專利名稱:基于汽車線控系統(tǒng)的集轉(zhuǎn)向、制動、變速于一體的操縱桿裝置的制作方法
基于汽車線控系統(tǒng)的集轉(zhuǎn)向、制動、變速于一體的操縱桿裝技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明型設(shè)計涉及一種基于汽車線控系統(tǒng)的集轉(zhuǎn)向、制動、變速于一體的操縱桿裝置,可以通過一個操縱桿同時控制汽車的轉(zhuǎn)向、變速、制動。
背景技術(shù):
隨著人們對汽車性能的要求,汽車線控技術(shù)將是未來汽車的發(fā)展的趨勢,這使得底盤集成控制將成為可能。考慮到傳統(tǒng)汽車具有轉(zhuǎn)向盤、換擋手柄、油門踏板、剎車踏板等復(fù)雜的操作機(jī)構(gòu),勞動強(qiáng)度大,占用車內(nèi)空間大。目前對于汽車線控系統(tǒng)的研究只要集中在制動、轉(zhuǎn)向等方面的理論控制算法的研究,而操縱桿的研究只要集中在機(jī)器人遠(yuǎn)程控制方面,但是對于應(yīng)用于汽車的研究并不多見。
所以,本發(fā)明即是基于線控技術(shù)的一般車輛中將轉(zhuǎn)向、加速、制動功能一體的操縱桿裝置的設(shè)計,這樣的話,操作者就可以用這一個操縱桿裝置取代傳統(tǒng)的汽車上復(fù)雜的操縱機(jī)構(gòu),從而為駕駛員提供更舒適的駕駛空間,而且也將會使操縱更加簡單化,使駕駛變得更加人性化。同時轉(zhuǎn)向操作具有力反饋裝置,可以實現(xiàn)對駕駛員的實時反饋路感信息。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的內(nèi)容在于充分發(fā)揮汽車線控技的優(yōu)越性,為實現(xiàn)汽車的集成控制,簡化駕駛員的操縱復(fù)雜度而開發(fā)的集轉(zhuǎn)向、制動、變速一體的操縱桿裝裝置。因此就要求機(jī)構(gòu)至少能采集到轉(zhuǎn)向、制動、變速三種不同的信號,通過ECU控制相應(yīng)的執(zhí)行器,進(jìn)而控制轉(zhuǎn)向、 制動、變速運動。為了實現(xiàn)上述三項功能,本發(fā)明利用操縱桿繞兩正交十字軸的兩個轉(zhuǎn)動自由度,使繞一根軸的旋轉(zhuǎn)運動的角度對應(yīng)汽車的轉(zhuǎn)向信號,繞一另根軸的正向旋轉(zhuǎn)運動為加速信號,負(fù)向旋轉(zhuǎn)為制動信號。這樣就可以實現(xiàn)利用操縱桿分別控制轉(zhuǎn)向、制動和變速的功能。
本發(fā)明的操縱桿裝置,其基于汽車線控系統(tǒng)的集轉(zhuǎn)向、制動、變速于一體,該操縱裝置的箱體內(nèi)有兩根正交的橫軸和縱軸。所述橫軸有兩直板,直板小孔內(nèi)安裝小橫槽。所述橫軸外端裝有扭轉(zhuǎn)彈簧和角度傳感器。所述縱軸上有矩形通槽,外端裝有角度傳感器、聯(lián)軸器、路感電機(jī),操縱桿滑套可以沿著操縱桿上下滑動,并由鎖緊螺母鎖緊固定。
其中該操縱桿裝置是操縱桿可以前后繞銷釘旋轉(zhuǎn),左右繞橫軸旋轉(zhuǎn)。操縱桿外面有外套,長度可以調(diào)節(jié),這樣不同的駕駛員可以根據(jù)自己的習(xí)慣調(diào)整操縱桿高度,通過螺母鎖緊。操縱桿的外套頂端有個大按鈕,是汽車?yán)劝粹o。在操縱桿上,另外還有轉(zhuǎn)向燈按鈕, 方便駕駛員打轉(zhuǎn)向燈。操縱桿采用中空結(jié)構(gòu),便于控制線可以從操縱桿內(nèi)部穿出,不會阻礙駕駛員的操縱行為,同時可少操縱桿的質(zhì)量。操縱桿首先穿過一個橫置的通槽,通槽兩端的小圓柱軸在兩小立板的小孔內(nèi)可以旋轉(zhuǎn)。該兩塊小直板與橫軸是一體的,通過手柄可以將運動傳遞給橫槽,然后橫槽通過小直板帶動橫軸繞軸承孔旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生繞橫軸的旋轉(zhuǎn)運動。
操縱桿通過縱軸上的縱槽,在縱槽的中央有小短圓柱銷,將操縱桿和縱軸鉸鏈連3接,使操縱桿可以繞銷軸轉(zhuǎn)動,帶動橫軸的旋轉(zhuǎn),且不與縱軸運動發(fā)生干涉。當(dāng)操縱桿左右旋轉(zhuǎn)的時候,通過將力傳遞給縱槽的內(nèi)壁,然后帶動縱軸繞軸承孔的旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)縱軸的旋轉(zhuǎn)運動??v軸和橫軸外伸端都裝有角度傳感器,縱軸最外端還有聯(lián)軸器,用來聯(lián)接縱軸和減速器輸入軸,而減速器輸出軸與小型電機(jī)相聯(lián)接,這個電機(jī)是為了提供可控的轉(zhuǎn)向阻力的。橫軸軸孔內(nèi)裝有扭轉(zhuǎn)彈簧,用來提供操縱桿前后旋轉(zhuǎn)時的阻力,也保證了操縱桿的自動回正功能,由于繞橫軸的運動是變速、制動用的,所以不需要電機(jī)提供可控旋轉(zhuǎn)阻力,只用扭轉(zhuǎn)彈簧保證手柄具有一定的阻力就可以了。
附圖給出了發(fā)明型基于汽車線控的集轉(zhuǎn)向、制動、變速一體的操縱桿裝置結(jié)構(gòu)示意圖
圖I是本發(fā)明型基于汽車線控的集轉(zhuǎn)向、制動、變速一體的操縱桿裝置的整體三維視圖2是本發(fā)明型基于汽車線控的集轉(zhuǎn)向、制動、變速一體的操縱桿裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的三維視圖3是本發(fā)明型基于汽車線控的集轉(zhuǎn)向、制動、變速一體的操縱桿裝置繞橫軸左右旋轉(zhuǎn)運動示意圖4是本發(fā)明型基于汽車線控的集轉(zhuǎn)向、制動、變速一體的操縱桿裝置繞縱軸前后旋轉(zhuǎn)運動示意圖。
圖中的零件標(biāo)標(biāo)記如下
I箱體2路感電機(jī)3縱軸角度傳感器4小橫槽5橫軸角度傳感器
6橫軸7軸承8縱軸9操縱桿10鎖緊螺母11操縱桿滑套
12汽車轉(zhuǎn)向燈按鈕13汽車?yán)劝粹o14聯(lián)軸器15行星齒輪減速器
16小圓柱軸17小軸套18扭轉(zhuǎn)彈簧19軸承蓋20墊塊具體實施方式
參照附圖所示發(fā)明,基于汽車線控的集轉(zhuǎn)向、制動、變速一體的操縱桿裝置主要是由以下部分組成箱體I、路感電機(jī)2、縱軸角度傳感器3、小橫槽4、橫軸角度傳感器5、橫軸6、軸承7、縱軸8、操縱桿9、鎖緊螺母10、操縱桿套柄U、汽車轉(zhuǎn)向燈按鈕12、汽車?yán)劝粹o13、聯(lián)軸14、行星齒輪減速器15、小圓柱軸16、小軸套17、扭轉(zhuǎn)彈簧18、軸承蓋19等零件組成,其中角度傳感器、聯(lián)軸器、行星齒輪減速器、路感電機(jī)可以在市場上采購。
參照附圖3所示操縱桿滑套11頂端的按鈕式汽車?yán)劝粹o,側(cè)面的兩個按鈕式轉(zhuǎn)向信號燈的按鈕,滑套11和操縱桿9都是空心結(jié)構(gòu),,控制線可以從里面穿出。而且操縱桿滑套11可以沿著操縱桿9上下伸縮滑動,用鎖緊螺母10鎖緊,使駕駛員可以根據(jù)自己喜好選擇操縱桿的長度。操縱桿9首先穿過小橫槽4,小橫槽4兩端是小圓柱軸,可以繞小軸套 17旋轉(zhuǎn)。小軸套17裝在橫軸6上兩塊直板的小孔內(nèi)。小橫槽4兩端小圓柱軸盡可能短些, 裝配時候先將小橫槽4斜插入軸孔內(nèi),然后壓入軸套17。裝配橫軸6時先將橫軸6斜裝入軸承孔內(nèi),然后再裝配軸承。橫軸6上還有扭轉(zhuǎn)彈簧,分別連接著橫軸6和箱體1,提供橫軸6的旋轉(zhuǎn)阻力。操縱桿9穿過縱軸8上的縱槽,縱槽中央有小孔,裝小圓柱軸16,操縱桿49上也有小孔,和小圓柱軸16鉸鏈連接。參照附圖4所示,縱軸8和行星齒輪減速器15通過聯(lián)軸器3聯(lián)接行星齒輪減速器15和路感電機(jī)2螺栓固定聯(lián)接,固定在墊塊20上面。裝配縱軸時,先將縱軸斜裝入軸承孔內(nèi),然后再裝軸承。操縱桿滑套11頂端有一按鈕,側(cè)面有兩按鈕,操縱桿9和滑套11都是空心結(jié)構(gòu).
參閱附圖3和附圖4,基于汽車線控的集轉(zhuǎn)向、制動、變速一體的操縱桿裝置的工作原理
當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)向操作時,左右轉(zhuǎn)動操縱桿9,這時,操縱桿上端在小橫槽4內(nèi)滑動,不影響橫軸6的運動,操縱桿的極限位置由小橫槽4的長度確定,在本設(shè)計中為40°。由于 9操縱桿下端插在縱軸8縱槽內(nèi),通過縱槽的阻礙,帶動縱軸8的旋轉(zhuǎn)。這時,縱軸角度傳感器3采集到縱軸8的轉(zhuǎn)角信號,知道駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖,將轉(zhuǎn)角信號送到相應(yīng)的轉(zhuǎn)向ECU 中,控制轉(zhuǎn)向電機(jī)實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。同時,根據(jù)汽車的行駛狀況,轉(zhuǎn)向ECU控制路感電機(jī),提供合適的模擬路感,使駕駛能感知路面情況。當(dāng)駕駛員完成轉(zhuǎn)向,松開手柄時,操縱桿9在路感電機(jī)的作用下自動回正。
當(dāng)駕駛員加速操縱時,向前推動操縱桿9,這時,操縱桿9下端繞著小圓柱軸16在縱軸8的縱槽內(nèi)滑動,不影響縱軸8運動。操縱桿9上端插在小橫槽4內(nèi),由于橫槽4內(nèi)壁的阻礙,操縱桿9帶動小橫槽4的運動,既有繞軸套17的旋轉(zhuǎn),又有繞橫軸6的旋轉(zhuǎn),保證操縱桿9在運動過程中始終和小橫槽4內(nèi)壁是面接觸,進(jìn)而帶動橫軸6的旋轉(zhuǎn),扭轉(zhuǎn)彈簧18 提供旋轉(zhuǎn)阻力。這時連接在橫軸6上的橫軸角度傳感器5就可測到轉(zhuǎn)角信號,知道駕駛員的加速意圖,將轉(zhuǎn)角信號送給驅(qū)動ECU中,控制汽車實現(xiàn)加速。當(dāng)松開手柄時,在扭轉(zhuǎn)彈簧的作用下自動回復(fù)到中央位置。當(dāng)需要制動時,只需要向后拉動操縱桿9,其原理和加速是一樣的。
當(dāng)既要轉(zhuǎn)向又要變速的時候,只需要推動操縱桿9就可以,使橫軸6和縱軸8同時旋轉(zhuǎn),不存在運動干涉,可以滿足駕駛要求。
以上的論述僅僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施例,是為了解釋和說明,并不是對本發(fā)明本身的限制。本發(fā)明并不局限于這里公開的特定實施例,而由所附的權(quán)利要求確定。另外,在前面的描述中的與特定的實施例有關(guān)的記載并不能解釋為對本發(fā)明的范圍或者權(quán)利要求中的使用的術(shù)語的定義的限制。所公開實施例的各種其它不同的實施例和各種不同的變形對于本領(lǐng)域技術(shù)員來說顯而易見的。但所有不背離本發(fā)明基本構(gòu)思的這些實施例、改變和變形均在所附權(quán)利要求范圍中。
權(quán)利要求
1.一種操縱桿裝置,其基于汽車線控系統(tǒng)的集轉(zhuǎn)向、制動、變速與一體,其特征在于 該操縱桿裝置的箱體(I)內(nèi)有兩根正交的橫軸(6)和縱軸(8),所述橫軸(6)上有兩直板, 直板小孔內(nèi)安裝小橫槽(4),所述橫軸(6)外端裝有扭轉(zhuǎn)彈簧(18)和角度傳感器(5),所述縱軸(8)上有矩形通槽,外端裝有角度傳感器(3)、聯(lián)軸器(14)、減速器(15)、路感電機(jī)(2),操縱桿滑套(11)可以沿操縱桿(9)上下滑動,并由鎖緊螺母(10)鎖緊固定。
2.按照權(quán)利要求I所述的操縱桿裝置,其特征在于所述橫軸(6)中部有一矩形通槽, 矩形通槽的中間有一個小圓柱孔一側(cè)外端安裝有扭轉(zhuǎn)彈簧(18)和角度傳感器(5)。
3.按照權(quán)利要求I所述的操縱桿裝置,其特征在于所述縱軸(8)中間有兩個連為一體的直板叉,直板叉上端有小圓柱孔,縱軸(8)外端聯(lián)接角度傳感器(3)、聯(lián)軸器(14)、減速器(15)、路感電機(jī)(16)。
4.按照權(quán)利要求I所述的操縱桿裝置,其特征在于所述小橫槽(4)中間有矩形通槽, 兩端有小圓柱軸,裝在縱軸(8)兩直板叉上的軸孔內(nèi)。
5.按照權(quán)利要求I所述的的操縱桿裝置,其特征在于所述操縱桿(9)在所述操縱桿滑套(11)內(nèi)部滑動部分截面是圓形,以下部分是截面是矩形,所述操作桿(9)和所述操縱桿滑套(11)都是中空的,控制按鈕連接導(dǎo)線從里面穿過。
6.按照權(quán)利要求I所述的的操縱桿裝置,其特征在于所述操縱桿滑套(11)頂端與側(cè)面均有按鈕。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于汽車線控系統(tǒng)的集轉(zhuǎn)向、制動、變速于一體的操縱桿裝置,可以通過一個操縱桿同時控制汽車的轉(zhuǎn)向、變速、制動。可以用這一個操縱桿裝置取代傳統(tǒng)的汽車上復(fù)雜的操縱機(jī)構(gòu),為駕駛員提供更舒適的駕駛空間,使汽車駕駛操縱更加簡單。該裝置中箱體1內(nèi)有兩根正交的橫軸6和縱軸8,橫軸6上有兩直板,直板小孔內(nèi)安裝小橫槽4,橫軸6外端裝有扭轉(zhuǎn)彈簧18和角度傳感器5??v軸8上有矩形通槽,外端裝有角度傳感器3、聯(lián)軸器14、減速器15、路感電機(jī)2。操縱桿滑套11可以沿操縱桿9上下滑動,并由鎖緊螺母10鎖緊固定。操縱桿滑套11頂端有一按鈕,側(cè)面有兩個按鈕,操縱桿9和操縱桿滑套11都是空心結(jié)構(gòu)。
文檔編號B60T7/10GK102530050SQ20121003380
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月16日
發(fā)明者侯嘉封, 孫俏, 袁昆, 趙鏡澈, 鄭宏宇, 郭陽子 申請人:吉林大學(xué)