РУКОЯТКА БОКОВОЙ РУЧКИ ОРГАНА УПРАВЛЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК B64C13/04 G05G1/06 G05G9/47 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА

Эта заявка относится к находящейся в общей собственности Заявке Промышленного Образца США Серийный № 29/---,--- (Номер Патентного Реестра BHD-4439-113), поданной одновременно с этим документом, таким образом, полное содержание этой заявки полностью включено в этот документ посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Варианты осуществления, описанные в этом документе, относятся в целом к рукояткам боковой ручки органа управления, которые с пользой предоставлены как интерфейс оператора для разных устройств, чтобы позволить оператору осуществлять различные вводы сигналов ручного управления.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Контроллеры с боковой ручкой (более известные в данной области техники как просто «боковые ручки» или «джойстики») широко использовались в различных областях промышленности для управления тяжелой техникой, строительной техникой, бульдозерами, подводными лодками, симуляторами и, конечно же, воздушными судами. Введение боковых ручек в аэрокосмическую промышленность произошло в основном для военных применений, таких как обеспечение управляющих входных сигналов пилота для реактивных истребителей, вертолетов, симуляторов воздушного судна и (беспилотных) воздушных судов с дистанционным управлением. К тому же, индустрии как коммерческой авиации, так и авиации общего назначения стали понятны преимущества замены обычных устанавливаемых по центру штурвалов на боковые ручки для обеспечения улучшенной видимости приборов на панели приборов самолета, а также для увеличения физического пространства для пилотов. Использование боковых ручек в авиационных индустриях, не относящихся к военной авиации, таким образом, стало возможно только тогда, когда технология электродистанционной системы управления военных самолетов стала доступной для невоенных самолетов.

Одной из самых сложных особенностей, с которой сталкиваются инженеры и конструкторы при разработке боковых ручек для невоенных самолетов, относится к обеспечению должных характеристик эргономики для таких боковых ручек, поскольку их расположение по отношению к пилотам и величины силы значительно отличаются от хорошо известных штурвалов воздушного судна. Более конкретно, как следует из ее названия, боковая ручка физически расположена на боковой консоли воздушного судна и предназначена для подачи команд только одной рукой пилота, тогда как штурвал физически расположен спереди пилота и команды легко могут подаваться обеими руками. Следовательно, сила выхода на управление и основное отклонение в боковых ручках значительно меньше по сравнению с обычными штурвалами.

Одинаково важными для достижения гармоничного применения боковых ручек в показателях эргономики и качества оперирования являются комфорт и доступность исполнительных блоков важных функций системы, таких как функция быстрого отключения автопилота, приоритет управления (то есть, передача приоритета управления боковой ручке на одной стороне, пока боковая ручка на другой стороне не активна), функции связи «нажал-говори» (push-to-talk (PTT)), и тому подобного. Следовательно, рукоятки боковой ручки органа управления, как раскрыто в этом документе, направлена на обеспечение улучшенной эргономики и качества оперирования в показателях удобства оператора и доступности различных функций системы.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно одному аспекту, рукоятки боковой ручки органа управления будут содержать основание, продолговатую стойку рукоятки, простирающуюся вверх от основания, головку у верхней концевой части колонки рукоятки, и поверхность опоры большого пальца, простирающуюся вбок и вверх относительно стойки рукоятки. Поверхность опоры большого пальца может поддерживаться вогнутой простирающейся наружу поддерживающей стенкой, которая соединяется с поверхностью опоры большого пальца по в целом змеевидному краю. В этом отношении, в целом змеевидный край может простираться в целом наружу вогнуто от его нижней области у стойки рукоятки к выпуклой гребневой области, и затем простирается от гребневой области в целом вверх и вогнуто к его верхней области у головки. Поверхность опоры большого пальца может быть вогнутой для способствования комфорту.

Головка рукоятки боковой ручки может включать в себя разделенную лицевую поверхность, образующую внутреннюю и наружную лицевые поверхности, расположенные сбоку рядом друг с другом. Согласно некоторым вариантам осуществления, внутренняя лицевая поверхность может быть расположена на возвышении, которое ниже, чем наружная лицевая поверхность, с внутренней и наружной нажимными кнопками, выступающими наружу из них, соответственно. Более конкретно, некоторые варианты осуществления будут включать в себя внутреннюю лицевую поверхность, которая расположена на возвышении, которое ниже, чем наружная лицевая поверхность, так что внутренняя нажимная кнопка расположена во внутреннем углубленном колодце, образованном внутренней лицевой поверхностью и Г-образной парой верхней и боковой стенок. Внутренняя и наружная лицевые поверхности могут быть соединены друг с другом у их заднего конца и расходиться вперед относительно друг друга так, что внутренняя лицевая поверхность находится на более низком возвышении по сравнению с наружной лицевой поверхностью.

Передняя нажимная кнопка и/или боковая нажимная кнопка могут простираться наружу из головки и сбоку от стенки опоры большого пальца для предоставления пилоту удобного управления другими функциями системы воздушного судна.

Некоторые варианты осуществления рукоятки боковой ручки будут содержать эластомерный материал, покрывающий по меньшей мере часть стойки рукоятки. Основание также может включать в себя вогнуто расширенную поверхность поддерживания ладони, которая может быть вытянута в направлении назад.

Другой вариант осуществления рукоятки боковой ручки управления будет содержать основание, продолговатую стойку рукоятку, простирающуюся вверх от основания, и головку у верхней концевой части стойки рукоятки, причем головка включает в себя разделенную лицевую поверхность, образующую внутреннюю и наружную лицевые поверхности, расположенные сбоку рядом друг с другом, причем внутренняя лицевая поверхность расположена на возвышении, которое ниже, чем наружная лицевая поверхность. Таким образом, могут быть предусмотрены внутренняя и наружная нажимные кнопки, выступающие наружу из внутренней и наружной лицевых поверхностей соответственно.

Таким образом, воздушное судно или другое устройство, требующее ручного ввода сигналов управления пользователя (например, тяжелая техника, симуляторы систем и тому подобное), могут быть предусмотрены с одной (или более) рукояткой боковой ручки органа управления. Будучи предусмотренными в воздушном судне, скорее всего будет присутствовать пара зеркально отображенных рукояток боковой ручки органа управления, одна из которых является ручкой для левой руки пилота, а другая является ручкой для правой руки второго пилота.

Эти и другие особенности и преимущества будут более понятны из аккуратного изучения последующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Описанные варианты осуществления будут лучше и более полно поняты из последующего подробного описания примерных неограничивающих иллюстративных вариантов осуществления вместе с чертежами, в которых:

Фиг.1 представляет собой вид из глаз пилота кабины воздушного судна, в которой предусмотрены рукоятки боковой ручки органа управления для пилота (для левой руки) и второго пилота (для правой руки) согласно одному варианту осуществления;

Фиг.2 представляет собой вид в перспективе справа рукоятки боковой ручки органа управления пилота (для левой руки), изображенной на фиг.1;

Фиг.3 и 4 представляют собой виды спереди и сзади в вертикальной проекции, соответственно, рукоятки боковой ручки органа управления, изображенной на фиг.2;

Фиг.5 представляет собой вид сверху рукоятки боковой ручки органа управления, изображенной на фиг.2;

Фиг.6 и 7 представляют собой виды справа и слева в вертикальной проекции, соответственно, рукоятки боковой ручки органа управления, изображенной на фиг.2; и

Фиг.8 и 9 представляют собой виды спереди и сзади в вертикальной проекции боковой ручки органа управления согласно другому варианту осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

На прилагаемой фиг.1 показан вид из глаз пилота на окружающую обстановку иллюстративной кабины АС воздушного судна, в которой расположены средства управления и приборы воздушного судна. Как может быть видно, рукоятки SS1 и SS2 боковой ручки органа управления пилота (для левой руки) и второго пилота (для правой руки) (далее иногда называемые просто «боковые ручки») расположены на боковых левой и правой консолях CL, CR кабины АС вблизи от сидений PS1, PS2 пилота и второго пилота, соответственно. Гибкий кожух FS1, FS2 может быть предусмотрен у каждой боковой ручки SS1, SS2 так, чтобы визуально прятать их механические и электрические соединения. Как может быть видно, панель СР управления не загорожена боковыми ручками SS1 и SS2 из-за их расположения сбоку от сидений PS1, PS2 на консолях CL, CR соответственно посредством этого обеспечивая пилотам лучший обзор приборов воздушного судна.

Следует понимать, что, несмотря не то, что будет описана боковая ручка органа управления воздушного судна, другие различные использования и устройства могут быть предусмотрены подобным образом с помощью боковой ручки, как описано в этом документе. Таким образом, ссылку на боковую ручку органа управления воздушно судна следует понимать как ссылку на ныне предпочтительный вариант осуществления, который не является ограничивающим его возможные итоговые использования.

На прилагаемых фиг.2-7 более подробно изображена боковая ручка SS1 пилота (для левой руки), при понимании, что боковая ручка SS2 второго пилота (для правой руки) является, по существу, ее зеркальным отображением. Таким образом, обсуждение ниже по отношению к боковой ручке SS1 пилота является в равной степени подходящим и уместным для боковой ручки SS2 второго пилота, которая не будет более подробно обсуждена для ясности.

Боковая ручка SS1 в целом состоит из верхней головки 10, стойки рукоятки 12 и нижнего основания 14, которые выполнены так, чтобы левая рука пилота могла комфортабельно размещаться на них, когда боковую ручку держат во время использования (см. фиг.2). Поверхность 16 опоры большого пальца простирается в целом наружу и вверх относительно стойки рукоятки 12. Как показано, например, на фиг.3, поверхность 16 опоры большого пальца поддерживается вогнутой простирающейся наружу поддерживающей стенкой 16b, которая соединяется с поверхностью опоры большого пальца у бокового в целом змеевидного края 16а. Край 16а простирается в целом наружу выпукло от его нижней области 16а₁ у стойки рукоятки 12 к выпуклой гребневой области 16а₂ и затем в целом вверх и вогнуто к его верхней области 16а₃ у головки 10. Поверхность 16 опоры большого пальца сама по себе является немного вогнутой, чтобы улучшать комфорт.

Головка 10 образует разделенную лицевую поверхность, образующую немного выпуклые или, по существу, плоские внутреннюю и наружную (по отношению к пилоту) лицевые поверхности 18, 20, расположенные сбоку рядом друг с другом. Внутренняя и наружная поверхности 18, 20, таким образом, соединены друг с другом у их заднего конца (по отношению к панели СР управления) и затем расходятся вперед друг от друга, так что первая находится на возвышении, которое ниже, чем у последней. Внутренняя и наружная поверхности 18, 20 включают в себя нажимные кнопки 18а, 20а, выступающие наружу из них. Нажимная кнопка 18а может, например, выполнять функцию обеспечения быстрого отключения автопилота и/или установки приоритета боковых ручек SS1 и SS2 (например, чтобы установить, какая из боковых ручек SS1 или SS2 может обеспечивать выходные сигналы активного управления поверхностями управления положением воздушного судна), тогда как нажимная кнопка 20а может быть использована как нажимная кнопка тактильного управления рулевым механизмом (TCS) (например, для того, чтобы позволить пилоту производить моментальную ручную коррекцию автопилота без отключения автопилота, чтобы разрешить ввод вручную изменений тангажа (вертикальной скорости)). Таким образом, для того, чтобы позволить пилоту больше тактильного ощущения для определения правильной из нажимных кнопок 18а, 29а (и посредством этого сведения к минимуму замешательства в том, какая из нажимных кнопок приводится в действие), внутренняя нажимная кнопка 18а находится на немного более низком возвышении по сравнению с наружной нажимной кнопкой 20а из-за разной угловой ориентации соответствующих лицевых поверхностей 18, 20.

В этом отношении, плоскость, тангенциальная к каждой из лицевых поверхностей 18, 20, наклонена в целом вверх и вперед (относительно панели СР управления) под разными углами. Угол наклона внутренней лицевой поверхности 18 относительно горизонтальной плоскости меньше, этот же угол наружной лицевой поверхности. Более того, угловая разница относительно горизонтальной плоскости между внутренней и наружной лицевыми поверхностями 18, 20 такова, что плоские верхние поверхности нажимных кнопок 18а, 20а, простирающихся наружу из лицевых поверхностей 18, 20, соответственно, образуют между ними угол, примерно, от 10° до, примерно, 15°, более предпочтительно, примерно, 13° (±0,25°).

Во время использования пилот будет захватывать боковую ручку SS1 так, чтобы ладонь пилота была помещена физически на стойку рукоятки 12 с большим пальцем, расположенным на поверхности 16 опоры большого пальца и поддерживаемым ею. Тогда пилот сможет манипулировать большим пальцем и пальцами так, чтобы иметь доступ к нажимным кнопкам различных систем, представленных на боковой ручке SS1. В этом отношении будет видно, что внутренняя нажимная кнопка 18а расположена, по существу, во внутренней углубленной выемке, образованной лицевой поверхностью 18 и Г-образными верхней и нижней стенками 18b, 18c, соединяющими нижнюю внутреннюю лицевую стенку 18 с верхней наружной лицевой стенкой 20. Как видно, боковая стенка 18с сужается от ее соединения с верхней стенкой 18b в направлении назад к соединению внутренней и наружной лицевых поверхностей 18, 20 так, чтобы быть в целом треугольной формы (несмотря на то, что она имеет немного выпуклую дугообразную конфигурацию). Углубленная выемка, образованная стенками 18b, 18с, таким образом, открыта на его внутренней стороне (со стороны пилота) для того, чтобы позволить большому пальцу пилота быть легко перемещенным от поверхности 16 опоры большого пальца для доступа к нажимной кнопке 18а и приведения ее в действие. Подобным образом большой палец пилота может быть удобно расположен для обеспечения доступа к нажимной кнопке, выступающей из наружной лицевой поверхности 20, и приведения ее в действие, причем в этом случае более низкое возвышение внутренней лицевой поверхности 18 относительно наружной лицевой поверхности 20 обеспечивает пилоту тактильную обратную связь расположения большого пальца.

Боковая ручка SS1 также включает в себя дополнительные нажимные кнопки 22, 24. Например, нажимная кнопка 22 может быть предусмотрена как переключатель связи «нажал-говори» (push-to-talk (PTT)) для обеспечения радиосвязи при нажатии, тогда как нажимная кнопка 24 может быть предусмотрена как включатель системы улучшенного видения (EVS) для того, чтобы позволить пилоту выбирать улучшенное видение (например, либо техническое зрение, либо инфракрасное зрение), отображаемое на приборах панели СР управления в кабине. Нажимная кнопка 22 выступает наружу и вперед (относительно панели СР управления), чтобы на нее воздействовать указательным (вторым) пальцем пилота. Нажимная кнопка 24 выступает наружу и вбок в направлении вниз от стенки 16b, поддерживающей большой палец, чтобы на нее воздействовать средним (третьим) пальцем пилота.

Нижняя вогнуто расширенная поверхность 14а поддержки ладони предусмотрена у нижнего основания 14 так, чтобы обеспечивать опору ладони для руки пилота. Как показано, например, на фиг.5 и 6, поверхность 14а поддержки ладони является удлиненной в направлении назад (относительно панели СР управления) так, чтобы обеспечивать улучшенную поддержку ладони пилота при захватывании боковой ручки SS1.

Наружная поверхность боковой ручки может быть предусмотрена с любым подходящим материалом для улучшения осязания. Например, как показано в варианте осуществления, изображенном на фиг.8 и 9 (который включает в себя такие же номерные обозначения, как на фиг.2-7, но отмеченные знаком штриха (’) для иллюстрирования подобных структур между ними), стойка рукоятки 12’ боковой ручки SS1 может быть предусмотрена с соприкасающимися с ладонью пилота областями 12а, которые образованы из резиноподобного эластомерного материала для того, чтобы посредством этого обеспечивать улучшенное ощущение захватывания. В качестве альтернативы, может быть предусмотрена металлизированная поверхность с шероховатостью поверхности или без нее при желании.

Несмотря на то, что изобретение было описано в связи с тем, что в настоящее время считается наиболее практичным и предпочтительным вариантом осуществления, следует понимать, что изобретение не должно быть ограничено описанным вариантом осуществления, но, наоборот, направлено на охват различных модификаций и эквивалентных компоновок, включенных в его сущность и объем.

Изобретение относится к рукоятке боковой ручки органа управления, в частности органа управления летательного аппарата. Рукоятка содержит основание, продолговатую стойку, простирающуюся вверх от основания, головку у верхней концевой части стойки, и поверхность опоры большого пальца, простирающуюся вбок и вверх относительно стойки. Причем головка включает в себя разделенную лицевую поверхность, ограничивающую внутреннюю лицевую и наружную лицевую поверхности, расположенные в плане рядом друг с другом, и внутреннюю и наружную нажимные кнопки. При этом плоские верхние поверхности нажимных кнопок образуют между ними угол от 10 до 15 градусов. Достигается обеспечение улучшенного качества оперирования в доступности различных функций системы. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Рукоятка боковой ручки органа управления, содержащая основание, продолговатую стойку рукоятки, простирающуюся вверх от основания, головку у верхней концевой части стойки рукоятки, и поверхность опоры большого пальца, простирающуюся вбок и вверх относительно стойки рукоятки, отличающаяся тем, что головка включает в себя разделенную лицевую поверхность, ограничивающую внутреннюю лицевую поверхность и наружную лицевую поверхность, расположенные в плане рядом друг с другом, и внутреннюю нажимную кнопку и наружную нажимную кнопку соответственно, причем плоские верхние поверхности упомянутой внутренней нажимной кнопки и упомянутой наружной нажимной кнопки, соответственно, образуют между ними угол от 10 до 15 градусов.

2. Рукоятка боковой ручки органа управления по п.1, в которой поверхность опоры большого пальца поддерживается вогнутой простирающейся наружу поддерживающей стенкой.

3. Рукоятка боковой ручки органа управления по п.2, в которой поддерживающая стенка соединяется с поверхностью опоры большого пальца по в целом змеевидному краю.

4. Рукоятка боковой ручки органа управления по п.3, в которой в целом змеевидный край простирается в целом наружу вогнуто от его нижней области у стойки рукоятки к выпуклой гребневой области и затем простирается от гребневой области в целом вверх и вогнуто к его верхней области у головки.

5. Рукоятка боковой ручки органа управления по п.1, в которой поверхность опоры большого пальца является вогнутой.

6. Рукоятка боковой ручки органа управления по п.1, в которой внутренняя лицевая поверхность расположена на возвышении, которое ниже, чем наружная лицевая поверхность.

7. Рукоятка боковой ручки органа управления по п.1, в которой внутренняя лицевая поверхность расположена на возвышении, которое ниже, чем наружная лицевая поверхность, так что внутренняя нажимная кнопка расположена во внутренней углубленной выемке, ограниченной внутренней лицевой поверхностью и L-образной парой верхней и боковой стенок.

8. Рукоятка боковой ручки органа управления по п.1, в которой внутренняя лицевая поверхность и наружная лицевая поверхность соединены друг с другом у их заднего конца, и расходятся вперед относительно друг друга так, что внутренняя лицевая поверхность находится на более низком возвышении по сравнению с наружной лицевой поверхностью.

9. Рукоятка боковой ручки органа управления по п.1, дополнительно содержащая переднюю нажимную кнопку, простирающуюся наружу из головки.

10. Рукоятка боковой ручки органа управления по п.2, дополнительно содержащая боковую нажимную кнопку сбоку от поддерживающей стенки опоры большого пальца.

11. Рукоятка боковой ручки органа управления по п.1, дополнительно содержащая эластомерный материал, покрывающий по меньшей мере часть стойки рукоятки.

12. Рукоятка боковой ручки органа управления по п.1, в которой основание включает в себя вогнуто расширенную поверхность поддерживания ладони.

13. Рукоятка боковой ручки органа управления по п.1, в которой поверхность поддерживания ладони вытянута в направлении назад.

14. Рукоятка боковой ручки органа управления по п.1, в которой упомянутые плоские верхние поверхности упомянутой внутренней нажимной кнопки и упомянутой наружной нажимной кнопки образуют между ними угол 13 ±0.25 градусов.

15. Воздушное судно, которое содержит рукоятку боковой ручки органа управления по любому из предшествующих пунктов.