CN117218923A - 一种模拟方向盘机械卡位方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟方向盘机械卡位方法与装置，涉及模拟方向盘技术领域，包括直驱电机以及用于直驱电机安装限位的支撑架，且直驱电机的电机轴外端安装有对接柱，并通过对接柱与模拟方向盘连接；还包括固定在支撑架外侧的安装框，安装框内固定有卡位盘，本发明通过设计的卡位机构以及卡位盘的相抵，从而使得人员在模拟方向盘转动时，能够在转向一定角度时，能够起到一个机械卡位状态，使得人员模拟方向盘转动时，方向盘锁止效果更佳，与在直驱电机上设计对抗的扭矩让用户感觉已到边界不要再往下转的方式相比，锁止定位效果更佳，在直驱方向盘领域，更明确的产生卡位感觉，有效模拟真实驾驶的感觉。

Description

一种模拟方向盘机械卡位方法与装置

技术领域

本发明涉及模拟方向盘技术领域，具体涉及一种模拟方向盘机械卡位方法与装置。

背景技术

直驱力回馈方向盘理论上旋转圈数是没有限制的，而实际上为了要模拟真实汽车的操作感觉必须要加入圈数卡位的设计以模拟不同类型汽车驾驶的感觉，例如某些类型汽车右打1圈就会碰到一个阻挡，而使用直驱电机的堵转扭矩模拟在这个位置上产生一个对抗的扭矩让用户感觉已到边界不要再往下转，但使用电机做出来的卡位设计，感觉没那么直接，因为用户仍然可以在这个卡位上转动，若是用户硬掰也可以很容易的掰过去让卡位失效，因为卡位的堵转能力与电机的最大扭矩正相关，高扭矩电机堵转力量校大，卡位感较明显，那些低扭矩电机的卡位动作基本只能起到提醒的作用，无法起到实际作用，另外，方向盘旋转卡位可以防止方向盘无穷尽的旋转，通过这样有限旋转的方式，方便了配线时从方向盘底座拉线穿过中间轴心并连接方向盘面的控制按钮、电位器和显示屏，当下直驱力回馈方向盘，因盘面可以无限旋转，会把穿到盘面的线扭成麻花，然后绞断，使用电磁感应供电方式供应电源成本高还不稳定，那些轴、键、显示器和电机的控制只能使用蓝牙无线连接及传递控制信号，电磁感应供电和蓝牙双向连接传递控制信号，成本高不说，稳定度及可靠度也倍受考验，为此，我们提出了一种模拟方向盘机械卡位方法与装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟方向盘机械卡位方法与装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种模拟方向盘机械卡位方法与装置，包括直驱电机以及用于所述直驱电机安装限位的支撑架，且所述直驱电机的电机轴外端安装有对接柱，并通过所述对接柱与模拟方向盘连接；还包括固定在所述支撑架外侧的安装框，所述安装框内固定有卡位盘，所述直驱电机的电机轴外侧固定有主齿轮，且所述安装框内转动安装有与所述主齿轮相啮合的内齿环，所述卡位盘的两端固定有限位块，且所述内齿环的内侧安装有与两个所述限位块相抵的卡位机构。

优选的，所述卡位机构包括固定在所述内齿环内壁上的固定卡块，所述内齿环的内侧开有移动槽，且所述移动槽内滑动插接有弧形板，所述弧形板的外端固定有与移动卡块，所述移动槽的内侧开有限位槽，且所述弧形板的内端固定有与所述限位槽相卡接的限位板，所述固定卡块内开有安装槽，且所述安装槽内安装有用于带动所述弧形板在移动槽内移动的调节组件，所述安装框的外侧安装有用于所述调节组件驱动的驱动单元，设计的卡接机构能够实现起到机械卡位，使得人员模拟转动时，手感更佳。

优选的，所述调节组件包括转动安装于所述安装槽内的调节轴，所述调节轴的外侧固定有调节轮，且所述弧形板的外侧固定有多个与所述调节轮相啮合的齿块，所述移动槽的顶部安装有用于所述弧形板相抵的锁止件，调节组件用于对弧形板的移动调节。

优选的，所述驱动单元包括固定在所述安装框外侧的电动推杆，所述电动推杆的移动端固定有联动板，且所述联动板远离电动推杆的一端通过轴承转动安装有驱动杆，所述安装框对应所述调节轴的位置处开有通孔，且所述调节轴顶部开有棱形槽，所述驱动杆的底部固定有与所述棱形槽相适配的棱形杆，且所述驱动杆的外侧固定有传动齿轮，所述联动板上固定有驱动电机，且所述驱动电机输出端固定有与所述传动齿轮相啮合的驱动齿轮，所述驱动杆和所述棱形杆为中空管结构，且所述驱动杆的顶部安装有用于控制锁止件的控制单元，设计的驱动单元提供动力，使得调节轴以及传动齿轮转动，从而带动调节轮转动，使得弧形板进行对应的移动。

优选的，所述锁止件包括固定在所述移动槽顶部内壁上的多个外筒，所述外筒内滑动安插有锁止杆，且所述锁止杆的顶部固定有与所述外筒内壁相贴合的活塞板，多个所述外筒之间通过连管相互连通，且所述外筒内固定有与所述活塞板和所述外筒顶部内壁相固定的挤压弹簧，所述弧形板的顶部开设有多个与所述锁止杆相适配的锁止孔，所述安装槽内固定有与所述调节轴转动对接的稳定板，且所述稳定板上固定有通气管，所述通气管的外端与所述外筒连通，设计的锁止件能够对弧形板进行锁止，使得其在进行卡位时更加稳定。

优选的，所述锁止孔的顶部设有锥形槽，且所述锁止杆的底部设有倒圆角，设计的锥形槽以及锁止杆底部的倒圆角使得两者之间对接更加容易。

优选的，所述控制单元包括固定在安装框上的微型气泵，所述微型气泵的进气端固定连通有连通管，且所述连通管的外端固定有对接端头，所述对接端头与所述驱动杆上端转动对接，所述稳定板内开设有与所述通气管一端相连通的通气腔，且所述调节轴的外侧开设有与所述通气腔和所述棱形槽相连通的排气孔，设计的控制单元能够实现控制锁止杆下移至锁止孔内，对弧形板进行锁止操作。

优选的，所述直驱电机的电机轴上开有穿线孔，并通过所述穿线孔用于进行配线安插，在中心处设计的穿线孔，使得控制按钮、电位器以及显示屏等配线不会因为搅动而出现绞断等现象出现。

优选的，所述移动槽的形状为弧形，且所述弧形板的外侧与所述移动槽内壁相贴合，所述弧形板的弧长为所述移动槽的弧长一半，所述通气管和外筒之间的连管均为金属管，且所述连通管为弹簧软管，金属管使得其内部形成负压环境时，不会变形。

一种模拟方向盘机械卡位方法，包括如下步骤：

S1.人员将方向盘与对接柱对接，然后按照指导人员要求进行模拟转向；

S2.在向左转向至打死位置后，固定卡块与一个限位块相抵，在向右转向至打死位置后，移动卡块与另一个限位块相抵；

S3.在对不同车型转向模拟训练时，人员先向左打死，然后通过驱动单元带动调节组件对移动卡块位置件调节，使得打死角度进行对应的调节；

S4.调节完毕后，按照S2步骤继续训练。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过设计的卡位机构以及卡位盘的相抵，从而使得人员在模拟方向盘转动时，能够在转向一定角度时，起到一个机械卡位状态，使得人员模拟方向盘转动时，方向盘锁止效果更佳，与在直驱电机上设计对抗的扭矩让用户感觉已到边界不要再往下转的方式相比，锁止定位效果更佳，在直驱方向盘领域，更明确的产生卡位感觉，有效模拟真实驾驶的感觉；

2、本发明通过控制卡位机构内设计的固定卡块与移动卡块之间间距的调节，从而控制方向盘锁止所需转动的角度，以满足不同型号汽车模拟时方向盘转动的角度不同，适合更多车型方向盘的训练。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明去除对接柱后另一角度整体结构示意图；

图3为本发明安装框剖面仰视图；

图4为图3中A处放大图；

图5为本发明主齿轮与内齿环对接主视图；

图6为本发明安装框内部结构示意图；

图7为本发明内齿环结构示意图；

图8为本发明卡位机构结构示意图；

图9为本发明锁止件结构示意图；

图10为图9中B处放大图。

图中：1、直驱电机；2、支撑架；3、对接柱；4、安装框；5、卡位盘；6、主齿轮；7、内齿环；8、限位块；9、卡位机构；10、固定卡块；11、移动槽；12、弧形板；13、移动卡块；14、限位槽；15、限位板；16、安装槽；17、调节组件；18、驱动单元；19、调节轴；20、调节轮；21、齿块；22、锁止件；23、电动推杆；24、联动板；25、驱动杆；26、通孔；27、棱形槽；28、棱形杆；29、传动齿轮；30、驱动电机；31、驱动齿轮；32、控制单元；33、外筒；34、锁止杆；35、活塞板；36、挤压弹簧；37、锁止孔；38、稳定板；39、通气管；40、微型气泵；41、连通管；42、对接端头；43、通气腔；44、排气孔；45、穿线孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1-图6，图示中的一种模拟方向盘机械卡位方法与装置，包括直驱电机1以及用于直驱电机1安装限位的支撑架2，且直驱电机1的电机轴外端安装有对接柱3，并通过对接柱3与模拟方向盘连接，其中的对接柱3与方向盘对接，使得满足与多种车型方向盘对接，方便人员个性化模拟方向盘转动；

还包括固定在支撑架2外侧的安装框4，安装框4内固定有卡位盘5，直驱电机1的电机轴外侧固定有主齿轮6，且安装框4内转动安装有与主齿轮6相啮合的内齿环7，卡位盘5的两端固定有限位块8，且内齿环7的内侧安装有与两个限位块8相抵的卡位机构9，安装框4包括大框和小框，大框主要将卡位盘5、主齿轮6以及内齿环7等部件包裹住，而小框固定在大框外侧，与直驱电机1的电机轴外侧转动对接，提高电机轴的支撑效果。

请参阅图2-图9，图示中的卡位机构9包括固定在内齿环7内壁上的固定卡块10，内齿环7的内侧开有移动槽11，移动槽11为与内齿环7相适配的弧形，且移动槽11内滑动插接有弧形板12，弧形板12的外端固定有与移动卡块13，移动槽11的内侧开有限位槽14，且弧形板12的内端固定有与限位槽14相卡接的限位板15，固定卡块10内开有安装槽16，且安装槽16内安装有用于带动弧形板12在移动槽11内移动的调节组件17，安装框4的外侧安装有用于调节组件17驱动的驱动单元18；

其中，参阅图2-图9，调节组件17包括转动安装于安装槽16内的调节轴19，调节轴19的外侧固定有调节轮20，且弧形板12的外侧固定有多个与调节轮20相啮合的齿块21，移动槽11的顶部安装有用于与弧形板12相抵的锁止件22。

对移动卡块13与固定卡块10之间间距调节的原理：通过调节组件17内的调节轴19被驱动单元18带动，使其转动，从而使得调节轮20对应的转动，调节轮20转动会使得与之啮合的齿块21以及弧形板12对应的转动，从而使得弧形板12外端固定的移动卡块13进行对应的移动，从而实现对移动卡块13与固定卡块10之间间距的调节，使得主齿轮6与内齿环7相对接齿数比进行调节，满足对需要转动不同角度出现锁止的方向盘，使得适用车型更广。

具体的，参考图2-图9，驱动单元18包括固定在安装框4外侧的电动推杆23，电动推杆23的移动端固定有联动板24，且联动板24远离电动推杆23的一端通过轴承转动安装有驱动杆25，安装框4对应调节轴19的位置处开有通孔26，且调节轴19顶部开有棱形槽27，驱动杆25的底部固定有与棱形槽27相适配的棱形杆28，且驱动杆25的外侧固定有传动齿轮29，联动板24上固定有驱动电机30，且驱动电机30输出端固定有与传动齿轮29相啮合的驱动齿轮31，驱动杆25和棱形杆28为中空管结构，且驱动杆25的顶部安装有用于控制锁止件22的控制单元32；

其中，参阅图8-图10，锁止件22包括固定在移动槽11顶部内壁上的多个外筒33，外筒33内滑动安插有锁止杆34，且锁止杆34的顶部固定有与外筒33内壁相贴合的活塞板35，多个外筒33之间通过连管相互连通，且外筒33内固定有与活塞板35和外筒33顶部内壁相固定的挤压弹簧36，弧形板12的顶部开设有多个与锁止杆34相适配的锁止孔37，安装槽16内固定有与调节轴19转动对接的稳定板38，且稳定板38上固定有通气管39，通气管39的外端与外筒33连通；

同时，参考图4-图9，控制单元32包括固定在安装框4上的微型气泵40，微型气泵40的进气端固定连通有连通管41，且连通管41的外端固定有对接端头42，对接端头42与驱动杆25上端转动对接，稳定板38内开设有与通气管39一端相连通的通气腔43，且调节轴19的外侧开设有与通气腔43和棱形槽27相连通的排气孔44，通气管39的一端伸入通气腔43内。

利用驱动单元18以及控制单元32使得弧形板12进行移动的原理：首先，先将方向盘向左打死，使得固定卡块10与其中一个限位块8相抵，然后通过电动推杆23伸缩，使得联动板24对应的带动驱动杆25下移，并使得驱动杆25底部的棱形杆28贯穿通孔26，与调节轴19上的棱形槽27对接，在对接后，再通过微型气泵40进行抽气，使得，连通管41以及驱动杆25和棱形杆28内部中空部位形成负压，并使得棱形槽27内负压，而棱形槽27内有与通气腔43相连通的排气孔44，从而使得通气管39产生吸气，使得多个外筒33内的活塞板35受到吸力影响，而向上移动，使得锁止杆34脱离锁止孔37，之后再通过驱动电机30转动，带动驱动齿轮31运转，使得传动齿轮29以及棱形杆28运转，从而使得调节轴19带动调节轮20转动，使得弧形板12进行对应的旋转，从而实现对移动卡块13与固定卡块10之间间距的调节，使得主齿轮6与内齿环7相对接齿数比进行调节，满足对需要转动不同角度出现锁止的方向盘，使得适用车型更广。

本方案中，一种模拟方向盘机械卡位方法，包括如下步骤：

S1.人员将方向盘与对接柱3对接，然后按照指导人员要求进行模拟转向；

S2.在向左转向至打死位置后，固定卡块10与一个限位块8相抵，在向右转向至打死位置后，移动卡块13与另一个限位块8相抵；

S3.在对不同车型转向模拟训练时，人员先向左打死，然后通过驱动单元18带动调节组件17对移动卡块13位置件调节，使得打死角度进行对应的调节；

S4.调节完毕后，按照S2步骤继续训练。

实施例

请参阅图4-图10，本实施方式对于实施例1进一步说明，其区别点在于锁止孔37外形的优化以及部分部件材料与形状的说明。

具体的，锁止孔37的顶部设有锥形槽，且锁止杆34的底部设有倒圆角；同时，移动槽11的形状为弧形，且弧形板12的外侧与移动槽11内壁相贴合，弧形板12的弧长为移动槽11的弧长一半，通气管39和外筒33之间的连管均为金属管，且连通管41为弹簧软管。

本方案中，锁止孔37顶部的锥形槽配合锁止杆34底部的倒圆角结构，使得锁止杆34在下移时，能够更加顺畅的插入锁止孔37内，同时弧形板12的弧长为移动槽11的弧长一半，满足对移动卡块13大范围的调节，通气管39和连管采用金属材质制成，使得在负压环境下不会出现变形现象。

实施例

请参阅图5和图6，本实施方式对于其它实施例进一步说明，区别点在于对直驱电机1的电机轴上进行优化。

具体的，直驱电机1的电机轴上开有穿线孔45，并通过穿线孔45用于配线安插。

需要说明的是：控制按钮、电位器以及显示屏等在进行拉线时，可以直接穿过穿线孔45，可以解决方向盘外设底座与盘面间直接拉线传送电源，同时避免转动圈数过多而导致导线出现绞断现象，具有较高可靠度，稳定性并不需要电磁感应输送电源解决输送电源，降低了成本。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种模拟方向盘机械卡位装置，包括：

直驱电机（1）以及用于所述直驱电机（1）安装限位的支撑架（2），且所述直驱电机（1）的电机轴外端安装有对接柱（3），并通过所述对接柱（3）与模拟方向盘连接；

其特征在于：还包括：

固定在所述支撑架（2）外侧的安装框（4），所述安装框（4）内固定有卡位盘（5），所述直驱电机（1）的电机轴外侧固定有主齿轮（6），且所述安装框（4）内转动安装有与所述主齿轮（6）相啮合的内齿环（7），所述卡位盘（5）的两端固定有限位块（8），且所述内齿环（7）的内侧安装有与两个所述限位块（8）相抵的卡位机构（9）。

2.根据权利要求1所述的一种模拟方向盘机械卡位装置，其特征在于：所述卡位机构（9）包括固定在所述内齿环（7）内壁上的固定卡块（10），所述内齿环（7）的内侧开有移动槽（11），且所述移动槽（11）内滑动插接有弧形板（12），所述弧形板（12）的外端固定有与移动卡块（13），所述移动槽（11）的内侧开有限位槽（14），且所述弧形板（12）的内端固定有与所述限位槽（14）相卡接的限位板（15），所述固定卡块（10）内开有安装槽（16），且所述安装槽（16）内安装有用于带动所述弧形板（12）在移动槽（11）内移动的调节组件（17），所述安装框（4）的外侧安装有用于所述调节组件（17）驱动的驱动单元（18）。

3.根据权利要求2所述的一种模拟方向盘机械卡位装置，其特征在于：所述调节组件（17）包括转动安装于所述安装槽（16）内的调节轴（19），所述调节轴（19）的外侧固定有调节轮（20），且所述弧形板（12）的外侧固定有多个与所述调节轮（20）相啮合的齿块（21），所述移动槽（11）的顶部安装有用于与所述弧形板（12）相抵的锁止件（22）。

4.根据权利要求2所述的一种模拟方向盘机械卡位装置，其特征在于：所述驱动单元（18）包括固定在所述安装框（4）外侧的电动推杆（23），所述电动推杆（23）的移动端固定有联动板（24），且所述联动板（24）远离电动推杆（23）的一端通过轴承转动安装有驱动杆（25），所述安装框（4）对应所述调节轴（19）的位置处开有通孔（26），且所述调节轴（19）顶部开有棱形槽（27），所述驱动杆（25）的底部固定有与所述棱形槽（27）相适配的棱形杆（28），且所述驱动杆（25）的外侧固定有传动齿轮（29），所述联动板（24）上固定有驱动电机（30），且所述驱动电机（30）输出端固定有与所述传动齿轮（29）相啮合的驱动齿轮（31），所述驱动杆（25）和所述棱形杆（28）为中空管结构，且所述驱动杆（25）的顶部安装有用于控制锁止件（22）的控制单元（32）。

5.根据权利要求3所述的一种模拟方向盘机械卡位装置，其特征在于：所述锁止件（22）包括固定在所述移动槽（11）顶部内壁上的多个外筒（33），所述外筒（33）内滑动安插有锁止杆（34），且所述锁止杆（34）的顶部固定有与所述外筒（33）内壁相贴合的活塞板（35），多个所述外筒（33）之间通过连管相互连通，且所述外筒（33）内固定有与所述活塞板（35）和所述外筒（33）顶部内壁相固定的挤压弹簧（36），所述弧形板（12）的顶部开设有多个与所述锁止杆（34）相适配的锁止孔（37），所述安装槽（16）内固定有与所述调节轴（19）转动对接的稳定板（38），且所述稳定板（38）上固定有通气管（39），所述通气管（39）的外端与所述外筒（33）连通。

6.根据权利要求5所述的一种模拟方向盘机械卡位装置，其特征在于：所述锁止孔（37）的顶部设有锥形槽，且所述锁止杆（34）的底部设有倒圆角。

7.根据权利要求4所述的一种模拟方向盘机械卡位装置，其特征在于：所述控制单元（32）包括固定在安装框（4）上的微型气泵（40），所述微型气泵（40）的进气端固定连通有连通管（41），且所述连通管（41）的外端固定有对接端头（42），所述对接端头（42）与所述驱动杆（25）上端转动对接，所述稳定板（38）内开设有与所述通气管（39）一端相连通的通气腔（43），且所述调节轴（19）的外侧开设有与所述通气腔（43）和所述棱形槽（27）相连通的排气孔（44），所述通气管（39）的一端伸入所述通气腔（43）内。

8.根据权利要求1所述的一种模拟方向盘机械卡位装置，其特征在于：所述直驱电机（1）的电机轴上开有穿线孔（45），并通过所述穿线孔（45）进行配线安插。

9.根据权利要求7所述的一种模拟方向盘机械卡位装置，其特征在于：所述移动槽（11）的形状为弧形，且所述弧形板（12）的外侧与所述移动槽（11）内壁相贴合，所述弧形板（12）的弧长为所述移动槽（11）的弧长一半，所述通气管（39）和外筒（33）之间的连管均为金属管，且所述连通管（41）为弹簧软管。

10.一种根据权利要求1-9中任意一项所述模拟方向盘机械卡位方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1.人员将方向盘与对接柱（3）对接，然后按照指导人员要求进行模拟转向；

S2.在向左转向至打死位置后，固定卡块（10）与一个限位块（8）相抵，在向右转向至打死位置后，移动卡块（13）与另一个限位块（8）相抵；

S3.在对不同车型转向模拟训练时，人员先向左打死，然后通过驱动单元（18）带动调节组件（17）对移动卡块（13）位置进行调节，使得打死角度进行对应的调节；

S4.调节完毕后，按照S2步骤继续训练。