[發明專利]一種汽車線控轉向仿真試驗臺架方向盤路感模擬裝置

有效

• 申請號: 201310278277.6
• 申請日: 2013-07-02
• 公開（公告）號: CN103337205A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 陳慧鵬;金紹勛;陳國金;胡麗楠
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G09B9/04
• 分類號: G09B9/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于汽車領域，涉及汽車轉向技術，具體涉及一種汽車線控轉向仿真試驗臺架方向盤路感模擬裝置。

背景技術

汽車轉向系統在車輛行駛過程中按照駕駛員的意圖來實現控制車輛轉向的功能，對汽車行駛過程中的操縱穩定性和安全性起著重要的作用。傳統的機械式轉向系統借助操縱結構和轉向執行機構之間的機械連接傳遞駕駛員轉向意圖實現轉向功能。為改善駕駛特性，在傳統機械式轉向系統基礎上研制出助力轉向系統，如液壓助力轉向系統和電動助力轉向系統。這些轉向系統的共同點在于操縱機構和轉向執行機構之間都是通過機械、液壓等機構連接，仍需要靠駕駛員一定的人力操作實現轉向功能，同時路面的抖動沖擊會傳遞到方向盤上給駕駛員駕駛穩定性造成一定的影響。

當前汽車電子技術的飛速發展對汽車轉向系統帶來了技術上的創新，各大汽車廠家和科研院開始注重所對線控轉向技術的研究工作。線控轉向系統取消了操縱機構與轉向執行機構之間的機械連接，而是采用信號和電子控制單元連接，駕駛員對方向盤的操縱指令通過電子控制單元轉換為電信號，電子控制單元根據所接收到的信號、當前車輛狀況和路面狀況，按照一定的控制算法產生控制信號指令，傳遞給轉向執行機構實現合理的前輪轉角，實現“恰到好處”的轉向。對汽車轉向系統的開發需要大量的試驗，尤其是通過實車道路試驗將系統性能調整到最佳工作狀態。但實車路試不僅需要消耗大量的人力、物力和財力，也存在一定的風險性，而且周期長。目前轉向系統仿真試驗臺架在轉向系統開發、改進及測試方面可以取代大量的實車試驗，進行在實際中不可能或者較為復雜的試驗，如故障模擬、故障診斷、軟件測試等，同時仿真試驗臺架具有可重復性。

在汽車行駛過程中，通過操縱機構和執行機構之間的機械連接將轉向阻力矩傳遞給駕駛員，即所謂的路感，包括了車輛運動和受力狀態信息和路面信息，研究實踐表明路感對駕駛員掌握汽車運動狀態和行駛環境狀況非常重要，良好的路感是保證汽車操縱穩定性不可缺少的部分。然而線控轉向系統中，路感信息無法像機械轉向裝置那樣通過機械連接裝置傳遞到方向盤，所以轉向系統仿真試驗臺架中必須有一套能夠根據駕駛狀況、路面信息等模擬路感并傳遞給駕駛員的裝置確保駕駛操縱穩定性。

目前，針對路感模擬裝置的設計研究主要出現兩種情況：一是在整個路感模擬裝置中由彈簧阻尼系統組成而沒有控制系統，如申請號為201110185746.0的申請公開了一種采用磁流變阻尼器、扭簧等實現路感模擬的裝置，這種裝置沒有控制系統不能進行路感人為算法控制，對路感要求不高，不能進行主動路感反饋；二是路感模擬通過電機產生相應的阻尼，如申請號為201110024298.6的申請公開了一種轉角范圍可調的方向盤路感模擬裝置，通過方向柱末端的電機產生相應的阻力，改變支撐板上齒條長度調節方向盤轉角范圍，這種裝置涉及到齒輪齒條傳動，結構較為復雜，占用空間較大，同時對路感阻尼電機缺少控制。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提出了一種汽車線控轉向仿真試驗臺架方向盤路感模擬裝置，該裝置采用電子控制單元DSP開發板和阻尼電機控制器控制阻尼電機產生阻尼，應用于線控轉向仿真試驗臺架，保證駕駛員獲取“真實”路感。

本發明包括方向盤、方向柱支撐裝置、方向柱、阻尼電機系統、聯軸器、角度傳感器支架、角度傳感器和電子控制單元DSP開發板。

所述的方向柱支撐裝置包括方向柱支撐板、方向柱頂部支撐座和方向柱底部支撐座。所述的方向柱支撐板整體呈倒V字形，方向柱頂部支撐座和方向柱底部支撐座設置在方向柱支撐板的同一個臂上；方向柱頂部支撐座固定設置在方向柱支撐板的頂部，方向柱底部支撐座固定設置在方向柱支撐板的底部。所述方向柱的頂部與方向柱頂部支撐座通過軸承連接，頂部末端與方向盤固定連接；方向柱的底部與方向柱底部支撐座通過軸承連接，底部末端設有一體成型的花鍵；方向柱的中部固定設置有阻尼蝸輪，阻尼蝸輪位于方向柱頂部支撐座和方向柱底部支撐座之間。

所述的阻尼電機系統包括阻尼電機、阻尼蝸桿和阻尼電機控制器；所述的阻尼電機固定設置在方向柱支撐板上；阻尼電機的輸出軸端固定設置有阻尼蝸桿；阻尼蝸桿與方向柱上的阻尼蝸輪配合連接；阻尼電機的輸入端通過電線與阻尼電機控制器的輸出端連接，阻尼電機控制器的輸入端與電子控制單元DSP開發板的輸出端連接，電子控制單元DSP開發板的輸入端與角度傳感器的信號輸出端連接。