CN108389465B - 一种模拟驾驶器的方向盘自动归位的方法与装置 - Google Patents

Abstract

一种模拟驾驶器的方向盘自动归位的方法与装置，属于汽车驾驶员教学设备领域，装置由方向盘、方向盘轴、外壳、第一轴承座、第一轴承、小锥齿轮、第二轴承座、第二轴承、挡销槽、挡销、吊重、同步带、压紧轮、第三轴承座、第三轴承、第四轴承座、第四轴承、大同步轮、水平轴、第五轴承座、第五轴承、大锥齿轮和小同步轮组成。该方法是在与方向盘固定连接的轴上连接一螺杆，螺杆上连接带有销子的螺母，销子的运动被限制在固定安装的挡销槽内，以此限制方向盘轴顺时针和逆时针旋转的角度；采用同步带两端连接吊重的方式产生方向盘回归原位的恒定转矩。该方法和装置使汽车驾驶员的培训设备的方向盘单元能更加逼真地模拟真实汽车的情况。

Description

一种模拟驾驶器的方向盘自动归位的方法与装置

技术领域

本发明涉及一种模拟驾驶器的方向盘自动归位的方法与装置，具体地说是应用在驾驶员培训中的辅助学习设备上的一种单元，属于汽车教学设备领域。

背景技术

随着国民经济的飞速发展，汽车越来越多、越来越快地走入家庭，因此驾驶员的培训就尤为迫切。在目前的驾驶员培训中，通常都是学员经过理论考试后，开始上车训练。由于此时学员对汽车的各种部件还很陌生，因此直接上车培训的方法并不高效。为了提高学员学习的效果，特别是使学员在上车之前能够最大程度地、能够尽快地熟悉汽车的一些基本配置，一些模拟驾驶器被开发出来，投入到了驾驶员的培训中，但目前绝大多数的驾驶器在汽车功能的模仿上还有一些差距，比如在方向盘的模拟中，仅仅是一根轴连着一个方向盘而已，方向盘的很多功能都没有被模拟出来。

发明内容

针对上述的不足，本发明提供了一种模拟驾驶器的方向盘自动归位的方法与装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种模拟驾驶器的方向盘自动归位的方法，该方法的方向盘固定安装在方向盘轴上，在方向盘轴上连接一螺杆，螺杆上连接有螺母，螺母上固定连接一销子形成挡销，挡销上销子的运动被限制在固定安装的挡销槽内，以此限制方向盘轴顺时针和逆时针旋转的角度；该方法采用同步带两端连接吊重的方式，吊重的初始位置是静止放置在外壳上，此时同步带不受吊重的拉力；当大同步轮旋转时，一侧的吊重被吊起，从而在大同步轮轮上产生固定的转矩，该转矩通过安装大同步轮的水平轴经机械传动到方向盘轴，从而给方向盘轴恒定的自动回归原位的转矩，使方向盘轴在该转矩的作用下向原位旋转，当吊重落回到外壳上时，方向盘旋转到原位。

一种模拟驾驶器的方向盘自动归位的装置，是由方向盘、方向盘轴、外壳、第一轴承座、第一轴承、小锥齿轮、第二轴承座、第二轴承、挡销槽、挡销、吊重、同步带、压紧轮、第三轴承座、第三轴承、第四轴承座、第四轴承、大同步轮、水平轴、第五轴承座、第五轴承、大锥齿轮和小同步轮组成的，方向盘固定安装在方向盘轴的顶部，方向盘轴中间安装有第一轴承、小锥齿轮和第二轴承，方向盘轴的下端部是一段螺杆，第一轴承安装在第一轴承座中，第二轴承安装在第二轴承座中，第一轴承座与第二轴承座都安装在外壳上，挡销安装在螺杆上，挡销上的销子被限制运动在挡销槽的槽口中，挡销槽安装在外壳上；水平轴上依次安装有大锥齿轮、第五轴承、大同步轮和第四轴承，大锥齿轮和安装在方向盘轴上的小锥齿轮啮合，第五轴承安装在第五轴承座中，第四轴承安装在第四轴承座中，第五轴承座和第四轴承座都安装在外壳上，同步带为非闭合方式，其两端各安装有一吊重，吊重的初始位置是放置在外壳上，同步带被两个吊重拉紧并安装在大同步轮上，一个小同步轮和一个压紧轮与两个第三轴承和一个第三轴承座组成同步带压紧组件，同步带压紧组件有两组，分别安装在大同步轮的下端两侧，每组同步带压紧组件的小同步轮在内侧，同步带被安装在小同步轮和压紧轮中间，第三轴承座安装在外壳上。

所述的方向盘轴上具有安装小锥齿轮的键槽和螺杆。

所述的挡销由螺母和固定联接在螺母上的销子构成，所述的挡销槽上具有槽口、槽孔和阶梯孔结构，方向盘处于原位时销子处于槽孔的中间，销子离槽孔两端的距离对应着方向盘能够顺时针和逆时针旋转的角度。

所述右侧吊重被吊起的距离对应着方向盘逆时针所能够转动的角度，左侧吊重被吊起的距离对应着方向盘顺时针所能够转动的角度。

所述同步带在右侧吊重被吊起时，左侧同步带在左侧小同步轮与压紧轮的作用下，在左侧小同步轮与压紧轮的下侧、左侧吊重的上侧弯曲；在左侧吊重被吊起时，右侧同步带在右侧小同步轮与压紧轮的作用下，在右侧小同步轮与压紧轮的下侧、右侧吊重的上侧弯曲。

所述方向盘轴末端的螺杆采用粗螺纹。

该发明的有益之处是，更逼真地模拟了汽车驾驶中的方向盘的情况，实现了方向盘旋转中的阻尼和方向盘顺时针、逆时针的旋转限位。将两个相同的吊重固定安装在同步带的端部，并跨大同步轮安装，使吊重被吊起时，大同步轮的一侧被施加以恒定的转矩，该转矩通过大同步轮-水平轴-大锥齿轮-小锥齿轮-方向盘轴传递给方向盘，使方向盘在偏离原位时有使其回归原位的恒定转矩；通过小同步轮、压紧轮的作用，使吊重没有被吊起的一侧的同步带在小同步轮与压紧轮的下侧产生弯曲，保证了大同步轮与同步带的啮合传动；小锥齿轮、大锥齿轮安装在传动轴上，给传动轴一定的转动惯量，使模拟驾驶器上的方向盘运动的阻尼更逼真。螺杆上采用粗螺纹，减少了大力气的操作给方向盘轴在转动时带来的损坏。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图；

附图2为本发明的结构的正等测图；

附图3为挡销的结构示意图；

附图4为挡销槽的结构示意图；

附图5为一组张紧轮、小同步轮与第三轴承座的组件图；

附图6为附图5的另一个视角的示意图；

附图7为第三轴承座的结构示意图；

附图8为小同步轮的结构示意图；

附图9为压紧轮的结构示意图；

附图10为方向盘轴的结构示意图；

附图11为第一轴承座的结构示意图；

附图12为第二轴承座的结构示意图；

附图13为第四轴承座的结构示意图；

附图14为第五轴承座的结构示意图；

图中，1、方向盘，2、方向盘轴，3、外壳，4、第一轴承座，5、第一轴承，6、小锥齿轮，7、第二轴承座，8、第二轴承，9、挡销槽，10、挡销，11、吊重，12、同步带，13、压紧轮，14、第三轴承座，15、第三轴承，16、第四轴承座，17、第四轴承，18、大同步轮，19、水平轴，20、第五轴承座，21、第五轴承，22、大锥齿轮；23、小同步轮；101、螺母，102、销子；901、槽口，902、槽孔，903、阶梯孔；201、键槽，202、螺杆。

其中，第一轴承座与第四轴承座结构样式相同，仅尺寸不同；第二轴承座与第五轴承座结构样式相同，仅尺寸不同。

具体实施方式

一种模拟驾驶器的方向盘自动归位的方法，该方法在方向盘轴2上连接一螺杆202，螺杆202上连接有螺母101，螺母101上固定连接一销子102形成挡销10，挡销10上销子102的运动被限制在固定安装的挡销槽9内，以此限制方向盘轴2顺时针和逆时针旋转的角度；该方法采用同步带12两端连接吊重11的方式，吊重11的初始位置被放置在外壳3上，此时同步带12处于张紧状态，当大同步轮18旋转时，一侧的吊重11被吊起，从而在大同步轮18上产生固定的转矩，该转矩通过安装大同步轮18的水平轴19经机械传动到方向盘轴2，从而给方向盘轴2恒定的自动回归原位的转矩，使方向盘轴2在该转矩的作用下向原位旋转，当吊重11落回到外壳3上时，此时方向盘轴2旋转到原位。

一种模拟驾驶器的方向盘自动归位的装置，是由方向盘1、方向盘轴2、外壳3、第一轴承座4、第一轴承5、小锥齿轮6、第二轴承座7、第二轴承8、挡销槽9、挡销10、吊重11、同步带12、压紧轮13、第三轴承座14、第三轴承15、第四轴承座16、第四轴承17、大同步轮18、水平轴19、第五轴承座20、第五轴承21、大锥齿轮22和小同步轮23组成的，方向盘1固定安装在方向盘轴2的顶部，方向盘轴2中间安装有第一轴承5、小锥齿轮6和第二轴承8，方向盘轴2的下端部是一段螺杆202，第一轴承5安装在第一轴承座4中，第二轴承8安装在第二轴承座7中，第一轴承座4与第二轴承座7都安装在外壳3上，挡销10安装在螺杆202上，挡销10上的销子102被限制运动在挡销槽9的槽口902中，挡销槽9安装在外壳3上；水平轴19上依次安装有大锥齿轮22、第五轴承21、大同步轮18和第四轴承17，大锥齿轮22和安装在方向盘轴2上的小锥齿轮6啮合，第五轴承21安装在第五轴承座20中，第四轴承17安装在第四轴承座16中，第五轴承座20和第四轴承座16都安装在外壳3上，同步带12为非闭合方式，其两端各安装有一吊重11，吊重11的初始位置是放置在外壳3上，同步带12被两个吊重11拉紧并安装在大同步轮18上，一个小同步轮23和一个压紧轮13与两个第三轴承15和一个第三轴承座14组成同步带压紧组件，同步带压紧组件有两组，分别安装在大同步轮18的下端两侧，每组同步带压紧组件的小同步轮23在内侧，同步带12被安装在小同步轮23和压紧轮13中间，第三轴承座14安装在外壳3上。

所述的方向盘轴2上具有安装小锥齿轮6的键槽201和螺杆202；

所述的挡销10由螺母101和固定联接在螺母101上的销子102构成，所述的挡销槽9上具有槽口901、槽孔902和阶梯孔903结构，方向盘1处于原位时销子102处于槽孔902的中间，销子102离槽孔902两端的距离对应着方向盘1顺时针和逆时针能够旋转到的角度。

所述右侧吊重11被吊起的距离对应着方向盘1逆时针所能够转动到的角度，左侧吊重11被吊起的距离对应着方向盘1顺时针所能够转动到的角度。

所述同步带12在右侧吊重11被吊起时，左侧同步带12在左侧小同步轮23与压紧轮13的作用下，在左侧小同步轮23与压紧轮13的下侧、左侧吊重11的上侧弯曲；在左侧吊重11被吊起时，右侧同步带12在右侧小同步轮23与压紧轮13的作用下，在右侧小同步轮23与压紧轮13的下侧、右侧吊重11的上侧弯曲。

所述方向盘轴2末端的螺杆202采用粗螺纹。

该装置在安装时，使方向盘1处于中间位置，即上述的方向盘原位，此时使挡销10上的销子102处于挡销槽9槽孔902的中间位置，同步带12两端的吊重11处于放置在外壳3上的位置，此时同步带12被张紧，但并不承担吊重。当此时方向盘1倍顺时针方向转动时，方向盘轴2带动其上的小锥齿轮6，小锥齿轮6通过啮合带动水平轴19上的大锥齿轮22，大锥齿轮22又通过水平轴19带动其上的大同步轮18，大同步轮18转动，通过同步带12带起左侧的吊重11，此时大同步轮18右侧的同步带12在小同步轮23与压紧轮13的作用下，在右侧的吊重11上侧呈弯曲状态。当方向盘1顺时针转动到极限位置时，此时大同步轮18左侧的吊重11正好处于上端位置，若此时学员将方向盘1松开，则方向盘1在吊重11产生的转矩的间接作用下，旋转回归原位；方向盘1逆时针旋转时同理。

在方向盘轴2旋转时，安装在方向盘轴2末端的螺杆202上的挡销10的螺母101在螺纹和销子102的作用下移动，当方向盘1转到设定的极限位置时，通过设计，销子102应恰好抵达槽孔902的端部，使槽孔902限制销子102的移动，从而通过螺母101限制方向盘轴2的转动，从而起到对方向盘1旋转限位的功能。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种模拟驾驶器的方向盘自动归位的装置，是由方向盘、方向盘轴、外壳、第一轴承座、第一轴承、小锥齿轮、第二轴承座、第二轴承、挡销槽、挡销、吊重、同步带、压紧轮、第三轴承座、第三轴承、第四轴承座、第四轴承、大同步轮、水平轴、第五轴承座、第五轴承、大锥齿轮和小同步轮组成的，其特征在于：方向盘固定安装在方向盘轴的顶部，方向盘轴中间安装有第一轴承、小锥齿轮和第二轴承，方向盘轴的下端部是一段螺杆，第一轴承安装在第一轴承座中，第二轴承安装在第二轴承座中，第一轴承座与第二轴承座都安装在外壳上，挡销安装在螺杆上，挡销上的销子被限制运动在挡销槽的槽口中，挡销槽安装在外壳上；水平轴上依次安装有大锥齿轮、第五轴承、大同步轮和第四轴承，大锥齿轮和安装在方向盘轴上的小锥齿轮啮合，第五轴承安装在第五轴承座中，第四轴承安装在第四轴承座中，第五轴承座和第四轴承座都安装在外壳上，同步带为非闭合方式，其两端各安装有一吊重，吊重的初始位置是放置在外壳上，同步带被两个吊重拉紧并安装在大同步轮上，一个小同步轮和一个压紧轮与两个第三轴承和一个第三轴承座组成同步带压紧组件，同步带压紧组件有两组，分别安装在大同步轮的下端两侧，每组同步带压紧组件的小同步轮在内侧，同步带被安装在小同步轮和压紧轮中间，第三轴承座安装在外壳上。

2.如权利要求1所述的一种模拟驾驶器的方向盘自动归位的装置，其特征在于：所述的挡销由螺母和固定联接在螺母上的销子构成，所述的挡销槽上具有槽口、槽孔和阶梯孔结构，方向盘处于原位时销子处于槽孔的中间，销子离槽孔两端的距离对应着方向盘能够顺时针和逆时针旋转的角度。

3.如权利要求1所述的一种模拟驾驶器的方向盘自动归位的装置，其特征在于：右侧吊重被吊起的距离对应着方向盘逆时针所能够转动的角度，左侧吊重被吊起的距离对应着方向盘顺时针所能够转动的角度。

4.如权利要求1所述的一种模拟驾驶器的方向盘自动归位的装置，其特征在于：所述同步带在右侧吊重被吊起时，左侧同步带在左侧小同步轮与压紧轮的作用下，在左侧小同步轮与压紧轮的下侧、左侧吊重的上侧弯曲；在左侧吊重被吊起时，右侧同步带在右侧小同步轮与压紧轮的作用下，在右侧小同步轮与压紧轮的下侧、右侧吊重的上侧弯曲。

5.如权利要求1所述的一种模拟驾驶器的方向盘自动归位的装置，其特征在于：所述方向盘轴末端的螺杆采用粗螺纹。