CN103863437B - 一种车辆模拟驾驶器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车辆模拟驾驶器，属于载运工具技术的领域。驾驶器还包括带振动和运动功能的座椅系统，带振动和运动功能的座椅系统包括弹性装置和上下颠簸踏板，弹性装置是在上支架和下支架之间安装有弹簧的推动立柱，座椅安装在上支架上，上下颠簸踏板通过后立柱铰接在车架上，上下颠簸踏板的一端通过轴承固定在上支架的下表面；带振动和运动功能的座椅系统还包括滑轨装置和三角转动盘，滑轨装置是座椅通过滑块安装下支架在车架的滑轨上，三角转动盘由三条交汇在一点并相互呈120°的边组成，三角转动盘安装在车架上并保持其转动，三角转动盘的其中一端通过调心轴承连接推动拉杆的一端，推动拉杆的另一端铰接在推动立柱上。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆模拟驾驶器，属于载运工具技术的领域。
背景技术
随电磁感应式防撞安全帽带技术的发展与应用，为方便实验与测试数据，需要一种成本低廉可以模拟车辆前后震动、上下颠簸、转向制动和直线加速的车辆模拟驾驶器，本发明为电磁感应式防撞安全帽带技术提供了一个较好的实验平台。相对于液压和电动的多自由度平台的力学性能好、承载能力强、噪声小、与实车结构接近,但是工程造价高、维护成本高、系统控制比较复杂。对于小型试验来说液压和电动成本过高，不适合简单便宜的试验原则。本发明以成本低廉、结构简单、多自由度的模拟环境而产生，给电磁感应式防撞安全帽带技术提供了方便的研究条件。
本发明采用机械的方法基本实现车辆的动态效果，大大的方便了车辆的安全驾驶系统和车辆静态演示设备的研发与制造。
发明内容
本发明的目的是提供一种辆模拟驾驶器，是一种车身紧凑、制造成本低廉、模拟车辆运动的复杂环境的多自由度的汽车驾驶器，它能够在外力的条件下模拟车辆行驶在不同环境中的上下颠簸、前后摆动、紧急刹车、转向和直线加速的基本行驶条件，从而可以完全符合电磁感应式防撞安全帽带技术的实验要求。
本发明的技术方案是：驾驶器包括前轮转向系统，还包括带振动和运动功能的座椅系统，带振动和运动功能的座椅系统包括弹性装置和上下颠簸踏板17，弹性装置是在上支架34和下支架之间安装有弹簧的推动立柱14，座椅安装在上支架34上，上下颠簸踏板17通过后立柱33铰接在车架上，上下颠簸踏板17的一端通过轴承固定在上支架34的下表面；带振动和运动功能的座椅系统还包括滑轨装置和三角转动盘16，滑轨装置是座椅通过滑块11安装下支架12在车架的滑轨10上，三角转动盘16由三条交汇在一点并相互呈120°的边组成，三角转动盘16安装在车架上并保持其转动，三角转动盘16的其中一端通过调心轴承32连接推动拉杆15的一端，推动拉杆的另一端铰接在推动立柱14上。
所述前轮转向系统包括车轮转向系统和方向盘转向系统，车轮转向系统的前轮1通过轮芯21分别与制动盘20、制动钳24和立柱座25连接，立柱23通过前吊耳26和后吊耳27固定在车架上，轮芯21固定在后吊耳27上；方向盘转向系统包括方向盘8、转向柱6、万向节5和方向机4，方向盘8通过方向盘支架9安装在车架上，方向盘通过转向柱支座7安装的转向柱6、万向节5、安装在车架的横向拉杆28上的方向机4调整方向，方向机4通过横向拉杆28和立柱座25连接来控制转向。轮芯21安装在前轮1的轮毂22上。
所述驾驶器的前轮前端安装有保险杆2，保险杆2通过支架29安装在前端车架上。
所述驾驶器还包括有脚踏板3，脚踏板3安装在前车轮的车架上。
所述上下颠簸踏板17铰接后立柱33的分界点是按照前后力臂之比为1:2划分的。mg*1=F*2，用脚踩后面的踏板只要出mg/2即可以实现上下颠簸，大大的减少了能源的消耗。前面座椅上下颠簸最大为10cm，由10cm*1=L*2，后面的踏板只要5cm即可满足车辆行驶中的上下颠簸的自由度。在上支架板和下支架板之间有弹簧13，当上下颠簸时能产生不同幅度的颠簸，大大的加大了仿真车辆行驶环境的相似度，使上面的实验员得出的实验数据也更加准确。
所述三角转动盘16通过后轴承35和车架连接，通过调心轴承36、推动拉杆15和推动立柱14以及座椅18连接。在座椅18滑行到最远处是三角转动盘16的一边和水平面成5°，当滑行到最近处时是和水平面成30°，滑行距离为37.3cm，刚好满足前后震动的实验数据的需要。同时以固定的速度转动三角转动盘16，座椅会产生变化不同的速度，进一步仿真了实验的真实性。采用三角转动盘16三条边互成120°，只要单向转动三角转动盘16就能实现座椅18的往复无规则的运动，简单方便易操作。
所述驾驶器的座椅包括座椅靠背18和座椅靠枕19，电磁式感应式防撞安全帽带安装在座椅靠枕19上。（如图1所示，电磁式感应式防撞安全帽带包括帽子30和帽带31）
本发明分为五大车辆行驶模型的基本模拟条件：
(1)车辆在行驶条件中会发生上下颠簸的基本运动姿态。本发明的后部有一个上下震动器，利用人不断地踩动会产生不同频率的震动，相比电动会更加的切合车辆行驶的姿态。
(2)车辆由于驾驶员的驾驶和道路的原因，会使驾驶员产生一个相对座椅前后摆动的运动规律。本发明的尾部有一个互相成120度的三角支架盘，在外力的条件下会产生不规则的前后运动，以达到车辆在行驶中导致驾驶员前后运动的姿态。
(3)车辆在行驶中由于道路条件必然会产生制动。本发明用于安装前刹车盘。从而能够便于研究从踏下制动踏板到所能产生的制动器制动力之间的数学关系。汽车动力学仿真中的制动系模型,一般通过试验数据,拟合出制动器制动力与制动器踏板位移之间的关系，从而模拟车辆运动刹车的姿态。
(4)直线行驶是汽车行驶过程中最基本的运动方式。在直线行驶过程中,汽车速度的变化与汽车的驱动力、滚动阻力、制动力、坡度阻力和风阻力有关。本发明能够在外力的驱动下达到车辆的行驶条件模拟，从而模拟车辆直线运动的姿态。
(5)本发明装有方向机，可以模拟汽车转向系统，便于对车辆的转向稳点性、安全性及可靠性的研究。汽车行驶方向模型可看作汽车转角与方向盘转角之间的函数关系,首先假设汽车转向系统为一个刚性系统,汽车行驶方向的改变无延迟地跟随方向盘转角的控制。车辆转向系统的功能是使驾驶员通过操作方向盘来使前轮转向,实现车辆的转向运动，从而模拟车辆转向运动的姿态。
本发明的有益效果是：（1）座椅可以根据三角转动盘的转动来沿滑轨10前后无规则的运动；（2）座椅能过通过上下颠簸踏板17和弹簧13来实现上下颠簸和减震的效果；（3）方向盘通过方向盘支架9来调节高度和角度，方便可靠：（4）方向机4通过横向拉杆24连接立柱座25来实现转向结构简单可靠，成本低廉：（5）车身具有小巧、灵活、多自由度的特点及经济和可靠的特性，可模拟车辆行驶实验环境的车架具有真正的实用性，便于操作，易于推广，多试验效果的结构。
附图说明
图1是本发明测试结构示意图；
图2是本发明转向系统结构示意图；
图3是本发明座椅运动结构示意图；
图4是本发明座椅振动结构示意图；
图5是本发明前轮安装结构示意图；
图6是本发明三角转动盘工作原理示意图。
图中：1-前轮、2-保险杆、3-脚踏板、4-方向机、5-万向节、6-转向柱、7-转向柱支座、8-方向盘、9-方向盘支架、10-滑轨、11-滑块、12-下支架、13-弹簧、14-推动立柱、15-推动拉杆、16-三角转动盘、17-上下颠簸踏板、18-座椅靠背、19-座椅靠枕、20-制动盘、21-轮芯、22-轮毂、23-立柱、24-制动钳、25-立柱座、26-前吊耳、27-后吊耳、28-横向拉杆、29-支架、30-帽子、31-帽带、32-调心轴承、33-后立柱、34-上支架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施方式一：如图1至6所示，本实施方式的驾驶器包括前轮转向系统，还包括带振动和运动功能的座椅系统，带振动和运动功能的座椅系统包括弹性装置和上下颠簸踏板17，弹性装置是在上支架34和下支架之间安装有弹簧的推动立柱14，座椅安装在上支架34上，上下颠簸踏板17通过后立柱33铰接在车架上，上下颠簸踏板17的一端通过轴承固定在上支架34的下表面；带振动和运动功能的座椅系统还包括滑轨装置和三角转动盘16，滑轨装置是座椅通过滑块11安装下支架12在车架的滑轨10上，三角转动盘16由三条交汇在一点并相互呈120°的边组成，三角转动盘16安装在车架上并保持其转动，三角转动盘16的其中一端通过调心轴承32连接推动拉杆15的一端，推动拉杆的另一端铰接在推动立柱14上。前轮转向系统包括车轮转向系统和方向盘转向系统，车轮转向系统的前轮1通过轮芯21分别与制动盘20、制动钳24和立柱座25连接，立柱23通过前吊耳26和后吊耳27固定在车架上，轮芯21固定在后吊耳27上；方向盘转向系统包括方向盘8、转向柱6、万向节5和方向机4，方向盘8通过方向盘支架9安装在车架上，方向盘通过转向柱支座7安装的转向柱6、万向节5、安装在车架的横向拉杆28上的方向机4调整方向，方向机4通过横向拉杆28和立柱座25连接来控制转向。轮芯21安装在前轮1的轮毂22上。驾驶前的前轮前端安装有保险杆2，保险杆2通过支架29安装在前端车架上。驾驶器还包括有脚踏板3，脚踏板3安装在前车轮的车架上。上下颠簸踏板17铰接后立柱33的分界点是按照前后力臂之比为1:2划分的。三角转动盘16通过后轴承35和车架连接，通过调心轴承36、推动拉杆15和推动立柱14以及座椅18连接。在座椅18滑行到最远处是三角转动盘16的一边和水平面成5°，当滑行到最近处时是和水平面成30°，滑行距离为37.3cm，刚好满足前后震动的实验数据的需要。同时以固定的速度转动三角转动盘16，座椅会产生变化不同的速度，进一步仿真了实验的真实性。采用三角转动盘16三条边互成120°，只要单向转动三角转动盘16就能实现座椅18的往复无规则的运动，简单方便易操作。驾驶器的座椅包括座椅靠背18和座椅靠枕19，电磁式感应式防撞安全帽带安装在座椅靠枕19上。
实施方式二：如图1至6所示，本实施方式的驾驶器包括前轮转向系统，还包括带振动和运动功能的座椅系统，带振动和运动功能的座椅系统包括弹性装置和上下颠簸踏板17，弹性装置是在上支架34和下支架之间安装有弹簧的推动立柱14，座椅安装在上支架34上，上下颠簸踏板17通过后立柱33铰接在车架上，上下颠簸踏板17的一端通过轴承固定在上支架34的下表面；带振动和运动功能的座椅系统还包括滑轨装置和三角转动盘16，滑轨装置是座椅通过滑块11安装下支架12在车架的滑轨10上，三角转动盘16由三条交汇在一点并相互呈120°的边组成，三角转动盘16安装在车架上并保持其转动，三角转动盘16的其中一端通过调心轴承32连接推动拉杆15的一端，推动拉杆的另一端铰接在推动立柱14上。前轮转向系统包括车轮转向系统和方向盘转向系统，车轮转向系统的前轮1通过轮芯21分别与制动盘20、制动钳24和立柱座25连接，立柱23通过前吊耳26和后吊耳27固定在车架上，轮芯21固定在后吊耳27上；方向盘转向系统包括方向盘8、转向柱6、万向节5和方向机4，方向盘8通过方向盘支架9安装在车架上，方向盘通过转向柱支座7安装的转向柱6、万向节5、安装在车架的横向拉杆28上的方向机4调整方向，方向机4通过横向拉杆28和立柱座25连接来控制转向。轮芯21安装在前轮1的轮毂22上。驾驶前的前轮前端安装有保险杆2，保险杆2通过支架29安装在前端车架上。驾驶器还包括有脚踏板3，脚踏板3安装在前车轮的车架上。上下颠簸踏板17铰接后立柱33的分界点是按照前后力臂之比为1:2划分的。三角转动盘16通过后轴承35和车架连接，通过调心轴承36、推动拉杆15和推动立柱14以及座椅18连接。在座椅18滑行到最远处是三角转动盘16的一边和水平面成5°，当滑行到最近处时是和水平面成30°，滑行距离为37.3cm，刚好满足前后震动的实验数据的需要。同时以固定的速度转动三角转动盘16，座椅会产生变化不同的速度，进一步仿真了实验的真实性。采用三角转动盘16三条边互成120°，只要单向转动三角转动盘16就能实现座椅18的往复无规则的运动，简单方便易操作。
实施方式三如图1至6所示，本实施方式的驾驶器包括前轮转向系统，还包括带振动和运动功能的座椅系统，带振动和运动功能的座椅系统包括弹性装置和上下颠簸踏板17，弹性装置是在上支架34和下支架之间安装有弹簧的推动立柱14，座椅安装在上支架34上，上下颠簸踏板17通过后立柱33铰接在车架上，上下颠簸踏板17的一端通过轴承固定在上支架34的下表面；带振动和运动功能的座椅系统还包括滑轨装置和三角转动盘16，滑轨装置是座椅通过滑块11安装下支架12在车架的滑轨10上，三角转动盘16由三条交汇在一点并相互呈120°的边组成，三角转动盘16安装在车架上并保持其转动，三角转动盘16的其中一端通过调心轴承32连接推动拉杆15的一端，推动拉杆的另一端铰接在推动立柱14上。前轮转向系统包括车轮转向系统和方向盘转向系统，车轮转向系统的前轮1通过轮芯21分别与制动盘20、制动钳24和立柱座25连接，立柱23通过前吊耳26和后吊耳27固定在车架上，轮芯21固定在后吊耳27上；方向盘转向系统包括方向盘8、转向柱6、万向节5和方向机4，方向盘8通过方向盘支架9安装在车架上，方向盘通过转向柱支座7安装的转向柱6、万向节5、安装在车架的横向拉杆28上的方向机4调整方向，方向机4通过横向拉杆28和立柱座25连接来控制转向。轮芯21安装在前轮1的轮毂22上。驾驶前的前轮前端安装有保险杆2，保险杆2通过支架29安装在前端车架上。上下颠簸踏板17铰接后立柱33的分界点是按照前后力臂之比为1:2划分的。三角转动盘16通过后轴承35和车架连接，通过调心轴承36、推动拉杆15和推动立柱14以及座椅18连接。采用三角转动盘16三条边互成120°，只要单向转动三角转动盘16就能实现座椅18的往复无规则的运动，简单方便易操作。驾驶器的座椅包括座椅靠背18和座椅靠枕19，电磁式感应式防撞安全帽带安装在座椅靠枕19上。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (5)
1.一种车辆模拟驾驶器，包括前轮转向系统，其特征在于：还包括带振动和运动功能的座椅系统，带振动和运动功能的座椅系统包括弹性装置和上下颠簸踏板（17），弹性装置是在上支架（34）和下支架之间安装有弹簧的推动立柱（14），座椅安装在上支架（34）上，上下颠簸踏板（17）通过后立柱（33）铰接在车架上，上下颠簸踏板（17）的一端通过轴承固定在上支架（34）的下表面；带振动和运动功能的座椅系统还包括滑轨装置和三角转动盘（16），滑轨装置是座椅通过滑块（11）安装下支架（12）在车架的滑轨（10）上，三角转动盘（16）由三条交汇在一点并相互呈120°的边组成，三角转动盘（16）安装在车架上并保持其转动，三角转动盘（16）的其中一端通过调心轴承（32）连接推动拉杆（15）的一端，推动拉杆的另一端铰接在推动立柱（14）上。
2.根据权利要求1所述的车辆模拟驾驶器，其特征在于：所述前轮转向系统包括车轮转向系统和方向盘转向系统，车轮转向系统的前轮（1）通过轮芯（21）分别与制动盘（20）、制动钳（24）和立柱座（25）连接，立柱（23）通过前吊耳（26）和后吊耳（27）固定在车架上，轮芯（21）固定在后吊耳（27）上；方向盘转向系统包括方向盘（8）、转向柱（6）、万向节（5）和方向机（4），方向盘（8）通过方向盘支架（9）安装在车架上，方向盘通过转向柱支座（7）安装的转向柱（6）、万向节（5）、安装在车架的横向拉杆（28）上的方向机（4）调整方向，方向机（4）通过横向拉杆（28）和立柱座（25）连接控制转向。
3.根据权利要求1所述的车辆模拟驾驶器，其特征在于：所述驾驶器的前轮前端安装有保险杆（2），保险杆（2）通过支架（29）安装在前端车架上。
4.根据权利要求1所述的车辆模拟驾驶器，其特征在于：所述驾驶器还包括有脚踏板（3），脚踏板（3）安装在前车轮的车架上。
5.根据权利要求1所述的车辆模拟驾驶器，其特征在于：所述上下颠簸踏板（17）铰接后立柱（33）的分界点是按照前后力臂之比为1:2划分的。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Granted publication date: 20160330 |