Steering wheel for driving simulator; state of the art and mechanical design

This thesis aims at describing the state of the art of force-feedback steering wheel systems. Context, meaning, different macroscopic categories and the relative descriptions are explained in an introduction chapter The mathematical model of the steering torque felt by the driver due to the mechanical interaction is elaborated in the following chapter. Then a wide exhibition and detailed description of commercial and literal solutions are carried out so that a benchmark can be identified. Finally, after having sized the actuator to reach better performances than the benchmark product a mechanical design is proposed with more alternatives. Driving tests simulating extreme driving conditions are reported to provide the necessary information (e.g forces and torques) for the mechanical design. The main goal of this thesis is to be propaedeutic for the complete realization of a functional and improved force-feedback steering wheel.

Questa tesi si propone di descrivere lo stato dell'arte dei sistemi di volante force-feedback. Contesto, significato, diverse categorie macroscopiche e le relative descrizioni sono spiegate in un capitolo introduttivo Il modello matematico della coppia sterzante percepita dal guidatore a causa delle interazioni meccaniche è elaborata nel capitolo successivo. Poi un'ampia esposizione e una dettagliata descrizione delle soluzioni commerciali e letterali vengono realizzate in modo da poter identificare un benchmark. Infine, dopo aver dimensionato l'attuatore per raggiungere prestazioni migliori rispetto al prodotto di riferimento, viene proposto un progetto meccanico con più alternative. Prove di guida che simulano le condizioni di guida estrema sono riportate per fornire le informazioni necessarie (ad es. forze e momenti) per il disegno meccanico. L'obiettivo principale di questa tesi è quello di essere propedeutico alla realizzazione completa di un volante force-feedback funzionale e migliorato.