[發明專利]一種智能人機交互式汽車油門踏板裝置

有效

• 申請號: 201410031194.1
• 申請日: 2014-01-22
• 公開（公告）號: CN103895511A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 林慶峰;趙蕓輝;李升波;魯光泉;王云鵬
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;清華大學
• 主分類號: B60K26/02
• 分類號: B60K26/02
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明屬于汽車駕駛輔助系統技術領域，具體來說，是一種智能人機交互式汽車油門踏板裝置。

技術背景

汽車油門踏板又稱加速踏板，是駕駛員控制汽車發動機轉速功率和行車速度的裝置，屬于汽車的關鍵配件之一。傳統拉線式油門踏板如今在貨運車輛上仍然普遍使用，其主要由踏板支架、油門踏板、細鋼繩、復位彈簧組成，通過使用細鋼繩直接將油門踏板與發動機節氣門相連接，油門踏板的踩下深度與節氣們的開度1:1對應。因此拉線式油門踏板結構簡單，控制直接，但是控制精確性低，并且不能適應現在電控發動機的需要，導致燃燒不充分，燃油經濟性和尾氣排放性能差。由此，出于環保、經濟、可控性等原因，以及汽車電子技術的進步，現在汽車開始廣泛使用電子油門踏板。電子油門踏板的結構組成主要為踏板支架、油門踏板、角位移傳感器、復位彈簧。角位移傳感器的實質是一個可變電阻，裝在踏板內，與油門踏板同軸機械連接，采集踏板轉角信號，該信號經踏板控制系統采集處理后，發送至車輛CAN總線網絡，車載電子控制單元ECU通過CAN網絡讀取油門踏板位置信息，從而控制發動機的轉速功率以及汽車的行車速度。因此電子油門踏板只是表征駕駛員的操作意向，而最終的發動機與行車速度控制權則交給了車載電子控制單元。

隨著電子通信技術的快速發展，智能交通系統（ITS）的研究與應用，汽車的控制正在快速地向智能化、網絡化方向發展。然而無論是傳統拉線式油門踏板，還是電子油門踏板，都是一個獨立的控制單元，均未能融入到當今汽車智能化、網絡化的控制系統；而且其功能也都是唯一的，即駕駛員通過控制油門踏板踩踏深度來控制發動機轉速功率和汽車行駛速度。因此上述油門踏板統稱為普通油門踏板。隨著技術的進步，以及對汽車性能要求的提高，作為汽車上少數幾個可以進行人機信息交互的單元，人們希望油門踏板能夠實現更多的交互功能；然而普通油門踏板卻僅僅起到了單向信息傳遞的作用，即駕駛員通過油門踏板實現對汽車的控制意圖，而汽車卻不能通過油門踏板將行車工況信息反饋于駕駛員。并且在實際道路行駛過程中，尤其是在城市道路跟車過程中，不同類型的駕駛員對油門踏板控制趨向不同，導致自車行駛速度、跟車時距、制動行為的不同，在行車安全性和燃油經濟性方面產生很大的差異。研究表明在相同的行車工況下，激進的駕駛員會踩下較大的踩踏深度，造成較高的車速和較小的跟車時距，為了避免事故發生，進而做出更多的制動行為；這種駕駛行為不僅具有很高的危險性，而且還造成巨大的燃油浪費，降低了汽車的燃油經濟性。

發明內容

針對現有普通油門踏板技術功能的不足，本發明提出一種智能人機交互式汽車油門踏板裝置，融入到汽車整車控制網絡，與車載電子控制單元以及道路交通系統結合，不僅能夠實現普通油門踏板對發動機轉速功率和行車速度的控制；而且可以作為一類汽車駕駛輔助系統的執行裝置，以觸覺反饋的形式通過油門踏板主動向駕駛員反饋行車狀態信息和路況信息，實現人機信息雙向交互，輔助駕駛員改善駕駛行為，合理控制油門踏板踩踏深度，引導駕駛員以理想的車速行車，從而避免加速過度、頻繁制動等不良駕駛行為，并且可以降低交通事故發生率，減少交通擁堵；或者在汽車遇到潛在危險時，能夠向駕駛員發出危險信息警告，及時規避潛在危險。此外，在駕駛員不要求其提供信息警告或不注重油耗時，可以通過車載電子控制單元關閉該踏板裝置的主動反饋作用，使其僅處于普通油門踏板工作模式。

本發明智能人機交互式汽車油門踏板裝置，包括踏板支架以及由踏板轉軸、第一帶輪、角位移傳感器、油門踏板與復位彈簧構成的踏板轉軸軸系，由控制電機、主傳動軸、主動齒輪與盤型凸輪構成的控制軸系，由滑動光軸、滑動齒輪與調節機構構成的滑動光軸軸系，以及由第一從動半軸、第二從動半軸、從動齒輪、圓柱凸輪、壓盤、摩擦盤、復位卷簧、第二帶輪、滾輪、傳力桿與傳動帶構成的離合器軸系。

所述踏板轉軸軸系中，踏板轉軸支撐并軸向定位在踏板支架上；踏板轉軸的兩端分別安裝有第一帶輪和角位移傳感器；踏板轉軸上還安裝有油門踏板，并空套有復位彈簧；復位彈簧的兩端分別與油門踏板和踏板支架固定。

所述控制軸系中，控制電機固定在踏板支架上；主傳動軸支撐并軸向定位在踏板支架上；主傳動軸一端與控制電機輸出軸同軸固連，另一端與盤型凸輪固連；主傳動軸上還安裝有同軸的主動齒輪。

所述滑動光軸軸系中，滑動光軸支撐并軸向定位在踏板支架上；滑動齒輪空套在滑動光軸上，與控制軸系中主動齒輪嚙合；所述調節機構采用撥叉調節方式，用來調節滑動齒輪在滑動光軸軸向上的位置。