[发明专利]一种汽车转向机器人的方向盘操纵装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车用辅助装置，尤其涉及一种转向机器人的汽车方向盘操纵装置。

背景技术

转向机器人的功能是在汽车操纵稳定性试验或其他涉及到汽车转向系统的试验中代替试验人员操纵方向盘，用电机控制器控制电机的力矩输出，实现汽车特定的行驶状态，通过传感器测量各种数据（如汽车的侧向加速度、方向盘抖动频率等），完全客观的得出对汽车操纵稳定性及其他相关性能的评价，这样就可以消除驾驶员驾驶技术的差异对试验结果的影响。

在转向机器人的开发中，需要解决的首要问题是设计一种机构刚性连结方向盘和电机，同时保证方向盘回转轴线与电机轴线重合，以实现电机对方向盘的驱动。如果方向盘与电机直接没有足够的位置精度保证，电机的驱动力矩就不能有效的传递给方向盘，甚至造成电机的损坏。汽车在行驶过程中，由于路面的不平度、汽车加速、转向等因素，方向盘呈现出复杂的运动和受力情况，因而方向盘与电机的连结要具备足够的强度和刚度。

作为一种试验装置，这种机构应具有结构简易、安装方便的特点，同时不破坏汽车转向系统原有结构。现有的实现类似功能的装置（如汽车主动转向系统）是在汽车转向系中加入驱动总成（通常是在转向柱上串联或并联电机驱动总成），这样势必会破坏汽车的原有结构，安装复杂，不适用于对整车的试验评价。

在转向试验过程中，驾驶员也在车厢中进行必要的操作，因而方向盘操纵装置要为驾驶员留出富足的驾乘空间、无障碍的驾驶视野以及紧急情况下的逃生路线，主要包括驾驶员与方向盘或方向盘操纵装置间有合理的距离以方便驾驶员进出车厢，方向盘下方有足够的空间容纳驾驶员对油门踏板等的操纵，驾驶员对车辆前方、后视镜的视线没有阻挡，以及在驾驶员打开车门下车的路线上没有阻碍等。

发明内容

本发明的目的是提出一种连接方向盘与驱动电机的装置，该装置能适应不同尺寸的方向盘，将电机的驱动扭矩有效地传递给方向盘，且安装简单，不破坏汽车原有结构。

本发明的技术方案是：一种汽车转向机器人的方向盘操纵装置，包括夹紧盘机构、电机和固定杆系；所述夹紧盘机构包括活动圆盘、支撑盘和三组摆杆结构，所述支撑盘的直径大于方向盘的直径，其边缘设有卡固装置；距所述活动圆盘中心等半径的圆周上等弧度的开有三个相同的圆弧滑槽，轴位螺钉穿过所述圆弧滑槽与支撑盘连接，所述支撑盘与所述活动圆盘共轴；每组所述摆杆结构包括连杆和摆杆，其规格和连接方式相同且相邻的夹角为120度，所述摆杆的一端以转动副的形式连接在所述支撑盘上，另一端以转动副的形式连接抓紧装置，所述连杆一端以转动副的形式连接在所述活动圆盘上，另一端以转动副的形式连接在所述摆杆上；所述电机固连于所述支撑盘上，其中轴线与所述夹紧盘机构的中轴线的重合；所述固定杆系包括横杆、斜杆和纵杆，所述横杆的一端与套在电机轴上的连结块刚性连结，另一端以转动副的形式连结斜杆，所述斜杆的另一端以转动副的形式连结纵杆，所述纵杆的另一端以转动副的形式连结于吸盘上。

进一步，所述卡固结构为三个，等角度设置于支撑盘的边缘，所述卡固结构包括卡勾和固定螺钉。

进一步，所述抓紧装置包括抓手和卡圈，所述抓手由薄铁片组成。

进一步，所述转动副是螺母和螺栓的结构。

本发明的有益效果是：

支撑盘通过三个卡固结构定位方向盘的回转轴线，活动圆盘与夹紧盘机构通过圆弧滑槽连接，保证活动圆盘可以相对支撑盘在圆弧滑槽范围内轴向运动；电机与夹紧盘机构的固联也要保证二者中轴线的重合，同时通过一套固定杆系固定电机的定子部分以保证电机的正常工作；将电机轴固定，通过电机壳体的旋转带动方向盘，以减少装置悬置部分的质量，降低汽车在行驶过程中惯性力和冲击载荷对连结精度、强度的影响，以便采用简单的、易于布置的固定装置

固定杆系的三段杆之间的角度可以调整，纵杆的回转轴与吸盘的连结角度也可以调整，从而适应由电机安装位置以及其他试验具体情况决定的固定杆系的不同安装角度。当由于汽车震动、电机工艺精度等因素造成的电机轴偏心时，固定杆系可以适应电机轴的径向窜动而摆动，防止产生过分约束。同时，横杆只会相对于电机轴线偏转很小的角度，不干扰电机扭矩的传递。采用这样的电机轴固定方式，结构简单，装置质量小，不用精确定位固定端吸盘与方向盘的相对位置，易于布置、安装；占用空间小，不干扰驾驶员、乘客的驾乘空间、驾驶视野。

附图说明

图1.夹紧盘机构示意图；

图2.支撑盘-活动圆盘配合示意图；

图3.夹紧盘与方向盘连接示意图；

图4.夹紧盘机构装配示意图；