[发明专利]带力感反馈的可变安装角度驾驶模拟器

说明书

技术领域

本发明属于机械工程技术领域，具体涉及一种带力感反馈的可变安装角度驾驶模拟器。

背景技术

在近代汽车开发过程中，实车试验由于成本高、安全性较低等原因，在开发过程中所占比重越来越低，而模拟和仿真试验可以替代一部分的初期实车试验，大大降低了场地测试成本的同时提高了安全性，并能达到节能减排。但是，在软件仿真模拟的过程中无法考虑到驾驶员的因素，如若将驾驶员同时引入汽车开发环节，进行“人-车-路”闭环系统研究，驾驶模拟器是开发过程中一个较好的选择，通过驾驶模拟器来研究和试验逐渐成为未来汽车开发和发展过程中一个十分有效合理的手段。

实车驾驶过程中，由于轮胎定位参数及轮胎的柔性会产生回正力矩，此外由于道路不平等因素驾驶员也会在转向盘上感受，回正力矩和“路感”统称为力感反馈。传统驾驶模拟器上，转向盘相关信号直接传入计算机中，驾驶员感受不到转向盘力感反馈，驾驶员缺乏很好的驾驶沉浸感，由于与实车驾驶上有较大差异，操作准确性也有所下降。为解决此问题，准确、及时的转向盘力感模拟在驾驶模拟器研发中也是一个重要的技术要求。

中国专利CN 204288573 U公开了一种机械式回正的汽车驾驶模拟器转向装置，其两个旋转轴上的两个弹簧在转向盘旋转时发生变形，提供回正力矩，但驾驶员只能感受到由弹簧变形提供的线性的转矩，无法获得由路面不平或侧向加速度等从转向盘感受到的“路感”，操作准确性较差。

中国专利CN 204117396 U公开了一种电机回正及振动的汽车驾驶模拟器转向装置，虽然力感反馈由电机提供，准确性较高，但整个机构冗余能力较差，一旦力感反馈电机出现故障，将无法正常实现驾驶模拟的转向功能。

综上所述，虽然带有力感反馈的驾驶模拟器为汽车开发与研究等带来很大的便利，通过力矩的控制能够提高力感反馈的准确性与实时性，但仍有一些问题需要解决。力感反馈电机抵抗外界干扰能力较差，当力感反馈电机无法正常工作时整个驾驶模拟器也无法正常进行驾驶模拟。因此，需要对驾驶模拟器进行冗余设计，提高系统的容错能力。

发明内容

本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种带力感反馈的可变安装角度驾驶模拟器。

一种带力感反馈的可变安装角度驾驶模拟器，主要由转向盘组件1、联轴器2、角度传感器3、转矩传感器4、电磁离合器5、电机组件和可调整转动角度的支架及旋转机构9构成；其中，所述转向盘组件1由转向盘和转向轴构成，电机组件由减速器6、电机7和电机编码器8构成；

所述转矩传感器4一端通过电磁离合器5与减速器6相连，另一端通过联轴器2与转向盘和转向轴相连；

所述角度传感器3设置在联轴器2与转矩传感器4之间，且与转矩传感器4伸出的轴端相连，角度传感器3下方与支架及旋转机构9的L形支架9a固定；

所述电机7两端分别与减速器6和电机编码器8相连，电机7输出的转矩经过减速箱6的减速增扭后传递给转矩传感器4，电机编码器8能够测量电机7的转角以及转速；

所述电磁离合器5、减速器6、电机7和电机编码器8通过CAN总线通信，方向盘转角、转矩信息通过角度传感器3和转矩传感器4发送到CAN总线上。

所述支架及旋转机构9还包括活动铰链9b、两个支撑臂9c和两个底座9d，其中两个支撑臂9c均带有滑槽，L形支架9a和活动铰链9b分别通过设置在滑槽内的螺钉9e与支撑臂9c固定，且两个支撑臂9c及活动铰链9b均固定在两个底架9d上。

所述活动铰链9b的最大转动角度为20°。

所述转向盘组件1、联轴器2、角度传感器3、转矩传感器4、电磁离合器5、减速器6、电机7和电机编码器8均布置在一条直线上。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明带力感反馈的可变安装角度驾驶模拟器可更真实地模拟车辆运动情形，满足不同车型进行道路试验；使用本发明提供的驾驶模拟器机构，可以更加逼真地模拟道路试验，相比于无力感反馈的模拟器试验数据更为准确可靠；此外，在电机出现故障时依旧可以完成基本的模拟操作；本装置总体尺寸小，结构简单，便于应用。

附图说明

图1为本发明带力感反馈的可变安装角度驾驶模拟器的结构示意图；

图2为图1的A-A剖面图。

图中：1.转向盘组件 2.联轴器 3.角度传感器 4.转矩传感器 5.电磁离合器 6.减速器 7.电机 8.电机编码器 9.支架及旋转机构 9a.L形支架 9b.活动铰链 9c.支撑臂 9d.底座 9e.螺钉。