方向盤反饋裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及車輛模擬駕駛操作裝置，具體講就是車輛方向盤模擬操作裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)發(fā)展，汽車已經(jīng)走進(jìn)尋常百姓家，駕校培養(yǎng)出一批又一批的馬路新秀，有些卻是潛在的“馬路殺手”，導(dǎo)致交通事故每年都在大幅增長(zhǎng)，究其原因還是因?yàn)轳{駛員在駕校學(xué)習(xí)、實(shí)戰(zhàn)的時(shí)間不夠，對(duì)駕駛操作掌握不熟練。因此需要一套先進(jìn)的技術(shù)對(duì)駕駛員進(jìn)行專業(yè)化培訓(xùn)。
[0003]計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，虛擬圖像技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得用計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)進(jìn)行駕駛訓(xùn)練成為現(xiàn)實(shí)，駕駛模擬器就是基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的能正確模擬車輛駕駛動(dòng)作，獲得實(shí)車駕駛感覺的仿真設(shè)備。駕駛?cè)藛T在駕駛模擬器上進(jìn)行模擬駕駛時(shí)，通過方向盤模擬機(jī)構(gòu)，油門剎車模擬踏板和檔位模擬設(shè)備配合來控制駕駛模擬器的運(yùn)動(dòng)。駕駛模擬器的操作系統(tǒng)主要包括:方向盤操縱模擬系統(tǒng)、油門及剎車踏板模擬系統(tǒng)。其中方向盤操縱系統(tǒng)最為關(guān)鍵，其模擬的逼真程度直接影響駕駛?cè)藛T的轉(zhuǎn)向操縱感覺。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種方向盤訓(xùn)練操作裝置，模擬車輛日常駕駛過程中的車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的受力情況，使受訓(xùn)者在實(shí)際駕駛車輛前有得到充分而有效的訓(xùn)練。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案:一種方向盤反饋裝置，包括機(jī)架，機(jī)架布置有按實(shí)車姿態(tài)布置的方向盤和轉(zhuǎn)向管柱，所述的轉(zhuǎn)向管柱與力矩電機(jī)之間連接轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸的兩端分別與轉(zhuǎn)向管柱、力矩電機(jī)的輸出軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)連接，裝置還包括采集方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度的轉(zhuǎn)角傳感器，轉(zhuǎn)角傳感器采集到的轉(zhuǎn)角信號(hào)輸送至控制器，控制器輸出控制信號(hào)至電機(jī)控制器，電機(jī)控制器輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)力矩電機(jī)輸出轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。
[0006]上述技術(shù)方案中，轉(zhuǎn)角傳感器采集到方向盤、轉(zhuǎn)向管柱及轉(zhuǎn)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和轉(zhuǎn)速信號(hào)并輸出到控制器，控制器接受到轉(zhuǎn)角傳感器采集到的轉(zhuǎn)角信號(hào)后輸出控制信號(hào)電機(jī)控制器，電機(jī)控制器輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)力矩電機(jī)輸出轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，力矩電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩方向與方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向互為反向，這樣轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的受訓(xùn)者便可以真實(shí)感受到來自系統(tǒng)提供的模擬真實(shí)路況的阻尼力矩，可以獲得仿真體會(huì)，這樣通過訓(xùn)練設(shè)備的操作即可獲得初步的駕駛體驗(yàn)，為后續(xù)的路試駕駛提供操作經(jīng)驗(yàn)。
【附圖說明】
[0007]圖1是本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)圖；
[0008]圖2是圖1中的A部分放大圖；
[0009]圖3是本實(shí)用新型的原理框圖；
[0010]圖4是本實(shí)用新型的另一角度的立體結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]結(jié)合圖1-4，方向盤反饋裝置包括機(jī)架10，機(jī)架10布置有按實(shí)車姿態(tài)布置的方向盤20和轉(zhuǎn)向管柱21，所述的轉(zhuǎn)向管柱21與力矩電機(jī)30之間連接轉(zhuǎn)軸40，轉(zhuǎn)軸40的兩端分別與轉(zhuǎn)向管柱21、力矩電機(jī)30的輸出軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)連接，裝置還包括采集方向盤20轉(zhuǎn)動(dòng)角度的轉(zhuǎn)角傳感器50，轉(zhuǎn)角傳感器50采集到的轉(zhuǎn)角信號(hào)輸送至控制器60，控制器60輸出控制信號(hào)至電機(jī)控制器31，電機(jī)控制器31輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)力矩電機(jī)30輸出轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。
[0012]方向盤20模擬布置成成品車的格局，也可以采用產(chǎn)品車的轉(zhuǎn)向總成中的方向盤20及轉(zhuǎn)向管柱21，轉(zhuǎn)向管柱21以下部件的連接按本實(shí)用新型提供的方案構(gòu)成。實(shí)際操作中，方向盤10向左或右轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)角傳感器50及時(shí)采集到其轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)速度信號(hào)并傳輸給控制器60，電機(jī)控制器31接收控制器60發(fā)出的控制信號(hào)并輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)力矩電機(jī)30提供轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，及時(shí)響應(yīng)方向盤20的轉(zhuǎn)向動(dòng)作，力矩電機(jī)30提供的反向力矩讓受訓(xùn)者體驗(yàn)到駕駛車輛時(shí)來自路面的回饋力，這樣為受訓(xùn)者提供了轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤20時(shí)應(yīng)當(dāng)采用的轉(zhuǎn)向力度和轉(zhuǎn)向速度，確保安全駕駛車輛。
[0013]一般鋪裝路況下，轉(zhuǎn)向操作的地面回饋力大小是適度的，采用力矩電機(jī)30完全可以提供仿真的轉(zhuǎn)向回饋力。在路面或路況特別的情況下，回饋力則區(qū)別很大。如泥濘路面、碎石路面、彈坑路面，甚至是需要騎壓馬路牙，各種情況的轉(zhuǎn)向回饋則顯著不同，單純采用力矩電機(jī)30提供回饋力往往無法實(shí)現(xiàn)，所以本實(shí)用新型采用了加設(shè)制動(dòng)的方式加以優(yōu)化解決，具體就是轉(zhuǎn)軸40還與磁粉制動(dòng)器70相連，磁粉制動(dòng)器70固定在機(jī)架10上的立板11上且其中的磁粉制動(dòng)器70的殼體和定子摩擦盤71空套在轉(zhuǎn)軸40上，與定子摩擦盤71配合的轉(zhuǎn)子摩擦盤72與轉(zhuǎn)軸40同步轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
[0014]控制器60根據(jù)具體的路況對(duì)應(yīng)輸出控制信號(hào)，啟動(dòng)磁粉制動(dòng)器70動(dòng)作，在力矩電機(jī)30提供的回饋力的基礎(chǔ)上增加合適的回饋力，甚至當(dāng)路況處在車輪位于溝槽內(nèi)時(shí)，由于槽壁的干涉使得轉(zhuǎn)向動(dòng)作無法完成，此時(shí)定子摩擦盤71和轉(zhuǎn)子摩擦盤72在通電吸合的情況下完全抱死，方向盤20也將無法轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)然根據(jù)具體路況定子摩擦盤71和轉(zhuǎn)子摩擦盤72依據(jù)通電大小確定吸合程度，兩者之間以摩擦力的作用形式傳遞到方向盤20上，讓受訓(xùn)者得以體會(huì)。
[0015]作為商品車來講，其方向盤20的轉(zhuǎn)動(dòng)最大角度是有限的，并根據(jù)車身尺寸而以車輛最小轉(zhuǎn)彎半徑的表述給出車輛的有關(guān)性能數(shù)據(jù)，為了與車輛的方向盤20的轉(zhuǎn)動(dòng)最大角度對(duì)應(yīng)，需要對(duì)方向盤20的轉(zhuǎn)角范圍予以限定，以下是具體的優(yōu)選方案:裝置還包括限制方向盤20轉(zhuǎn)動(dòng)角度的角度限位機(jī)構(gòu)80，角度限位機(jī)構(gòu)80包括轉(zhuǎn)軸40軸身上設(shè)置的螺桿41及與其配合的螺母90，螺母90與桿件91相連、桿件91的一端懸伸并與限位槽或孔101配合構(gòu)成直線位移運(yùn)動(dòng)，桿件91或螺母90移動(dòng)方向上的兩端設(shè)置限定桿件91直線位移行程的限位機(jī)構(gòu)。方向盤20轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺桿41隨之同步轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)與其配合的螺母90直線位移，因?yàn)?，在保證螺桿41和螺母90相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的前提下，同時(shí)桿件91受到限位槽或孔101的限定，螺母90作直線運(yùn)動(dòng)，并且螺母90移動(dòng)時(shí)受到兩端限位的約束，這樣也就確定了方向盤20轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
[0016]為了確保方向盤回正時(shí)的轉(zhuǎn)速適當(dāng)，此時(shí)實(shí)際的駕駛操作人員幾乎只是將手輕附在方向盤上而無需握持方向盤，可以由回饋力矩完成轉(zhuǎn)向回位，具體方案是所述的力矩電機(jī)30的轉(zhuǎn)軸與減速器31相連，減速器31的輸出軸與轉(zhuǎn)軸40由聯(lián)軸器相連。通過減速器31輸出的轉(zhuǎn)速基本可以滿足要求。
[0017]自力矩電機(jī)30至轉(zhuǎn)向管柱21之間的轉(zhuǎn)軸40的軸身上，依次布置轉(zhuǎn)角傳感器50、磁粉制動(dòng)器70和角度限位機(jī)構(gòu)80。部件如此布置可以使裝置簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。
[0018]為了優(yōu)化布置和簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型的優(yōu)選方案是所述的角度限位機(jī)構(gòu)80包括副支架100，副支架100上的平行于轉(zhuǎn)軸40的支板102上開設(shè)限位孔101，限位孔101可以設(shè)置成條形孔且限位孔101的長(zhǎng)度方向與轉(zhuǎn)軸40軸向平行，限位孔101為條形孔時(shí)則可以利用其兩端限定螺母90的移動(dòng)行程，該方案的作用是前述的桿件91或螺母90移動(dòng)方向上的兩端設(shè)置限定桿件91直線位移行程的限位機(jī)構(gòu)的具體實(shí)例。
[0019]桿件91中段與螺母90相連，其一懸伸端置于限位孔101處，桿件91的另一懸伸段的移動(dòng)路徑的對(duì)應(yīng)位置上設(shè)置位置傳感器110，位置傳感器110設(shè)置在機(jī)架10上。位置傳感器110的設(shè)置位置可以選定方向盤20處于中心位置是對(duì)應(yīng)的桿件91位置。
[0020]具體裝配時(shí)，所述的轉(zhuǎn)角傳感器50的殼體布置在機(jī)架10上的立板11上，轉(zhuǎn)角傳感器50的內(nèi)置轉(zhuǎn)套固套在轉(zhuǎn)軸40。
[0021]限位孔101的旁側(cè)位置處設(shè)置定位螺釘103，轉(zhuǎn)軸40上設(shè)置有徑向布置的盲孔與定位螺釘103配合定位，轉(zhuǎn)軸40與轉(zhuǎn)向管柱21之間采用萬向節(jié)聯(lián)軸器120連接，轉(zhuǎn)軸40與水平面之間的夾角小于轉(zhuǎn)向管柱21與水平面之間的夾角。這樣通過萬向節(jié)聯(lián)軸器120的過渡，可以將轉(zhuǎn)軸40與轉(zhuǎn)向管柱21呈夾角式布置，可以有效降低方向盤20的高度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種方向盤反饋裝置，包括機(jī)架(10)，機(jī)架(10)布置有按實(shí)車姿態(tài)布置的方向盤(20)和轉(zhuǎn)向管柱(21)，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)向管柱(21)與力矩電機(jī)(30)之間連接轉(zhuǎn)軸(40)，轉(zhuǎn)軸(40)的兩端分別與轉(zhuǎn)向管柱(21)、力矩電機(jī)(30)的輸出軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)連接，裝置還包括采集方向盤(20)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的轉(zhuǎn)角傳感器(50)，轉(zhuǎn)角傳感器(50)采集到的轉(zhuǎn)角信號(hào)輸送至控制器(60)，控制器(60)輸出控制信號(hào)至電機(jī)控制器(31)，電機(jī)控制器(31)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)力矩電機(jī)(30)輸出轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方向盤反饋裝置，其特征在于:轉(zhuǎn)軸(40)還與磁粉制動(dòng)器(70)相連，磁粉制動(dòng)器(70)固定在機(jī)架(10)上的立板(11)上且其中的磁粉制動(dòng)器(70)的殼體和定子摩擦盤(71)空套在轉(zhuǎn)軸(40)上，與定子摩擦盤(71)配合的轉(zhuǎn)子摩擦盤(72)與轉(zhuǎn)軸(40)同步轉(zhuǎn)動(dòng)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方向盤反饋裝置，其特征在于:裝置還包括限制方向盤(20)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的角度限位機(jī)構(gòu)(80)，角度限位機(jī)構(gòu)(80)包括轉(zhuǎn)軸(40)軸身上設(shè)置的螺桿(41)及與其配合的螺母(90)，螺母(90)與桿件(91)相連、桿件(91)的一端懸伸并與限位槽或孔(101)配合構(gòu)成直線位移運(yùn)動(dòng)，桿件(91)或螺母(90)移動(dòng)方向上的兩端設(shè)置限定桿件(91)直線位移行程的限位機(jī)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方向盤反饋裝置，其特征在于:所述的力矩電機(jī)(30)的轉(zhuǎn)軸與減速器(31)相連，減速器(31)的輸出軸與轉(zhuǎn)軸(40)由聯(lián)軸器相連。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方向盤反饋裝置，其特征在于:自力矩電機(jī)(30)至轉(zhuǎn)向管柱(21)之間的轉(zhuǎn)軸(40)的軸身上，依次布置轉(zhuǎn)角傳感器(50)、磁粉制動(dòng)器(70)和角度限位機(jī)構(gòu)(80)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方向盤反饋裝置，其特征在于:所述的角度限位機(jī)構(gòu)(80)包括副支架(100)，副支架(100)上的平行于轉(zhuǎn)軸(40)的支板(102)上開設(shè)限位孔(101)，桿件(91)中段與螺母(90)相連，其一懸伸端置于限位孔(101)處，桿件(91)的另一懸伸段的移動(dòng)路徑的對(duì)應(yīng)位置上設(shè)置位置傳感器(110)，傳感器(110)設(shè)置在機(jī)架(10)上。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方向盤反饋裝置，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)角傳感器(50)的殼體布置在機(jī)架(1)上的立板(11)上，轉(zhuǎn)角傳感器(50)的內(nèi)置轉(zhuǎn)套固套在轉(zhuǎn)軸(40)上。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方向盤反饋裝置，其特征在于:限位孔(101)的旁側(cè)位置處設(shè)置定位螺釘(103)，轉(zhuǎn)軸(40)上設(shè)置有徑向布置的盲孔與定位螺釘(103)配合定位，轉(zhuǎn)軸(40)與轉(zhuǎn)向管柱(21)之間采用萬向節(jié)聯(lián)軸器(120)連接，轉(zhuǎn)軸(400與水平面之間的夾角小于轉(zhuǎn)向管柱(21)與水平面之間的夾角。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及車輛模擬駕駛操作裝置，具體講就是車輛方向盤反饋裝置，包括機(jī)架，機(jī)架布置有按實(shí)車姿態(tài)布置的方向盤和轉(zhuǎn)向管柱，所述的轉(zhuǎn)向管柱與力矩電機(jī)之間連接轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸的兩端分別與轉(zhuǎn)向管柱、力矩電機(jī)的輸出軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)連接，裝置還包括采集方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度的轉(zhuǎn)角傳感器，轉(zhuǎn)角傳感器采集到的轉(zhuǎn)角信號(hào)輸送至控制器，控制器輸出控制信號(hào)至電機(jī)控制器，電機(jī)控制器輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)力矩電機(jī)輸出轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，轉(zhuǎn)角傳感器采集信號(hào)并輸出到控制器，控制器輸出控制信號(hào)電機(jī)控制器，電機(jī)控制器輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)力矩電機(jī)輸出轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，這樣轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的受訓(xùn)者便可以真實(shí)感受到來自系統(tǒng)提供的模擬真實(shí)路況的阻尼力矩，可以獲得仿真體會(huì)。
【IPC分類】G09B9/04
【公開號(hào)】CN205375887
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620055945
【發(fā)明人】王文兵, 顏和順, 王春暉, 王軍, 李堯堯, 張華峰, 汪校
【申請(qǐng)人】合肥同智機(jī)電控制技術(shù)有限公司
【公開日】2016年7月6日
【申請(qǐng)日】2016年1月20日