一种用于模拟驾驶的仿真方向盘结构制造技术

一种用于模拟驾驶的仿真方向盘结构，包括方向盘、力矩电机、编码器、力矩传感器和限位机构，力矩电机安装在底板上，力矩电机的输出轴与编码器轴连接，编码器安装在编码器轴上，编码器轴与力矩传感器的一端连接，力矩传感器的另一端与输入轴连接，输入轴的端部安装方向盘，输入轴可转动地安装在立板上，立板固定在底板上；输入轴上安装小同步轮，小同步轮通过同步带与大同步轮传动连接，大同步轮安装在大轮轴上，大轮轴的一端可转动地安装在立板上，大同步轮上安装定位件，与定位件配合的挡块安装在立板上，大轮轴上安装飞轮，大轮轴的另一端可转动地安装在竖板上，竖板固定在底板上且与立板平行布置。本发明专利技术稳定可靠、成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种仿真方向盘结构，特别是涉及一种用于模拟驾驶的仿真方向盘结构。技术背景随着全世界汽车生产量和保有量的不断增长，越来越多的人需要学习驾驶技能。出于安全、经济的考虑，学员在上路之前，一般要在模拟驾驶设备中进行大量练习，之后再进行实况训练。近些年，模拟驾驶设备发展很快，都是朝着更真实的方向发展。大量的计算机技术、先进控制技术、VR(虚拟现实)技术被运用到模拟驾驶设备中。众所周知，驾驶时，主要的操纵设备有方向盘、刹车、离合、油门、档位杆。这几种操纵设备，除了方向盘之外，都很容易做得跟真实产品非常相似。方向盘由于其传动系统复杂，实际中可能会因为路况不同而产生不同的操纵手感，因此难以仿真。中国专利CN201010504604.1披露了一种应用于驾驶模拟器的力反馈转向盘装置。在模拟器底座上依次安装有力矩电机、光电编码器、磁粉制动器、设有拉伸弹簧的圆盘、扭矩传感器和转向盘；力矩电机、光电编码器、磁粉制动器和扭矩传感器分别与控制系统连接，控制系统与PC计算机连接。该专利技术的缺点有：1.采用前后挡块顶住滑块的方式来控制方向盘转角，由于丝杠是增力机构，这种方法容易顶坏滑块；2.采用对拉弹簧使方向盘对中，此方法过于复杂，且由于弹簧易老化，容易出现对中不正、对中无力的现象；3.PC机控制系统，稳定性差、响应慢、成本高。
技术实现思路
为了克服现有技术机构复杂、易损坏、控制系统不合理的问题，本专利技术提供了一种稳定可靠、成本低的用于模拟驾驶的仿真方向盘结构。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于模拟驾驶的仿真方向盘结构，所述仿真方向盘结构包括方向盘、力矩电机、编码器、力矩传感器和限位机构，所述力矩电机安装在底板上，所述力矩电机的输出轴与编码器轴连接，所述编码器安装在编码器轴上，所述编码器轴与所述力矩传感器的一端连接，所述力矩传感器的另一端与输入轴连接，所述输入轴的端部安装所述方向盘，所述输入轴可转动地安装在立板上，所述立板固定在底板上；所述限位机构包括小同步轮、大同步轮、定位件和挡块，所述输入轴上安装小同步轮，所述小同步轮通过同步带与大同步轮传动连接，所述大同步轮安装在大轮轴上，所述大轮轴的一端可转动地安装在立板上，所述大同步轮上安装定位件，所述与所述定位件配合的挡块安装在立板上，所述大轮轴上安装飞轮，所述大轮轴的另一端可转动地安装在竖板上，所述竖板固定在底板上且与立板平行布置。进一步，所述力矩电机的输出轴与编码器轴通过第一联轴器连接，所述编码器轴与所述力矩传感器的一端连接通过第二联轴器连接，所述力矩传感器的另一端与输入轴之间通过第三联轴器连接。再进一步，所述小同步轮的一端与第一套筒顶紧，所述第一套筒传在输入轴上，套筒的一端与第一轴承的内圈顶紧，第一轴承放置在立板的第一阶梯孔内，第一轴承的外圈一侧与阶梯孔顶紧，第一轴承外圈另一侧与有孔封盖的凸台顶紧，有孔封盖与立板通过螺栓固定。更进一步，第一无孔端盖与立板通过螺栓固定，凸台与第二轴承的外圈顶紧；第二轴承放置在立板的第二阶梯孔内，第二轴承的外圈一侧与阶梯孔顶紧，第二轴承的内圈一侧与大轮轴的轴肩顶紧；大同步轮的一侧与大轮轴的轴肩顶紧，所述大同步轮与大轮轴通过键连接，所述大同步轮的另一侧与第二套筒顶紧；定位件与大同步轮的孔过度配合；挡块与立板通过螺栓固定连接；第二套筒穿在大轮轴上，第二套筒的一端与飞轮的一端顶紧；飞轮的另一端与第三套筒顶紧，飞轮与大轮轴通过键连接；第三套筒的一端与轴第三轴承的内圈顶紧；第三轴承放置在竖板的阶梯孔内，第三轴承的外圈一侧与阶梯孔顶紧、外圈另一侧与第二无孔端盖的凸台顶紧；第二无孔端盖与竖板通过螺栓固定；竖板与底板通过螺栓固定。本专利技术的有益效果主要表现在：1、整个装置结构简单，没有丝杠等精密传动机构，成本低。2、可自由更换飞轮质量，便于模拟不同的惯性条件。3、采用绝对值编码器，而非传统的增量式编码器，无需机械对中；软件自动控制对中，操作简便、性能稳定。4、采用同步带带动飞轮的方式，很好的模拟了实际中的转动惯量，而且在大同步轮上布置机械限位结构，降低了挡块受力，且硬质弹簧与挡块的接触是一种软接触，避免了较大的冲击，从而保护装置其他结构。5、采用单片机作为控制系统处理器，成本低、稳定可靠。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术的爆炸视图。图3是本专利技术的控制系统原理图。具体实施方案下面集结合附图对本专利技术做进一步说明。参照图1～图3，一种用于模拟驾驶的仿真方向盘结构，所述仿真方向盘结构包括方向盘15、力矩电机2、编码器4、力矩传感器8和限位机构，所述力矩电机安装在底板上，所述力矩电机的输出轴与编码器轴连接，所述编码器安装在编码器轴上，所述编码器轴与所述力矩传感器的一端连接，所述力矩传感器的另一端与输入轴连接，所述输入轴的端部安装所述方向盘，所述输入轴可转动地安装在立板上，所述立板固定在底板上；所述限位机构包括小同步轮、大同步轮、定位件和挡块，所述输入轴上安装小同步轮，所述小同步轮通过同步带与大同步轮传动连接，所述大同步轮安装在大轮轴上，所述大轮轴的一端可转动地安装在立板上，所述大同步轮上安装定位件，所述与所述定位件配合的挡块安装在立板上，所述大轮轴上安装飞轮，所述大轮轴的另一端可转动地安装在竖板上，所述竖板固定在底板上且与立板平行布置。如图2所示，一种用于模拟驾驶的仿真方向盘结构，包括底板1、力矩电机2、联轴器(3、7、9)、编码器4、编码器轴5、编码器固定板6、力矩传感器8、小同步轮10、套筒(11、24、27)、输入轴12、轴承(13、17、28)、有孔封盖14、方向盘15、无孔封盖(16、29)、大轮轴18、同步带19、大同步轮20、立板21、硬质弹簧22、挡块23、飞轮25、竖板26、垫板30。如图2所示，力矩电机2放置在底板1上，用螺栓固定连接；编码器轴5与力矩电机2的输出轴通过联轴器3固定连接；光电编码器4用螺栓固定在编码器固定板6上，其内圈与编码器轴5通过紧定螺钉固定连接；力矩传感器8与垫板30通过螺栓固定，A端与编码器轴5通过联轴器7固定连接，B端与输入轴12通过联轴器9固定连接；小同步轮10穿在输入轴12上，通过键连接，A端与联轴器9顶紧，B端与套筒11顶紧；套筒11穿在输入轴12上，B端与轴承13的内圈顶紧；轴承13放置在立板21的C侧阶梯孔内，其外圈A侧与阶梯孔顶紧，外圈B侧与有孔封盖14的凸台顶紧；有孔封盖14与立板21通过螺栓固定；方向盘15穿在输入轴12上，通过键连接，A侧与输入轴12的轴肩顶紧，B侧用锁紧螺母固定；无孔端盖16与立板21通过螺栓固定，凸台与轴承17的外圈顶紧；轴承17放置在立板21的D侧阶梯孔内，外圈A侧与阶梯孔顶紧，其内圈A侧与大轮轴18的轴肩顶紧；大同步轮20的B侧与大轮轴18的轴肩顶紧，与大轮轴18通过键连接，A侧与套筒24顶紧；同步带19连接小同步轮10和大同步轮20；硬质弹簧22与大同步轮20的孔过度配合；挡块23与立板21通过螺栓固定连接；套筒24穿在大轮轴18上，A端与飞轮26顶紧；飞轮26的A端与套筒27顶紧，与大轮轴18通过键连接；套筒27的A端与轴承28的内圈顶紧；轴承28放置在竖板25的阶梯孔内，外圈B侧与阶梯孔顶紧、外圈A侧与无孔端盖29的凸台顶紧；无孔端盖29本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于模拟驾驶的仿真方向盘结构，其特征在于：所述仿真方向盘结构包括方向盘、力矩电机、编码器、力矩传感器和限位机构，所述力矩电机安装在底板上，所述力矩电机的输出轴与编码器轴连接，所述编码器安装在编码器轴上，所述编码器轴与所述力矩传感器的一端连接，所述力矩传感器的另一端与输入轴连接，所述输入轴的端部安装所述方向盘，所述输入轴可转动地安装在立板上，所述立板固定在底板上；所述限位机构包括小同步轮、大同步轮、定位件和挡块，所述输入轴上安装小同步轮，所述小同步轮通过同步带与大同步轮传动连接，所述大同步轮安装在大轮轴上，所述大轮轴的一端可转动地安装在立板上，所述大同步轮上安装定位件，与所述定位件配合的挡块安装在立板上，所述大轮轴上安装飞轮，所述大轮轴的另一端可转动地安装在竖板上，所述竖板固定在底板上且与立板平行布置。

【技术特征摘要】
1.一种用于模拟驾驶的仿真方向盘结构，其特征在于：所述仿真方向盘结构包括方向盘、力矩电机、编码器、力矩传感器和限位机构，所述力矩电机安装在底板上，所述力矩电机的输出轴与编码器轴连接，所述编码器安装在编码器轴上，所述编码器轴与所述力矩传感器的一端连接，所述力矩传感器的另一端与输入轴连接，所述输入轴的端部安装所述方向盘，所述输入轴可转动地安装在立板上，所述立板固定在底板上；所述限位机构包括小同步轮、大同步轮、定位件和挡块，所述输入轴上安装小同步轮，所述小同步轮通过同步带与大同步轮传动连接，所述大同步轮安装在大轮轴上，所述大轮轴的一端可转动地安装在立板上，所述大同步轮上安装定位件，与所述定位件配合的挡块安装在立板上，所述大轮轴上安装飞轮，所述大轮轴的另一端可转动地安装在竖板上，所述竖板固定在底板上且与立板平行布置。2.如权利要求1所述的用于模拟驾驶的仿真方向盘结构，其特征在于：所述力矩电机的输出轴与编码器轴通过第一联轴器连接，所述编码器轴与所述力矩传感器的一端连接通过第二联轴器连接，所述力矩传感器的另一端与输入轴之间通过第三联轴器连接。3.如权利要求1或...

【专利技术属性】
技术研发人员：余佩琼，吴丽丽，傅雷，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33