуации экстренного торможения трудно выполнить сложные и незнакомые операции.
Заявляемым изобретением для устранения вышеуказанных недостатков предложена такая конструкция управления тормозом и акселератором автомобиля, при которой две функции объединены в одной педали, не требующей перемещения ноги при изменении функции, что позволяет избежать потери времени на это и обеспечивает отсутствие специфических ошибок.
Настоящее изобретение более подробно описано ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. На фиг.1 показан вид сбоку комбинированной скользящей педали тормоза и акселератора в нейтральном положении со следующими обозначениями: 1 - объединенная педаль с упорами 2 и 3 и управляющим элементом 10, который посредством пружин 7 и 8 фиксирует педаль в нейтральном положении относительно исполнительных элементов систем тормоза 5 и регулирования оборотов двигателя 6. Стрелкой А показано направление движения автомобиля, стрелкой В - перемещения педали 1. Свободный ход педали 1 ограничен расстоянием 9 между штоками 5 и 6 исполнительных механизмов двух объединяемых систем.
Педаль 1 движется вперед и назад по продольному пазу в полу 4 кабины для торможения и управления оборотами двигателя с помощью взаимно противоположных движений педали вдоль продольной оси автомобиля. Для управления системой акселератора водитель посредством упора 3 сдвигает педаль 1 против хода движения автомобиля, для торможения - упором 2 по ходу. Начальная установка упоров 2 и 3 педали 1 рассчитана на максимально возможный размер обуви. Регулировка педали под индивидуальные особенности водителя осуществляется сдвигом одного из упоров вдоль педали 1. Такая настройка проводится одновременно с первоначальной регулировкой сиденья водителя, зеркал заднего вида и пр. Используемые здесь термины «продольный» и «поперечный» следует рассматривать применительно к продольной оси транспортного средства.
При отпускании педали, например, для переключения передачи, она под действием пружин 7 и 8 возвращается в нейтральное положение, не имеющее эффекта торможения или ускорения. Во избежание возможного маятникового колебания педали под действием пружин в такой ситуации предусмотрен фиксатор нейтрального положения педали (на фиг.1 не показано), представляющий собой, например, известную конструкцию со стальным шариком, выдвигаемым пружиной в фиксирующее углубление.
Принимая во внимание, что водитель работает педалью тормоза с большим усилием, чем педалью акселератора, сохранено привычное движение ног, которое используется в настоящее время для торможения, особенно экстренного, когда водитель инстинктивно изо всех сил упирается в педали тормоза и сцепления.
Изображенная на фиг.1 конструкция объединенной педали удобна для использования на грузовых автомобилях и автобусах. В легковых автомобилях высота сиденья ниже высоты коленного сустава сидящего водителя, поэтому ноги вытягиваются вперед, и стопа оказывается в наклонном положении. Для удобства совмещенная педаль может быть наклонена аналогично существующим педалям, переместившись с пола кабины на перегородку 11, отделяющую ее от моторного отсека (фиг.2а), или приспособлена для движения по дуге (фиг.2в).
В существующей конструкции педального узла для начала движения автомобиля после остановки требуется одновременно плавно отпускать педаль сцепления и нажимать педаль акселератора, что вызывает некоторые затруднения ввиду анатомической несогласованности таких совместных движений. В заявляемой конструкции движение ног в момент начала движения автомобиля изменено: обе ноги в этом случае движутся в одном направлении, что облегчает управление. Изменение способа управления педалью акселератора в данной системе не является критичным, т.к. оно происходит в отсутствие стресса, связанного с внезапным принятием решений водителем. Заявляемая система также облегчает процесс начала движения автомобиля после остановки на подъеме, который в существующей конструкции педального узла требует специфических навыков управления, связанных с быстрой перестановкой правой ноги с одной педали на другую. Кроме того, при движении в пробках, требующем частых смен движения и остановок, водителю уже не нужно выполнять постоянные перемещения правой ноги между педалями тормоза и акселератора, поэтому снижается трудоемкость и усталость.
Объединенная педаль совмещает две функции, что существенно упрощает управление транспортным средством и предотвращает дорожно-транспортные происшествия, вызванные ошибочным нажатием не на нужную педаль, соскальзыванием ноги с одной педали на другую, а также одновременным нажатием обеих педалей. Преимуществом многофункциональной педали 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. У комбинированной скользящей педали невозможно перепутать газ и тормоз, т.к. для задействования разных функций используются два взаимно противоположных движения педали, что не позволит ошибиться в процессе управления.
Дополнительным преимуществом является то, что система проста в освоении, поскольку способ торможения не изменен, т.к. торможение, особенно аварийное, нередко происходит инстинктивно, на подсознательном уровне. Управление педалью акселератора не требует такой спешки, поэтому здесь могут быть изменения в характере управления.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что с целью повышения безопасности дорожного движения вследствие устранения причины дорожно-транспортных происшествий, вызванных ошибочным нажатием не на нужную 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 педалей тормоза и акселератора автомобиля. Взамен существующей системы раздельных педалей используется одна объединенная скользящая педаль, совмещающая две функции, что 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. У многофункциональной скользящей педали невозможно перепутать газ и тормоз, т.к. для задействования разных функций используются два взаимно противоположных движения педали, что не позволит ошибиться в процессе управления. Водителю не нужно выполнять перемещение правой ноги между педалями, что упрощает управление транспортным средством.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является патент DE 3342830 от 05.06.1985, B60K 26/02, B60T 7/04, G05G 1/42, в котором использована совмещенная скользящая педаль тормоза и акселератора, но в этой конструкции трудно тормозить, не нажимая одновременно на педаль акселератора. Изменение действий водителя при торможении может привести к аварии, т.к. в экстремальной ситуации водитель действует инстинктивно без раздумий.
Техническим результатом заявляемого изобретения является устранение причины дорожно-транспортных происшествий, вызванных ошибочным нажатием не на нужную 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 вследствие того, что изменена конструкция педалей тормоза и акселератора автомобиля, взамен существующей системы раздельных педалей используется одна объединенная скользящая педаль, совмещающая две функции. Преимуществом комбинированной педали 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. У многофункциональной скользящей педаль невозможно перепутать газ и тормоз, т.к. для задействования разных функций используются два взаимно противоположных движения педали, что не позволит ошибиться в процессе управления. Водителю не нужно выполнять перемещение правой ноги между педалями, поэтому упрощается управление транспортным средством, снижается трудоемкость и усталость.
Повышение безопасности дорожного движения вследствие устранения причины дорожно-транспортных происшествий, вызванных ошибочным нажатием не на нужную педаль, соскальзыванием ноги с одной педали на другую, а также одновременным нажатием обеих педалей заключается в том, что изменена конструкция педалей тормоза и акселератора автомобиля. Взамен существующей системы раздельных педалей используется одна объединенная скользящая педаль, совмещающая две функции, что 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. У многофункциональной скользящей педаль невозможно перепутать газ и тормоз, т.к. для задействования разных функций используются два взаимно противоположных движения педали, что не позволит ошибиться в процессе управления. Водителю не нужно выполнять перемещение правой ноги между педалями, что упрощает управление транспортным средством, снижает трудоемкость и усталость.
Новыми существенными признаками заявляемого изобретения являются:
- повышение безопасности дорожного движения вследствие устранения причины дорожно-транспортных происшествий, вызванных ошибочным нажатием не на нужную педаль, соскальзыванием ноги с одной педали на другую, а также одновременным нажатием обеих педалей;
- изменение конструкции педалей тормоза и акселератора автомобиля за счет того, что взамен существующей системы раздельных педалей используется одна объединенная скользящая педаль;
- совмещение многофункциональной педалью двух функций существенно упрощает процесс управления транспортным средством, снижает трудоемкость и усталость водителя;
- устранение необходимости перемещения ноги между педалями для перехода от управления оборотами двигателя к торможению, позволяет достичь эффекта торможения значительно быстрее, что имеет большое значение в критической ситуации;
- использование двух взаимно противоположных движений объединенной скользящей педали для задействования разных функций не позволит перепутать газ и тормоз.
Данное описание не ограничивает объем изобретения, и предназначено для достаточного раскрытия информации, является примером воплощения изобретения, и хотя в описании были представлены предпочтительные варианты его выполнения, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается вариантами, приведенными выше. Специалист в данной области техники может предусмотреть внесение многочисленных изменений деталей в соответствии с раскрытой здесь информацией, а также другие варианты и модификации основных идей настоящего изобретения без отхода от сути и объема изобретения, определенных прилагаемой формулой. В частности, следует понимать, что любые варианты выполнения, относящиеся, например, не только к автомобилям с двигателем внутреннего сгорания, но и к другим видам транспортных средств, основным источником движения которых может быть, например, электродвигатель, определяются настоящим изобретением в соответствии с его формулой изобретения, и все вышеупомянутые структурные элементы могут быть использованы в комбинации или отдельно. Например, вместо штоков 5 и 6 исполнительных механизмов могут использоваться тросы.
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».