[发明专利]一种基于电磁回复装置的线控汽车多自由度操纵杆

说明书

本发明设计了一种基于电磁回复装置的线控汽车多自由度操纵杆。该机构由滚球控制装置(1)、手柄(2)、垂向档位装置(3)、操纵杆底座(4)、平台连接杆(5)、控制圆盘(6)、多自由度平台(7)、电磁回复装置(8)组成。通过控制手柄(2)带动多自由度平台(7)实现对车辆的横向及纵向运动控制，通过滚球控制装置(1)控制线控悬架，进而控制车辆的俯仰、侧倾及对角的运动。通过垂向档位装置(3)对电磁回复装置的回复力进行调节，进而实现根据驾驶员的主观感受调节路面信息反馈的强度。本发明实现了对车辆俯仰和侧倾的控制，提高了车辆的行驶稳定性。通过电磁装置及相关结构设计，实现了路感反馈的模拟及调节，提升驾驶体验。

技术领域

本发明设计了一种基于电磁回复装置的线控汽车多自由度操纵杆。该机构不仅可用于控制车辆的转向、加速、制动，同时可通过顶端设置的滚球控制装置，通过主动悬架系统实现对车辆的俯仰及侧倾运动控制。通过多自由度平台及移动副处设置的电磁回复装置，实现驾驶过程中的手力反馈。

背景技术

由于线控技术取消了输入装置与执行机构之间的机械连接，可以实现对执行机构的精确控制，以实现对汽车的优化控制。因此，随着汽车技术的发展，线控技术成为汽车行业的发展趋势；同时，在城市工况下，交通拥堵现象日益严重。因此，一种体积较小，行驶灵活的四轮独立驱动/转向/制动线控电动汽车在未来有着较大的优势。这种车辆充分发挥底盘集成控制的优点，通过包括电控主动悬架在内的多种技术以提升车辆的行驶性能。该车辆的四轮转角独立且具有较大的自由度，因此可进行横行、斜行、原地转向等多种运动，在城市拥堵的空间内具有较大的灵活性。

同时，传统车辆以方向盘、加速踏板等作为输入，工作强度大，占用较大的车内空间；方向盘和转向柱等机构也会影响车辆的被动安全性受到影响。因此，采用操纵杆作为控制机构具有较大的优越性。通过设置操纵杆，可以将转向、制动、驱动等系统输入集中到一起，对于单臂特殊驾驶员来说更为方便，同时也更有利于集成控制。专利CN102582674B提出一种可控制车辆加速、转向、制动的二自由度力输出操纵杆。但是该装置未能实现驾驶过程中的力反馈控制,同时仅能实现两个自由度的控制，无法实现对线控悬架系统的控制。

发明内容

本发明设计了一种基于电磁回复装置的线控汽车多自由度的操纵杆机构。该机构不仅可通过操纵杆手柄2控制车辆的纵向及横向的运动，同时可通过滚球控制装置1控制主动悬架系统，进而控制车辆的俯仰及侧倾运动。通过对车辆更多自由度的控制，提高了车辆的行驶稳定性及极端路面下的通过性，并增加了驾驶员的驾驶乐趣。在操纵杆的多自由度平台7移动副处设置有电磁回复装置8，通过对电磁回复力的控制，可以实现驾驶过程中转向、驱动、制动的路感模拟。同时，操纵杆设置有垂向档位控制，可以实现对电磁回复力的调节，使驾驶员可以根据自己的喜好对力反馈的大小进行设置。

该控制四轮独立转向汽车的多自由度操纵杆机构，其组成包括滚球控制装置1、操纵杆手柄2、垂向档位装置3、操纵杆底座4、平台连接杆5、控制圆盘6、多自由度平台7、电磁回复装置8、下电磁铁9、复位弹簧10、上电磁铁11、内筒12、外筒13、位移传感器14、钢球15、弹簧16。其中，操纵杆手柄2位于操纵杆底座4的上方，平台连接杆5固连操纵杆手柄2及多自由度平台7并穿过操纵杆底座4，平台连接杆5与操纵杆底座4之间可上下滑动；操纵杆底座4内部包括滑动结构及垂向档位装置3；操纵杆底座4的下表面为球面，与之配合的控制圆盘6的上表面同为球面；控制圆盘6上开有圆孔，用以穿过平台连接杆5，实现对操纵杆手柄2的约束限制；控制圆盘6可绕着中心转动。