[實用新型]一種電機回正及振動的汽車駕駛模擬器轉向裝置

有效

• 申請號: 201420482232.0
• 申請日: 2014-08-26
• 公開（公告）號: CN204117396U
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 曾紀國;蔡十華
• 申請（專利權）人: 南昌墨泥軟件有限公司
• 主分類號: G09B9/04
• 分類號: G09B9/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

?本實用新型涉及汽車駕駛模擬器技術領域，具體涉及一種電機回正及振動的汽車駕駛模擬器轉向裝置。

背景技術

汽車駕駛模擬器通常包括方向盤、離合器、腳剎、油門、手剎、轉向燈、雨刮、檔位等操作部件。與方向盤相連的機構即為轉向裝置，它是汽車駕駛模擬器所有操作部件中最復雜也最為重要的操作部件，轉向裝置的仿真度將直接影響用戶對整個汽車駕駛模擬器的體驗。通常來說，汽車駕駛模擬器中的轉向裝置需要有如下功能：限位、回正和轉角測量。如果要獲得更好的體驗，通常轉向裝置還可以增加振動功能。

限位：通常汽車方向盤轉動的時候都有轉動角度限制，通常包括±720度（即方向盤可以向左轉兩圈，也可以向右轉兩圈），±540度（即方向盤可以向左轉一圈半，也可以向右轉一圈半）。

回正：在車輛的行駛過程中，如果方向盤轉動了一定的角度，則方向盤會自動回正到中位。

轉角測量：為了使得模擬駕駛程序與方向盤聯動，需要隨時知道方向盤的轉動角度，因此就需要在方向盤上安裝轉角測量傳感器。

振動仿真：模擬駕駛過程中車輛遇到顛簸路面時候方向盤的感覺。

以下描述現有常見的汽車駕駛模擬器轉向裝置：

現有方案1：方向盤上安裝有一條中心旋轉軸，在中心旋轉軸上安裝有方向機（即蝸輪蝸桿裝置）,?從而將方向盤的旋轉運動轉化為直線運動，在直線運動的軸兩邊安裝有彈簧，用于方向盤回正。另外，在直線運動的軸上的一端，安裝有直線位移傳感器。在直線軸的兩端，安裝有兩個限位螺帽，用于限制直線軸的運動范圍，從而限制了方向盤的轉動角度。這種方案的優點是對安裝精度要求不高，生產成本較為低廉。缺點是蝸輪蝸桿阻力較大，需要較大的彈簧才能回正方向盤，導致方向盤回正力過大，安全性和手感較差。

現有方案2：方向盤軸上安裝有小齒輪，小齒輪與大齒輪相連，在大齒輪上安裝限位裝置。方向盤軸上再通過齒輪組，安裝電機和光電編碼器。其中電機用于提供方向盤回正力和振動仿真，光電編碼器用于測量方向盤轉角。這種方案的優點是光電編碼器能夠提供非常高的方向盤轉角精度，且數值穩定。力矩電機能夠提供較為均勻的方向盤反力，手感較好，另外，通過控制力矩電機可以模擬顛簸路面的方向盤振動。缺點是對安裝精度要求較高，對于便攜模擬器來說，采用塑料開模配件，能夠保證安裝精度，但是使用壽命較短，耐用性較差。如果采用鋼結構，則造價較高。另外一個缺點是光電編碼器在旋轉過程中（尤其是方向盤有振動的情況下），容易丟失信號，從而使得方向盤轉角數值出現錯誤。

現有方案3：方向盤軸上安裝有小齒輪，小齒輪與大齒輪相連，在大齒輪上安裝限位裝置。另外，在方向盤軸上安裝多個齒輪組，在齒輪組上安裝彈簧，用于方向盤回正。在方向盤軸上再安裝一個偏心輪，用于安裝位移傳感器從而測量方向盤轉角。通過偏心輪的方法安裝位移傳感器用于測量方向盤角度，結構較為復雜。另外，為了減緩彈簧的回正力，采用了多個齒輪組的方法，結構復雜，成本較高。

現有方案4：一種力反饋及振動的汽車駕駛模擬器轉向裝置，它包含方向盤、第一旋轉軸、第一齒輪、第二旋轉軸、第二齒輪、限位旋柄、限位塊、第一條形磁鐵、第二條形磁鐵、霍爾角度傳感器、線路板、第三齒輪、光電編碼器、第三旋轉軸、第四齒輪、皮帶、第五齒輪、第四旋轉軸和電機。它能夠實現轉向裝置的限位、轉角測量、回正和振動功能，并且能很好地修正方向盤進行振動仿真時信號錯誤問題。由于采用電機進行方向盤回正，因此具有回正力度大小可調、能夠進行振動仿真、回正力均勻和方向盤手感較好的優點。同時采用光電編碼器和霍爾角度傳感器進行角度測量，轉角測量精度較高。但是這種轉向裝置結構較為復雜，成本較高。