[發明專利]一種基于電磁回復裝置的線控汽車多自由度操縱桿

有效

• 申請號: 201710794249.8
• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號: CN107471948B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 鄭宏宇;楊碩;王琳琳
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B60G17/00
• 分類號: B60G17/00;B62D1/14;B60K26/02;B60T7/10
• 代理公司: 長春市恒譽專利代理事務所(普通合伙) 22212
• 代理人: 李榮武

1.一種基于電磁回復裝置的線控汽車多自由度操縱桿，其特征在于：其組成包括滾球控制裝置(1)、手柄(2)、垂向檔位裝置(3)、操縱桿底座(4)、平臺連接桿(5)、控制圓盤(6)、多自由度平臺(7)、電磁回復裝置(8)；其特征在于，手柄(2)位于操縱桿底座(4)的上方，平臺連接桿(5)固連手柄(2)及多自由度平臺(7)并穿過操縱桿底座(4)，平臺連接桿(5)與操縱桿底座(4)之間可上下滑動；操縱桿底座(4)內部包括滑動結構及垂向檔位裝置(3)；操縱桿底座(4)的下表面為球面，與之配合的控制圓盤(6)的上表面同為球面；控制圓盤(6)上開有圓孔，用以穿過平臺連接桿(5)，實現對手柄(2)的約束限制；控制圓盤(6)可繞著中心轉動。

2.按照權利要求1所述的基于電磁回復裝置的線控汽車多自由度操縱桿，其特征在于：所述電磁回復裝置(8)設置在多自由度平臺(7)的移動副處，由內筒(12)及外筒(13)組成，并在內筒(12)處設置有復位彈簧(10)；在復位彈簧(10)設置有上電磁鐵(11)及下電磁鐵(9)；當多自由度平臺(7)由平衡狀態運動至某一位置時，復位彈簧(10)發生形變，提供回復力；控制上電磁鐵(11)和下電磁鐵(9)的極性相同，此時兩者相斥，通過對電磁鐵的磁性強度進行控制，可實現對在多自由度平臺(7)發生移動時的回復力進行控制；通過控制力反饋，實現對轉向、驅動及制動過程中路感的綜合模擬。

3.按照權利要求2所述的基于電磁回復裝置的線控汽車多自由度操縱桿，其特征在于：所述電磁回復裝置(8)上設置有傳感器(14)；當操縱桿帶動多自由度平臺(7)運動時，移動副上的傳感器(14)測量得到三個電磁回復裝置(8)的位移量和力并輸出到電子控制單元中，通過電子控制單元的綜合計算，可以得到多自由度平臺(7)的運動狀態，進而得到手柄(2)的運動狀態；據此對車輛的轉向及驅動、制動進行控制。

4.按照權利要求1所述的基于電磁回復裝置的線控汽車多自由度操縱桿，其特征在于：所述垂向檔位裝置(3)包括彈簧(16)、鋼球(15)及限位槽，彈簧(16)將鋼球(15)抵于平臺連接桿(5)處；當手柄(2)帶動平臺連接桿(5)上下移動時，鋼球(15)卡入平臺連接桿(5)上相應的限位槽中，即可用以限制操縱桿底座(4)垂向移動；通過對多自由度平臺(7)垂向的調節，可進而調節移動副處上電磁鐵(11)及下電磁鐵(9)二者間的距離；由于電磁鐵之間的斥力大小與二者間的距離有關，因此駕駛員可通過對垂向的調節使其按照個人喜好對路感反饋的強度進行調節。

5.按照權利要求1所述的基于電磁回復裝置的線控汽車多自由度操縱桿，其特征在于：所述滾球控制裝置(1)的應用情況如下，在車輛轉向過程中，通過對滾球控制裝置(1)的橫向滾動，實現對車輛側傾運動的控制，提高駕駛舒適性；當車輛處于上、下坡工況時，通過對滾球控制裝置(1)的縱向滾動，對車輛的俯仰方向進行控制，上坡時使重心靠前，下坡時使重心靠后，以提高車輛的縱向穩定性；由于車輛側傾及俯仰的控制增加了駕駛員的操縱難度，本發明通過滾球控制裝置(1)的形式，實現指令信號的發送，即僅給電子控制單元對俯仰或側傾自由度控制的信號，而對于俯仰及側傾量的控制量通過電子控制單元的計算得到。

6.按照權利要求1所述的基于電磁回復裝置的線控汽車多自由度操縱桿，其特征在于：所述控制圓盤(6)中心設計為圓孔，穿過平臺連接桿(5)，以限制手柄(2)在運動過程中的范圍；控制圓盤(6)上下兩面均為球面，上面作為球副與操縱桿底座(4)配合，使操縱桿底座(4)與手柄(2)可在其上滑動，進而帶動平臺連接桿(5)和多自由度平臺(7)共同運動；所述操縱桿適用于全線控電動汽車，當操縱桿向縱向移動時，可控制汽車的驅動及制動；當操縱桿橫向移動時，可控制汽車的轉向；同時，該車具有橫行、斜行等多種運動模式；當車輛進行斜行時，為了降低操縱難度，使操縱更加簡便，設置控制圓盤(6)可繞中心旋轉，并設置相關傳感器；在控制圓盤(6)處設置標記，控制標記所指方向即為車輛斜行的方向。