一种机械式回正的汽车驾驶模拟器转向装置的制造方法
【专利说明】
[0001]技术领域:
[0002]本实用新型涉及汽车驾驶模拟器技术领域，具体涉及一种机械式回正的汽车驾驶模拟器转向装置。
[0003]【背景技术】:
[0004]汽车驾驶模拟器通常包括方向盘、离合器、脚刹、油门、手刹、转向灯、雨刮、档位等操作部件。与方向盘相连的机构即为转向装置，它是汽车驾驶模拟器所有操作部件中最复杂也最为重要的操作部件，转向装置的仿真度将直接影响用户对整个汽车驾驶模拟器的体验。通常来说，汽车驾驶模拟器中的转向装置需要有如下功能:限位、回正和转角测量。如果要获得更好的体验，通常转向装置还可以增加振动功能。
[0005]限位:通常汽车方向盘转动的时候都有转动角度限制，通常包括±720度(即方向盘可以向左转两圈，也可以向右转两圈)，±540度(即方向盘可以向左转一圈半，也可以向右转一圈半)。
[0006]回正:在车辆的行驶过程中，如果方向盘转动了一定的角度，则方向盘会自动回正到中位。
[0007]转角测量:为了使得模拟驾驶程序与方向盘联动，需要随时知道方向盘的转动角度，因此就需要在方向盘上安装转角测量传感器。
[0008]振动仿真:模拟驾驶过程中车辆遇到颠簸路面时候方向盘的感觉。
[0009]以下描述现有常见的汽车驾驶模拟器转向装置:
[0010]现有方案1:方向盘上安装有一条中心旋转轴，在中心旋转轴上安装有方向机(即蜗轮蜗杆装置)，从而将方向盘的旋转运动转化为直线运动，在直线运动的轴两边安装有弹簧，用于方向盘回正。另外，在直线运动的轴上的一端，安装有直线位移传感器。在直线轴的两端，安装有两个限位螺帽，用于限制直线轴的运动范围，从而限制了方向盘的转动角度。这种方案的优点是对安装精度要求不高，生产成本较为低廉。缺点是蜗轮蜗杆阻力较大，需要较大的弹簧才能回正方向盘，导致方向盘回正力过大，安全性和手感较差。
[0011]现有方案2:方向盘轴上安装有小齿轮,小齿轮与大齿轮相连,在大齿轮上安装限位装置。方向盘轴上再通过齿轮组，安装电机和光电编码器。其中电机用于提供方向盘回正力和振动仿真，光电编码器用于测量方向盘转角。这种方案的优点是光电编码器能够提供非常高的方向盘转角精度，且数值稳定。电机能够提供较为均匀的方向盘反力，手感较好，另外，通过控制力矩电机可以模拟颠簸路面的方向盘振动。缺点是对安装精度要求较高，对于便携模拟器来说，采用塑料开模配件，能够保证安装精度，但是使用寿命较短，耐用性较差。如果采用钢结构，则造价较高。另外一个缺点是光电编码器在旋转过程中(尤其是方向盘有振动的情况下)，容易丢失信号，从而使得方向盘转角数值出现错误。
[0012]现有方案3:方向盘轴上安装有小齿轮,小齿轮与大齿轮相连,在大齿轮上安装限位装置。另外，在方向盘轴上安装多个齿轮组，在齿轮组上安装弹簧，用于方向盘回正。在方向盘轴上再安装一个偏心轮，用于安装位移传感器从而测量方向盘转角。通过偏心轮的方法安装位移传感器用于测量方向盘角度，结构较为复杂。另外，为了减缓弹簧的回正力，采用了多个齿轮组的方法，结构复杂，成本较高。
[0013]现有方案4:一种力反馈及振动的汽车驾驶模拟器转向装置，它包含方向盘、第一旋转轴、第一齿轮、第二旋转轴、第二齿轮、限位旋柄、限位块、第一条形磁铁、第二条形磁铁、霍尔角度传感器、线路板、第三齿轮、光电编码器、第三旋转轴、第四齿轮、皮带、第五齿轮、第四旋转轴和电机。它能够实现转向装置的限位、转角测量、回正和振动功能，并且能很好地修正方向盘进行振动仿真时信号错误问题。由于采用电机进行方向盘回正，因此具有回正力度大小可调、能够进行振动仿真、回正力均匀和方向盘手感较好的优点。同时采用光电编码器和霍尔角度传感器进行角度测量，转角测量精度较高。但是这种转向装置结构较为复杂，成本较高。
[0014]比较上述四种方案，可以发现方案4能够提供最好的效果，但是成本较高。因此如果能够采用机械回正的方法，则能够较大幅度地降低成本。
[0015]【实用新型内容】:
[0016]本实用新型的目的是提供一种机械式回正的汽车驾驶模拟器转向装置，它结构简单、设计合理且操作方便，能够实现转向装置的限位、转角测量和回正功能。采用一对弹簧进行方向盘回正，并且安装了旋转阻尼器，用以降低方向盘回正的速度，从而获得较好的方向盘手感。采用非接触式的霍尔角度传感器进行转角测量，因此使用寿命较长。
[0017]为了解决【背景技术】所存在的问题，本实用新型是采用以下技术方案:它包含方向盘、第一旋转轴、第一齿轮、第二旋转轴、第二齿轮、限位旋柄、限位块、第一条形磁铁、第二条形磁铁、霍尔角度传感器、线路板、第一弹簧、第二弹簧、旋转阻尼器，第一旋转轴的一端套接有方向盘，第一旋转轴的另一端为细方形长条，该细方形长条上套接有旋转阻尼器，第一旋转轴的中部套接有第一齿轮，第一齿轮的右侧啮合有第二齿轮，第二齿轮套接在第二旋转轴的一端，第二旋转轴的中部套接有限位旋柄，限位旋柄的下方设置有限位块，第二旋转轴的另一端设置有粘合在一起的第一条形磁铁和第二条形磁铁，第一条形磁铁和第二条形磁铁的一侧设置有线路板，线路板的中心处焊接有霍尔角度传感器，第一弹簧套在第二旋转轴上，并且位于第二齿轮与限位旋柄之间，第一弹簧的一端卡在限位旋柄上，第一弹簧另一端固定，第二弹簧套在第二旋转轴上，并且位于限位旋柄与第一条形磁铁之间，第二弹簧的一端卡在限位旋柄上，第二弹簧另一端固定。
[0018]本实用新型的原理为:方向盘转动时，带动第一旋转轴旋转，从而带动第一齿轮旋转，第一齿轮带动第二齿轮旋转，第二齿轮旋转带动了第二旋转轴旋转，从而带动了限位旋柄、第一条形磁铁和第二条形磁铁旋转，当限位旋柄向左或向右旋转触碰到限位块时，方向盘无法继续转动，这就是方向盘的限位功能。第一条形磁铁和第二条形磁铁旋转时与霍尔角度传感器的相对角度发生变化，从而输出不同的电压值，从而可以得到一个转角测量值。当方向盘从中位(车辆直线行驶时的方向盘位置)开始逆时针旋转时，通过第一旋转轴、第一齿轮、第二齿轮和第二旋转轴，带动限位旋柄顺时针旋转，限位旋柄顺时针旋转使得第一弹簧越扭越紧，从而给方向盘一个自动回正的扭矩，实现方向盘自动回正，此时第二弹簧不起作用。当方向盘从中位顺时针旋转时，通过第一旋转轴、第一齿轮、第二齿轮和第二旋转轴，带动限位旋柄逆时针旋转，限位旋柄逆时针旋转使得第二弹簧越扭越紧，从而给方向盘一个自动回正的扭矩，实现方向盘自动回正，此时第一弹簧不起作用。
[0019]本实用新型具有以下有益效果:
[0020]1、它可以完全实现方向盘的限位、转角测量和回正功能。
[0021]2、它采用非接触式的霍尔角度传感器测量方向盘转角，因此使用寿命较长。
[0022]3、它采用弹簧回正，同时采用旋转阻尼器延缓回正速度，从而使