一种具有多重驾驶模式的操纵杆线控汽车控制结构.pdf

本发明介绍了一种适用于多驾驶手感模式的线控汽车操纵杆结构，集转向、制动、加速操作为一体。其特点是适用于多种驾驶手感模式，可根据驾驶员的个人需求调整该操纵系统手感。在该系统中，操纵杆为二自由度角度输出结构。横轴自由度对应转向操作，纵轴自由度对应加速、制动操作。在横向和纵向上分别布置磁流变阻尼器，其阻尼大小由电子控制单元控制，用以调整驾驶时手感轻重。该装置中：操纵杆通过铰链与箱体链接，在铰链上方设置十字空心支架将操纵杆运动限制在二自由度。同时，在十字支架内安装四组阻尼器和弹簧。阻尼器用以调整操纵手感，弹簧用于操纵后操纵杆复位。十字支架末端，有力传感器与弹簧相连，用以接收驾驶员操纵信息。

权利要求书
1.  一种具有多重驾驶模式的操纵杆线控汽车控制结构；其中操纵杆装置部分集转向、制动、加速操作为一体；操纵杆结构与路感反馈结构各提供四种模式，并相互匹配成四套不同驾驶模式系统，其特征在于：箱体内部底座上安装铰链结构，与操纵杆相连；铰链正上方，装有十字空心支架；操纵杆穿过支架中心，支架内部装有四组阻尼器和弹簧，分布于操纵杆前后左右四个方向，十字支架上设有长槽，支架末端，设有四个力传感器分别与四个弹簧相连。

2.  按照权利要求1中诉述的线控转向系统，其特征在于：十字支架安装在箱体内部，其中心位于铰链结构正上方，阻尼器装于弹簧内部，二者嵌在十字支架之内，同时，支架上开有长槽，保证操纵杆在槽内二自由度运动。

3.  按照权利要求1中诉述的线控转向系统，其特征在于：在操纵杆上与十字架等高度处安装滑动套筒结构，并通过设计操纵杆外形将套筒滑动控制在一定范围内，内一组阻尼弹簧装置与套筒相连，从而接受操纵杆运动信息，滑动套筒装置用于避免操纵杆摆动与阻尼弹簧装置的水平面运动产生干涉。

4.  按照权利要求1中诉述的线控转向系统，其特征在于：十字支架内部阻尼为磁流变阻尼，横向两个阻尼大小改变，可以改变转向操作手感的轻重，纵向两个阻尼大小改变，可以改变制动加速操作手感的轻重。

5.  按照权利要求1中诉述的线控转向系统，其特征在于：四个弹簧用于操纵杆复位，力传感器将弹簧上力的信息传给电子控制单元，经电子控制单元处理分析可以得到驾驶员驾驶意图。

6.  按照权利要求1中诉述的线控转向系统，其特征在于：在弹簧阻尼结构基础上，设置容错系统，当弹簧失效时，阻尼系统也可起到提供路感以及操纵杆回正的作用，并向驾驶员提供路感信息；如果阻尼系统失效，操纵杆失 去操纵手感的可调性；此时通过弹簧提供路感信息，仍能够保证系统的安全性。

说明书一种具有多重驾驶模式的操纵杆线控汽车控制结构
技术领域
本发明涉及一种具有多重驾驶模式的操纵杆线控汽车控制结构。通过此操纵杆可以完成加速、制动、转向操作。同时，其操作手感轻重可选。
背景技术
随着汽车电子技术与自动控制技术不断发展，线控技术成为当今汽车电子技术的研究热点，拥有良好的发展前景。传统机械系统中，制动踏板、加速踏板、转向盘等操纵结构相互独立，结构繁琐、占用车内空间大。与此同时，驾驶员对传统机械结构的操纵动作复杂、劳动强度大。线控技术突破传统机械结构的束缚，改变传统车辆的驾驶模式，有利于实现底盘集成控制。其中，操纵杆结构打破传统驾驶模式束缚，更能发挥线控技术优越性。
因此，本发明的设计是基于一种可将制动、加速、转向集成于一体的操纵杆线控结构。该结构可以取代传统机械系统中的踏板以及转向盘结构，既节省车内空间、减轻整车质量，又可以简化驾驶行为。与此同时，此结构提供多种可选择的驾驶手感轻重，适用于不同驾驶人群。
发明内容
该发明涉及一种操纵杆线控转向系统。其中操纵杆装置部分集转向、制动、加速操作为一体。操纵杆结构与路感反馈结构各提供四种模式，并相互匹配成四套不同驾驶模式系统。这四种手感模式从轻到重分别是：轻型、较轻型、较重型、重型。驾驶员可根据自己驾驶习惯以及力量大小选择适合自己的模式。其特征在于：箱体内部底座上安装铰链结构，与操纵杆相连。铰链正上方，装有十字空心支架。操纵杆穿过支架中心，支架内部装有四组阻尼器和弹簧，分布于操纵杆前后左右四个方向，十字支架上设有长槽，支架末端，设有四个力 传感器分别与四个弹簧相连。
其中，十字支架安装在箱体内部，其中心位于铰链结构正上方，阻尼器装于弹簧内部，二者嵌在十字支架之内，同时，支架上开有长槽，保证操纵杆在槽内二自由度运动。
在操纵杆上与十字架等高度处安装滑动套筒结构，并通过设计操纵杆外形将套筒滑动控制在一定范围内，内一组阻尼弹簧装置与套筒相连，从而接受操纵杆运动信息，滑动套筒装置用于避免操纵杆摆动与阻尼弹簧装置的水平面运动产生干涉。
十字支架内部阻尼为磁流变阻尼，横向两个阻尼大小改变，可以改变转向操作手感的轻重，纵向两个阻尼大小改变，可以改变制动加速操作手感的轻重。四个弹簧用于操纵杆复位，力传感器将弹簧上力的信息传给电子控制单元，经电子控制单元处理分析可以得到驾驶员驾驶意图。
除此之外，为保证系统安全性，在弹簧阻尼结构基础上，设置容错系统，当弹簧失效时，阻尼系统也可起到提供路感以及操纵杆回正的作用，并向驾驶员提供路感信息。如果阻尼系统失效，操纵杆失去操纵手感的可调性。此时通过弹簧提供路感信息，仍能够保证系统的安全性。
附图说明
附图给出了发明型基于汽车线控的可变操纵手感的集转向、制动、变速一体的操纵杆装置结构示意图。
图1是本发明型基于汽车线控的可变操纵手感的集转向、制动、变速一体的操纵杆装置的整体三维视图；
图2是本发明型基于汽车线控的可变操纵手感的集转向、制动、变速一体的操纵杆装置的正向视图；
图3是本发明型基于汽车线控的可变操纵手感的集转向、制动、变速一体的操纵杆装置的局部剖视图；
图4是本发明型基于汽车线控的可变操纵手感的集转向、制动、变速一体的操纵杆装置十字架结构俯视图。
图中的零件标标记如下:
1力传感器2纵向支架3操纵手柄4地脚螺栓5横向支架6十字支架7磁流变阻尼8弹簧9滑动套筒10操纵杆支架11操纵杆支架定位螺栓
具体实施方式
参照附图所示发明，本发明中对操纵杆结构的设计意在集成制动、加速、转向几种操纵结构。与此同时，该结构还可提供多种操纵手感。可根据驾驶员个人操作习惯以及力量大小进行选择。比如青年与老年、男性与女性可选择不同的驾驶手感。
参照附图1、3所示，操纵杆与底座通过铰链结构相连接，使操纵杆可围绕连接点进行转动。保证操纵杆多自由度运动无干涉，同时简化操纵杆安装装置，避免转动轴结构的复杂繁琐。在安装铰链的正上方，安装十字支架结构。此结构将操纵杆的运动限制在二自由度的同时，完成驾驶命令采集以及操纵手感的控制。
参照附图4所示，十字支架和阻尼弹簧结构都位于水平面内，操纵杆平衡位置位于其中心。为避免操纵杆摆动与阻尼弹簧结构水平面内运动干涉，将操纵杆与弹簧阻尼结构通过滑动套筒结构相连。在避免干涉的同时，又能够实现操纵杆带动阻尼弹簧结构在水平面内运动的目的。
当操纵杆在十字支架的横槽内左右运动时，对应转向命令。连接在横向弹簧两端的力传感器将弹簧上的压力信息传送给电子控制单元。电控单元对该信息 进行分析处理，得到驾驶员的转向命令并作用在转向执行机构上，从而完成转向指令。转向角度由操纵力的大小和作用时间共同决定。同理，操纵杆在十字支架的横槽内前后运动时，对应加速和制动命令。连接在纵向弹簧两端的力传感器将弹簧上的压力信息传送给电子控制单元。电子控制单元对该信息进行分析处理，得到驾驶员的加速、制动命令并作用在执行机构上，从而完成加速、制动指令。其中，操纵杆向前对应加速指令；操纵杆向后对应制动指令。加速和制动强度由操纵力的大小和作用时间共同决定。弹簧用于操纵杆复位，十字支架内部磁流变阻尼器用于调整操纵杆操纵手感轻重。将驾驶手感分为轻、较轻、较重、重四种。调节磁流变阻尼器输入电流大小控制阻尼大小，从而改变操纵手感类型。
为保证系统安全性，在弹簧阻尼结构基础上，设置容错系统，当弹簧失效时，阻尼系统也可起到提供路感以及操纵杆回正的作用，并向驾驶员提供路感信息。