線控轉向車輛方向盤限位機構的製作方法

2023-09-27 07:01:20

專利名稱：線控轉向車輛方向盤限位機構的製作方法
技術領域：
線控轉向車輛方向盤限位機構技術領域[0001 ] 本實用新型涉及一種限位機構，具體地說是一種線控轉向車輛方向盤限位機構。
背景技術：
[0002]轉向系統的功用是操縱車輛的行駛方向，系統應能根據需要保持車輛穩定地沿直線行駛，並能根據要求靈活地改變行駛方向。對轉向系統的基本要求是操縱輕便靈活、工作穩定可靠、使用經濟耐久，轉向性能是保證車輛安全行駛，減輕駕駛員的勞動強度，提高作業生產率的重要因素。[0003]隨著應用場合工況要求的提高和現代技術的發展，車輛各方面性能需要進一步提高，尤其是在轉向系統方面，提出了轉向穩定可靠、操作輕便靈活、轉向功率足夠大等的技術要求，而在工程車輛中原有的轉向系統中存在著靈敏度不可調節、沒有路感等問題。為提高車輛轉向性能，科技工作者致力於研究線控轉向技術。它是通過微電子技術連接並控制轉向系統的各個元件來代替傳統的機械或液壓連接。由於取消了方向盤和轉向輪之間的機械連接，完全擺脫了傳統轉向系統的各種限制，因此使車輛的設計、裝配大為簡化，而且還可以自由設計車輛轉向的力傳遞特性和角傳遞特性，是車輛轉向系統的重大革新。線控轉向技術採用傳感器記錄駕駛者的轉向數據，然後通過數據線將信號傳遞給車上的微控制單元MCU，MCU綜合有關的信號做出判斷，發出控制車輛轉向的指令，然後MCU檢測車輛轉過的角度信號與給定指令比較，構成閉環反饋控制，實現穩定、安全高性能的轉向動作。在一些工程車輛的線控轉向系統中方向盤的轉動角度範圍可以根據實際工況進行調節，在高速行駛工況時，方向盤順時針或逆時針轉動範圍為900°，單方向連續轉動900°時，就達到車輛右全轉向或左全轉向的位置，在低速裝載作業時，方向盤順時針或逆時針轉動範圍為180°，單方向連續轉動180°時，就達到車輛右全轉向或左全轉向的位置，當方向盤轉到極限位置時需要有機械裝置進行限位。現有的技術方案是方向盤帶動齒輪轉動，從而使與之嚙合的齒條移動，通過在不同位置設置擋塊來限定齒條的極限位置，來實現轉向模式的切換。由於方向盤轉動的角度大，故齒條的尺寸和所需的工作空間就會很大，然而駕駛室底板的空間有限，不易進行設計安裝。在現有的技術方案中，方向盤必須回正到車輛可以直線行駛狀態時的初始位置才能實現一種轉向模式向另一種轉向模式的切換，缺少了實用性和靈活性。[0004]因此設計一種線控轉向車輛方向盤限位機構變得非常有必要，有利於推動線控轉向系統的開發、研製與應用。`發明內容[0005]本實用新型提供的線控轉向車輛方向盤限位機構，能夠可靠地實現方向盤在任意位置時轉向模式的切換，且限位準確，又能減少限位機構的長度，從而減小整個方向盤裝置的體積，節省安裝空間。[0006]為了解決上述技術問題，本實用新型採用下述技術方案:雙向液壓泵固定安裝在箱體的底部，主動齒輪軸的下端通過聯軸器與雙向液壓泵的輸入軸固定聯接，主動齒輪固定安裝在主動齒輪軸上，從動齒輪軸通過軸承安裝在箱體上部的軸承座內，從動齒輪固定安裝在從動齒輪軸上，主動齒輪與從動齒輪嚙合傳動安裝，角位移傳感器固定安裝在箱體的底部，角位移傳感器的輸入軸通過聯軸器與從動齒輪軸的下端固定聯接，該機構主要包括槽輪、撥銷盤、撥銷、槽輪軸、支撐座、彈簧、凸輪、從動架、限位擋塊和電機，所述撥銷盤固定聯接在主動齒輪軸上，所述支撐座固定安裝在箱體的底部，所述槽輪軸通過軸承安裝在箱體下部的軸承座內，所述槽輪固定安裝在槽輪軸上，所述槽輪底部沿圓周方向設置有一個長凹槽，又在長凹槽的長度方向中心位置沿圓周方向對稱設置一個短凹槽，所述長凹槽的長度方向中心位置與短凹槽的長度方向中心位置相同，所述撥銷固定安裝在撥銷盤上，所述撥銷盤與槽輪傳動配合安裝，撥銷盤轉動的過程中撥銷可以進入槽輪的徑向槽帶動槽輪轉動，當撥銷退出槽輪的徑向槽時，撥銷盤轉動但不帶動槽輪轉動，撥銷盤徑向外端的圓柱面與槽輪的圓柱面相切合使槽輪定位保持不動，所述限位擋塊動配合安裝在支撐座上端的滑道內，所述限位擋塊為階梯形狀，所述彈簧為壓縮彈簧，所述彈簧安裝在支撐座上端的滑道內，所述彈簧的下端與滑道內的環臺接觸、另一端與限位擋塊的階梯面接觸，所述從動架固定聯接在限位擋塊的下端，所述電機固定聯接在支撐座上，所述凸輪固定聯接在電機的輸出軸上，所述凸輪的外輪廓與從動架底部內表面動配合接觸。[0007]所述電機為舵機電機。1-1線是一條垂直通過主動齒輪軸軸心線和槽輪軸心線的安裝標誌線，0-0線是一條垂直通過主動齒輪軸軸心線，且垂直於1-1線的安裝標誌線，所述撥銷盤上有一個撥銷，安裝時撥銷的軸心線與1-1線垂直相交、平行於主動齒輪軸(4)的軸心線，且撥銷與槽輪分居0-0兩側。當方向盤處於車輛可以直線行駛狀態的位置時，槽輪和撥銷盤處於初始位置，此時所述槽輪下側短凹槽長度方向中心位置處於限位擋塊的軸心線上，此時撥銷的軸心線居於1-1線上、且撥銷與槽輪分居0-0線的兩側。所述限位擋塊上端為長方體形狀，下端為圓柱體形狀，所述彈簧套裝在限位擋塊下端為圓柱體形狀的部位。所述主動齒輪 軸軸心線與槽輪軸心線平行安裝。[0008]採用本實用新型的有益效果是，能很好地實現方向盤在任意位置時轉向模式的切換，且限位準確，又能減少限位機構的長度，從而減小整個方向盤裝置的體積，節省安裝空間，有很好的推廣應用價值。[0009]
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明。


[0010]圖1是本實用新型所述線控轉向車輛方向盤限位機構的主視圖；[0011]圖2是圖1中的A-A剖視圖；[0012]圖3是圖1中的B-B剖視圖。[0013]圖中:箱體I主動齒輪2槽輪3主動齒輪軸4撥銷盤5從動齒輪6從動齒輪軸7角位移傳感器8撥銷9槽輪軸10支撐座11彈簧12凸輪13雙向液壓泵14從動架15限位擋塊16電機1具體實施方式
[0014]在圖1、圖2和圖3中，雙向液壓泵14通過螺栓固定安裝在箱體I的底部，主動齒輪軸4的下端通過聯軸器與雙向液壓泵14的輸入軸固定聯接，主動齒輪2通過鍵固定安裝在主動齒輪軸4上，從動齒輪軸7通過軸承安裝在箱體I上部的軸承座內，從動齒輪6通過鍵固定安裝在從動齒輪軸7上，主動齒輪2與從動齒輪6嚙合傳動安裝，角位移傳感器8通過螺栓固定安裝在箱體I的底部，角位移傳感器8的輸入軸通過聯軸器與從動齒輪軸7的下端固定聯接，該機構主要由槽輪3、撥銷盤5、撥銷9、槽輪軸10、支撐座11、彈簧12、凸輪13、從動架15、限位擋塊16和電機17組成，所述撥銷盤5通過鍵固定聯接在主動齒輪軸4上，所述支撐座11通過螺栓固定安裝在箱體I的底部，所述槽輪軸10通過軸承安裝在箱體I下部的軸承座內，所述槽輪3通過鍵固定安裝在槽輪軸10上，所述槽輪3底部沿圓周方向設置有一個長凹槽，又在長凹槽的長度方向中心位置沿圓周方向對稱設置一個短凹槽，所述長凹槽的長度方向中心位置與短凹槽的長度方向中心位置相同，所述撥銷9焊接在撥銷盤5上，所述撥銷盤5與槽輪3傳動配合安裝，撥銷盤5轉動的過程中撥銷9可以進入槽輪3的徑向槽帶動槽輪3轉動，當撥銷9退出槽輪3的徑向槽時，撥銷盤5轉動但不帶動槽輪3轉動，撥銷盤5徑向外端的圓柱面與槽輪3的圓柱面相切合使槽輪3定位保持不動，所述限位擋塊16動配合安裝在支撐座11上端的滑道內，所述限位擋塊16為階梯形狀，所述彈簧12為壓縮彈簧，所述彈簧12安裝在支撐座11上端的滑道內，所述彈簧12的下端與滑道內的環臺接觸、另一端與限位擋塊16的階梯面接觸，所述從動架15通過螺栓固定聯接在限位擋塊16的下端，所述電機17通過螺栓固定聯接在支撐座11上，所述凸輪13通過鍵固定聯接在電機17的輸出軸上，所述凸輪13的外輪廓與從動架15底部內表面動配合接觸。[0015]另外，所述電機17為舵機電機。劃出一條垂直通過主動齒輪軸4軸心線和槽輪3軸心線的安裝標誌線1-1，再劃出一條垂直通過主動齒輪軸4軸心線、且垂直於1-1線的安裝標誌線0-0，所述撥銷盤5上焊接有一個撥銷9，安裝時撥銷9的軸心線與1-1線垂直相交、平行於主動齒輪軸4的軸心線，且撥銷9與槽輪3分居0-0線的兩側。當方向盤處於車輛可以直線行駛狀態的位置時，槽輪3和撥銷盤5處於初始位置，此時所述槽輪3下側短凹槽長度方向中心位置處於的限位擋塊16的軸心線上，此時撥銷9的軸心線居於1-1線上、且撥銷9與槽輪3分居0-0線的兩側。所述限位擋塊16上端為長方體形狀，下端為圓柱體形狀，所述彈簧12套裝在限位擋塊16下端為圓柱體形狀的部位。所述主動齒輪軸4軸心線與槽輪3軸心線平行安裝。[0016]方向盤帶動主動齒輪軸4上的主動齒輪2旋轉，從而使與之嚙合的從動齒輪6轉過一定角度，由於角位移傳感器8的輸入軸通過聯軸器與從動齒輪軸6固定聯接，故角位移傳感器8就可以檢測到從動齒輪6的旋轉角度並輸出電信號，根據傳動比可得到方向盤的轉動角度。車輛的其它執行機構根據此角度信號完成車輛的轉向，雙向液壓泵14通過與其它控制元件的配合為駕駛員提供路感。當車輛轉向需要切換到高速行駛模式時，電機17帶動凸輪13轉動，使得凸輪13的最高點作用到從動架15底部內表面上，從而使限位擋塊16向下移動克服彈簧力退回到槽輪3下部的長凹槽內，限制槽輪3在長凹槽的範圍內轉動，實現模式切換，當方向盤處於車輛可以直線行駛狀態的位置時，方向盤可以在順時針或逆時針900°範圍內轉動，單方向連續轉動900°時，達到車輛右全轉向或左全轉向位置，方向盤轉動過程中使得與主動齒輪軸4固定聯接的撥銷盤5轉過相應角度，帶動槽輪3間歇轉動到極限位置，限位擋塊16與槽輪3下部的長凹槽的一個側壁面接觸，限制槽輪3繼續轉動，方向盤亦不能繼續向 前轉動，但可以反方向迴轉，此時方向盤的靈敏度較低以保證高速轉場行駛過程的安全性。當車輛轉向需要切換到裝載作業模式時，電機17帶動凸輪13轉動，使得凸輪13的最低點作用到從動架15底部內表面上，若此時限位擋塊16在槽輪3下部的短凹槽範圍內時，在彈簧12的作用下限位擋塊16伸出，直接進入短凹槽，實現模式切換；若此時限位擋塊16不在槽輪3下部的短凹槽範圍內，彈簧12使得限位擋塊16壓在長凹槽的頂部，當在方向盤的作用下槽輪3下部的短凹槽到達限位擋塊16所在位置時，彈簧12將限位擋塊16彈入短凹槽，實現模式切換，此時，方向盤可以在順時針或逆時針180°範圍內轉動，單方向連續轉動180°時，達到車輛右全轉向或左全轉向位置，方向盤轉動過程中使得與主動齒輪軸4固定聯接的撥銷盤5轉過相應角度，帶動槽輪3間歇轉動到極限位置，限位擋塊16與槽輪3下部的短凹槽的一個側壁面接觸，限制槽輪3繼續轉動，方向盤亦不能繼續向前轉動，但可以反方向迴轉，此時方向盤的靈敏度較高，可以降低裝載過程中頻繁轉向的作業強度，提高作業效率。[0017]在方向盤連續旋轉的過程中，槽輪3是間歇運動的，所以只需要較小直徑的槽輪3即可完成限位工作，從而減小整個方向盤裝置的體積，節省安裝空間，同時實現方向盤在任意位置時轉向模式切換 和準確限位的目的。
權利要求1.一種線控轉向車輛方向盤限位機構，雙向液壓泵(14)固定安裝在箱體(I)的底部，主動齒輪軸(4)的下端通過聯軸器與雙向液壓泵(14)的輸入軸固定聯接，主動齒輪(2)固定安裝在主動齒輪軸(4)上，從動齒輪軸(7)通過軸承安裝在箱體(I)上部的軸承座內，從動齒輪出)固定安裝在從動齒輪軸(7)上，主動齒輪(2)與從動齒輪￠)嚙合傳動安裝，角位移傳感器(8)固定安裝在箱體(I)的底部，角位移傳感器(8)的輸入軸通過聯軸器與從動齒輪軸(7)的下端固定聯接，其特徵是，主要由槽輪(3)、撥銷盤(5)、撥銷(9)、槽輪軸(10)、支撐座(11)、彈簧(12)、凸輪(13)、從動架(15)、限位擋塊(16)和電機(17)組成，所述撥銷盤(5)固定聯接在主動齒輪軸(4)上，所述支撐座(11)固定安裝在箱體(I)的底部，所述槽輪軸(10)通過軸承安裝在箱體(I)下部的軸承座內，所述槽輪(3)固定安裝在槽輪軸(10)上，所述槽輪(3)底部沿圓周方向設置有一個長凹槽，又在長凹槽的長度方向中心位置沿圓周方向對稱設置一個短凹槽，所述長凹槽的長度方向中心位置與短凹槽的長度方向中心位置相同，所述撥銷(9)固定安裝在撥銷盤(5)上，所述撥銷盤(5)與槽輪(3)傳動配合安裝，撥銷盤(5)轉動的過程中撥銷(9)可以進入槽輪(3)的徑向槽帶動槽輪(3)轉動，當撥銷(9)退出槽輪(3)的徑向槽時，撥銷盤(5)轉動但不帶動槽輪(3)轉動，撥銷盤(5)徑向外端的圓柱面與槽輪(3)的圓柱面相切合使槽輪(3)定位保持不動，所述限位擋塊(16)動配合安裝在支撐座(11)上端的滑道內，所述限位擋塊(16)為階梯形狀，所述彈簧(12)為壓縮彈簧，所述彈簧(12)安裝在支撐座(11)上端的滑道內，所述彈簧(12)的下端與滑道內的環臺接觸、另一端與限位擋塊(16)的階梯面接觸，所述從動架(15)固定聯接在限位擋塊(16)的下端，所述電機(17)固定聯接在支撐座(11)上，所述凸輪(13)固定聯接在電機(17)的輸出軸上，所述凸輪(13)的外輪廓與從動架(15)底部內表面動配合接觸。
2.根據權利要求1所述的線控轉向車輛方向盤限位機構，其特徵是:所述電機(17)為舵機電機。
3.根據權利要求1所述的線控轉向車輛方向盤限位機構，其特徵是:1-1線是一條垂直通過主動齒輪軸(4)軸心線和槽輪(3)軸心線的安裝標誌線，0-0線是一條垂直通過主動齒輪軸(4)軸心線、且垂直於1-1線的安裝標誌線，所述撥銷盤(5)上有一個撥銷(9)，安裝時撥銷(9)的軸心線與1-1線垂直相交、平行於主動齒輪軸(4)的軸心線，且撥銷(9)與槽輪⑶分居0-0線的兩側。
4.根據權利要求1所述的線控轉向車輛方向盤限位機構，其特徵是:當方向盤處於車輛可以直線行駛狀態的位置時，槽輪(3)和撥銷盤(5)處於初始位置，此時所述槽輪(3)下側短凹槽長度方向中心位置處於限位擋塊(16)的軸心線上，此時撥銷(9)的軸心線居於1-1線上、且撥銷(9)與槽輪(3)分居0-0線的兩側。
5.根據權利要求1所述的線控轉向車輛方向盤限位機構，其特徵是:所述限位擋塊(16)上端為長方體形狀，下端為圓柱體形狀，所述彈簧(12)套裝在限位擋塊(16)下端為圓柱體形狀的部位。
6.根據權利要求1所述的線控轉向車輛方向盤限位機構，其特徵是:所述主動齒輪軸(4)軸心線與槽輪 (3)軸心線平行安裝。
專利摘要本實用新型公開了一種線控轉向車輛方向盤限位機構，旨在實現方向盤在任意位置時轉向模式切換和準確限位。撥銷盤固定聯接在主動齒輪軸上，支撐座固定安裝在箱體的底部，槽輪軸安裝在支撐座的軸承座內，槽輪固定安裝在槽輪軸上，槽輪底部設置有一個長環形凹槽，在長環形凹槽內設置有短環形凹槽，撥銷固定安裝在撥銷盤上，撥銷盤與槽輪傳動配合安裝，限位擋塊動配合安裝在支撐座的滑道內，彈簧安裝在支撐座的滑道內，從動架固定聯接在限位擋塊的下端，電機固定聯接在支撐座上，凸輪固定聯接在電機的輸出軸上，凸輪的外輪廓與從動架底部內表面動配合接觸。本實用新型能實現方向盤在任意位置時轉向模式切換和準確限位。
文檔編號B62D3/12GK203111299SQ201320132239
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月7日 優先權日2013年3月7日
發明者王安敏, 朱建鑫 申請人:青島科技大學