CN109187051A - 一种用于汽车道路试验的驾驶装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于汽车道路试验的驾驶装置，包括有底座、立柱、移动架、方向盘驱动机构和踏板驱动机构，其中踏板驱动机构装配在底座上，踏板驱动机构与原车的踏板机构相连接，立柱设在底座的两侧，移动架穿设在立柱上，方向盘驱动机构设在移动架上，方向盘驱动机构与原车的方向盘相连接。有益效果：其传动效率高，寿命长，同时能够实现微量进给，实现踏板行程的高精度控制。当自动驾驶装置突发断电等紧急情况时，滑台上的电磁锁失电，使得推杆脱离滑台，在拉伸弹簧和压簧的作用下，油门踏板自动回位，离合踏板和制动踏板自动压紧，实现紧急制动。

Description

一种用于汽车道路试验的驾驶装置

技术领域

本发明涉及一种驾驶装置，特别涉及一种用于汽车道路试验的驾驶装置。

背景技术

目前，随着汽车工业的高速发展，人类对于汽车的性能要求越来越高，需要借助大量的试验来改进设计。而汽车试验中的许多项目，由于重复性强、持续时间长、危险性大、工作环境恶劣，更适合由相应的驾驶装置进行操作。在传统的汽车试验过程中，长时间的集中工作会使得驾驶人员身心俱疲，严重影响驾驶人员的安全，同时在这种环境下采集的实验数据可靠性不足。因此，需要一种试验用的驾驶装置在汽车试验中代替人类驾驶员进行一系列驾驶操作，完成相关汽车试验。

下面是已公开的相关驾驶装置的发明情况：

中国专利申请号为201410174404.2，名称为“一种汽车自动驾驶机器人”的专利公开了一种包括两踏板驱动装置和一方向盘驱动装置的自动驾驶装置。踏板驱动装置主要由一连接导轨的底板、电动缸、复位弹簧等组成。方向盘驱动装置主要由一盘式中空电机、方向盘法兰、转向柱法兰、支撑臂等组成。装置优点在于机械结构简单，断电情况下驾驶员可以实现快速介入。但方向盘驱动装置需对汽车转向机构进行一定程度的改装，在安装的便捷性上存在一定的缺陷。

中国专利申请号为201711232560.X，名称为“一种用于汽车的无人驾驶机器人”的专利公开了一种包括转向机械手、换挡机械手、三条结构相似的机械腿及相关的控制结构等所组成的自动驾驶装置。该装置适应性良好，无需改装车辆。但是其机械腿机箱需设置在车辆的驾驶座位上，所占空间较大。应用本套装置时驾驶员无法坐在驾驶位上，即不能人为地随时干预自动驾驶装置的运行。

发明内容

本发明的目的是为了解决在汽车试验过程中采集的实验数据可靠性不足的问题而提供的一种用于汽车道路试验的驾驶装置。

本发明提供的用于汽车道路试验的驾驶装置包括有底座、立柱、移动架、方向盘驱动机构和踏板驱动机构，其中踏板驱动机构装配在底座上，踏板驱动机构与原车的踏板机构相连接，立柱设在底座的两侧，移动架穿设在立柱上，方向盘驱动机构设在移动架上，方向盘驱动机构与原车的方向盘相连接。

方向盘驱动机构包括有第一步进电机、第一光电编码器和可调节轴，其中第一步进电机通过固定座固连在移动架上，第一光电编码器设在第一步进电机的后端，可调节轴的后端通过第一联轴器与第一步进电机的传动轴相连接，第一步进电机能够驱使可调节轴进行转动，可调节轴的前端通过万向节连接有转向卡盘，转向卡盘通过卡扣与原车的方向盘相连接，可调节轴在第一步进电机驱使转动的过程中能够带动原车方向盘一起转动。

立柱的上端设有数排固定孔，移动架通过该固定孔与立柱相连接，通过不同高度的固定孔能够调节移动架的设置高度。

踏板驱动机构并列设置有三个，分别为油门踏板驱动机构、离合踏板驱动机构和制动踏板驱动机构，其中油门踏板驱动机构通过前端的踏板夹与原车的油门踏板相连接，离合踏板驱动机构通过前端的踏板夹与原车的离合踏板相连接，制动踏板驱动机构通过前端的踏板夹与原车的制动踏板相连接，油门踏板驱动机构、离合踏板驱动机构和制动踏板驱动机构的结构相同，油门踏板驱动机构、离合踏板驱动机构和制动踏板驱动机构均包括有第二步进电机、第二光电编码器、丝杠和推杆，其中第二光电编码器设在第二步进电机的后端，丝杠的后端通过第二联轴器与第二步进电机的传动轴相连接，第二步进电机能够驱使丝杠进行转动，丝杠上还螺接有滑块，丝杠转动的过程中能够驱使滑块进行前后移动，推杆穿设在滑块的上端，滑块的顶端设有电磁锁，推杆与滑块之间通过该电磁锁控制开合，当推杆与滑块在电磁锁控制下进行连接时推杆能够在滑块的带动下进行前后移动，丝杠的前端穿设在前支撑座上，丝杠的后端穿设在后支撑座上，推杆也穿设在前支撑座和后支撑座上，前支撑座和后支撑座穿设推杆的位置处均设有直线轴承，前支撑座的后端设有前限位柱，后支撑座的前端设有后限位柱，推杆的后端连接有复位弹簧，复位弹簧装配在弹簧罩内，推杆的前端设置有推力滚轮，推力滚轮卡接在踏板夹后部的卡槽内，推力滚轮能够在卡槽内进行上下滑动。

上述的第一步进电机、第一光电编码器、第二步进电机、第二光电编码器和电磁锁均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。

本发明的工作原理：

当第二步进电机接到指令时带动丝杆旋转，进而使滑块沿丝杠做往复运动。滑块与电磁锁用螺栓固定在一起。正常工作时，电磁锁处于带电状态，电磁锁柱伸出，卡在推杆相应位置的凹槽内，使得滑块带动推杆沿丝杠做往复运动。推杆推动前端的推力滚轮以一定速度向前直线移动，推力滚轮在踏板夹后部的卡槽中沿槽滚动的同时带动踏板转动一定的角度，最终完成踩踏动作。推杆后端固连一复位弹簧，复位弹簧另一端与弹簧罩相连。制动踏板驱动机构和离合踏板驱动机构尾部的复位弹簧为压簧，当推杆处于工作行程时，压簧处于压缩状态。而油门踏板驱动机构尾部复位弹簧为拉伸弹簧，当推杆处于工作行程时，拉伸弹簧处于拉伸状态。当驾驶装置突发断电等紧急情况时，滑块上的电磁锁失电，失电状态下电磁锁柱迅速收回，使得推杆脱离滑块，在拉伸弹簧的作用下，控制油门踏板的推杆迅速回撤，油门踏板自动回位。在压簧的作用下，控制制动和离合踏板的推杆迅速前推，离合踏板和制动踏板自动压紧，实现紧急制动。

对于方向盘驱动机构，正常工作状态下，第一步进电机输出的动力通过第一联轴器、可调节轴、万向节和转向卡盘传给原车方向盘，从而带动车轮转动。

本发明的有益效果：

本发明提供的用于汽车道路试验的驾驶装置能够代替驾驶员完成各种汽车道路试验，耐久性好，试验效率高。装置包括三个踏板驱动机构以及一个方向盘驱动机构。本装置整体采用模块化组装的方式设计，无需对车辆本身进行改装，占用空间小，安装灵活、便捷。三个踏板驱动装置固定在底座上，底座上设计有合理长度的安装槽。安装时可以方便地来回移动，从而使得三个踏板驱动装置可以快捷地调整到合适的位置。本发明所述踏板驱动机构和方向盘驱动机构均采用带有光电编码器的步进电机作为动力源，振动小，响应速度高，具有优良的控制特性。踏板驱动机构采用滚珠丝杠副作为传动部件，将电机的旋转运动转化成驱动踏板所需的直线运动。其传动效率高，寿命长，同时能够实现微量进给，实现踏板行程的高精度控制。方向盘驱动机构能够方便地调节空间位置，同时方向盘卡爪卡紧半径可调，可以方便安装在不同大小的方向盘上，使得装置能够适应各种各样的车型，应用范围广。油门踏板驱动机构尾部安装有拉伸弹簧，当推杆处于工作行程时，拉伸弹簧处于拉伸状态，制动和离合踏板驱动装置尾部安装有压簧，当推杆处于工作行程时，压簧处于压缩状态。当自动驾驶装置突发断电等紧急情况时，滑台上的电磁锁失电，使得推杆脱离滑台，在拉伸弹簧和压簧的作用下，油门踏板自动回位，离合踏板和制动踏板自动压紧，实现紧急制动。

附图说明

图1为本发明所述装置整体结构示意图。

图2为本发明所述踏板驱动机构主视图。

图3为本发明所述踏板夹结构示意图。

1、底座 2、立柱 3、移动架 4、方向盘驱动机构 5、踏板驱动机构

6、方向盘 7、第一步进电机 8、第一光电编码器 9、可调节轴

10、固定座 11、第一联轴器 12、万向节 13、转向卡盘 14、卡扣

15、固定孔 16、踏板夹 17、第二步进电机 18、第二光电编码器

19、丝杠 20、推杆 21、第二联轴器 22、滑块 23、电磁锁

24、前支撑座 25、后支撑座 26、直线轴承 27、前限位柱

28、后限位柱 29、复位弹簧 30、弹簧罩 31、推力滚轮

32、卡槽 33、电磁锁柱。

具体实施方式

请参阅图1至图3所示：

本发明提供的用于汽车道路试验的驾驶装置包括有底座1、立柱2、移动架3、方向盘驱动机构4和踏板驱动机构5，其中踏板驱动机构5装配在底座1上，踏板驱动机构5与原车的踏板机构相连接，立柱2设在底座1的两侧，移动架3穿设在立柱2上，方向盘驱动机构4设在移动架3上，方向盘驱动机构4与原车的方向盘6相连接。

方向盘驱动机构4包括有第一步进电机7、第一光电编码器8和可调节轴9，其中第一步进电机7通过固定座10固连在移动架3上，第一光电编码器8设在第一步进电机7的后端，可调节轴9的后端通过第一联轴器11与第一步进电机7的传动轴相连接，第一步进电机7能够驱使可调节轴9进行转动，可调节轴9的前端通过万向节12连接有转向卡盘13，转向卡盘13通过卡扣14与原车的方向盘6相连接，可调节轴9在第一步进电机7驱使转动的过程中能够带动原车方向盘6一起转动。

立柱2的上端设有数排固定孔15，移动架3通过该固定孔15与立柱2相连接，通过不同高度的固定孔15能够调节移动架3的设置高度。

踏板驱动机构5并列设置有三个，分别为油门踏板驱动机构、离合踏板驱动机构和制动踏板驱动机构，其中油门踏板驱动机构通过前端的踏板夹16与原车的油门踏板相连接，离合踏板驱动机构通过前端的踏板夹16与原车的离合踏板相连接，制动踏板驱动机构通过前端的踏板夹16与原车的制动踏板相连接，油门踏板驱动机构、离合踏板驱动机构和制动踏板驱动机构的结构相同，油门踏板驱动机构、离合踏板驱动机构和制动踏板驱动机构均包括有第二步进电机17、第二光电编码器18、丝杠19和推杆20，其中第二光电编码器18设在第二步进电机17的后端，丝杠19的后端通过第二联轴器21与第二步进电机17的传动轴相连接，第二步进电机17能够驱使丝杠19进行转动，丝杠19上还螺接有滑块22，丝杠19转动的过程中能够驱使滑块22进行前后移动，推杆20穿设在滑块22的上端，滑块22的顶端设有电磁锁23，推杆20与滑块22之间通过该电磁锁23控制开合，当推杆20与滑块22在电磁锁23控制下进行连接时推杆20能够在滑块22的带动下进行前后移动，丝杠19的前端穿设在前支撑座24上，丝杠19的后端穿设在后支撑座25上，推杆20也穿设在前支撑座24和后支撑座25上，前支撑座24和后支撑座25穿设推杆20的位置处均设有直线轴承26，前支撑座24的后端设有前限位柱27，后支撑座25的前端设有后限位柱28，推杆20的后端连接有复位弹簧29，复位弹簧29装配在弹簧罩30内，推杆20的前端设置有推力滚轮31，推力滚轮31卡接在踏板夹16后部的卡槽32内，推力滚轮31能够在卡槽32内进行上下滑动。

上述的第一步进电机7、第一光电编码器8、第二步进电机17、第二光电编码器18和电磁锁23均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。

本发明的工作原理：

当第二步进电机17接到指令时带动丝杆19旋转，进而使滑块22沿丝杠19做往复运动。滑块22与电磁锁23用螺栓固定在一起。正常工作时，电磁锁23处于带电状态，电磁锁柱33伸出，卡在推杆20相应位置的凹槽内，使得滑块22带动推杆20沿丝杠19做往复运动。推杆20推动前端的推力滚轮31以一定速度向前直线移动，推力滚轮31在踏板夹16后部的卡槽32中沿槽滚动的同时带动踏板转动一定的角度，最终完成踩踏动作。推杆20后端固连一复位弹簧29，复位弹簧29另一端与弹簧罩30相连。制动踏板驱动机构和离合踏板驱动机构尾部的复位弹簧29为压簧，当推杆20处于工作行程时，压簧处于压缩状态。而油门踏板驱动机构尾部复位弹簧29为拉伸弹簧，当推杆20处于工作行程时，拉伸弹簧处于拉伸状态。当驾驶装置突发断电等紧急情况时，滑块22上的电磁锁23失电，失电状态下电磁锁柱33迅速收回，使得推杆20脱离滑块22，在拉伸弹簧的作用下，控制油门踏板的推杆20迅速回撤，油门踏板自动回位。在压簧的作用下，控制制动和离合踏板的推杆20迅速前推，离合踏板和制动踏板自动压紧，实现紧急制动。

对于方向盘驱动机构4，正常工作状态下，第一步进电机7输出的动力通过第一联轴器11、可调节轴9、万向节12和转向卡盘13传给原车方向盘6，从而带动车轮转动。

Claims (4)

1.一种用于汽车道路试验的驾驶装置，其特征在于：包括有底座、立柱、移动架、方向盘驱动机构和踏板驱动机构，其中踏板驱动机构装配在底座上，踏板驱动机构与原车的踏板机构相连接，立柱设在底座的两侧，移动架穿设在立柱上，方向盘驱动机构设在移动架上，方向盘驱动机构与原车的方向盘相连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于汽车道路试验的驾驶装置，其特征在于：所述的方向盘驱动机构包括有第一步进电机、第一光电编码器和可调节轴，其中第一步进电机通过固定座固连在移动架上，第一光电编码器设在第一步进电机的后端，可调节轴的后端通过第一联轴器与第一步进电机的传动轴相连接，第一步进电机能够驱使可调节轴进行转动，可调节轴的前端通过万向节连接有转向卡盘，转向卡盘通过卡扣与原车的方向盘相连接，可调节轴在第一步进电机驱使转动的过程中能够带动原车方向盘一起转动。

3.根据权利要求1所述的一种用于汽车道路试验的驾驶装置，其特征在于：所述的立柱的上端设有数排固定孔，移动架通过该固定孔与立柱相连接，通过不同高度的固定孔能够调节移动架的设置高度。

4.根据权利要求1所述的一种用于汽车道路试验的驾驶装置，其特征在于：所述的踏板驱动机构并列设置有三个，分别为油门踏板驱动机构、离合踏板驱动机构和制动踏板驱动机构，其中油门踏板驱动机构通过前端的踏板夹与原车的油门踏板相连接，离合踏板驱动机构通过前端的踏板夹与原车的离合踏板相连接，制动踏板驱动机构通过前端的踏板夹与原车的制动踏板相连接，油门踏板驱动机构、离合踏板驱动机构和制动踏板驱动机构的结构相同，油门踏板驱动机构、离合踏板驱动机构和制动踏板驱动机构均包括有第二步进电机、第二光电编码器、丝杠和推杆，其中第二光电编码器设在第二步进电机的后端，丝杠的后端通过第二联轴器与第二步进电机的传动轴相连接，第二步进电机能够驱使丝杠进行转动，丝杠上还螺接有滑块，丝杠转动的过程中能够驱使滑块进行前后移动，推杆穿设在滑块的上端，滑块的顶端设有电磁锁，推杆与滑块之间通过该电磁锁控制开合，当推杆与滑块在电磁锁控制下进行连接时推杆能够在滑块的带动下进行前后移动，丝杠的前端穿设在前支撑座上，丝杠的后端穿设在后支撑座上，推杆也穿设在前支撑座和后支撑座上，前支撑座和后支撑座穿设推杆的位置处均设有直线轴承，前支撑座的后端设有前限位柱，后支撑座的前端设有后限位柱，推杆的后端连接有复位弹簧，复位弹簧装配在弹簧罩内，推杆的前端设置有推力滚轮，推力滚轮卡接在踏板夹后部的卡槽内，推力滚轮能够在卡槽内进行上下滑动。