本发明专利技术公开一种智能人机交互式汽车油门踏板装置，包括踏板转轴轴系、控制轴系、滑动光轴轴系与离合器轴系，均安装在踏板支架上；踏板转轴轴系用于实现普通油门踏板的工作状态；控制轴系将动力经滑动光轴轴系传递给离合器轴系，离合器轴系中圆柱凸轮、滚轮、传力杆，带动压盘轴向运动，使压盘与摩擦盘结合锁死后，并由控制轴系的盘型凸轮实现对踏板力反馈控制；且滑动光轴轴系中的调节机构可调节滑动齿轮的轴向位置，在控制电机失效时，进入普通油门踏板工作状态。本发明专利技术能够实现普通油门踏板对发动机转速功率和行车速度的控制；且可以触觉反馈形式通过油门踏板主动向驾驶员反馈行车状态与路况信息，实现人机交互，辅助驾驶员改善驾驶行为。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种智能人机交互式汽车油门踏板装置，包括踏板转轴轴系、控制轴系、滑动光轴轴系与离合器轴系，均安装在踏板支架上；踏板转轴轴系用于实现普通油门踏板的工作状态；控制轴系将动力经滑动光轴轴系传递给离合器轴系，离合器轴系中圆柱凸轮、滚轮、传力杆，带动压盘轴向运动，使压盘与摩擦盘结合锁死后，并由控制轴系的盘型凸轮实现对踏板力反馈控制；且滑动光轴轴系中的调节机构可调节滑动齿轮的轴向位置，在控制电机失效时，进入普通油门踏板工作状态。本专利技术能够实现普通油门踏板对发动机转速功率和行车速度的控制；且可以触觉反馈形式通过油门踏板主动向驾驶员反馈行车状态与路况信息，实现人机交互，辅助驾驶员改善驾驶行为。【专利说明】一种智能人机交互式汽车油门踏板装置
本专利技术属于汽车驾驶辅助系统
，具体来说，是一种智能人机交互式汽车油门踏板装置。技术背景汽车油门踏板又称加速踏板，是驾驶员控制汽车发动机转速功率和行车速度的装置，属于汽车的关键配件之一。传统拉线式油门踏板如今在货运车辆上仍然普遍使用，其主要由踏板支架、油门踏板、细钢绳、复位弹簧组成，通过使用细钢绳直接将油门踏板与发动机节气门相连接，油门踏板的踩下深度与节气们的开度1:1对应。因此拉线式油门踏板结构简单，控制直接，但是控制精确性低，并且不能适应现在电控发动机的需要，导致燃烧不充分，燃油经济性和尾气排放性能差。由此，出于环保、经济、可控性等原因，以及汽车电子技术的进步，现在汽车开始广泛使用电子油门踏板。电子油门踏板的结构组成主要为踏板支架、油门踏板、角位移传感器、复位弹簧。角位移传感器的实质是一个可变电阻，装在踏板内，与油门踏板同轴机械连接，采集踏板转角信号，该信号经踏板控制系统采集处理后，发送至车辆CAN总线网络，车载电子控制单元E⑶通过CAN网络读取油门踏板位置信息，从而控制发动机的转速功率以及汽车的行车速度。因此电子油门踏板只是表征驾驶员的操作意向，而最终的发动机与行车速度控制权则交给了车载电子控制单元。随着电子通信技术的快速发展，智能交通系统(ITS)的研究与应用，汽车的控制正在快速地向智能化、网络化方向发展。然而无论是传统拉线式油门踏板，还是电子油门踏板，都是一个独立的控制单元，均未能融入到当今汽车智能化、网络化的控制系统；而且其功能也都是唯一的，即驾驶员通过控制油门踏板踩踏深度来控制发动机转速功率和汽车行驶速度。因此上述油门踏板统称为普通油门踏板。随着技术的进步，以及对汽车性能要求的提高，作为汽车上少数几个可以进行人机信息交互的单元，人们希望油门踏板能够实现更多的交互功能；然而普通油门踏板却仅仅起到了单向信息传递的作用，即驾驶员通过油门踏板实现对汽车的控制意图，而汽车却不能通过油门踏板将行车工况信息反馈于驾驶员。并且在实际道路行驶过程中，尤其是在城市道路跟车过程中，不同类型的驾驶员对油门踏板控制趋向不同，导致自车行驶速度、跟车时距、制动行为的不同，在行车安全性和燃油经济性方面产生很大的差异。研究表明在相同的行车工况下，激进的驾驶员会踩下较大的踩踏深度，造成较高的车速和较小的跟车时距，为了避免事故发生，进而做出更多的制动行为；这种驾驶行为不仅具有很高的危险性，而且还造成巨大的燃油浪费，降低了汽车的燃油经济性。
技术实现思路
针对现有普通油门踏板技术功能的不足，本专利技术提出一种智能人机交互式汽车油门踏板装置，融入到汽车整车控制网络，与车载电子控制单元以及道路交通系统结合，不仅能够实现普通油门踏板对发动机转速功率和行车速度的控制；而且可以作为一类汽车驾驶辅助系统的执行装置，以触觉反馈的形式通过油门踏板主动向驾驶员反馈行车状态信息和路况信息，实现人机信息双向交互，辅助驾驶员改善驾驶行为，合理控制油门踏板踩踏深度，引导驾驶员以理想的车速行车，从而避免加速过度、频繁制动等不良驾驶行为，并且可以降低交通事故发生率，减少交通拥堵；或者在汽车遇到潜在危险时，能够向驾驶员发出危险信息警告，及时规避潜在危险。此外，在驾驶员不要求其提供信息警告或不注重油耗时，可以通过车载电子控制单元关闭该踏板装置的主动反馈作用，使其仅处于普通油门踏板工作模式。本专利技术智能人机交互式汽车油门踏板装置，包括踏板支架以及由踏板转轴、第一带轮、角位移传感器、油门踏板与复位弹簧构成的踏板转轴轴系，由控制电机、主传动轴、主动齿轮与盘型凸轮构成的控制轴系，由滑动光轴、滑动齿轮与调节机构构成的滑动光轴轴系，以及由第一从动半轴、第二从动半轴、从动齿轮、圆柱凸轮、压盘、摩擦盘、复位卷簧、第二带轮、滚轮、传力杆与传动带构成的离合器轴系。所述踏板转轴轴系中，踏板转轴支撑并轴向定位在踏板支架上；踏板转轴的两端分别安装有第一带轮和角位移传感器；踏板转轴上还安装有油门踏板，并空套有复位弹簧；复位弹簧的两端分别与油门踏板和踏板支架固定。所述控制轴系中，控制电机固定在踏板支架上；主传动轴支撑并轴向定位在踏板支架上；主传动轴一端与控制电机输出轴同轴固连，另一端与盘型凸轮固连；主传动轴上还安装有同轴的主动齿轮。所述滑动光轴轴系中，滑动光轴支撑并轴向定位在踏板支架上；滑动齿轮空套在滑动光轴上，与控制轴系中主动齿轮啮合；所述调节机构采用拨叉调节方式，用来调节滑动齿轮在滑动光轴轴向上的位置。所述离合器轴系中，第一从动半轴与第二从动半轴的一端分别支撑并轴向定位在踏板支架上，且第一从动半轴的另一端空套在第二从动半轴另一端端面上开设的定位孔内。所述从动齿轮和圆柱凸轮同轴固定安装在第一从动半轴上；其中，从动齿轮与滑动光轴轴系的滑动齿轮啮合；圆柱凸轮的外表面周向上开有一段相互连通的凹槽A与凹槽B，凹槽A与凹槽B间具有夹角，且凹槽B与圆柱凸轮轴线垂直，通过凹槽A与凹槽B形成整体滚道；滚道内设置有滚轮。所述压盘空套在第一从动半轴上，摩擦盘固连在第二从动半轴上；其中，压盘与摩擦盘间存在间隙，且压盘边缘位置设计有U型限位槽，U型限位槽空套在滑动光轴轴系的滑动光轴上；压盘上固定安装有垂直于压盘的传力杆，传力杆与滚道内的滚轮转轴固连。当圆柱凸轮转动时，滚轮沿滚道滚动；滚轮通过传力杆推动压盘沿第一从动半轴轴向，向摩擦盘运动，最终滚轮由凹槽A进入到凹槽B内；且当滚轮由凹槽A进入到凹槽B后，压盘与摩擦盘处于紧密挤压接触状态；反之当滚轮反向滚动时，可通过传力杆牵拉压盘沿第一从动半轴轴向，向圆柱凸轮运动，最终滚轮由凹槽B进入到凹槽A内；且在滚轮进入到凹槽A过程中，压盘与摩擦盘分离。所述第二从动半轴上空套有复位卷簧，且其轴端固定安装有第二带轮；复位卷簧位于第二带轮与踏板支架间，两端分别与第二带轮和踏板支架固定；其中，第二带轮与踏板转轴轴系中的第一带轮间通过传动带相连；同时，控制轴系中的盘型凸轮位于第二带轮与第一带轮间，使盘型凸轮曲率半径最小处与传动带接触。上述结构的智能人机交互式汽车油门踏板装置，具有两种工作模式:I)普通油门踏板工作模式:控制电机处于断电状态，通过驾驶员踩踏油门踏板传送动力，带动踏板转轴转动对应角度；并由角位移传感器采集踏板转轴转动的角度信号，发送至车载电子控制单元，从而通过车载电子控制单元控制发动机的转速功率与行车速度；此时，离合器轴系的压盘与摩擦盘处于分离状态；且当踏板转轴转动时，第一带轮随之旋转，并带动传动带运动；由此本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种智能人机交互式汽车油门踏板装置，其特征在于：包括踏板支架以及由踏板转轴、第一带轮、角位移传感器、油门踏板与复位弹簧构成的踏板转轴轴系，由控制电机、主传动轴、主动齿轮与盘型凸轮构成的控制轴系，由滑动光轴、滑动齿轮与调节机构构成的滑动光轴轴系，以及由第一从动半轴、第二从动半轴、从动齿轮、圆柱凸轮、压盘、摩擦盘、复位卷簧、第二带轮、滚轮、传力杆与传动带构成的离合器轴系； 所述踏板转轴轴系中，踏板转轴支撑并轴向定位在踏板支架上；踏板转轴的两端分别安装有第一带轮和角位移传感器；踏板转轴上还安装有油门踏板，并空套有复位弹簧；复位弹簧的两端分别与油门踏板和踏板支架固定； 所述控制轴系中，控制电机固定在踏板支架上；主传动轴支撑并轴向定位在踏板支架上；主传动轴一端与控制电机输出轴同轴固连，另一端与盘型凸轮固连；主传动轴上还安装有同轴的主动齿轮； 所述滑动光轴轴系中，滑动光轴支撑并轴向定位在踏板支架上；滑动齿轮空套在滑动光轴上，与控制轴系中主动齿轮啮合；所述调节机构采用拨叉调节方式，用来调节滑动齿轮在滑动光轴轴向上的位置； 所述离合器轴系中，第一从动半轴与第二从动半轴的一端分别支撑并轴向定位在踏板支架上，且第一从动半轴的另一端空套在第二从动半轴另一端端面上开设的定位孔内；所述从动齿轮和圆柱凸轮同轴固定安装在第一从动半轴上；其中，从动齿轮与滑动光轴轴系的滑动齿轮啮合；圆柱凸轮的外表面周向上开有一段相互连通的凹槽A与凹槽B，凹槽A与凹槽B间具有夹角，且凹槽B与圆柱凸轮轴线垂直，通过凹槽A与凹槽B形成整体滚道；滚道内设置有滚轮；所述压盘空套在第一从动半轴上，摩擦盘固连在第二从动半轴上；其中，压盘与摩擦盘间存在间隙，且压盘边缘位置设计有U型限位槽，U型限位槽空套在滑动光轴轴系的滑动光轴上；压盘上固定安装有垂直于压盘的传力杆，传力杆与滚道内的滚轮转轴固连；当圆柱凸轮转动时，滚轮沿滚道滚动；滚轮通过传力杆推动压盘沿第一从动半轴轴向，向摩擦盘运动，最终滚轮由凹槽A进入到凹槽B内；且当滚轮由凹槽A进入到凹槽B后，压盘与摩擦盘处于紧密挤压接触状态；反之当滚轮反向滚动时，可通过传力杆牵拉压盘沿第一从动半轴轴向，向圆柱凸轮运动，最终滚轮由凹槽B进入到凹槽A内；且在滚轮进入到凹槽A过程中，压盘与摩擦盘分离；所述第二从动半轴上空套有复位卷簧，且第二从动半轴轴端固定安装有第二带轮；复位卷簧位于第二带轮与踏板支架间，两端分别与第二带轮和踏板支架固定；其中，第二带轮与踏板转轴轴系中的第一带轮间通过传动带相连；同时，控制轴系中的盘型凸轮位于第二带轮与第一带轮间，使盘型凸轮曲率半径最小处与传动带接触。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：林庆峰，赵芸辉，李升波，鲁光泉，王云鹏，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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