CN115188239A - 一种方向盘操纵模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种方向盘操纵模拟装置，包括固定组件、模拟组件及回正组件，模拟组件包括输入轴、输出轴及传动件、角度传感器，输入轴和输出轴均转动连接于固定组件，传动件分别连接于输入轴和输出轴，以使得输入轴和输出轴的传动连接；角度传感器的固定端连接于固定组件、转动端连接于输出轴；回正组件包括凸轮、转动件、推动件及弹性件，凸轮套装于输出轴并与输出轴偏心设置，转动件的一端转动连接于固定组件，推动件连接于转动件并抵接凸轮，弹性件的一端连接于转动件的另一端，弹性件的另一端连接于固定组件，用于提供转动件转动后复位的弹性力，以使得转动件经推动件推动凸轮和输出轴复位。本发明能有效驱使方向盘复位。

Description

一种方向盘操纵模拟装置

技术领域

本发明涉及方向盘模拟技术领域，尤其涉及一种方向盘操纵模拟装置。

背景技术

随着科技的发展，汽车驾驶模拟器已经越来越多被运用到各种汽车模拟实验或模拟驾驶训练中，方向盘作为汽车驾驶最主要的操纵件，直接影响驾驶员的模拟驾驶体验感。

公告号为CN202134125U公开了一种力反馈方向盘模拟器，包括方向盘转轴、啮合连接在方向盘转轴上的限位组件，所述方向盘转轴的两侧分别安装有一力反馈组件，该力反馈组件包括一电机、光栅控制总成，光栅控制总成包括周缘均匀设置有多个透光孔的光栅盘、位于光栅盘一侧的光电发射单元、位于光栅另一侧的光电接收单元；电机的转轴与方向盘转轴啮合连接，光栅盘同步连接在电机的转轴上；该方向盘模拟器还包括有一与光电接收单元及两电机电性连接的MCU控制器。采用力反馈原理，可实时的根据模拟的路况信息，使操作者感受到较为真实的驾驶场景。

不同的操作者使用上述装置模拟方向盘转动时，下一个人不知道上一个人方向盘的转动角度，不知道方向盘是否回正，缺少驱使方向盘回正的装置。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种方向盘操纵模拟装置，解决现有技术中缺少驱使方向盘回正的装置的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种方向盘操纵模拟装置，包括：

固定组件；

模拟组件，包括输入轴、输出轴及传动件、角度传感器，所述输入轴和所述输出轴均转动连接于所述固定组件，所述传动件分别连接于所述输入轴和所述输出轴，以使得所述输入轴和所述输出轴的传动连接；所述角度传感器的固定端连接于固定组件、转动端连接于所述输出轴；

回正组件，包括凸轮、转动件、推动件及弹性件，所述凸轮套装于所述输出轴并与所述输出轴偏心设置，所述转动件的一端转动连接于所述固定组件，所述推动件连接于所述转动件并抵接所述凸轮，所述弹性件的一端连接于所述转动件的另一端，所述弹性件的另一端连接于所述固定组件，用于提供转动件转动后复位的弹性力，以使得转动件经推动件推动凸轮和输出轴复位。

在其中的一个实施例中，所述传动件包括传动轴、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮及第四齿轮，所述传动轴转动连接于所述固定组件，且所述传动轴、输入轴、输出轴的轴线均相互平行设置，所述第一齿轮和所述第二齿轮分别套装于所述输入轴和所述传动轴并相互啮合，所述第三齿轮和所述第四齿轮分别套装于所述传动轴和所述输出轴并相互啮合。

在其中的一个实施例中，所述推动件包括转动部，所述转动部可转动连接于所述转动件，所述转动部滚动抵接于所述凸轮的周壁。

在其中的一个实施例中，所述凸轮的周壁相对所述转动部开设有缺口，所述缺口的内壁与所述凸轮的周壁之间圆滑过渡。

在其中的一个实施例中，所述回正组件还包括第一螺纹件，所述第一螺纹件的一端螺纹连接于所述固定组件，所述第一螺纹件的另一端与所述弹性件的另一端铰接，所述弹性件经所述第一螺纹件与所述固定组件铰接。

在其中的一个实施例中，所述回正组件还包括至少一个阻尼器，所述阻尼器的一端与所述转动件铰接、另一端与所述固定组件铰接。

在其中的一个实施例中，所述回正组件还包括第二螺纹件，所述第二螺纹件的一端螺纹连接于所述固定组件，所述第二螺纹件的另一端与所述阻尼器的另一端铰接，所述阻尼器经所述第二螺纹件与所述固定组件铰接。

在其中的一个实施例中，所述推动件还包括固定销，所述固定销连接于所述转动件，所述转动部转动套装于所述固定销。

在其中的一个实施例中，所述转动部为轴承。

在其中的一个实施例中，所述模拟组件还包括支架，所述支架连接于所述固定组件，所述角度传感器的固定端连接于所述支架并经所述支架连接于所述固定组件，所述角度传感器的输出端连接于所述输出轴。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过上述装置模拟方向盘的转向时，将方向盘连接输出轴，然后转动输入轴，转动的输入轴通过传动件带动输出轴转动，转动的输出轴带动角度传感器的转动端转动，角度传感器输出转动角度信号给防真系统，通过防真系统还原方向盘的转动圈速，实现了方向盘操作的模拟；输出轴在转动的过程中带动凸轮转动，转动的凸轮经推动件推动转动件转动，转动的转动件拉伸弹性件，当人手离开方向盘时，转动的转动件在弹性件的作用下推动转动件复位，转动件复位的过程中，经推动件驱使凸轮转动，使得偏心设置的凸轮回正，实现了方向盘模拟机构的自动回正。

附图说明

图1是本发明所述的方向盘操纵模拟装置的三维示意图；

图2是本发明所述的方向盘操纵模拟装置的结构示意图；

图3是本发明所述的方向盘操纵模拟装置中模拟组件和凸轮的三维示意图。

附图标记：

固定组件1；

箱体11；

端盖12；

模拟组件2；

输入轴21；

输出轴22；

传动件23；

传动轴231；

第一齿轮232；

第二齿轮233；

第三齿轮234；

第四齿轮235；

角度传感器24；

支架25；

回正组件3；

凸轮31；

缺口31a；

转动件32；

推动件33；

弹性件34；

转动部331；

固定销332；

第一螺纹件35；

阻尼器36；

第二螺纹件37。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

如图1至3所示，本发明提供了一种方向盘操纵模拟装置，包括固定组件1、模拟组件2及回正组件3，模拟组件2包括输入轴21、输出轴22及传动件23、角度传感器24，输入轴21和输出轴22均转动连接于固定组件1，传动件23分别连接于输入轴21和输出轴22，以使得输入轴21和输出轴22的传动连接；角度传感器24的固定端连接于固定组件1、转动端连接于输出轴22；回正组件3包括凸轮31、转动件32、推动件33及弹性件34，凸轮31套装于输出轴22并与输出轴22偏心设置，转动件32的一端转动连接于固定组件1，推动件33连接于转动件32并抵接凸轮31，弹性件34的一端连接于转动件32的另一端，弹性件34的另一端连接于固定组件1，用于提供转动件32转动后复位的弹性力，以使得转动件32经推动件33推动凸轮31和输出轴22复位。

通过上述装置模拟方向盘的转向时，将方向盘连接输出轴22，然后转动输入轴21，转动的输入轴21通过传动件23带动输出轴22转动，转动的输出轴22带动角度传感器24的转动端转动，角度传感器24输出转动角度信号给防真系统，通过防真系统还原方向盘的转动圈速，实现了方向盘操作的模拟；输出轴22在转动的过程中带动凸轮31转动，转动的凸轮31经推动件33推动转动件32转动，转动的转动件32拉伸弹性件34，当人手离开方向盘时，转动的转动件32在弹性件34的作用下推动转动件32复位，转动件32复位的过程中，经推动件33驱使凸轮31转动，使得偏心设置的凸轮31回正，实现了方向盘模拟机构的自动回正。

可以理解的，固定组件1包括箱体11和端盖12，端盖12相对箱体11设置并通过螺钉可拆卸连接于端盖12。

在其中的一个实施例中，模拟组件2还包括支架25，支架25连接于端盖12，角度传感器24的固定端连接于支架25并经支架25连接于端盖12，角度传感器24的输出端连接于输出轴22。

通过设置支架25，实现了角度传感器24相对端盖12的固定。

可以理解的，转动件32可以为转动的杆体、转动的块体等。

可以理解的，转动件32的一端可以通过转轴或者转动销等转动连接于端盖12。

可以理解的，传动件23可以为带轮皮带传动机构、齿轮传动机构以及链轮传动机构等。

在其中的一个实施例中，传动件23包括传动轴231、第一齿轮232、第二齿轮233、第三齿轮234及第四齿轮235，传动轴231的两端分别转动连接于箱体11和端盖12，且传动轴231、输入轴21、输出轴22的轴线均相互平行设置，第一齿轮232、第二齿轮233、第三齿轮234及第四齿轮235内置于箱体11，第一齿轮232和第二齿轮233分别套装于输入轴21和传动轴231并相互啮合，第三齿轮234和第四齿轮235分别套装于传动轴231和输出轴22并相互啮合。

由于部分重型汽车的方向盘的转动圈速达5圈以上，如果输入轴21和输出轴22的转动圈速相同，则转动五圈以上的输入轴21，会带动输出轴22转动5圈以上，本申请中，通过设置传动轴231、第一齿轮232、第二齿轮233、第三齿轮234及第四齿轮235，使得传动轴231、第一齿轮232、第二齿轮233、第三齿轮234及第四齿轮235形成两级齿轮结构，使得输出轴22的扭转角度压缩在300°以内，避免输出轴22的转动圈速过多。

可以理解的，传动轴231、输入轴21、输出轴22的一端分别通过轴承转动连接于端盖12、另一端分别通过轴承转动连接于箱体11。

可以理解的，推动件33可以固定连接于转动件32，也可以转动连接于转动件32。

在其中的一个实施例中，推动件33包括转动部331，转动部331可转动连接于转动件32，转动部331滚动抵接于凸轮31的周壁。

通过将转动部331转动连接于转动件32，转动部331与凸轮31之间为滚动摩擦，能减小转动的凸轮31之间的摩擦力，便于转动部331相对凸轮31转动。

在其中的一个实施例中，凸轮31的周壁相对转动部331开设有缺口31a，缺口31a的内壁与凸轮31的周壁之间圆滑过渡。

通过设置缺口31a，转动部331在弹性件34的作用下复位的过程中，当复位过程中的转动部331转动至缺口31a处时能与缺口31a卡接，能消除复位时的惯性力，且能增加输入轴21起始转动时的转动阻尼。

可以理解的，转动部331可以通过转轴、转销、轴承等转动连接于盖板。

在其中的一个实施例中，推动件33还包括固定销332，所述固定销332连接于所述转动件32，所述转动部331转动套装于所述固定销332。

通过设置固定销332，并使得转动部331转动套装于固定销332，实现了转动部331与转动件32之间的转动连接。

可以理解的，转动部331可以为套筒、圆环等。

在其中的一个实施例中，所述转动部331为轴承。

通过将转动部331设置为轴承，通过轴承抵接凸轮31，能减小凸轮31与轴承之间的转动阻尼，便于凸轮31相对转动部331转动。

在其中的一个实施例中，所述回正组件3还包括第一螺纹件35，所述第一螺纹件35的一端螺纹连接于所述端盖12，所述第一螺纹件35的另一端与所述弹性件34的另一端铰接，所述弹性件34经所述第一螺纹件35与所述端盖12铰接。

转动的第一螺纹件35与端盖12螺纹连接，转动第一螺纹件35的过程中，第一螺纹件35会沿自身轴向相对端盖12移动，能调节弹性件34的受拉程度，能调节弹性件34的弹性拉伸力。

可以理解的，第一螺纹件35可以为螺杆、螺柱等。

在其中的一个实施例中，所述回正组件3还包括至少一个阻尼器36，所述阻尼器36的一端与所述转动件32铰接、另一端与所述固定组件1铰接。

通过设置阻尼器36，能限制转动件32的快速转动，使得输入轴21的转动更平稳，而且阻尼器36还能消除复位时凸轮31的惯性力，避免复位的过程中，凸轮31反复摆动。

在其中的一个实施例中，所述回正组件3还包括第二螺纹件37，所述第二螺纹件37的一端螺纹连接于所述固定组件1，所述第二螺纹件37的另一端与所述阻尼器36的另一端铰接，所述阻尼器36经所述第二螺纹件37与所述固定组件1铰接。

转动的第二螺纹件37与端盖12螺纹连接，转动第二螺纹件37的过程中，第二螺纹件37会沿自身轴向相对端盖12移动，能调节阻尼器36的受拉程度，能调节阻尼器36的阻尼。

可以理解的，第二螺纹件37可以为螺杆、螺柱等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种方向盘操纵模拟装置，其特征在于，包括：

固定组件；

模拟组件，包括输入轴、输出轴及传动件、角度传感器，所述输入轴和所述输出轴均转动连接于所述固定组件，所述传动件分别连接于所述输入轴和所述输出轴，以使得所述输入轴和所述输出轴的传动连接；所述角度传感器的固定端连接于固定组件、转动端连接于所述输出轴；

回正组件，包括凸轮、转动件、推动件及弹性件，所述凸轮套装于所述输出轴并与所述输出轴偏心设置，所述转动件的一端转动连接于所述固定组件，所述推动件连接于所述转动件并抵接所述凸轮，所述弹性件的一端连接于所述转动件的另一端，所述弹性件的另一端连接于所述固定组件，用于提供转动件转动后复位的弹性力，以使得转动件经推动件推动凸轮和输出轴复位。

2.根据权利要求1所述的方向盘操纵模拟装置，其特征在于，所述传动件包括传动轴、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮及第四齿轮，所述传动轴转动连接于所述固定组件，且所述传动轴、输入轴、输出轴的轴线均相互平行设置，所述第一齿轮和所述第二齿轮分别套装于所述输入轴和所述传动轴并相互啮合，所述第三齿轮和所述第四齿轮分别套装于所述传动轴和所述输出轴并相互啮合。

3.根据权利要求1所述的方向盘操纵模拟装置，其特征在于，所述推动件包括转动部，所述转动部可转动连接于所述转动件，所述转动部滚动抵接于所述凸轮的周壁。

4.根据权利要求3所述的方向盘操纵模拟装置，其特征在于，所述凸轮的周壁相对所述转动部开设有缺口，所述缺口的内壁与所述凸轮的周壁之间圆滑过渡。

5.根据权利要求1所述的方向盘操纵模拟装置，其特征在于，所述回正组件还包括第一螺纹件，所述第一螺纹件的一端螺纹连接于所述固定组件，所述第一螺纹件的另一端与所述弹性件的另一端铰接，所述弹性件经所述第一螺纹件与所述固定组件铰接。

6.根据权利要求1所述的方向盘操纵模拟装置，其特征在于，所述回正组件还包括至少一个阻尼器，所述阻尼器的一端与所述转动件铰接、另一端与所述固定组件铰接。

7.根据权利要求6所述的方向盘操纵模拟装置，其特征在于，所述回正组件还包括第二螺纹件，所述第二螺纹件的一端螺纹连接于所述固定组件，所述第二螺纹件的另一端与所述阻尼器的另一端铰接，所述阻尼器经所述第二螺纹件与所述固定组件铰接。

8.根据权利要求3所述的方向盘操纵模拟装置，其特征在于，所述推动件还包括固定销，所述固定销连接于所述转动件，所述转动部转动套装于所述固定销。

9.根据权利要求8所述的方向盘操纵模拟装置，其特征在于，所述转动部为轴承。

10.根据权利要求1所述的方向盘操纵模拟装置，其特征在于，所述模拟组件还包括支架，所述支架连接于所述固定组件，所述角度传感器的固定端连接于所述支架并经所述支架连接于所述固定组件，所述角度传感器的输出端连接于所述输出轴。

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