汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統的製作方法
2023-06-10 02:14:46 3
專利名稱：汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及汽車駕駛模擬器的控制技木，特別是指一種汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統。
背景技術：
汽車駕駛模擬器是ー種能正確模擬汽車的駕駛操縱動作，獲得實車駕駛感覺的仿真系統。目前的汽車駕駛模擬器集合了傳感器、計算機三維實時動畫、計算機接ロ、人工智慧、數據通信、網絡、多媒體等多種先進技術，主要用於駕駛員的培訓，也可以對微觀交通進行仿真，對汽車的控制特性進行研究。汽車駕駛模擬器具有安全性高、再現性好的特點。利用駕駛模擬器來進行研究和訓練，可方便地模擬各種道路環境、天氣狀況，分析汽車的技術性能指標，從而可以節省大量的自然資源，具有很高的經濟價值。
在汽車駕駛模擬器中，模擬轉向系統用於對轉向系統進行模擬，其主要包括機械系統以及與之相連的控制系統。控制系統用於獲取駕駛員的操縱數據，並對所述操作數據進行處理，對方向盤及電機進行控制。機械系統用於提供駕駛員操作平臺，通常包括方向盤、與方向盤連接的螺紋杆以及與螺紋杆連接的電機，其中，螺紋杆通過螺紋副可相對旋轉的設置於套筒內。這種結構的模擬轉向系統不能很好的模擬真實車輛的轉向系統當駕駛員旋轉方向盤時，方向盤帶動螺紋杆旋轉，螺紋杆在旋轉數圈後，被螺紋副抱緊固定，螺紋副在抱緊後會對螺紋杆產生較大的預緊力，這樣需要駕駛員施加反方向的很大的力才能將擰動，這種情況給人的感覺與真實車輛轉向給人的感覺存在較大差異。
發明內容
本發明的目的是提供ー種結構簡單的，可以更好的模擬真實車輛轉向的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統。本發明的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統，包括機械系統和用於控制所述機械系統的控制系統，所述機械系統包括方向盤；與所述方向盤連接的螺紋杆，所述螺紋杆設置於套筒內，所述螺紋杆可相對軸向移動的與所述套筒螺紋連接；與所述螺紋杆連接的電機，用於向所述螺紋杆施加轉動阻力；以及限位裝置，包括固定於所述套筒內的第一限位部件以及固定於所述螺紋杆上的與所述第一限位部件配合的第二限位部件，當所述螺紋杆在所述套筒內旋轉並軸向移動，所述第一限位部件與所述第二限位部件相干渉，以限制所述螺紋杆的旋轉。本發明的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統，其中，所述第二限位部件包括第一限位件、第二限位件，所述第一限位件、第二限位件沿所述螺紋杆的軸線排列並固定於所述螺紋杆上，所述第一限位部件位於所述第一限位件、第二限位件之間。
本發明的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統，其中，所述第一限位部件包括兩個分別向所述第一限位件、第二限位件伸出的突起部，所述第一限位件、第二限位件分別包括向所述第一限位部件伸出的突出部，所述突出部同與其相対的所述突起部相配合，當螺紋杆在所述套筒內旋轉並軸向移動，所述第一限位部件的兩個突起部中的一個同與其相対的所述突出部相干渉，以限制所述螺紋杆的旋轉。本發明的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統，其中，所述第一限位部件為固定於所述套筒內壁的螺母，所述第一限位件、第二限位件均為固定於所述螺紋杆上的限位套。本發明的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統，其中，所述螺母通過導向鍵固定於所述套筒的內壁上，所述螺母的外壁開有與所述螺母的軸線平行的鍵槽，所述導向鍵的正面嵌入所述鍵槽內，所述導向鍵與所述螺母固定在一起，所述導向鍵的背面嵌入所述套筒的內壁的安裝槽內。
本發明的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統，其中，所述控制系統用於根據所述方向盤的轉動參數控制所述電機，所述控制系統包括カ反饋板，通過接ロ電路與計算機連接，用於獲取方向盤的轉向角度、轉向カ矩的模擬信號，並通過所述接ロ電路傳送給所述計算機，並由所述計算機根據所述模擬信號對所述電機進行控制，所述電機向螺紋杆施加轉動阻力。本發明的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統，其中，所述計算機根據所述模擬信號通過所述力反饋板對所述電機進行控制。本發明的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統，其中，所述カ反饋板包括編碼器信號米集電路，用於米集方向盤的轉向角度、轉向カ矩的模擬信號；力反饋處理器，與所述編碼器信號採集電路連接，並通過所述接ロ電路與所述計算機連接，用於獲取所述編碼器信號採集電路採集的方向盤的轉向角度、轉向カ矩的模擬信號並通過所述接ロ電路傳送給所述計算機，並通過所述接ロ電路從所述計算機獲得電機控制信號；電機驅動ー H橋電路，與所述カ反饋處理器連接，用於從所述カ反饋處理器獲得所述電機控制信號，根據所述電機控制信號對所述電機進行控制。本發明的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統給學習者的感覺與真實的汽車的轉向系統給駕駛者的感覺更為相似。同時學習者也不需要施加反方向的很大的力才能將螺紋杆迴轉。本發明的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統結構更加簡單，維修更換更加方便。學習者更容易在模擬學習中掌握實際駕駛中的感覺。
圖I為本發明的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統的機械系統的結構示意圖；圖2為圖I的A局部放大圖；圖3為圖I的B-B剖面圖；圖4為本發明的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統的機械系統的第一限位部件的結構示意圖；圖5為本發明的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統的控制系統的連接示意圖。
具體實施例方式本發明的一種汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統，通過固定於套筒內的第一限位部件與固定於螺紋杆上的第二限位部件的幹渉限制螺紋杆的旋轉，消除了利用螺紋副限制螺紋杆旋轉產生的預緊力，由此更好的模擬真實車輛轉向。如圖I、圖2所示，本發明的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統，包括機械系統10以及用於控制機械系統10的控制系統。其中，機械系統10包括方向盤11、與方向盤11連接的螺紋杆12以及與螺紋杆12連接的電機13。螺紋杆12設置於套筒14內，螺紋杆12可相對軸向移動的與套筒14螺紋連接。上述控制系統用於根據方向盤11的轉動參數控制電機13，電機13用於向螺紋杆12施加轉動阻力。為了逼真模仿真實車輛的轉向系統給駕駛者的感覺，機械系統10還包括限位裝置15，限位裝置15包括固定於套筒14內的第一限位部 件151和固定於螺紋杆12上的與第一限位部件151配合的第二限位部件，當螺紋杆12在套筒14內旋轉並軸向移動，第一限位部件151與上述第二限位部件相干渉，以限制螺紋杆12的旋轉。當利用本發明的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統學習時，學習者轉動方向盤11，與方向盤11連接的螺紋杆12在套筒14內轉動並相對於套筒14軸向移動，當方向盤11帶動螺紋杆12轉過一定角度，即螺紋杆12在套筒14內軸向移動ー小段距離，第一限位部件151與上述第二限位部件相干渉，以限制螺紋杆12的旋轉。第一限位部件151與上述第二限位部件之間的幹渉不同於現有技術的螺紋杆被螺紋副抱緊固定，由此避免螺紋副在抱緊後對螺紋杆產生預緊力，這樣給學習者的感覺與真實的汽車的轉向系統給駕駛者的感覺更為相似。同時學習者也不需要施加反方向的很大的力才能將螺紋杆迴轉。本發明的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統結構更加簡單，維修更換更加方便。學習者更容易在模擬學習中掌握實際駕駛中的感覺。本實施例中，第二限位部件包括第一限位件1521、第二限位件1522，第一限位件1521、第二限位件1522沿螺紋杆12的軸線排列並通過鉚釘固定於螺紋杆12上，第一限位部件151位於第一限位件1521、第二限位件1522之間。當學習者順時針轉動方向盤11吋，與方向盤11連接的螺紋杆12在套筒14內順時針轉動並相對於套筒14軸向向下移動，則第一限位件1521、第二限位件1522相對第一限位部件151向下移動，第二限位件1522與第一限位部件151發生幹渉。當學習者逆時針轉動方向盤11時，與方向盤11連接的螺紋杆12在套筒14內逆時針轉動並相對於套筒14軸向向上移動，則第一限位件1521、第二限位件1522相對第一限位部件151向上移動,第一限位件1521與第一限位部件151發生幹涉。這樣無論順時針、逆時針旋轉方向盤11，本發明的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統都能給學習者與真實的汽車的轉向系統給駕駛者更為相似、逼真的感覺。本發明的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統的實施例中，第一限位部件151包括兩個分別向第一限位件1521、第二限位件1522伸出的突起部153。第一限位件1521、第二限位件1522分別包括向第一限位部件151伸出的突出部154，每個突出部154同與其相対的突起部153相配合，當螺紋杆12在套筒14內旋轉並軸向移動，第一限位部件151的兩個突起部153中的一個同與其相対的突出部154相干渉，以限制螺紋杆12的旋轉。結合圖3、圖4所示，本實施例中，第一限位部件151為固定於套筒14內壁的螺母，第一限位件1521、第二限位件1522分別為固定於螺紋杆12上的限位套。上述螺母通過導向鍵155固定於套筒14的內壁上，上述螺母的外壁開有與上述螺母的軸線平行的鍵槽156，導向鍵155的正面嵌入鍵槽156內，導向鍵155與上述螺母通過並排的螺栓固定在一起。套筒14的內壁設置有安裝槽157。導向鍵155的背面嵌入套筒14的內壁的安裝槽157內，由此上述螺母通過導向鍵155固定於套筒14的內壁上。
如圖5所示，本實施例中，上述控制系統包括カ反饋板,通過接ロ電路與計算機連接,用於獲取方向盤11的轉向角度、轉向カ矩的模擬信號，並通過接ロ電路傳送給計算機，並由上述計算機根據模擬信號對電機13進行控制，電機13向螺紋杆12施加轉動阻力。本實施例中，計算機根據模擬信號通過カ反饋板對電機13進行控制。本實施例中，力反饋板包括編碼器信號採集電路，用於採集方向盤11的轉向角度、轉向カ矩的模擬信號；力反饋處理器，與編碼器信號採集電路連接，並通過接ロ電路與計算機連接，用於獲取上述編碼器信號採集電路採集的方向盤11的轉向角度、轉向カ矩的模擬信號並通過接ロ電路傳送給計算機，並通過接ロ電路從計算機獲得電機控制信號； 電機驅動-H橋電路，與上述力反饋處理器連接，用於從上述力反饋處理器獲得電機控制信號，根據電機控制信號對電機13進行控制。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統，其特徵在於，包括機械系統和用於控制所述機械系統的控制系統，所述機械系統包括 方向盤； 與所述方向盤連接的螺紋杆，所述螺紋杆設置於套筒內，所述螺紋杆可相對軸向移動的與所述套筒螺紋連接； 與所述螺紋杆連接的電機，用於向所述螺紋杆施加轉動阻力；以及 限位裝置，包括固定於所述套筒內的第一限位部件以及固定於所述螺紋杆上的與所述第一限位部件配合的第二限位部件，當所述螺紋杆在所述套筒內旋轉並軸向移動，所述第一限位部件與所述第二限位部件相干涉，以限制所述螺紋杆的旋轉。
2.根據權利要求I所述的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統，其特徵在於，所述第二限位部件包括第一限位件、第二限位件，所述第一限位件、第二限位件沿所述螺紋杆的軸線排列並固定於所述螺紋杆上，所述第一限位部件位於所述第一限位件、第二限位件之間。
3.根據權利要求2所述的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統，其特徵在於，所述第一限位部件包括兩個分別向所述第一限位件、第二限位件伸出的突起部，所述第一限位件、第二限位件分別包括向所述第一限位部件伸出的突出部，所述突出部同與其相對的所述突起部相配合，當螺紋杆在所述套筒內旋轉並軸向移動，所述第一限位部件的兩個突起部中的一個同與其相對的所述突出部相干涉，以限制所述螺紋杆的旋轉。
4.根據權利要求3所述的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統，其特徵在於，所述第一限位部件為固定於所述套筒內壁的螺母，所述第一限位件、第二限位件均為固定於所述螺紋杆上的限位套。
5.根據權利要求4所述的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統，其特徵在於，所述螺母通過導向鍵固定於所述套筒的內壁上，所述螺母的外壁開有與所述螺母的軸線平行的鍵槽，所述導向鍵的正面嵌入所述鍵槽內，所述導向鍵與所述螺母固定在一起，所述導向鍵的背面嵌入所述套筒的內壁的安裝槽內。
6.根據權利要求1-5任一項所述的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統，其特徵在於，所述控制系統用於根據所述方向盤的轉動參數控制所述電機，所述控制系統包括 力反饋板，通過接口電路與計算機連接，用於獲取方向盤的轉向角度、轉向力矩的模擬信號，並通過所述接口電路傳送給所述計算機，並由所述計算機根據所述模擬信號對所述電機進行控制，所述電機向螺紋杆施加轉動阻力。
7.根據權利要求6所述的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統，其特徵在於，所述計算機根據所述模擬信號通過所述力反饋板對所述電機進行控制。
8.根據權利要求7所述的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統，其特徵在於，所述力反饋板包括 編碼器信號採集電路，用於採集方向盤的轉向角度、轉向力矩的模擬信號； 力反饋處理器，與所述編碼器信號採集電路連接，並通過所述接口電路與所述計算機連接，用於獲取所述編碼器信號採集電路採集的方向盤的轉向角度、轉向力矩的模擬信號並通過所述接口電路傳送給所述計算機，並通過所述接口電路從所述計算機獲得電機控制信號; 電機驅動-H橋電路，與所述力反饋處理器連接，用於從所述力反饋處理器獲得所述電機控制信號，根據 所述電機控制信號對所述電機進行控制。
全文摘要
本發明提供的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統，包括機械系統以及控制系統，機械系統包括方向盤、螺紋杆以及與螺紋杆連接的電機，螺紋杆設置於套筒內，螺紋杆可相對軸向移動的與套筒螺紋連接，機械系統還包括限位裝置，限位裝置包括固定於套筒內的第一限位部件和固定於螺紋杆上的與第一限位部件配合的第二限位部件，當螺紋杆在套筒內旋轉並軸向移動，第一限位部件與第二限位部件相干涉，以限制螺紋杆的旋轉。本發明的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統給學習者的感覺與真實的汽車的轉向系統給駕駛者的感覺更為相似。本發明的汽車駕駛模擬器的模擬轉向系統結構更加簡單，維修更換更加方便，學習者更容易在模擬學習中掌握實際駕駛中的感覺。
文檔編號G09B9/04GK102663919SQ20121011533
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月18日 優先權日2012年4月18日
發明者於曉輝 申請人:北京宣愛智能模擬技術有限公司