[发明专利]一种汽车线控转向仿真试验台架方向盘路感模拟装置

说明书

技术领域

本发明属于汽车领域，涉及汽车转向技术，具体涉及一种汽车线控转向仿真试验台架方向盘路感模拟装置。

背景技术

汽车转向系统在车辆行驶过程中按照驾驶员的意图来实现控制车辆转向的功能，对汽车行驶过程中的操纵稳定性和安全性起着重要的作用。传统的机械式转向系统借助操纵结构和转向执行机构之间的机械连接传递驾驶员转向意图实现转向功能。为改善驾驶特性，在传统机械式转向系统基础上研制出助力转向系统，如液压助力转向系统和电动助力转向系统。这些转向系统的共同点在于操纵机构和转向执行机构之间都是通过机械、液压等机构连接，仍需要靠驾驶员一定的人力操作实现转向功能，同时路面的抖动冲击会传递到方向盘上给驾驶员驾驶稳定性造成一定的影响。

当前汽车电子技术的飞速发展对汽车转向系统带来了技术上的创新，各大汽车厂家和科研院开始注重所对线控转向技术的研究工作。线控转向系统取消了操纵机构与转向执行机构之间的机械连接，而是采用信号和电子控制单元连接，驾驶员对方向盘的操纵指令通过电子控制单元转换为电信号，电子控制单元根据所接收到的信号、当前车辆状况和路面状况，按照一定的控制算法产生控制信号指令，传递给转向执行机构实现合理的前轮转角，实现“恰到好处”的转向。对汽车转向系统的开发需要大量的试验，尤其是通过实车道路试验将系统性能调整到最佳工作状态。但实车路试不仅需要消耗大量的人力、物力和财力，也存在一定的风险性，而且周期长。目前转向系统仿真试验台架在转向系统开发、改进及测试方面可以取代大量的实车试验，进行在实际中不可能或者较为复杂的试验，如故障模拟、故障诊断、软件测试等，同时仿真试验台架具有可重复性。

在汽车行驶过程中，通过操纵机构和执行机构之间的机械连接将转向阻力矩传递给驾驶员，即所谓的路感，包括了车辆运动和受力状态信息和路面信息，研究实践表明路感对驾驶员掌握汽车运动状态和行驶环境状况非常重要，良好的路感是保证汽车操纵稳定性不可缺少的部分。然而线控转向系统中，路感信息无法像机械转向装置那样通过机械连接装置传递到方向盘，所以转向系统仿真试验台架中必须有一套能够根据驾驶状况、路面信息等模拟路感并传递给驾驶员的装置确保驾驶操纵稳定性。

目前，针对路感模拟装置的设计研究主要出现两种情况：一是在整个路感模拟装置中由弹簧阻尼系统组成而没有控制系统，如申请号为201110185746.0的申请公开了一种采用磁流变阻尼器、扭簧等实现路感模拟的装置，这种装置没有控制系统不能进行路感人为算法控制，对路感要求不高，不能进行主动路感反馈；二是路感模拟通过电机产生相应的阻尼，如申请号为201110024298.6的申请公开了一种转角范围可调的方向盘路感模拟装置，通过方向柱末端的电机产生相应的阻力，改变支撑板上齿条长度调节方向盘转角范围，这种装置涉及到齿轮齿条传动，结构较为复杂，占用空间较大，同时对路感阻尼电机缺少控制。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种汽车线控转向仿真试验台架方向盘路感模拟装置，该装置采用电子控制单元DSP开发板和阻尼电机控制器控制阻尼电机产生阻尼，应用于线控转向仿真试验台架，保证驾驶员获取“真实”路感。

本发明包括方向盘、方向柱支撑装置、方向柱、阻尼电机系统、联轴器、角度传感器支架、角度传感器和电子控制单元DSP开发板。

所述的方向柱支撑装置包括方向柱支撑板、方向柱顶部支撑座和方向柱底部支撑座。所述的方向柱支撑板整体呈倒V字形，方向柱顶部支撑座和方向柱底部支撑座设置在方向柱支撑板的同一个臂上；方向柱顶部支撑座固定设置在方向柱支撑板的顶部，方向柱底部支撑座固定设置在方向柱支撑板的底部。所述方向柱的顶部与方向柱顶部支撑座通过轴承连接，顶部末端与方向盘固定连接；方向柱的底部与方向柱底部支撑座通过轴承连接，底部末端设有一体成型的花键；方向柱的中部固定设置有阻尼蜗轮，阻尼蜗轮位于方向柱顶部支撑座和方向柱底部支撑座之间。

所述的阻尼电机系统包括阻尼电机、阻尼蜗杆和阻尼电机控制器；所述的阻尼电机固定设置在方向柱支撑板上；阻尼电机的输出轴端固定设置有阻尼蜗杆；阻尼蜗杆与方向柱上的阻尼蜗轮配合连接；阻尼电机的输入端通过电线与阻尼电机控制器的输出端连接，阻尼电机控制器的输入端与电子控制单元DSP开发板的输出端连接，电子控制单元DSP开发板的输入端与角度传感器的信号输出端连接。