Тренажер для обучения вождению военных машин

Тренажер для обучения вождению наземных транспортных средств предназначен для обучения водителей военных машин. Тренажер содержит корпус с установленным в нем механизмом блокировки, включающим стопорную планку (11), рычаг переключения передач (4), на конце которого жестко закреплен магнит (13), проходящий через Ж-образный паз (12) стопорной планки (11). Магнит (13) имеет возможность взаимодействия с одним из шести элементов - герконов (14), регистрирующих положение рычага (4) переключения передач, установленных соосно с магнитом (13). Торцевые поверхности герконов (14), расположены в одной плоскости с торцевой поверхностью магнита (13). Элементы, фиксирующие положение рычага (4) переключения передач, представляют собой две шайбы (6 и 7), внутренние поверхности которых сопряжены с поверхностью шарового сегмента (8) рычага (4) переключения передач. Шайбы (6, 7) установлены внутри короба (5), закрепленного на корпусе (1) тренажера. Тренажер прост по конструкции, надежен в работе, имеет большой срок службы. 3 з.п. ф-лы; 3 ил.

Предлагаемая полезная модель относится к тренажерной технике, а именно к устройствам для моделирования работы коробки переключения передач, и может быть использована при конструировании тренажеров для обучения водителей наземных транспортных средств, например, военных машин.

Известен тренажер для обучения вождению автомобиля [см. патент РФ на полезную модель 72346, МПК G09B 9/04 (2006.01), опубл. 2008.04.10], который относится к техническим средствам обучения вождению транспортных средств и может быть использован для обучения управлению автомобилями.

Известный тренажер содержит устройство отображения визуальной информации, рабочее место водителя с органами управления, датчиками их положения, акустическую систему, аналого-цифровой преобразователь, блок моделирования движения машины, имитатор шума, тестирующий блок, блок имитации визуальной информации. Рабочее место водителя представляет собой несущую металлоконструкцию, на которой установлены органы управления, датчики положения органов управления, устройство отображения визуальной информации и акустическая система. К органам управления относятся: рулевое управление, педали тормоза, акселератора, сцепления, рычаг переключения передач. Все эти органы управления механически связаны с датчиками их положения. Датчиками педалей и рулевого колеса являются потенциометры, оси которых поворачиваются на угол, пропорциональный перемещению органов управления. Датчиками рычага переключения передач и стояночного тормоза являются микропереключатели.

Недостатком известного тренажера является ненадежность работы датчиков аналоговых органов управления, так как они устанавливаются механическим поворотом потенциометров. В процессе эксплуатации эти потенциометры могут сбиваться, что, в конечном счете, приводит к снижению качества моделирования движения автомобиля. Кроме того, микропереключатели, установленные в системе управления рычага переключения передач, имеют невысокий срок службы и часто выходят из строя.

Известен также тренажер для обучения водителя автомобиля [см. патент РФ на полезную модель 73528, МПК G09B 9/04 (2006.01), опубл. 2008.01.28], Тренажер содержит рабочее место водителя с аналоговыми органами управления (механизм имитатора коробки передач, педали автомобиля и руль автомобиля) и дискретными органами управления, аналоговыми датчиками положения рычага переключения передач, руля и педалей и дискретными датчиками их положения, привод коробки передач, акустическую систему, формирователь звуковых сигналов, модуль имитации шума двигателя, устройство согласования, модуль калибровки, модуль управления программой, модуль моделирования движения машины, блок имитации визуальной обстановки.

В известном патенте на тренажер представлен также конкретный вариант выполнения имитатора коробки передач. Имитатор содержит рычаг переключения передач, датчик положения рычага переключения передач влево - вправо, датчик положения рычага переключения передач вперед - назад, электромагнитную муфту, корпус, вал, усилитель мощности. Механизм имитатора коробки передач может представлять, например, конструкцию, обеспечивающую перемещение рычага переключения передач в двух плоскостях: вдоль оси автомобиля (вперед - назад) и поперек оси автомобиля (влево - вправо). По каждой оси установлены датчики, на выходе которых формируются напряжения, пропорциональные перемещению рычага вдоль каждой оси. Таким образом, отслеживаются координаты положения рычага переключения передач. Вал при перемещении рычага вдоль продольной оси автомобиля жестко связан с электромагнитной муфтой, которая может блокировать перемещение рычага вдоль продольной оси автомобиля. Механизм имитатора коробки передач, а также руль автомобиля, педали тормоза, «газа», сцепления относятся к аналоговым органам управления. Эти органы управления механически связаны с датчиками их положения: руль автомобиля - с датчиком положения руля, педали - с датчиком положения педалей, механизм имитатора коробки передач - с датчиками положения рычага переключения передач. Датчиками положения рычага переключения передач, педалей и рулевого колеса являются потенциометры, оси которых поворачиваются на угол пропорциональный перемещению органов управления. В связи с тем, что потенциометрические датчики в процессе работы могут сбиваться, в процессе эксплуатации осуществляется контроль работы всех органов управления и при необходимости осуществляется калибровка органов управления. Для этого служит модуль калибровки, с помощью которого определяются минимальные и максимальные значения того или иного датчика и затем эти значения нормируются в диапазоне от 0 минимум до 1 максимум, в результате исключается снижение качества моделирования автомобиля в процессе эксплуатации тренажера.

Таким образом, в описанном выше тренажере сделана попытка устранения недостатков, присущих первому рассмотренному аналогу. Это осуществлено путем введения дополнительного модуля калибровки, что приводит к неоправданному усложнению конструкции тренажера, не решая при этом радикально актуальную проблему низкой надежности электромеханических датчиков.

Известен также имитатор коробки переключения передач, который входит в состав компьютерного тренажера базовой подготовки водителей (изделие АТК), производства России [см. Тренажер базовой подготовки водителей АТК-02.00.00.000 РЭ, с.4-5]. Описание известного тренажера и чертежи представлены на сайте http:cb-rosto.ru. Тренажер базовой подготовки водителей относится к техническим средствам для первоначального обучения вождению автомобиля. В его состав входит тренажер коробки переключения передач, который предназначен для имитации работы коробки переключения передач, имеющей четыре передачи вперед и одну передачу заднего хода. Известный тренажер состоит из корпуса, рычага переключения передач и механизма блокировки, в состав которого входят: стопорная планка со специальными фигурными пазами, ролик, тросик, пружины сжатия и регулировочный болт. Благодаря пружинам сжатия механизм блокировки всегда включен. Выключение происходит при нажатии на педаль сцепления, которая через тросик соединяется со стопорной планкой. Регулировочным болтом регулируется натяжение тросика для обеспечения полного выключения механизма блокировки. В процессе работы тренажера рычаг переключения передач воздействует на электрический датчик, в котором возникает цифровой сигнал, который поступает в блок сопряжения, а затем в системный блок. На каждую передачу установлен свой электрический датчик.

Недостатком известного тренажера является ненадежность его конструкции, обусловленная наличием таких элементов, как электрические датчики, взаимодействующие с рычагом переключения передач, установленные на каждую из передач. Кроме того, такие элементы, как пружины сжатия и тросик, из-за возможного растяжения требуют постоянной регулировки и не способствуют обеспечению стабильности и продолжительности работы - самых важных параметров, характеризующих работу этого узла.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели является выбранный в качестве прототипа имитатор коробки переключения передач [см. патент РФ на полезную модель 85721, МПК G09B 9/04 (2006.01), G09B 9/02 (2006.01), опубл. 10.08.2009 Бюл. 22], предназначенный, как и заявляемый тренажер, для использования при конструировании тренажеров для обучения водителей военных машин. Известный имитатор (тренажер) содержит корпус с установленным в нем механизмом блокировки. Механизм блокировки состоит из стопорной планки, двух направляющих элементов с установленными в них с возможностью осевого перемещения тремя подпружиненными ступенчатыми валиками, а также элементов, регистрирующих положение рычага переключения передач. Ступенчатые валики снабжены упорными элементами, ограничителями осевого перемещения и элементами фиксации положения рычага переключения. Элементы, регистрирующие положение рычага переключения передач, представляют собой бесконтактные оптически сопряженные пары. Рычаг переключения передач снабжен толкателем, несущие элементы корпуса имитатора (тренажера) выполнены из высокопрочных материалов.

Недостатком известного технического решения является ненадежность конструкции, что обусловлено сложностью и громоздкостью механизма блокировки, содержащего большое количество материалоемких деталей. К другим существенным недостаткам устройства, выбранного в качестве прототипа, следует отнести то, что для бесперебойной, стабильной работы механизма блокировки - одного из основных узлов тренажера, детали, входящие в его состав, должны быть выполнены с высокой степенью точности. Очевидно, что это обстоятельство приводит к большим материальным затратам на изготовление известного тренажера.

Задачей, поставленной при разработке заявляемой полезной модели, является упрощение конструкции тренажера для обучения вождению наземных транспортных средств при одновременном повышении надежности его работы, снижении материальных затрат на его изготовление, а также увеличение срока службы тренажера.

Для решения указанных задач предлагается тренажер для обучения вождению наземных транспортных средств, который, как и наиболее близкий к нему тренажер, выбранный в качестве прототипа, содержит рычаг переключения передач, корпус с установленным в нем механизмом блокировки, включающим стопорную планку, элементы фиксации положения рычага переключения передач, а также элементы, регистрирующие положение рычага переключения передач.

Особенностью предлагаемой полезной модели, отличающей ее от известного, принятого за прототип тренажера, является то, что на корпусе закреплен короб, внутри которого установлены элементы, фиксирующие положение рычага переключения передач. Элементы, фиксирующие положение рычага переключения передач, представляют собой две шайбы, внутренние поверхности которых сопряжены с поверхностью шарового сегмента рычага переключения передач. В паз шарового сегмента через короб установлен резьбовой стопорный элемент. В механизм блокировки тренажера дополнительно введен жестко закрепленный на конце рычага переключения передач магнит. Магнит проходит через Ж-образный паз стопорной планки и имеет возможность взаимодействия с одним из шести элементов, регистрирующих положение рычага переключения передач. Эти элементы установлены соосно с магнитом в опорах, закрепленных на основании тренажера. Торцевые поверхности элементов, регистрирующих положение рычага переключения передач, расположены в одной плоскости с торцевой поверхностью магнита.

Элементы, регистрирующие положение рычага переключения передач, могут быть выполнены в виде герконов.

Для удобства работы водителя транспортного средства рычаг переключения передач может быть снабжен рукояткой.

Для обеспечения свободного скольжения шарового сегмента шайбы, установленные в короб, могут быть изготовлены из фторопласта.

Важнейшими задачами, которые решались при создании предлагаемой полезной модели, были:

- упрощение конструкции тренажера;

- повышение надежности работы тренажера;

- снижение материальных затрат на его изготовление;

- увеличение срока службы тренажера.

Поставленные задачи были решены за счет следующих конструктивных особенностей тренажера.

Во-первых, по сравнению с ближайшим аналогом, была принципиально усовершенствована конструкция механизма блокировки. Из механизма блокировки изъяты все направляющие, ступенчатые подпружиненные валики, упорные и ограничивающие элементы, необоснованно усложняющие и удорожающие конструкцию, а, главное, порождающие ненадежность и нестабильность ее работы. Ликвидирован также толкатель рычага переключения передач, создающий лишнюю кинематическую связь в механизме блокировки. Предложенный в заявляемой полезной модели механизм блокировки содержит минимальное количество простых и недорогих в изготовлении деталей, при этом существенно уменьшены и общие габариты тренажера. Это является несомненным достоинством заявляемой конструкции, так как тренажер предназначен для работы на боевых машинах, где ему отведено весьма ограниченное пространство.

Еще одной важной задачей, решенной при создании предлагаемой полезной модели, является снижение материальных затрат. Помимо указанного выше упрощения конструкции, которое, естественно, снижает и общие материальные затраты, в заявляемой полезной модели в качестве элементов, регистрирующих положение рычага переключения передач, использованы герконы (см. п.3 формулы). Герконы в сочетании с магнитом выбраны в качестве элементов, регистрирующих положение рычага переключения передач, не случайно. Не уступая по своим эксплуатационным качествам бесконтактным оптическим датчикам ближайшего аналога, они на порядок дешевле, что также способствует снижению себестоимости при изготовлении заявляемой конструкции.

Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет решить поставленные задачи.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых представлен один из конкретных примеров выполнения заявляемого технического решения.

На фиг.1 изображен заявляемый тренажер (вид спереди);

на фиг.2 - вид справа на фиг.1 в разрезе;

на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2.

СТАТИКА

Тренажер для обучения вождению наземных транспортных средств содержит сварной корпус 1 (см. фиг.1, 2), установленный на основании 2 с помощью винтовых соединений 3. В корпус 1 тренажера установлен рычаг переключения передач 4, а на верхней поверхности корпуса 1 тренажера закреплен короб 5. Внутри короба 5 установлены элементы 6 и 7, фиксирующие рычаг 4 переключения передач в установленном положении. Указанные элементы представляют собой две шайбы, выполненные, например, из фторопласта. Шайбы 6 и 7, внутренние поверхности которых сопряжены с поверхностью шарового сегмента 8 рычага 4 переключения передач, обеспечивают свободное скольжение шарового сегмента 8 при переключении передач водителем транспортного средства. В короб 5 установлен резьбовой стопорный элемент 10, конец которого заходит в паз 9 шарового сегмента 8, предохраняя при этом рычаг 4 переключения передач от продольного вращения. Внутри корпуса 1 тренажера смонтирован механизм блокировки, состоящий из стопорной планки 11 с фигурным вырезом 12, имеющим Ж-образную форму (см. фиг.2, 3). На конце рычага 4 переключения передач жестко закреплен, например, запрессован, магнит 13.

Магнит 13 проходит через вырез 12 стопорной планки 11 и имеет возможность взаимодействовать с одним из шести элементов 14, регистрирующих положение рычага переключения передач 4. Элементы 14 запрессованы соосно с магнитом 13 в опорах 15, 16, установленных и закрепленных на основании 2 тренажера. Торцевые поверхности элементов 14, регистрирующих положение рычага переключения передач 4, расположены в одной плоскости с торцевой поверхностью магнита 13. Элементы 14 в предлагаемой полезной модели выполнены в виде герконов. Для удобства пользования водителя транспортного средства рычаг 4 переключения передач снабжен рукояткой 17. Короб 5 закреплен на корпусе 1 тренажера с помощью винтов 18.

В заявляемой полезной модели в качестве элементов, регистрирующих положение рычага 4 переключения передач, могут быть использованы серийно выпускаемые отечественной промышленностью извещатели охранные точечные магнитоконтактные ИО 102-5 ПГС2.409.002 ТУ (изготовитель: ОАО «Рязанский завод металлокерамических приборов», г.Рязань, РФ). Корпус тренажера может быть изготовлен, например, из конструкционной легированной стали марки Сталь 40Х ГОСТ 4543-71.

Подготовка и работа тренажера для обучения вождению наземных транспортных средств осуществляется следующим образом.

Перед началом работы в вертикальном положении рычага 4 переключения передач необходимо отрегулировать усилие сжатия шарового сегмента 8, сопряженного с шайбами 6 и 7, таким образом, чтобы обеспечить его свободное скольжение относительно шайб 6, 7. Это осуществляется путем постепенного затягивания винтов 18 крепления короба 5 к корпусу 1 тренажера. В процессе затягивания винтов 18 происходит сближение шайб 6 и 7, а, следовательно, увеличивается усилие сжатия шарового сегмента 8. Затем, при включении одной из передач рычаг 4 переключения передач перемещается в положение, при котором магнит 13, дойдя до упора в Ж-образном вырезе 12 стопорной планки 11 механизма блокировки, устанавливается напротив одного из шести герконов 14, входит с ним в контакт, замыкая при этом электрическую схему (на фиг. не показана), элементом которой является, например, компьютер, управляющий работой тренажера. Одновременно происходит фиксация рычага 4 переключения передач в установленном положении за счет силы трения между поверхностями шарового сегмента 8 и фторопластовых шайб 6 и 7. При выборе обучаемым другой передачи рычаг 4 переключения передач пройдя через нейтральное положение, заводится в другой паз Ж-образного выреза 12 стопорной планки 11. При этом магнит 13 входит в контакт с другим герконом 14, соответствующим выбранной передаче, в результате чего рычаг 4 переключения передач фиксируется в новом положении.

Таким образом, за счет изменения конструкции механизма блокировки, а также замены бесконтактных оптически сопряженных пар на пару магнит - геркон, обеспечено существенное упрощение конструкции заявляемой полезной модели тренажера, повышение надежности работы изделия, а также увеличение срока его службы и снижение материальных затрат на его изготовление.

1. Тренажер для обучений вождению наземных транспортных средств, содержащий рычаг переключения передач, корпус с установленным в нем механизмом блокировки, включающим стопорную планку, элементы фиксации положения рычага переключения передач и элементы, регистрирующие положение рычага переключения передач, отличающийся тем, что на корпусе закреплен короб, внутри которого установлены элементы, фиксирующие положение рычага переключения передач, представляющие собой две шайбы, внутренние поверхности которых сопряжены с поверхностью шарового сегмента рычага переключения передач, при этом в паз шарового сегмента через короб установлен резьбовой стопорный элемент, механизм блокировки дополнен жестко закрепленным на конце рычага переключения передач магнитом, проходящим через Ж-образный вырез стопорной планки, с возможностью взаимодействия с одним из шести элементов, регистрирующих положение рычага переключения передач, установленных соосно с магнитом в опорах, закрепленных на основании тренажера, при этом торцевые поверхности элементов, регистрирующих положение рычага переключения передач, расположены в одной плоскости с торцевой поверхностью магнита.

2. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что рычаг переключения передач снабжен рукояткой.

3. Тренажер по п.1 или 2, отличающийся тем, что элементы, регистрирующие положение рычага переключения передач, выполнены в виде герконов.

4. Тренажер по п.1 или 2, отличающийся тем, что шайбы, установленные в короб, выполнены из фторопласта.