一种特种车辆方向盘力反馈装置及其力反馈方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种特种车辆方向盘力反馈装置及其力反馈方法，所述装置包括中轴、机壳、制动机构、传动机构以及微控制器，所述制动机构包括两组电机以及与电机连接的电机驱动电路，所述传动机构包括第一齿轮组和第二齿轮组，所述电机通过第一齿轮组连接中轴向所述中轴输出驱动力或制动力，所述侧板与挡板之间的中轴上设置有转盘，所述中轴通过第二齿轮组驱动所述转盘，该系统可根据当前模拟驾驶中的行车状态、车速以及地形特点等状态信息和环境信息计算反馈力矩，模拟出各种车型在不同行驶状态下的转向力矩，适用范围广，加强了模拟训练中仿真实际驾驶操作的体验感，具有较好的模拟驾驶训练效果。

【技术实现步骤摘要】
一种特种车辆方向盘力反馈装置及其力反馈方法
本专利技术实施例涉及特种车辆模拟驾驶训练
，具体涉及一种特种车辆方向盘力反馈装置及其力反馈方法。
技术介绍
特种车辆，如装甲车、重型卡车、越野车等在进行驾驶训练时，容易受到训练场地、驾驶条件等因素的限制，相应的驾驶训练模拟系统适时出现，在特种车辆驾驶训练模拟系统中，转向系统的设计至关重要，现有的转向系统多以纯机械模拟，电气自动化模拟系统较少，大扭矩、特种车型的专用转向模拟系统更少，在实际特种车辆驾驶过程中，由于当前车辆行驶状态、车速、地形特点等因素的影响，会对方向盘转向系统造成不同程度的反向力矩，现有的转向模拟系统不具备对不同车型在不同行驶状态下的转向力矩的模拟功能，造成模拟训练与实际驾驶操作的体验感差距，模拟驾驶的训练效果差的问题。
技术实现思路
为此，本专利技术实施例提供一种特种车辆方向盘力反馈装置及其力反馈方法，以解决现有的转向模拟系统不具备对不同车型在不同行驶状态下的转向力矩的模拟功能，造成模拟训练与实际驾驶操作的体验感差距，模拟驾驶的训练效果差的问题。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：根据本专利技术实施例的第一方面，提出了一种特种车辆方向盘力反馈装置，所述装置包括中轴、机壳、制动机构、传动机构以及微控制器，所述机壳内设置有挡板和电机安装板，所述中轴一端连接方向盘，所述中轴另一端水平延伸依次贯穿所述机壳的一侧侧板、挡板和电机安装板连接力矩传感器，所述力矩传感器连接光电编码器的转轴，所述光电编码器连接至微控制器，所述制动机构包括两组电机以及与电机连接的电机驱动电路，两组电机安装在电机安装板上部，所述微控制器的信号输出端连接电机驱动电路的信号输入端，所述传动机构包括第一齿轮组和第二齿轮组，所述第一齿轮组设置在挡板与电机安装板之间，所述电机通过第一齿轮组连接中轴向所述中轴输出驱动力或制动力，所述侧板与挡板之间的中轴上设置有转盘，所述第二齿轮组设置在所述侧板与转盘之间，所述中轴通过第二齿轮组驱动所述转盘，所述转盘上部安装有两组限位柱，两组限位柱的下方中间处设置有磁钢，所述挡板底部两侧对称安装有两组霍尔传感器，当所述转盘分别向两侧旋转至两组限位柱分别与挡板底部接触时，所述转盘到达两侧的转动极限位且所述磁钢分别与两组霍尔传感器的检测端接触获得转动极限位信号，两组霍尔传感器均连接至微控制器。进一步地，所述第一齿轮组包括两组第一齿轮和第二齿轮，两组第一齿轮分别与两组电机的电机轴连接，所述第二齿轮套接在所述中轴上并与两组第一齿轮啮合。进一步地，所述第二齿轮组包括第三齿轮、双联齿轮和内齿轮，所述第三齿轮套接在中轴上，所述双联齿轮设置在所述中轴一侧，所述双联齿轮内设置有与所述侧板可转动连接的双联齿轮轴，所述第三齿轮与双联齿轮的前齿啮合，所述内齿轮与双联齿轮的后齿啮合，所述内齿轮设置在所述转盘内并与所述转盘内齿啮合。进一步地，所述侧板与转盘之间设置有用于支撑所述双联齿轮的支撑座，所述支撑座设置在所述双联齿轮的前齿与后齿之间，所述双联齿轮轴贯穿所述支撑座且两者之间设置有轴套。进一步地，所述微控制器的信号输出端通过光耦隔离电路连接电机驱动电路的信号输入端。进一步地，所述电机驱动电路连接有电流检测电路，所述电流检测电路连接至微控制器的ADC采集端。进一步地，所述微控制器通过RS485通讯模块连接上位计算机。进一步地，所述装置还包括用于供电的电源电路，所述机壳的另一侧侧板上设置有DC电源插座和航空插座。进一步地，所述机壳的另一侧侧板上设置有按钮开关。根据本专利技术实施例的第二方面，提出了一种特种车辆方向盘力反馈装置的力反馈方法，所述方法包括：系统上电初始时，微控制器通过电机驱动电路驱动电机旋转，电机通过第一齿轮组驱动中轴旋转，力矩传感器和光电编码器的转轴随转，中轴通过第二齿轮组驱动转盘向一侧旋转；当限位柱旋转至与所述挡板底部接触时，所述转盘到达该侧的转动极限位，挡板上与转盘转动侧同侧的霍尔传感器的检测端与磁钢接触采集到该侧的第一转动极限位信号，并将所述第一转动极限位信号发送至微控制器，微控制器获取光电编码器的采集信号并进行信号归零处理；微控制器通过电机驱动电路驱动电机反向旋转，电机通过第一齿轮组驱动中轴反向旋转，力矩传感器和光电编码器的转轴随转，中轴通过第二齿轮组驱动转盘向另一侧旋转；当另一组限位柱旋转至与所述挡板底部接触时，所述转盘到达另一侧的转动极限位，挡板上与转盘转动侧同侧的另一组霍尔传感器的检测端与磁钢接触采集到另一侧的第二转动极限位信号，并将所述第二转动极限位信号发送至微控制器，微控制器获取光电编码器测得的中轴最大转动角度，计算回正归零点，通过驱动电机并根据光电编码器实时测得的中轴转动角度使方向盘归零回正，完成系统初始化；初始化完成后，模拟驾驶状态下，微控制器根据上位计算机下发的模拟驾驶状态信息和环境信息计算反馈力矩，根据所述反馈力矩驱动电机向中轴输出相应制动力，并通过力矩传感器采集到的实时扭矩进行反馈力矩验证，同时将光电编码器实时采集的中轴转动角度上传至上位计算机。本专利技术实施例具有如下优点：本专利技术实施例提出的一种特种车辆方向盘力反馈装置及其力反馈方法，系统采用电气自动化转向模拟系统，通过双电机向中轴输出驱动力或制动力，控制灵活，力矩传感器能够输出实时力矩，方便反馈调节，光电编码器实时测量当前转向角度，系统具备上电自检功能，自动识别方向盘回正归零点和当前转动角度，适应不同转动圈数和角度的特种车辆的模拟转向，可根据当前模拟驾驶中的行车状态、车速以及地形特点等状态信息和环境信息计算反馈力矩，模拟出各种车型在不同行驶状态下的转向力矩，适用范围广，加强了模拟训练中仿真实际驾驶操作的体验感，具有较好的模拟驾驶训练效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。图1为本专利技术实施例1提供的一种特种车辆方向盘力反馈装置的内部结构示意图；图2为本专利技术实施例1提供的一种特种车辆方向盘力反馈装置的内部俯视结构示意图；图3为图2的A-A向剖视结构示意图；图4为图2的B-B向剖视结构示意图；图5为本专利技术实施例1提供的一种特种车辆方向盘力反馈装置的侧面结构示意图；图6为本专利技术实施例1提供的一种特种车辆方向盘力反馈装置的另一侧面结构示意图；图7为本专利技术实施例1提供的一种特种车辆方向盘力反馈装置的控制原理框图；图8为本专利技术实施例1提供的一种特种车辆方向盘力反馈装置微控制器的电路示意图；图9为本专利技术实施例1提供的一种特种车辆方向盘力反馈装置RS232串口通讯电路示意图；图10为本专利技术实施例1提供的一种特种车辆方向盘力反馈装置光耦隔离电路示意图；图11为本专利技术实施例1提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种特种车辆方向盘力反馈装置，其特征在于，所述装置包括中轴、机壳、制动机构、传动机构以及微控制器，所述机壳内设置有挡板和电机安装板，所述中轴一端连接方向盘，所述中轴另一端水平延伸依次贯穿所述机壳的一侧侧板、挡板和电机安装板连接力矩传感器，所述力矩传感器连接光电编码器的转轴，所述光电编码器连接至微控制器，所述制动机构包括两组电机以及与电机连接的电机驱动电路，两组电机安装在电机安装板上部，所述微控制器的信号输出端连接电机驱动电路的信号输入端，所述传动机构包括第一齿轮组和第二齿轮组，所述第一齿轮组设置在挡板与电机安装板之间，所述电机通过第一齿轮组连接中轴向所述中轴输出驱动力或制动力，所述侧板与挡板之间的中轴上设置有转盘，所述第二齿轮组设置在所述侧板与转盘之间，所述中轴通过第二齿轮组驱动所述转盘，所述转盘上部安装有两组限位柱，两组限位柱的下方中间处设置有磁钢，所述挡板底部两侧对称安装有两组霍尔传感器，当所述转盘分别向两侧旋转至两组限位柱分别与挡板底部接触时，所述转盘到达两侧的转动极限位且所述磁钢分别与两组霍尔传感器的检测端接触获得转动极限位信号，两组霍尔传感器均连接至微控制器。

【技术特征摘要】
1.一种特种车辆方向盘力反馈装置，其特征在于，所述装置包括中轴、机壳、制动机构、传动机构以及微控制器，所述机壳内设置有挡板和电机安装板，所述中轴一端连接方向盘，所述中轴另一端水平延伸依次贯穿所述机壳的一侧侧板、挡板和电机安装板连接力矩传感器，所述力矩传感器连接光电编码器的转轴，所述光电编码器连接至微控制器，所述制动机构包括两组电机以及与电机连接的电机驱动电路，两组电机安装在电机安装板上部，所述微控制器的信号输出端连接电机驱动电路的信号输入端，所述传动机构包括第一齿轮组和第二齿轮组，所述第一齿轮组设置在挡板与电机安装板之间，所述电机通过第一齿轮组连接中轴向所述中轴输出驱动力或制动力，所述侧板与挡板之间的中轴上设置有转盘，所述第二齿轮组设置在所述侧板与转盘之间，所述中轴通过第二齿轮组驱动所述转盘，所述转盘上部安装有两组限位柱，两组限位柱的下方中间处设置有磁钢，所述挡板底部两侧对称安装有两组霍尔传感器，当所述转盘分别向两侧旋转至两组限位柱分别与挡板底部接触时，所述转盘到达两侧的转动极限位且所述磁钢分别与两组霍尔传感器的检测端接触获得转动极限位信号，两组霍尔传感器均连接至微控制器。2.根据权利要求1所述的一种特种车辆方向盘力反馈装置，其特征在于，所述第一齿轮组包括两组第一齿轮和第二齿轮，两组第一齿轮分别与两组电机的电机轴连接，所述第二齿轮套接在所述中轴上并与两组第一齿轮啮合。3.根据权利要求1所述的一种特种车辆方向盘力反馈装置，其特征在于，所述第二齿轮组包括第三齿轮、双联齿轮和内齿轮，所述第三齿轮套接在中轴上，所述双联齿轮设置在所述中轴一侧，所述双联齿轮内设置有与所述侧板可转动连接的双联齿轮轴，所述第三齿轮与双联齿轮的前齿啮合，所述内齿轮与双联齿轮的后齿啮合，所述内齿轮设置在所述转盘内并与所述转盘内齿啮合。4.根据权利要求3所述的一种特种车辆方向盘力反馈装置，其特征在于，所述侧板与转盘之间设置有用于支撑所述双联齿轮的支撑座，所述支撑座设置在所述双联齿轮的前齿与后齿之间，所述双联齿轮轴贯穿所述支撑座且两者之间设置有轴套。5.根据权利要求1所述的一种特种车辆方向盘力反馈装置，其特征在于，所述微控制器的信号输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雪枫，崔培华，王栋，闫波，
申请(专利权)人：刘雪枫，
类型：发明
国别省市：江苏,32