Дублирующий ручной привод педалей газа и тормоза для автомобиля
BACKUP MANUAL DRIVE OF THROTTLE AND BRAKE DRIVER FOR VEHICLE

Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности к устройствам дублирующего ручного управления автомобилем, и может быть использовано как для ручного управления автомобилем инвалидами-водителями с нарушениями опорно-двигательного аппарата через ручной привод педалей газа и тормоза автомобилей с автоматическими коробками передач, так и для штатного ножного управления указанными педалями.
Известно устройство дублирующего ручного привода педалей газа и тормоза для автомобиля, содержащее главный рычаг, кронштейн крепления нижней части главного рычага к кузову, ручку газа, толкатели педалей газа и тормоза, соединенные с другой стороны толкателей с педалями с помощью узлов крепления, тяги, (См. свидетельство на полезную модель РФ №7062, МПК 60K 41/28, заявитель Акционерное общество закрытого типа - Производственно-коммерческая фирма "АВТО", опубл. 16.07.1998). Данное устройство позволяет управлять автомобилем лицам с ограниченными возможностями, но оно характеризуется конструктивной сложностью, большими габаритами, весом, сложностью его компоновки на автомобилях разных производителей, плохой эргономикой, неудобством управления и необходимостью приложения больших усилий для управления со стороны лиц с ограниченными возможностями.
Известно также устройство дублирующего ручного привода педалей газа и тормоза для автомобиля, содержащее главный рычаг, кронштейн крепления нижней части главного рычага к кузову, ручку газа, толкатели педалей газа и тормоза, соединенные с другой стороны толкателей с педалями с помощью узлов крепления, тяги, (См. Патент РФ на изобретение №2164874 С, МПК 60K 41/28, заявитель Открытое акционерное общество "Автоагрегат", опубл. 10.04.2001). Данное устройство также позволяет управлять автомобилем лицам с ограниченными возможностями, но и оно характеризуется конструктивной сложностью, большими габаритами, весом, сложностью его компоновки на автомобилях разных производителей, недостатками в эргономике, неудобством управления со стороны лиц с ограниченными возможностями.
Наиболее близким по технической сущности и по достигаемому техническому результату, и по этой причине принятое авторами за прототип, является устройство дублирующего ручного привода педалей газа и тормоза для автомобиля, содержащее главный рычаг, кронштейн крепления нижней части главного рычага к кузову, ручку газа, расположенную в верхней части главного рычага, механически сблокированные с главным рычагом в зоне между ручкой газа и кронштейном, толкатели педалей газа и тормоза, кинематически соединенные с педалями газа и тормоза, тяги, причем толкатель тормоза выполнен телескопическим, главный рычаг механически соединен с ручкой газа и с кронштейном (См. патент на изобретение РФ №2435680 C1, МПК B60K 26/02, заявитель Павленко Александр Николаевич, опубл. 10.12.2011). Данное устройство является конструктивно наиболее совершенным и также позволяет управлять автомобилем лицам с ограниченными возможностями, но и оно характеризуется конструктивной сложностью, большими габаритами и весом, сложностью его размещения, в том числе на автомобилях разных производителей, сложностью монтажа и демонтажа его на автомобиле, недостатками эргономики, неудобством управления со стороны лиц с ограниченными возможностями.
Задачей настоящего изобретения является создание универсального быстросъемного привода педалей, приспособленного для установки на автомобили различных моделей и производителей (повышение универсальности использования), упрощение его конструкции, повышение надежности, улучшение простоты управлении устройством для дублирующего ручного привода педалей газа и тормоза автомобиля с автоматической коробкой передач, которое может быть использовано как для ручного управления водителями с нарушениями опорно-двигательного аппарата педалями газа и тормоза автомобилей с автоматическими коробками, так и для штатного ножного управления указанными педалями.
Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к упрощению конструкции, повышению надежности, приспособленности для установки на автомобилях различных моделей и производителей, простоте управления.
Технический результат достигается в предложенном устройстве следующим образом.
Дублирующий ручной привод педалей газа и тормоза для автомобиля, содержит главный рычаг, кронштейн соединения нижней части главного рычага с кузовом, ручку газа, расположенную в верхней части главного рычага, толкатели педалей, выполненные телескопическими и кинематически соединенными с соответствующими педалями, а главный рычаг кинематически соединен с ручкой газа и с кронштейном, при этом главный рычаг состоит из первой и второй жестких пластин и соединяющих их проставок и установлен на болту соединения с кронштейном,
привод дополнительно содержит, установленные на главном рычаге:
механизм фиксации рабочих положений педали тормоза, который выполнен в виде храпового механизма, включающего коромысло, установленное между пластинами главного рычага, имеющее форму собачки с зубцом, выполненным с возможностью вхождения в зацепление, по меньшей мере, с тремя зубцами дугообразной части кронштейна, выполненной в виде храповика и соосной с болтом соединения главного рычага с кронштейном, и включает шаровой наконечник крепления главного рычага к телескопическому толкателю педали тормоза через регулируемое резьбовое соединение;
механизм фиксации нейтрального положения главного рычага, состоящий из возвратной пружины, кинематически связанной с кронштейном и с одной из проставок, и из механизма разблокировки рабочих положений педали тормоза, который содержит тягу и поворотный рычажок, расположенные в верхней части жестких пластин, кинематически связанные с коромыслом в форме собачки с зубцом и храповиком механизма фиксации рабочих положений педали тормоза, и выполнен с возможностью разблокировки его и соответственно храпового механизма посредством поворотного рычажка, который расположен в отверстии одной из жестких пластин на ее внешней стороне со стороны большого пальца рабочей руки инвалида-водителя и с возможностью доступа к нему большого пальца водителя при управлении главным рычагом и ручкой газа;
механизм фиксации положения ручки газа, которая установлена для уменьшения трения, например, на подшипниках, с возможностью регулируемого поворота в верхней части главного рычага на валике, размещенном в отверстиях между жесткими пластинами и снабженном резьбой и барашком, расположенным с наружной стороны одной из жестких пластин, установленным на резьбе валика и выполненным с возможностью регулирования усилия прижатия жестких пластин и изменения степени свободы вращения ручки газа относительно главного рычага и воздействия на педаль газа, также включающий кулисный механизм, кинематически связывающий ручку газа с телескопическим толкателем педали газа через Г-образный рычаг кулисного механизма, шаровой наконечник телескопического толкателя и регулируемое резьбовое соединение;
причем регулируемые резьбовые соединения с телескопическими толкателями соответственно педали газа и педали тормоза соединены с педалями газа и тормоза с помощью скоб, выполненных в виде пар пластин, изготовленных с возможностью охвата соответствующей педали и соединенных между собой резьбовыми соединениями. Это позволяет достичь универсальности и быстросъемности устройств крепления к любым педалям посредством быстросъемных скоб, так как они могут быть изготовлены с возможностью установки на любые места педалей любой формы и с различной траекторией перемещения, а также вследствие возможности установки кронштейна (из-за его простой пластинчатой формы) крепления главного рычага на разнообразные штатные места креплений сиденья, а также может быть использовано как для ручного управления инвалидами-водителями, имеющими нарушения опорно-двигательного аппарата, путем манипулирования педалями тормоза и газа автомобилей с автоматическими коробками с помощью ручного привода, так и для штатного ножного управления педалями, так как выполнение толкателей педалей газа и тормоза телескопическими позволяет кинематически просто и надежно вывести их из режима ручного управления при использовании штатных педалей газа и тормоза;
Дублирующий ручной привод газа и тормоза для автомобиля выполнен конструктивно простым, компактным, надежным, так как имеет минимальное число деталей, и приспособлен для установки на автомобили различных производителей и моделей;
Простота управления и конструкции, а также компактность достигается тем, что в одном месте, на главном рычаге размещены все необходимые механизмы управления, которые приводятся в действие одной рукой инвалида-водителя может быть адаптирован как под правую, так и под левую рабочую руку инвалида-водителя.
Простота управления достигается и тем, что механизмы управления педалями газа и тормоза выполнены с возможностью движений, взаимосвязанных логикой управления в экстремальных условиях торможения и независимых для рабочих движений ручки газа или тормоза, так как сброс газа (движение ручки газа до упора в одном направлении с последующим перемещением главного рычага и толкателя педали тормоза) предшествует перемещению главного рычага с телескопическим толкателем педали тормоза в том же направлении, а рабочее управление ручкой газа происходит в другом противоположном направлении и при этом не зависит от движения, связанного с торможением. Разблокировка рабочих положений педали тормоза (режимов длительного торможения) происходит одним независимым движением большого пальца инвалида-водителя, путем перемещения поворотного рычажка.
Наличие механизмов фиксации положения ручки газа и рабочих положений педали тормоза упрощает управление и снижает нагрузку на инвалида-водителя.
Краткое описание чертежей.
На фиг. 1 представлен общий вид устройства, вид сбоку с правой стороны.
На фиг. 2 представлен общий вид устройства, вид сбоку с левой стороны.
На фиг. 3 представлен разрез А-А из фиг. 2.
Дублирующий ручной привод педалей газа и тормоза для автомобиля, содержит главный рычаг 1, кронштейн 2 соединения нижней части главного рычага 1 с кузовом автомобиля, ручку 3 газа, расположенную в верхней части главного рычага 1, толкатели педалей, выполненные телескопическими и кинематически соединенные с соответствующими педалями. Главный рычаг 1 кинематически соединен с ручкой 3 газа и с болтом соединения с кронштейном 2. Главный рычаг 1 состоит из первой 4 и второй 5 жестких пластин и соединяющих их проставок 6 и установлен на болту 7 соединения с кронштейном 2.
Привод дополнительно содержит, установленные на главном рычаге 1 нижеследующие механизмы.
Механизм фиксации рабочих положений педали тормоза, который выполнен в виде храпового механизма, включающего коромысло 8, установленное между жесткими пластинами 4 и 5 главного рычага 1, имеющее форму собачки с зубцом 9, выполненным с возможностью вхождения в зацепление, по меньшей мере, с тремя зубцами дугообразной части 10 кронштейна 2, выполненной в виде храповика и соосной с болтом 7 соединения главного рычага 1 с кронштейном 2. Механизм фиксации рабочих положений педали тормоза также включает шаровой наконечник 11 кинематического крепления главного рычага 1 к телескопическому толкателю 12 педали тормоза через регулируемое резьбовое соединение 13.
Механизм фиксации нейтрального положения главного рычага, состоящий из возвратной пружины 14, кинематически связанной с одной стороны с кронштейном 2 и с другой стороны с одной из проставок 6, и из механизма разблокировки рабочих положений педали тормоза, который содержит тягу 15 и поворотный рычажок 16, расположенные в верхней части жестких пластин 4 и 5, кинематически связанные с коромыслом 8 в форме собачки с зубцом 9 и храповиком механизма фиксации рабочих положений педали тормоза. Механизм разблокировки рабочих положений педали тормоза выполнен с возможностью разблокировки коромысла 8 и соответственно храпового механизма посредством поворотного рычажка 16, который расположен в отверстии 17 одной из жестких пластин 4 или 5 на ее внешней стороне соответственно со стороны большого пальца рабочей, соответственно правой для правшей или левой - для левшей руки (на чертеже Фиг. 1 и 2 показан вариант для правшей) инвалида-водителя и с возможностью доступа к поворотному рычажку 16 соответствующего большого пальца водителя при управлении главным рычагом 1 и ручкой газа 3. Габаритные размеры и расстояния между указанными деталями выбираются по стандартной методике средне статистических размеров частей тела человека согласно требованиям эргономики.
Механизм фиксации положения ручки газа, которая установлена на подшипниках для снижения трения и износа соединения с возможностью регулируемого поворота в верхней части главного рычага 1 на валике 18, размещенном (жестко закрепленном в отверстии одной из пластин 4 или 5) в отверстиях между жесткими пластинами 4 и 5 и снабженном резьбой и барашком 19, расположенным с наружной соответствующей стороны одной из жестких пластин 4 или 5, установленном на резьбе валика 18 и выполненным с возможностью регулирования усилия прижатия жестких пластин 4 и 5 и изменения степени свободы вращения ручки 3 газа относительно главного рычага 1 и воздействия на педаль газа. Барашек 19 выполнен с возможностью перемещения по резьбе валика 18, стягивания жестких пластин 4 и 5 и зажима между ними ручки 3 газа. Механизм фиксации положения ручки газа также включает кулисный механизм 20, кинематически связывающий ручку 3 газа с телескопическим толкателем 23 педали газа через Г-образный рычаг 21 кулисного механизма 20, шаровой наконечник 22 и регулируемое резьбовое соединение (на чертежах не показано).
Причем регулируемые резьбовые соединения с телескопическими толкателями 23 и 12 соответственно педали газа и педали тормоза соединены с педалями газа и тормоза с помощью скоб, выполненных в виде пар пластин (на чертежах не показаны), изготовленных с возможностью охвата соответствующей педали и соединенных между собой резьбовыми соединениями. Конструктивные особенности выполнения скоб и их резьбового соединения, предназначенного для их стягивания, не могут быть важными и существенными для выполняемых ими функций.
Устройство ручного привода является механической конструкцией и представляет из себя единый узел, включающий дублирующий ручной привод педалей газа и тормоза, позволяющий инвалиду-водителю вручную управлять топливоподачей и рабочим тормозом.
Предлагаемое устройство может устанавливаться во всех автомобилях между правой или левой ногой (если она есть у инвалида) и рычагом переключения передач автоматической коробки передач, что позволяет сохранить свободное пространство в зоне работы инвалида-водителя. При острой необходимости дублирующий ручной привод педалей газа и тормоза для автомобиля может быть установлен на рулевой колонке, так как он требует мало места для его установки.
Начало движения происходит следующим образом. После запуска и прогрева двигателя для поддержания скорости движения при трогании, разгонах, движении в горку инвалид-водитель рабочей (в предложенном в описании варианте для правшей правой) рукой перемещает ручку 3 газа из нейтрального положения на себя (на фиг. 1 и 3 - вправо). Другой рукой он с помощью руля изменяется направление движения. При этом ручка 3 газа с помощью кулисного механизма 20 и Г-образный рычаг 21, перемещаются по часовой стрелке, шаровой наконечник 22 телескопического толкателя 23 педали газа перемещает педаль газа штатно влево-вниз для увеличения топливоподачи. В этом случае главный рычаг 1 обычно находится в нейтральном (крайнем правом) положении, задаваемым возвратной пружиной 14 или редко в одном из рабочих положений педали тормоза, задаваемых зацеплением коромысла 8 форме собачки с зубцом 9 с одним из зубцов храповика дугообразной части 10 кронштейна 2. Но второй вариант работы не может долго продолжаться, так как усилие торможения должно быть снято, а главный рычаг разблокирован механизмом разблокировки рабочих положений педали тормоза.
Для уменьшения величины топливоподачи в двигатель (для снижения мощности двигателя) инвалид-водитель перемещает ручку 3 газа от себя (влево по чертежу Фиг. 1 и 3) вплоть до конечного ее положения, ограниченного упором для ручки 3 газа, например, в виде проставки 6, задаваемым ее положением в жестких пластинах 4 и 5. Удержание выбранного инвалидом-водителем рабочего положения ручки 3 газа например, для среднего или максимального газа (нагрузки) при отсутствии воздействия на нее со стороны водителя задается уровнем затяжки барашка 19.
При рабочем перемещении ручки 3 газа соответственно вправо для увеличения или влево для снижения величины уровня топливоподачи двигателя при неподвижном положении главного рычага 1 (удержание главного рычага 1 в нейтральном положении производится возвратной пружиной 14, натянутой с необходимым для создания этого усилия начальным натяжением, большим любых усилий перемещения на валике 18 ручки 3 газа), при этом барашек 19 находится в свободном состоянии, а ручка 3 газа соответственно имеет возможность свободно поворачивается на подшипнике валика 18. Если необходимо зафиксировать положение ручки 3 газа, барашек 19 перемещается инвалидом-водителем путем вращения по резьбе валика 18 и стягивает жесткие пластины 4 и 5, вследствие чего, из-за увеличения трения между ними и ручкой 3 газа последняя фиксируется в выбранном положении.
При торможении водитель правой рукой перемещает правой рукой ручку 3 газа главного рычага 1 от себя (на фиг. 1 и 3 - влево) до упора. Топливоподача автоматически уменьшается до подачи холостого хода. Затем в этом случае главный рычаг 1 посредством воздействия через упор ручки 3 газа в виде проставки 6 перемещается влево и через шаровой наконечник 11, телескопический толкатель 12 педали тормоза и соответствующую обжимную скобу педали тормоза штатно перемещает педаль тормоза влево-вниз, при котором начинает работать тормозной механизм автомобиля. Для фиксации рабочего положения педали тормоза, например, при длительном спуске соответственно фиксируется усилие торможения в храповом механизме. При окончании торможения возврат главного рычага в нейтральное положение производится пружиной 14 при разблокировании храпового механизма поворотным рычажком 16 через тягу 15 механизма разблокировки рабочих положений педали тормоза посредством поворота коромысла 8. Поворотный рычажок 16 при этом перемещается вниз (см. Фиг. 3), коромысло с собачкой поворачивается против часовой стрелки зубец 9 выходит из зацепления с зубцами храповика дугообразной части 10 кронштейна 2. Фиксация уровня торможения при необходимости выполняется в обратном порядке, то есть водитель рабочей рукой с помощью поворотного рычажка 16, движущегося (свободного или подпружиненного в сторону поворота по часовой стрелке коромысла 8) по храповику дугообразной части 10 кронштейна 2 перемещает коромысло 8 до зацепления его зубца 9 с одним из зубцов дугообразной части 10 кронштейна 2, и соответственно фиксации коромысла 8 и главного рычага 1 в одном из рабочих положений педали тормоза.
При рабочем перемещении главного рычага 1 (посредством нажатия на ручку 3 газа влево через упор, выполненный, например, в виде верхней проставки 6, которое автоматически переводит подачу топлива в положение минимального или холостого хода с необходимым запасом свободного хода в телескопическом толкателе 23 педали газа) телескопический толкатель 12 педали тормоза перемещается влево для увеличения и вправо под действием возвратной пружины 14 для снижения величины усилия торможения при этом шаровой наконечник 11 и телескопический толкатель 12 педали тормоза перемещаются соответствующим образом, но педаль газа и его телескопическая (выдвижная) часть, выполненная, например в виде штока, и кинематически связанная с нею, из-за запаса свободного хода, соединенная с Г-образным рычагом 12, свободно перемещается в корпусе телескопического толкателя 23 и не воздействует через него на положение педали газа, что гарантирует отсутствия функции одновременного воздействия на педали газа и тормоза. Усилие на педали тормоза может быть зафиксировано с помощью фиксации главного рычага 1 в храповом механизме, выполненным с возможность зацепления зубца 9 коромысла 8 с одним из зубцов храповика дугообразной части 10 кронштейна 2. Обратное перемещение главного рычага 1 происходит при разблокировании храпового механизма, посредством воздействия на поворотный рычажок 16 через тягу 15 механизма фиксации рабочих положений педали тормоза и главного рычага 1, который выводит из зацепления зубец 9 с зубьями храповика дугообразной части 10 кронштейна 2 путем поворота коромысла 8 и переводит главный рычаг 1 в нейтральное положение.
При экстренной необходимости торможения, действие механизма фиксации положения ручки 3 газа преодолевается повышенным усилием ее поворота в сторону (на чертежах влево) снижения топливоподачи, повышением усилия торможения и увеличением усилия воздействия на главный рычаг позволяет преодолеть усилие затяжки барашка. Запаздывание снижения топливоподачи незначительно сказывается на режимах работы двигателя.
Автомобиль может управляться с помощью ручного управления и обычным штатным способом, воздействуя с помощью ног на педали газа и тормоза, что достигается за счет использования телескопических толкателей 12 и 23.
Это происходит следующим образом.
Главный рычаг 1 переводится в нейтральное положение поворотом относительно кронштейна вправо (Фиг. 1 и 3), что из-за соответствующего свободного хода телескопического соединения указанных телескопических толкателей 12 педали тормоза и 23 педали газа позволяет свободно двигаться педалям тормоза и газа в соответствующих телескопических соединениях телескопических толкателей 12 педали тормоза и 23 педали газа. Ручка 3 газа переводится также поворотом влево в нейтральное положение с соответствующим запасом свободного хода педали газа в телескопическом соединении телескопического толкателя 4 педали газа. Для приведения в действие ручного управления свободный ход телескопических толкателей 4 и 5 должен быть полностью выбран и соответственно отрегулирован регулируемыми резьбовыми соединениями.
Предлагаемое техническое решение по сравнению с известными конструкциями имеет следующие преимущества.
Дублирующий ручной привод является универсальным и быстросъемным, так как устанавливается на кронштейне на штатные места креплений сиденья и на соответствующие штатные педали газа и тормоза посредством быстросъемных скоб.
Дублирующий ручной привод выполнен конструктивно простым, компактным, надежным, так как имеет минимальное число деталей, приспособлен для установки на автомобили различных моделей и производителей.
Дублирующий ручной привод прост в управлении; что достигается тем, что в одном месте, на главном рычаге размещены все необходимые механизмы управления, которые приводятся в действие одной рукой инвалида-водителя и могут быть адаптированы как под правую, так и под левую рабочую руку инвалида-водителя.
Простота управления дублирующего ручного привода достигается и тем, что механизмы управления педалями газа и тормоза выполнены с возможностью движений, взаимосвязанных логикой управления в экстремальных условиях торможения и независимых для рабочих движений ручки газа или тормоза, так как сброс газа (движение ручки газа до упора в одном направлении с последующим перемещением главного рычага и толкателя педали тормоза) предшествует перемещению главного рычага с телескопическим толкателем педали тормоза в том же направлении, а рабочее управление ручкой газа происходит в другом противоположном направлении и при этом не зависит от движения, связанного с торможением. Разблокировка рабочих положений педали тормоза (режимов длительного торможения) происходит одним независимым движением большого пальца рабочей руки инвалида-водителя, путем перемещения поворотного рычажка.
Наличие в дублирующем ручном приводе механизмов фиксации положения ручки газа и рабочих положений педали тормоза упрощает управление и снижает нагрузку на инвалида-водителя.
Дублирующий ручной привод может быть использован как для ручного управления инвалидами-водителями с нарушениями опорно-двигательного аппарата со штатными педалями тормоза и газа автомобилей с автоматическими коробками, так и для штатного ножного управления указанными педалями обычными водителями без обязательного демонтажа дублирующего ручного привода педалей газа и тормоза.