CN102663919A - 汽车驾驶模拟器的模拟转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统，包括机械系统以及控制系统，机械系统包括方向盘、螺纹杆以及与螺纹杆连接的电机，螺纹杆设置于套筒内，螺纹杆可相对轴向移动的与套筒螺纹连接，机械系统还包括限位装置，限位装置包括固定于套筒内的第一限位部件和固定于螺纹杆上的与第一限位部件配合的第二限位部件，当螺纹杆在套筒内旋转并轴向移动，第一限位部件与第二限位部件相干涉，以限制螺纹杆的旋转。本发明的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统给学习者的感觉与真实的汽车的转向系统给驾驶者的感觉更为相似。本发明的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统结构更加简单，维修更换更加方便，学习者更容易在模拟学习中掌握实际驾驶中的感觉。

Description

汽车驾驶模拟器的模拟转向系统

技术领域

本发明涉及汽车驾驶模拟器的控制技术，特别是指一种汽车驾驶模拟器的模拟转向系统。

背景技术

汽车驾驶模拟器是一种能正确模拟汽车的驾驶操纵动作，获得实车驾驶感觉的仿真系统。目前的汽车驾驶模拟器集合了传感器、计算机三维实时动画、计算机接口、人工智能、数据通信、网络、多媒体等多种先进技术，主要用于驾驶员的培训，也可以对微观交通进行仿真，对汽车的控制特性进行研究。汽车驾驶模拟器具有安全性高、再现性好的特点。利用驾驶模拟器来进行研究和训练，可方便地模拟各种道路环境、天气状况，分析汽车的技术性能指标，从而可以节省大量的自然资源，具有很高的经济价值。

在汽车驾驶模拟器中，模拟转向系统用于对转向系统进行模拟，其主要包括机械系统以及与之相连的控制系统。控制系统用于获取驾驶员的操纵数据，并对所述操作数据进行处理，对方向盘及电机进行控制。

机械系统用于提供驾驶员操作平台，通常包括方向盘、与方向盘连接的螺纹杆以及与螺纹杆连接的电机，其中，螺纹杆通过螺纹副可相对旋转的设置于套筒内。这种结构的模拟转向系统不能很好的模拟真实车辆的转向系统：当驾驶员旋转方向盘时，方向盘带动螺纹杆旋转，螺纹杆在旋转数圈后，被螺纹副抱紧固定，螺纹副在抱紧后会对螺纹杆产生较大的预紧力，这样需要驾驶员施加反方向的很大的力才能将拧动，这种情况给人的感觉与真实车辆转向给人的感觉存在较大差异。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单的，可以更好的模拟真实车辆转向的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统。

本发明的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统，包括机械系统和用于控制所述机械系统的控制系统，所述机械系统包括：

方向盘；

与所述方向盘连接的螺纹杆，所述螺纹杆设置于套筒内，所述螺纹杆可相对轴向移动的与所述套筒螺纹连接；

与所述螺纹杆连接的电机，用于向所述螺纹杆施加转动阻力；以及

限位装置，包括固定于所述套筒内的第一限位部件以及固定于所述螺纹杆上的与所述第一限位部件配合的第二限位部件，当所述螺纹杆在所述套筒内旋转并轴向移动，所述第一限位部件与所述第二限位部件相干涉，以限制所述螺纹杆的旋转。

本发明的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统，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纹杆的轴线排列并固定于所述螺纹杆上，所述第一限位部件位于所述第一限位件、第二限位件之间。

本发明的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统，其中，所述第一限位部件包括两个分别向所述第一限位件、第二限位件伸出的突起部，所述第一限位件、第二限位件分别包括向所述第一限位部件伸出的突出部，所述突出部同与其相对的所述突起部相配合，当螺纹杆在所述套筒内旋转并轴向移动，所述第一限位部件的两个突起部中的一个同与其相对的所述突出部相干涉，以限制所述螺纹杆的旋转。

本发明的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统，其中，所述第一限位部件为固定于所述套筒内壁的螺母，所述第一限位件、第二限位件均为固定于所述螺纹杆上的限位套。

本发明的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统，其中，所述螺母通过导向键固定于所述套筒的内壁上，所述螺母的外壁开有与所述螺母的轴线平行的键槽，所述导向键的正面嵌入所述键槽内，所述导向键与所述螺母固定在一起，所述导向键的背面嵌入所述套筒的内壁的安装槽内。

本发明的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统，其中，所述控制系统用于根据所述方向盘的转动参数控制所述电机，所述控制系统包括：

力反馈板，通过接口电路与计算机连接，用于获取方向盘的转向角度、转向力矩的模拟信号，并通过所述接口电路传送给所述计算机，并由所述计算机根据所述模拟信号对所述电机进行控制，所述电机向螺纹杆施加转动阻力。

本发明的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统，其中，所述计算机根据所述模拟信号通过所述力反馈板对所述电机进行控制。

本发明的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统，其中，所述力反馈板包括：

编码器信号采集电路，用于采集方向盘的转向角度、转向力矩的模拟信号；

力反馈处理器，与所述编码器信号采集电路连接，并通过所述接口电路与所述计算机连接，用于获取所述编码器信号采集电路采集的方向盘的转向角度、转向力矩的模拟信号并通过所述接口电路传送给所述计算机，并通过所述接口电路从所述计算机获得电机控制信号；

电机驱动一H桥电路，与所述力反馈处理器连接，用于从所述力反馈处理器获得所述电机控制信号，根据所述电机控制信号对所述电机进行控制。

本发明的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统给学习者的感觉与真实的汽车的转向系统给驾驶者的感觉更为相似。同时学习者也不需要施加反方向的很大的力才能将螺纹杆回转。本发明的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统结构更加简单，维修更换更加方便。学习者更容易在模拟学习中掌握实际驾驶中的感觉。

附图说明

图1为本发明的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统的机械系统的结构示意图；

图2为图1的A局部放大图；

图3为图1的B-B剖面图；

图4为本发明的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统的机械系统的第一限位部件的结构示意图；

图5为本发明的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统的控制系统的连接示意图。

具体实施方式

本发明的一种汽车驾驶模拟器的模拟转向系统，通过固定于套筒内的第一限位部件与固定于螺纹杆上的第二限位部件的干涉限制螺纹杆的旋转，消除了利用螺纹副限制螺纹杆旋转产生的预紧力，由此更好的模拟真实车辆转向。

如图1、图2所示，本发明的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统，包括机械系统10以及用于控制机械系统10的控制系统。其中，机械系统10包括方向盘11、与方向盘11连接的螺纹杆12以及与螺纹杆12连接的电机13。螺纹杆12设置于套筒14内，螺纹杆12可相对轴向移动的与套筒14螺纹连接。上述控制系统用于根据方向盘11的转动参数控制电机13，电机13用于向螺纹杆12施加转动阻力。为了逼真模仿真实车辆的转向系统给驾驶者的感觉，机械系统10还包括限位装置15，限位装置15包括固定于套筒14内的第一限位部件151和固定于螺纹杆12上的与第一限位部件151配合的第二限位部件，当螺纹杆12在套筒14内旋转并轴向移动，第一限位部件151与上述第二限位部件相干涉，以限制螺纹杆12的旋转。

当利用本发明的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统学习时，学习者转动方向盘11，与方向盘11连接的螺纹杆12在套筒14内转动并相对于套筒14轴向移动，当方向盘11带动螺纹杆12转过一定角度，即螺纹杆12在套筒14内轴向移动一小段距离，第一限位部件151与上述第二限位部件相干涉，以限制螺纹杆12的旋转。第一限位部件151与上述第二限位部件之间的干涉不同于现有技术的螺纹杆被螺纹副抱紧固定，由此避免螺纹副在抱紧后对螺纹杆产生预紧力，这样给学习者的感觉与真实的汽车的转向系统给驾驶者的感觉更为相似。同时学习者也不需要施加反方向的很大的力才能将螺纹杆回转。

本发明的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统结构更加简单，维修更换更加方便。学习者更容易在模拟学习中掌握实际驾驶中的感觉。

本实施例中，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沿螺纹杆12的轴线排列并通过铆钉固定于螺纹杆12上，第一限位部件151位于第一限位件1521、第二限位件1522之间。当学习者顺时针转动方向盘11时，与方向盘11连接的螺纹杆12在套筒14内顺时针转动并相对于套筒14轴向向下移动，则第一限位件1521、第二限位件1522相对第一限位部件151向下移动，第二限位件1522与第一限位部件151发生干涉。当学习者逆时针转动方向盘11时，与方向盘11连接的螺纹杆12在套筒14内逆时针转动并相对于套筒14轴向向上移动，则第一限位件1521、第二限位件1522相对第一限位部件151向上移动，第一限位件1521与第一限位部件151发生干涉。这样无论顺时针、逆时针旋转方向盘11，本发明的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统都能给学习者与真实的汽车的转向系统给驾驶者更为相似、逼真的感觉。

本发明的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统的实施例中，第一限位部件151包括两个分别向第一限位件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分别包括向第一限位部件151伸出的突出部154，每个突出部154同与其相对的突起部153相配合，当螺纹杆12在套筒14内旋转并轴向移动，第一限位部件151的两个突起部153中的一个同与其相对的突出部154相干涉，以限制螺纹杆12的旋转。

结合图3、图4所示，本实施例中，第一限位部件151为固定于套筒14内壁的螺母，第一限位件1521、第二限位件1522分别为固定于螺纹杆12上的限位套。上述螺母通过导向键155固定于套筒14的内壁上，上述螺母的外壁开有与上述螺母的轴线平行的键槽156，导向键155的正面嵌入键槽156内，导向键155与上述螺母通过并排的螺栓固定在一起。套筒14的内壁设置有安装槽157。导向键155的背面嵌入套筒14的内壁的安装槽157内，由此上述螺母通过导向键155固定于套筒14的内壁上。

如图5所示，本实施例中，上述控制系统包括：

力反馈板，通过接口电路与计算机连接，用于获取方向盘11的转向角度、转向力矩的模拟信号，并通过接口电路传送给计算机，并由上述计算机根据模拟信号对电机13进行控制，电机13向螺纹杆12施加转动阻力。

本实施例中，计算机根据模拟信号通过力反馈板对电机13进行控制。

本实施例中，力反馈板包括：

编码器信号采集电路，用于采集方向盘11的转向角度、转向力矩的模拟信号；

力反馈处理器，与编码器信号采集电路连接，并通过接口电路与计算机连接，用于获取上述编码器信号采集电路采集的方向盘11的转向角度、转向力矩的模拟信号并通过接口电路传送给计算机，并通过接口电路从计算机获得电机控制信号；

电机驱动-H桥电路，与上述力反馈处理器连接，用于从上述力反馈处理器获得电机控制信号，根据电机控制信号对电机13进行控制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种汽车驾驶模拟器的模拟转向系统，其特征在于，包括机械系统和用于控制所述机械系统的控制系统，所述机械系统包括：

方向盘；

与所述方向盘连接的螺纹杆，所述螺纹杆设置于套筒内，所述螺纹杆可相对轴向移动的与所述套筒螺纹连接；

与所述螺纹杆连接的电机，用于向所述螺纹杆施加转动阻力；以及

限位装置，包括固定于所述套筒内的第一限位部件以及固定于所述螺纹杆上的与所述第一限位部件配合的第二限位部件，当所述螺纹杆在所述套筒内旋转并轴向移动，所述第一限位部件与所述第二限位部件相干涉，以限制所述螺纹杆的旋转。

2.根据权利要求1所述的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统，其特征在于，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纹杆的轴线排列并固定于所述螺纹杆上，所述第一限位部件位于所述第一限位件、第二限位件之间。

3.根据权利要求2所述的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统，其特征在于，所述第一限位部件包括两个分别向所述第一限位件、第二限位件伸出的突起部，所述第一限位件、第二限位件分别包括向所述第一限位部件伸出的突出部，所述突出部同与其相对的所述突起部相配合，当螺纹杆在所述套筒内旋转并轴向移动，所述第一限位部件的两个突起部中的一个同与其相对的所述突出部相干涉，以限制所述螺纹杆的旋转。

4.根据权利要求3所述的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统，其特征在于，所述第一限位部件为固定于所述套筒内壁的螺母，所述第一限位件、第二限位件均为固定于所述螺纹杆上的限位套。

5.根据权利要求4所述的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统，其特征在于，所述螺母通过导向键固定于所述套筒的内壁上，所述螺母的外壁开有与所述螺母的轴线平行的键槽，所述导向键的正面嵌入所述键槽内，所述导向键与所述螺母固定在一起，所述导向键的背面嵌入所述套筒的内壁的安装槽内。

6.根据权利要求1-5任一项所述的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统，其特征在于，所述控制系统用于根据所述方向盘的转动参数控制所述电机，所述控制系统包括：

力反馈板，通过接口电路与计算机连接，用于获取方向盘的转向角度、转向力矩的模拟信号，并通过所述接口电路传送给所述计算机，并由所述计算机根据所述模拟信号对所述电机进行控制，所述电机向螺纹杆施加转动阻力。

7.根据权利要求6所述的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统，其特征在于，所述计算机根据所述模拟信号通过所述力反馈板对所述电机进行控制。

8.根据权利要求7所述的汽车驾驶模拟器的模拟转向系统，其特征在于，所述力反馈板包括：

编码器信号采集电路，用于采集方向盘的转向角度、转向力矩的模拟信号；

力反馈处理器，与所述编码器信号采集电路连接，并通过所述接口电路与所述计算机连接，用于获取所述编码器信号采集电路采集的方向盘的转向角度、转向力矩的模拟信号并通过所述接口电路传送给所述计算机，并通过所述接口电路从所述计算机获得电机控制信号；

电机驱动-H桥电路，与所述力反馈处理器连接，用于从所述力反馈处理器获得所述电机控制信号，根据所述电机控制信号对所述电机进行控制。

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