CN111661150A - 一种路感模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种路感模拟器，其属于汽车技术领域，该路感模拟器包括限位部和转向盘端输入轴；所述限位部包括：转向轴，一端与所述转向盘端输入轴连接以使得所述转向盘端输入轴与所述转向轴能够同时转动；滑动螺母，螺纹连接于所述转向轴上并与所述转向轴形成丝杠螺母副；第一限位件，设于所述转向轴上且位于所述滑动螺母的一侧；第二限位件，设于所述转向轴上且位于所述滑动螺母的另一侧；所述转向轴绕所述转向轴的轴线转动时，所述滑动螺母能够沿所述转向轴直线运动至与所述第一限位件抵接或者与所述第二限位件抵接，以限制所述转向轴的转动角度。本发明能够对转向盘的转动角度进行限制，避免转向盘的转动超过转角传感器的量程。

Description

一种路感模拟器

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种路感模拟器。

背景技术

近年来，随着汽车电子电控技术的不断发展，线控转向系统作为新一代的汽车转向系统，越来越受到市场的欢迎。

现有技术中，线控转向系统取消了转向盘与车轮之间的机械连接结构，导致驾驶员在转向时不能感受到转向盘的反力矩，进而无法对路面信息作出准确判断。因此，线控转向系统中一般设置有路感模拟器，以模拟驾驶员转向时的受力感觉及路面给驾驶员的路况信息反馈。

但是，现有技术中，路感模拟器无法对转向盘进行限位，当线控转向系统下电后或者出现故障时，转向盘可能会发生自由转动，而转向盘的转角传感器的量程一般为左右各三圈，无限位部的路感模拟器的转向盘很容易超出转角传感器的量程，导致线控转向系统重新上电后转角传感器失效。而转角传感器在超量程后无法自动标零，需要人工重新标定，操作十分不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种路感模拟器，能够对转向盘的转动角度进行限制，避免转向盘的转动超过转角传感器的量程。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一种路感模拟器，包括限位部和转向盘端输入轴；

所述限位部包括：

转向轴，一端与所述转向盘端输入轴连接以使得所述转向盘端输入轴与所述转向轴能够同时转动；

滑动螺母，螺纹连接于所述转向轴上并与所述转向轴形成丝杠螺母副；

第一限位件，设于所述转向轴上且位于所述滑动螺母的一侧；

第二限位件，设于所述转向轴上且位于所述滑动螺母的另一侧；

所述转向轴绕所述转向轴的轴线转动时，所述滑动螺母能够沿所述转向轴直线运动至与所述第一限位件抵接或者与所述第二限位件抵接，以限制所述转向轴的转动角度。

可选地，所述转向轴上设有第一外螺纹段，所述滑动螺母螺接于所述第一外螺纹段以形成丝杠螺母副，所述转向轴绕自身轴线转动时，所述滑动螺母能够沿所述第一外螺纹段做直线运动。

可选地，所述路感模拟器还包括内套管，所述限位部设于所述内套管内。

可选地，所述限位部还包括滑动螺母导向件，所述滑动螺母导向件设于所述内套管，所述滑动螺母上设有与所述滑动螺母导向件配合的导向槽。

可选地，所述限位部还包括第一缓冲件，所述第一缓冲件套设于所述第一限位件上，以缓冲所述滑动螺母与所述第一限位件之间的撞击。

可选地，所述限位部还包括第二缓冲件，所述第二缓冲件套设于所述第二限位件上，以缓冲所述滑动螺母与所述第二限位件之间的撞击。

可选地，所述路感模拟器还包括驱动部，所述转向轴的另一端与所述驱动部的输出端连接。

可选地，所述驱动部包括驱动电机和设于所述驱动电机输出端的减速机构，所述减速机构的输出端能够驱动所述转向轴绕自身轴线转动。

可选地，所述减速机构为行星排齿轮减速机构。

可选地，所述驱动电机和所述转向轴同轴设置。

本发明提出的路感模拟器，通过设置限位部来限制转向盘的转动角度，防止转动盘自由转动时空转情况的发生。当转向盘转动时，转向盘能够带动转向盘端输入轴转动，进而带动转向轴转动。

当转向盘沿第一时针方向转动时，转向轴也绕自身轴线沿第一时针方向转动，滑动螺母在转向轴上沿第一方向做直线运动直至滑动螺母与第一限位件抵接，此时转向轴不能够继续沿第一时针方向转动，从而使得转向盘也不能继续沿第一时针方向转动，进而限制转向盘沿第一时针方向的转动范围。

当转向盘沿与第一时针方向相反的第二时针方向转动时，转向轴也绕自身轴线沿第二时针方向转动，滑动螺母在转向轴上沿与第一方向相反的第二方向做直线运动直至滑动螺母与第二限位件抵接，此时转向轴不能够继续沿第二时针方向转动，从而使得转向盘也不能继续沿第二时针方向转动，进而限制转向盘沿第二时针方向的转动范围。

附图说明

图1是本发明实施例提供的路感模拟器的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的路感模拟器的分解结构示意图；

图3是本发明实施例提供的限位部的分解结构示意图；

图4是本发明实施例提供的驱动部的分解结构示意图。

图中：

1、驱动部；11、驱动电机；12、减速机构；121、太阳轮；122、行星轮；123、减速机构输出端；1231、安装部；1232、减速机构输出轴；1233、轴承；124、外齿圈；13、驱动电机控制器；14、减速机构壳体；

2、限位部；21、转向轴；211、第一外螺纹段；22、滑动螺母；221、导向槽；23、第一限位件；231、第一缓冲件；24、第二限位件；241、第二缓冲件；25、滑动螺母导向件；26、连接轴；

3、转向盘端输入轴；

4、内套管；

5、外套管；

6、转矩转角传感器；

7、安装支架；

8、夹紧支架；

9、夹紧机构；91、调节手柄。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1-图4，本实施例提供一种路感模拟器，能够模拟驾驶员转向时的受力感觉及路面给驾驶员的路况信息反馈，且能够限制转向盘自由转动时的转动范围。

具体地，本实施例中，路感模拟器包括限位部2和转向盘端输入轴3。

其中，限位部2包括转向轴21、滑动螺母22、第一限位件23和第二限位件24：转向轴21的一端与转向盘端输入轴3连接以带动转向盘端输入轴3转动。

转向盘固定安装于转向盘端输入轴3远离限位部2的一端。

滑动螺母22螺纹连接于转向轴21上并与转向轴21形成丝杠螺母副。

第一限位件23设于转向轴21上且位于滑动螺母22的一侧。

第二限位件24设于转向轴21上且位于滑动螺母22的另一侧。

转向轴21绕转向轴21的轴线转动时，滑动螺母22能够沿转向轴21运动至与第一限位件23抵接或者与第二限位件24抵接，以限制转向轴21的转动角度。

本实施例提供的路感模拟器，通过设置限位部22来限制转向盘的转动角度，防止转动盘空转情况的发生。当转向盘转动时，转向盘能够带动转向盘端输入轴3转动，进而带动转向轴21转动。

当转向盘沿第一时针方向转动时，转向轴21也绕自身轴线沿第一时针方向转动，滑动螺母22在转向轴21上沿第一方向做直线运动直至滑动螺母22与第一限位件23抵接，此时转向轴21不能够继续沿第一时针方向转动，从而使得转向盘也不能继续沿第一时针方向转动，进而限制转向盘沿第一时针方向的转动范围。

当转向盘沿与第一时针方向相反的第二时针方向转动时，转向轴21也绕自身轴线沿第二时针方向转动，滑动螺母22在转向轴21上沿与第一方向相反的第二方向做直线运动直至滑动螺母22与第二限位件24抵接，此时转向轴21不能够继续沿第二时针方向转动，从而使得转向盘也不能继续沿第二时针方向转动，进而限制转向盘沿第二时针方向的转动范围。

可选地，本实施例中，转向盘端输入轴3与转向轴21通过销轴连接，以实现二者的同向同时转动。

参见图3，具体地，本实施例中，转向轴21上设有第一外螺纹段211，滑动螺母22螺接于第一外螺纹段211以形成丝杠螺母副，转向轴21绕自身轴线转动时，滑动螺母22能够沿第一外螺纹段211做直线运动。

具体地，第一限位件23设于转向轴21上且位于第一外螺纹段211的一侧。第二限位件24设于转向轴21上且位于第一外螺纹段211的另一侧。

可选地，本实施例中，第一限位件23为锁紧于转向轴21上的锁紧螺母，该锁紧螺母能够随转向轴21转动。可选地，本实施例中，第二限位件24为固定套设在转向轴21上的挡圈，优选地，挡圈与转向轴21为过盈配合，以保证挡圈能够随转向轴21转动。

为了防止滑动螺母22在与第一限位件23抵接时冲击力过大，导致碰撞损坏滑动螺母22和第一限位件23，也避免二者由于撞击产生噪音，本实施例中，限位部2还包括第一缓冲件231，第一缓冲件231套设于第一限位件23上，以缓冲滑动螺母22与第一限位件23之间的撞击。

同时，将第一缓冲件231套设于第一限位件23上，使得第一缓冲件231和第一限位件23能够同时随转向轴21转动，以保证第一缓冲件231沿转向轴21的轴线方向的位置不变，保证缓冲的有效性。

为了防止滑动螺母22在与第二限位件24抵接时冲击力过大，导致碰撞损坏滑动螺母22和第二限位件24，也避免二者由于撞击产生噪音，本实施例中，限位部2还包括第二缓冲件241，第二缓冲件241套设于第二限位件24上，以缓冲滑动螺母22与第二限位件24之间的撞击。

同时，将第二缓冲件241套设于第二限位件24上，使得第二缓冲件241和第二限位件24能够同时随转向轴21转动，以保证第二缓冲件241沿转向轴21的轴线方向的位置不变，保证缓冲的有效性。

可选地，第一缓冲件231和第二缓冲件241的材质均为硅胶。可以理解的是，第一缓冲件231和第二缓冲件241上均设有缓冲端面。当滑动螺母22与第一限位件23抵接时，第一缓冲件231的缓冲端面位于滑动螺母22和第一限位件23之间。当滑动螺母22与第二限位件24抵接时，第二缓冲件241的缓冲端面位于滑动螺母22和第二限位件24之间。

当然，在其他实施例中，第一缓冲件231和第二缓冲件241也可以选用其他具有缓冲性能的材料，如橡胶，在此不做过多限制。

进一步地，本实施例中，路感模拟器还包括内套管4，限位部2设于内套管4内。

为了保证丝杠螺母副运动的稳定性，限位部2还包括滑动螺母导向件25，滑动螺母导向件25设于内套管4，滑动螺母22上设有与滑动螺母导向件25配合的导向槽221。优选地，滑动螺母导向件25与导向槽221之间具有间隙，以保证导向槽221能够相对滑动螺母导向件25运动。

具体地，本实施例中，滑动螺母导向件25为平键，内套管4上开设有与平键配合的平键安装孔，平键过盈安装于平键安装孔内。当滑动螺母22沿转向轴21做直线运动时，滑动螺母导向件25和导向槽221配合，使得滑动螺母22能够稳定沿直线运动。

进一步地，本实施例中，路感模拟器还包括外套管5，内套管4套设于外套管5内。

进一步地，本实施例中，限位部2还包括连接轴26，连接轴26的一端与转向轴21通过销轴连接。

进一步地，本实施例中，路感模拟器还包括驱动部1，转向轴21的另一端与驱动部1的输出端连接。具体地，转向轴21通过连接轴26与驱动部1的输出端连接。

具体地，本实施例中，驱动部1包括驱动电机11和设于驱动电机11输出端的减速机构12，减速机构12的输出端能够驱动转向轴21绕自身轴线转动。

具体地，本实施例中，驱动部1还包括驱动电机控制器13，驱动电机控制器13与驱动电机11电连接，以控制驱动电机11按照设定程序执行操作。

具体地，本实施例中，减速机构12为行星排齿轮减速机构。

现有技术中的路感模拟器的减速机构一般采用涡轮蜗杆结构，涡轮与蜗杆不同轴，导致驱动电机与转向轴无法同轴设置，使得减速机构的占用空间较大，进而导致路感模拟器的占用空间较大，不利于整车布置。且蜗轮蜗杆传动摩擦损耗比较大，传动效率低，为减少摩擦损耗，使用较贵的减摩材料，在一定程度上增加了制造成本。

而本实施例中，减速机构12为行星排齿轮减速机构，行星排齿轮减速机构使得驱动电机11与转向轴21同轴设置，减小路感模拟器的占用空间。

参见图4，本实施例中，减速机构12包括太阳轮121、减速机构输出端123和三个行星轮122，减速机构输出端123包括安装部1231和设于安装部1231一端的减速机构输出轴1232。

太阳轮121和三个行星轮122均安装于安装部1231内，驱动电机11的输出轴与太阳轮121传动连接，以带动太阳轮121转动，太阳轮121与三个行星轮122均啮合，行星轮122与太阳轮121反向转动，行星轮122固定安装于安装部1231内并带动减速机构输出端123与太阳轮121反向转动。

连接轴26远离转向轴21的一端与减速机构输出端123连接。

进一步地，安装部1231上套设有外齿圈124，行星轮122通过定位销保证自身与外齿圈124的相对位置不变。

优选地，减速机构输出轴1232上设有轴承1233，当减速机构总成安装于减速机构壳体14内时，保证减速机构输出轴1232伸出减速机构壳体14时，对减速机构壳体14无影响。外齿圈124也能够保证行星轮122对减速机构壳体14无影响。

优选地，本实施例中，驱动电机11和转向轴21同轴设置。具体地，本实施例中，三个行星轮122设于太阳轮121的周向，驱动电机11的输出轴、太阳轮121和转向轴21同轴设置，以减小路感模拟器的占用空间。

进一步地，本实施例中，路感模拟器还包括转矩转角传感器6，转矩转角传感器6设于驱动部1的输出端。

进一步地，本实施例中，路感模拟器还包括安装支架7、夹紧支架8和夹紧机构9。

具体地，本实施例中，夹紧机构9包括弧形部和分别设于弧形部两侧的两个第一夹紧部，两个第一夹紧部相对设置且二者之间的夹角可调。

具体地，本实施例中，夹紧支架8设有两个，设于安装支架7的相对两侧，以将夹紧机构9夹紧于安装支架7。

为了调节两个第一夹紧部之间的夹紧力，本实施例中，路感模拟器还包括调节手柄91，调节手柄91能够调节两个第一夹紧部之间的距离，进而实现两个第一夹紧部之间的夹紧力的调节。

示例性地，本实施例提供的路感模拟器的装配过程可按照如下操作进行：

(1)驱动电机控制器13与驱动电机11螺纹连接；

(2)驱动电机11的输出轴与减速机构12的太阳轮121传动连接，驱动电机11的壳体与减速机构壳体14螺纹连接；

(3)转矩转角传感器6与减速机构12通过轴承1233连接，转矩转角传感器的壳体驱动电机11的壳体螺纹连接；

(4)限位部总成组装好，将转向盘端输入轴3与限位部2的转向轴21的一端通过销轴连接，转向轴21的另一端与连接轴26通过销轴连接，安装内套管4；

(5)将内套管4通过公差环套进外套管5；

(6)将外套管5套进夹紧机构9的一端；

(7)将转矩转角传感器6套进夹紧机构9的另一端；

(8)将安装支架7和夹紧支架8组装呈支架总成，夹紧机构9安装至支架总成；

(9)安装调节手柄91，以调节夹紧机构9的夹紧程度。

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种路感模拟器，其特征在于，包括限位部(2)和转向盘端输入轴(3)；

所述限位部(2)包括：

转向轴(21)，一端与所述转向盘端输入轴(3)连接以使得所述转向盘端输入轴(3)与所述转向轴(21)能够同时转动；

滑动螺母(22)，螺纹连接于所述转向轴(21)上并与所述转向轴(21)形成丝杠螺母副；

第一限位件(23)，设于所述转向轴(21)上且位于所述滑动螺母(22)的一侧；

第二限位件(24)，设于所述转向轴(21)上且位于所述滑动螺母(22)的另一侧；

所述转向轴(21)绕所述转向轴(21)的轴线转动时，所述滑动螺母(22)能够沿所述转向轴(21)直线运动至与所述第一限位件(23)抵接或者与所述第二限位件(24)抵接，以限制所述转向轴(21)的转动角度。

2.根据权利要求1所述的路感模拟器，其特征在于，所述转向轴(21)上设有第一外螺纹段(211)，所述滑动螺母(22)螺接于所述第一外螺纹段(211)以形成丝杠螺母副，所述转向轴(21)绕自身轴线转动时，所述滑动螺母(22)能够沿所述第一外螺纹段(211)做直线运动。

3.根据权利要求2所述的路感模拟器，其特征在于，所述路感模拟器还包括内套管(4)，所述限位部(2)设于所述内套管(4)内。

4.根据权利要求3所述的路感模拟器，其特征在于，所述限位部(2)还包括滑动螺母导向件(25)，所述滑动螺母导向件(25)设于所述内套管(4)，所述滑动螺母(22)上设有与所述滑动螺母导向件(25)配合的导向槽(221)。

5.根据权利要求1所述的路感模拟器，其特征在于，所述限位部(2)还包括第一缓冲件(231)，所述第一缓冲件(231)套设于所述第一限位件(23)上，以缓冲所述滑动螺母(22)与所述第一限位件(23)之间的撞击。

6.根据权利要求1所述的路感模拟器，其特征在于，所述限位部(2)还包括第二缓冲件(241)，所述第二缓冲件(241)套设于所述第二限位件(24)上，以缓冲所述滑动螺母(22)与所述第二限位件(24)之间的撞击。

7.根据权利要求1所述的路感模拟器，其特征在于，所述路感模拟器还包括驱动部(1)，所述转向轴(21)的另一端与所述驱动部(1)的输出端连接。

8.根据权利要求7所述的路感模拟器，其特征在于，所述驱动部(1)包括驱动电机(11)和设于所述驱动电机(11)输出端的减速机构(12)，所述减速机构(12)的输出端能够驱动所述转向轴(21)绕自身轴线转动。

9.根据权利要求8所述的路感模拟器，其特征在于，所述减速机构(12)为行星排齿轮减速机构。

10.根据权利要求8所述的路感模拟器，其特征在于，所述驱动电机(11)和所述转向轴(21)同轴设置。

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