一种汽车驾驶模拟器转向装置及汽车驾驶模拟器

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一种汽车驾驶模拟器转向装置及汽车驾驶模拟器
申请号	CN201310279691.9	申请日	2013-07-04	公开(公告)号	CN103325285A	公开(公告)日	2013-09-25
申请人	北京宣爱智能模拟技术股份有限公司;			发明人	于晓辉;
摘要	本发明提供一种汽车驾驶模拟器转向装置，包括转向轴以及设置在转向轴上的限位装置，包括：第一限位环，套设在转向轴的第一端，通过第一连接件与转向轴固定连接；第二限位环，套设在转向轴的第二端，通过第二连接件与转向轴固定连接；限位螺母，套设在转向轴上，位于第一限位环与第二限位环之间；限位螺母支架，设置有导向槽，导向凸起卡接于导向槽中。本发明的转向轴在方向盘旋至左右极限位置时限位螺母上的限位凸起恰好与限位环端部的限位凸起配合，由限位块上的凸起面承受方向盘旋转力矩，无摩擦自锁力，减小了方向盘的回正力。
权利要求	1.一种汽车驾驶模拟器转向装置，其特征在于，包括转向轴以及设置在所述转向轴上，用于限制所述转向轴极限位置的限位装置，所述限位装置包括：第一限位环，套设在所述转向轴的第一端，通过第一连接件与所述转向轴固定连接；第二限位环，套设在所述转向轴的第二端，通过第二连接件与所述转向轴固定连接；限位螺母，套设在所述转向轴上，位于所述第一限位环与所述第二限位环之间，在所述限位螺母的外表面设置有导向凸起，其中，在所述转向轴的外表面设置有与所述限位螺母配合的螺纹；限位螺母支架，设置有导向槽，所述导向凸起卡接于所述导向槽中，所述限位螺母可沿着所述导向槽在所述限位螺母支架上移动，所述限位螺母支架设置在电机固定架上。 2.根据权利要求1所述的汽车驾驶模拟器转向装置，其特征在于，所述第一限位环的侧边上沿轴向方向上设置有至少一个第一限位凸起，在所述第一限位凸起上设置有第一限位面，所述第一限位面垂直于所述第一限位环所在的平面；所述限位螺母与所述第一限位环相对的侧面设置有与所述第一限位凸起配合的第二限位凸起，在所述第二限位凸起上设置有与所述第一限位面配合的第二限位面。 3.根据权利要求1所述的汽车驾驶模拟器转向装置，其特征在于，在所述第二限位环的侧边上沿轴向方向上设置有至少一个第三限位凸起，在所述第三限位凸起上设置有第三限位面，所述第三限位面垂直于所述第二限位环的纵截面；在所述限位螺母与所述第二限位环相对的侧面上设置有与所述第三限位凸起配合的第四限位凸起，在所述第四限位凸起上设置有与所述第三限位面配合的第四限位面。 4.根据权利要求1所述的汽车驾驶模拟器转向装置，其特征在于，所述转向轴的一端设置有用于固定所述第一限位环的第一通槽，另一端设置有用于固定所述第二限位环的第二通槽。 5.根据权利要求1所述的汽车驾驶模拟器转向装置，其特征在于，还包括用于将电机输出轴与所述转向轴连接在一起的转向轴衬套，所述转向轴衬套为中空的圆柱形，套接在所述电机输出轴与所述转向轴连接处的外表面。 6.根据权利要求1所述的汽车驾驶模拟器转向装置，其特征在于，所述第一限位环、第二限位环及所述限位螺母的内径均大于所述转向轴的外径。 7.根据权利要求1所述的汽车驾驶模拟器转向装置，其特征在于，在所述限位螺母支架的底端设置有用于将所述限位螺母支架与所述电机固定架连接的底座。 8.根据权利要求7所述的汽车驾驶模拟器转向装置，其特征在于，所述底座上设置有多个用于固定所述限位螺母支架通孔。 9.根据权利要求1所述的汽车驾驶模拟器转向装置，其特征在于，所述第一连接件、第二连接件均为螺栓。 10.一种汽车驾驶模拟器，其特征在于，所述汽车驾驶模拟器上安装有如权利要求1至 9中任一项所述的汽车驾驶模拟器转向装置。
说明书全文	一种汽车驾驶模拟器转向装置及汽车驾驶模拟器技术领域 [0001] 本发明涉及汽车模拟驾驶领域，尤其涉及一种汽车驾驶模拟器转向装置及汽车驾驶模拟器。背景技术 [0002] 汽车驾驶模拟器是一种能正确模拟汽车的驾驶操纵动作，获得实车驾驶感觉的仿真系统。目前的汽车驾驶模拟器集合了传感器、计算机三维实时动画、计算机接口、人工智能、数据通信、网络、多媒体等多种先进技术，主要用于驾驶员的培训，也可以对微观交通进行仿真，对汽车的控制特性进行研究。汽车驾驶模拟器具有安全性高、再现性好的特点。利用驾驶模拟器来进行研究和训练，可方便地模拟各种道路环境、天气状况，分析汽车的技术性能指标，从而可以节省大量的自然资源，具有很高的经济价值。 [0003] 在汽车驾驶模拟器中，模拟转向系统用于对转向系统进行模拟，其主要包括机械系统，而机械系统主要包括与方向盘连接的转向轴及与转向轴连接的电机。在转向轴上，为了与实车方向盘左右旋转角度一致(大车左右各2圈，小车左右各1.5圈)，在转向轴上一般都设计有转向限位装置。 [0004] 现有技术中，转向限位装置采用梯形螺纹设计，利用大螺距的梯形螺纹“只传动不自锁”的特性。在汽车驾驶模拟器的方向盘达到左右极限时，一般螺纹经过限位挤压后，会产生自锁力，以至于在方向盘到达极限位置后再进行回正时，需要很大的回正力，而且在回正过程中，所需回正力是不断变化的，使得配套电机的驱动力不易控制。发明内容 [0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车驾驶模拟器转向装置及汽车驾驶模拟器，该汽车驾驶模拟器转向装置在方向盘达到左右极限时不会产生摩擦自锁现象，能减小方向盘的回正力。 [0006] 为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案： [0007] 一种汽车驾驶模拟器转向装置，包括转向轴以及设置在所述转向轴上，用于限制所述转向轴极限位置的限位装置，所述限位装置包括： [0008] 第一限位环，套设在所述转向轴的第一端，通过第一连接件与所述转向轴固定连接； [0009] 第二限位环，套设在所述转向轴的第二端，通过第二连接件与所述转向轴固定连接； [0010] 限位螺母，套设在所述转向轴上，位于所述第一限位环与所述第二限位环之间，在所述限位螺母的外表面设置有导向凸起，其中，在所述转向轴的外表面设置有与所述限位螺母配合的螺纹； [0011] 限位螺母支架，设置有导向槽，所述导向凸起卡接于所述导向槽中，所述限位螺母可沿着所述导向槽在所述限位螺母支架上移动，所述限位螺母支架设置在电机固定架上。 [0012] 进一步地，所述第一限位环的侧边上沿轴向方向上设置有至少一个第一限位凸起，在所述第一限位凸起上设置有第一限位面，所述第一限位面垂直于所述第一限位环所在的平面；所述限位螺母与所述第一限位环相对的侧面设置有与所述第一限位凸起配合的第二限位凸起，在所述第二限位凸起上设置有与所述第一限位面配合的第二限位面。 [0013] 进一步地，在所述第二限位环的侧边上沿轴向方向上设置有至少一个第三限位凸起，在所述第三限位凸起上设置有第三限位面，所述第三限位面垂直于所述第二限位环的纵截面；在所述限位螺母与所述第二限位环相对的侧面上设置有与所述第三限位凸起配合的第四限位凸起，在所述第四限位凸起上设置有与所述第三限位面配合的第四限位面。 [0014] 进一步地，所述转向轴的一端设置有用于固定所述第一限位环的第一通槽，另一端设置有用于固定所述第二限位环的第二通槽。 [0015] 进一步地，还包括用于将电机输出轴与所述转向轴连接在一起的转向轴衬套，所述转向轴衬套为中空的圆柱形，套接在所述电机输出轴与所述转向轴连接处的外表面。 [0016] 进一步地，所述第一限位环、第二限位环及所述限位螺母的内径均大于所述转向轴的外径。 [0017] 进一步地，在所述限位螺母支架的底端设置有用于将所述限位螺母支架与所述电机固定架连接的底座。 [0018] 进一步地，所述底座上设置有多个用于固定所述限位螺母支架通孔。 [0019] 进一步地，所述第一连接件、第二连接件均为螺栓。 [0020] 本发明还提供一种汽车驾驶模拟器，所述汽车驾驶模拟器上安装有上述的转向轴。 [0021] 本发明的有益效果是： [0022] 本发明的转向轴在方向盘旋至左右极限位置时限位螺母上的限位凸起恰好与限位环端部的限位凸起配合，由限位块上的凸起面承受方向盘旋转力矩，无摩擦自锁力，减小了方向盘的回正力。同时，在方向盘的极限位置时，限位环和限位螺母是面接触，保证了限位角度的准确性、稳定性以及结构强度的可靠性附图说明 [0023] 图1为本发明实施例的汽车驾驶模拟器转向装置的结构图； [0024] 图2为本发明实施例的其中一个限位环的结构示意图； [0025] 图2a为本发明实施例的其中一个限位环的正视图； [0026] 图2b为图2a中A-A端面的剖视图； [0027] 图2c为图2a中B-B端面的剖视图； [0028] 图3为本发明实施例的限位螺母的结构示意图； [0029] 图3a为本发明实施例的限位螺母的正视图； [0030] 图3b为图3a中C-C端面的剖视图； [0031] 图3c为图3b中D-D端面的剖视图； [0032] 图4a为本发明实施例的转向轴的主视图； [0033] 图4b为图4a中E-E端面的剖视图； [0034] 图5a为本发明实施例的转向轴衬套的主视图； [0035] 图5b为本发明实施例的转向轴衬套的俯视图； [0036] 图6a为本发明实施例的限位螺母支架的主视图； [0037] 图6b为本发明实施例的限位螺母支架的俯视图。具体实施方式 [0038] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。在此，本发明的示意性实施例及说明用于解释本发明，但是不能认为是对本发明的限定。 [0039] 图1为本发明实施例的汽车驾驶模拟器转向装置的结构图，请参照图1，本发明所提供的一种汽车驾驶模拟器转向装置包括转向轴1以及设置在所述转向轴1上用于限制所述转向轴1的极限位置的限位装置，所述限位装置包括： [0040] 第一限位环2，所述第一限位环2套设在所述转向轴1的第一端，通过螺栓与所述转向轴1固定连接； [0041] 第二限位环9，所述第二限位环9套设在所述转向轴1的第二端，也是通过螺栓与所述转向轴1固定连接； [0042] 限位螺母3，所述限位螺母3套设在所述转向轴1的外表面上，且位于所述第一限位环2与所述第二限位环9之间。其中，在所述限位螺母3的外表面设置有导向凸起33(参照图3)。在所述转向轴的外表面设置有与所述限位螺母配合的螺纹； [0043] 限位螺母支架5，所述限位螺母支架5设置有导向槽51(参照图6a)，所述导向凸起33卡接于所述导向槽51中，所述限位螺母3可沿着所述导向槽51在所述限位螺母支架5上来回移动，所述限位螺母支架5设置在电机固定架7上。 [0044] 本发明的汽车驾驶模拟器转向装置在方向盘到达左右极限时，由于采用限位螺母3与第一限位环2或者第一限位环2配合，从而避免转向限位装置采用梯形螺纹设计。在汽车驾驶模拟器的方向盘达到左右极限时，不会会产生自锁力，减小了方向盘的回正力。同时，在方向盘的极限位置时，限位环和限位螺母是面接触，保证了限位角度的准确性、稳定性以及结构强度的可靠性。 [0045] 本发明的第一限位环2和第二限位环9在在结构上一致只是在安装的时候方向相对即可。图2至图2c为其中一个限位环的结构图。其中，图2为本发明实施例的其中一个限位环的结构示意图；图2a为本发明实施例的其中一个限位环的正视图；图2b为图2a中A-A端面的剖视图；图2c为图2a中B-B端面的剖视图。本发明的实施中以第一限位环2为例，来详细介绍限位环的结构。结合图2至图2c，所述第一限位环2的侧边上沿轴向方向上设置有至少一个第一限位凸起21，在本实施例中，所述第一限位凸起21优选为两个，且位于所述第一限位环2的同一直线的两端处。在所述第一限位凸起21上设置有第一限位面211，所述第一限位面211垂直于所述第一限位环2的横截面所在的平面。 [0046] 图3为本发明实施例的限位螺母的结构示意图；图3a为本发明实施例的限位螺母的正视图；图3b为图3a中C-C端面的剖视图；图3c为图3b中D-D端面的剖视图，结合图3至图3c，所述限位螺母3与所述第一限位环2相对的侧面设置有与所述第一限位凸起21配合的第二限位凸起31，在所述第二限位凸起31上设置有与所述第一限位面211配合的第二限位面311。 [0047] 同样，在所述第二限位环9的侧边上沿轴向方向上设置有至少一个第三限位凸起，在所述第三限位凸起上设置有第三限位面，所述第三限位面垂直于所述第二限位环的纵截面；在所述限位螺母3与所述第二限位环9相对的侧面上设置有与所述第三限位凸起配合的第四限位凸起32，在所述第四限位凸起32上设置有与所述第三限位面配合的第四限位面321。 [0048] 图4a为本发明实施例的转向轴的主视图；图4b为图4a中E-E端面的剖视图，结合图4a、图4b。为了能将所述第一限位环2和所述第二限位环9安装在所述转向轴1的两端，在所述转向轴1的第一端设置有用于固定所述第一限位环2的第一通槽11，所述第一通槽11为长条状，确保所述第一限位环2在所述转向轴1上的安装位置可调节。同理，在所述转向轴1的第二端设置有用于固定所述第二限位环9的第二通槽12，所述第二通槽12也为长条状，使得所述第二限位环9在所述转向轴1上的安装位置也可以调节。 [0049] 图5a为本发明实施例的转向轴衬套的主视图；图5b为本发明实施例的转向轴衬套的俯视图，结合图1、图5a、图5b。本发明的汽车驾驶模拟器转向装置还包括用于将电机8的输出轴与所述转向轴1的第二端连接在一起的转向轴衬套4，所述转向轴衬套4为中空的圆柱形，套接在所述电机8的输出轴与所述转向轴1连接处的外表面。 [0050] 优选地，所述第一限位环2、第二限位环9及所述限位螺母3的内径均大于所述转向轴的外径。 [0051] 结合图1，在所述限位螺母支架5的底端设置有用于将所述限位螺母支架5与所述电机固定架7连接的底座6。 [0052] 图6a为本发明实施例的限位螺母支架的主视图；图6b为本发明实施例的限位螺母支架的俯视图，结合图6a、6b。所述底座6上设置有多个用于固定所述限位螺母支架5的通孔(未示出)，同时，在所述限位螺母支架5的底部设置有用于与所述通孔配合的螺栓孔52。 [0053] 以上结构的安装过程及限位工作原理如下： [0054] 首先是将转向轴衬套4套接在转向轴1与电机输出轴连接处的外表面上，螺栓穿过转向轴衬套4上的连接孔41将转向轴1通过转向轴衬套4与电机输出轴固定在一起。 [0055] 然后将第一限位环2、第二限位环9及限位螺母3都套在转向轴1上，并用螺栓穿过第一限位环2上的第一连接孔22及与第一连接孔22配合的第一通槽11后，将第一限位环2固定在转向轴1的第一端，同时用螺栓穿过第二限位环9上的第二连接孔及与第二连接孔配合的第二通槽12后，将第二限位环9固定在转向轴1的第二端。 [0056] 最后将电机固定架7与底座6连接，并将限位螺母支架5固定在底座6，同时将限位螺母3上的凸起33卡接在导向槽51中。 [0057] 该汽车驾驶模拟器转向装置在工作的时候，当向左旋转方向盘时，由于在转向轴1的外表面设置有与螺母3配合的螺纹，此时在螺纹旋转所产的力的作用下使得螺母3沿着导向槽51向上移动，当方向盘到达左极限时，此时第一限位面211与第二限位面311正好紧贴在一起，处于面与面的接触状态。由于是面与面接触，从而避免了转向限位装置采用梯形螺纹设计而产生自锁力，从而减小了方向盘的回正力。 [0058] 同理，当向右旋转方向盘时，当方向盘到达右极限时也是处于面与面的接触状态，也避免了转向限位装置采用梯形螺纹设计而产生自锁力，从而减小了方向盘的回正力。 [0059] 本发明还提供一种汽车驾驶模拟器，所述汽车驾驶模拟器上安装有上所述的汽车驾驶模拟器转向装置。 [0060] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。