一种转角高精度检测的转向力感模拟装置，包括底板、以方向盘、转矩传感器、转角放大装置、转向限位装置、磁粉制动器和力矩电机；方向盘转轴贯穿第一轴承座并与转矩传感器输入轴相连，转矩传感器输出轴与转角放大装置输入端相连，转角放大装置为对称式结构，转角放大装置输出端通过第三联轴器与转向限位装置输入端相连，转向限位装置为对称式结构，转向限位装置输出端安装有磁粉制动器，并通过第四联轴器与力矩电机相连，第一轴承座通过第一支架安装在底板上，转矩传感器通过第二支架安装在底板上，磁粉制动器通过第一挂架安装在底板上，力矩电机通过第二挂架安装在底板上。本发明专利技术结构紧凑，易于布置安装，尤其适合空间狭小的驾驶模拟器。驶模拟器。驶模拟器。
【技术实现步骤摘要】
一种转角高精度检测的转向力感模拟装置
[0001]本专利技术涉及车辆驾驶模拟器
，尤其涉及一种转角高精度检测的转向力感模拟装置。
技术介绍
[0002]车辆驾驶模拟器利用虚拟现实仿真技术创建虚拟驾驶环境，主要应用于驾驶训练、游戏娱乐、科学研究和国防军事等领域。模拟器通过逼真的视景显示、音效和虚拟操纵系统等技术来模拟真实驾驶场景，提供与实际相似的驾驶体验。然而，为了更加逼真地模拟驾驶状况，车辆驾驶模拟器需要具备力感反馈，以模拟车辆在行驶过程中由于路面状况、车辆状态和转向盘转角等因素变化而产生的转向力。因此，优秀的车辆驾驶模拟器需要具有沉浸感和友好的人机交互性，并能模拟真实的驾驶力感反馈，例如方向盘、油门踏板、制动踏板和离合器等操作部件的力感，同时这些操作还要能够实时流畅地驱动视景系统。
[0003]在车辆驾驶模拟器中，方向盘转向模拟装置是力感模拟和视景驱动的核心部件，也是人机交互的关键装置，直接影响驾驶的沉浸感和真实感。由于行驶路况和运行工况的复杂性，方向盘转向模拟装置对于工程车辆、军用车辆等特种车辆驾驶模拟器的研究与开发而言尤为重要。转向模拟装置需要模拟不同类型车辆在不同工况下驾驶员的转向力感，包括平稳转向、急速转向、微小角度转向和大角度转向等，同时需要流畅地驱动视景系统。
[0004]虽然车辆驾驶模拟器转向模拟装置的结构形式多种多样，但基本上都是利用单个光电编码器直接检测方向盘的转角来计算力矩电机输出的反馈力矩。这种检测方式的不足在于，方向盘微小转角时的反馈力矩输出不灵敏；方向盘正反转快速连续切换时力感输出不平顺，存在明显的顿挫感，所驱动的视景系统运行流畅性欠佳，影响了车辆驾驶模拟器的沉浸感和真实感。
技术实现思路
[0005]为克服上述问题，本专利技术提供一种转角高精度检测的转向力感模拟装置。
[0006]本专利技术采用的技术方案是：一种转角高精度检测的转向力感模拟装置，包括底板、以及沿底板长度方向依次设置的方向盘、转矩传感器、转角放大装置、转向限位装置、磁粉制动器和力矩电机；
[0007]所述方向盘转轴贯穿第一轴承座，通过第一联轴器与所述转矩传感器输入轴相连，所述转矩传感器输出轴通过第二联轴器与所述转角放大装置输入端相连，所述转角放大装置为对称式结构，所述转角放大装置输出端通过第三联轴器与所述转向限位装置输入端相连，所述转向限位装置为对称式结构，所述转向限位装置输出端安装有所述磁粉制动器，并通过第四联轴器与所述力矩电机相连，所述第一轴承座通过第一支架安装在所述底板上，所述转矩传感器通过第二支架安装在所述底板上，所述磁粉制动器通过第一挂架安装在所述底板上，所述力矩电机通过第二挂架安装在所述底板上；
[0008]所述转角放大装置获得方向盘转角和转速信号，转矩传感器测量的方向盘转矩信
号，根据方向盘转角和转速信号、以及转矩信号对力矩电机输出的时变转矩进行闭环控制；力矩电机输出的时变转矩与磁粉制动器输出的恒定力矩相加合成方向盘的总反馈力矩；所述限位装置模拟方向盘左转、右转打到底的状态。
[0009]进一步，所述转角放大装置包括放大主轴、输入大齿轮、输出小齿轮、放大从轴和光电编码器，所述放大主轴输入端通过所述第二联轴器与所述转矩传感器输出轴相连，所述放大主轴由两个第二轴承座进行支撑，所述输入大齿轮安装在所述放大主轴上且位于两个所述第二轴承座中间，所述输入大齿轮两侧对称啮合两个所述输出小齿轮，两个所述输出小齿轮分别安装在两根所述放大从轴上，所述放大从轴两端通过两个第三轴承座进行支撑；两个所述光电编码器分别安装在两根所述放大从轴一端，所述光电编码器通过第三挂架安装在所述底板上，所述第二轴承座和所述第三轴承座通过第三支架安装在所述底板上。
[0010]进一步，所述限位装置包括限位主轴、输入小齿轮、限位大齿轮和限位从轴，所述限位主轴输入端通过所述第三联轴器与所述转角放大装置的所述放大主轴相连，所述限位主轴由两个第四轴承座进行支撑，所述输入小齿轮安装在所述限位主轴上且位于两个所述第四轴承座中间，所述输入小齿轮两侧对称啮合两个所述限位大齿轮，两个所述限位大齿轮分别安装在两根所述限位从轴上，所述限位从轴两端通过两个第五轴承座进行支撑，所述第四轴承座和所述第五轴承座通过第四支架安装在所述底板上，所述限位主轴输出端贯穿所述磁粉制动器，通过所述第四联轴器与所述力矩电机相连；
[0011]所述限位大齿轮为不完全齿轮，轮缘上设有一小段无齿的锁止弧，当所述转向力感模拟装置处于复位状态，或者方向盘没有转动时，限位大齿轮的锁止弧正对限位大齿轮与输入小齿轮的啮合处。
[0012]本专利技术的有益效果是：
[0013](1)通过转角放大装置中输入大齿轮和输出小齿轮的增速传动作用，可以放大方向盘的转角和转速，尤其是微小转角和转速，可以实现转角和转速的高精度、高灵敏度测量，驱动虚拟视景更加顺畅地运行。
[0014](2)两个电编码器同时对放大的转角和转速信号进行检测，利用叠加平均效应可以降低信号误差和噪声，防止信号脉冲丢失，尤其是在方向盘正反转连续快速切换时，可以得到更准确平顺的转角和转速信号，从而实现方向盘反馈力矩更加精准的控制，增强驾驶员在虚拟驾驶时的真实感和沉浸感。
[0015](3)本专利技术结构紧凑，易于布置安装，尤其适合空间狭小的驾驶模拟器。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的总体示意图；
[0017]图2为本专利技术的转角放大装置示意图；
[0018]图3为本专利技术的转向限位装置示意图。
[0019]附图标记说明：1、底板；2、方向盘；3、转矩传感器；4、转角放大装置；5、转向限位装置；6、磁粉制动器；7、力矩电机；11、第一轴承座；12、第一联轴器；13、第二联轴器；14、第三联轴器；15、第四联轴器；21、第一支架；22、第二支架；23、第一挂架；24、第二挂架；41、放大主轴；42、输入大齿轮；43、输出小齿轮；44、放大从轴；45、光电编码器；401、第二轴承座；
402、第三轴承座；403、第三挂架；404、第三支架；51、限位主轴；52、输入小齿轮；53、限位大齿轮；54、限位从轴；501、第四轴承座；502、第五轴承座；503、第四支架；504、锁止弧。
具体实施方式
[0020]下面将结合附图对本专利技术专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]在本专利技术的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种转角高精度检测的转向力感模拟装置，其特征在于：包括底板(1)、以及沿底板(1)长度方向依次设置的方向盘(2)、转矩传感器(3)、转角放大装置(4)、转向限位装置(5)、磁粉制动器(6)和力矩电机(7)；所述方向盘(2)转轴贯穿第一轴承座(11)，通过第一联轴器(12)与所述转矩传感器(3)输入轴相连，所述转矩传感器(3)输出轴通过第二联轴器(13)与所述转角放大装置(4)输入端相连，所述转角放大装置(4)为对称式结构，所述转角放大装置(4)输出端通过第三联轴器(14)与所述转向限位装置(5)输入端相连，所述转向限位装置(5)为对称式结构，所述转向限位装置(5)输出端安装有所述磁粉制动器(6)，并通过第四联轴器(15)与所述力矩电机(7)相连，所述第一轴承座(11)通过第一支架(21)安装在所述底板(1)上，所述转矩传感器(3)通过第二支架(22)安装在所述底板(1)上，所述磁粉制动器(6)通过第一挂架(23)安装在所述底板(1)上，所述力矩电机(7)通过第二挂架(24)安装在所述底板(1)上；所述转角放大装置(4)获得方向盘(2)转角和转速信号，转矩传感器(3)测量的方向盘(2)转矩信号，根据方向盘(2)转角和转速信号、以及转矩信号对力矩电机(7)输出的时变转矩进行闭环控制；力矩电机(7)输出的时变转矩与磁粉制动器(6)输出的恒定力矩相加合成方向盘(2)的总反馈力矩；所述限位装置(5)模拟方向盘(2)左转、右转打到底的状态。2.如权利要求1所述的一种转角高精度检测的转向力感模拟装置，其特征在于：所述转角放大装置(4)包括放大主轴(41)、输入大齿轮(42)、输出小齿轮(43)、放大从轴(44)和光电编码器(45)，所述放大主轴(41)输入端通过所述第二联轴器(13)与所述转矩传感器(3)输出轴相连，所述放大主轴(41)由两个第二轴承座(4...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭远晶，杨友东，姜少飞，金晓航，鲍雨梅，林勇，
申请(专利权)人：浙江工业大学之江学院，
类型：发明
国别省市：
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