专利名称：线控转向车辆方向盘限位机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种限位机构，具体地说是一种线控转向车辆方向盘限位机构。
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，缺少了实用性和灵活性。因此设计一种线控转向车辆方向盘限位机构变得非常有必要，有利于推动线控转向系统的开发、研制与应用。
发明内容
本发明提供的线控转向车辆方向盘限位机构，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。为了解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案: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，该机构主要包括槽轮、拨销盘、拨销、槽轮轴、支撑座、弹簧、凸轮、从动架、限位挡块和电机，所述拨销盘固定联接在主动齿轮轴上，所述支撑座固定安装在箱体的底部，所述槽轮轴通过轴承安装在箱体下部的轴承座内，所述槽轮固定安装在槽轮轴上，所述槽轮底部沿圆周方向设置有一个长凹槽，又在长凹槽的长度方向中心位置沿圆周方向对称设置一个短凹槽，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，所述拨销固定安装在拨销盘上，所述拨销盘与槽轮传动配合安装，拨销盘转动的过程中拨销可以进入槽轮的径向槽带动槽轮转动，当拨销退出槽轮的径向槽时，拨销盘转动但不带动槽轮转动，拨销盘径向外端的圆柱面与槽轮的圆柱面相切合使槽轮定位保持不动，所述限位挡块动配合安装在支撑座上端的滑道内，所述限位挡块为阶梯形状，所述弹簧为压缩弹簧，所述弹簧安装在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面接触，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。1-1线是一条垂直通过主动齿轮轴轴心线和槽轮轴心线的安装标志线，0-0线是一条垂直通过主动齿轮轴轴心线，且垂直于1-1线的安装标志线，所述拨销盘上有一个拨销，安装时拨销的轴心线与1-1线垂直相交、平行于主动齿轮轴(4)的轴心线，且拨销与槽轮分居0-0两侧。当方向盘处于车辆可以直线行驶状态的位置时，槽轮和拨销盘处于初始位置，此时所述槽轮下侧短凹槽长度方向中心位置处于限位挡块的轴心线上，此时拨销的轴心线居于1-1线上、且拨销与槽轮分居0-0线的两侧。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下端为圆柱体形状的部位。所述主动齿轮轴轴心线与槽轮轴心线平行安装。采用本发明的有益效果是，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。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。
图1是本发明所述线控转向车辆方向盘限位机构的主视图；图2是图1中的A-A剖视图；图3是图1中的B-B剖视图。图中:箱体I主动齿轮2槽轮3主动齿轮轴4拨销盘5从动齿轮6从动齿轮轴7角位移传感器8拨销9槽轮轴10支撑座11弹簧12凸轮13双向液压泵14从动架15限位挡块16电机1具体实施例方式在图1、图2和图3中，双向液压泵14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14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7通过轴承安装在箱体I上部的轴承座内，从动齿轮6通过键固定安装在从动齿轮轴7上，主动齿轮2与从动齿轮6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7的下端固定联接，该机构主要由槽轮3、拨销盘5、拨销9、槽轮轴10、支撑座11、弹簧12、凸轮13、从动架15、限位挡块16和电机17组成，所述拨销盘5通过键固定联接在主动齿轮轴4上，所述支撑座11通过螺栓固定安装在箱体I的底部，所述槽轮轴10通过轴承安装在箱体I下部的轴承座内，所述槽轮3通过键固定安装在槽轮轴10上，所述槽轮3底部沿圆周方向设置有一个长凹槽，又在长凹槽的长度方向中心位置沿圆周方向对称设置一个短凹槽，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，所述拨销9焊接在拨销盘5上，所述拨销盘5与槽轮3传动配合安装，拨销盘5转动的过程中拨销9可以进入槽轮3的径向槽带动槽轮3转动，当拨销9退出槽轮3的径向槽时，拨销盘5转动但不带动槽轮3转动，拨销盘5径向外端的圆柱面与槽轮3的圆柱面相切合使槽轮3定位保持不动，所述限位挡块16动配合安装在支撑座11上端的滑道内，所述限位挡块16为阶梯形状，所述弹簧12为压缩弹簧，所述弹簧12安装在支撑座11上端的滑道内，所述弹簧12的下端与滑道内的环台接触、另一端与限位挡块16的阶梯面接触，所述从动架15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支撑座11上，所述凸轮13通过键固定联接在电机17的输出轴上，所述凸轮13的外轮廓与从动架15底部内表面动配合接触。另外，所述电机17为舵机电机。划出一条垂直通过主动齿轮轴4轴心线和槽轮3轴心线的安装标志线1-1，再划出一条垂直通过主动齿轮轴4轴心线、且垂直于1-1线的安装标志线0-0，所述拨销盘5上焊接有一个拨销9，安装时拨销9的轴心线与1-1线垂直相交、平行于主动齿轮轴4的轴心线，且拨销9与槽轮3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，槽轮3和拨销盘5处于初始位置，此时所述槽轮3下侧短凹槽长度方向中心位置处于的限位挡块16的轴心线上，此时拨销9的轴心线居于1-1线上、且拨销9与槽轮3分居0-0线的两侧。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12套装在限位挡块16下端为圆柱体形状的部位。所述主动齿轮轴4轴心线与槽轮3轴心线平行安装。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6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6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14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13转动，使得凸轮13的最高点作用到从动架15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槽轮3下部的长凹槽内，限制槽轮3在长凹槽的范围内转动，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，方向盘转动过程中使得与主动齿轮轴4固定联接的拨销盘5转过相应角度，带动槽轮3间歇转动到极限位置，限位挡块16与槽轮3下部的长凹槽的一个侧壁面接触，限制槽轮3继续转动，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作业模式时，电机17带动凸轮13转动，使得凸轮13的最低点作用到从动架15底部内表面上，若此时限位挡块16在槽轮3下部的短凹槽范围内时，在弹簧12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不在槽轮3下部的短凹槽范围内，弹簧12使得限位挡块16压在长凹槽的顶部，当在方向盘的作用下槽轮3下部的短凹槽到达限位挡块16所在位置时，弹簧12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，方向盘转动过程中使得与主动齿轮轴4固定联接的拨销盘5转过相应角度，带动槽轮3间歇转动到极限位置，限位挡块16与槽轮3下部的短凹槽的一个侧壁面接触，限制槽轮3继续转动，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，槽轮3是间歇运动的，所以只需要较小直径的槽轮3即可完成限位工作，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
1.一种线控转向车辆方向盘限位机构，双向液压泵(14)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(14)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(7)通过轴承安装在箱体(I)上部的轴承座内，从动齿轮出)固定安装在从动齿轮轴(7)上，主动齿轮(2)与从动齿轮￠)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(7)的下端固定联接，其特征是，主要由槽轮(3)、拨销盘(5)、拨销(9)、槽轮轴(10)、支撑座(11)、弹簧(12)、凸轮(13)、从动架(15)、限位挡块(16)和电机(17)组成，所述拨销盘(5)固定联接在主动齿轮轴(4)上，所述支撑座(11)固定安装在箱体(I)的底部，所述槽轮轴(10)通过轴承安装在箱体(I)下部的轴承座内，所述槽轮(3)固定安装在槽轮轴(10)上，所述槽轮(3)底部沿圆周方向设置有一个长凹槽，又在长凹槽的长度方向中心位置沿圆周方向对称设置一个短凹槽，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，所述拨销(9)固定安装在拨销盘(5)上，所述拨销盘(5)与槽轮(3)传动配合安装，拨销盘(5)转动的过程中拨销(9)可以进入槽轮(3)的径向槽带动槽轮(3)转动，当拨销(9)退出槽轮(3)的径向槽时，拨销盘(5)转动但不带动槽轮(3)转动，拨销盘(5)径向外端的圆柱面与槽轮(3)的圆柱面相切合使槽轮(3)定位保持不动，所述限位挡块(16)动配合安装在支撑座(11)上端的滑道内，所述限位挡块(16)为阶梯形状，所述弹簧(12)为压缩弹簧，所述弹簧(12)安装在支撑座(11)上端的滑道内，所述弹簧(12)的下端与滑道内的环台接触、另一端与限位挡块(16)的阶梯面接触，所述从动架(15)固定联接在限位挡块(16)的下端，所述电机(17)固定联接在支撑座(11)上，所述凸轮(13)固定联接在电机(17)的输出轴上，所述凸轮(13)的外轮廓与从动架(15)底部内表面动配合接触。
2.根据权利要求1所述的线控转向车辆方向盘限位机构，其特征是:所述电机(17)为舵机电机。
3.根据权利要求1所述的线控转向车辆方向盘限位机构，其特征是:1-1线是一条垂直通过主动齿轮轴(4)轴心线和槽轮(3)轴心线的安装标志线，0-0线是一条垂直通过主动齿轮轴(4)轴心线、且垂直于1-1线的安装标志线，所述拨销盘(5)上有一个拨销(9)，安装时拨销(9)的轴心线与1-1线垂直相交、平行于主动齿轮轴(4)的轴心线，且拨销(9)与槽轮⑶分居0-0线的两侧。
4.根据权利要求1所述的线控转向车辆方向盘限位机构，其特征是:当方向盘处于车辆可以直线行驶状态的位置时，槽轮(3)和拨销盘(5)处于初始位置，此时所述槽轮(3)下侧短凹槽长度方向中心位置处于限位挡块(16)的轴心线上，此时拨销(9)的轴心线居于1-1线上、且拨销(9)与槽轮(3)分居0-0线的两侧。
5.根据权利要求1所述的线控转向车辆方向盘限位机构，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(12)套装在限位挡块(16)下端为圆柱体形状的部位。
6.根据权利要求1所述的线控转向车辆方向盘限位机构，其特征是:所述主动齿轮轴(4)轴心线与槽轮(3) 轴心线平行安装。
全文摘要
本发明公开了一种线控转向车辆方向盘限位机构，旨在实现方向盘在任意位置时转向模式切换和准确限位。拨销盘固定联接在主动齿轮轴上，支撑座固定安装在箱体的底部，槽轮轴安装在支撑座的轴承座内，槽轮固定安装在槽轮轴上，槽轮底部设置有一个长环形凹槽，在长环形凹槽内设置有短环形凹槽，拨销固定安装在拨销盘上，拨销盘与槽轮传动配合安装，限位挡块动配合安装在支撑座的滑道内，弹簧安装在支撑座的滑道内，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。本发明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B62D5/04GK103171612SQ20131008918
公开日2013年6月26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