CN114954002B - 一种汽车中控系统和仪表控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车中控系统和仪表控制装置及控制方法，包括承载壳、芯轴、承载弹簧、按键开关、踏板、通讯端口、弹性盖板、电源端口及驱动电路，芯轴与承载壳侧壁间通过导向槽滑动连接，并将承载壳内分割为至少两个操控腔，芯轴底部与承载壳底部间承载弹簧连接，承载壳、芯轴间另设一个与芯轴同轴分布的按键开关，同时各操控腔均设至少一个与按键开关，承载腔上端面设踏板，踏板下端面通过承载弹簧与按键开关连接。其控制方法包括系统预设和车辆操控等两个步骤。本发明有效的降低了传统手动操作时，因对中控及仪表操控而导致驾驶员首部无法有效对车辆进行操控，同时眼部也易因受到操控动作影响而无法连续有效的对路况进行观察的弊端。

Description

一种汽车中控系统和仪表控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及一种汽车中控系统和仪表控制装置及控制方法，属于车辆设备技术领域。

背景技术

目前在车辆在使用中，驾驶员在于车辆的中控系统、仪表板等设备进行操控交互作业时，尤其时当前的汽车中的智能车机系统在使用中，往往需要驾驶人员直接通过手动进行相关操作或通过语音进行相关操作，且在进行语音交互操控时，语音信号的识别又极易受到外部环境的干扰，发生识别错误的几率也相对较高，且在发生语音识别错误时需要驾驶人员进行手动操作或再次语音操作以修正错误操控，因此一方面造成驾驶人员双手及双眼需要频繁离开方向盘等设备且不能有效的对路况进行观察，另一方面频繁纠错也易造成驾驶员精神浪费问题，因此当前传统的车辆中控及仪表操控方式不利于交通安全，给车辆运行造成了极大的安全隐患。

发明内容

为了解决现有技术上的不足，本发明提供一种汽车中控系统和仪表控制装置及方法。

一种汽车中控系统和仪表控制装置，包括承载壳、芯轴、承载弹簧、按键开关、踏板、通讯端口、弹性盖板、电源端口及驱动电路，其中承载壳、芯轴均为轴向截面呈“凵”字形槽状结构，芯轴嵌于承载壳内并与承载壳同轴分布，所述承载壳侧壁内表面嵌设有导向槽，所述导向槽围绕承载壳的轴线分布至少有两条，且导向槽的轴线与承载壳的轴线相互平行，所述芯轴与导向槽滑动连接，且芯轴和导向槽共同将承载壳内分割为至少两个操控腔，芯轴底部与承载壳底部间通过至少一条承载弹簧连接，承载壳、芯轴间另设一个与芯轴同轴分布的按键开关，且芯轴底部与按键开关上端面间间距为0—10毫米，同时各操控腔对应的承载壳底部均设至少一个按键开关，且按键开关的轴线与承载壳的轴线相互平行，操控腔上端面对应的承载壳顶部内设一个与承载壳底部呈0°—60°的踏板，踏板分别与承载壳内侧面及芯轴外侧面间滑动连接，且踏板下端面另通过承载弹簧与操控腔内的按键开关间连接，驱动电路嵌于芯轴内并分别与各按键开关、通讯端口和电源端口电气连接，且芯轴上端面另设弹性盖板，通讯端口和电源端口均至少一个，并嵌于承载壳外侧面，同时通讯端口和电源端口分别与车辆的行车电脑及车辆供电电路电气连接。

进一步的，所述的芯轴上端面超出承载壳上端面至少5毫米，且当芯轴底部连接的承载弹簧为一条时，承载弹簧包覆在芯轴底部的按键开关外；当芯轴底部连接的承载弹簧为两条及两条以上时，承载弹簧环绕芯轴轴线均布。

进一步的，所述的芯轴内另设滚珠、光栅信号传感器、万向滚轮，其中所述滚珠嵌于芯轴上端面内，且滚珠体积的10%—50%部分位于芯轴上端面外，并与弹性盖板滑动连接，同时滚珠位于芯轴内部分的外表面通过若干万向滚轮与芯轴间滑动连接，所述光栅信号传感器至少两个，嵌于芯轴并与芯轴侧壁内表面连接，各光栅信号传感器均环绕芯轴轴线均布并位于滚珠下方，所述光栅信号传感器轴线与滚珠球心相交，且各光栅信号传感器间相互并联并与驱动电路电气连接。

进一步的，所述的芯轴包括基体、导向板、柔性护套，所述基体为轴向截面呈“凵”字形柱状结构，其外侧面设若干导向板，并通过导向板与导向槽间滑动连接，且每条导向槽均与2—3个导向板间滑动连接，且与同一导向槽连接的个导向板间沿基体轴线方向均布，所述基体下端面与柔性护套连接，并通过柔性护套与承载壳底部连接，所述柔性护套为与基体同轴分布的空心管状结构，且其侧壁为风琴罩结构。

进一步的，所述的承载弹簧与芯轴及踏板间另通过压力传感器连接，且各压力传感器均与驱动电路电气连接。

进一步的，所述的承载壳外侧面另设至少四个连接块，承载壳底部均布至少两个弹片，所述连接块为横断面呈矩形的块状结构，连接块与承载壳外侧面间通过棘轮铰接。

进一步的，所述的驱动电路为以FPGA芯片为基础的电路系统。

一种汽车中控系统和仪表控制装置的控制方法，包括如下步骤：

S1，系统预设，首先对承载壳、芯轴、承载弹簧、按键开关、踏板、通讯端口、弹性盖板、电源端口及驱动电路进行装配，得到成品控制装置，然后将控制装置通过承载壳外的连接块安装至车辆驾驶位左侧脚步休息区，并通过棘轮机构及弹片调整控制装置与水平面的倾角，满足使用者左脚操作需要，然后将控制装置通过通讯端口、电源端口分别与车辆的行车电脑电路、电源电路电气连接，即可完成操控装置装配；

S2，车辆操控，完成S1步骤后，当使用者需要对中控系统及仪表进行操控时，使用者直接用左脚对操控装置的芯轴、踏板进行踩踏，在进行踩踏过程中，一方面将踩踏产生的压力变化信号通过压力传感器检测，并利用压力信号实现对中控系统及仪表进行操控；另一方面通过对芯轴、踏板进行踩踏，使芯轴和踏板发生位移，并由承载弹簧将位移量传递至相应的按键开关，由按键开关向车辆的中控系统及仪表发送操控命令，实现对中控系统及仪表进行操控作业的需要。

进一步的，所述S2步骤中，在进行操控作业时，另可通过脚部对芯轴上端面的滚珠进行拨动，并由芯轴内的光栅信号传感器对滚珠旋转方向和旋转量检测，并利用滚珠旋转方向和旋转量实现对中控系统及仪表进行操控。

本发明系统构成结构简单，集成化程度高，可有效满足多张车辆设备操控作业的需要，且在操控中有效的解放了驾驶人员的双手，从而有效的降低了传统手动操作时，因对中控及仪表操控而导致驾驶员首部无法有效对车辆进行操控，同时眼部也易因受到操控动作影响而无法连续有效的对路况进行观察的弊端，从而极大的提高了车辆中控及仪表系统操控的安全性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明侧剖局部构示意图；

图2为本发明俯视局部结构示意图；

图3为本发明方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1和2所示，一种汽车中控系统和仪表控制装置，包括承载壳1、芯轴2、承载弹簧3、按键开关4、踏板5、通讯端口6、弹性盖板7、电源端口8及驱动电路9，其中承载壳1、芯轴2均为轴向截面呈“凵”字形槽状结构，芯轴2嵌于承载壳1内并与承载壳1同轴分布，芯轴2与承载壳1侧壁内表面间通过至少两条环绕承载壳1并与承载壳1轴线平行分布的导向槽10滑动连接，且芯轴2和导向槽10共同将承载壳1内分割为至少两个操控腔11，芯轴2底部与承载壳1底部间通过至少一条承载弹簧3连接，承载壳1、芯轴2间另设一个与芯轴2同轴分布的按键开关4，且芯轴2底部与按键开关4上端面间间距为0—10毫米，同时各操控腔11对应的承载壳1底部均设至少一个按键开关4，且按键开关4的轴线与承载壳1的轴线相互平行，操控腔11上端面对应的承载壳1顶部内设一个与承载壳1底部呈0°—60°的踏板5，踏板5分别与承载壳1内侧面及芯轴2外侧面间滑动连接，且踏板5下端面另通过承载弹簧3与操控腔11内的按键开关4间连接，驱动电路嵌于芯轴内并分别与各按键开关、通讯端口和电源端口8电气连接，且芯轴2上端面另设弹性盖板7，通讯端口6和电源端口8均至少一个，并嵌于承载壳1外侧面，同时通讯端口6和电源端口8分别与车辆的行车电脑及车辆供电电路电气连接。

本实施例中，所述的芯轴2上端面超出承载壳1上端面至少5毫米，且当芯轴2底部连接的承载弹簧3为一条时，承载弹簧3包覆在芯轴2底部的按键开关4外；当芯轴2底部连接的承载弹簧3为两条及两条以上时，承载弹簧3环绕芯轴2轴线均布。

特别说明的，所述的芯轴2内另设滚珠21、光栅信号传感器22、万向滚轮23，其中所述滚珠21嵌于芯轴2上端面内，且滚珠21体积的10%—50%部分位于芯轴2上端面外，并与弹性盖板7滑动连接，同时滚珠21位于芯轴2内部分的外表面通过若干万向滚轮23与芯轴2间滑动连接，所述光栅信号传感器22至少两个，嵌于芯轴2并与芯轴2侧壁内表面连接，各光栅信号传感器22均环绕芯轴2轴线均布并位于滚珠21下方，所述光栅信号传感器22轴线与滚珠21球心相交，且各光栅信号传感器22间相互并联并与驱动电路9电气连接。

同时，所述的芯轴2包括基体201、导向板202、柔性护套203，所述基体201为轴向截面呈“凵”字形柱状结构，其外侧面设若干导向板202，并通过导向板202与导向槽10间滑动连接，且每条导向槽10均与2—3个导向板202间滑动连接，且与同一导向槽10连接的个导向板202间沿基体201轴线方向均布，所述基体201下端面与柔性护套203连接，并通过柔性护套203与承载壳1底部连接，所述柔性护套203为与基体201同轴分布的空心管状结构，且其侧壁为风琴罩结构。

此外，所述的承载弹簧3与芯轴2及踏板5间另通过压力传感器12连接，且各压力传感器12均与驱动电路9电气连接。

本实施例中，所述的承载壳1外侧面另设至少四个连接块13，承载壳1底部均布至少两个弹片14，所述连接块13为横断面呈矩形的块状结构，连接块13与承载壳1外侧面间通过棘轮15铰接。

通过设置的棘轮机构和弹片，一方面可有效的调整承载壳上端面于水平面的角度，满足不同驾驶人员车辆驾驶、操控作业的习惯；另一方面通过弹片可有效的减低车辆运行时的振动对承载壳及承载壳内所连接的各设备造成的干扰，提高操控精度。

本实施例中，所述的驱动电路9为以FPGA芯片为基础的电路系统。

如图3所示，一种汽车中控系统和仪表控制装置的控制方法，包括如下步骤：

S1，系统预设，首先对承载壳、芯轴、承载弹簧、按键开关、踏板、通讯端口、弹性盖板、电源端口及驱动电路进行装配，得到成品控制装置，然后将控制装置通过承载壳外的连接块安装至车辆驾驶位左侧脚步休息区，并通过棘轮机构及弹片调整控制装置与水平面的倾角，满足使用者左脚操作需要，然后将控制装置通过通讯端口、电源端口分别与车辆的行车电脑电路、电源电路电气连接，即可完成操控装置装配；

S2，车辆操控，完成S1步骤后，当使用者需要对中控系统及仪表进行操控时，使用者直接用左脚对操控装置的芯轴、踏板进行踩踏，在进行踩踏过程中，一方面将踩踏产生的压力变化信号通过压力传感器检测，并利用压力信号实现对中控系统及仪表进行操控；另一方面通过对芯轴、踏板进行踩踏，使芯轴和踏板发生位移，并由承载弹簧将位移量传递至相应的按键开关，由按键开关向车辆的中控系统及仪表发送操控命令，实现对中控系统及仪表进行操控作业的需要。

进一步的，所述S2步骤中，在进行操控作业时，另可通过脚部对芯轴上端面的滚珠进行拨动，并由芯轴内的光栅信号传感器对滚珠旋转方向和旋转量检测，并利用滚珠旋转方向和旋转量实现对中控系统及仪表进行操控。

本发明系统构成结构简单，集成化程度高，可有效满足多张车辆设备操控作业的需要，且在操控中有效的解放了驾驶人员的双手，从而有效的降低了传统手动操作时，因对中控及仪表操控而导致驾驶员首部无法有效对车辆进行操控，同时眼部也易因受到操控动作影响而无法连续有效的对路况进行观察的弊端，从而极大的提高了车辆中控及仪表系统操控的安全性。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种汽车中控系统和仪表控制装置，其特征在于：包括承载壳、芯轴、承载弹簧、按键开关、踏板、通讯端口、弹性盖板、电源端口及驱动电路，其中承载壳、芯轴均为轴向截面呈“凵”字形槽状结构，所述芯轴嵌于承载壳内并与承载壳同轴分布，所述承载壳侧壁内表面嵌设有导向槽，所述导向槽围绕承载壳的轴线分布至少有两条，且导向槽的轴线与承载壳的轴线相互平行，所述芯轴与导向槽滑动连接，且芯轴和导向槽共同将承载壳内分割为至少两个操控腔，所述芯轴底部与承载壳底部间通过至少一条承载弹簧连接，承载壳、芯轴间另设一个与芯轴同轴分布的按键开关，且芯轴底部与按键开关上端面间间距为0—10毫米，同时各操控腔对应的承载壳底部均设至少一个按键开关，且按键开关的轴线与承载壳的轴线相互平行，操控腔上端面对应的承载壳顶部内设一个与承载壳底部呈0°—60°的踏板，所述踏板分别与承载壳内侧面及芯轴外侧面间滑动连接，且踏板下端面另通过承载弹簧与操控腔内的按键开关间连接，所述的承载弹簧与芯轴及踏板间另通过压力传感器连接，且各压力传感器均与驱动电路电气连接，所述驱动电路嵌于芯轴内并分别与各按键开关、通讯端口和电源端口电气连接，且芯轴上端面另设弹性盖板，所述通讯端口和电源端口均至少一个，并嵌于承载壳外侧面，同时通讯端口和电源端口分别与车辆的行车电脑及车辆供电电路电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种汽车中控系统和仪表控制装置，其特征在于：所述的芯轴上端面超出承载壳上端面至少5毫米，且当芯轴底部连接的承载弹簧为一条时，承载弹簧包覆在芯轴底部的按键开关外；当芯轴底部连接的承载弹簧为两条及两条以上时，承载弹簧环绕芯轴轴线均布。

3.根据权利要求1所述的一种汽车中控系统和仪表控制装置，其特征在于：所述的芯轴内另设滚珠、光栅信号传感器、万向滚轮，其中所述滚珠嵌于芯轴上端面内，且滚珠体积的10%—50%部分位于芯轴上端面外，并与弹性盖板滑动连接，同时滚珠位于芯轴内部分的外表面通过若干万向滚轮与芯轴间滑动连接，所述光栅信号传感器至少两个，嵌于芯轴并与芯轴侧壁内表面连接，各光栅信号传感器均环绕芯轴轴线均布并位于滚珠下方，所述光栅信号传感器轴线与滚珠球心相交，且各光栅信号传感器间相互并联并与驱动电路电气连接。

4.根据权利要求1所述的一种汽车中控系统和仪表控制装置，其特征在于：所述的芯轴包括基体、导向板、柔性护套，所述基体为轴向截面呈“凵”字形柱状结构，其外侧面设若干导向板，并通过导向板与导向槽间滑动连接，且每条导向槽均与2—3个导向板间滑动连接，且与同一导向槽连接的个导向板间沿基体轴线方向均布，所述基体下端面与柔性护套连接，并通过柔性护套与承载壳底部连接，所述柔性护套为与基体同轴分布的空心管状结构，且其侧壁为风琴罩结构。

5.根据权利要求1所述的一种汽车中控系统和仪表控制装置，其特征在于：所述的承载壳外侧面另设至少四个连接块，承载壳底部均布至少两个弹片，所述连接块为横断面呈矩形的块状结构，连接块与承载壳外侧面间通过棘轮铰接。

6.根据权利要求1所述的一种汽车中控系统和仪表控制装置，其特征在于：所述的驱动电路为以FPGA芯片为基础的电路系统。

7.一种根据权利要求1所述的汽车中控系统和仪表控制装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，系统预设，首先对承载壳、芯轴、承载弹簧、按键开关、踏板、通讯端口、弹性盖板、电源端口及驱动电路进行装配，得到成品控制装置，然后将控制装置通过承载壳外的连接块安装至车辆驾驶位左侧脚步休息区，并通过棘轮机构及弹片调整控制装置与水平面的倾角，满足使用者左脚操作需要，然后将控制装置通过通讯端口、电源端口分别与车辆的行车电脑电路、电源电路电气连接，即可完成操控装置装配；

S2，车辆操控，完成S1步骤后，当使用者需要对中控系统及仪表进行操控时，使用者直接用左脚对操控装置的芯轴、踏板进行踩踏，在进行踩踏过程中，一方面将踩踏产生的压力变化信号通过压力传感器检测，并利用压力信号实现对中控系统及仪表进行操控；另一方面通过对芯轴、踏板进行踩踏，使芯轴和踏板发生位移，并由承载弹簧将位移量传递至相应的按键开关，由按键开关向车辆的中控系统及仪表发送操控命令，实现对中控系统及仪表进行操控作业的需要。

8.根据权利要求7所述的一种汽车中控系统和仪表控制装置的控制方法，其特征在于：所述S2步骤中，在进行操控作业时，另可通过脚部对芯轴上端面的滚珠进行拨动，并由芯轴内的光栅信号传感器对滚珠旋转方向和旋转量检测，并利用滚珠旋转方向和旋转量实现对中控系统及仪表进行操控。

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