CN113643587A - 电动教练车的换挡模拟机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车驾驶模拟器技术领域，具体涉及一种电动教练车的换挡模拟机构，包括底座和训练模拟系统，所述底座上设有同步汽车驾驶室格局分布设置的座椅、方向盘模拟器、模拟表盘、换挡模拟器、离合模拟器、刹车模拟器和油门模拟器，所述方向盘模拟器、换挡模拟器、离合模拟器、刹车模拟器和油门模拟器电连接有将物理动作数据转换为电信号数据的传感器，所述底座上对应驾驶室车窗的位置设置有显示器；所述训练模拟系统包括：数据存储模块、场景设置模块、场景更新模块和数据分析模块。本发明能够在原地模拟真实的换挡操作，帮助学员提升换挡的熟练度。

Description

电动教练车的换挡模拟机构

技术领域

本发明涉及汽车驾驶模拟器技术领域，具体涉及一种电动教练车的换挡模拟机构。

背景技术

在科目三训练中，是学员通过科目二之后实际上路进行练习的阶段，主要练习的项目有起步、通过十字路口、直线行驶、前方会车及超越前方车辆、掉头和加减档、靠边停车等，这些训练项目对学员换挡的要求较高。由于在科目二训练中教练车是长期运行在怠速状态的，导致多数刚练习科目三的学员已经习惯了科二的慢速和一档，而到了科三实际练习的时候，换挡更是非常不熟练，容易出现以下问题：

1、每个档位位置不熟悉，容易越级加档；

2、档位和车速不匹配；

3、没有将离合器完全踩到底，又或者是挂档和踩离合器的顺序弄反，导致挂档位挂不进；

4、挂档时低头看档，车辆偏移。

其中，换挡不熟练容易在科目三考试中挂科，需学员花费更多的时间、金钱和精力去再次练习和考试。而且在科目三的实际训练中，学员对于换挡的练习，要么依靠良好的学习天赋在短时间掌握并熟练，要么花费更多的时间去反复练习。但是教练车一般配有多个学员，为了保证每个学员都有能练习，教练多是以短时间多次数的方式来让学员轮流驾驶学习，导致各个学员的练习时间有限，没有足够的时间针对性的练习。一般情况下，教练会让学员在原地上练习加减档练习，但原地练习对于学员在实际驾驶中的作用微乎其微。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动教练车的换挡模拟机构，能够在原地模拟真实的换挡操作，帮助学员提升换挡的熟练度。

为了达到上述目的，提供了一种电动教练车的换挡模拟机构，包括底座和训练模拟系统，所述底座上设有同步汽车驾驶室格局分布设置的座椅、方向盘模拟器、模拟表盘、换挡模拟器、离合模拟器、刹车模拟器和油门模拟器，所述方向盘模拟器、换挡模拟器、离合模拟器、刹车模拟器和油门模拟器电连接有将物理动作数据转换为电信号数据的传感器，所述底座上对应驾驶室车窗的位置设置有显示器；所述训练模拟系统包括：

数据存储模块：用于存储包含驾驶训练路线和随机车辆的训练场景模型数据；还用于存储驾驶指令集数据；

场景设置模块：用于在获取到驾驶需求时，从数据存储模块调取训练场景模型数据和驾驶指令集数据并加载到显示器中模拟训练场景；

场景更新模块：用于通过各个传感器采集学员根据驾驶指令集数据且在设定时间内做出的动作数据，并将动作数据同步更新到训练场景模型数据中；所述动作数据包括转向角度数据、换挡数据、离合数据、刹车数据和油门数据；

数据分析模块：用于获取表盘数据，并根据动作数据和驾驶指令集数据进行综合判断学员是否存在档位和车速不匹配、挂档和踩离合器的顺序出错、越级加减档、挂档时车辆偏移的问题，若存在，则进行问题记录与保存图像数据并分析动作数据的错误节点。

原理及优点：

1.座椅、方向盘模拟器、模拟表盘、换挡模拟器、离合模拟器、刹车模拟器和油门模拟器的设置，由于座椅、方向盘模拟器、模拟表盘、换挡模拟器、离合模拟器、刹车模拟器和油门模拟器均是同步汽车驾驶室格局分布设置的，学员坐在座椅上联动操作换挡模拟器、离合模拟器、刹车模拟器和油门模拟器可以模拟真实的驾车体验。其中档位的操作依赖多个模拟器联动控制，因此设置多个模拟器十分利于科目三中档位的学习。而且模拟器的设置相比真实的汽车其结构成本低，从而方便设置多台，以供多人同时的学习与训练。避免传统训练时间短，熟练度难提升的问题。

2.传感器、显示器和训练模拟系统的设置，传感器可以将物理动作数据转换为电信号数据，而电信号数据可交由训练模拟系统进行处理，并通过显示器进行显示。方便进一步模拟真实的驾车体验以及档位操作，从而提高档位操作训练的效果。

3.数据存储模块、场景设置模块和场景更新模块的设置，学员先向训练模拟系统输入驾驶需求，场景设置模块获取到驾驶需求后就会从数据存储模块调取训练场景模型数据和驾驶指令集数据并加载到显示器中模拟训练场景，从而完成科目三的考试模拟，学员提供科目三的考试模拟得到针对性的联系，从而提高档位操作训练的效果。

4.数据分析模块的设置，可以根据动作数据和驾驶指令集数据进行综合判断学员是否存在档位和车速不匹配、挂档和踩离合器的顺序出错、越级加减档、挂档时车辆偏移的问题，若存在，会进行问题记录与保存图像数据并分析动作数据的错误节点，方便帮助学员及时了解并改正档位操作的错误点，从而提高档位操作训练的效果。

进一步，所述表盘数据包括车速数据和转速数据，所述数据分析模块具体包括以下子模块：

档位车速分析子模块：用于根据车速数据和换挡数据进行综合判断学员是否存在档位和车速不匹配的问题，若存在，则进行问题记录与保存图像数据，并根据刹车数据和油门数据分析换挡数据的第一错误节点。

档位车速分析子模块的设置，可以根据车速数据和换挡数据进行综合判断学员是否存在档位和车速不匹配的问题，若存在，则进行问题记录与保存图像数据，以及分析具体错在哪里的第一错误节点，方便学员根据第一错误节点、问题记录与保存图像数据进行学习与改正，从而提高档位操作训练的效果。

进一步，所述数据分析模块具体还包括以下子模块：

档位离合分析子模块：用于根据离合数据和换挡数据进行综合判断学员是否存在挂档和踩离合器顺序出错的问题，若存在，则进行问题记录与保存图像数据，并分析换挡数据的第二错误节点。

档位离合分析子模块的设置，可以离合数据和换挡数据进行综合判断学员是否存在挂档和踩离合器顺序出错的问题，若存在，则进行问题记录与保存图像数据，以及分析具体错在哪里的第二错误节点，方便学员根据第二错误节点、问题记录与保存图像数据进行学习与改正，从而提高档位操作训练的效果。

进一步，所述数据分析模块具体包括以下子模块：

加减档分析子模块：用于根据车速数据、刹车数据、油门数据和换挡数据进行综合判断学员是否存在越级加减档的问题，若存在，则进行记录问题与保存图像数据，并分析换挡数据的第三错误节点。

加减档分析子模块的设置，可以根据车速数据、刹车数据、油门数据和换挡数据进行综合判断学员是否存在越级加减档的问题，若存在，则进行记录问题与保存图像数据，以及分析具体错在哪里的第三错误节点，方便学员根据第三错误节点、问题记录与保存图像数据进行学习与改正，从而提高档位操作训练的效果。

进一步，所述数据分析模块具体包括以下子模块：

挂档偏移分析子模块：用于根据转向角度数据和换挡数据进行综合判断学员是否存在换挡时车辆跑偏的问题，若存在，则进行记录问题与保存图像数据，并分析换挡数据的第四错误节点。

挂档偏移分析子模块的设置，可以根据转向角度数据和换挡数据进行综合判断学员是否存在换挡时车辆跑偏的问题，若存在，则进行记录问题与保存图像数据，以及分析具体错在哪里的第四错误节点，方便学员根据第四错误节点、问题记录与保存图像数据进行学习与改正，从而提高档位操作训练的效果。

进一步，所述训练模拟系统还包括：

问题标记模块：用于将根据第一错误节点、第二错误节点、第三错误节点和第四错误节点，以及分别对应的记录问题，对各自对应的图像数据进行错误标注并输出到显示器中。

问题标记模块的设置，能够进行错误标注并输出到显示器中，方便学员提供视频的方式学习与改正，从而提高档位操作训练的效果。

进一步，还包括换挡阻尼器件，所述换挡阻尼器件包括为换挡模拟器在X轴方向提供换挡阻力的X轴电子换挡阻尼器件和为换挡模拟器在Y轴方向提供换挡阻力的Y轴电子换挡阻尼器件，所述X轴电子换挡阻尼器件和Y轴电子换挡阻尼器件设置在换挡模拟器侧面。

换挡模拟器是模拟真实档位设置的，而手动挡通常是5个前进挡和1个倒档，其档位轨迹为水平设置的“王”字形，因此档位杆的移动主要是X轴和Y轴上单方向的移动。本方案中X轴电子换挡阻尼器件可以为换挡模拟器在X轴方向提供换挡阻力，Y轴电子换挡阻尼器件可以为换挡模拟器在Y轴方向提供换挡阻力，通过对换挡阻力的模拟，便于提升学员换挡的操作手感，从而提高换挡的操作效果。

进一步，所述X轴电子换挡阻尼器件和Y轴电子换挡阻尼器件均包括机架、机盒和连接绳，机盒的上下两端与机架之间设置有复位弹簧，机盒中空且左右两端设有通孔，所述通孔中贯穿有连杆，机盒中设有上下设置且用于夹持连杆的第一定滑轮和第二定滑轮，第一定滑轮和第二定滑轮上均设有电动刹车片，所述连杆的两端分别连接连接绳，所述连接绳连接换挡模拟器的档位杆。

档位杆往X轴或Y轴方向移动时，会带动连接绳运动，连接绳则带动连杆运动，由于连杆是设置在第一定滑轮和第二定滑轮之间的，而第一定滑轮和第二定滑轮上均设有电动刹车片，因此连杆运动的顺畅程度可以由电动刹车片进行调节，从而实现换挡阻力的模拟，以方便提高换挡的操作效果。而复位弹簧的设置，可以为档位杆在另一方向运动时，提供缓冲，避免连接绳断裂。

进一步，所述训练模拟系统还包括：

换挡阻力模拟模块：用于控制电动刹车片分别与第一定滑轮和第二定滑轮的接触松紧度来模拟换挡阻力。

换挡阻力模拟模块的设置，便于通过电动刹车片的控制实现换挡阻力的模拟，以方便提高换挡的操作效果。

进一步，所述训练模拟系统还包括：

问题练习模拟模块：用于根据第一错误节点、第二错误节点、第三错误节点和第四错误节点，以及分别对应的记录问题，通过场景设置模块从数据存储模块中调取训练场景模型数据并制定对应的换挡训练方案；

换挡阻力模拟模块：用于限制换挡模拟器进行不属于换挡训练方案中限制操作。

问题练习模拟模块的设置，通过制定对应的换挡训练方案便于针对问题点进行针对性的换挡联系。而换挡阻力模拟模块则可以限制换挡模拟器进行不属于换挡训练方案中限制操作，使得学员只能进行正确的换挡操作，从而养成正常的换挡操作习惯，以方便提高换挡的操作效果。

附图说明

图1为本发明实施例一种电动教练车的换挡模拟机构中训练模拟系统的流程框图；

图2为X轴电子换挡阻尼器件或Y轴电子换挡阻尼器件的局部剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：机架1、复位弹簧2、机盒3、电动刹车片4、第一定滑轮5、连杆6、第二定滑轮7、连接绳8、档位杆9。

实施例

一种电动教练车的换挡模拟机构，包括底座和训练模拟系统，所述底座上设有同步汽车驾驶室格局分布设置的座椅、方向盘模拟器、模拟表盘、换挡模拟器、离合模拟器、刹车模拟器和油门模拟器，还包括设置在换挡模拟器上的换挡阻尼器件。

所述换挡阻尼器件包括为换挡模拟器在X轴方向提供换挡阻力的X轴电子换挡阻尼器件和为换挡模拟器在Y轴方向提供换挡阻力的Y轴电子换挡阻尼器件，所述X轴电子换挡阻尼器件和Y轴电子换挡阻尼器件设置在换挡模拟器的相邻两个侧面上。

所述X轴电子换挡阻尼器件和Y轴电子换挡阻尼器件均包括机架1、机盒3和连接绳8，如图2所示，机盒3的上下两端与机架1之间设置有复位弹簧2，机盒3中空且左右两端设有通孔，所述通孔中贯穿有连杆6，机盒3中设有上下设置且用于夹持连杆6的第一定滑轮5和第二定滑轮7，第一定滑轮5和第二定滑轮7上均设有电动刹车片4，所述连杆6的两端分别连接连接绳8，所述连接绳8连接换挡模拟器的档位杆9。换挡模拟器上的边棱位置设置有若干金属环，金属环用于连接绳8穿过，以减小连接绳8与换挡模拟器边棱处的摩擦，同时为连接绳8提供变向的作用，使得连接绳8能够绷直，且在档位杆9变换档位时让连接绳8一起运动，从而带动连杆6运动。连杆6运动的流畅度由电动刹车片4与第一定滑轮5和第二定滑轮7的接触程度决定，从而可以通过控制电动刹车片4来实现档位换挡阻力的模拟，以方便提高换挡的学习效果。

所述方向盘模拟器、换挡模拟器、离合模拟器、刹车模拟器和油门模拟器电连接有将物理动作数据转换为电信号数据的传感器，所述底座上对应驾驶室车窗的位置设置有显示器；所述训练模拟系统包括服务器，其中显示器、方向盘模拟器、换挡模拟器、离合模拟器、刹车模拟器和油门模拟器均与服务器通信连接，方向盘模拟器、换挡模拟器、离合模拟器、刹车模拟器和油门模拟器采用现有的结构设计，本方案不涉及对其改进，因此不做赘述。基本如图1所示，所述服务器包括以下模块：

数据存储模块：用于存储包含驾驶训练路线和随机车辆的训练场景模型数据；还用于存储驾驶指令集数据；数据存储模块中可以存储多个训练场景模型数据，避免单一的场景引起学员的视觉疲劳，从而影响档位训练的学习效果。而驾驶指令集数据则是包括联系项目的指令，例如起步指令、十字路口通过指令、直线行驶指令、前方会车及超越前方车辆指令、掉头指令、加减档指令、靠边停车指令等。

场景设置模块：用于在获取到驾驶需求时，从数据存储模块调取训练场景模型数据和驾驶指令集数据并加载到显示器中模拟训练场景；

场景更新模块：用于通过各个传感器采集学员根据驾驶指令集数据且在设定时间内做出的动作数据，并将动作数据同步更新到训练场景模型数据中，并通过显示器显示用于操作反馈给学员查看。所述动作数据包括转向角度数据、换挡数据、离合数据、刹车数据和油门数据；所述表盘数据包括车速数据和转速数据；表盘数据可直接显示到显示器上，以方便节省位置，同时为换挡操作提供便利。

数据分析模块：用于获取表盘数据，并根据动作数据和驾驶指令集数据进行综合判断学员是否存在档位和车速不匹配、挂档和踩离合器的顺序出错、越级加减档、挂档时车辆偏移的问题，若存在，则进行问题记录与保存图像数据并分析动作数据的错误节点。

所述数据分析模块具体包括以下子模块：

档位车速分析子模块：用于根据车速数据和换挡数据进行综合判断学员是否存在档位和车速不匹配的问题，若存在，则进行问题记录与保存图像数据，并根据刹车数据和油门数据分析换挡数据的第一错误节点。

档位离合分析子模块：用于根据离合数据和换挡数据进行综合判断学员是否存在挂档和踩离合器顺序出错的问题，若存在，则进行问题记录与保存图像数据，并分析换挡数据的第二错误节点。

加减档分析子模块：用于根据车速数据、刹车数据、油门数据和换挡数据进行综合判断学员是否存在越级加减档的问题，若存在，则进行记录问题与保存图像数据，并分析换挡数据的第三错误节点。

挂档偏移分析子模块：用于根据转向角度数据和换挡数据进行综合判断学员是否存在换挡时车辆跑偏的问题，若存在，则进行记录问题与保存图像数据，并分析换挡数据的第四错误节点。

问题标记模块：用于将根据第一错误节点、第二错误节点、第三错误节点和第四错误节点，以及分别对应的记录问题，对各自对应的图像数据进行错误标注并输出到显示器中。

换挡阻力模拟模块：用于控制电动刹车片分别与第一定滑轮和第二定滑轮的接触松紧度来模拟换挡阻力。换挡阻力模拟模块的设置，便于通过电动刹车片的控制实现换挡阻力的模拟，以方便提高换挡的操作效果。

问题练习模拟模块：用于根据第一错误节点、第二错误节点、第三错误节点和第四错误节点，以及分别对应的记录问题，通过场景设置模块从数据存储模块中调取训练场景模型数据并制定对应的换挡训练方案；

换挡阻力模拟模块：还用于限制换挡模拟器进行不属于换挡训练方案中限制操作。问题练习模拟模块的设置，通过制定对应的换挡训练方案便于针对问题点进行针对性的换挡联系。而换挡阻力模拟模块则可以限制换挡模拟器进行不属于换挡训练方案中限制操作，使得学员只能进行正确的换挡操作，从而养成正常的换挡操作习惯，以方便提高换挡的操作效果。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.电动教练车的换挡模拟机构，其特征在于：包括底座和训练模拟系统，所述底座上设有同步汽车驾驶室格局分布设置的座椅、方向盘模拟器、模拟表盘、换挡模拟器、离合模拟器、刹车模拟器和油门模拟器，所述方向盘模拟器、换挡模拟器、离合模拟器、刹车模拟器和油门模拟器电连接有将物理动作数据转换为电信号数据的传感器，所述底座上对应驾驶室车窗的位置设置有显示器；所述训练模拟系统包括：

数据存储模块：用于存储包含驾驶训练路线和随机车辆的训练场景模型数据；还用于存储驾驶指令集数据；

场景设置模块：用于在获取到驾驶需求时，从数据存储模块调取训练场景模型数据和驾驶指令集数据并加载到显示器中模拟训练场景；

场景更新模块：用于通过各个传感器采集学员根据驾驶指令集数据且在设定时间内做出的动作数据，并将动作数据同步更新到训练场景模型数据中；所述动作数据包括转向角度数据、换挡数据、离合数据、刹车数据和油门数据；

数据分析模块：用于获取表盘数据，并根据动作数据和驾驶指令集数据进行综合判断学员是否存在档位和车速不匹配、挂档和踩离合器的顺序出错、越级加减档、挂档时车辆偏移的问题，若存在，则进行问题记录与保存图像数据并分析动作数据的错误节点。

2.根据权利要求1所述的电动教练车的换挡模拟机构，其特征在于：所述表盘数据包括车速数据和转速数据，所述数据分析模块具体包括以下子模块：

档位车速分析子模块：用于根据车速数据和换挡数据进行综合判断学员是否存在档位和车速不匹配的问题，若存在，则进行问题记录与保存图像数据，并根据刹车数据和油门数据分析换挡数据的第一错误节点。

3.根据权利要求2所述的电动教练车的换挡模拟机构，其特征在于：所述数据分析模块具体还包括以下子模块：

档位离合分析子模块：用于根据离合数据和换挡数据进行综合判断学员是否存在挂档和踩离合器顺序出错的问题，若存在，则进行问题记录与保存图像数据，并分析换挡数据的第二错误节点。

4.根据权利要求3所述的电动教练车的换挡模拟机构，其特征在于：所述数据分析模块具体包括以下子模块：

加减档分析子模块：用于根据车速数据、刹车数据、油门数据和换挡数据进行综合判断学员是否存在越级加减档的问题，若存在，则进行记录问题与保存图像数据，并分析换挡数据的第三错误节点。

5.根据权利要求4所述的电动教练车的换挡模拟机构，其特征在于：所述数据分析模块具体包括以下子模块：

挂档偏移分析子模块：用于根据转向角度数据和换挡数据进行综合判断学员是否存在换挡时车辆跑偏的问题，若存在，则进行记录问题与保存图像数据，并分析换挡数据的第四错误节点。

6.根据权利要求5所述的电动教练车的换挡模拟机构，其特征在于：所述训练模拟系统还包括：

问题标记模块：用于将根据第一错误节点、第二错误节点、第三错误节点和第四错误节点，以及分别对应的记录问题，对各自对应的图像数据进行错误标注并输出到显示器中。

7.根据权利要求6所述的电动教练车的换挡模拟机构，其特征在于：还包括换挡阻尼器件，所述换挡阻尼器件包括为换挡模拟器在X轴方向提供换挡阻力的X轴电子换挡阻尼器件和为换挡模拟器在Y轴方向提供换挡阻力的Y轴电子换挡阻尼器件，所述X轴电子换挡阻尼器件和Y轴电子换挡阻尼器件设置在换挡模拟器侧面。

8.根据权利要求7所述的电动教练车的换挡模拟机构，其特征在于：所述X轴电子换挡阻尼器件和Y轴电子换挡阻尼器件均包括机架、机盒和连接绳，机盒的上下两端与机架之间设置有复位弹簧，机盒中空且左右两端设有通孔，所述通孔中贯穿有连杆，机盒中设有上下设置且用于夹持连杆的第一定滑轮和第二定滑轮，第一定滑轮和第二定滑轮上均设有电动刹车片，所述连杆的两端分别连接连接绳，所述连接绳连接换挡模拟器的档位杆。

9.根据权利要求8所述的电动教练车的换挡模拟机构，其特征在于：所述训练模拟系统还包括：

换挡阻力模拟模块：用于控制电动刹车片分别与第一定滑轮和第二定滑轮的接触松紧度来模拟换挡阻力。

10.根据权利要求9所述的电动教练车的换挡模拟机构，其特征在于：所述训练模拟系统还包括：

问题练习模拟模块：用于根据第一错误节点、第二错误节点、第三错误节点和第四错误节点，以及分别对应的记录问题，通过场景设置模块从数据存储模块中调取训练场景模型数据并制定对应的换挡训练方案；

换挡阻力模拟模块：用于限制换挡模拟器进行不属于换挡训练方案中限制操作。

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