一種汽車駕駛模擬器轉向控制裝置的製作方法

2023-05-07 20:05:31

專利名稱：一種汽車駕駛模擬器轉向控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及汽車駕駛模擬器，特別是汽車駕駛模擬器的轉向控制裝置。
背景技術：
汽車駕駛模擬器是模擬汽車駕駛動作，獲得實車駕駛感覺的仿真設備，其作為汽車駕駛培訓工具在發達國家早已普遍運用。我國也正式規定汽車駕駛培訓學校必須裝備汽車駕駛模擬器。
汽車在行駛過程中，改變行駛方向的方法是駕駛員通過汽車轉向系使汽車轉向輪相對於汽車縱軸線偏轉一定的角度。駕駛員也可以利用轉向系使轉向輪向相反的方向偏轉，從而使汽車恢復原來的行駛方向。對轉向系的主要要求有1、操縱輕便。2、在轉向後，轉向盤能自動回正，使汽車能穩定直線行駛。
轉向系由轉向盤、轉向器和轉向傳動機構三大部分組成。其中，轉向器是轉向系中的減速傳動裝置，它的功能是降低傳動速度，增大轉向扭矩並改變傳動扭矩的傳動方向。轉向盤轉動的總圈數與轉向輪最大轉角及轉向器傳動比有關，它直接影響駕駛員的操縱輕便性，對於小型汽車通常為3.5圈。
為了獲取實車駕駛感覺，汽車駕駛模擬器需要裝備轉向盤和轉向控制裝置，轉向控制裝置的功用以及對它的要求應與汽車轉向系基本相同。不同的是，在汽車中，轉向盤的轉動經轉向器和轉向傳動機構傳遞給轉向輪。且轉向盤的自動回正是在汽車在轉向行駛時通過汽車前輪定位和汽車自重實現的，其原理類似於兩輪自行車在行駛時的自動回正。而在汽車駕駛模擬器中，模擬器是靜止的，不可能同真實汽車那樣使轉向盤自動回正。轉向盤的轉動，經轉向控制裝置產生的轉向信號通過數據採集系統傳輸給計算機系統中的汽車整車動力學模型進行快速實時運算，從而模擬出汽車的轉向狀態。
目前，大多數汽車駕駛模擬器的轉向控制裝置上沒有專門的機構使轉向盤自動回正，因而汽車駕駛模擬器缺乏實車駕駛感覺。
為解決上述問題，人們設計了一種汽車駕駛模擬器的轉向控制裝置，該裝置採用齒輪齒條式轉向盤迴正機構，但由於結構的空間限制，齒條的長度不能很長，因此，這種轉向控制裝置只能減少轉向盤轉動的總圈數，最多只能2圈，與小型汽車的3.5圈相差甚遠，削弱了實車駕駛感覺。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種汽車駕駛模擬器轉向控制裝置，該轉向控制裝置能使轉向盤自動回正功能，且能使轉向盤轉動的總圈數能達到實車的總圈數。
本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是一種汽車駕駛模擬器轉向控制裝置，它包括由轉向盤驅動的輸入軸、輸出軸，輸入軸和輸出軸之間設有減速機構，輸出軸上設有角度位移傳感器；輸出軸上設有用於使輸出軸復位的扭簧。
上述方案中，轉向控制裝置還包括殼體，減速機構設置在殼體內。
上述方案中，扭簧的一端與輸出軸側壁固定連接，另一端與殼體固定連接。
上述方案中，扭簧為兩根互為正、反轉的扭簧，輸出軸側壁上有兩個扭簧固定銷；各扭簧的一端設有用於掛住扭簧固定銷的掛鈎，各扭簧的另一端與殼體固定連接。
上述方案中，扭簧設置在殼體的外部。
上述方案中，減速機構為二級減速傳動副減速機構。
上述方案中，減速機構包括大齒輪，大齒輪和殼體上分別裝有相互對應的限位。
本發明轉向控制裝置的輸出軸上設有用於使輸出軸復位的扭簧，結構緊湊，不佔用較大的空間，既可實現轉向控制，又能實現轉向盤的自動回正，且能使轉向盤轉動的總圈數能達到實車的總圈數，從而有效地增強了實車駕駛感覺。
與現有技術相比，本發明轉向控制裝置還具有以下優點1、減速機構設置在殼體內，結構簡潔。
2、扭簧為一至兩根，在扭簧的反向力矩作用下，轉向盤實現自動回正。
3、扭簧設置在殼體的外部，安裝、調試方便。
4、減速機構的大齒輪和殼體上分別裝有相互對應的限位，當轉向盤轉動到極限角度時，兩隻限位螺栓接觸，阻止轉向盤繼續轉動，確保了轉向盤轉動的總圈數不超過3.5圈，又保護了扭簧不因過度壓縮而損壞。


圖1為本發明汽車駕駛模擬器轉向控制裝置實施例1的結構示意2為本發明汽車駕駛模擬器轉向控制裝置實施例2的結構示意中1.角度位移傳感器，2.傳感器支架，3.擋圈，4.軸承，5.小齒輪，6.輸入軸，7.殼體，8.中間軸，9.限位，10.掛鈎，11.輸入軸，12.扭簧固定銷，13.扭簧，14.大齒輪。
具體實施例方式
如圖1所示的本發明汽車駕駛模擬器轉向控制裝置實施例1，它包括由轉向盤驅動的輸入軸6、輸出軸11、殼體7，輸出軸11上設有角度位移傳感器1，角度位移傳感器1通過傳感器支架2與殼體7相連。
輸出軸11上設有用於使輸出軸11復位的扭簧13，扭簧13為兩根互為正、反轉的扭簧，扭簧13設置在殼體7上方和下方外部，輸出軸11側壁上設有上、下兩個扭簧固定銷12；各扭簧13的一端設有用於掛住扭簧固定銷12的掛鈎10，各扭簧13的另一端與殼體7固定連接。輸出軸的兩端分別通過扭簧固定銷12固定一隻扭簧13。
輸入軸6和輸出軸11之間設有減速機構，減速機構設置在殼體7內。減速機構為二級減速傳動副減速機構，它包括中間軸8、兩個大齒輪14和兩個小齒輪5。輸入軸6、中間軸8、輸出軸11通過軸承4裝配在殼體7上，大齒輪14與殼體7之間設有擋圈3，輸入軸6上端與連接轉向盤的轉向杆固定，下端設有同心的小齒輪5，該小齒輪5與中間軸8上的大齒輪14嚙合，中間軸8上的小齒輪5與輸出軸11上的大齒輪14嚙合。
減速機構的大齒輪14和殼體7上分別裝有相互對應的限位9。
本發明實施例1的轉向盤轉動總圈數為3.5圈(±630°)，減速結構的減速比為14.67，輸出角度約為±43°。
模擬轉向時，駕駛員轉動轉向盤，轉向力矩通過轉向杆經輸入軸6、小齒輪5、中間軸8、大齒輪14減速後傳給輸出軸11，輸出軸11帶動角度位移傳感器產生轉向信號。輸出軸11在轉動的同時，不論轉向盤正轉或反轉，總有一隻扭簧13被壓縮，完成轉向後，扭簧13的反向力矩經輸出軸11再逆向傳給轉向盤，使轉向盤自動回正。
如圖2所示的本發明汽車駕駛模擬器轉向控制裝置實施例2，它的輸出軸11上設有一根扭簧13，扭簧13設置在殼體7的外部，扭簧13的一端與輸出軸11側壁固定連接，另一端殼體7固定連接。
模擬轉向時，駕駛員轉動轉向盤，該扭簧13被正向或反向壓縮，完成轉向後，扭簧13的反向力矩經輸出軸11再逆向傳給轉向盤，使轉向盤自動回正。
權利要求
1.一種汽車駕駛模擬器轉向控制裝置，它包括由轉向盤驅動的輸入軸(6)、輸出軸(11)，輸入軸(6)和輸出軸(11)之間設有減速機構，輸出軸(11)上設有角度位移傳感器(1)；其特徵在於輸出軸(11)上設有用於使輸出軸(11)復位的扭簧(13)。
2.如權利要求1所述的轉向控制裝置，其特徵在於它還包括殼體(7)，減速機構設置在殼體(7)內。
3.如權利要求2所述的轉向控制裝置，其特徵在於扭簧(13)的一端與輸出軸(11)側壁固定連接，另一端與殼體(7)固定連接。
4.如權利要求2所述的轉向控制裝置，其特徵在於扭簧(13)為兩根互為正、反轉的扭簧，輸出軸(11)側壁上有兩個扭簧固定銷(12)；各扭簧(13)的一端設有用於掛住扭簧固定銷(12)的掛鈎(10)，另一端與殼體(7)固定連接。
5.如權利要求3或4所述的轉向控制裝置，其特徵在於扭簧(13)設置在殼體(7)的外部。
6.如權利要求1所述的轉向控制裝置，其特徵在於減速機構為二級減速傳動副減速機構。
7.如權利要求1所述的轉向控制裝置，其特徵在於減速機構包括大齒輪(14)，大齒輪(14)和殼體(7)上分別裝有相互對應的限位(9)。
全文摘要
本發明涉及一種汽車駕駛模擬器轉向控制裝置，它包括由轉向盤驅動的輸入軸(6)、輸出軸(11)，輸入軸(6)和輸出軸(11)之間設有減速機構，輸出軸(11)上設有角度位移傳感器(1)；輸出軸(11)上設有用於使輸出軸(11)復位的扭簧(13)。本發明轉向控制裝置的輸出軸上設有用於使輸出軸復位的扭簧，結構緊湊，不佔用較大的空間，既可實現轉向控制，又能實現轉向盤的自動回正，且能使轉向盤轉動的總圈數能達到實車的總圈數，從而有效地增強了實車駕駛感覺。
文檔編號G09B9/04GK1945656SQ200610124848
公開日2007年4月11日 申請日期2006年10月25日 優先權日2006年10月25日
發明者陳定方, 尹念東, 皮勝文, 徐慶華, 盧全國, 李安定, 董浩明 申請人:武漢理工大學