专利名称：一种方向盘式农业机械自动驾驶转向执行机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及农业机械自动驾驶设备，具体地说是一种农业机械自主导航系统中使用的方向盘式农业机械自动驾驶转向执行机构。
背景技术：
在农业机械自主导航控制的研究和应用中，转向执行机构的研究和设计是其它更深入研究及应用推广的基础；尤其是在对农业机械进行自动导航改造的过程中，需要改造过程简单易行、转向执行效率高等特点。不考虑目前尚不普及的应用线控技术的农业机械， 常见的农业机械转向机构可以分为液压式、机械式两大类。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种执行效率高的方向盘式农业机械自动驾驶转向执行机构。该转向执行机构可以根据外部的控制信号执行转向动作。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的本实用新型的转向执行机构安装在农业机械转向杆的顶部，驱动农业机械转向杆转动，包括转向机构及电动机，其中转向机构包括传动机构、外壳及方向盘安装结构，所述电动机及方向盘安装结构分别安装在外壳上，电动机的输出端通过安装在外壳内部的传动机构与方向盘安装结构的一端相连接，方向盘安装结构的另一端连接有农业机械的方向
ο其中在外壳上连接有防转机构，该防转机构的一端与外壳相连，另一端与农业机械转向杆的外套连接；所述防转机构包括连板和夹件，其中连板的一端固接在所述外壳上， 另一端与夹件的一端连接，所述夹件的另一端固接在农业机械转向杆的外套上；所述外壳包括壳体及上盖，上盖及壳体通过螺栓连接成一封闭空间，所述传动机构通过轴承安装在外壳内；所述壳体及上盖均呈扇贝形状，即壳体及上盖的主体在圆形，在圆形的边缘处沿径向向外延伸，形成方形的延伸部；所述传动机构通过轴承安装在封闭的外壳内部，在壳体及上盖的内部分别带有轴承内嵌槽；所述传动机构通过轴承安装在封闭的外壳内部，为齿轮式传动机构，包括相互啮合的主动齿轮及被动齿轮；所述主动齿轮通过上、下两个轴承可转动地安装在外壳内，并与电动机的输出轴相连；所述被动齿轮位于主动齿轮的一侧、通过上、下两个轴承可转动地安装在外壳内，并与农业机械的转向杆相连，在被动齿轮上连接有方向盘安装结构；所述方向盘安装结构包括连接轴及法兰，其中连接轴的下端通过法兰安装在所述传动机构上，另一端由外壳穿出与方向盘相连接；所述电动机通过垫板与外壳连接，该垫板为长方体或正方体，四角开有与电动机安装孔相对应的通孔，在所述垫板的中间开有中心通孔，该中心通孔的外围设有环状凹槽；所述传动机构包括相互啮合的主动齿轮及被动齿轮，中心通孔的直径大于主动齿轮的直径。本实用新型的优点与积极效果为本实用新型能够根据外部的控制信号执行转向动作，既能够应用在液压式转向农业机械上也可以应用在机械式转向农业机械上，同时安装简便、执行转向动作效率高。
图1为本实用新型一个实施例的系统结构示意图；图2为本实用新型的装配示意图；图3为本实用新型转向机构中垫板的结构示意图；图4为本实用新型的安装固定示意图；其中1为转向机构，2为电动机，3为转向控制器，4为转向扭矩传感器，5为转向角传感器，6为方向盘，7为转向轮，8为通信线路，9为转向杆，10为垫板，IOa为通孔，IOb为中心通孔，IOc为环状凹槽，11为壳体，12为第一滚珠轴承，13为主动齿轮，14为第二滚珠轴承，15为上盖，16为螺栓，17为连接轴，18为螺栓，19为第三滚珠轴承，20为被动齿轮，21 为第四滚珠轴承，22为连板，23为夹件。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详述。参照附图，下面对一个本实用新型实施例进行描述。图1是一个带有方向盘6和转向杆9的农业机械自动转向系统的结构示意图，该系统使用了本实施例的转向执行机构； 该农业机械自动转向系统包括转向机构1、电动机2、转向控制器3、转向扭矩传感器4、转向角传感器5、转向操纵装置(例如方向盘6)、转向轮7、通信线路8及转向杆9。其中，电动机2可以为步进电机等。转向机构1安装在转向杆9的顶端，采用花键连接，方向盘6安装在转向机构1的顶端，这样在加入了转向机构1后，也保留了手动转向功能。电动机2安装在转向机构1的下端，通过螺栓与转向机构1的外壳固定。转向扭矩传感器4安装在转向杆9上，用于检测到当前转向杆9上被施加的扭矩。本实施例中，转向角传感器5安装在与转向轮7的旋转轴相连的杆上，通过测量杆的伸缩长度，可以计算得到转向轮7的转动角度。转向控制器3 与电动机2、转向扭矩传感器4、转向角传感器5和CAN总线分别通过对应接口线路相连，完成CAN通信、传感器数据采集和电动机控制。本实用新型的转向执行机构包括转向机构1及电动机2，其中转向机构1包括传动机构、外壳、方向盘安装结构及防转机构，所述电动机2及方向盘安装结构分别安装在外壳上，电动机2的输出端通过安装在外壳内部的传动机构与方向盘安装结构的一端相连接， 方向盘安装结构的另一端连接有农业机械的方向盘6。在外壳上连接有防转机构，该防转机构的一端与外壳相连，另一端与农业机械转向杆的外套连接。如图2所示，为本实施例中转向机构1的装配示意图。传动机构通过轴承安装在封闭的外壳内部，为齿轮式传动机构，包括主动齿轮13、被动齿轮20、第一滚珠轴承12、第二滚珠轴承14、第三滚珠轴承19及第四滚珠轴承21 ；方向盘安装结构为花键轴形式；外壳包括上盖15和壳体11 ；防转结构包括连扳22和夹件23 ；其他配件有电动机2和垫板11。壳体11及上盖15均呈扇贝形状，即壳体11及上盖15的主体在圆形，在圆形的边缘处沿径向向外延伸，形成方形的延伸部；所述传动机构通过轴承安装在封闭的外壳内部， 在壳体11及上盖15的内部分别带有轴承内嵌槽。主动齿轮13通过第一、二滚珠轴承12、14固定在外壳上。第一、二滚珠轴承12、14外环分别镶嵌在壳体11和上盖15中，主动齿轮 13与第一滚珠轴承12和第二滚珠轴承14的内圈连接，保证了主动齿轮13轴心与轴线Z2 同轴。主动齿轮13带有平键套，用于连接电动机2的轴。平键套的形式可根据不同类型的电动机设计。被动齿轮20通过第三、四滚珠轴承19、21固定在外壳上。第三、四滚珠轴承19、21 外环分别镶嵌在壳体11和上盖15中，被动齿轮20与第三滚珠轴承19和第四滚珠轴承21 的内圈连接，保证了被动齿轮轴20轴心与轴线Zl同轴。被动齿轮20带有锥孔和花键套。 锥孔用来防止方向盘的轴向移动，花键套用于传动扭矩。锥孔和花键套根据农业机械转向杆的结构进行设计，以适用于各种方向盘式农业机械转向系统。方向盘安装结构穿过上盖15利用法兰和螺栓18固定在被动齿轮20上，方向盘安装结构包括连接轴17及法兰，连接轴17带有用于安装方向盘6的花键和外螺纹。花键与方向盘花键套配合形成花键连接用于传递扭矩；外螺纹与螺母配合用来紧固方向盘。当被动齿轮20转动时，方向盘安装结构17随其同步转动，同时带动安装在方向盘安装结构17 上的方向盘6同步转动。电动机2通过垫板10与外壳连接，垫板10结构如图3所示。垫板10用于将电动机2进行安装固定，并调整电动机轴插入平键套的长度。垫板10为长方体或正方体，四角开有通孔10a、与电动机2的安装孔相对应，用于连接电动机和壳体，这样能方便快捷地拆卸和更换电动机。垫板10的中间开有中心通孔10b，中心通孔IOb的直径大于主动齿轮的直径，这样目的是使主动齿轮穿过中心通孔IOb与电动机轴配合。另外，垫板上环绕中心通孔IOb还设计了一个环状凹槽10c，目的是为了减轻垫板的重量。为适应不同类型或大小的电动机，垫板是可根据实际需要设计。由于在本实用新型中，整个外壳(壳体11、上盖15)是可以绕着Z1轴转动的，所以这里设计了防转机构(包括连扳22和夹件23)，如图4所示。连板22利用螺栓一端固定于壳体11上，另一端与夹件23的一端连接，夹件23的另一端夹在车体上(比如可以固定在农业机械车辆的转向杆上或转向杆外部的起保护作用的壳体上)，从而使转向机构1的外壳不会绕着Zl轴方向产生相对转动。固定件是可替换件，连板和夹件的尺寸、结构可根据农业机械转向杆的实际结构进行设计。虽然通过参考本实用新型的一个实施例描述了本实用新型，但是，本实用新型中使用的电动机2不限定于本实施例中使用的步进电机，也可以为直流电动机。转向扭矩传感器、转向角传感器、转向控制器根据实际情况进行选择和设计。本实用新型安装在农业机械方向盘下方，外部的信号控制电动机的转动；电动机提供的扭矩通过主动齿轮传递给被动齿轮，带动固定连接在被动齿轮上的方向杆转动，从而改变农业机械的转向角大小。
权利要求1.一种方向盘式农业机械自动驾驶转向执行机构，其特征在于该转向执行机构安装在农业机械转向杆的顶部，驱动农业机械转向杆转动，包括转向机构(1)及电动机O)，其中转向机构(1)包括传动机构、外壳及方向盘安装结构，所述电动机(2)及方向盘安装结构分别安装在外壳上，电动机O)的输出端通过安装在外壳内部的传动机构与方向盘安装结构的一端相连接，方向盘安装结构的另一端连接有农业机械的方向盘(6)。
2.按权利要求1所述的方向盘式农业机械自动驾驶转向执行机构，其特征在于在外壳上连接有防转机构，该防转机构的一端与外壳相连，另一端与农业机械转向杆的外套连接。
3.按权利要求2所述的方向盘式农业机械自动驾驶转向执行机构，其特征在于所述防转机构包括连板0 和夹件(23)，其中连板0 的一端固接在所述外壳上，另一端与夹件的一端连接，所述夹件的另一端固接在农业机械转向杆的外套上。
4.按权利要求1或2所述的方向盘式农业机械自动驾驶转向执行机构，其特征在于 所述外壳包括壳体(11)及上盖(15)，上盖(1 及壳体(11)通过螺栓(16)连接成一封闭空间，所述传动机构通过轴承安装在外壳内。
5.按权利要求4所述的方向盘式农业机械自动驾驶转向执行机构，其特征在于所述壳体(11)及上盖(1 均呈扇贝形状，即壳体(11)及上盖(1 的主体在圆形，在圆形的边缘处沿径向向外延伸，形成方形的延伸部；所述传动机构通过轴承安装在封闭的外壳内部， 在壳体(11)及上盖(1 的内部分别带有轴承内嵌槽。
6.按权利要求1或2所述的方向盘式农业机械自动驾驶转向执行机构，其特征在于 所述传动机构通过轴承安装在封闭的外壳内部，为齿轮式传动机构，包括相互啮合的主动齿轮(13)及被动齿轮(20)。
7.按权利要求6所述的方向盘式农业机械自动驾驶转向执行机构，其特征在于所述主动齿轮(1 通过上、下两个轴承可转动地安装在外壳内，并与电动机( 的输出轴相连； 所述被动齿轮OO)位于主动齿轮(1 的一侧、通过上、下两个轴承可转动地安装在外壳内，并与农业机械的转向杆相连，在被动齿轮OO)上连接有方向盘安装结构。
8.按权利要求1或2所述的方向盘式农业机械自动驾驶转向执行机构，其特征在于 所述方向盘安装结构包括连接轴(17)及法兰，其中连接轴(17)的下端通过法兰安装在所述传动机构上，另一端由外壳穿出与方向盘(6)相连接。
9.按权利要求1或2所述的方向盘式农业机械自动驾驶转向执行机构，其特征在于 所述电动机( 通过垫板(10)与外壳连接，该垫板(10)为长方体或正方体，四角开有与电动机(2)安装孔相对应的通孔(10a)，在所述垫板(10)的中间开有中心通孔(10b)，该中心通孔(IOb)的外围设有环状凹槽(10c)。
10.按权利要求9所述的方向盘式农业机械自动驾驶转向执行机构，其特征在于所述传动机构包括相互啮合的主动齿轮(1 及被动齿轮00)，中心通孔(IOb)的直径大于主动齿轮(13)的直径。
专利摘要本实用新型涉及农业机械自动驾驶设备，具体地说是一种农业机械自主导航系统中使用的方向盘式农业机械自动驾驶转向执行机构，该转向执行机构安装在农业机械转向杆的顶部，驱动农业机械转向杆转动，包括转向机构及电动机，其中转向机构包括传动机构、外壳及方向盘安装结构，所述电动机及方向盘安装结构分别安装在外壳上，电动机的输出端通过安装在外壳内部的传动机构与方向盘安装结构的一端相连接，方向盘安装结构的另一端连接有农业机械的方向盘。本实用新型能够根据外部的控制信号执行转向动作，既能够应用在液压式转向农业机械上也可以应用在机械式转向农业机械上，同时安装简便、执行转向动作效率高。
文档编号B62D5/04GK202264815SQ201120417829
公开日2012年6月6日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者刘晓光, 李逃昌, 王鹤, 白晓平, 胡河春, 胡静涛, 高雷 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所