Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, в частности, к устройствам для управления автотранспортными средствами и предназначена для быстрого перевода управляемого водителем автотранспортного средства из режима акселерации в режим торможения во время его движения в случае опасности или при спортивном стиле езды для транспортных средств.

Автомобили, кроме оснащенных ручным управлением, оборудованы педалями, используемыми водителем для управления системами и агрегатами с помощью ног.

В настоящее время большинство автомобилей оборудовано тремя педалями - сцепления, тормоза и газа. Управление педалью сцепления осуществляется левой ногой. Раздельные педали тормоза и акселератора расположены рядом и управляются одинаковым движением правой ноги, которая перемещается между ними, но действуют на автомобиль абсолютно 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, увеличивая или уменьшая 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 нажать. Физическое перемещение ноги с одной педали на другую не только требует времени, но и может стать 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 стрессовом состоянии не может быстро и точно попасть ногой на педаль тормоза, что позволило бы избежать аварии. Частые дорожно- транспортные происшествия, вызванные тем, что водитель при перемещении ноги путает педали акселератора и тормоза. Еще одной причиной аварийной ситуации может стать соскальзывание ноги с одной педали на другую.

Перемещение ноги с одной педали на другую занимает, как правило, несколько десятых секунды, которые влекут за собой лишние метры тормозного пути при экстренном торможении в чрезвычайной ситуации, и могут оказаться решающими для предотвращения аварии. Большое количество 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 определением 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, которая сочетает в себе функции педалей акселератора и тормоза автомобиля и сводит к минимуму необходимые движения правой ноги в чрезвычайной ситуации.

В патенте ЕР 1139195 В1 (МПК В60К 26/02, В60Т 7/06, G05G 1/30, G05G 1/36, опубл. 15.02.2006) педали акселератора и тормоза объединены в одну, однако они разделены промежуточной областью, и для изменения режима торможения на режим акселерации нога должна переместиться с одного края педали на другой, теряя драгоценные десятые/сотые секунды.

В заявке DE 2655798 А1 (МПК В60Т 11/10, В60Т 7/04, опубл. 15.06.1978) раскрыта система, в которой торможение и ускорение осуществляются одной педалью и режимы торможения и ускорения разделены только углом отклонения, то есть силой нажатия на нее. Нейтральное положение, необходимое для переключения передач, находится посередине хода педали, и необходимость находить его при отсутствии автоматического возврата в это положение делает указанную систему несовершенной и сложной.

Ближайшим аналогом заявленного технического решения является известная из патента RU 2490144 С1 (МПК В60К 26/02, G05G 1/30, В60Т 7/04, опубл. 20.08.2013) объединенная автомобильная скользящая педаль акселератора и тормоза с передним и задним упорами, которая движется по продольному пазу в полу кабины для торможения и управления оборотами двигателя с помощью взаимно противоположных движений педали вдоль продольной оси автомобиля.

Недостатком ближайшего аналога является то, что для изменения одного режима на другой нога должна осуществить нехарактерное для сформированных водителем навыков управления скользящее движение педалью, которое будет сложно осуществить быстро и безошибочно в случае стрессовой ситуации. Также, при осуществлении торможения управляющий рычаг педали из режима акселерации сначала возвращается в нейтральный режим и только после этого, при дальнейшем скользящем движении ноги, начинает взаимодействовать с исполнительным элементом системы торможения, в результате увеличивается время, которое нужно потратить на осуществление торможения. Таким образом, предлагаемые варианты объединенной педали акселератора и тормоза или недостаточно надежны, или требуют существенного усложнения устройства, или изменяют сформированные навыки управления.

С учетом вышеизложенного, для сокращения времени торможения необходимо сравнительно простая и надежная конструкция совмещенной педали, не требующей существенного перемещения ноги и изменения сформированных навыков управления автомобилем.

Задачей полезной модели является создание комбинированного устройства управления акселерацией и тормозами автомобиля, которая была бы лишена вышеуказанных недостатков аналогов уровня техники, использование которой обеспечивало бы более быстрый переход из режима акселерации в режим торможения в случае аварийной опасности или при спортивном стиле езды, без изменения сформированных навыков вождения.

Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи и использовании предложенной полезной модели, заключается в повышении ее надежности и скорости перехода из режима акселерации в режим торможения.

Поставленная задача решается тем, что предложено комбинированное устройство управления акселерацией и тормозами автомобиля, которое содержит рычаг, на одном из концов которого размещена функциональная педаль управления акселератором и тормозами, в котором согласно полезной модели другим концом рычаг присоединен к системе загрузки функциональной педали, которая определяет усилия для нажатия и сдвига функциональной педали, а также к блоку определяющему уровень функций, который определяет уровень включения функции акселерации/торможения по отношению к углу наклона рычага педали или сдвига функциональной педали, и соединен с управляющими блоками привода тормозов и акселерации, на правой стороне педали расположен выступающий над ее поверхностью сектор газа, который механически соединен с переключателем функций акселерации/торможения, который, в свою очередь, соединен с переключателем аварийного режима торможения, при этом переключатель аварийного режима торможения соединен с блоком определяющим уровень функций.

Кроме того, сектор газа содержит ограничитель размера, который зафиксирован на секторе газа с помощью крепления.

Технический результат конструктивно достигается в следствие расположения функциональных поверхностей педалей акселератора и тормоза, практически, в одной плоскости в любой момент времени управления, что приводит к уменьшению времени необходимого водителю для перехода от акселерации к торможению за счет сокращения расстояния и более рационального вектора движения носка стопы водителя. Чтобы затормозить, достаточно сдвинуть ногу левее на одном уровне и придавить педаль.

Ключевым моментом безопасности переходного периода адаптации водителя к устройству является возможность использования стандартного движения водителя при переключении из режима акселерации на торможение, которое также приведет к торможению данным устройством, но без выигрыша во времени.

Со временем выработка навыка движения водителем при переключении с режима акселерации в режим торможения позволит экономить около 0,200 миллисекунд, то есть ускорить начало торможения, что дает дополнительную дистанцию (при скорости 90 км/ч— 5 м, 50 км/ч — 2,77 м), возможность уменьшения кинетической энергии и увеличение времени для маневра. Применение этого устройства в городском режиме скорости, при условии, что водитель использовал торможение, уменьшает вероятность смертности пешехода при столкновении на 10-25% - оценка произведена по данным отчета WHO.

Также возможна опция аварийного торможения, для случаев, когда водитель ошибочно нажимает педаль акселератора вместо педали тормоза в пред-аварийной ситуации, при приложении определенного усилия к педали выше стандартного. Подобная ошибка водителей по данным NHTSA только в США ежегодно приводит к 16 000 аварий.

Дополнительной возможностью является опция спортивного режима, значительно сокращающая временную динамику изменений типа разгон-торможение-разгон-тормож� �ние и тому подобное.

Предложенная полезная модель объясняется следующими чертежами.

На Фиг.1 показано комбинированное устройство управления акселерацией и тормозами автомобиля (вид сверху).

На Фиг.2 показано функциональную схему устройства.

Комбинированное устройство управления акселерацией и тормозами автомобиля содержит (Фиг.1, 2) рычаг 1, на одном конце которого находится функциональная педаль 2 и с расположенным на ней правее сектором газа 3 с ограничителем размера 4, зафиксированным на нем креплением 5. Сектор газа 3 с левой стороны имеет небольшие закругления для облегчения сдвига стопы и на несколько миллиметров выступает над поверхностью функциональной педали 2, чтобы при небольшом усилии нажатия на сектор газа 3 сработал переключатель функций 6, физически соединенный с сектором газа 3.

Другим концом рычаг 1 присоединен к системе загрузки 7 функциональной педали 2, которая определяет усилия для нажатия и сдвига функциональной педали 2. Для автомобилей с гидравлическими тормозами и механическим приводом акселерации роль системы загрузки функциональной педали играют пружины (и другие механизмы) тормозного механизма или газа. Также рычаг 1 передает текущее положение функциональной педали 2 блоку определяющему./ уровень функций 8.

Для механического варианта управления автомобилем блок определяющий уровень функций это — совокупность механических переключателей, задвижек, замков, фиксаторов, ограничителей и другого, взаимное действие которых позволяет:

- при нажатии на сектор газа в исходном положении фиксировать и перемещать шток/трос управляющего блока привода акселератора вместе с функциональной педалью из исходного положения, при этом свободно перемещаясь относительно штока управляющего блока привода тормоза;

- при отпускании сектора газа, то при дальнейшем нажатии функциональной педали происходит фиксация штока управляющего блока привода тормоза к функциональной педали и перемещение этого штока вместе с функциональной педалью, при этом шток/трос управляющего блока привода акселератора расфискируется относительно функциональной педали и свободно перемещается в исходное положение относительно функциональной педали. Наряду с механическими переключателями, могут бьггь электромагнитные или любые другие варианты устройств, которые могут выполнить совокупность данных операций. Блок определяющий уровень функций 8 - определяет уровень включения функции акселерации или торможения в процентах по отношению к углу наклона рычага 1 педали или сдвига функци'ональной педали 2. Отсчет осуществляется от 0 до 100% функции, начиная отсчет относительно трех положений:

1) исходное положение; ^:

2) промежуточное положение, с момента переключения функции;

3) повторного нажатия на функциональную педаль 2 в ; функции тормоза в момент обратного свободного хода. A 100% - это определенный угол изменения либо ход педали для данной функции от вышеуказанных трех положений.

Блок определяющий уровень функций 8 также вырабатывает управляющие функциональные сигналы или движение штоков/тросов для управляющего блока 9 привода тормозов, приводящего в . действие тормозное устройство 10 автомобиля, и для управляющего блока 11 привода акселерации, что приводит в действие привод акселерации 12.

Функции блоков привода тормозов 9 и акселерации 11 заключаются в следующем: передавать/превращать уровень сигнала, поступающего от блока определяющего уровень функции, в действие и усилие: привода торможения (или привода акселерации). Например, в гидравлических тормозах автомобиля это осуществляется с помощью штока и других механизмов, которые передают усилие от педали к главному тормозному цилиндру (как правило через гидровакуумный усилитель), или от педали управления акселератора к акселератору с помощью штока/троса. _;

Управляющий блок 9 привода тормозов при получении управляющего функционального сигнала о торможении соответствующего уровня или движения штока (в процентах от максимального) от блока определяющего уровень функций 8, приводит в действие тормозное устройство 10 автомобиля с соответствующим уровнем усилия в процентах от максимального уровня.

Соответственно управляющий блок 11 привода акселерации при получении управляющего функционального сигнала об акселерации соответствующего уровня или движения штока/троса (в процентах от максимального уровня) от блока определяющего уровень функций 8 приводит в действие привод акселерации 12 с соответствующим уровнем усилия в процентах от максимального уровня.

Следует отметить, что усилие переключения переключателя функций 6 и системы загрузки 7 подобраны так, что при любой! скорости отпускания функциональной педали 2, при нажатом водителем секторе газа 3, переключатель функций 6 будет в положении «функции акселерации» и вернется, переключившись в исходное положение «функция торможения» только в исходном положении функциональной педали 2.

Исходное положение соответствует первоначальному положению детали/деталей устройства, когда водитель не воздействует на устройство.

Промежуточное положение это - любое другое положение, отличное от исходного.

Ограничитель размера 4 сектора газа 3 регулирует размер сектора газа 3 и ограничивает сдвиг носка стопы в правую сторону. Размер сектора газа 3 можно уменьшить при необходимости путем сдвига ограничителя размера 4 левее и фиксацией его в новом положении. Уменьшение расстояния движения ноги приведет к еще большему (или дальнейшему) сокращению времени, необходимого для смены функции акселерации на торможение.

Устройство работает следующим образом.

1. Режим акселерации.

Для того чтобы из исходного положения произвести акселерацию необходимо нажатие сектора газа 3, которое уже при небольшом усилии приведет к переключению переключателя функции 6 из исходного положения - функция торможения, в функцию акселерации еще до движения функциональной педали 2 из исходного положения, а последующее нажатие и движение функциональной педали 2 при прижатом секторе газа 3 приведет к движению рычага 1, усилие нажатия для движения педали при этом определяется системой загрузки 7.

Блок определяющий уровень функций 8, во-первых, определяет уровень включения функции акселерации по отношению к углу наклона рычага 1 педали или сдвига функциональной педали 2. Отсчет осуществляется от 0 до 100% функции, начиная отсчет относительно исходного положения и пропорционально нарастая до 100% при определенном изменении угла, либо при определенном ходе функциональной педали 2 от исходного положения.

Во-вторых, блок 8 вырабатывает управляющий функциональный сигнал или движение штока/троса для управляющего блока II привода акселерации, приводящего в действие привод акселерации 12 с соответствующим процентом усилия от максимального.

Таким образом, все последующие изменения угла наклона функциональной педали 2 при прижатом секторе газа 3, приведут к соответствующим изменениям усилий привода акселерации.

Начало акселерации возможно только из исходного положения функциональной педали 2, прижимая сектор газа 3. То есть после торможения, чтобы перейти к акселерации, необходимо отпустить функциональную педаль 2 в исходное положение (кроме опции спортивный режим).

2. Режим торможения.

Чтобы произвести торможение используют 2 альтернативных варианта:

Вариант А) из исходного положения - выполняют нажимая функциональную педаль 2, не касаясь сектора газа 3.

Вариант Б) из промежуточного положения во время акселерации, выполняют сдвинув носок правой стопы левее, убрав его из сектора газа 3 (что приведет к переключению переключателя функций 6 из функции «акселерация» в функцию «торможения») и нажимают функциональную педаль 2.

Для обоих вариантов А и Б это приведет к движению рычага 1, усилие нажатия для движения педали при этом определяется системой загрузки 7. При изменении положения функциональной педали 2 блок определяющий уровень функций 8 определяет уровень включения функции «торможения» в процентах по отношению утла наклона! рычага 1 педали или сдвига функциональной педали 2 относительно их исходного положения (для варианта А) или промежуточного положения в момент переключения переключателя функций 6 из функции «акселерация» в функцию «торможения» (вариант Б), и вырабатывает управляющий функциональный сигнал или сдвиг штока для управляющего блока 9 привода тормоза, приводящего в действие тормозное устройство 10 автомобиля.

При выработке управляющего сигнала или сдвига штока блоком определяющим уровень функций 8, причем 0% функции торможения— это:

- исходное положение, или

- промежуточное положение, с момента включения функции торможения или

- момент повторного нажатия на функциональную педаль 2 в функции торможения, во время свободного хода функциональной педали 2;

а 100% функции торможения - это определенный установленный угол изменения положения, либо ход функциональной педали 2 в функции торможения от:

- исходного положения,

- или промежуточного положения, с момента переключения функции или

- повторного нажатия на функциональную педаль 2 в функции торможения, во время обратного свободного хода функциональной педали

2. Соответственно все последующие изменения утла наклона функциональной педали 2 приведут к изменению усилий тормозного устройства 10 автомобиля.

Следует отметить, что при торможении из промежуточного положения во время акселерации (вариант Б) усилия торможения будет нарастать по мере нажатия функциональной педали 2 от промежуточного положения и ниже, и ослабевать по мере обратного движения педали 2 к промежуточному положению.

При этом, в части обратного хода функциональной педали 2, выше промежуточного положения по пути к исходному положению, блок определяющий уровень функций 8 не будет вырабатывать усилие торможения. Однако, если на этом отрезке водитель вновь нажмет на функциональную педаль 2 для торможения, блок определяющий уровень функций 8 воспримет это как новое промежуточное положение для начала торможения (вариант Б) и выработает управляющий функциональный сигнал или сдвинет шток управляющего блока 9 привода тормоза, приводящего в действие тормозное устройство 10 автомобиля.

3. Режим аварийного торможения.

Достигнув максимальной акселерации (достигается при одновременном удержании сектора газа 3 и нажатой функциональной педали 2 ориентировочно на 3 см и при усилии 2, 5-3, 5 кг, что зависит от настроек системы загрузки 7), водитель может перейти в режим аварийного торможения, приложив значительно более сильное усилие 8-20 кг (усилие регулируется), не изменяя при этом положение стопы по функциональной педали 2 и сектора газа 3, при этом задействуется переключатель аварийного режима торможения 13. В этом случае сбрасывается режим акселерации и производится аварийное торможение, блок определяющий уровень функций 8 выработает максимальный управляющий функциональный сигнал или сдвиг штока для управляющего блока 9 привода тормозов, приводящего в "действие тормозное устройство 10 автомобиля.

После включения режима аварийного торможения, _; режим промежуточного торможения будет доступен из промежуточного положения, в случае отпускания функциональной педали 2, при повторном нажатии функциональной педали 2, до возвращения функциональной педали 2 в исходное положение.

Когда функциональная педаль 2 достигнет исходного положения, блок определяющий уровень функций 8 возвратится в стандартный режим работы и можно будет перейти в обычный режим акселерации или режим первоначального торможения.

4. Спортивный режим.

Данный режим возможен при использовании электронного варианта блока определяющего уровень функций 8 и блоков 11, 9; привода акселерации и привода торможения.

При включении спортивного режима положение функциональной педали 2 будет определять проценты текущей функции (акселерации либо торможения), в зависимости от того, в каком положении находится переключатель функции 6.

Причем, в любом промежуточном положении функциональной педали 2, можно многократно переключать функции акселерации и торможения в любой последовательности.

Например, при положении функциональной педали 2 на 100% функции акселерации, переместив носок стопы и освободив сектор газа 3, включится 100% функция торможения.

И наоборот, при положении функциональной педали 2 в функции 70% торможения, переместив носок стопы и нажав сектор газа 3, включится 70% функция торможения. Спортивный режим может быть очень динамичен, поэтомущодители должны использовать его только после тренировок в допустимыхщля этого местах, осознавая возможные последствия его применения для окружающих.

В случае необходимости уменьшения рывков динамики изменений водитель может переключать функции ближе к исходному положению функциональной педали 2.

По желанию пользователя возможно переоборудовать устройство, установив стандартное расположение педалей. Для установления педалей стандартным образом (обычно установка занимает 5-15 мин), нужно демонтировать левую, съемную часть функциональной педали 2, и, зафиксировав сектор газа 3, установить педаль тормоза стандартного вида.

В этом случае, для механического типа привода гидравлического тормоза, она крепится к штоку управляющего блока 9 привода тормоза, а для электронного варианта управляющего блока 9 привода тормозов, необходимо дополнительно установить второй блок определяющий уровень функций и вторую систему загрузки, к которой и будет крепиться педаль тормоза стандартного вида. Тогда установленная педаль выполняет роль педали тормоза, а часть остаток функциональной педали с сектором газа педали акселератора.

При этом будет сохранена функция аварийного торможения, которую можно отключить по желанию пользователя.

Предложенное комбинированное устройство управления акселерацией и тормозами можно широко использовать в существующих автотранспортных средствах с ножным управлением для быстрого перевода управляемого водителем автотранспортного средства из режима акселерации в режим торможения во время его движения в случае опасности или при спортивном стиле езды, для автомобилей, находящихся в ручном режиме управления. Использование данной полезной модели позволит обеспечить более надежный и быстрый переход управляемого автотранспортного средства из режима акселерации в режим торможения в случае необходимости экстренного торможения, а также допускает использование стандартного движения водителя для торможения.