一种驾驶模拟器转向控制机构的制作方法

本实用新型涉及驾驶模拟器转向控制领域，更具体的是，本实用新型涉及一种驾驶模拟器转向控制机构。

背景技术：

随着工业的发展，汽车逐渐走入人们的日常生活之中，但是汽车工业需要大量的资金成本、时间成本及人力成本，同时室外道路试验和使用实验受到场地和气候条件限制，以及极限工况下易发生事故或者无法进行试验，在这样的情况下人们将计算机模拟技术应用在汽车上，实用新型出驾驶模拟器进行模拟仿真实验。

目前国内高校和科研机构对驾驶模拟器都有需求。除了高校和科研机构，借助驾驶模拟器技术，可以在有限的空间下，对大量驾驶人员进行系统化的培训，一方面可以解决我国驾驶员培训周期长、压力大、资源紧缺的问题，另一方面也可以有效降低驾校周围的交通事故发生率，还能降低驾校的废气排放。因此驾驶模拟器的普及是有助于社会进步的。

对于驾驶模拟器来说，使用人员的驾驶体验尤为重要。为了满足驾驶员驾驶体验，驾驶模拟器转向控制机构应该满足以下需求：

(1)获取方向盘即时转角大小。驾驶员在实际驾驶中通过操作方向盘作为输入改变汽车的行驶方向，驾驶模拟器转向机构需要获取该数据并传输给计算机。

(2)获取方向盘扭矩大小。驾驶员在模拟驾驶时，计算机需要不断获取方向盘所受扭矩，这是为了能够之后对驾驶员的行为进行评估，同时将方向盘所受扭矩和力执行机构发出的阻力矩相比较，起到监控的作用。

(3)提供适当阻力矩。实际驾驶中汽车发生转向时，车轮与地面间的摩擦力会通过转向系作用到方向盘上，也就是俗称的“路感”；汽车发生转向之后，转向轮能自动调整行驶轨迹，方向盘及车轮同时恢复到直线行驶状态，驾驶模拟器也要求能够提供类似回正力矩的阻力。转向盘回正力矩直接影响驾驶员对车辆和路面状况的判断，这对模拟驾驶的逼真度有着重要的影响，对驾驶模拟器的研究具有重要意义。

(4)提供限位。驾驶员实际驾驶时，方向盘转动通常有转动角度限制。一般是±720度(即方向盘可向转两侧各转两圈)或±540度(即方向盘可向转两侧各转一圈半)。

现有技术中的驾驶模拟器转向控制机构虽然也能提供基本的如回正、限位角度测量等功能，但是主要选择弹簧作为回正力矩的提供元件，回正手感较差，而且一般占用空间很大。

技术实现要素：

本实用新型的目的是设计开发了一种驾驶模拟器转向控制机构，设置有限位机构，通过限位，限位块和限位口的配合，使得方向盘转动角度控制在限定范围内。

本实用新型提供的技术方案为：

一种驾驶模拟器转向控制机构，包括：

方向盘；以及

方向盘轴，其一端与所述方向盘固定连接；

力执行机构，其与所述方向盘轴另一端固定连接，用于回正所述方向盘；

限位机构，其设置在所述方向盘轴和所述力执行机构之间，用于限制所述方向盘的转动角度，其包括：

限位座，其为矩形板状结构；

限位壳，其为中空矩形结构且相对两侧开口，所述限位壳开口一侧与所述限位座固定连接；

限位口，其对称设置在所述限位壳轴向两侧且靠近所述限位座设置；

限位齿条，其轴向设置在所述限位壳内且两端穿出所述限位口，所述限位齿条能够沿所述限位座轴向运动；

限位块，其固定设置在所述限位齿条轴向两端，用于限制所述限位齿条轴向两端运动至所述限位壳内；

限位齿轮，其设置在所述限位壳内且与所述限位齿条啮合，用于驱动所述限位齿条沿所述限位座周向运动；

限位传动轴，其穿过所述限位齿轮且与所述限位齿轮固定连接，所述限位传动轴两端分别可旋转穿过所述限位壳径向两侧，并与所述方向盘轴和力执行机构同轴固定连接。

优选的是，所述力执行机构包括执行电机，其输出端与所述限位传动轴一端固定连接，用于驱动所述方向盘轴旋转回正。

优选的是，还包括转矩传感器，其设置在所述执行电机和所述限位传动轴之间，用于检测方向转矩。

优选的是，还包括角度传感器，其设置在所述方向盘轴和所述限位传动轴之间，用于检测方向盘转角。

优选的是，所述角度传感器与所述限位传动轴之间通过第一连接器连接。

优选的是，所述限位传动轴与所述转矩传感器之间通过第二联轴器连接；所述转矩传感器与所述执行电机之间通过第三联轴器连接。

优选的是，所述方向盘与所述方向盘轴通过紧定螺母固定连接。

优选的是，所述角度传感器为光电编码器。

本实用新型所述的有益效果：

本实用新型设计开发的驾驶模拟器转向控制机构，1)采用电机驱动,回正力度均匀且力度大小可调，可以设计不同的控制策略来满足不同驾驶模拟器的使用需要；2)不仅安装了角度传感器，还安装了转矩传感器，转矩传感器的值可以起到反馈的作用，能够让驾驶模拟器自检，如果出现转矩异常的情况就及时停止使用，避免危险的发生，同时能够这是为了能够之后对驾驶员的行为进行评估，对于驾驶员行为研究有很大帮助；3)角度传感器使用光电编码器，属于非接触角传感器，精度高，寿命长；4)整个转向控制机构都安装在同一根轴线上，对中性好，安装时精度高，安装方便，人为误差小；5)可完成限位功能，限位机构结构简单，成本低，手感好。

附图说明

图1是本实用新型所述驾驶模拟器转向控制机构组成的轴测投影图。

图2是本实用新型所述驾驶模拟器转向控制机构方向盘结构图。

图3是本实用新型所述驾驶模拟器转向控制机构限位机构的轴测投影图。

图4是本实用新型所述驾驶模拟器转向控制机构限位机构的剖面图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1-4所示，本实用新型提供一种驾驶模拟器转向控制机构，包括：方向盘100；以及方向盘轴110，其一端与所述方向盘100固定连接；力执行机构200，其与所述方向盘轴110另一端固定连接，用于回正所述方向盘100。

限位机构120，其设置在方向盘轴110和力执行机构200之间，用于限制方向盘100的转动角度。

限位机构120包括：限位座121，其为矩形板状结构；限位壳122，其为中空矩形结构且相对两侧开口，并且限位壳122开口一侧与限位座121固定连接；限位口123，其对称设置在限位壳122轴向两侧且靠近所述限位座121设置；限位齿条124，其轴向设置在限位壳122内且两端穿出所述限位口123，所述限位齿条124能够沿所述限位座121轴向运动；限位块125，其固定设置在限位齿条124轴向两端，用于限制限位齿条124轴向两端运动至所述限位壳内；限位齿轮126，其设置在所述限位壳122内且与所述限位齿条124啮合，用于驱动所述限位齿条124沿所述限位座121周向运动；限位传动轴127，其穿过所述限位齿轮126且与所述限位齿轮126固定连接，所述限位传动轴127两端分别可旋转穿过所述限位壳122径向两侧，并与所述方向盘轴110和力执行机构200同轴固定连接。

当旋转方向盘100时，通过方向盘轴110带动限位传动轴127旋转，进而带动限位齿轮126旋转，由于限位齿条124与限位齿轮126啮合，所述限位齿条124在限位齿轮126的旋转驱动下沿沿所述限位座121轴向运动，由于限位口123和限位块125的配合，使得方向盘100旋转一定角度后便不能再继续增大旋转角度，同理反方向也同样限制了方向盘100的旋转角度。使得方向盘转动角度控制在限定范围内。即当驾驶员向某个方向转动方向盘达到预设的方向盘转角上限时，此时限位齿条该侧的限位块也同时到达限位壳的限位口处，限位齿条的限位块处被卡死，不能继续转动。当驾驶员向另一个方向转动方向盘时同理。在安装时要注意对中，安装完成后要注意调试。

力执行机构200包括执行电机，其输出端与限位传动轴127一端固定连接，用于驱动方向盘轴100旋转回正。

转矩传感器300，其设置在所述执行电机200和所述限位传动轴127之间，用于检测方向转矩，当方向盘100回正时，用于检测力矩大小，防止出现意外。转矩传感器300的值可以起到反馈的作用，能够让驾驶模拟器自检，如果出现转矩异常的情况就及时停止使用，避免危险的发生，同时能够这是为了能够之后对驾驶员的行为进行评估，对于驾驶员行为研究有很大帮助。

角度传感器400，其设置在所述方向盘轴110和所述限位传动轴127之间，用于检测方向盘转角，并传递给控制系统，控制系统经过计算，将转弯的结果显示在屏幕上，驾驶员看到转弯的结果，也就完成了模拟转向的过程。所述角度传感器优选为光电编码器，属于非接触角传感器，精度高，寿命长。

角度传感器400与限位传动轴127之间通过第一连接器410连接。限位传动轴127与转矩传感器300之间通过第二联轴器310连接；转矩传感器300与执行电机200之间通过第三联轴器210连接。

方向盘轴110一端有螺纹，通过紧定螺母111和方向盘100相连，有效限制了方向盘的轴向窜动，在安装时，需要对紧定螺母进行预紧，可以避免驾驶员操作时方向盘和方向盘轴转动角度可能不同的问题。

本实用新型设计开发的驾驶模拟器转向控制机构，1)采用电机驱动,回正力度均匀且力度大小可调，可以设计不同的控制策略来满足不同驾驶模拟器的使用需要；2)不仅安装了角度传感器，还安装了转矩传感器，转矩传感器的值可以起到反馈的作用，能够让驾驶模拟器自检，如果出现转矩异常的情况就及时停止使用，避免危险的发生，同时能够这是为了能够之后对驾驶员的行为进行评估，对于驾驶员行为研究有很大帮助；3)角度传感器使用光电编码器，属于非接触角传感器，精度高，寿命长；4)整个转向控制机构都安装在同一根轴线上，对中性好，安装时精度高，安装方便，人为误差小；5)可完成限位功能，限位机构结构简单，成本低，手感好。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。