雙彈簧回正的汽車(chē)駕駛模擬器轉(zhuǎn)向裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及汽車(chē)駕駛模擬器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙彈簧回正的汽車(chē)駕駛模擬器轉(zhuǎn)向裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車(chē)駕駛模擬器通常包括方向盤(pán)、離合器、腳剎、油門(mén)、手殺I」、轉(zhuǎn)向燈、雨刮、檔位等操作部件。與方向盤(pán)相連的機(jī)構(gòu)即為轉(zhuǎn)向裝置，它是汽車(chē)駕駛模擬器所有操作部件中最復(fù)雜也最為重要的操作部件，轉(zhuǎn)向裝置的仿真度將直接影響用戶(hù)對(duì)整個(gè)汽車(chē)駕駛模擬器的體驗(yàn)。通常來(lái)說(shuō)，汽車(chē)駕駛模擬器中的轉(zhuǎn)向裝置需要有如下功能:限位、回正和轉(zhuǎn)角測(cè)量。
[0003]限位:通常汽車(chē)方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候都有轉(zhuǎn)動(dòng)角度限制，通常包括±720度(即方向盤(pán)可以向左轉(zhuǎn)兩圈，也可以向右轉(zhuǎn)兩圈)，±540度(即方向盤(pán)可以向左轉(zhuǎn)一圈半，也可以向右轉(zhuǎn)一圈半)。
[0004]回正:在車(chē)輛的行駛過(guò)程中，如果方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)了一定的角度，則方向盤(pán)會(huì)自動(dòng)回正到中位。
[0005]轉(zhuǎn)角測(cè)量:為了使得模擬駕駛程序與方向盤(pán)聯(lián)動(dòng)，需要隨時(shí)知道方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，因此就需要在方向盤(pán)上安裝轉(zhuǎn)角測(cè)量傳感器。
[0006]以下描述現(xiàn)有常見(jiàn)的汽車(chē)駕駛模擬器轉(zhuǎn)向裝置:
[0007]現(xiàn)有方案一:方向盤(pán)安裝在一條中心旋轉(zhuǎn)軸的一端，在中心旋轉(zhuǎn)軸的另一端安裝有蝸輪蝸桿裝置，從而將方向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，在直線運(yùn)動(dòng)的軸兩邊安裝有彈簧，用于方向盤(pán)回正。另外，在直線運(yùn)動(dòng)的軸上的一端，安裝有直線位移傳感器。在直線軸的兩端，安裝有兩個(gè)限位螺帽，用于限制直線軸的運(yùn)動(dòng)范圍，從而限制了方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)安裝精度要求不高，生產(chǎn)成本較為低廉。缺點(diǎn)是蝸輪蝸桿阻力較大，需要較大的彈簧才能回正方向盤(pán)，導(dǎo)致方向盤(pán)回正力過(guò)大，安全性和手感較差。
[0008]現(xiàn)有方案二:方向盤(pán)軸上安裝有小齒輪，小齒輪與大齒輪相連，在大齒輪上安裝限位裝置。方向盤(pán)軸上再通過(guò)齒輪組，安裝電機(jī)和光電編碼器。其中電機(jī)用于提供方向盤(pán)回正力和振動(dòng)仿真，光電編碼器用于測(cè)量方向盤(pán)轉(zhuǎn)角。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是光電編碼器能夠提供非常高的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角精度，且數(shù)值穩(wěn)定。電機(jī)能夠提供較為均勻的方向盤(pán)反力，手感較好，另外，通過(guò)控制力矩電機(jī)可以模擬顛簸路面的方向盤(pán)振動(dòng)。缺點(diǎn)是對(duì)安裝精度要求較高，對(duì)于便攜模擬器來(lái)說(shuō)，采用塑料開(kāi)模配件，能夠保證安裝精度，但是使用壽命較短，耐用性較差。如果采用鋼結(jié)構(gòu)，則造價(jià)較高。另外一個(gè)缺點(diǎn)是光電編碼器在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中(尤其是方向盤(pán)有振動(dòng)的情況下)，容易丟失信號(hào)，從而使得方向盤(pán)轉(zhuǎn)角數(shù)值出現(xiàn)錯(cuò)誤。
[0009]現(xiàn)有方案三:方向盤(pán)軸上安裝有小齒輪，小齒輪與大齒輪相連，在大齒輪上安裝限位裝置。另外，在方向盤(pán)軸上安裝多個(gè)齒輪組，在齒輪組上安裝彈簧，用于方向盤(pán)回正。在方向盤(pán)軸上再安裝一個(gè)偏心輪，用于安裝位移傳感器從而測(cè)量方向盤(pán)轉(zhuǎn)角。通過(guò)偏心輪的方法安裝位移傳感器用于測(cè)量方向盤(pán)角度，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。另外，為了減緩彈簧的回正力，采用了多個(gè)齒輪組的方法，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。
[0010]現(xiàn)有方案四:一種力反饋及振動(dòng)的汽車(chē)駕駛模擬器轉(zhuǎn)向裝置，它包含方向盤(pán)、第一旋轉(zhuǎn)軸、第一齒輪、第二旋轉(zhuǎn)軸、第二齒輪、限位旋柄、限位塊、第一條形磁鐵、第二條形磁鐵、霍爾角度傳感器、線路板、第三齒輪、光電編碼器、第三旋轉(zhuǎn)軸、第四齒輪、皮帶、第五齒輪、第四旋轉(zhuǎn)軸和電機(jī)。它能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)向裝置的限位、轉(zhuǎn)角測(cè)量、回正和振動(dòng)功能，并且能很好地修正方向盤(pán)進(jìn)行振動(dòng)仿真時(shí)信號(hào)錯(cuò)誤問(wèn)題。由于采用電機(jī)進(jìn)行方向盤(pán)回正，因此具有回正力度大小可調(diào)、能夠進(jìn)行振動(dòng)仿真、回正力均勻和方向盤(pán)手感較好的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)采用光電編碼器和霍爾角度傳感器進(jìn)行角度測(cè)量，轉(zhuǎn)角測(cè)量精度較高。但是這種轉(zhuǎn)向裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本較高。
[0011]現(xiàn)有方案五:一種機(jī)械式回正的汽車(chē)駕駛模擬器轉(zhuǎn)向裝置，它包含方向盤(pán)、第一旋轉(zhuǎn)軸、第一齒輪、第二旋轉(zhuǎn)軸、第二齒輪、限位旋柄、限位塊、第一條形磁鐵、第二條形磁鐵、霍爾角度傳感器、線路板、第一彈簧、第二彈簧和旋轉(zhuǎn)阻尼器。第一旋轉(zhuǎn)軸的一端套接有方向盤(pán)，第一旋轉(zhuǎn)軸的另一端為細(xì)方形長(zhǎng)條，該細(xì)方形長(zhǎng)條上套接有旋轉(zhuǎn)阻尼器，第一旋轉(zhuǎn)軸的中部套接有第一齒輪，第一齒輪的右側(cè)嚙合有第二齒輪，第二齒輪套接在第二旋轉(zhuǎn)軸的一端，第二旋轉(zhuǎn)軸的中部套接有限位旋柄，限位旋柄的下方設(shè)置有限位塊，第二旋轉(zhuǎn)軸的另一端設(shè)置有粘合在一起的第一條形磁鐵和第二條形磁鐵，第一條形磁鐵和第二條形磁鐵的一側(cè)設(shè)置有線路板，線路板的中心處焊接有霍爾角度傳感器，第一彈簧套在第二旋轉(zhuǎn)軸上，并且位于第二齒輪與限位旋柄之間，第一彈簧的一端卡在限位旋柄上，第一彈簧另一端固定，第二彈簧套在第二旋轉(zhuǎn)軸上，并且位于限位旋柄與第一條形磁鐵之間，第二彈簧的一端卡在限位旋柄上，第二彈簧另一端固定。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是成本相對(duì)低廉，缺點(diǎn)是一個(gè)彈簧安裝在第二齒輪與限位旋柄之間，如果彈簧出現(xiàn)損壞，則拆裝彈簧非常不便。
[0012]比較上述五種方案，可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有方案四雖然能夠提供更好的操作手感，但是造價(jià)相對(duì)較高，而現(xiàn)有方案五雖然造價(jià)低廉，效果也較好，但是如果彈簧出現(xiàn)損壞，則拆裝彈簧非常不便。因此如果能夠改進(jìn)方案五的結(jié)構(gòu)，則可以提供一種非常好的機(jī)械式回正的轉(zhuǎn)向裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本實(shí)用新型的目的是提供一種雙彈簧回正的汽車(chē)駕駛模擬器轉(zhuǎn)向裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)向裝置的限位、轉(zhuǎn)角測(cè)量和回正功能。采用兩個(gè)彈簧進(jìn)行方向盤(pán)回正，并且安裝了旋轉(zhuǎn)阻尼器，用以降低方向盤(pán)回正的速度，從而獲得較好的方向盤(pán)手感。采用非接觸式的霍爾角度傳感器進(jìn)行轉(zhuǎn)角測(cè)量，因此使用壽命較長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。
[0014]為了解決【背景技術(shù)】所存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型是采用以下技術(shù)方案:它包含方向盤(pán)、第一旋轉(zhuǎn)軸、第一齒輪、旋轉(zhuǎn)阻尼器、第二旋轉(zhuǎn)軸、第一彈簧、第一限位旋柄、限位塊、第二齒輪、第二限位旋柄、第二彈簧、第一條形磁鐵、第二條形磁鐵、線路板、霍爾角度傳感器，第一旋轉(zhuǎn)軸的一端套接有方向盤(pán)，第一旋轉(zhuǎn)軸的另一端為細(xì)方形長(zhǎng)條，該細(xì)方形長(zhǎng)條上套接有旋轉(zhuǎn)阻尼器，第一旋轉(zhuǎn)軸的中部套接有第一齒輪，第一齒輪的右側(cè)嚙合有第二齒輪，第二齒輪套接在第二旋轉(zhuǎn)軸的中部，第一限位旋柄和第二限位旋柄設(shè)置在第二齒輪的兩側(cè)且套接在第二旋轉(zhuǎn)軸上，第一彈簧設(shè)置在第一限位旋柄的外側(cè)且套在第二旋轉(zhuǎn)軸上，第一彈簧的一端卡接在第一限位旋柄上，第一彈簧的另一端固定在汽車(chē)駕駛模擬器結(jié)構(gòu)支架上，第二彈簧設(shè)置在第二限位旋柄的外側(cè)且套在第二旋轉(zhuǎn)軸上，第二彈簧的一端卡接在第二限位旋柄上，第二彈簧的另一端固定在汽車(chē)駕駛模擬器結(jié)構(gòu)支架上，第一限位旋柄的正下方設(shè)置有限位塊，第二旋轉(zhuǎn)軸的一端設(shè)置有粘合在一起的第一條形磁鐵和第二條形磁鐵，第一條形磁鐵和第二條形磁鐵的一側(cè)設(shè)置有線路板，線路板的中心處焊接有霍爾角度傳感器。
[0015]本實(shí)用新型的原理為:方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)第一齒輪旋轉(zhuǎn)，第一齒輪帶動(dòng)第二齒輪旋轉(zhuǎn)，第二齒輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)了第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)了第一限位旋柄、第二限位旋柄、第一條形磁鐵和第二條形磁鐵旋轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)谝幌尬恍蜃蠡蛳蛴倚D(zhuǎn)觸碰到限位塊時(shí)，方向盤(pán)無(wú)法繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，這就是方向盤(pán)的限位功能。第一條形磁鐵和第二條形磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)與霍爾角度傳感器的相對(duì)角度發(fā)生變化，從而輸出不同的電壓值，根據(jù)這個(gè)電壓值從而可以計(jì)算出方向盤(pán)轉(zhuǎn)角。當(dāng)方向盤(pán)從中位(車(chē)輛直線行駛時(shí)的方向盤(pán)位置)開(kāi)始逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)軸、第一齒輪、第二齒輪和第二旋轉(zhuǎn)軸，帶動(dòng)第一限位旋柄順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，第一限位旋柄順時(shí)針旋轉(zhuǎn)使得第一彈簧越扭越緊，從而給方向盤(pán)一個(gè)自動(dòng)回正的扭矩，實(shí)現(xiàn)方向盤(pán)自動(dòng)回正，此時(shí)第二彈簧不起作用。當(dāng)方向盤(pán)從中位順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)軸、第一齒輪、第二齒輪和第二旋轉(zhuǎn)軸，帶動(dòng)第二限位旋柄逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，第二限位旋柄逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)使得第二彈簧越扭越緊，從而給方向盤(pán)一個(gè)自動(dòng)回正的扭矩，實(shí)現(xiàn)方向盤(pán)自動(dòng)回正，此時(shí)第一彈簧不起作用。采用旋轉(zhuǎn)阻尼器延緩回正速度，從而使得方向盤(pán)回正均勻且手感較好。
[0016]本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0017]1、它可以完全實(shí)現(xiàn)方向盤(pán)的限位、轉(zhuǎn)角測(cè)量和回正功能。
[0018]2、它采用非接觸式的霍爾角度傳感器測(cè)量方向盤(pán)轉(zhuǎn)角，因此使用壽命較長(zhǎng)。
[0019]3、它采用