汽車線控轉向仿真試驗臺架路感模擬裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種汽車線控轉向仿真試驗臺架路感模擬裝置。現有路感模擬裝置對阻尼電機缺少控制。本實用新型中的方向柱與方向柱支撐座軸承連接；方向柱的頂部與方向盤固接，中部固定設置有阻尼蝸輪，底部通過聯軸器與角度傳感器固接；角度傳感器與角度傳感器支架軸承連接；角度傳感器支架與方向柱支撐座固接；阻尼電機固接在方向柱支撐座上，其輸出軸端固接有阻尼蝸桿；阻尼蝸桿與阻尼蝸輪配合；阻尼電機的輸入端與阻尼電機控制器的輸出端連接，阻尼電機控制器的輸入端與電子控制單元DSP開發板的輸出端連接，電子控制單元DSP開發板的輸入端與角度傳感器的信號輸出端連接。本實用新型通過控制阻尼電機產生阻尼，獲取最理想的路感。
【專利說明】汽車線控轉向仿真試驗臺架路感模擬裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于汽車領域，涉及汽車轉向技術，具體涉及一種汽車線控轉向仿真 試驗臺架路感模擬裝置。
【背景技術】
[0002]汽車轉向系統在車輛行駛過程中按照駕駛員的意圖來實現控制車輛轉向的功能， 對汽車行駛過程中的操縱穩定性和安全性起著重要的作用。傳統的機械式轉向系統借助操 縱結構和轉向執行機構之間的機械連接傳遞駕駛員轉向意圖實現轉向功能。為改善駕駛特 性，在傳統機械式轉向系統基礎上研制出助力轉向系統，如液壓助力轉向系統和電動助力 轉向系統。這些轉向系統的共同點在于操縱機構和轉向執行機構之間都是通過機械、液壓 等機構連接，仍需要靠駕駛員一定的人力操作實現轉向功能，同時路面的抖動沖擊會傳遞 到方向盤上給駕駛員駕駛穩定性造成一定的影響。
[0003]當前汽車電子技術的飛速發展對汽車轉向系統帶來了技術上的創新，各大汽車廠 家和科研院開始注重所對線控轉向技術的研究工作。線控轉向系統取消了操縱機構與轉向 執行機構之間的機械連接，而是采用信號和電子控制單元連接，駕駛員對方向盤的操縱指 令通過電子控制單元轉換為電信號，電子控制單元根據所接收到的信號、當前車輛狀況和 路面狀況，按照一定的控制算法產生控制信號指令，傳遞給轉向執行機構實現合理的前輪 轉角，實現“恰到好處”的轉向。對汽車轉向系統的開發需要大量的試驗，尤其是通過實車 道路試驗將系統性能調整到最佳工作狀態。但實車路試不僅需要消耗大量的人力、物力和 財力，也存在一定的風險性，而且周期長。目前轉向系統仿真試驗臺架在轉向系統開發、改 進及測試方面可以取代大量的實車試驗，進行在實際中不可能或者較為復雜的試驗，如故 障模擬、故障診斷、軟件測試等，同時仿真試驗臺架具有可重復性。
[0004]在汽車行駛過程中，通過操縱機構和執行機構之間的機械連接將轉向阻力矩傳遞 給駕駛員，即所謂的路感，包括了車輛運動和受力狀態信息和路面信息，研究實踐表明路感 對駕駛員掌握汽車運動狀態和行駛環境狀況非常重要，良好的路感是保證汽車操縱穩定性 不可缺少的部分。然而線控轉向系統中，路感信息無法像機械轉向裝置那樣通過機械連接 裝置傳遞到方向盤，所以轉向系統仿真試驗臺架中必須有一套能夠根據駕駛狀況、路面信 息等模擬路感并傳遞給駕駛員的裝置確保駕駛操縱穩定性。
[0005]目前，針對路感模擬裝置的設計研究主要出現兩種情況:一是在整個路感模擬裝 置中由彈簧阻尼系統組成而沒有控制系統，如申請號為201110185746.0的申請公開了一 種采用磁流變阻尼器、扭簧等實現路感模擬的裝置，這種裝置沒有控制系統不能進行路感 人為算法控制，對路感要求不高，不能進行主動路感反饋；二是路感模擬通過電機產生相應 的阻尼，如申請號為201110024298.6的申請公開了一種轉角范圍可調的方向盤路感模擬 裝置，通過方向柱末端的電機產生相應的阻力，改變支撐板上齒條長度調節方向盤轉角范 圍，這種裝置涉及到齒輪齒條傳動，結構較為復雜，占用空間較大，同時對路感阻尼電機缺 少控制。
【發明內容】

[0006]本實用新型針對現有技術的不足，提出了一種汽車線控轉向仿真試驗臺架路感模 擬裝置，該裝置采用電子控制單元DSP開發板和阻尼電機控制器控制阻尼電機產生阻尼， 應用于線控轉向仿真試驗臺架，保證駕駛員獲取“真實”路感。
[0007]本實用新型包括方向盤、方向柱支撐座、方向柱、阻尼電機系統、聯軸器、角度傳感 器支架、角度傳感器和電子控制單元DSP開發板。
[0008]所述方向柱的頂部和底部均與方向柱支撐座通過軸承連接，頂部末端與方向盤固 定連接，底部末端設有一體成型的花鍵；方向柱的中部固定設置有阻尼蝸輪。
[0009]所述的阻尼電機系統包括阻尼電機、阻尼蝸桿和阻尼電機控制器；所述的阻尼電 機固定設置在方向柱支撐座上；阻尼電機的輸出軸端固定設置有阻尼蝸桿；阻尼蝸桿與方 向柱上的阻尼蝸輪配合連接；阻尼電機的輸入端與阻尼電機控制器的輸出端連接，阻尼電 機控制器的輸入端與電子控制單元DSP開發板的輸出端連接，電子控制單元DSP開發板的 輸入端與角度傳感器的信號輸出端連接。
[0010]所述聯軸器的一端開設有花鍵孔，花鍵孔與方向柱上的花鍵配合連接；聯軸器的 另一端開設有角度傳感器安裝孔，形成的壁面上開設有貫穿聯軸器外表面的多個緊定螺釘 孔；花鍵孔和角度傳感器安裝孔同軸設置。
[0011]所述的角度傳感器支架為L形板，一個臂固定設置在方向柱支撐座上；角度傳感 器的一端依次設置有一體成型、同軸設置的角度傳感器支撐軸和角度傳感器安裝軸；角度 傳感器支撐軸與角度傳感器支架的另一臂通過軸承連接，角度傳感器安裝軸伸入角度傳感 器安裝孔內；每個緊定螺釘孔內均設置有一個緊定螺釘。
[0012]本實用新型的有益效果:
[0013]1、本實用新型的角度傳感器可以測得方向盤轉角，并將轉角信號轉換為電壓信號 傳遞給電子控制單元DSP開發板，電子控制單元DSP開發板輸出控制路感阻尼的模擬信號， 并傳遞給阻尼電機控制器控制阻尼電機產生阻尼，信號傳遞速度快，避免了彈簧阻尼系統 存在的滯后性。
[0014]2、本實用新型通過改變電子控制單元DSP開發板內部的阻尼控制算法，得到不同 的電機阻尼效果，比較不同的阻尼控制算法獲取最理想的路感效果。
[0015]3、本實用新型可以通過改變電子控制單元DSP開發板的控制算法，調整方向盤不 同極限轉角對阻尼產生的影響。
[0016]4、本實用新型采用阻尼蝸桿和阻尼蝸輪傳遞阻尼，使得阻尼傳遞過程平順、無沖擊。
[0017]5、本實用新型結構簡單，安裝方便，占用空間小。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的立體結構示意圖；
[0019]圖2為本實用新型的平面結構示意圖；
[0020]圖3-1為本實用新型中聯軸器的剖視圖；
[0021]圖3-2為圖3-1的A-A剖視圖；[0022]圖4為本實用新型中方向柱、聯軸器和傳感器的裝配示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0024]如圖1和圖2所示，汽車線控轉向仿真試驗臺架路感模擬裝置包括方向盤1、方向 柱支撐座2、方向柱3、阻尼電機系統、聯軸器5、角度傳感器支架6、角度傳感器7和電子控 制單元DSP開發板8。
[0025]方向柱3的頂部和底部均與方向柱支撐座2通過軸承連接，頂部末端與方向盤I 固定連接，底部末端設有一體成型的花鍵3-1 ;方向柱3的中部固定設置有阻尼蝸輪。
[0026]阻尼電機系統包括阻尼電機4-1、阻尼蝸桿4-2和阻尼電機控制器4-3 ；阻尼電機 4-1固定設置在方向柱支撐座2上；阻尼電機4-1的輸出軸端固定設置有阻尼蝸桿4-2 ;阻 尼蝸桿4-2與方向柱3上的阻尼蝸輪配合連接；阻尼電機4-1的輸入端與阻尼電機控制器 4-3的輸出端連接，阻尼電機控制器4-3的輸入端與電子控制單元DSP開發板8的輸出端連 接，電子控制單元DSP開發板8的輸入端與角度傳感器7的信號輸出端連接。
[0027]如圖3-1和圖3-2所示，聯軸器5的一端開設有花鍵孔5_1，花鍵孔5_1與方向柱 上的花鍵3-1配合連接；聯軸器的另一端開設有角度傳感器安裝孔5-2，形成的壁面上開設 有貫穿聯軸器外表面的三個緊定螺釘孔5-3 ;花鍵孔5-1和角度傳感器安裝孔5-2同軸設 置。
[0028]如圖4所示，角度傳感器支架6為L形板，一個臂固定設置在方向柱支撐座2上； 角度傳感器7的一端依次設置有一體成型、同軸設置的角度傳感器支撐軸7-1和角度傳感 器安裝軸7-2 ;角度傳感器支撐軸7-1與角度傳感器支架的另一臂通過軸承連接，角度傳感 器安裝軸7-2伸入角度傳感器安裝孔5-2內；每個緊定螺釘孔5-3內均設置有一個緊定螺 釘9。
[0029]汽車線控轉向仿真試驗臺架路感模擬裝置的工作過程如下:
[0030]轉動方向盤1，角度傳感器7測得方向盤轉角并將轉角信號轉換為電壓信號傳遞 給電子控制單元DSP開發板8，電子控制單元DSP開發板8通過內部的阻尼控制算法處理后 輸出控制路感阻尼的模擬信號，并傳遞給阻尼電機控制器4-3。阻尼電機控制器4-3從模擬 信號中識別阻尼產生方向和產生阻尼大小，并驅動阻尼電機4-1產生對應的電機阻尼，使 方向盤得到一個反向的作用力，從而獲取路面路感信息。
[0031]汽車線控轉向仿真試驗臺架路感模擬裝置，可針對不同的路況信息，通過改變電 子控制單元DSP開發板8內部的阻尼控制算法和阻尼電機控制器4-3內部的控制程序，在 相同方向盤轉角情況下得到不同的電機阻尼效果，比較不同的阻尼控制算法即可得到最理 想的路感。
【權利要求】
1.汽車線控轉向仿真試驗臺架路感模擬裝置，包括方向盤、方向柱支撐座、方向柱、阻 尼電機系統、聯軸器、角度傳感器支架、角度傳感器和電子控制單元DSP開發板，其特征在 于:所述方向柱的頂部和底部均與方向柱支撐座通過軸承連接，頂部末端與方向盤固定連 接，底部末端設有一體成型的花鍵；方向柱的中部固定設置有阻尼蝸輪；所述的阻尼電機系統包括阻尼電機、阻尼蝸桿和阻尼電機控制器；所述的阻尼電機固 定設置在方向柱支撐座上；阻尼電機的輸出軸端固定設置有阻尼蝸桿；阻尼蝸桿與方向柱 上的阻尼蝸輪配合連接；阻尼電機的輸入端與阻尼電機控制器的輸出端連接，阻尼電機控 制器的輸入端與電子控制單元DSP開發板的輸出端連接，電子控制單元DSP開發板的輸入 端與角度傳感器的信號輸出端連接；所述聯軸器的一端開設有花鍵孔，花鍵孔與方向柱上的花鍵配合連接；聯軸器的另一 端開設有角度傳感器安裝孔，形成的壁面上開設有貫穿聯軸器外表面的多個緊定螺釘孔； 花鍵孔和角度傳感器安裝孔同軸設置；所述的角度傳感器支架為L形板，一個臂固定設置在方向柱支撐座上；角度傳感器的 一端依次設置有一體成型、同軸設置的角度傳感器支撐軸和角度傳感器安裝軸；角度傳感 器支撐軸與角度傳感器支架的另一臂通過軸承連接，角度傳感器安裝軸伸入角度傳感器安 裝孔內；每個緊定螺釘孔內均設置有一個緊定螺釘。
【文檔編號】G01M17/06GK203414285SQ201320394782
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月2日 優先權日:2013年7月2日
【發明者】陳慧鵬, 金紹勛, 陳國金, 胡麗楠 申請人:杭州電子科技大學