挡环式车辆线控转向方向盘装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种挡环式车辆线控转向方向盘装置，旨在准确检测方向盘的旋转角度，能为驾驶员提供可调、合适的路感，且能在不同的工况下改变工作模式，调整方向盘完成全转向的转动圈数。中心轴通过轴承安装在箱体和下端盖的轴承座内，挡环固定安装在中心轴上，角度限位环动配合安装在中心轴上，角位移传感器的输入空心轴与中心轴固定联接，角位移传感器的壳体固定安装在箱体的下端盖上，卡盘固定安装在中心轴的下端。电机固定安装在电机支架上，电机支架与箱体固定联接，传动丝杠通过轴承安装在支架上，传动螺母与传动丝杆传动配合安装，传动丝杠通过联轴器与电机的输出轴固定联接。本发明适用于车辆作为线控转向方向盘。
【专利说明】挡环式车辆线控转向方向盘装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种车辆转向装置，具体地说是一种挡环式车辆线控转向方向盘装 置。
【背景技术】
[0002] 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。转向系统是决定车辆安全性和作业效率的关键总成。
[0003] 专利申请号为201310025567. X的车辆线控转向方向盘装置，能够在不同的工作 状况下改变工作模式，调整在相应模式下方向盘完成全转向的转动圈数，并且能够准确检 测方向盘的旋转角度，能为驾驶员提供可调、合适的路感。所述车辆线控转向方向盘装置中 当方向盘转动时就会带动双向液压泵转动，双向液压泵输出的液压油进入比例节流阀，从 比例节流阀出来的液压油又进入双向液压泵的进油口，比例节流阀根据微控制单元传递来 的路面信息指令开启不同的节流面积，使双向液压泵的进油口和出油口之间产生相应的压 力差，由此压力差产生的作用力就会作用到方向盘上产生相应的阻尼力，即可以给驾驶员 提供相应的路感反馈，压差传感器不断检测双向液压泵和比例节流阀进出油口之间的压力 差值并输出电信号，控制调整比例节流阀的节流面积，进而达到合适的路感状态。这种车辆 线控转向方向盘装置，运用比例节流阀和双向液压泵来给驾驶员提供合适的路感，势必会 增加双向液压泵、比例节流阀、油箱以及补油阀等机械零件，不仅增加了本装置的重量，而 且管路结构复杂，体积臃肿，增加了安装难度，同时造成了制造成本大幅升高，浪费材料。
[0004] 因此设计一种新型车辆线控转向方向盘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】
[0005] 本发明提供的挡环式车辆线控转向方向盘装置，能够克服现有技术中的不足，简 化机械装置结构，减低安装难度和成本，同时能够准确检测方向盘的旋转角度，能为驾驶员 提供可调、合适的路感，且能在不同的工况下改变工作模式、调整方向盘完成全转向的转动 圈数。
[0006] 为了解决上述的技术问题，本发明采用下述技术方案：方向盘装置由中心轴、箱 体、挡环、角度限位环、下端盖、角位移传感器、电机、电机支架、联轴器、支架、传动螺母、传 动丝杠、接近开关、卡盘上盖、卡盘底座、卡盘、电磁线圈和电磁线圈支架组成；所述中心轴 上端通过轴承安装在箱体上的轴承座内，所述中心轴下侧通过轴承安装在下端盖上的轴承 座内，所述挡环左侧设有径向凸台，所述挡环左下表面设有轴向扇形凸台，所述扇形凸台圆 心角为α度，所述挡环固定安装在中心轴上，所述角度限位环的上下表面各设有一个α角 度的扇形凸台，所述扇形凸台位于角度限位环的同侧位置上下对称，所述角度限位环共有Ν 个，所述角度限位环动配合安装在中心轴上，所述角度限位环彼此间均采用滑动配合安装， 所述角度限位环中最下端的那一个的下表面与下端盖的上表面滑动配合安装，所述角度限 位环中最上端的那一个的上表面与挡环的下表面滑动配合安装，所述下端盖左侧上表面设 有一个α度的扇形凸台，所述下端盖与箱体的下部固定联接，所述挡环左下表面的轴向扇 形凸台与角度限位环上的扇形凸台及下端盖左侧上表面的扇形凸台的径向尺寸是相互对 应的，所述挡环转动到相应的位置时可以通过扇形凸台带动角度限位环转动，所述角度限 位环的扇形凸台接触到下端盖上的扇形凸台后受到限制，所述中心轴就不能继续向前转 动，所述角位移传感器的壳体固定安装在下端盖的下表面，所述角位移传感器的输入空心 轴与中心轴固定联接，所述电机固定安装在电机支架上，所述电机支架与箱体固定联接，所 述传动丝杠通过轴承安装在支架上，所述传动螺母与传动丝杆传动配合安装，所述传动螺 母左侧设有挡块，所述传动螺母的左侧表面与箱体右侧板的外侧面滑动配合安装，所述传 动螺母的右侧表面与支架右侧板的内侧面滑动配合安装，所述传动螺母上的挡块与箱体右 侧的长槽滑动配合安装，所述传动螺母位于上极限位置时，所述传动螺母的上挡块可以和 挡环左侧径向凸台接触限制其继续向前转动，所述支架与箱体固定联接，所述传动丝杠通 过联轴器与电机的输出轴固定联接，所述接近开关分为上限位开关和下限位开关，所述上 限位开关和下限位开关固定安装的支架上，所述卡盘固定安装在中心轴的下端，所述卡盘 上盖与卡盘底座固定安装在卡盘上，所述电磁线圈分为前电磁线圈和后电磁线圈，所述电 磁线圈支架分为前电磁线圈支架和后电磁线圈支架，所述前电磁线圈固定安装在前电磁线 圈支架上，所述后电磁线圈固定安装在后电磁线圈支架上，所述前、后电磁线圈支架与箱体 固定联接。
[0007] 所述箱体由上端盖和四个侧壁固定联接而成，所述挡环上的扇形凸台圆心角可以 为30度，角度限位环上的扇形凸台圆心角也是30度，角度限位环一共有5个。挡环上的扇 形凸台圆心角可以为其它角度，角度限位环上的扇形凸台圆心角也随之变化，角度限位环 的个数也可以发生变化。所述角位移传感器为空心轴角编码器。所述电机的输出轴与传动 轴安装在同一轴心线上。所述上限位开关和下限位开关固定安装在支架的后侧，其中上限 位开关安装高度与传动螺母位于上极限位置时的高度一致，下限位开关安装高度与传动螺 母位于下极限位置时的高度一致。所述卡盘可以是橡塑件。
[0008] 采用本发明的有益效果是，能准确的检测方向盘的旋转角度，能给驾驶员提供可 调、合适的路感，且能够在不同的工况下改变工作模式、调整方向盘完成全转向的转动圈 数，有很好的推广应用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1是本发明所述挡环式车辆线控转向方向盘装置的主视图；
[0010] 图2是本发明所述挡环式车辆线控转向方向盘装置的左视图。
[0011] 图中：中心轴1箱体2挡环3角度限位环4下端盖5角位移传感器6电机7电 机支架8联轴器9支架10传动螺母11传动丝杠12接近开关13卡盘上盖14卡盘底 座15卡盘16电磁线圈17电磁线圈支架18
【具体实施方式】
[0012] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0013] 在图1和图2中，挡环式车辆线控转向方向盘装置主要由中心轴1、箱体2、挡环3、 角度限位环4、下端盖5、角位移传感器6、电机7、电机支架8、联轴器9、支架10、传动螺母 11、传动丝杠12、接近开关13、卡盘上盖14、卡盘底座15、卡盘16、电磁线圈17和电磁线圈 支架18组成；所述中心轴1上端通过轴承安装在箱体2上的轴承座内，所述中心轴1下侧 通过轴承安装在下端盖5上的轴承座内，所述挡环3左侧设有径向凸台，所述挡环3左下表 面设有轴向扇形凸台，所述扇形凸台圆心角为 α度，所述挡环3通过键固定安装在中心轴 1上，所述角度限位环4的上下表面各设有一个α角度的扇形凸台，所述扇形凸台位于角 度限位环4的同侧位置上下对称，所述角度限位环4共有Ν个，所述角度限位环4动配合安 装在中心轴1上，所述角度限位环4彼此间均采用滑动配合安装，所述角度限位环4中最下 端的那一个的下表面与下端盖5的上表面滑动配合安装，所述角度限位环4中最上端的那 一个的上表面与挡环3的下表面滑动配合安装，所述下端盖5左侧上表面设有一个α度的 扇形凸台，所述下端盖5与箱体2的下部通过螺钉固定联接，所述挡环3左下表面的轴向扇 形凸台与角度限位环4上的扇形凸台及下端盖5左侧上表面的扇形凸台的径向尺寸是相互 对应的，所述挡环3转动到相应的位置时可以通过扇形凸台带动角度限位环4转动，所述角 度限位环4的扇形凸台接触到下端盖5上的扇形凸台后受到限制，所述中心轴1就不能继 续向前转动，所述角位移传感器6的壳体通过螺钉固定安装在下端盖5的下表面，所述角位 移传感器6的输入空心轴与中心轴1固定联接，所述电机7通过螺钉固定安装在电机支架 8上，所述电机支架8与箱体2通过螺钉固定联接，所述传动丝杠12通过轴承安装在支架 10上，所述传动螺母11与传动丝杆12传动配合安装，所述传动螺母11左侧设有挡块，所 述传动螺母11的左侧面与箱体2右侧板的外侧面滑动配合安装，所述传动螺母11的右侧 面与支架10右侧板的内侧面滑动配合安装，所述传动螺母11的上挡块与箱体2右侧的长 槽滑动配合安装，所述传动螺母11位于上极限位置时，所述传动螺母11的上挡块可以和挡 环3左侧径向凸台接触限制其继续向前转动，所述支架10与箱体2固定联接，所述传动丝 杠12通过联轴器9与电机7的输出轴固定联接，所述接近开关13分为上限位开关和下限 位开关，所述上限位开关和下限位开关固定安装的支架10上，所述卡盘16通过螺母和垫片 固定安装在中心轴1的下端，所述卡盘上盖14与卡盘底座15通过螺钉固定安装在卡盘16 上，所述电磁线圈17分为前电磁线圈和后电磁线圈，所述电磁线圈支架18分为前电磁线圈 支架和后电磁线圈支架，所述前电磁线圈固定安装在前电磁线圈支架上，所述后电磁线圈 固定安装在后电磁线圈支架上，所述前、后电磁线圈支架与箱体2通过螺钉固定联接。
[0014] 所述箱体2由上端盖和四个侧壁焊接联接而成，所述挡环3上的扇形凸台圆心角 可以为30度，角度限位环4上的扇形凸台圆心角也是30度，角度限位环4 一共有5个。挡 环3上的扇形凸台圆心角可以为其它角度，角度限位环4上的扇形凸台圆心角也随之变化， 角度限位环4的个数也可以发生变化。所述角位移传感器6为空心轴角编码器。所述电机 7的输出轴与传动轴12安装在同一轴心线上。所述上限位开关和下限位开关固定安装在支 架10的后侧，其中上限位开关安装高度与传动螺母11位于上极限位置时的高度一致，下限 位开关安装高度与传动螺母11位于下极限位置时的高度一致。所述卡盘16是橡塑件。
[0015] 方向盘通过联轴器与中心轴1联接，方向盘的旋转会带动中心轴1以及固定在中 心轴1上的挡环3、角位移传感器6的输入空心轴和卡盘16旋转。角位移传感器6用于检 测方向盘转过的角度，并反馈给控制器。卡盘16用于实现路感反馈，控制器控制电磁线圈 17通过的电流产生不同的电磁吸力，电磁吸力作用在卡盘16边缘的卡盘底座15和卡盘上 盖14上，进而产生阻碍旋转的力矩，实现路感反馈。
[0016] 当车辆要进入低速作业模式时，控制器的指令使电机7正向旋转，通过联轴器9带 动传动丝杠12旋转，从而控制传动螺母11移动到最上端的位置，此时上限位开关检测到信 号，电机7停止转动，控制器会自动记录此时的状态。操作人员操作方向盘向左或者向右旋 转半圈的过程中，角位移传感器6实时反馈转角信息，由控制器驱动转向机构，实现车辆向 左或者向右转向。当方向盘向左或者向右旋转够半圈时，挡环3左侧的凸台就会卡在传动 螺母11的挡块上，此时方向盘就不可以再继续转动，这时控制器驱动转向机构实现了车辆 向左或者向右的全转向。当车辆要进入高速行驶模式时，控制器的指令使电机7反向旋转， 通过联轴器9带动传动丝杠12旋转，从而控制传动螺母11移动到最下端的位置，此时下限 位开关检测到信号，电机7停止转动，控制器会自动记录此时的状态。操作人员操作方向盘 向左或者向右旋转两圈半的过程中，角位移传感器6实时反馈转角信息，由控制器驱动转 向机构，实现车辆向左或者向右转向。与此同时，挡环3会从上往下逐一带动角度限位环4 旋转。当方向盘向左或者向右旋转够两圈半时，最下端的角度限位环4的扇形凸台就会卡 在下端盖5上的扇形凸台上，此时方向盘就不可以再继续转动，这时控制器驱动转向机构 实现了车辆向左或者向右的全转向。
【权利要求】
1. 一种挡环式车辆线控转向方向盘装置，其特征是：主要由中心轴（1)、箱体（2)、挡环 (3)、角度限位环（4)、下端盖（5)、角位移传感器（6)、电机（7)、电机支架（8)、联轴器（9)、 支架（10)、传动螺母（11)、传动丝杠（12)、接近开关（13)、卡盘上盖（14)、卡盘底座（15)、 卡盘（16)、电磁线圈（17)和电磁线圈支架（18)组成；所述中心轴⑴上端通过轴承安装 在箱体（2)上的轴承座内，所述中心轴（1)下侧通过轴承安装在下端盖（5)上的轴承座内， 所述挡环（3)左侧设有径向凸台，所述挡环（3)左下表面设有轴向扇形凸台，所述扇形凸 台圆心角为α度，所述挡环（3)固定安装在中心轴（1)上，所述角度限位环（4)的上下表 面各设有一个α角度的扇形凸台，所述扇形凸台位于角度限位环（4)的同侧位置上下对 称，所述角度限位环（4)共有Ν个，所述角度限位环（4)动配合安装在中心轴（1)上，所述 角度限位环（4)彼此间均采用滑动配合安装，所述角度限位环（4)中最下端的那一个的下 表面与下端盖（5)的上表面滑动配合安装，所述角度限位环（4)中最上端的那一个的上表 面与挡环（3)的下表面滑动配合安装，所述下端盖（5)左侧上表面设有一个α角度的扇 形凸台，所述下端盖（5)与箱体（2)的下部固定联接，所述挡环（3)左下表面的轴向扇形凸 台与角度限位环（4)上的扇形凸台及下端盖（5)左侧上表面的扇形凸台的径向尺寸是相互 对应的，所述挡环（3)转动到相应的位置时可以通过扇形凸台带动角度限位环（4)转动， 所述角度限位环（4)的扇形凸台接触到下端盖（5)上的扇形凸台后受到限制，所述中心轴 (1)就不能继续向前转动，所述角位移传感器￠)的壳体固定安装在下端盖（5)的下表面， 所述角位移传感器￠)的输入空心轴与中心轴（1)固定联接，所述电机（7)固定安装在电 机支架（8)上，所述电机支架（8)与箱体（2)固定联接，所述传动丝杠（12)通过轴承安装 在支架（10)上，所述传动螺母（11)与传动丝杆（12)传动配合安装，所述传动螺母（11)左 侧设有挡块，所述传动螺母（11)的左侧面与箱体（2)右侧板的外侧面滑动配合安装，所述 传动螺母（11)的右侧面与支架（10)右侧板的内侧面滑动配合安装，所述传动螺母（11)的 上挡块与箱体（2)右侧的长槽滑动配合安装，所述传动螺母（11)位于上极限位置时，所述 传动螺母（11)的上挡块可以和挡环（3)左侧径向凸台接触限制其继续向前转动，所述支架 (10)与箱体（2)固定联接，所述传动丝杠（12)通过联轴器（9)与电机（7)的输出轴固定 联接，所述接近开关（13)分为上限位开关和下限位开关，所述上限位开关和下限位开关固 定安装的支架（10)上，所述卡盘（16)固定安装在中心轴（1)的下端，所述卡盘上盖（14) 与卡盘底座（15)固定安装在卡盘（16)上，所述电磁线圈（17)分为前电磁线圈和后电磁线 圈，所述电磁线圈支架（18)分为前电磁线圈支架和后电磁线圈支架，所述前电磁线圈固定 安装在上的扇形凸台圆心前电磁线圈支架上，所述后电磁线圈固定安装在后电磁线圈支架 上，所述前、后电磁线圈支架与箱体（2)固定联接。
2. 根据权利要求1所述挡环式车辆线控转向方向盘装置，其特征是：所述箱体（2)由 上端盖和四个侧壁固定联接而成。
3. 根据权利要求1所述挡环式车辆线控转向方向盘装置，其特征是：所述挡环（3)上 的扇形凸台圆心角可以为30度，角度限位环（4)上的扇形凸台圆心角也是30度，角度限位 环⑷一共有5个。挡环（3)上的扇形凸台圆心角可以为其它角度，角度限位环（4)上的 扇形凸台圆心角也随之变化，角度限位环（4)的个数也可以发生变化。
4. 根据权利要求1所述挡环式车辆线控转向方向盘装置，其特征是：所述角位移传感 器（6)为空心轴角编码器。
5. 根据权利要求1所述挡环式车辆线控转向方向盘装置，其特征是：所述电机（7)的 输出轴与传动轴（12)安装在同一轴心线上。
6. 根据权利要求1所述挡环式车辆线控转向方向盘装置，其特征是：所述上限位开关 和下限位开关固定安装在支架（10)的后侧，其中上限位开关安装高度与传动螺母（11)位 于上极限位置时的高度一致，下限位开关安装高度与传动螺母（11)位于下极限位置时的 高度一致。
7. 根据权利要求1所述挡环式车辆线控转向方向盘装置，其特征是：所述卡盘（16)是 橡塑件。
【文档编号】B62D15/02GK104057998SQ201410251308
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月7日 优先权日:2014年6月7日
【发明者】王安敏, 黄镇, 赵海霞, 杨化林, 王晓军 申请人:青岛科技大学