Модуль педали акселератора
Предлагаемая полезная модель направлена на повышение надежности шарнирного узла электронной педали автомобиля, достигаемой за счет радиальной нагрузки на ось при условии обеспечения заданного гистерезиса механической характеристики. Данный технический результат достигается за счет дополнительной пружины сжатия, передающей усилие на корпус в направлении оси рычага через пакет кольцевых элементов трения.
1. Модуль педали акселератора (МПА) относится к устройствам управления автомобилем и представляет собой педаль акселератора, оснащенную электронным датчиком углового положения рычага. Сигнал, снимаемый с датчика при нажатии (отпускании) водителем рычага педали, является управляющим для привода дроссельной заслонки двигателя автомобиля. Отсутствие прямой механической связи между рычагом педали и рычагом дроссельной заслонки, осуществлявшейся в старых устройствах (обычно с помощью тросика), накладывает определенные эргономические требования на механическую характеристику узла - зависимость управляющего усилия от угла поворота (перемещения) рычага педали. Как показала практика мировых производителей МПА для удовлетворительных эргономических показателей и стабильной работы системы минимальный гистерезис должен составлять не менее 20% от величины управляющего усилия на нажимной площадке педали.
2. Не сложный расчет показывает, что для достижения этого показателя в конструктивной схеме, приведенной в [1], принятой в качестве ближайшего аналога, коэффициент трения шарнирной пары должен составлять не менее 0,4. Это требует применения специальных материалов для силовых деталей рычага и корпуса, либо армировать такими материалами трущиеся поверхности, что существенно усложняет изготовление корпусных деталей.
3. Другим способом достижения требуемого гистерезиса является использование дополнительных трущихся поверхностей с введением прижимных рычагов, использующих усилие возвратной пружины. Примеры такого решения описаны в [2] - возвратная пружина расположена со стороны, противоположной педальной площадке и [3] - со стороны педальной площадки. В любом случае это приводит к существенному увеличению нормальной реакции в шарнире, и, как следствие - вероятности заклинивания узла при изменениях геометрии и (или) коэффициента трения, вызванных износом.
4. Сущность решения описанной проблемы в предлагаемой полезной модели МПА состоит во введении нормального усилия между рычагом и корпусом, направленного вдоль оси поворота рычага, создаваемого дополнительной пружиной. Это усилие передается через пакет кольцевых элементов трения. Такой прием широко используется в технике, например муфтах сцепления [4]. Сила трения при одном и том же нормальном усилии увеличивается в n раз, где n - число трущихся поверхностей.
5. Недостатком такой схемы является независимость доли гистерезиса, создаваемого осевым усилием, от величины нагрузки (фиг 3). С другой стороны, появляется возможность его регулирования путем изменения начального натяжения дополнительной пружины, например с помощью специального винта, что позволяет вписаться в заданную характеристику, и, помимо этого, использовать материалы с широким разбросом свойств по коэффициенту трения.
6. Можно достичь изменения нормального усилия дополнительной пружины при повороте рычага, если одну или несколько пар контактов между элементами трения выполнить по винтовой поверхности (фиг 4), и, тем самым, реализовать зависимость дополнительной составляющей гистерезиса от нагрузки.
7. Т.о. техническим результатом предлагаемой полезной модели является: достижение заданного гистерезиса механической характеристики без увеличения радиальной нагрузки в шарнире; возможность использования для основных деталей узла материалов с различной величиной коэффициента трения.
8. К существенным признакам данной полезной модели относятся:
- Рычаг с педальной площадкой, шарнирно закрепленный в корпусе.
- Возвратная пружина, создающая усилие между рычагом и корпусом.
- Датчик углового положения, ось поворота чувствительного элемента которого совпадает с осью рычага.
9. К существенным отличительным признакам данной полезной модели относятся:
- Корпус педали состоит из двух деталей: основания и крышки с цилиндрическим выступом по оси шарнира.
- Рычаг имеет внутреннюю цилиндрическую полость со стороны выступа крышки.
- Дополнительная пружина, например, волновая, создающая усилие вдоль оси поворота рычага.
- Пакет кольцевых элементов трения, состоящий из нескольких пар плоских шайб, одна из которых имеет угловую фиксацию в крышке корпуса, а другая - в рычаге.
- Элементы регулировки усилия дополнительной пружины - винт и прижим.
10. Устройство шарнирного узла предлагаемой полезной модели МПА показано на фиг 1, общий вид МПА с разнесенными частями - на фиг 2.
Опорными поверхностями рычага поз.1 являются цилиндрические поверхности на корпусе поз.2 и крышке поз.3. Корпус и крышка, жестко связаны в сборке МПА. Через эти поверхности на рычаг передается нормальное усилие N, определяющее величину гистерезиса f(N) (фиг.3). В цилиндрической полости рычага выполнены продольные выступы, фиксирующие от поворота подвижные элементы трения поз.5 - кольцевые шайбы с вырезами по внешней цилиндрической поверхности. Они чередуются с аналогичными элементами трения поз.6, имеющими вырезы по внутренней цилиндрической поверхности и зафиксированными от поворота выступами на цилиндрической поверхности крышки поз.3. Нормальное усилие N1 создается пружиной поз.4 и может быть отрегулировано винтом поз.8 через прижим 7.
В качестве возвратной пружины в предлагаемой полезной модели использован блок из двух цилиндрических пружин сжатия с противоположным направлением навивки - поз.9 (фиг.2). Винтами поз.10 крышка поз.3 соединяется с корпусом поз.2. Винты поз.11 крепят к корпусу резистивный датчик углового положения поз.12, с выхода которого снимается управляющий сигнал.
Библиографические данные
1. Fahrpedalmodul/ Offenlegungschrift DE10258285 А1 2004.06.24.
2. Accelerator pedal device / Patent No.: US. 6,626,061B2. Sep.30, 2003.
3. Accelerator pedal for a vehicle/Pub.No.: US. 2010/0077886 Al.Apr.1, 2010.
4. Bracking or clutching device /Pub. No. US. 2010/0155189 Al. Jun. 24, 2010.
1. Модуль педали акселератора, состоящий из рычага с педальной площадкой, шарнирно закрепленного в корпусе, возвратной пружины и датчика углового положения рычага, ось чувствительного элемента которого совпадает с осью рычага, отличающийся тем, что, с целью достижения заданной величины гистерезиса механической характеристики, внутри полости рычага размещена дополнительная пружина сжатия (например волновая), создающая усилие между рычагом и корпусом при сборке модуля, направленное вдоль оси поворота рычага, передающееся на корпус через пакет кольцевых элементов трения, состоящий из чередующихся шайб, имеющих возможность перемещаться вдоль оси, одна из которых зафиксирована от поворота в рычаге, а другая - в корпусе.
2. Модуль педали акселератора по п.1, отличающийся тем, что, с целью осуществления регулировки гистерезиса, усилие дополнительной пружины передается на прижим, осевое положение которого регулируется специальным винтом.
3. Модуль педали акселератора по п.1, отличающийся тем, что для получения зависимости дополнительной составляющей гистерезиса от нагрузки контакт двух или более элементов трения осуществляется по винтовой поверхности.
