[发明专利]自动回正的汽车驾驶训练器方向盘模拟装置

说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及一种汽车驾驶训练模拟器中带有真实力感的方向盘装置。

背景技术

机场消防车属于专用于扑救飞机火灾的消防车辆，作为民航安全的第一要务，一旦航空器在港出现火警，机场消防车必须在第一时间赶到现场控制火情，以最大限度保证乘客安全。正是由于机场消防车特殊的工作特点，所以消防车驾驶员较普通机动车驾驶员有更高的技术要求。机场消防模拟器就是用来培训机场消防车驾驶员而设计。

驾驶员在模拟训练过程中要通过视觉、听觉、以及身体的感觉等来感知车辆的运动状态，其中重要的反馈信息之一是方向盘给驾驶员的真实力感反馈。目前汽车驾驶训练模拟器的方向盘有双拉伸弹簧机构、双压缩弹簧机构、双扭转弹簧机构和双涡卷弹簧机构等。上述机构设计的缺陷为，转向盘的起始力矩不是太大就是太小，而且转向盘自动回正性能不好。“回正”是指将方向盘转过一个角度后，当撤去操舵力时，车轮可以自动恢复到中位的过程。上述列出的方向盘机构，无法模拟真实的驾驶盘力感信息，因此也就无法使学员体会到驾驶真实车辆的感觉。本发明的提出可以使这一问题得到良好的解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够自动回正的汽车驾驶训练器方向盘模拟装置，在学员操纵方向盘过程中，会随转动角度变化而产生真实的力感反馈，同时当操纵力撤销后，驾驶盘可自动复位到起始位置。

以下结合附图给本发明的工作原理结构进行说明：如图所示，自动回正的汽车驾驶训练器方向盘模拟装置具有方向盘、转向轴、减速箱、丝杠、丝杠螺母、弹簧、位移传感器、连杆等。方向盘与转向轴、减速箱、丝杠等依次连接固定，丝杠螺母旋入丝杠构成传动副。关键在于丝杠螺母带有连杆，连杆的两端均固定于两根弹簧的中间位置，而且其中连杆的一端接与位移传感器。连杆处于弹簧的中间位置时，模拟车轮也处于“正轮”位置。当转动方向盘时，转向轴经减速箱带动丝杠转动，丝杠的旋转使得丝杠螺母产生线性位移。由于与丝杠螺母固定为一体的连杆处于两根弹簧的正中间位置，所以丝杠螺母的上下移动使得每根弹簧均同时产生压缩和拉伸运动。可以想象，无论方向盘正转或反转，都会产生力感反馈，同时连杆的一端与位移传感器相接，位移传感器会实时将方向盘的转向角度传递给汽车驾驶训练器的信号处理系统。而且由于弹簧产生的压缩和拉伸运动，使得（驾驶）学员撤去操舵力时，车轮可以自动恢复到正轮位置。 

本发明与现有装置相比，其突出的优点是：

（1）采用了弹簧、丝杠结构，可以真实模拟力感信息，能吸收或减弱方向盘在传力时的震动能量，使得方向盘回正力柔和、连续、稳定，更逼真于实际汽车的驾驶系统，给汽车驾驶练习者以驾驶真车的感觉。

（2）将弹簧的线性压缩、拉伸与位移传感器结合，可以将方向盘转向角度与车轮的位置准确定位。撤销操舵力后保证了驾驶盘的自动平稳回正，并且回正后无反弹现象。

（3）方向盘传力稳定性好，方向盘的转动角度无论大或小均能提供均衡的回正力，同时本装置体积小、安装拆卸方便，适宜在各种类型的汽车驾驶模拟器上推广应用。

附图说明

所示附图为本发明的原理结构简图。

具体实施方式

以下通过实施例并结合附图对本发明的结构原理做进一步的说明。自动回正的汽车驾驶训练器方向盘模拟装置：方向盘1与转向轴2的一端固定，转向轴2的另一端接于减速箱3输入端，减速箱3输出端与丝杠4相接，丝杠螺母5旋入丝杠4构成传动副。丝杠两端由机架6支撑，两根弹簧分别固定于机架6的内壁。丝杠螺母5设有连杆8，连杆8的一端固定于第一根弹簧7-1的中间位置，连杆8的另一端亦固定于第二根弹簧7-2的中间位置并接与位移传感器9。

当方向盘做顺时针转动时，带动转向轴并通过减速箱带动丝杠转动。减速箱是几个不同模数齿轮的组合，通过齿轮传动比的改变，使方向盘小角度的转动驱使丝杠螺母产生较大的位移。方向盘顺时针转动，丝杠螺母将向下移动，由于连杆与丝杠螺母固定为一体，连杆向下压迫两个弹簧1/2段的同时又将另外1/2段弹簧拉伸。于是两个弹簧整体同时产生向上的弹力，阻止连杆向下移动，即弹簧通过丝杠螺母产生阻止方向盘顺时针转动的阻力，从而产生方向盘回正的力感。当方向盘做逆时针转动时，亦然。由于方向盘处于中位位置，丝杠螺母以及连杆所处的位置，弹簧不会发生弹性形变，加之丝杠本身具有阻尼筒的作用，保证了方向盘在自动回正过程中力感平滑，并且回正后不会出现震荡。位移传感器的安装也可以置于第一根弹簧侧。