CN218273738U - 驾驶训练模拟器及其转向装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种驾驶训练模拟器及其转向装置，其转向装置包括转向限位管柱、用于模拟汽车驾驶操作的方向盘以及用于提供汽车驾驶训练模拟器阻力矩的力矩控制箱，所述转向限位管柱的一端部连接于所述方向盘；所述力矩控制箱连接于所述转向限位管柱远离所述方向盘的端部，所述力矩控制箱能够根据不同的汽车驾驶训练调节不同的阻力矩并输出至所述转向限位管柱。本实用新型实施例的转向装置通过所述力矩控制箱能够根据不同的汽车驾驶训练调节不同的阻力矩并输出至所述转向限位管柱，从而模拟出大多数车辆在不同路况以及不同车速下的方向盘操作场景，提升其操作的逼真度，进而有效提高模拟驾驶的真实性。

Description

驾驶训练模拟器及其转向装置

技术领域

本实用新型涉及驾驶培训技术领域，尤其涉及一种驾驶训练模拟器及其转向装置。

背景技术

汽车驾驶训练模拟器通常包括方向盘、离合、制动、油门、手刹、挡位等操作部件，其中与方向盘相连的机构为转向装置，它是汽车训练模拟器所有操作部件中最复杂也最重要的核心操作部件，转向装置的操作使用直接影响学员对汽车驾驶训练模拟器的体验。

现有的驾驶训练模拟器，其方向盘与转向装置之间采用纯粹的机械联动方式，很难令学员体会到不同路况下、不同车速下汽车真实的转向力度。从而导致模拟训练过程与实际驾驶产生较大的差距，达不到驾驶训练的目的。

实用新型内容

鉴于上述问题，提出了本实用新型实施例，以便提供一种解决上述问题或至少部分地解决上述问题的驾驶训练模拟器及其转向装置。

本实用新型实施例提供了一种驾驶训练模拟器转向装置，其包括：

用于模拟汽车驾驶操作的方向盘；

转向限位管柱，所述转向限位管柱的一端部连接于所述方向盘；

用于提供汽车驾驶训练模拟器阻力矩的力矩控制箱，所述力矩控制箱连接于所述转向限位管柱远离所述方向盘的端部，所述力矩控制箱能够根据不同的汽车驾驶训练调节不同的阻力矩并输出至所述转向限位管柱。

进一步地，所述力矩控制箱包括箱体、设在所述箱体内的磁粉制动器以及设在所述箱体表面的张力控制器；

所述转向限位管柱穿过所述箱体与所述磁粉制动器相连接传动，所述张力控制器与所述磁粉制动器电性连接以控制所述磁粉制动器向所述转向限位管柱输出的阻力矩。

进一步地，所述转向限位管柱包括限位管柱以及转向轴；

所述转向轴设在所述限位管柱内并能够相对于所述限位管柱转动，所述转向轴穿过所述箱体与所述磁粉制动器相连接传动。

进一步地，所述转向限位管柱还包括蝶形螺母以及两个限位环；

所述转向轴具有一螺纹段，所述两个限位环分别固定连接在所述螺纹段的两端，所述蝶形螺母螺纹连接在所述两个限位环之间的所述螺纹段上；

所述蝶形螺母和所述两个限位环相对的面上分别设有相互咬合的限位凸起。

进一步地，所述力矩控制箱还包括柔性联轴器以及编码器；

所述柔性联轴器设在所述转向轴伸入所述箱体的端部，所述编码器设在所述柔性联轴器背离所述转向轴一侧用于检测所述柔性联轴器的转动。

进一步地，所述转向限位管柱还包括轴承以及挡圈，

两个所述轴承的外圈分别连接在所述限位管柱的两个端部的内壁，所述转向轴套接于两个所述轴承的内圈内；

两个所述挡圈位于两个所述轴承之外，并连接在所述限位管柱的两个端部的内壁上。

进一步地，还包括灯光训练器，所述灯光训练器包括安装架以及用于模拟汽车灯光的训练器本体；

所述安装架设置在所述转向限位管柱靠近所述方向盘的端部，所述训练器本体设置在所述安装架上。

进一步地，还包喇叭碳刷以及点火开关；

所述点火开关通过开关支架连接于所述转向限位管柱靠近所述方向盘的端部，所述喇叭碳刷通过碳刷支架连接于所述开关支架上。

进一步地，所述训练器本体包括转向杆，所述转向杆具有伸向所述转向限位管柱的凸起；

所述转向限位管柱上设有转向回正杆，所述转向回正杆能够跟随所述转向限位管柱转动并与所述凸起接触。

本实用新型实施例并提供了一种驾驶训练模拟器，其包括以上任一项所述的转向装置。

本实用新型实施例提供的技术方案，驾驶训练模拟器转向装置包括转向限位管柱、用于模拟汽车驾驶操作的方向盘以及用于提供汽车驾驶训练模拟器阻力矩的力矩控制箱，所述转向限位管柱的一端部连接于所述方向盘；所述力矩控制箱连接于所述转向限位管柱远离所述方向盘的端部，所述力矩控制箱能够根据不同的汽车驾驶训练调节不同的阻力矩并输出至所述转向限位管柱，从而模拟出大多数车辆在不同路况以及不同车速下的方向盘操作场景，提升其操作的逼真度，进而有效提高模拟驾驶的真实性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种驾驶训练模拟器转向装置的一立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种驾驶训练模拟器转向装置的一侧面结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种驾驶训练模拟器转向装置的转向限位管柱的一侧面结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种驾驶训练模拟器转向装置的转向限位管柱的一剖面面结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种驾驶训练模拟器转向装置的灯光训练器本体的一立体图结构示意图。

图6为本实用新型实施例提供的一种驾驶训练模拟器转向装置的又一侧面结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型实施例保护的范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，若出现术语“第一”、“第二”等，则“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件或名称，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现“和/或”，则其含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

请参考图1，为本实用新型实施例提供的一种驾驶训练模拟器转向装置的一立体结构示意图，所述转向装置包括方向盘10、转向限位管柱20以及力矩控制箱。

其中，所述方向盘10用于模拟汽车驾驶操作；所述转向限位管柱20的一端部连接于所述方向盘10；所述力矩控制箱30用于提供汽车驾驶训练模拟器阻力矩，所述力矩控制箱30连接于所述转向限位管柱20远离所述方向盘10的端部，所述力矩控制箱30能够根据不同的汽车驾驶训练调节不同的阻力矩并输出至所述转向限位管柱20。

具体地，所述方向盘10的具体形状包括但不限定于是圆环形，或者是类似于椭圆形异性方向盘结构，所述方向盘10可以是仅仅提供转向操作的普通方向盘，也可以是具有多种操作案件的多功能方向盘；所述转向限位管柱20具有相对的两个端部，这里分别记作第一端210和第二端220，所述方向盘10的背面，即背离驾培学员的一面连接在所述第一端210上，具体的连接方式包括但不限定于是螺纹连接；所述力矩控制箱30连接在所述转向限位管柱20远离所述方向盘10的端部，即所述第二端220，所述力矩控制箱30用于提供汽车驾驶训练模拟器阻力矩，在汽车上转向管柱的两端分别连接方向盘和汽车前桥，通过方向盘的转动带动转向管柱转动，进而通过转向管柱作用于汽车前桥，使得车轮前桥运动进而带动车轮向某一方向偏移以使得汽车的行驶方向改变，根据作用力与反作用力的关系，汽车车轮在偏移时必然会对汽车前桥有一定的反作用力，这里的作用力会经过转向管柱传递至方向盘，形成转动方向盘的阻力，给驾驶员的感受则是需要一定的力抵消掉该阻力才可以使方向盘转动，而不同车型、不同速度以及不同路况下这个转动方向盘的力是不一样，因为以上情况下反作用于方向盘的阻力也是不一样的；而在驾驶培训中模拟器是模拟汽车，其并不上路，所述转向限位管柱20的所述第二端220也不会连接类似于汽车前桥的部件，这就使得通过所述方向盘10转动所述转向限位管柱20理论上并没有阻力，这就使得操作驾驶训练模拟器跟实际汽车具有一定差距，而本实用新型实施例的所述力矩控制箱30则可以代替汽车前桥以及前轮，用于提供汽车驾驶训练模拟器阻力矩，使其操作驾驶训练模拟器跟实际汽车具有类似的体验；同时，所述力矩控制箱30能够根据不同的汽车驾驶训练调节不同的阻力矩并输出至所述转向限位管柱20，这里的“不同的汽车驾驶训练”包括不同车型、不同速度以及不同路况等，即所述力矩控制箱30可以向所述转向限位管柱20输出不同数值的阻力矩以适应不同的汽车驾驶训练类型，即模拟出多个方向盘操作场景，提升其操作的逼真度，进而有效提高模拟驾驶的真实性。

在这里，所述力矩控制箱30可以是通过手动调节的方式来调节输出至所述转向限位管柱20的阻力矩的大小，也可以是通过上位机下方控制指令电动调节的方式来调节输出至所述转向限位管柱20的阻力矩的大小，下面实施例将给出详细阐述。

进一步，请参考图2-图6，所述力矩控制箱30包括箱体310、设在所述箱体310内的磁粉制动器320以及设在所述箱体310表面的张力控制器330；

所述转向限位管柱20穿过所述箱体310与所述磁粉制动器320相连接传动，所述张力控制器330与所述磁粉制动器320电性连接以控制所述磁粉制动器330向所述转向限位管柱20输出的阻力矩。

具体地，请结合图2，所述箱体310为相对密封的箱体状结构，其材质包括但不限定于是金属或者是塑料，所述磁粉制动器320设在所述箱体310内，并通过螺纹连接在所述箱体310上，所述磁粉制动器320为中空结构，所述转向限位管柱20的所述第二端220穿过所述箱体310插入至所述磁粉制动器320的中空结构中并与其连接，进而使得所述磁粉制动器320为所述转向限位管柱20提供制动时所需要的阻力矩，而所述磁粉制动器320与所述张力控制器330之间则是通过导线等实现电性连接，以使得所述张力控制器330可以控制所述磁粉制动器320工作，具体的所述张力控制器330可以是旋钮式的，通过调节旋钮进而控制所述磁粉制动器330向所述转向限位管柱20输出的阻力矩。

在这里，需要指出的是所述箱体310的表面还设有控制器电源座以接入外部电源线为所述张力控制器330以及所述磁粉制动器320供电。

更进一步地，请结合图3，所述转向限位管20包括限位管柱230以及转向轴240；

所述转向轴240设在所述限位管柱230内并能够相对于所述限位管柱230转动，所述转向轴240穿过所述箱体310与所述磁粉制动器320相连接传动。

具体地，所述限位管柱230管状结构，其一端部与所述箱体310连接，另一端端部设在所述方向盘10下方，所述转向轴240为柱状结构套接于所述限位管柱230内部，且所述转向轴240能够相对于所述限位管柱230转动，所述转向轴240的两个端部分别连接所述方向盘10和所述磁粉制动器320，其中所述转向轴240与所述方向盘10之间通过螺纹连接，而所述转向轴240和所述磁粉制动器320则通过平键联接的方式实现连接传动。

另外，请结合图4，所述转向限位管柱20还包括蝶形螺母250以及两个限位环260；

所述转向轴240具有一螺纹段2401，所述两个限位环260分别固定连接在所述螺纹段2401的两端，所述蝶形螺母250螺纹连接在所述两个限位环260之间的所述螺纹段2401上；

所述蝶形螺母250和所述两个限位环260相对的面上分别设有相互咬合的限位凸起270。

具体地，所述转向轴240的表面并不是光滑的，而是其中一段具有螺纹，进而形成所述螺纹段2401，在所述螺纹段2401的两个端部固定连接有所述限位环260，而在所述螺纹段2401上，即两个所述限位环260之间设有所述蝶形螺母250，所述蝶形螺母250的内壁上具有与所述螺纹段2401上的螺纹相匹配的螺纹，进而使得所述蝶形螺母250可以在所述螺纹段2401上往复运动，即当所述方向盘10带动所述转向轴240转动时所述蝶形螺母250便可以在所述螺纹段2401上运动，为了避免所述方向盘10在某一方向上一直运动，所以在所述蝶形螺母250和所述两个限位环260相对的面上分别设有相互咬合的所述限位凸起270，当所述方向盘10向某一方向上转动一定幅度时，所述蝶形螺母250上的所述限位凸起270便与其中一所述限位环260上的限位凸起270咬合在一起，从而使得所述蝶形螺母250不能继续移动也就使得所述方向盘10不能继续转动，这里的所述方向盘10即所述转向轴240模拟真实的汽车方向盘顺逆时针转动，通常为左右1.5圈，也可调节为顺逆时针任意圈数。

进一步地，请结合图2，所述力矩控制箱30还包括柔性联轴器340以及编码器350；

所述柔性联轴器340设在所述转向轴240伸入所述箱体310的端部，所述编码器350设在所述柔性联轴器340背离所述转向轴240一侧用于检测所述柔性联轴器340的转动。

具体地，所述柔性联轴器340以及所述编码器350均设在所述箱体310内，所述编码器350设置在一固定于所述箱体310内壁的支架上，所述柔性联轴器340设置在所述转向轴240伸入至所述箱体310内的端部上，并与所述编码器350相对，所述编码器350为一位置传感器用于实时检测所述柔性联轴器340的转动。

在其中一种应用中，为了满足不同车型不同学员的驾驶力感，可以手动调节所述张力控制器330，输出合适的阻力矩，转动所述方向盘10可明显感到转向力感，通过所述编码器350实时检测所述转向轴240所处的位置角度，然后将角度信号实时传给PC上位机，进而完成辅助模拟驾驶。

在另一种应用中，在不同路面，不同速度下，PC上位机发送控制信号给所述张力控制器330，从而使所述磁粉制动器320输出不同的摩擦阻力矩，使学员操作所述方向盘10能明显感到力矩的变化。通过所述编码器350实时检测所述转向轴240所处的位置角度，然后将角度信号实时传给PC上位机，进而完成辅助模拟驾驶。

更进一步地，所述转向限位管柱20还包括轴承280以及挡圈290，

两个所述轴承280的外圈分别连接在所述限位管柱230的两个端部的内壁，所述转向轴240套接于两个所述轴承280的内圈内；

两个所述挡圈290位于两个所述轴承280之外，并连接在所述限位管柱230的两个端部的内壁上。

具体地，所述轴承280以及所述挡圈290分别设在所述转向限位管柱20的两个端部，所述轴承280设置在所述挡圈290的内侧，所述轴承280的外圈与所述限位管柱230的内壁连接，所述轴承280的内圈套接于所述转向轴240的外表面上，所述挡圈290设在所述轴承280的外侧并连接在所述限位管柱230的两个端口内用于将所述轴承280挡在所述限位管柱230内；在这里，通过两个所述轴承280的设置可以提升所述转向轴240相对于所述限位管柱230转动的顺滑度，使得所述方向盘10的转动更加丝滑。

另外，所述限位管柱230靠近所述箱体310的端部设有安装板，所述箱体310通过螺钉等连接方式连接在所述安装板上；所述限位管柱230为两段式结构，并在中间设置管柱连接套将两段所述限位管柱230连接在一起。

进一步地，所述转向装置还包括灯光训练器40，所述灯光训练器40包括安装架410以及用于模拟汽车灯光的训练器本体420；

所述安装架410设置在所述转向限位管柱20靠近所述方向盘10的端部，所述训练器本体420设置在所述安装架410上。

具体地，所述安装架410设在所述限位管柱230的靠近所述方向盘10的端部上，所述训练器本体420通过螺钉连接方式连接在所述安装架410上。所述训练器本体420用于模拟汽车灯光，这里主要是用于模拟控制包括但不限定于是照明灯光或者信号灯光等。在本实用新型其他较佳的实施例中，所述灯光训练器40还包括罩壳430，所述罩壳430将所述训练器本体420照射其中，以对齐起到保护作用。

更进一步地，请结合图5，所述训练器本体420包括转向杆4201，所述转向杆4201具有伸向所述转向限位管柱的凸起4202；

所述转向限位管柱20上设有转向回正杆201，所述转向回正杆201能够跟随所述转向限位管柱20转动并与所述凸起4202接触。

具体地，所述训练器本体420围设在所述转向限位管柱20外周，而所述转向杆4201则伸向所述方向盘10的一侧，所述凸起4202设置在所述转向杆4201上并伸向所述转向限位管柱20的中心方向；而所述转向回正杆201设置在所述转向轴240上，在拨动所述转向杆4201时所述凸起4202凸出所述训练器本体420并伸向所述转向轴240，当所述方向盘10带动所述转向轴240转动时所述转向回正杆201也跟随其一起转动，此时所述转向回正杆201与所述凸起4202接触，并带动所述转向杆4201自动回正，使得可以模拟出真实汽车的打转向操作。

另外，其结合图6，所述转向装置还包喇叭碳刷50以及点火开关60；

所述点火开关60通过开关支架610连接于所述转向限位管柱20靠近所述方向盘10的端部，所述喇叭碳刷50通过碳刷支架510连接于所述开关支架610上。

具体地，当所述方向盘10转动时其上方的喇叭开关与喇叭之间的通信线缆会发生缠绕，长时间使用会导致线缆断开影响喇叭的使用，且通过通信线缆的连接也会使得所述方向盘10变重，为此在本实用新型实施例中通过在所述方向盘10下方设置所述喇叭碳刷50，进而使得喇叭开关与喇叭之间电性连接完成信号传递，所述喇叭碳刷50设在所述碳刷支架510上，而所述碳刷支架510则通过螺钉连接在所述开关支架610上；所述开关支架610上还设置有所述点火开关60以模拟出真实的汽车点火操作。所述开关支架610连接在所述限位管柱230上，较佳的实施例中所述开关支架610通过支架卡箍等连接方式固定连接在所述限位管柱230的外表面。

另外，本实用新型实施例还提供了一种驾驶训练模拟器，所述驾驶训练模拟器包括以上实施例中任一项所述的转向装置。对于所述转向装置的具体结构和所能达到的技术效果请参见以上实施例的描述，在此不予赘述。所述驾驶训练模拟器的其他结构以及连接关系，对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种驾驶训练模拟器转向装置，其特征在于，包括：

用于模拟汽车驾驶操作的方向盘；

转向限位管柱，所述转向限位管柱的一端部连接于所述方向盘；

用于提供汽车驾驶训练模拟器阻力矩的力矩控制箱，所述力矩控制箱连接于所述转向限位管柱远离所述方向盘的端部，所述力矩控制箱能够根据不同的汽车驾驶训练调节不同的阻力矩并输出至所述转向限位管柱。

2.根据权利要求1所述的驾驶训练模拟器转向装置，其特征在于，所述力矩控制箱包括箱体、设在所述箱体内的磁粉制动器以及设在所述箱体表面的张力控制器；

所述转向限位管柱穿过所述箱体与所述磁粉制动器相连接传动，所述张力控制器与所述磁粉制动器电性连接以控制所述磁粉制动器向所述转向限位管柱输出的阻力矩。

3.根据权利要求2所述的驾驶训练模拟器转向装置，其特征在于，所述转向限位管柱包括限位管柱以及转向轴；

所述转向轴设在所述限位管柱内并能够相对于所述限位管柱转动，所述转向轴穿过所述箱体与所述磁粉制动器相连接传动。

4.根据权利要求3所述的驾驶训练模拟器转向装置，其特征在于，所述转向限位管柱还包括蝶形螺母以及两个限位环；

所述转向轴具有一螺纹段，所述两个限位环分别固定连接在所述螺纹段的两端，所述蝶形螺母螺纹连接在所述两个限位环之间的所述螺纹段上；

所述蝶形螺母和所述两个限位环相对的面上分别设有相互咬合的限位凸起。

5.根据权利要求3所述的驾驶训练模拟器转向装置，其特征在于，所述力矩控制箱还包括柔性联轴器以及编码器；

所述柔性联轴器设在所述转向轴伸入所述箱体的端部，所述编码器设在所述柔性联轴器背离所述转向轴一侧用于检测所述柔性联轴器的转动。

6.根据权利要求3所述的驾驶训练模拟器转向装置，其特征在于，所述转向限位管柱还包括轴承以及挡圈，

两个所述轴承的外圈分别连接在所述限位管柱的两个端部的内壁，所述转向轴套接于两个所述轴承的内圈内；

两个所述挡圈位于两个所述轴承之外，并连接在所述限位管柱的两个端部的内壁上。

7.根据权利要求1-6任一项所述的驾驶训练模拟器转向装置，其特征在于，还包括灯光训练器，所述灯光训练器包括安装架以及用于模拟汽车灯光的训练器本体；

所述安装架设置在所述转向限位管柱靠近所述方向盘的端部，所述训练器本体设置在所述安装架上。

8.根据权利要求1-6任一项所述的驾驶训练模拟器转向装置，其特征在于，还包括喇叭碳刷以及点火开关；

所述点火开关通过开关支架连接于所述转向限位管柱靠近所述方向盘的端部，所述喇叭碳刷通过碳刷支架连接于所述开关支架上。

9.根据权利要求7所述的驾驶训练模拟器转向装置，其特征在于，所述训练器本体包括转向杆，所述转向杆具有伸向所述转向限位管柱的凸起；

所述转向限位管柱上设有转向回正杆，所述转向回正杆能够跟随所述转向限位管柱转动并与所述凸起接触。

10.一种驾驶训练模拟器，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的转向装置。

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