一種汽車駕駛模擬器的製作方法

2023-06-10 02:16:26 3

專利名稱：一種汽車駕駛模擬器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種機電一體化的模擬裝置，具體涉及一種汽車駕駛模擬器。
背景技術：
由於汽車駕駛練習受到場地、天氣等多方面因素的限制，從而影響了人們針對汽車駕駛技能的學習；為避免上述因素的影響，使得學習汽車駕駛技能的過程能夠在室內進行而不受上述因素的影響，出現了一種汽車模擬駕駛裝置； 現有的汽車模擬駕駛裝置，由駕駛艙座，視景計算機，視屏，操作傳感器，數據採集卡，耳機和話筒等組成；座艙包含了與真實車輛相同的操作部件，"五大"操縱機構方向盤、離合器，腳剎，油門和手剎。真車變速器倒擋、一擋、二擋、三擋、四擋、五擋和空擋(自動擋只含前進擋、倒車擋和駐車擋)。真車操作開關左轉向燈、右轉向燈、應急燈、喇叭、點火開關、總電開關、安全帶、車門、雨刷、遠光燈、近光燈、遠近光交替。 上述汽車模擬駕駛裝置體積龐大，只能在特定的環境中進行駕駛練習，且其結構決定了其功能單一 ；同時，由於上述汽車模擬駕駛裝置採用較為老化且控制過程較為複雜的電控系統，限制了其產品的功能，導致其無法滿足現有產品的技術要求，從而不能用以作為PC娛樂賽車使用。 現有方向盤功能主要有轉向、變速擋位、加油、腳剎、離合器、手剎等功能，在技術上方向盤旋轉回中利用力回饋技術來實現，在轉動過程中通過改變電壓的高低來實現對遊
戲的模擬仿真，通過專用ic反饋給電機來仿真方向盤轉動過程中受到的阻力以及在不同
路面、碰撞的仿真；加油、腳剎、離合器用旋轉電位器，通過改變電壓的高低來實現遊戲的模擬仿真，手剎利用微動開關的閉合和斷開來仿真；在結構上方向盤為一部分，腳踏為一部分，擋位控制為一部分；方向盤轉動的角度最大為900度。 上述汽車模擬駕駛裝置的方向盤轉動角度較小，其擋位、腳踏、方向盤三個部分分開，和真車有一定差別，嚴重影響了操作的真實性。

實用新型內容針對上述技術問題，本實用新型的目的旨在於提供一種汽車駕駛模擬器，在保證結構簡單，製作方便的前提下，可同時實現汽車駕駛模擬功能以及PC娛樂賽車功能。[0008] 為實現上述技術目的，本實用新型採用如下技術方案 —種汽車駕駛模擬器，至少包括一駕駛座艙，其內設置有機械傳動模塊，所述機械傳動模塊至少包括一方向模擬組件，該方向模擬組件由方向盤總成、轉向結構總成、腳踏結構總成、手動剎車總成以及變速箱結構總成組成。 該汽車駕駛模擬器還包括有一 MCU控制器，以及電控模塊，該電控模塊包括電源輸入濾波電路、MCU控制電路、擋位輸入電路、油離剎輸入電路、開關量輸入電路、方向盤數據電路、馬達電路、諧振電路。 所述方向盤總成包括，一方向盤手把、一方向盤支撐杆。
3[0012] 所述轉向結構總成與所述方向盤總成連接，其包括，一轉動齒輪、一傳動齒輪、一變速齒輪、一轉軸支架、一轉向電位器；所述轉向電位器通過電路連接所述MCU控制器；所述轉向結構總成還包括，一限位裝置及一回中裝置。 所述手動剎車總成包括，一手動剎車手把、一手動剎車擋片、一剎車微動開關；所述手動剎車擋片安裝於所述手動剎車手把下方，且對應剎車微動開關；所述剎車微動開關通過電路連接所述MCU控制器。 所述變速箱結構總成包括，一變速杆手把、變速杆組合件、一變速擋固定結構、多個變速微動開關；所述變速杆組合件連接於所述變速杆手把的下端，並置於所述變速擋固定結構內，其底部與所述多個變速微動開關對應；所述變速擋固定結構上設置有多個孔位，所述變速擋固定結構可在所述多個孔位之間轉換位置，並對應的觸壓所述多個變速微動開關；所述變速微動開關通過電路連接於所述MCU控制器。 所述腳踏結構總成包括，一底板、至少三個腳踏組合件、一方向盤支撐杆固定結構；所述腳踏組合件包括，一腳踏板、一腳踏回位結構、一齒輪、一腳踏板支架、一腳踏電位器；所述腳踏電位器通過電路連接於所述MCU控制器。 所述機械傳動模塊還包括，左轉向燈、右轉向燈、喇叭、電源開關、點火開關、雨刷、遠光燈、近光燈。 該汽車駕駛模擬器還包括有連接在所述MCU控制器上的顯示裝置。 本實用新型所闡述的汽車駕駛模擬器，其有益效果在於由於本方案採用上述結
構設計，故而，其方向盤轉動具備了較大的轉角，從而上述汽車模擬器同時具備了模擬駕駛
功能以及PC娛樂功能；同時，本實用新型完全符合人體力學原理的要求，外形美觀，佔用空
間小，可置於室內使用，並且使得使用者感受到較真實的使用環境。

圖1為本實用新型一種汽車駕駛模擬器的結構示意圖；圖2為圖1所示汽車駕駛模擬器的轉向結構總成示意圖；圖3為圖2中B處放大視圖；圖4為圖3的E處內部結構視圖；圖5為圖1所示汽車駕駛模擬器的腳踏結構總成示意圖；圖6為圖5中A處放大視圖；圖7為圖1所示汽車駕駛模擬器的手動剎車總成以及變速箱結構總成示意圖圖8為圖7中C處放大視圖；圖9為圖7中D處放大視圖；圖10為本實用新型汽車駕駛模擬器的工作流程示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步說明 本實用新型的一種汽車駕駛模擬器，包括用於操作的機械傳動模塊以及用於控制及動作處理的電控模塊。其機械傳動模塊包括方向模擬組件，如圖l所示，方向模擬組件包括了模擬真車實際操作中的各主要部件，有方向盤總成1、轉向結構總成2、腳踏結構總成3、手動剎車總成4以及變速箱結構總成5。 下面針對上述汽車駕駛模擬器的機械部分進行詳細的描述 如圖1所示，上述汽車駕駛模擬器的方向盤總成l，包括有控制行車方向的方向盤11，以及方向盤支撐杆12，方向盤支撐杆12安裝於方向盤11的下方，為方便操作，其尺寸依照人體工程學原理進行設計。 如圖2、3、4所示，為上述汽車駕駛模擬器的轉向結構總成2，其安裝在方向盤11的下方；其包括，轉動齒輪21、傳動齒輪22、變速齒輪23、轉軸支架24 ;轉動齒輪21與方向盤11固定連接，轉動齒輪21與傳動齒輪22嚙合匹配，傳動齒輪22與變速齒輪23嚙合匹配，當使用者操作轉動方向盤11時，帶動轉動齒輪21，從而通過傳動齒輪22帶動變速齒輪23的轉動。 同時，為了模擬的真實性，使得方向盤轉動後能夠復位，且能夠多次重複的實現轉
動動作，上述結構還安裝有限位彈簧25以及回中彈簧26 ;當方向盤11單邊轉動540度後，
限位彈簧25拉動限位組件，方向盤11被阻擋不能轉動，當鬆手後，方向盤11在回中彈簧26
的拉力下回到原來的中間位置，根據上述結構，其方向盤ll可轉動1080度。 另外，為了能夠捕捉該處的機械運動信息，還安裝有電位器27，電位器27通過電
路連接在MCU控制器上，使用者操作時，方向盤11轉動帶動電位器27的轉動，然後通過MCU
控制器對該操作過程進行模擬。 如圖5、6所示，為上述汽車駕駛模擬器的腳踏結構總成3，其安裝於該汽車駕駛模擬器的底部，包括，底板31、三個腳踏組合件32、方向盤支撐杆固定結構33，底板31採用質量較大的鐵製材料，以保證整個裝置的平穩，方向盤支撐杆固定結構33用於固定安裝方向盤支撐杆12，保證了方向盤操作的平穩性。腳踏組合件32包括有，腳踏板321、腳踏回位結構322、齒輪323、腳踏板支架324。為滿足人體工程學原理，腳踏板321與底板31呈一夾角，方便人腳的踩踏操作，並且其踩踏面採用凹凸的防滑設計，腳踏板支撐架324安裝於腳踏板321的下表面，其底端與底板31鉸鏈連接，上端與腳踏回位結構322的上端鉸鏈連接，腳踏回位結構322的下端與底板31鉸鏈連接，腳踏回位結構322為可伸縮結構，其內部安裝有彈簧，齒輪323與腳踏板支架324匹配連接；踩下腳踏板321，帶動齒輪323旋轉，腳踏回位結構322裡面的彈簧被壓縮，鬆開腳踏板321後，腳踏板321在彈簧的作用下回復到原來的位置；為了將上述機械結構通過電控裝置進行模擬，在腳踏板處還設置有電位器，並且電位器通過電路連接在MCU控制器上，使用者向下踩腳踏板321帶動電位器的轉動，通過MCU控制器對其機械動作進行模擬，並將模擬信號進行處理，使得使用者感受到真實的駕駛感覺或遊戲體驗。 上述汽車駕駛模擬器還可以模擬真車的手動剎車以及變速操作，如圖7所示，為手動剎車總成4以及變速箱結構總成5，其二者安裝於操作者的右手邊；見圖8，手動剎車總成4包括，手動剎車手把41、手動剎車擋片42、剎車微動開關43，手動剎車手把41拉起後，手動剎車擋片42下壓觸碰剎車微動開關43，剎車微動開關43與MCU控制器通過電路連接，該操作過程進行時，MCU控制器對其機械動作進行模擬並進行處理。見圖9，上述變速箱結構總成5包括，變速杆手把51、變速杆組合件52、變速擋固定結構53、多個變速微動開關54，變速杆組合件52安裝於變速杆手把51的下方，位於變速擋固定結構53的內部，變速擋固定結構53上設置有多個改變擋位的孔，變速杆手把51控制變速杆組合件52在多個改變擋位的孔之間轉換位置，使得其觸碰不同的變速微動開關54而實現速度的改變，變速微動開關54上連接到MCU控制器，MCU控制器將變速的機械過程反映為信號並處理。為了保證變速手把51操作的正常使用，使得其在各個擋位之間轉換的靈活性，在其下方還設置有軟膠套55。 為了滿足使用者對模擬駕駛逼真性的要求，上述結構依照真車結構，其機械傳動模塊還設置有左轉向燈、右轉向燈、喇叭、電源開關、點火開關、雨刷、遠光燈、近光燈等，這些機械結構在通過使用者操作後，通過微動開關將其機械動作轉化為信號傳輸至MCU控制器進行處理。 如圖10所示，上述汽車駕駛模擬器電源輸入濾波電路、MCU控制電路、擋位輸入電
路、油離剎輸入電路、開關量輸入電路、方向盤數據電路、馬達電路、諧振電路組成。工作時，通過濾波電路濾波後對MCU和馬達電路供電，MCU再輸出一個電源對方向盤數據電路和油離剎電路供電，諧振電路起振給MCU工作提供一個固定的頻率；通過外界操作使方向盤數據電路和油離剎輸入電路數據變化反饋到MCU，從而實現方向盤和油離剎功能仿真，通過遊戲傳給MCU的數據從而給馬達電路提供高低不同的電壓，通過振動來仿真路面情況以及其他碰撞；開關量電路和擋位輸入電路通過外界操作使得MCU輸出電平高低改變，從而實現對遊戲的仿真。該汽車駕駛模擬器通過MCU數據控制馬達的運動以模擬駕駛過程中的各種仿真活動，增加了整個裝置模擬的真實性。 同時，為了增加該汽車駕駛模擬器的娛樂性，本實用新型還可以通過MCU處理器
對使用者的機械操作處理在PC環境進行賽車遊戲，以增加其娛樂性能。 對於本領域的技術人員來說，可根據以上描述的技術方案以及構思，做出其它各
種相應的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應該屬於本實用新型權利要求的保
護範圍之內。
權利要求一種汽車駕駛模擬器，至少包括一駕駛座艙，其內設置有機械傳動模塊，其特徵在於，所述機械傳動模塊至少包括一方向模擬組件，該方向模擬組件由方向盤總成、轉向結構總成、腳踏結構總成、手動剎車總成以及變速箱結構總成組成。
2. 如權利要求1所述的汽車駕駛模擬器，其特徵在於，該汽車駕駛模擬器還包括有一 MCU控制器，以及電控模塊，該電控模塊包括電源輸入濾波電路、MCU控制電路、擋位輸入電 路、油離剎輸入電路、開關量輸入電路、方向盤數據電路、馬達電路、諧振電路。
3. 如權利要求2所述的汽車駕駛模擬器，其特徵在於，所述方向盤總成包括，一方向盤手把、一方向盤支撐杆。
4. 如權利要求2所述的汽車駕駛模擬器，其特徵在於，所述轉向結構總成與所述方向 盤總成連接，其包括， 一轉動齒輪、一傳動齒輪、一變速齒輪、一轉軸支架、一轉向電位器；所 述轉向電位器通過電路連接所述MCU控制器；所述轉向結構總成還包括， 一限位裝置及一 回中裝置。
5. 如權利要求2所述的汽車駕駛模擬器，其特徵在於，所述手動剎車總成包括，一手動 剎車手把、一手動剎車擋片、一剎車微動開關；所述手動剎車擋片安裝於所述手動剎車手把 下方，且對應剎車微動開關；所述剎車微動開關通過電路連接所述MCU控制器。
6. 如權利要求2所述的汽車駕駛模擬器，其特徵在於，所述變速箱結構總成包括，一變 速杆手把、變速杆組合件、一變速擋固定結構、多個變速微動開關；所述變速杆組合件連接 於所述變速杆手把的下端，並置於所述變速擋固定結構內，其底部與所述多個變速微動開 關對應；所述變速擋固定結構上設置有多個孔位，所述變速擋固定結構可在所述多個孔位 之間轉換位置，並對應的觸壓所述多個變速微動開關；所述變速微動開關通過電路連接於 所述MCU控制器。
7. 如權利要求2所述的汽車駕駛模擬器，其特徵在於，所述腳踏結構總成包括， 一底 板、至少三個腳踏組合件、一方向盤支撐杆固定結構；所述腳踏組合件包括，一腳踏板、一腳 踏回位結構、一齒輪、一腳踏板支架、一腳踏電位器；所述腳踏電位器通過電路連接於所述 MCU控制器。
8. 如權利要求2-7任一項所述的汽車駕駛模擬器，其特徵在於，所述機械傳動模塊還 包括，左轉向燈、右轉向燈、喇叭、電源開關、點火開關、雨刷、遠光燈、近光燈。
9. 如權利要求8所述的汽車駕駛模擬器，其特徵在於，該汽車駕駛模擬器還包括有連 接在所述MCU控制器上的顯示裝置。
專利摘要本實用新型公開了一種汽車駕駛模擬器，至少包括一駕駛座艙，其內設置有機械傳動模塊，該機械傳動模塊至少包括一方向模擬組件，該方向模擬組件由方向盤總成、轉向結構總成、腳踏結構總成、手動剎車總成以及變速箱結構總成組成。由於本方案採用上述結構設計，使其同時具備了模擬駕駛功能以及PC娛樂功能；並且，本實用新型完全符合人體力學原理的要求，外形美觀，佔用空間小，可置於室內使用，並且使得使用者感受到較真實的使用環境。
文檔編號G09B9/04GK201540660SQ20092019508
公開日2010年8月4日 申請日期2009年9月21日 優先權日2009年9月21日
發明者祝東旺 申請人:廣州鉅東網絡科技有限公司