CN103792988A - 一种用于操纵台的自动回零机构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于操纵台自动控制技术领域，具体涉及一种用于操纵台的自动回零机构。该机构作用于操纵台的箱体与水平、垂直两方向的给定轴之间，可使两给定轴在没有外力施加或外力突然撤消时，握把或箱体停留或立刻恢复到平衡位置。该机构还可提供强烈的开始驱动的手感。该机构针对操作台的使用需要，能够保证操纵台给定部分、即握把在没有外加扭转力矩时可靠的停留在“零”的位置，或者在人为操纵给定部分偏离零位置后，当外力撤消后能够迅速的自动返回零位置。同时当外加的扭转力矩不足以克服给定部分脱出零位置的保险力矩时仍然保持给定部分停留在零给定的位置，可以有效地避免误操作带来的风险。
Description
技术领域
本发明属于操纵台自动控制技术领域，具体涉及一种用于操纵台的自动回零机构。
背景技术
操纵台是驱动信号给定装置，驾驶员通过扳动握把进行控制信号的给定，这一给定信号输出给控制系统，从而完成对方位向或垂直向的控制。对操纵台在使用中的一个基本要求是，当驾驶员不扳动握把时，操纵台应停留在固定的“零”位置上，当驾驶员在扳动握把时松开双手、即撤消操作力，操纵台应迅速自动回复到“零”的位置上。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提供一种用于操纵台的自动回零机构。
（二）技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于操纵台的自动回零机构，所述自动回零机构包括：第一轴1、拉簧2、箱体3、键4、第一轴承5、给定轴6、滑盘7、第二轴8、V型开口9、第二轴承10、第三轴11、拉杆12以及第四轴13；
所述给定轴6为操纵台给定机构的输出轴，即操纵台内通过给定轴6带动给定传感器进行驱动操作，给定轴6由第一轴承5固定在箱体3上并可在机械限定的角度内由外加的扭转力矩控制，绕其轴线顺时针或逆时针转动；
所述滑盘7通过键4被径向固定在给定轴6上，当给定轴6绕其轴线旋转时，滑盘7被带动随给定轴6一同旋转；所述滑盘7相对其中心线A左右对称，所述滑盘7上还加工有V型开口9；所述滑盘7上V型开口9所在的平面作为滑盘7的有效工作面B，同时，V型开口9内也形成有两个工作面，所述V型开口9内设置所述第二轴承10；在滑盘7随给定轴6顺时针旋转或逆时针旋转时，所述有效工作面B与第二轴承10接触点相对给定轴6轴线的半径均随旋转角度的增大而增大；
所述拉杆12的一端由第二轴8固定在箱体3上，并可绕第二轴8的轴线转动且只有这一个运动的自由度；所述杠杆12的另一端安装有所述第四轴13，所述第四轴13连接拉簧2的一端,拉簧2的另一端安装在第一轴1上，第一轴1固定在箱体3上，第一轴1设置为保证拉簧2装配后有一定的预拉伸；所述拉杆12的中部通过第三轴11安装所述第二轴承10，第二轴承10的外框设置为可绕第三轴11的轴线在滑盘7的有效工作面B和V型开口9上滚动；
由于V型开口9内的工作面比有效工作面B距旋转中心近，机构装配完成后，当给定轴6上没有施加旋转力矩时，在拉簧2的作用下，第二轴承10停留在V型开口9内并与V型开口9的两个工作面同时相切，中心线A与给定轴6和第三轴11的轴线垂直相交；此时滑盘7处于平衡位置时，此位置即为机构的平衡位置，即操作台的零给定的位置。
当给定轴6上施加足够的旋转力矩使机构滑出平衡位置后，撤销施加的旋转力矩，在拉簧2的作用下，第二轴承10沿有效工作面B滑回V型开口9内；滑盘7随主动轴6旋转了一定角度，此时拉簧2在平衡位置的基础上又被拉伸了一定的长度，使得在主动轴6上的旋转力矩撤销后，机构自动回复到零给定位置。
（三）有益效果
本发明技术方案所提供的自动回零机构作用于操纵台的箱体与水平、垂直两方向的给定轴之间，可使两给定轴在没有外力施加或外力突然撤消时，握把或箱体停留或立刻恢复到平衡位置。该机构还可提供强烈的开始驱动的手感。
该用于操纵台的自动回零机构，针对操作台的使用需要，能够保证操纵台给定部分、即握把在没有外加扭转力矩时可靠的停留在“零”的位置，或者在人为操纵给定部分偏离零位置后，当外力撤消后能够迅速的自动返回零位置。同时当外加的扭转力矩不足以克服给定部分脱出零位置的保险力矩时仍然保持给定部分停留在零给定的位置，可以有效地避免误操作带来的风险。
附图说明
图1为本发明自动回零机构的结构示意图。
图2为本发明自动回零机构中滑盘旋转了一定角度的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决现有技术的问题，本发明提供一种用于操纵台的自动回零机构，如图1及图2所示，所述自动回零机构包括：第一轴1、拉簧2、箱体3、键4、第一轴承5、给定轴6、滑盘7、第二轴8、滑盘上的V型开口9、第二轴承10、第三轴11、拉杆12、第四轴13；
所述给定轴6为操纵台给定机构的输出轴，即操纵台内通过给定轴6带动给定传感器进行驱动操作，给定轴6由第一轴承5固定在箱体3上并可在机械限定的角度内由外加的扭转力矩控制，绕其轴线顺时针或逆时针转动，其中，该限定角度另有机构进行限定；
所述滑盘7通过键4被径向固定在给定轴6上，当给定轴6绕其轴线旋转时，滑盘7被带动随给定轴6一同旋转；所述滑盘7相对其中心线A左右对称，所述滑盘7上还加工有V型开口9；所述滑盘7上V型开口9所在的平面作为滑盘7的有效工作面B，同时，V型开口9内也形成有两个工作面，所述V型开口9内设置所述第二轴承10；在滑盘7随给定轴6旋转时，无论是顺时针旋转或逆时针旋转，所述有效工作面B与第二轴承10接触点相对给定轴6轴线的半径均随旋转角度的增大而增大，即：滑盘7相对给定轴6的轴线和轴11的轴线构成的直线A对称，其有效段B为直线，当给定轴6带动滑盘7旋转时，无论顺时针还是逆时针旋转，随着旋转角度的增大，直线上相对给定轴6中心的半径均增大，这样，随着转角的增加，所需的转矩也增加。
所述拉杆12的一端由第二轴8固定在箱体3上，并可绕第二轴8的轴线转动且只有这一个运动的自由度；所述杠杆12的另一端安装有所述第四轴13，所述第四轴13连接拉簧2的一端,拉簧2的另一端安装在第一轴1上，第一轴1固定在箱体3上，第一轴1结构上应设置为保证拉簧2装配后有一定的预拉伸；所述拉杆12的中部通过第三轴11安装所述第二轴承10，第二轴承10的外框可绕第三轴11的轴线在滑盘7的有效工作面B和V型开口9上滚动；
由于V型开口9内的工作面比有效工作面B距旋转中心近，机构装配完成后，当给定轴6上没有施加旋转力矩时，在拉簧2的作用下，第二轴承10会停留在V型开口9内并与V型开口9的两个工作面同时相切，中心线A会与给定轴6和第三轴11的轴线垂直相交；此时滑盘7处于平衡位置时，此位置即为机构的平衡位置，即操作台的零给定的位置。
当给定轴6上施加足够的旋转力矩使机构滑出平衡位置后，撤销施加的旋转力矩，在拉簧2的作用下，第二轴承10沿有效工作面B滑回V型开口9内，即到达零给定的位置；图2为滑盘旋转了一定角度的示意图；图中滑盘7随主动轴6旋转了一定角度，此时拉簧2在图1平衡位置的基础上又被拉伸了一定的长度，因此，在主动轴6上的旋转力矩撤销后，机构会自动回复到零给定位置。
即：给定轴6带动滑盘7转动并通过第三轴11和第二轴承10带动拉杆12，不论给定轴6顺时针还是逆时针旋转，在操作台限定的角度内，拉杆12均会通过第四轴13将拉簧2拉长，当作用于给定轴6上的扭转力矩撤消后，在弹簧力的作用下，该机构会自动回复到平衡位置。
由于V型开口9内的工作面上各点相对主动轴6轴线的半径随旋转角度的增大而增大的变化率非常大，可设置为比工作面B上各点半径变化率大近5倍，当在定轴6上施加扭转力矩时，为滑出平衡位置，需要较大的初始力矩，因此，该机构可提供强烈的开始驱动的手感。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种用于操纵台的自动回零机构，其特征在于，所述自动回零机构包括：第一轴（1）、拉簧（2）、箱体（3）、键（4）、第一轴承（5）、给定轴（6）、滑盘（7）、第二轴（8）、V型开口（9）、第二轴承（10）、第三轴（11）、拉杆（12）以及第四轴（13）；
所述给定轴（6）为操纵台给定机构的输出轴，即操纵台内通过给定轴（6）带动给定传感器进行驱动操作，给定轴（6）由第一轴承（5）固定在箱体（3）上并可在机械限定的角度内由外加的扭转力矩控制，绕其轴线顺时针或逆时针转动；
所述滑盘（7）通过键（4）被径向固定在给定轴（6）上，当给定轴（6）绕其轴线旋转时，滑盘（7）被带动随给定轴（6）一同旋转；所述滑盘（7）相对其中心线（A）左右对称，所述滑盘（7）上还加工有V型开口（9）；所述滑盘（7）上V型开口（9）所在的平面作为滑盘（7）的有效工作面（B），同时，V型开口（9）内也形成有两个工作面，所述V型开口（9）内设置所述第二轴承（10）；在滑盘（7）随给定轴（6）顺时针旋转或逆时针旋转时，所述有效工作面（B）与第二轴承（10）接触点相对给定轴（6）轴线的半径均随旋转角度的增大而增大；
所述拉杆（12）的一端由第二轴（8）固定在箱体（3）上，并可绕第二轴（8）的轴线转动且只有这一个运动的自由度；所述杠杆（12）的另一端安装有所述第四轴（13），所述第四轴（13）连接拉簧（2）的一端,拉簧（2）的另一端安装在第一轴（1）上，第一轴（1）固定在箱体（3）上，第一轴（1）设置为保证拉簧（2）装配后有一定的预拉伸；所述拉杆（12）的中部通过第三轴（11）安装所述第二轴承（10），第二轴承（10）的外框设置为可绕第三轴（11）的轴线在滑盘（7）的有效工作面（B）和V型开口（9）上滚动；
由于V型开口（9）内的工作面比有效工作面（B）距旋转中心近，机构装配完成后，当给定轴（6）上没有施加旋转力矩时，在拉簧（2）的作用下，第二轴承（10）停留在V型开口（9）内并与V型开口（9）的两个工作面同时相切，中心线（A）与给定轴（6）和第三轴（11）的轴线垂直相交；此时滑盘（7）处于平衡位置时，此位置即为机构的平衡位置，即操作台的零给定的位置。
当给定轴（6）上施加足够的旋转力矩使机构滑出平衡位置后，撤销施加的旋转力矩，在拉簧（2）的作用下，第二轴承（10）沿有效工作面（B）滑回V型开口（9）内；滑盘（7）随主动轴（6）旋转了一定角度，此时拉簧（2）在平衡位置的基础上又被拉伸了一定的长度，使得在主动轴（6）上的旋转力矩撤销后，机构自动回复到零给定位置。
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Citations (3)
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| CN2174731Y (zh) * | 1993-08-22 | 1994-08-17 | 周亚民 | 手动控制器的操作手柄自复零位装置 |
| US5537892A (en) * | 1994-01-31 | 1996-07-23 | Caterpillar Inc. | Control lever assembly and mounting apparatus |
| CN102411397A (zh) * | 2010-09-17 | 2012-04-11 | 阿尔卑斯电气株式会社 | 多向输入装置 |
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