模拟飞行脚舵组件的制作方法

1.本发明涉及航空模拟技术领域，具体而言，涉及一种模拟飞行脚舵组件。


背景技术：

2.飞行模拟机，是指训练和培养飞行员飞行驾驶技术的地面练习操作装置，其依托计算机硬件和软件技术，进行近似于真实的真飞机的仿真飞行操作技术。高度仿真和互动性强是模拟飞行最显著的特点，采用先进技术的模拟器使飞行员进人驾驶舱后，处于接近真实的飞行环境——座舱布置，与机型使用相同的仪表及设备，使飞行员如同驾驶一架真飞机，飞行员可以在模拟机上完成全部飞行综合课目。飞行模拟机以实时仿真控制计算机为核心，模拟真实世界飞行中所遇到的各种元素，是在地面上模拟飞机各阶段飞行状态行为、飞行环境和条件的光机电集成系统。脚舵，也即用脚蹬的舵，也可以称作方向舵，其处于飞机上对应于机长脚下的位置，脚舵的数量为两个，脚舵也是飞机在地面滑行时控制“刹车”的装置，同时也能够起到控制飞机转向的作用。例如，当机长踩住左侧机轮脚舵时，机轮会发生制动，转动速度明显小于右侧，两边转速不一样，飞机就会发生偏转，因此也就实现了转向。现有技术中，飞行模拟机的脚舵装置主要为两种，一种为通过检测两个脚舵的角度差来模拟转向，一种为通过检测两个脚舵的踩踏压力来模拟转向。
3.经发明人研究发现，现有技术的飞行器脚舵模拟装置存在如下缺点：
4.功能单一，成本高。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种模拟飞行脚舵组件，其同时具备两种模拟飞行器转向的实现方式，集成度高，结构紧凑，体积小，成本低。
6.本发明的实施例是这样实现的：
7.本发明提供一种模拟飞行脚舵组件，包括：
8.支撑座、两组踏板机构、转动件和角度传感器；每组所述踏板机构均包括踏板主体、传动结构和压力传感器，所述踏板主体与所述传动结构连接，所述传动结构具有第一输出部和第二输出部，两个所述传动结构的第一输出部均与所述转动件连接，所述转动件与所述支撑座可转动地连接，所述角度传感器用于检测所述转动件的转动角度；两个所述传动结构的第二输出部均与所述支撑座连接；
9.所述踏板主体具有第一受力部和第二受力部，当施力于所述第一受力部时，外力从所述第一输出部输出，以带动所述转动件相对于所述支撑座转动；当施力于所述第二受力部时，外力从所述第二输出部输出，所述压力传感器用于检测所述第二输出部作用于所述支撑座的压力。
10.在可选的实施方式中，所述传动结构包括摆臂、连杆、压杆和伸缩缸，所述摆臂的一端与所述支撑座可转动地连接，两个所述摆臂的转动轴线同轴设置；所述摆臂通过所述连杆与所述转动件连接；所述踏板主体通过所述压杆与所述摆臂的另一端可转动地连接，
所述压杆通过所述伸缩缸与所述支撑座连接；所述第一输出部设于所述连杆上，所述第二输出部设于所述伸缩缸上。
11.在可选的实施方式中，所述支撑座上设置有安装轴，两个所述摆臂均与所述安装轴可转动地连接。
12.在可选的实施方式中，所述传动结构还包括连接轴和连接球头，所述连接轴和所述连接球头二者中的一个与所述摆臂连接，二者中的另一个与所述转动件连接，所述连杆的两端分别与所述连接轴和所述连接球头可转动地连接。
13.在可选的实施方式中，所述传动结构还包括阻尼件，所述阻尼件的一端与所述摆臂可转动地连接，另一端与所述支撑座连接。
14.在可选的实施方式中，所述支撑座包括底板、定位轴、两个侧板和两个定位板，所述两个侧板均与所述底板连接，所述两个定位板设于所述两个侧板之间与所述侧板固定连接；所述定位轴同时与所述两个定位板可转动地连接；所述转动件设于所述两个定位板之间且与所述定位轴固定连接。
15.在可选的实施方式中，所述定位板上设置有第一导向部，所述转动件上设置有第二导向部，所述第一导向部与所述第二导向部可滑动地连接，以引导所述转动件相对于所述定位板转动。
16.在可选的实施方式中，所述第一导向部设置为导向柱，所述第二导向部设置为导向孔，所述导向孔为条形孔，所述导向孔沿所述转动件的转动轴线的周向延伸。
17.在可选的实施方式中，所述定位轴上设置有第一齿轮，所述角度传感器与所述侧板可转动地了连接，所述角度传感器上设置有第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合。
18.在可选的实施方式中，所述第一齿轮与所述第二齿轮的传动比小于1。
19.本发明实施例的有益效果是：
20.综上所述，本实施例提供的模拟飞行脚舵组件，可以根据需要自行选择模拟转向的实现方式，且两种模拟转向的实现方式互不干扰，可靠性高。当需要利用踏板主体的转动角度的不同来模拟刹车和转向时，操作人员双脚分别踩踏两个踏板主体的第一受力部，并且双脚在施力于两个第一受力部时分别带动两个踏板主体转动，该扭矩通过传动结构传递至转动件，转动件受到两个方向相反的作用力，当左脚的作用力大于右脚的作用力时，此时角度传感器能够检测到转动件向右转动，且表示飞行器左轮的制动力更大，左轮转动速度小于右轮转动速度，从而模拟飞行器左转。同理，当右脚的作用力大于左脚的作用力时，转动件左转，右轮的制动力更大，左轮转动速度高于右轮转动速度，模拟飞行器右转。当需要利用两个踏板主体的踩踏压力不同来模拟转向时，操作人员的双脚分别踩踏两个踏板主体的第二受力部，通过第二受力部将外力传递至压力传感器，两个踏板主体分别对应一个压力传感器，两个压力传感器获取对应的压力数值后能够将数据传输至控制器，控制器能够判断两个压力数据的大小，当对应于左脚的压力传感器的压力大于对应于右脚的压力传感器的压力时，此时，左轮制动明显大于右轮制动，右轮转速快，模拟飞行器右转；同理，当左脚的压力传感器的压力小于右脚的压力传感器的压力时，模拟左转。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
22.图1为本发明实施例的模拟飞行脚舵组件的一视角的结构示意图；
23.图2为本发明实施例的模拟飞行脚舵组件的另一视角的结构示意图；
24.图3为本发明实施例的模拟飞行脚舵组件的隐藏一个侧板的结构示意图；
25.图4为本发明实施例的转动件与摆臂配合的结构示意图。
26.图标:
27.001-第一方向；002-第二方向；100-支撑座；110-底板；120-定位轴；130-安装轴；140-侧板；141-弧形引导孔；150-连接杆；160-上定位板；170-下定位板；171-第一导向部；180-第一齿轮；200-踏板机构；210-踏板主体；211-第一受力部；212-第二受力部；220-传动结构；221-摆臂；222-连杆；223-压杆；224-伸缩缸；225-阻尼件；226-连接轴；227-连接球头；228-连接环；230-压力传感器；300-转动件；310-本体；311-凹槽；320-杆体；321-第二导向部；400-角度传感器；410-第二齿轮。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
33.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一
体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.目前，使用模拟飞行器进行刹车、转向和偏航调整等动作时，需要利用脚舵组件。现有技术中，一种采用角度检测来时间，一种采用检测踏板所受压力来实现，两种方案各自独立，需要设置两套结构，成本高。
35.请结合图1-图4，鉴于此，设计者设计了一种模拟飞行脚舵组件，同时具备两种模拟飞行器转向的实现方式，集成度高，结构紧凑，体积小，成本低。
36.请结合图1和图2，本实施例中，模拟飞行脚舵组件包括支撑座100、两组踏板机构200、转动件300和角度传感器400；每组踏板机构200均包括踏板主体210、传动结构220和压力传感器230，踏板主体210与传动结构220连接，传动结构220具有第一输出部和第二输出部，两个传动结构220的第一输出部均与转动件300连接，转动件300与支撑座100可转动地连接，角度传感器400用于检测转动件300的转动角度；两个传动结构220的第二输出部均与支撑座100连接。踏板主体210具有第一受力部211和第二受力部212，当施力于第一受力部211时，外力从第一输出部输出，以带动转动件300相对于支撑座100转动；当施力于第二受力部212时，外力从第二输出部输出，压力传感器230用于检测第二输出部作用于支撑座100的压力。
37.本实施例提供的模拟飞行脚舵组件的工作原理如下：
38.当需要利用踏板主体210的转动角度的不同来模拟刹车和转向时，操作人员双脚分别踩踏两个踏板主体210的第一受力部211，并且双脚在施力于两个第一受力部211时分别带动两个踏板主体210转动，该扭矩通过传动结构220传递至转动件300，转动件300受到两个方向相反的作用力，当左脚的作用力大于右脚的作用力时，此时角度传感器400能够检测到转动件300向右转动，且表示飞行器左轮的制动力更大，左轮转动速度小于右轮转动速度，从而模拟飞行器左转。同理，当右脚的作用力大于左脚的作用力时，转动件300左转，右轮的制动力更大，左轮转动速度高于右轮转动速度，模拟飞行器右转。
39.当需要利用两个踏板主体210的踩踏压力不同来模拟转向时，操作人员的双脚分别踩踏两个踏板主体210的第二受力部212，通过第二受力部212将外力传递至压力传感器230，两个踏板主体210分别对应一个压力传感器230，两个压力传感器230获取对应的压力数值后能够将数据传输至控制器，控制器能够判断两个压力数据的大小，当对应于左脚的压力传感器230的压力大于对应于右脚的压力传感器230的压力时，此时，左轮制动明显大于右轮制动，右轮转速快，模拟飞行器右转；同理，当左脚的压力传感器230的压力小于右脚的压力传感器230的压力时，模拟飞行器左转。
40.本实施例提供的模拟飞行脚舵组件，操作人员可以根据需要自行选择模拟转向的实现方式，且两种模拟转向的实现方式互不干扰，可靠性高。
41.请结合图1-图3，本实施例中，可选的，支撑座100包括底板110、定位轴120、安装轴130、两个侧板140、多根连接杆150和两个定位板。底板110为矩形板，两个侧板140均与底板110的同一板面通过螺钉等结构固定连接，两个侧板140在第一方向001上平行间隔排布，每个侧板140上设置有弧形引导孔141。两个侧板140之间设有多根连接杆150，每根连接杆150的两端可以通过螺钉等固定在两个侧板140上，通过多根连接杆150加强两个侧板140的连
接强度。同时，安装轴130位于两个侧板140之间，安装轴130的两端分别与两个侧板140固定连接，安装轴130靠近底板110设置。两个定位板均为矩形板，两个定位板均位于两个侧板140之间，两个定位板在与第一方向001垂直的第二方向002上平行间隔排布，每个定位板的两侧均可以通过螺钉等与对应的侧板140固定连接。每个定位板上均设置有两个第一导向部171，每个第一导向部171设置导向孔，导向孔为条形孔，两个第一导向部171位于同一圆周上。显然，在其他实施中，第一导向部171也可以为导向柱。定位轴120同时贯穿两个定位板，且定位轴120与每个定位板之间设置有一个轴承，定位轴120与两个定位板可转动地连接。定位轴120位于两个第一导向部171之间，两个第一导向部171所处圆周的圆心位于定位轴120的轴线上。为了便于描述，两个定位板位于上方的为上定位板160，位于下方的为下定位板170。进一步的，定位轴120外套接有第一齿轮180，第一齿轮180位于上定位板160远离下定位板170的一侧，定位轴120与第一齿轮180周向限位，也即第一齿轮180能够随定位轴120同步转动。同时，角度传感器400安装在上定位板160上，角度传感器400上设置有第二齿轮410，第一齿轮180和第二齿轮410啮合，第一齿轮180转动时能够将扭矩通过第二齿轮410传递至角度传感器400。进一步的，第一齿轮180与第二齿轮410的传动比小于1，也即，第一齿轮180和第二齿轮410配合构成加速结构，能够将角度放大，从而提高角度传感器400检测的准确性，提升模拟效果。
42.请结合图4，并且，转动件300套接在定位轴120外，转动件300位于两个定位板之间，转动件300与定位轴120固定连接，如此，当转动件300转动时，能够将扭矩传递至定位轴120，从而带动与定位轴120连接的第一齿轮180转动。可选的，转动件300包括本体310以及两根杆体320，本体310上设置有呈镜像对称排布的两个凹槽311，两根杆体320均贯穿本体310且分别穿设在两个凹槽311中。本体310套接在定位轴120外，与定位轴120固定连接。每根杆体320上具有至少一个第二导向部321，第二导向部321可以为杆体320的一部分，第二导向部321与第一导向部171插接配合，例如，当第一导向部171为导向孔时，第二导向部321为导向柱，第一导向部171和第二导向部321配合能够引导转动件300相对于定位板绕定位轴120的轴线转动。
43.请结合图2-图4，本实施例中，可选的，每个传动结构220均包括摆臂221、连杆222、压杆223、伸缩缸224、阻尼件225、连接轴226和连接球头227。摆臂221位于两个侧板140之间，摆臂221的一端通过轴承与安装轴130可转动地连接，两个传动结构220的摆臂221呈镜像对称排布。连杆222的两端分别设置有一个连接环228，连接环228为圆环，两个连接环228的轴线垂直。连接轴226与摆臂221固定连接，连接球头227与转动件300的杆体320固定连接，连杆222上的两个连接环228分别套接在连接轴226和连接球头227外。其中，连接轴226沿第一方向001延伸。应当理解，在其他实施例中，连接轴226可以与转动件300连接，对应的，连接球头227与摆臂221连接。阻尼件225设置在摆臂221和上定位板160之间，阻尼件225可以为气缸或液压缸，例如，本实施例中，以阻尼件225为气缸为例进行说明，阻尼件225的缸体与摆臂221可转动地连接，阻尼件225的活塞杆与上定位板160可转动地连接。压杆223与摆臂221远离安装轴130的一端可转动地连接，且压杆223与摆臂221的转动轴线沿第一方向001延伸，踏板主体210与压杆223固定连接，施力于踏板的第一受力部211，能够带动摆臂221相对于安装轴130转动；施力于踏板主体210的第二受力部212，能够带动压杆223相对于摆臂221转动。应当理解，第一输出部可以理解为连杆222。第二输出部可以理解为压杆223。
进一步的，在压杆223和底板110之间设置有伸缩缸224，伸缩缸224为气缸或液压缸，能提供阻尼以及复位的功能。例如，伸缩缸224的缸体与压杆223可转动地连接，伸缩缸224的活塞杆与底板110可转动地连接。压力传感器230设置为液压传感器，能够检测对应的第二输出部受到的压力，从而得到踏板主体210第二受力部212受到的外力。
44.本实施例中，需要说明的是，踏板主体210的第一受力部211分布在踏板主体210靠近压杆223与摆臂221的转动轴线的区域，踏板主体210的第二受力部212分布在踏板主体210远离摆臂221的一侧所在区域。两个踏板主体210分别位于两个侧板140的外侧，也即两个侧板140位于两个踏板主体210之间，踏板主体210的部分穿过对应的弧形引导孔141后与压杆223连接，踏板主体210带动摆臂221转动时利用弧形引导孔141限制转动范围。
45.在进行模拟操作时，当操作人员施力于踏板主体210的第一受力部211时，踏板主体210能够带动摆臂221绕安装轴130转动，通过连杆222将外力传递至杆体320，从而带动本体310相对于定位轴120转动。操作人员的两只脚施力于踏板主体210的力不同时，本体310受到方向不同的两个作用力的大小不同，并能通过角度传感器400获取的角度参数判断施力大小，进而模拟转向、刹车或纠偏等动作。也即，当左脚施力更大时，本体310向右转，设定，此时角度传感器400获取的参数为正值。而当右脚施力更大时，本体310向左转，此时，角度传感器400获取的参数为负值，如此能够判断飞行器所处的模拟状态。并且，在施力过程中，阻尼件225能够产生一定的阻尼，从而提升模拟的真实感，模拟效果更好。
46.当操作人员施力于踏板主体210的第二受力部212时，踏板主体210能够带动压杆223相对于摆臂221转动，压杆223受到伸缩缸224的阻力，从而提升体验度，并且压杆223受到的力作用于压力传感器230，压力传感器230获取的数据传递至控制器，通过控制器分析两个踏板主体210施力的大小，从而能够模拟转向、刹车或纠偏等动作。
47.本实施例提供的模拟飞行脚舵组件，将两种功能集成为一体，结构紧凑，体积小，并且功能多样化，能够适应不同的场景，应用范围广，成本低。
48.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。