車輛線控轉向方向盤裝置的製作方法

2024-01-20 04:11:15 1

專利名稱：車輛線控轉向方向盤裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種車輛轉向裝置，具體地說是一種車輛線控轉向方向盤裝置。
背景技術：
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。轉向系統是決定車輛安全性和作業效率的關鍵總成。隨著應用場合工況要求的提高和現代技術的發展，車輛轉向系統的性能需要進一步提聞，解決原有的轉向系統中存在的靈敏度不可調節、沒有路感、結構複雜、噪首聞等問題，為提高轉向性能，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。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綜合這些和其他信號做出判斷後，再控制車輛的轉向角度。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。特別是在工程機械上，尤其是裝載機對轉向系統要求更高，現有主要的技術方案是在方向盤底部安裝一個全液壓轉向器，通過轉動方向盤控制通往轉向油缸的流量，這樣的轉向方式存在許多問題，首先，由於選擇的轉向器固定，轉向時從一個極限位置到另一個極限位置的方向盤所需的轉動圈數也就固定了，在進行裝載作業時，需要頻繁的大角度的轉向才能完成工作，這時操作者的勞動強度是很大的。其次，駕駛員在駕駛過程中沒有合適的路感，操作不舒服，再次，由於全液壓轉向器需要安裝在方向盤的下端，因此，必須把管路引到駕駛室附近，這就增加了裝配過程的複雜程度和駕駛室內的噪音。因此設計一種車輛線控轉向方向盤裝置變得非常有必要，有利於推動線控轉向系統的開發、研製與應用。
發明內容本實用新型提供的車輛線控轉向方向盤裝置，能夠準確檢測方向盤的旋轉角度，能為駕駛員提供可調、合適的路感，且能在不同的工況下改變工作模式、調整方向盤完成全轉向的轉動圈數。為了解決上述的技術問題，本實用新型採用下述技術方案:裝置主要由直線導軌、行程擋塊、主動齒輪、主動齒輪軸、小齒輪、齒條、軸承座、從動齒輪軸、從動齒輪、左聯軸器、右聯軸器、角位移傳感器、雙向液壓泵、壓差傳感器、比例節流閥、補油閥、油箱、箱體、電機、擋板、擋板支撐座、滑塊和方向盤組成，所述直線導軌與箱體固定聯接，所述行程擋塊與齒條背側固定聯接，所述行程擋塊與滑塊固定聯接，所述滑塊滑動聯接在直線導軌上，所述行程擋塊的上側設置有一個上長凹槽，下側設置有一個和上長凹槽同樣長度的下長凹槽，在下長凹槽的長度方向中心對稱位置設置一個短凹槽，所述電機安裝在箱體上，所述擋板與擋板銷軸固定聯接，擋板銷軸動配合安裝在兩個擋板支撐座上，擋板銷軸與電機的輸出軸固定聯接，所述擋板支撐座固定安裝在箱體上，所述比例節流閥固定安裝在箱體上，所述雙向液壓泵進出油口通過管路與比例節流閥的進出油口對應連接，所述雙向液壓泵與比例節流閥之間連接的進出油管路之間安裝有壓差傳感器，所述雙向液壓泵安裝在箱體上，所述主動齒輪軸通過左聯軸器與雙向液壓泵的輸入軸固定聯接，所述主動齒輪與主動齒輪軸固定聯接，所述小齒輪與主動齒輪軸固定聯接，所述小齒輪與齒條嚙合傳動配合安裝，所述方向盤的旋轉杆與主動齒輪軸固定聯接，所述角位移傳感器安裝在箱體上，所述從動齒輪軸通過右聯軸器與角位移傳感器的輸入軸固定聯接，所述從動齒輪與從動齒輪軸固定聯接，所述主動齒輪與從動齒輪嚙合傳動配合安裝,所述軸承座與箱體固定聯接,所述從動齒輪軸通過軸承安裝在軸承座上。所述直線導軌是方型直線導軌，所述角位移傳感器的軸心線與從動齒輪軸的軸心線同心安裝，所述雙向液壓泵的軸心線與主動齒輪軸的軸心線同心安裝，所述擋板支撐座上設置有兩個護板與擋板兩側動配合接觸，只允許擋板在兩個護板之間圍繞擋板銷軸轉動，所述主動齒輪與從動齒輪安裝在同一平面上，所述雙向液壓泵與比例節流閥之間連接的進出油管路上各設置一個補油閥，補油閥的進油口與油箱連接，封閉的油箱安裝在箱體上，所述電機為舵機電機。採用本實用新型的有益效果是，能準確的檢測方向盤的旋轉角度，能給駕駛員提供可調、合適的路感，且能夠在不同的工況下改變工作模式、調整方向盤完成全轉向的轉動圈數，有很好的推廣應用價值。

圖1是本實用新型所述車輛線控轉向方向盤裝置的主視圖；圖2是圖1的A-A剖視圖；圖3是圖2的B-B剖視圖；圖4是本實用新型所述車輛線控轉向方向盤裝置的左視圖。圖中:直線導軌I行程擋塊2主動齒輪3主動齒輪軸4小齒輪5齒條6軸承座7從動齒輪軸8從動齒輪9左聯軸器10右聯軸器11角位移傳感器12雙向液壓泵13壓差傳感器14比例節流閥15補油閥16油箱17箱體18電機19擋板20擋板支撐座21滑塊22方向盤2具體實施方式
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。在圖1、圖2、圖3和圖4中，該裝置主要由直線導軌1、行程擋塊2、主動齒輪3、主動齒輪軸4、小齒輪5、齒條6、軸承座7、從動齒輪軸8、從動齒輪9、左聯軸器10、右聯軸器
11、角位移傳感器12、雙向液壓泵13、壓差傳感器14、比例節流閥15、補油閥16、油箱17、箱體18、電機19、擋板20、擋板支撐座21、滑塊22和方向盤23組成，所述直線導軌I與箱體18固定聯接，所述行程擋塊2與齒條6背側通過螺栓固定聯接，所述行程擋塊2與滑塊22通過螺栓固定聯接，所述滑塊22滑動聯接在方型直線導軌I上，所述行程擋塊2的上側銑削加工出一個上長凹槽，下側銑削加工出一個和上長凹槽同樣長度的下長凹槽，在下長凹槽的長度方向中心對稱位置統削加工出一個短凹槽，所述電機19為舵機電機通過螺栓安裝在箱體18上，所述擋板20與擋板銷軸固定聯接，擋板銷軸動配合安裝在兩個擋板支撐座21上，擋板銷軸與電機19的輸出軸固定聯接，所述擋板支撐座21通過螺栓固定安裝在箱體18上，所述比例節流閥15通過螺栓固定安裝在箱體18上，所述雙向液壓泵13進出油口通過管路與比例節流閥15的進出油口對應連接，所述雙向液壓泵13與比例節流閥15之間連接的進出油管路之間安裝有壓差傳感器14，所述雙向液壓泵13通過螺栓安裝在箱體18上，所述主動齒輪軸4的下端通過左聯軸器10與雙向液壓泵13的輸入軸固定聯接，所述主動齒輪3通過鍵與主動齒輪軸4固定聯接，所述小齒輪5與主動齒輪軸4整體加工而成，所述小齒輪5與齒條6嚙合傳動配合安裝，所述方向盤23的旋轉杆與主動齒輪軸4的上端通過聯軸器固定聯接，所述角位移傳感器12通過螺栓安裝在箱體18上，所述從動齒輪軸8的下端通過右聯軸器11與角位移傳感器12的輸入軸固定聯接，所述從動齒輪9通過鍵與從動齒輪軸8固定聯接，所述主動齒輪3與從動齒輪9嚙合傳動配合安裝，所述軸承座7與箱體18固定聯接，所述從動齒輪軸8的上端通過軸承安裝在軸承座7上。所述直線導軌I是方型直線導軌，所述角位移傳感器12的軸心線與從動齒輪軸8的軸心線同心安裝，所述雙向液壓泵13的軸心線與主動齒輪軸4的軸心線同心安裝，所述擋板支撐座21上設置有兩個護板與擋板20兩側動配合接觸，只允許擋板20在兩個護板之間圍繞擋板銷軸轉動，所述主動齒輪3與從動齒輪9安裝在同一平面上，所述雙向液壓泵13與比例節流閥15之間連接的進出油管路上各設置一個補油閥16，補油閥16的進油口與油箱17連接，封閉的油箱17安裝在箱體18上。當車輛在正常的路面駕駛時，按動行走模式按鈕，舵機電機19轉動帶動擋板20動作，使擋板20的上擋板正好運動到行程擋塊2上長凹槽裡，這樣車輛就處於正常行走模式，也就是方向盤23全轉向轉動的角度為900°。方向盤23轉動時帶動雙向液壓泵13轉動，雙向液壓泵13輸出的液壓油進入比例節流閥15，從比例節流閥15出來的液壓油又進入雙向液壓泵13的進油口，比例節流閥15根據微控制單元傳遞來的路面信息指令開啟不同的節流面積，使雙向液壓泵13的的進油口和出油口之間產生相應的壓力差，由此壓力差產生的作用力就會作用到方向盤上產生相應的阻尼力，即可以給駕駛員提供相應的路感反饋，壓差傳感器14不斷檢測雙向液壓泵13進出油口之間的壓力差值並輸出電信號給MCU控制調整比例節流閥15的節流面積，進而達到合適的路感狀態，同時主動齒輪3也會以方向盤23相同的角度旋轉，並帶動從動齒輪9旋轉相應的角度，角位移傳感器12就可以檢測到從動齒輪9的旋轉角度並輸出電信號，當方向盤23轉到全轉向位置時行程擋塊2的上長凹槽的一側面會在擋板20和擋板支撐座21的阻擋作用下停止運動，齒條6和小齒輪5也停止運動，方向盤23限位。當車輛在作業駕駛時，按動作業模式按鈕，舵機電機19轉動帶動擋板20動作，使擋板20的下擋板運動到行程擋塊2下長凹槽中的短凹槽裡，如果由於方向盤23不在中位而使擋板20沒有進入短凹槽中時，隨著方向盤的回正轉動，擋板20也會滑入下長凹槽的短凹槽中，這樣車輛就處於作業模式，也就是方向盤23全轉向轉動的角度變換為180°。方向盤23轉動時帶動雙向液壓泵13轉動，雙向液壓泵13輸出的液壓油進入比例節流閥15，從比例節流閥15出來的液壓油又進入雙向液壓泵13的進油口，比例節流閥15根據微控制單元傳遞來的路面信息指令開啟不同的節流面積，使雙向液壓泵13的的進油口和出油口之間產生相應的壓力差，由此壓力差產生的作用力就會作用到方向盤上產生相應的阻尼力，即可以給駕駛員提供相應的路感反饋，壓差傳感器14不斷檢測雙向液壓泵13進出油口之間的壓力差值並輸出電信號給MCU控制調整比例節流閥15的節流面積，進而達到合適的路感狀態，同時主動齒輪3也會以方向盤23相同的角度旋轉，並帶動從動齒輪9旋轉相應的角度，角位移傳感器12就可以檢測到從動齒輪9的旋轉角度並輸出電信號，當方向盤23轉到全轉向位置時行程擋塊2的下長凹槽的短凹槽的一側面會在在擋板20和擋板支撐座21的阻擋作用下停止運動，齒條6和小齒輪5也停止運動，方向盤23限位。當迴路中的液壓油減少時，油箱17裡的液壓油通過補油閥16來給迴路補油。從而可以準確的檢測方向盤的旋轉角度，給駕駛員提供可調、合適的路感，根據不同的工作模式，調整方向盤完成全轉向的轉動圈數。
權利要求1.一種車輛線控轉向方向盤裝置，其特徵是，主要由直線導軌(I)、行程擋塊(2)、主動齒輪(3)、主動齒輪軸(4)、小齒輪(5)、齒條￠)、軸承座(7)、從動齒輪軸(8)、從動齒輪(9)、左聯軸器(10)、右聯軸器(11)、角位移傳感器(12)、雙向液壓泵(13)、壓差傳感器(14)、比例節流閥(15)、補油閥(16)、油箱(17)、箱體(18)、電機(19)、擋板(20)、擋板支撐座(21)、滑塊(22)和方向盤(23)組成；所述直線導軌(I)與箱體(18)固定聯接，所述行程擋塊(2)與齒條(6)背側固定聯接，所述行程擋塊(2)與滑塊(22)固定聯接，所述滑塊(22)滑動聯接在直線導軌(I)上，所述行程擋塊(2)的上側設置有一個上長凹槽，下側設置有一個和上長凹槽同樣長度的下長凹槽，在下長凹槽的長度方向中心對稱位置設置一個短凹槽，所述電機(19)安裝在箱體(18)上，所述擋板(20)與擋板銷軸固定聯接，擋板銷軸動配合安裝在兩個擋板支撐座(21)上，擋板銷軸與電機(19)的輸出軸固定聯接，所述擋板支撐座(21)固定安裝在箱體(18)上，所述比例節流閥(15)固定安裝在箱體(18)上，所述雙向液壓泵(13)進出油口通過管路與比例節流閥(15)的進出油口對應連接，所述雙向液壓泵(13)與比例節流閥(15)之間連接的進出油管路之間安裝有壓差傳感器(14)，所述雙向液壓泵(13)安裝在箱體(18)上，所述主動齒輪軸(4)通過左聯軸器(10)與雙向液壓泵(13)的輸入軸固定聯接，所述主動齒輪(3)與主動齒輪軸(4)固定聯接，所述小齒輪(5)與主動齒輪軸(4)固定聯接，所述小齒輪(5)與齒條(6)嚙合傳動配合安裝，所述方向盤(23)的旋轉杆與主動齒輪軸(4)固定聯接，所述角位移傳感器(12)安裝在箱體(18)上，所述從動齒輪軸(8)通過右聯軸器(11)與角位移傳感器(12)的輸入軸固定聯接，所述從動齒輪(9)與從動齒輪軸(8)固定聯接，所述主動齒輪(3)與從動齒輪(9)嚙合傳動配合安裝，所述軸承座(7)與箱體(18)固定聯接，所述從動齒輪軸(8)通過軸承安裝在軸承座(7)上。
2.根據權利要求1所述的車輛線控轉向方向盤裝置，其特徵是:直線導軌(I)是方型直線導軌。
3.根據權利要求1所述的車輛線控轉向方向盤裝置，其特徵是:所述角位移傳感器(12)的軸心線與從動齒輪軸⑶的軸心線同心安裝。
4.根據權利要求1所述的車輛線控轉向方向盤裝置，其特徵是:所述雙向液壓泵(13)的軸心線與主動齒輪軸(4)的軸心線同心安裝。
5.根據權利要求1所述的車輛線控轉向方向盤裝置，其特徵是:所述擋板支撐座(21)上設置有兩個護板與擋板(20)兩側動配合接觸，只允許擋板(20)在兩個護板之間圍繞擋板銷軸轉動。
6.根據權利要求1所述的車輛線控轉向方向盤裝置，其特徵是:所述主動齒輪(3)與從動齒輪(9)安裝在同一平面上。
7.根據權利要求1所述的車輛線控轉向方向盤裝置，其特徵是:所述雙向液壓泵(13)與比例節流閥(15)之間連接的進出油管路上各設置一個補油閥(16)，補油閥(16)的進油口與油箱(17)連接，封閉的油箱(17)安裝在箱體(18)上。
8.根據權利要求1所述的車輛線控轉向方向盤裝置，其特徵是:所述電機(19)為舵機電機。
專利摘要本實用新型公開了一種車輛線控轉向方向盤裝置，旨在準確檢測方向盤的旋轉角度，能為駕駛員提供可調、合適的路感，且能在不同的工況下改變工作模式、調整方向盤完成全轉向的轉動圈數。行程擋塊與齒條固定聯接，行程擋塊與滑塊固定聯接，滑塊滑動聯接在直線導軌上，行程擋塊的上下側設置有凹槽，擋板與舵機電機固定聯接，雙向液壓泵與比例節流閥之間連接的進出油管路之間安裝有壓差傳感器，主動齒輪軸與雙向液壓泵固定聯接，小齒輪與齒條嚙合配合安裝，方向盤的旋轉杆與主動齒輪軸固定聯接，從動齒輪軸與軸角編碼器固定聯接，從動齒輪與從動齒輪軸固定聯接。本實用新型適用於車輛作為線控轉向方向盤。
文檔編號B62D3/12GK203158056SQ20132007310
公開日2013年8月28日 申請日期2013年1月10日 優先權日2013年1月10日
發明者王安敏, 朱建鑫, 陳文敬 申請人:青島科技大學