CN101407176A - 车用手控油门的控制方法及其系统 - Google Patents

Abstract

一种车用手控油门的控制方法及其系统，方法包括：用手控制油门、用脚控制刹车、刹车与油门之间的联控、油门的独立工作、刹车的独立工作；系统包括：手控油门系统、脚控刹车系统、脚控刹车系统与手控油门系统的联控系统；其中手控油门系统包括设置在方向盘上和换档把手上的并联的手控油门、传感器、微电脑、执行器，其微电脑分别与手控油门装置、传感器、执行器连接。本系统将汽车的脚控油门变为手控油门，使脚部只有刹车一个踏板，从而解决了现有汽车一只脚即要控制刹车又要控制油门所发生的误踩油门现象，提高了驾驶的安全性。本手控油门技术适用于手排档、自动排档；左、右舵车辆及各种单一或混合能源车辆。

Description

车用手控油门的控制方法及其系统

技术领域

本发明涉及车用油门(本油门泛指使用燃油、燃气、电能及混合能源车辆的控制开关)的控制方法及系统，主要是指一种车用手控油门的控制方法及其系统。

背景技术

汽车的发明是人类社会进步的一个重要里程。自卡尔-奔驰于1885年研制出世界第一辆汽车100多年来，在社会生产和人们生活中起着越来越重要的作用。为了更好地服务于人类，汽车的设计者们始终围绕着安全、环保、操控、动力、舒适、经济等几大宗旨进行着不懈的努力。其中，驾驶的安全性是首要的。为减少车祸事故的发生及其危害，不少研究者作了大量努力，包括提高车辆自身安全性能(如加固车身、缩短刹车距离、增加ABS、ESC等)及增加车祸发生时的保护措施。

事实证明，由于现行车辆刹车踏板和油门踏板都在同一侧，都由一只脚控制，往往误将油门踏板当成刹车踏板，由此产生严重的事故。这已经成为汽车事故的一个主要方面，造成大量的人员伤亡和财产损失。如果能将脚踏油门改为手控油门，脚唯一踩到的就是刹车，这样就可从根本上避免误踩油门情况的发生。将有效的提高驾驶的安全性，同时改善驾驶的舒适度和减低油耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种车用手控油门的控制方法及其系统，该方法是将汽车的油门由脚控变为手控，使脚部只有刹车一个踏板，从而解决了现有汽车一只脚即要控制刹车又要控制油门所发生的误踩油门现象。

实现本发明的方法是：这种方法包括：

用手控制油门；

用脚控制刹车；

刹车与油门之间的联控；

油门的独立工作；

刹车的独立工作。

该方法还包括：

所述用手控制油门包括用左手或右手两个并联的系统来控制油门，实现发动机的怠速、加速、和减速。

所述用脚控制刹车包括用脚踩刹车踏板，实现制动系统工作。

所述刹车与油门之间的联控还包括所述制动系统与所述油门系统通过一单向触点式开关电路连接，车辆正常行驶情况下，开关处于常关状态：

a、当脚踩下刹车，在无效行程的最后部分时，触动单向触点式开关触点，开关接通，产生单个电流信号。该信号被发送到发动机微电脑，微电脑再把这个信号转换成指令使节气门回到怠速位置，这时发动机回到怠速；同时微电脑的指令也使手控油门回到初始状态；

b、继续脚踩刹车，这时单向触点式开关触点回位，开关回复常关状态，手控油门也处于初始状态，可随意用手控制油门的加减。同时制动系统开始工作；

c、放开脚踩刹车，在回位的过程中，不能有效触动单向触点式开关的触点，不会影响手控油门的操控。车辆将根据手控油门调控的位置保持怠速、中速、或高速的状态。

所述油门的独立工作包括：

a、在正常行驶状态下，可用手控制油门的大小；

b、在制动系统工作状态下，可用手控制油门的大小；

c、在手控油门开关处于某一位置时，只要不调动开关或采取制动操作，节气门将固定于一定开度，发动机将维持相应的转速；

所述刹车的独立工作包括用脚踩刹车踏板的方式来控制制动力的大小。

所述用手控制油门还包括通过手的控制产生电流、磁力、光度、位移、压力的大小变化，经相应传感器的累加或累减所产生的信号发送到发动机微电脑，微电脑再把这些信号转换成指令来控制节气门的大小，实现发动机的怠速、加速或减速。

实现本发明的系统是：这种系统包括：

一手控油门系统；

一脚控刹车系统；

一脚控刹车系统与手控油门系统的联控系统；其中

所述手控油门系统包括一手控油门装置、传感器、微电脑、执行器，其中微电脑分别与手控油门装置、传感器、执行器连接；

所述脚控刹车系统包括一刹车踏板、刹车总泵，ABS系统、刹车分泵、车轮转速传感器；

所述联控系统包括刹车踏板、单向触点式开关、手控油门装置、执行器，微电脑，其中微电脑分别与单向触点式开关、手控油门装置、执行器连接。

该系统还包括：

所述手控油门装置包括电位器或光电传感器或电磁传感器或位移传感器或压力传感器。

所述手控油门装置设置在方向盘上，其位置以手在把握方向盘时某只手的手指可方便操控为准。

所述手控油门装置设置在换挡器把手上或其附近，以手的手指可方便操控为准。

所述手控油门装置包括手指可操控的按压或推移或旋转方式所产生的电流或磁力或光度或位移或压力可变化信号。

所述设置于方向盘上和换挡器把手上的手控油门装置以并联的方式可相互累加或累减来控制油门。

所述刹车踏板可移位并扩大占据原油门踏板位置；刹车踏板四周与车内底板之间以手风琴折叠式风箱方式封闭。

所述刹车踏板移动杆上设有一单向旋转式拨杆，当刹车踏板移动杆从零位向下运动的过程中该拨杆的下端可触动单向触点开关，而反向运动时不产生有效触动。

所述手控油门系统可加装巡航控制系统，所述脚控刹车系统与手控油门系统的联控系统中的单向触点式开关与巡航控制系统的取消开关合并为一个控制开关，当脚踩下刹车时，只要所述控制开关的触点接通，产生的信号经发动机微电脑转换成指令，使节气门回到怠速位置，使手控油门回到初始状态，同时消除巡航状态。

本发明具有的有益效果：1、手控油门可以杜绝因误踏油门而致的车祸，提高车辆驾驶的安全性：2、手控油门可以有效地提高刹车的反应时间和准确性，有利于安全驾驶：3、手控油门可以使刹车踏板由外置式变为封闭式，杜绝了紧急刹车时因车内物品滚落于踏板下嵌顿，造成制动失灵的情况：4、手控油门将有效的减少右下肢的劳动强度，避免其疲劳或形成劳损：5、手控油门使没有巡航功能的车辆具备接近巡航的功能，使车辆行驶更为平稳和易于操控：6、手控油门与刹车间的点式取消联控，使手档汽车在上坡位启动更为方便。7、手控油门精细的操控和接近巡航的功能，使车辆行驶的油耗大约下降10％。

附图说明

图1是本发明的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：(以左舵车为例)

如图所示，本发明方法就是将现有汽车的脚踏油门改为手控油门，即通过手来操作油门的大小，为此需要解决两个问题：1、将手控油门(如电位器或光电传感器或电磁传感器等)设置在方向盘圈内的9至10点位和方向盘的圆心位(圆心位油门的设置是考虑当大弧度转弯时，双手都握持方向盘；在方向盘旋转1到2圈完成转弯时，需要加油，此时，以右手食指按压方向盘圆心位的油门是最方便的。该油门仅具备按压累加的功能即可。因完成转弯后，即可用其他油门来方便的操控)；或设置于另一只手操控的换挡把手上或其附近，使手指可以灵活操纵油门的大小；而且左右两手对油门的控制功能是并联的，即可以达到相互累加或累减的作用，从而实现车的加速或减速。同时，在手指不操纵油门时(离开油门)，油门不会像脚踏油门那样自动回位，而是具有定位功能，而依赖现有技术完全可以实现上述手控油门功能；2、刹车还是在脚上，这点不变。但刹车要增加一个功能，完成两个动作，第一个动作是：当踩下刹车时，在无效行程的最后部分，使手控油门失去功能，同时发动机的节气门(或电门、燃油、气门)回到初始状态；第二个动作是：继续下踩刹车，这时制动开始动作，同时手控油门恢复功能，即在刹车的同时还可以手控给油。当刹车结束后，脚刹自动回位。

工作原理：(以左舵车为例)

启动车，发动机处于怠速，挂上挡，车开始前行。用左手指操控安装在方向盘上或右手指操控换挡把手上任一手动油门，该手动油门如电脑鼠标上的滚轮一样(也可以采用调节音量的按压式、滑片式或旋转式可调开关)，向后滚动为加速(给油)，向前滚动为减速(收油)，滚轮动作将产生光电信号(或电位信号)的变化，该信号发送到发动机微电脑，微电脑再把这些信号转换成指令来控制节气门的大小，实现发动机的怠速、加速或减速。当刹车时，踏板在无效行程的最后部分会触动一个单向触点式开关，触点开关将电流变化信号发送到发动机微电脑，微电脑再把这个信号转换成指令使节气门回到怠速位置，这时发动机回到怠速，同时微电脑的指令也使手控油门回到初始状态(同时取消巡航功能)；继续踩踏板，触点开关复位，这时制动系统开始工作(制动系统可利用原车系统)，手控油门也可以正常加速(给油)、减速(收油)工作；当松开刹车踏板时，踏板复位(此时触点开关不动作)，刹车结束，实现了油门由脚控变为手控。

特点：

本发明是发明人多年来作为外科医生，从研究车祸发生的原因和人体工程学原理的角度对汽车进行的改进。本发明对汽车的操控结构和功能分布优化调整，取消了脚踏油门，改为手控油门并增加了刹车与油门的点式取消联动。使驾驶者在汽车操控的肢体分布上更合理，一定程度上改变了驾驶习惯，从而增加驾驶操作中的安全性而实现的。将脚踏油门改变为手控油门具有以下优点：

一，手控油门可以杜绝因误踏油门而致的车祸，提高车辆驾驶的安全性：

在日常发生的车辆碰撞事故中，不少原因是驾驶员踩刹车时误踩了油门。这是现行车辆设计中将刹车与油门并列于一只脚操作范围的结果。从人体工程学的角度看，两种截然相反功能的踏板，用一只脚以相同的操作方式交替进行控制是容易出现失误(误踩)的。在遭遇紧急或意外情况下，驾驶员出于本能，会下意识的急踩刹车。由于个人的精神状态(是否疲劳、注意力分散)及条件反射的形成模式或操控能力等的差异，初学者、疲劳及饮酒后或注意力不集中等均有较高发生误踏的机率。一旦误踩为油门，则发生碰撞或严重车祸是不可避免的。

取消脚踏油门后，右脚仅有刹车一个功能。在制动操作时，只有反应时间的差异而不会出现误踏。

二，手控油门可以有效地提高刹车的反应时间和准确性，有利于安全驾驶：

现行的油门和刹车同由右下肢操作。一般情况下，右脚多踏放于油门踏板上。当发生意外需要紧急刹车时，右脚必须先离开油门再转移到刹车踏板上。对于某些刹车和油门平面差异较大的车型，其右脚移动的距离更大。

手控油门实现后，右脚仅负责刹车功能，同时有条件加大刹车踏板的水平长度。在紧急刹车时，即使右脚没有放置于刹车踏板上，驾驶者下意识的踩刹车动作也会明显的较原来方式及时、有效。这将提高驾驶的安全性。

三，手控油门可以使刹车踏板由外置式变为封闭式，杜绝了紧急刹车时因车内物品滚落于踏板下嵌顿，造成制动失灵的情况：

目前使用的汽车，制动踏板均外置于驾驶舱底部前份。由于踏板需要较大动作行程，踏板、传动轴与驾驶舱底面之间存在较大间隙。当紧急刹车时，如驾驶室内有体积与以上间隙相近或稍小的物品(如饮料瓶、香水瓶、水杯等)可能掉落于驾驶舱地面并受惯性作用滚动嵌顿于刹车踏板下，致刹车操作不能进行而形成车祸。这方面的案例报道不在少数。

使用手控油门后，驾驶舱地面右前方仅剩余刹车踏板。有条件将踏板四周以手风琴折叠式风箱的方式与地面封闭。这样既不影响刹车踏板的运动，又能避免因物品嵌顿于踏板下空间而造成的制动失灵的危险，有利于提高驾驶的安全性。

四，手控油门将有效的减少右下肢的劳动强度，避免其疲劳或形成劳损：

现行的油门和刹车控制模式使右下肢在驾驶中始终处于作功的状态。尤其是在长途驾驶中，如果车辆不具备巡航功能，那么驾驶者必须靠右下肢始终保持对油门的压力。这种长时间固定肌张力的僵直状态会明显增加右下肢的疲劳和踝关节、足踝部肌群甚至小腿、髋或腰骶部的劳损；同时，长时间行驶中，由于右下肢持续的疲劳操作，也降低其操控的灵活性，在紧急刹车时由油门转换到刹车的反应时间会延长，增加了发生车祸的可能。

使用手控油门后，右下肢仅负责刹车的操作，大部分时间处于休息状态。一旦有紧急情况需要刹车，右下肢单一的反应动作会更准确和有效。

五，手控油门使没有巡航功能的车辆具备接近巡航的功能，使车辆行驶更为平稳和易于操控：

手控油门是由手指操纵控制器而实现对油门的加减，可以匀速的进行，使发动机的运转较为平稳。在达到满意速度时，油门可固定在相应的位置。只要路面没有较大的坡度，车辆将基本处于匀速运动，相当于巡航状态。这对于驾驶的稳定状态是很有益的。随着驾驶者对新的操控模式的熟悉，对油门的增、减会更加精细、平稳，车辆的运行也会更加平稳，同时将起到节省燃油的效果。

六，手控油门与刹车的点式取消联动，使手档汽车在上坡位启动更为方便：：(以左舵车为例)

当车辆行驶于上坡位时，手控油门处于开启状态。如果需要停车，在左脚踩下离合器的同时，右脚踩刹车。刹车在经过无效行程的最后部分时，将触动点式开关，使油门取消为零(类似于巡航状态的取消方式)，节气门关闭(或电门、燃油、气门关闭)。继续加压刹车，车辆可以停留于上坡位。如果重新启动，此时挂上低档位，开启手控油门并逐步加大，感觉车辆动力达到相当程度时，一边缓慢抬起离合器，同时逐步放开刹车，车辆将得以起步。此过程与原启动方法相同，只是将手闸用脚踏刹车替代，右手不需离开换挡把手去拉放手闸，操作更为方便而已。这对于城市中短时间停车或初学者更显其优势。

本手控油门技术适用于手排挡、自动排挡；左、右舵车辆。

实施例：以左舵车为例，左方向盘上的手控油门主要放置于9-10点方向盘圈内，以左手握方向盘时拇指方便操控为准，形状可类似于电脑鼠标的拨轮(也可以采用调节音量的按压式、滑片式或旋转式可调开关)，往后拨加大，往前推减小；在方向盘上的手控油门次要位置放置于方向盘的圆心部位，可设计为稍高或低于方向盘中央平面的圆形按钮，为按压累加的模式。当大幅度转弯，需要双手握方向盘转动后，方向盘圈内手控油门的位置一时难以找寻，此时如需加油，可以右手食指按压方向盘中央平面的圆形按钮。待回复到直线行驶，左手握方向盘时拇指可方便操控油门。右手的手控油门主要放置于换挡把手上，形状可类似于电脑鼠标，拨轮往上拨加大，往下推减小(此方式比较适应大众习惯，如用力上拨拨轮，也可享受轰油的乐趣)；右手的手控油门次选位置放置于换挡杆附近的平面或右手扶手的顶端，可用鼠标拨轮或水平推移式开关控制。

Claims (16)

1、一种车用手控油门的控制方法，其特征是所述方法包括：

A、用手控制油门；

B、用脚控制刹车；

C、刹车与油门之间的联控；

D、油门的独立工作；

E、刹车的独立工作。

2、如权利要求1所述的车用手控油门的控制方法，其特征是所述用手控制油门包括用左手或右手两个并联的系统来控制油门，实现发动机的怠速、加速或减速。

3、如权利要求1所述的车用手控油门的控制方法，其特征是所述用脚踩刹车踏板实现制动系统工作。

4、如权利要求1所述的车用手控油门的控制方法，其特征是所述刹车与油门之间的联控还包括所述制动系统与所述油门系统通过一单向触点式开关电路连接，车辆正常行驶情况下，开关处于常关状态：

a、当脚踩下刹车，在无效行程的最后部分时，触动单向触点式开关触点，开关接通，产生单个电流信号，该信号被发送到发动机微电脑，微电脑再把这个信号转换成指令使节气门回到怠速位置，这时发动机回到怠速；同时微电脑的指令也使手控油门回到初始状态；

b、继续脚踩刹车，这时单向触点式开关触点回位，开关回复常关状态，手控油门也处于初始状态，可随意用手控制油门的加减，同时制动系统开始工作；

c、放开脚踩刹车，在回位的过程中，不能有效触动单向触点式开关的触点，不会影响手控油门的操控，车辆将根据手控油门调控的位置保持怠速或中速或高速的状态。

5、如权利要求1所述的车用手控油门的控制方法，其特征是所述油门的独立工作包括：

a、在正常行驶状态下，可用手控制油门的大小；

b、在制动系统工作状态下，可用手控制油门的大小；

c、在手控油门开关处于某一位置时，只要不调动开关或采取制动操作，节气门将固定于一定开度，发动机将维持相应的转速。

6、如权利要求1所述的车用手控油门的控制方法，其特征是所述刹车的独立工作包括用脚踩刹车踏板的方式来控制制动力的大小。

7、如权利要求1或2所述的车用手控油门的控制方法，其特征是所述用手控制油门还包括通过手的控制产生电流或磁力或光度或位移或压力的大小变化，经相应传感器的累加或累减所产生的信号发送到发动机微电脑，微电脑再把这些信号转换成指令来控制节气门的大小，实现发动机的怠速、加速或减速。

8、一种车用手控油门的控制系统，其特征是所述系统包括：

一手控油门系统；

一脚控刹车系统；

一脚控刹车系统与手控油门系统的联控系统；其中

所述手控油门系统包括一含有传感器的手控油门装置、微电脑、执行器；

所述脚控刹车系统包括一刹车踏板、刹车总泵，ABS系统、刹车分泵、车轮转速传感器；

所述联控系统包括刹车踏板、单向触点式开关、手控油门装置、执行器，由微电脑分别连接。

9、如权利要求8所述的车用手控油门的控制系统，其特征是所述手控油门装置包括电位器或光电传感器或电磁传感器或位移传感器或压力传感器。

10、如权利要求8或9所述的车用手控油门的控制系统，其特征是所述手控油门装置设置在方向盘上，其位置以手在把握方向盘时某只手的手指可方便操控为准。

11、如权利要求8或9所述的车用手控油门的控制系统，其特征是所述手控油门装置设置在换挡器把手上或其附近，以手的手指可方便操控为准。

12、如权利要求8或9所述的车用手控油门的控制系统，其特征是所述手控油门装置包括手指可操控的按压或推移或旋转方式所产生的电流或磁力或光度或位移或压力可变化信号。

13、如权利要求8或9所述的车用手控油门的控制系统，其特征是所述设置于方向盘上和换挡器把手上的手控油门装置以并联的方式可相互累加或累减来控制油门。

14、如权利要求8所述的车用手控油门的控制系统，其特征是所述刹车踏板可移位并扩大占据原油门踏板位置；刹车踏板四周与车内底板之间以手风琴折叠式风箱方式封闭。

15、如权利要求8所述的车用手控油门的控制系统，其特征是所述刹车踏板移动杆上设有一单向旋转式拨杆，当刹车踏板移动杆从零位向下运动的过程中该拨杆的下端可触动单向触点开关，而反向运动时不产生有效触动。

16、如权利要求8所述的车用手控油门的控制系统，其特征是所述手控油门系统可加装巡航控制系统，所述脚控刹车系统与手控油门系统的联控系统中的单向触点式开关与巡航控制系统的取消开关合并为一个控制开关，当脚踩下刹车时，只要所述控制开关的触点接通，产生的信号经发动机微电脑转换成指令，使节气门回到怠速位置，使手控油门回到初始状态，同时消除巡航状态。

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