[发明专利]一种应用于驾驶模拟器的转向感觉模拟及行程计算装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种转向感觉模拟及行程计算装置，特别涉及一种应用于驾驶模拟器的转向感觉模拟及行程计算装置。

背景技术

近年来，随着汽车制造水平的提高，对于应用于驾驶模拟器的转向盘转向感觉模拟器的模拟贴切程度以及转向盘转角测量准确程度的要求也日趋提高。转向盘转向感觉的贴切模拟可以有效的保证驾驶人模拟驾驶时体验的真实性，而驾驶数据比如转向盘转角的准确采集则保障了数据的有效性，以方便对驾驶数据的进一步处理，为基于驾驶大数据分析的人机共驾打下坚固的基础。

现有的转向盘转角感觉模拟装置以及转向盘转角测量装置往往存在转向感觉模拟失真、转角测量精度不足、装置结构复杂以及成本过高等不足之处。

中国专利公开号CN102506697A，公开日为2012.06.20发明名称为汽车用转向盘转角传感器中采用直滑式导电塑料电位器实现将机械运动转化为电信号，但是忽略了导电塑料电位器耐温性能差、接触电阻大、精度不易做得很高等不足之处。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的相关技术普遍存在的模拟转向感觉模拟失真、装置结构过于复杂以及转向盘转角测量不准确等问题，而提供的一种应用于驾驶模拟器的转向感觉模拟及行程计算装置。

本发明提供的应用于驾驶模拟器的转向感觉模拟及行程计算装置包括有第一传动轴、第二传动轴、叉杆、感觉模拟器和数据采集及控制模块，其中第一传动轴上装配有第一圆柱齿轮，第二传动轴的一端装配有第二圆柱齿轮，第一圆柱齿轮和第二圆柱齿轮相啮合，第一圆柱齿轮和第二圆柱齿轮啮合的过程中使第一传动轴和第二传动轴进行联动，第二传动轴的另一端设置有偏心轮，偏心轮上设置有滑槽，叉杆的顶端枢接有驱动轮，驱动轮嵌设在第二传动轴一端偏心轮的滑槽内，偏心轮转动过程中带动驱动轮进行转动，感觉模拟器设置在叉杆的下端，叉杆的杆体上设置有应变片，应变片通过导线与数据采集及控制模块相连接。

第一传动轴的一端设有键槽，第一传动轴与第一圆柱齿轮一体或分体设置，第一圆柱齿轮设有八个齿，第二圆柱齿轮设有二十四个齿，第二圆柱齿轮上还设有限位块，第一传动轴的转动角度范围为-540度至+540度。

第二传动轴为阶梯轴，第二传动轴两端的直径小于中间的直径。

感觉模拟器是由壳体、活塞和弹簧组成，其中活塞和弹簧设在壳体内，活塞的上部与叉杆的下端相连接，活塞的下部与弹簧的顶端相连接，弹簧的下端连接在壳体的下部，壳体的下部开设有通孔。

数据采集及控制模块包括有电源、电桥电路、转向盘转角模拟控制器、总控开关和保护电阻，其中电源直接为电桥电路供电，电桥电路输出的电压作用在转向盘转角模拟控制器上，总控开关设在电源与电桥电路的连接线路上，保护电阻设在电桥电路与转向盘转角模拟控制器的连接线路上。

应变片设有四片，其中第一应变片设在叉杆杆体的一侧，第二应变片设在叉杆杆体的另一侧，第一应变片连接在电桥电路的a点与b点之间，第二应变片连接在电桥电路的c点和d点之间，在电桥电路的a点与d点之间连接有第三应变片，在电桥电路的b点与c点之间连接有第四应变片，数据采集及控制模块通过导线与第一应变片和第二应变片相连，第一应变片、第二应变片在电桥电路中形成对臂，第三应变片、第四应变片在电桥电路中形成对臂，第一应变片与第四应变片在电桥电路中形成邻臂，第二应变片与第三应变片在电桥电路中形成邻臂，第一应变片与第三应变片在电桥电路中形成邻臂，第二应变片与第四应变片在电桥电路中形成邻臂。

本发明中所述的应变片、电源、转向盘转角模拟控制器、总控开关和保护电阻均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进一步进行赘述。

本发明的工作原理：

当驾驶人转动转向盘时，转向盘的运动通过键连接带动第一传动轴的转动，第一传动轴的转动通过第一圆柱齿轮和第二圆柱齿轮的啮合带动第二传动轴以及偏心轮的转动，进而通过驱动轮带动叉杆产生不同大小的升程，最终压缩叉杆下端的线性弹簧产生形变，产生模拟的随着转向盘转动角度不同而反馈力大小不同的转向感觉。

当第一圆柱齿轮从初始的中间位置开始顺时针或者逆时针单向转动时，当转动1.5圈(对应450度)时，第一圆柱齿轮与第二圆柱齿轮的限位块接触，受到限位作用，不能继续转动。即允许第一传动轴转动角度范围是-540度至+540度。

叉杆底部的活塞在压缩弹簧产生形变的同时，弹簧形变产生的弹簧力也会对叉杆中部截面为矩形的杆状部位产生反作用力，进而杆状部位也将发生微小形变，粘贴在杆状部位表面的应变片也会随之产生形变。