专利名称：线控转向车辆转向模式切换限位机构的制作方法
技术领域：
线控转向车辆转向模式切换限位机构技术领域[0001]本实用新型涉及一种限位机构，具体地说是一种线控转向车辆转向模式切换限位机构。
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。[0003]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。[0004]因此设计一种线控转向车辆转向模式切换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[0005]本实用新型提供的线控转向车辆转向模式切换限位机构，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。[0006]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，方向盘轴的下端通过联轴器与双向液压泵的输入轴固定联接，该装置主要包括直线位移传感器、滑块、直线导轨、丝杠、螺母、行程挡板、限位挡块、弹簧、从动架、凸轮、支撑座和电机，所述丝杠固定联接在方向盘轴上，所述螺母与丝杠传动配合安装，所述滑块固定安装在螺母的左侧面上，所述直线导轨固定安装在箱体的左侧壁上，所述滑块滑动联接到直线导轨上，所述直线位移传感器固定安装在箱体的左侧壁上，所述直线位移传感器的测量杆固定安装在滑块上，所述行程挡板固定安装在螺母的右侧面上，所述行程挡板右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，所述支撑座固定安装在箱体的右侧壁上，所述限位挡块动配合安装在支撑座左端的滑道内，所述限位挡块为阶梯形状，所述弹簧为压缩弹簧安装在支撑座左端的滑道内，所述弹簧的右端与滑道内的环台接触、左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右端，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右侧内表面动配合接触。[0007]所述电机为舵机电机。当方向盘处于车辆直线行驶状态位置时，螺母和行程挡板处于初始位置，此时所述行程挡板右侧短凹槽长度方向的中心位置处于限位挡块的轴心线上。所述限位挡块左端为长方体形状，右端为圆柱体形状，所述弹簧套装在限位挡块右端圆柱体形状的部位。所述丝杠与方向盘轴同轴心线固定联接。所述螺母与丝杠采用小螺距结构。所述方向盘轴与直线导轨及直线位移传感器的测量杆相互平行安装。[0008]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，有很好的推广应用价值。[0009]
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。
[0010]图1是本实用新型所述线控转向车辆转向模式切换限位机构的主视图；[0011]图2是图1中的A-A剖视图。[0012]图中:直线位移传感器I滑块2直线导轨3箱体4方向盘轴5丝杠6螺母7行程挡板8限位挡块9弹簧10从动架11凸轮12支撑座13双向液压泵14电机1具体实施方式
[0013]在图1和图2中，双向液压泵14通过螺栓固定安装在箱体4的底部，方向盘轴5的下端通过联轴器与双向液压泵14的输入轴固定联接，该装置主要由直线位移传感器1、滑块2、直线导轨3、丝杠6、螺母7、行程挡板8、限位挡块9、弹簧10、从动架11、凸轮12、支撑座13、和电机15组成，所述丝杠6与方向盘轴5整体加工而成，所述螺母7与丝杠6传动配合安装，所述滑块2通过螺栓固定安装在螺母7的左侧面上，所述直线导轨3通过螺栓固定安装在箱体4的左侧壁上，所述滑块2滑动联接到直线导轨3上，所述直线位移传感器I通过螺栓固定安装在箱体4的左侧壁上，所述直线位移传感器I的测量杆通过过渡板固定安装在滑块2上，所述行程挡板8通过螺栓固定安装在螺母7的右侧面上，所述行程挡板8右侧铣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铣削加工出一个短凹槽，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，所述支撑座13通过螺栓固定安装在箱体4的右侧壁上，所述限位挡块9动配合安装在支撑座13左端的滑道内，所述限位挡块9为阶梯形状，所述弹簧10为压缩弹簧安装在支撑座13左端的滑道内，所述弹簧10的右端与滑道内的环台接触、左端与限位挡块9的阶梯面接触，所述从动架11通过螺栓固定联接在限位挡块9的右端，所述电机15通过螺栓固定联接在支撑座13上，所述凸轮12通过键固定联接在电机15的输出轴上，所述凸轮12的外轮廓与从动架11右侧内表面动配合接触。[0014]另外，所述电机15为舵机电机。当方向盘处于车辆直线行驶状态位置时，螺母7和行程挡板8处于初始位置，此时所述行程挡板8右侧短凹槽长度方向的中心位置处于限位挡块9的轴心线上。所述限位挡块9左端为长方体形状，右端为圆柱体形状，所述弹簧10套装在限位挡块9右端圆柱体形状的部位。所述丝杠6与方向盘轴5同轴心线固定联接。所述螺母7与丝杠6采用小螺距结构。所述方向盘轴5与直线导轨3及直线位移传感器I的测量杆相互平行安装。[0015]方向盘转动带动固定在方向盘轴5上的丝杠6旋转，从而使螺母7沿丝杠6的轴线移动一定距离，由于直线位移传感器I的测量杆通过滑块2固定联接到螺母7上，故直线位移传感器I可以检测到螺母7的位移并输出电信号，根据丝杠6的螺距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15带动凸轮12转动，使得凸轮12的最高点作用到从动架11右侧内表面上，从而使限位挡块9向右移动克服弹簧力退回到行程挡板8右侧的长凹槽内，限制行程挡板8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方向盘轴5固定联接的丝杠6转过相应角度，带动与螺母7通过螺栓固定联接的行程挡板8移动到极限位置，限位挡块9与行程挡板8上的长凹槽的一个侧壁面接触，限制行程挡板8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作业模式时，电机15带动凸轮12转动，使得凸轮12的最低点作用到从动架11右侧内表面上，若此时限位挡块9在行程挡板8右侧的短凹槽范围内时，在弹簧10的作用下限位挡块9伸出，直接进入短凹槽，实现模式切换；若此时限位挡块9不在行程挡板8右侧的短凹槽范围内，弹簧10使得限位挡块9压在长凹槽的底部，当在方向盘的作用下行程挡板8右侧的短凹槽到达限位挡块9所在位置时，弹簧10将限位挡块9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8到达极限位置，限位挡块9与行程挡板8上的短凹槽的一个侧壁面接触，限制行程挡板8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。从而可以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。螺母7与丝杠6采用小螺距结构，很小的轴向长度就能满足限位的工作要求，节省空间。
权利要求1.一种线控转向车辆转向模式切换限位机构,双向液压泵(14)固定安装在箱体(4)的底部，方向盘轴(5)的下端通过联轴器与双向液压泵(14)的输入轴固定联接，其特征是，主要由直线位移传感器(I)、滑块(2)、直线导轨(3)、丝杠(6)、螺母(7)、行程挡板⑶、限位挡块(9)、弹簧(10)、从动架(11)、凸轮(12)、支撑座(13)和电机(15)组成，所述丝杠(6)固定联接在方向盘轴(5)上，所述螺母(7)与丝杠(6)传动配合安装，所述滑块⑵固定安装在螺母(7)的左侧面上，所述直线导轨(3)固定安装在箱体(4)的左侧壁上，所述滑块(2)滑动联接到直线导轨(3)上，所述直线位移传感器(I)固定安装在箱体(4)的左侧壁上，所述直线位移传感器(I)的测量杆固定安装在滑块(2)上，所述行程挡板(8)固定安装在螺母(7)的右侧面上，所述行程挡板(8)右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，所述支撑座(13)固定安装在箱体⑷的右侧壁上，所述限位挡块(9)动配合安装在支撑座(13)左端的滑道内，所述限位挡块(9)为阶梯形状，所述弹簧(10)为压缩弹簧安装在支撑座(13)左端的滑道内，所述弹簧(10)的右端与滑道内的环台接触、左端与限位挡块(9)的阶梯面接触，所述从动架(11)固定联接在限位挡块(9)的右端，所述电机(15)固定联接在支撑座(13)上，所述凸轮(12)固定联接在电机(15)的输出轴上，所述凸轮(12)的外轮廓与从动架(11)右侧内表面动配合接触。
2.根据权利要求1所述的线控转向车辆转向模式切换限位机构，其特征是:所述电机(15)为舵机电机。
3.根据权利要求1所述的线控转向车辆转向模式切换限位机构，其特征是:当方向盘处于车辆直线行驶状态位置时，螺母(7)和行程挡板(8)处于初始位置，此时所述行程挡板(8)右侧短凹槽长度方向的中心位置处于限位挡块(9)的轴心线上。
4.根据权利要求1所述的线控转向车辆转向模式切换限位机构，其特征是:所述限位挡块(9)左端为长方体形状，右端为圆柱体形状，所述弹簧(10)套装在限位挡块(9)右端圆柱体形状的部位。
5.根据权利要求1所述的线控转向车辆转向模式切换限位机构，其特征是:所述丝杠(6)与方向盘轴(5)同轴心线固定联接。
6.根据权利要求1所述的线控转向车辆转向模式切换限位机构，其特征是:所述螺母(7)与丝杠(6)采用小螺距结构。
7.根据权利要求1所述的线控转向车辆转向模式切换限位机构，其特征是:所述方向盘轴(5)与直线导轨(3)及直线位移传感器(I)的测量杆相互平行安装。
专利摘要本实用新型公开了一种线控转向车辆转向模式切换限位机构，旨在实现方向盘在任意位置时转向模式切换和准确限位。丝杠固定联接在方向盘轴上，螺母与丝杠啮合传动安装，直线导轨和直线位移传感器固定安装在箱体的左侧壁上，直线位移传感器的测量杆通过滑块固定安装在螺母的左侧面上，滑块滑动联接到直线导轨上，行程挡板固定安装在螺母的右侧面上，支撑座固定安装在箱体的右侧壁上，限位挡块动配合安装在支撑座左端的滑道内，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右端，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B62D5/04GK203111305SQ20132013223
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