一种用于汽车道路试验的方向盘操纵装置的制作方法

本发明涉及一种方向盘操纵装置，特别涉及一种用于汽车道路试验的方向盘操纵装置。

背景技术：

目前，随着汽车工业的高速发展，人类对于汽车的性能要求越来越高，需要借助大量的试验来改进设计。而汽车试验中的许多项目，由于重复性强、持续时间长、危险性大，更适合由相应的自动操纵装置来操作。如汽车操纵稳定性试验、abs匹配试验等。在这些实验工况中，往往汽车速度很高，具有一定的危险性。同时需要驾驶员控制方向盘并精确地输入一定转角，在人为控制下很容易产生误差，对实验结果产生影响。所以设计可靠的自动操纵装置来代替驾驶员控制方向盘是必要的。

下面是已公开的自动转向机器人的相关发明：

中国专利申请号为201110395262.9，名称为“一种汽车转向机器人的方向盘操纵装置”的专利公开了一种包括夹紧机构、电机和固定杆系的自动转向装置。装置优点在于该装置能够适应不同尺寸的方向盘，安装简单且不破坏汽车原有结构。但该装置存在一定缺陷，即在实际应用过程中产生断电等突发状况时，操纵人员不能取得方向盘的控制权。

中国专利申请号为201720459581.4，名称为“一种用于无人驾驶汽车的转向机构”的专利公开了一种包括了两个转向柱、一对啮合齿轮、电动机及电磁离合器的自动转向装置。该装置优点在于通过离合器的通、断电实现了人工和自动模式的切换。但缺点较为明显，即需要对车辆的转向柱进行改装，不易快速安装。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决在汽车试验过程中如何有效地操纵方向盘以控制汽车转向的问题而提供的一种用于汽车道路试验的方向盘操纵装置。

本发明提供的用于汽车道路试验的方向盘操纵装置包括有底板、电机、第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴、第一方向盘和第二方向盘，其中电机固定在底板一侧，第一传动轴的后端通过联轴器与电机的输出轴相连接，第一传动轴的前端连接有第一锥齿轮，第二传动轴和第三传动轴均枢接在底板上，第二传动轴与第一传动轴的对应端设有第二锥齿轮，第二锥齿轮与第一传动轴上的第一锥齿轮相啮合，第二传动轴和第三传动轴之间通过同步带进行传动，电机驱使第一传动轴转动过程中带动第二传动轴和第三传动轴同步转动，第一方向盘和第二方向盘固定在第三传动轴的两端。

电机为步进电机，电机的后端装配有光电编码器，第一传动轴上装配有电磁离合器。

底板对应同步带的位置处设置有张紧轮用于同步带的张紧，底板的一端连接有球头万向节，球头万向节的下端连接有第一伸缩杆，第一伸缩杆的底部设有固定座，底板上还装配有铰接底座，铰接底座上铰接有第二伸缩杆，第二伸缩杆的顶端设有两个吸盘。

第三传动轴与第二方向盘之间设置有卡盘，卡盘通过卡扣与第二方向盘相固定。

上述的电机、光电编码器和电磁离合器均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。

本发明的工作原理：

首先将本发明提供的整个装置装配在第二方向盘的上方，其次调节卡扣的位置，以适应试验车型的第二方向盘大小，调节至合适位置后，即完成第二方向盘与装置的连接。同时根据第二方向盘大致高度调节装置上的第一伸缩杆的高度将整个装置支撑在车辆底板上。其次再调整第二伸缩杆与铰接底座的铰接角度，最后调整第二伸缩杆的长度，将吸盘牢牢地吸附在汽车前挡风玻璃上。这样即完成整个装置在试验车辆上的安装。

整个装置正常工作时，电机接收命令，带动第一传动轴旋转，此时第一传动轴上的电磁离合器处于接合状态。通过第一锥齿轮与第二锥齿轮的啮合，第一传动轴将动力传递给第二传动轴，第二传动轴与第三传动轴通过同步带传动，第三传动轴将旋转运动作用在第二方向盘上，进而带动车轮转动。当装置突遇断电或其他紧急情况时候，电磁离合器失电，第二方向盘失去来自于电机的转向力矩，驾驶员可以利用第一方向盘重新取得汽车转向的控制权以避免发生危险。

本发明的有益效果：

本发明提供的用于汽车道路试验的方向盘操纵装置能够代替驾驶员完成相关汽车道路试验，耐久性好，试验效率高。无需对车辆本身进行改装，占用空间小，安装灵活、便捷。本发明采用带有光电编码器的步进电机作为动力源，振动小，响应速度高，具有优良的控制特性。同时，在传动系统中，利用同步带进行远距离传动，使得整个装置的重心右移，不占用驾驶员的位置。利用一对啮合锥齿轮改变旋转运动的方向，同时结合电磁离合器实现整个装置的断电保护。本发明所述方向盘卡扣的卡紧半径可调，可以方便安装在不同大小的方向盘上，使得装置能够适应各种各样的车型，应用范围广。

附图说明

图1为本发明所述装置整体结构示意图。

图2为本发明所述装置俯视局部剖视图。

1、底板2、电机3、第一传动轴4、第二传动轴5、第三传动轴

6、第一方向盘7、第二方向盘8、联轴器9、第一锥齿轮

10、第二锥齿轮11、同步带12、光电编码器13、电磁离合器

14、张紧轮15、球头万向节16、第一伸缩杆17、固定座

18、铰接底座19、第二伸缩杆20、吸盘21、卡盘22、卡扣。

具体实施方式

请参阅图1至图2所示：

本发明提供的用于汽车道路试验的方向盘操纵装置包括有底板1、电机2、第一传动轴3、第二传动轴4、第三传动轴5、第一方向盘6和第二方向盘7，其中电机2固定在底板1的一侧，第一传动轴3的后端通过联轴器8与电机2的输出轴相连接，第一传动轴3的前端连接有第一锥齿轮9，第二传动轴4和第三传动轴5均枢接在底板1上，第二传动轴4与第一传动轴3的对应端设有第二锥齿轮10，第二锥齿轮10与第一传动轴3上的第一锥齿轮9相啮合，第二传动轴4和第三传动轴5之间通过同步带11进行传动，电机2驱使第一传动轴3转动过程中带动第二传动轴4和第三传动轴5同步转动，第一方向盘6和第二方向盘7固定在第三传动轴5的两端。

电机2为步进电机，电机2的后端装配有光电编码器12，第一传动轴3上装配有电磁离合器13。

底板1对应同步带11的位置处设置有张紧轮14用于同步带11的张紧，底板1的一端连接有球头万向节15，球头万向节15的下端连接有第一伸缩杆16，第一伸缩杆16的底部设有固定座17，底板1上还装配有铰接底座18，铰接底座18上铰接有第二伸缩杆19，第二伸缩杆19的顶端设有两个吸盘20。

第三传动轴5与第二方向盘7之间设置有卡盘21，卡盘21通过卡扣22与第二方向盘7相固定。

上述的电机2、光电编码器12和电磁离合器13均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。

本发明的工作原理：

首先将本发明提供的整个装置装配在第二方向盘7的上方，其次调节卡扣22的位置，以适应试验车型的第二方向盘7大小，调节至合适位置后，即完成第二方向盘7与装置的连接。同时根据第二方向盘7大致高度调节装置上的第一伸缩杆16的高度将整个装置支撑在车辆底板上。其次再调整第二伸缩杆19与铰接底座18的铰接角度，最后调整第二伸缩杆19的长度，将吸盘20牢牢地吸附在汽车前挡风玻璃上。这样即完成整个装置在试验车辆上的安装。

整个装置正常工作时，电机2接收命令，带动第一传动轴3旋转，此时第一传动轴3上的电磁离合器13处于接合状态。通过第一锥齿轮9与第二锥齿轮10的啮合，第一传动轴3将动力传递给第二传动轴4，第二传动轴4与第三传动轴5通过同步带11传动，第三传动轴5将旋转运动作用在第二方向盘7上，进而带动车轮转动。当装置突遇断电或其他紧急情况时候，电磁离合器13失电，第二方向盘7失去来自于电机2的转向力矩，驾驶员可以利用第一方向盘6重新取得汽车转向的控制权以避免发生危险。