专利名称：车辆线控转向模式切换限位装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种限位装置，具体地说是一种车辆线控转向模式切换限位装置。
背景技术：
转向系统的功用是操纵车辆的行驶方向，系统应能根据需要保持车辆稳定地沿直线行驶，并能根据要求灵活地改变行驶方向。对转向系统的基本要求是操纵轻便灵活、工作稳定可靠、使用经济耐久，转向性能是保证车辆安全行驶，减轻驾驶员的劳动强度，提高作业生产率的重要因素。随着应用场合工况要求的提高和现代技术的发展，车辆各方面性能需要进一步提高，尤其是在转向系统方面，提出了转向稳定可靠、操作轻便灵活、转向功率足够大等的技术要求，而在工程车辆中原有的转向系统中存在着灵敏度不可调节、没有路感等问题。为提高车辆转向性能，科技工作者致力于研究线控转向技术。它是通过微电子技术连接并控制转向系统的各个元件来代替传统的机械或液压连接。由于取消了方向盘和转向轮之间的机械连接，完全摆脱了传统转向系统的各种限制，因此使车辆的设计、装配大为简化，而且还可以自由设计车辆转向的力传递特性和角传递特性，是车辆转向系统的重大革新。线控转向技术采用传感器记录驾驶者的转向数据，然后通过数据线将信号传递给车上的微控制单元MCU，MCU综合有关的信号做出判断，发出控制车辆转向的指令，然后MCU检测车辆转过的角度信号与给定指令比较，构成闭环反馈控制，实现稳定、安全高性能的转向动作。在一些工程车辆的线控转向系统中方向盘的转动角度范围可以根据实际工况进行调节，在高速行驶工况时，方向盘顺时针或逆时针转动范围为900°，单方向连续转动900°时，就达到车辆右全转向或左全转向的位置，在低速装载作业时，方向盘顺时针或逆时针转动范围为180°，单方向连续转动180°时，就达到车辆右全转向或左全转向的位置，当方向盘转到极限位置时需要有机械装置进行限位。现有的技术方案是方向盘带动齿轮转动，从而使与之啮合的齿条移动，通过在不同位置设置挡块来限定齿条的极限位置，来实现转向模式的切换。由于方向盘转动的角度大，故齿条的尺寸和所需的工作空间就会很大，然而驾驶室底板的空间有限，不易进行设计安装。在现有的技术方案中，方向盘必须回正到车辆可以直线行驶状态时的初始位置才能实现一种转向模式向另一种转向模式的切换，缺少了实用性。因此设计一种车辆线控转向模式切换限位装置变得非常有必要，有利于推动线控转向系统的开发、研制与应用。
发明内容本实用新型提供的车辆线控转向模式切换限位装置，能够可靠地实现方向盘在任意位置时转向模式的切换，且限位准确，又能减少限位结构的长度，从而减小整个方向盘装置的体积，节省安装空间。为了解决上述技术问题，本实用新型采用下述技术方案:双向液压泵固定安装在箱体的底部，主动齿轮轴的下端通过联轴器与双向液压泵的输入轴固定联接，主动齿轮固定安装在主动齿轮轴上，从动齿轮轴通过轴承安装在箱体上部的轴承座内，从动齿轮固定安装在从动齿轮轴上，主动齿轮与从动齿轮啮合传动安装，角位移传感器固定安装在箱体的底部，角位移传感器的输入轴通过联轴器与从动齿轮轴的下端固定联接，该装置主要包括不完全齿轮、直线导轨、行程挡板、不完全齿条、挡块支撑座、从动架、凸轮、弹簧、限位挡块、电机和滑块，所述直线导轨固定安装在箱体上，所述滑块滑动联接在直线导轨上，所述行程挡板与不完全齿条的背面固定联接，所述行程挡板与滑块固定联接，所述行程挡板的下侧设置有一个长凹槽，又在长凹槽的长度方向中心位置对称切割掉长凹槽实体的一部分形成一个短凹槽，所述长凹槽的长度方向中心位置与短凹槽的长度方向中心位置相同，所述不完全齿轮固定联接在主动齿轮轴上，所述不完全齿轮与不完全齿条啮合传动安装，所述挡块支撑座固定联接在箱体的底板上，所述限位挡块动配合安装在挡块支撑座上端的滑道内，所述限位挡块为阶梯形状，所述弹簧安装在挡块支撑座上端的滑道内，所述弹簧的下端与滑道内的环台接触、另一端与限位挡块的阶梯端面接触，所述弹簧为压缩弹簧，所述从动架固定联接在限位挡块的下端，所述电机固定联接在挡块支撑座上，所述凸轮固定联接在电机的输出轴上，所述凸轮的外轮廓与从动架底部内表面动配合接触。所述电机为舵机电机。所述不完全齿轮可以由对称分布的两段正常齿构成，当方向盘处于车辆可以直线行驶状态的位置时，使不完全齿轮的一段正常齿与不完全齿条处于开始进入啮合的位置配合安装。所述不完全齿轮也可由一段正常齿构成，0-0线是一条与不完全齿轮轴心线垂直相交、且平行于不完全齿条的安装标志线，当方向盘处于车辆可以直线行驶状态的位置时，经过不完全齿轮正常齿段长度方向中心的径向线垂直于0-0线，并且不完全齿轮正常齿段与不完全齿条分居0-0线的两侧。当方向盘处于车辆可以直线行驶状态的位置时，不完全齿条和行程挡板处于初始位置，此时所述行程挡板下侧短凹槽长度方向的中心位置处于限位挡块的轴心线上。所述限位挡块上端为长方体形状，下端为圆柱体形状，所述弹簧套装在限位挡块的下端圆柱体形状部位。所述直线导轨是T型直线导轨也可以是方型直线导轨。采用本实用新型的有益效果是，能很好地实现方向盘在任意位置时转向模式的切换，且限位准确，又能减少限位机 构的长度，从而减小整个方向盘装置的体积，节省安装空间，有很好的推广应用价值。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型所述车辆线控转向模式切换限位装置的主视图；图2是本实用新型所述车辆线控转向模式切换限位装置的左视图；图3是图1中第一个实施例的A-A剖视图；图4是图1中第二个实施例的A-A剖视图。图中:箱体I主动齿轮2不完全齿轮3主动齿轮轴4从动齿轮5从动齿轮轴6直线导轨7角位移传感器8行程挡板9不完全齿条10挡块支撑座11双向液压泵12从动架13凸轮14弹簧15限位挡块16电机17滑块18具体实施方式
在图1和图2中，双向液压泵12通过螺栓固定安装在箱体I的底部，主动齿轮轴4的下端通过联轴器与双向液压泵12的输入轴固定联接，主动齿轮2通过键固定安装在主动齿轮轴4上，从动齿轮轴6通过轴承安装在箱体I上部的轴承座内，从动齿轮5通过键固定安装在从动齿轮轴6上，主动齿轮2与从动齿轮5啮合传动安装，角位移传感器8通过螺栓固定安装在箱体I的底部，角位移传感器8的输入轴通过联轴器与从动齿轮轴6的下端固定联接，该装置主要由不完全齿轮3、直线导轨7、行程挡板9、不完全齿条10、挡块支撑座
11、从动架13、凸轮14、弹簧15、限位挡块16、电机17和滑块18组成，所述直线导轨7通过螺栓固定安装在箱体I上，所述滑块18滑动联接在直线导轨7上，所述行程挡板9与不完全齿条10的背面通过螺栓固定联接，所述行程挡板9与滑块18通过螺栓固定联接，所述行程挡板9的下侧统削加工出一个长凹槽，又在长凹槽的长度方向中心位置对称统削加工掉长凹槽实体的一部分形成一个短凹槽，所述长凹槽的长度方向中心位置与短凹槽的长度方向中心位置相同，所述不完全齿轮3通过键固定联接在主动齿轮轴4上，所述不完全齿轮3与不完全齿条10啮合传动安装，所述挡块支撑座11通过螺栓固定联接在箱体I的底板上，所述限位挡块16动配合安装在挡块支撑座11上端的滑道内，所述限位挡块16为阶梯形状，所述弹簧15安装在挡块支撑座11上端的滑道内，所述弹簧15的下端与滑道内的环台接触、另一端与限位挡块16的阶梯端面接触，所述弹簧15为压缩弹簧，所述从动架13通过螺栓固定联接在限位挡块16的下端，所述电机17通过螺栓固定联接在挡块支撑座11上，所述凸轮14通过键固定联接在电机17的输出轴上，所述凸轮14的外轮廓与从动架13底部内表面动配合接触。另外，所述电机17为舵机电机。当方向盘处于车辆可以直线行驶状态的位置时，不完全齿条10和行程挡板9处于初始位置，此时所述行程挡板9下侧短凹槽长度方向的中心位置处于限位挡块16的轴心线上。所述限位挡块16上端为长方体形状，下端为圆柱体形状，所述弹簧15套装在限位挡块16的下端圆柱体形状部位。所述直线导轨7是T型直线导轨也可以是方型直 线导轨。在图3所示的第一个实施例中，所述不完全齿轮3由对称分布的两段正常齿构成，当方向盘处于车辆可以直线行驶状态的位置时，使不完全齿轮3的一段正常齿与不完全齿条10处于开始进入啮合的位置配合安装。在图4所示的第二个实施例中，所述不完全齿轮3由一段正常齿构成，划出一条与不完全齿轮3轴心线垂直相交、且平行于不完全齿条10的安装标志线0-0，当方向盘处于车辆可以直线行驶状态的位置时，经过不完全齿轮3正常齿段长度方向中心的径向线垂直于0-0线，并且不完全齿轮3正常齿段与不完全齿条10分居0-0线的两侧。方向盘带动主动齿轮轴4上的主动齿轮2旋转，从而使与之啮合的从动齿轮5转过一定角度，由于角位移传感器8的输入轴通过联轴器与从动齿轮轴6固定联接，故角位移传感器8就可以检测到从动齿轮5的旋转角度并输出电信号，根据传动比可得到方向盘的转动角度。车辆的其它执行机构根据此角度信号完成车辆的转向，双向液压泵12通过与其它控制元件的配合为驾驶员提供路感。当车辆转向需要切换到高速行驶模式时，电机17带动凸轮14转动，使得凸轮14的最高点作用到从动架13底部内表面上，从而使限位挡块16向下移动克服弹簧力退回到行程挡板9上的长凹槽内，限制行程挡板9在长凹槽的范围内移动，实现模式切换，当方向盘处于车辆可以直线行驶状态的位置时，方向盘可以在顺时针或逆时针900°范围内转动，单方向连续转动900°时，达到车辆右全转向或左全转向位置，转动过程中使得与主动齿轮轴4固定联接的不完全齿轮3转过相应角度，不完全齿轮3与不完全齿条10啮合传动带动与不完全齿条10固定联接的行程挡板9间歇移动，达到900°极限位置时，限位挡块16与行程挡板9上的长凹槽的一个侧壁面接触，限制行程挡板9继续移动，方向盘亦不能继续向前转动，但可以反方向回转，此时方向盘的灵敏度较低以保证高速转场行驶过程的安全性。当车辆转向需要切换到装载模式时，电机17带动凸轮14转动，使得凸轮14的最低点作用到从动架13底部内表面上，若此时限位挡块16在行程挡板9的短凹槽范围内，在弹簧15的作用下限位挡块16伸出，直接进入短凹槽，实现模式切换；若此时限位挡块16不在行程挡板9的短凹槽范围内，弹簧15使得限位挡块16压在长凹槽的顶部，当在方向盘的作用下行程挡板9的短凹槽到达限位挡块16所在位置时，弹簧
15将限位挡块16弹入短凹槽，实现模式切换，此时，方向盘可以在顺时针或逆时针180°范围内转动，单方向连续转动180°时，达到车辆右全转向或左全转向位置，使行程挡板9到达极限位置，限位挡块16与行程挡板9上的短凹槽的一个侧壁面接触，限制行程挡板9继续移动，方向盘亦不能继续向前转动，但可以反方向回转，此时方向盘的灵敏度较高，可以降低装载过程中频繁转向的作业强度，提高作业效率。在方向盘连续旋转的过程中，行程挡板9是间歇运动的，所以只需要较小的行程挡板9即可完成限位工作，减小了长度尺寸，从而减小整个方向盘装置的体积，节省安装空间，同时实现方向盘在任意位置时转向模式切换和准确限位的目的。
权利要求1.一种车辆线控转向模式切换限位装置，双向液压泵(12)固定安装在箱体(I)的底部，主动齿轮轴(4)的下端通过联轴器与双向液压泵(12)的输入轴固定联接，主动齿轮(2)固定安装在主动齿轮轴(4)上，从动齿轮轴(6)通过轴承安装在箱体(I)上部的轴承座内，从动齿轮(5)固定安装在从动齿轮轴(6)上，主动齿轮(2)与从动齿轮(5)啮合传动安装，角位移传感器(8)固定安装在箱体(I)的底部，角位移传感器(8)的输入轴通过联轴器与从动齿轮轴￠)的下端固定联接，其特征是，主要由不完全齿轮(3)、直线导轨(7)、行程挡板(9)、不完全齿条(10)、挡块支撑座(11)、从动架(13)、凸轮(14)、弹簧(15)、限位挡块(16)、电机(17)和滑块(18)组成，所述直线导轨(7)固定安装在箱体⑴上，所述滑块(18)滑动联接在直线导轨(7)上，所述行程挡板(9)与不完全齿条(10)的背面固定联接，所述行程挡板(9)与滑块(18)固定联接，所述行程挡板(9)的下侧设置有一个长凹槽，又在长凹槽的长度方向中心位置对称切割掉长凹槽实体的一部分形成一个短凹槽，所述长凹槽的长度方向中心位置与短凹槽的长度方向中心位置相同，所述不完全齿轮(3)固定联接在主动齿轮轴(4)上，所述不完全齿轮(3)与不完全齿条(10)啮合传动安装，所述挡块支撑座(11)固定联接在箱体(I)的底板上，所述限位挡块(16)动配合安装在挡块支撑座(11)上端的滑道内，所述限位挡块(16)为阶梯形状，所述弹簧(15)安装在挡块支撑座(11)上端的滑道内，所述弹簧(15)的下端与滑道内的环台接触、另一端与限位挡块(16)的阶梯端面接触，所述弹簧(15)为压缩弹簧，所述从动架(13)固定联接在限位挡块(16)的下端，所述电机(17)固定联接在挡块支撑座(11)上，所述凸轮(14)固定联接在电机(17)的输出轴上，所述凸轮(14)的外轮廓与从动架(13)底部内表面动配合接触。
2.根据权利要求1所述的车辆线控转向模式切换限位装置，其特征是:所述电机(17)为舵机电机。
3.根据权利要求1所述的车辆线控转向模式切换限位装置，其特征是:所述不完全齿轮(3 )由对称分布的两段正常齿构成，当方向盘处于车辆可以直线行驶状态的位置时，使不完全齿轮(3)的一段正常齿与不完全齿条(10)处于开始进入啮合的位置配合安装。
4.根据权利要求1所述的车辆线控转向模式切换限位装置，其特征是:所述不完全齿轮(3)由一段正常齿构成，0-0线是一条与不完全齿轮(3)轴心线垂直相交、且平行于不完全齿条(10)的安装标志线，当方向盘处于车辆可以直线行驶状态的位置时，经过不完全齿轮(3)正常齿段长度方向中心的径向线垂直于0-0线，并且不完全齿轮(3)正常齿段与不完全齿条(10)分居0-0线的两侧。
5.根据权利要求1所述的车辆线控转向模式切换限位装置，其特征是:当方向盘处于车辆可以直线行驶状态的位置时，不完全齿条(10)和行程挡板(9)处于初始位置，此时所述行程挡板(9)下侧短凹槽长度方向的中心位置处于限位挡块(16)的轴心线上。
6.根据权利要求1所述的车辆线控转向模式切换限位装置，其特征是:所述限位挡块(16)上端为长方体形状，下端为圆柱体形状，所述弹簧(15)套装在限位挡块(16)的下端圆柱体形状部位。
7.根据权利要求1所述的车辆线控转向模式切换限位装置，其特征是:所述直线导轨(7)为T型直线导轨。
8.根据权利要求1所述的车辆线控转向模式切换限位装置，其特征是:所述直线导轨(7)为方型直线导轨。
专利摘要本实用新型公开了一种车辆线控转向模式切换限位装置，旨在实现方向盘在任意位置时转向模式切换和准确限位。直线导轨固定安装在箱体上，滑块滑动联接在直线导轨上，不完全齿条和滑块分别固定联接在行程挡板的两侧，行程挡板的下侧设置有长凹槽，长凹槽内设置有短凹槽，不完全齿轮固定联接在主动齿轮轴上，与不完全齿条啮合，挡块支撑座固定联接在箱体的底板上，限位挡块动配合安装在挡块支撑座上端的滑道内，弹簧安装在挡块支撑座的滑道内，从动架固定联接在限位挡块的下端，电机固定联接在挡块支撑座上，凸轮固定联接在电机的输出轴上，凸轮的外轮廓与从动架底部内表面动配合接触。本实用新型能实现方向盘在任意位置时转向模式切换和准确限位。
文档编号B62D3/12GK203111297SQ20132012366
公开日2013年8月7日 申请日期2013年3月7日 优先权日2013年3月7日
发明者王安敏, 朱建鑫 申请人:青岛科技大学