汽車轉向舵位智能顯示裝置的製作方法

2023-10-26 14:41:32 1

專利名稱：汽車轉向舵位智能顯示裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種車輪轉向舵位顯示裝置，尤其是一种放置於汽車儀表 盤上方的，用於指示汽車在轉彎時轉方向盤使轉向舵位改變的自動顯示裝置。
背景技術：
隨著我國汽車工業的快速發展，汽車與人民生活聯繫越來越緊密。當你享 受汽車給你帶來的出行便捷時，是否有過這樣的經歷你的家人駕駛的汽車很 難準確地倒進窄小的停車位，或在路口轉彎時輪胎刮碰到路邊的道牙……。隨 著汽車數量的大量增加，新駕駛人數量不斷增多，考駕照的人數持續上升，據 各大駕校的實踐顯示，新手學車的一個最大障礙就是掌握不好轉彎的幅度，不 清楚自己轉動方向盤給車輪帶來的實際轉過角度，這樣便增加了在今後的駕車 過程中發生交通事故的可能性。
汽車中用來改變汽車的行駛方向和保持汽車直線行駛的機構稱為汽車轉向 系統，其一般由轉向器和轉向傳動機構兩部分組成。轉向器由方向盤、轉向軸、 轉向管柱等組成，它是將方向盤的轉動變為轉向搖臂的擺動或齒條軸的直線往 復運動，並對轉向操縱力進行放大的機構，轉向器一般固定在汽車車架或車身 上，轉向操縱力通過轉向器後會改變傳動方向。轉向傳動機構由轉向節、轉向 橫拉杆、轉向節臂等構成，是將轉向器輸出的力和運動傳給車輪(轉向節)，並使 左右車輪按一定關係進行偏轉的機構。汽車轉向系統的工作原理是汽車轉向 時，駕駛員對方向盤施加的轉向力矩通過轉向軸輸入轉向器。作為減速傳動裝 置的轉向器中有l、 2級減速傳動副。經轉向器放大後的力矩和減速後的運動傳 到轉向橫拉杆，再傳給固定於轉向節上的轉向節臂，使轉向節和它所支承的轉 向車輪偏轉，從而改變了汽車的行駛方向。
轉動汽車方向盤，通過汽車轉向系統傳動，使汽車前輪轉動的角度稱汽車 前輪轉向角。如有的轎車為方向盤向左旋轉0—540度滿量程，通過轉向系統
傳動，汽車前輪向左旋轉0—30度角；方向盤向右旋轉0—540度滿量程，通過 轉向系統傳動，汽車前輪向右旋轉0—30度角。汽車方向盤轉角與前輪轉角之 比540: 30等於18: 1，即方向盤轉動18度，前輪轉動1度。如果有汽車轉向
舵位顯示器，就能讓駕駛人員很清楚地知道輪胎的方向及轉角，不必純粹依靠 經驗來判斷，提高駕車安全。目前，我國的汽車市場上無論是國產品牌車還是 合資的品牌車均沒有汽車前輪轉向和轉角的顯示裝置，本專利對此進行專門研 究。發明內容
本實用新型的目的是要解決上述現有技術中存在的問題，提供一種智能顯 示司機在操作方向盤時給車輪帶來實際轉彎效果的裝置，即汽車轉向舵位智能 顯示裝置,它讓司機尤其是新手在開車時能很方便地知道自己轉方向盤時讓車輪 轉過的角度，方便司機的操作，提高駕車安全。
本實用新型是採用如下方案實現的由於汽車前輪是通過汽車轉向系統傳 動使之轉動的，我們設想在轉向軸上安裝一個同步旋轉的轉動輪，把轉動輪旋 轉的方向及角度通過角位移傳感器測量出來，再通過智能轉換電路按一定的比 率折算並顯示在數字顯示儀表上，即讓司機看到對汽車前輪轉向和轉角的顯示。
一種汽車轉向舵位智能顯示裝置，其具體特徵是它包括一個與轉向軸同 步旋轉的轉動輪、 一個測量轉動輪轉動角位移的角位移傳感器，還包括一個與 角位移傳感器的信號輸出端相連的智能轉換電路，智能轉換電路的輸出端與數 字顯示儀表相連。
上述角位移傳感器是自動將旋轉角度轉變成電信號輸出的裝置，採用光電 式或電位器式角位移變送器，其中光電式角位移變送器是一種旋轉式脈衝發生 器，把機械轉角變成電脈衝，根據脈衝的數目測出工作軸的轉角，其具有安裝 方便的特點。
上述轉動輪的轉動軸與角位移變送器的轉軸通過彈性聯軸器同軸連接，並 在轉向軸上安裝一個主動輪，主動輪和轉動輪相互嚙合，角位移變送器通過T 形杆與車架或車身固定，T形杆還有一端空套在轉向軸上。
上述智能轉換電路由一塊P1C單片機，以及與PIC單片機I/O 口連接的輸 入接口、 一個三位數碼管、三個舵位設定指示燈、三個左舵位方向顯示燈、三 個右舵位方向顯示燈和三個舵位設定按鈕組成。
上述數字顯示儀表放置於汽車儀錶盤上方，採用12V直流電源的數字顯示
器，其內帶有智能轉換電路和數碼顯示，這樣角位移變送器傳出的脈衝電信號 傳數字顯示儀表，經變換、數據處理後，實現數字顯示。
當方向盤轉動時，汽車轉向軸帶動主動輪轉動，主動輪再帶動轉動輪轉動; 轉動輪轉動後通過聯軸器帶動角位移傳感器的轉軸轉動，使角位移傳感器輸出
與轉動角度對應的電信號，達到了檢測汽車前輪轉向、角度的目的；然後將其 電信號轉換後接至數字顯示儀表上，顯示出由汽車方向盤轉動、進而帶動汽車 前輪轉動的方向及角度，即轉向舵位顯示。
本實用新型的有益效果是結構簡單、安裝方便，在開車時能自動清楚—地 指示汽車前輪旋轉方向和旋轉角度，讓駕駛人員很清楚地知道輪胎的方向及轉 角，更容易地操縱汽車轉向，比如路口轉彎、調頭、倒車、停庫等操作，大大降低了駕駛人員的操縱負擔；其主要針對低駕齡及學車的新手，讓其能迅速上 手，迅速攀握熟練駕駛技術，提高駕車安全。


圖1為本實用新型汽車轉向舵位智能顯示裝置的系統方框圖； 圖2為本實用新型汽車轉向舵位智能顯示裝置的結構示意圖； 圖3為本實用新型的智能轉換電路原理圖。 對各幅附圖中的標號說明如下
l一轉向軸；2—角位移傳感器；2a—角位移變送器；3 —智能轉換電路；4 一數字顯示儀表；5 —司機；6—主動輪；7—轉動軸；8 —轉動輪；9 —彈性聯軸 器；10—轉軸；11 —數字顯示器；12—方向盤；13 —車架；14一T形杆；15—轉 向器；16 —轉向橫拉杆；17 —轉向節臂；18 —轉向車輪；19一輸入接口； 20 — PIC單片機；21—三位數碼管用於左右舵位角度或百分比顯示；22—舵位設定指 示燈；23—左舵位方向顯示燈；24—右舵位方向顯示燈；25 —舵位設定按鈕。
具體實施方案
下面根據附圖對本汽車轉向舵位智能顯示裝置的具體內容做詳細介紹。
如圖1中所示，汽車轉向舵位智能顯示裝置是通過角位移傳感器2測量方 向盤轉向軸1轉過的角位移，再由智能轉換電路3將其自動轉化為能在數字顯 示儀表4上顯示角度值的數碼信號，讓司機5在開車時就能方便地知道自己轉 方向盤10時車輪轉過的角度大小。
轉向軸1的角位移可以通過一個與其同步旋轉的轉動輪8來間接測量。 角位移傳感器2可採用光電式或電位器式角位移變送器2a即編碼器。
如圖2所示，汽車轉向舵位智能顯示裝置包括轉動輪8、角位移變送器2a 和數字顯示儀表4，其中轉動輪8的轉動軸7與角位移變送器2a的轉軸10通過 彈性聯軸器9同軸連接，彈性聯軸器9起到保護角位移變送器2a的作用；在轉 向軸1上安裝一個主動輪6，主動輪6和轉動輪8相互嚙合，角位移變送器2a 通過T形杆14與車架13或車身固定，T形杆14還有一端空套在轉向軸1上， 這樣角位移變送器2a在固定前能保證其與轉向軸1相對距離，以適合於各種不 同的汽車;它還包括一個與角位移變送器2a的信號輸出端相連的數字顯示器11， 數字顯示儀表4包括數字顯示器11和智能轉換電路3。
由於角位移變送器2a轉軸的角位移與前車輪的實際轉角有一定比例關係， 所以智能轉換電路3在輸出數碼信號前便做了相應的比率折算，使顯示數字與 實際轉彎方向、角度即舵位一致。
如圖3所示，智能轉換電路3主要由一塊PIC單片機20，以及與該PIC單
5片機20的I/O 口連接的輸入接口 19、 一個三位數碼管21、三個舵位設定按鈕 25、三個舵位設定指示燈22、三個左舵位方向顯示燈23和三個右舵位方向顯示 燈24組成，還包括必要的電阻、電容和晶振等元件。
PIC單片機可以採用高性價比的PIC16C64型號單片機。角位移變送器2a 的輸出信號通過輸入接口 19進入PIC單片機進行數據處理。三位數碼管21實 現左右舵位角度或百分比的顯示。舵位設定按鈕25包括左滿舵設定按鈕、中間 舵設定按鈕和右滿舵設定按鈕，不同汽車具有不同滿舵量程，因此在使用前需 要進行滿舵位設定，便由這三個按鈕進行設定，轉動角位移變送器2a的轉軸10, 當到達左滿舵、中間舵、右滿舵位置時按下對應按鈕實現設定。舵位設定指示 燈22包括左滿舵設定指示燈、中間舵設定指示燈和右滿舵設定指示燈，它們在 達到左滿舵、中間舵及右滿舵三個設定狀態時發光實現指示。如圖1所示，三 個左舵位方向顯示燈23位於數碼管21左側形成一個向左箭頭，在數碼管21顯 示左舵位時發光指示；三個右舵位方向顯示燈24位於數碼管21右側形成一個 向右箭頭，在數碼管21顯示右舵位時發光指示。
當開車時，司機轉動方向盤12，使汽車轉向軸1帶動主動輪6轉動，主動 輪6再帶動轉動輪8轉動；轉動輪8轉動後通過彈性聯軸器9帶動角位移變送 器2a的轉軸IO轉動，使角位移變送器2a將方向盤轉向軸1轉過的角位移自動 轉換成為電信號，達到了檢測汽車轉向車輪18轉向、轉角的目的；然後通過導 線，將該電信號輸入一個智能轉換電路3中，該智能轉換電路3將把輸入的電 信號轉換成數碼信號，輸入到數字顯示儀表4中顯示,顯示出由汽車方向盤12 轉動帶動汽車轉向車輪18轉動的方向及角度，即轉向舵位顯示,從而完成方向 盤操作對車輪轉向效果直觀顯示的功能。
權利要求1、汽車轉向舵位智能顯示裝置，其特徵在於它包括一個與轉向軸(1)同步旋轉的轉動輪(8)、一個測量轉動輪(8)轉動角位移的角位移傳感器(2)、以及與角位移傳感器(2)的信號輸出端相連的智能轉換電路(3)，智能轉換電路(3)的輸出端與數字顯示儀表(4)相連，當角位移傳感器(2)輸出與轉動方向角度對應的電信號後，由智能轉換電路(3)按一定的比率折算成前輪轉向和轉角並顯示在數字顯示儀表(4)上。
2、 根據權利要求1所述的汽車轉向舵位智能顯示裝置，其特徵是所述 角位移傳感器(2)採用光電式或電位器式角位移變送器，所述轉動輪(8) 的轉動軸(7)與角位移變送器(2a)的轉軸(10)通過彈性聯軸器(9)同 軸連接；所述轉向軸(1)上有一個主動輪(6)與轉動輪(8)相互嚙合，角 位移變送器(2a)通過T形杆(14)與車架(13)或車身固定，T形杆(14) 還有一端空套在轉向軸(1)上。
3、 根據權利要求1所述的汽車轉向舵位智能顯示裝置，其特徵是所述 智能轉換電路(3)由一塊PIC單片機(20)，以及與PIC單片機(20)的1/0 口連接的輸入接口 (19)、 一個三位數碼管(21)、三個舵位設定按鈕(25)、 三個舵位設定指示燈(22)、三個左舵位方向顯示燈(23)和三個右舵位方向 顯示燈(24)組成，其中所述三位數碼管(21)實現左右舵位角度或百分比 的顯示、三個舵位設定按鈕(25)包括左滿舵設定按鈕、中間舵設定按鈕和 右滿舵設定按鈕；三個舵位設定指示燈(22)包括左滿舵設定指示燈、中間 舵設定指示燈和右滿舵設定指示燈；三個左舵位方向顯示燈(23)位於數碼 管(21)左側形成一個向左箭頭，在數碼管(21)顯示左舵位時發光指示； 三個右舵位方向顯示燈(24)位於數碼管(21)右側形成一個向右箭頭，在 數碼管(21)顯示右舵位時發光指示。
4、根據權利要求1所述的汽車轉向舵位智能顯示裝置，其特徵是所 述數字顯示儀表(4)放置於汽車儀錶盤上方，採用12V直流電源的數字顯 示器(11)，其內帶有與角位移變送器(2a)的信號輸出端相連的智能轉換電 路(3)。
專利摘要一種汽車轉向舵位智能顯示裝置。尤其是一种放置於汽車儀錶盤上方的，用於指示汽車在轉方向盤時使轉向舵位改變的自動顯示裝置。它包括轉動輪、角位移傳感器和數字顯示儀表，其中轉動輪與角位移傳感器的轉軸通過彈性聯軸器同軸連接；它還包括一個與角位移傳感器的信號輸出端相連的智能轉換電路，智能轉換電路的輸出端與數字顯示儀表相連。本實用新型公布了一種能夠自動顯示司機在操作方向盤時給車輪帶來實際轉彎效果的裝置，它通過角位移傳感器測量方向盤轉向軸轉過的角位移，再由智能轉換電路將其自動轉化為數字顯示儀表上顯示的舵位，讓司機在開車時方便地知道自己轉方向盤時讓車輪轉過的角度，適用於低駕齡駕駛員和學車者，方便司機操作，提高駕車安全。
文檔編號B62D15/02GK201405929SQ20092011256
公開日2010年2月17日 申請日期2009年1月13日 優先權日2009年1月13日
發明者李同強 申請人:浙江工商大學