CN104085442A - 径向挡环式车辆线控转向方向盘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种径向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上端盖和下端盖的轴承座内，挡环依次套装在中心轴上，最内侧的挡环固定安装在中心轴上，角位移传感器安装在箱体的上端盖的下表面，电磁线圈安装在箱体下端盖的下表面，阻尼盘固定安装在中心轴的下端。电机固定安装在电机支架上，电机支架固定安装在箱体上，传动丝杠通过轴承安装在支架上，传动螺母与传动丝杠传动配合安装，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。

Description

径向挡环式车辆线控转向方向盘装置

技术领域

本发明涉及一种车辆转向装置，具体地说是一种径向挡环式车辆线控转向方向盘装置。

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。转向系统是决定车辆安全性和作业效率的关键总成。

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。

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

本发明提供的径向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。

为了解决上述的技术问题，本发明采用下述技术方案：方向盘装置包括中心轴、箱体、角位移传感器、下限位开关、上限位开关、传动丝杠、传动螺母、支架、联轴器、电机支架和电机，另外方向盘装置主要由限位盘、挡环、电磁线圈、线圈骨架和阻尼盘组成，所述中心轴上端通过轴承安装在箱体上端盖的轴承座内，所述中心轴下侧通过轴承安装在箱体下端盖上的轴承座内，所述角位移传感器固定安装在箱体上端盖的下表面上，所述角位移传感器的输入空心轴与中心轴固定配合安装，所述限位盘动配合安装在中心轴上，所述挡环左下侧设有径向扇形凸台，所述扇形凸台圆心角为α度，所述挡环共有N个，所述挡环最内侧的那一个固定安装在中心轴上，所述挡环彼此间均采用滑动配合安装，所述挡环下端面与箱体下端盖的上表面滑动配合安装，所述挡环上端面与限位盘的下端面滑动配合安装，所述箱体下端盖的上表面左侧设有圆心角为α度的凸台，所述挡环最外侧的那一个的扇形凸台与箱体下端盖上表面的扇形凸台径向尺寸相互对应，所述挡环最外侧的那一个的扇形凸台接触到箱体下端盖上表面的扇形凸台后受到限制，所述电磁线圈通过线圈骨架固定安装在箱体下端盖的下表面上，所述阻尼盘固定安装在中心轴的下端，所述阻尼盘右侧设置有径向凸台，所述上限位开关和下限位开关固定安装在支架的左侧板上，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凸台，所述传动螺母右侧设有挡块，所述传动螺母右侧挡块与箱体左侧壁板上的长槽滑动配合安装，所述传动螺母的前侧面与支架前侧板的内侧面滑动配合安装，所述传动螺母的后侧面与支架后侧板的内侧面滑动配合安装，所述传动螺母位于下极限位置时，所述传动螺母右侧挡块可以和阻尼盘右侧径向凸台接触限制其继续向前转动，所述支架固定安装在箱体的左侧壁板上，所述电机固定安装在电机支架上，所述电机支架固定安装在箱体左侧壁板上，所述传动丝杠通过联轴器与电机的输出轴固定联接。

所述箱体由上端盖、下端盖和四个侧壁板固定联接而成。所述挡环上的扇形凸台圆心角可以为30度，箱体下端盖上表面的扇形凸台圆心角也是30度，挡环一共有6个。挡环上的扇形凸台圆心角可以为其它角度，箱体下端盖上表面的扇形凸台圆心角也要随之改变，挡环的个数也随之变化。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丝杠安装在同一轴心线上。所述上限位开关安装高度与传动螺母位于上极限位置时左侧凸台的高度一致，所述下限位开关安装高度与传动螺母位于下极限位置时左侧凸台的高度一致。所述线圈骨架是铁磁性材料。所述阻尼盘是铁磁性材料。

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。

附图说明

图1是本发明所述径向挡环式车辆线控转向方向盘装置的主视图；

图2是本发明所述径向挡环式车辆线控转向方向盘装置的A-A视图。

图中：中心轴 1  箱体 2  角位移传感器 3  限位盘 4  挡环 5  电磁线圈 6  线圈骨架 7阻尼盘 8  下限位开关 9  上限位开关 10  传动丝杠 11  传动螺母 12  支架 13  联轴器 14电机支架 15  电机 16

具体实施方式

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。

在图1和图2中，径向挡环式车辆线控转向方向盘装置包括中心轴1、箱体2、角位移传感器3、下限位开关9、上限位开关10、传动丝杠11、传动螺母12、支架13、联轴器14、电机支架15和电机16，径向挡环式车辆线控转向方向盘装置主要由限位盘4、挡环5、电磁线圈6、线圈骨架7和阻尼盘8组成，所述中心轴1上端通过轴承安装在箱体2上端盖的轴承座内，所述中心轴1下侧通过轴承安装在箱体2下端盖上的轴承座内，所述角位移传感器3通过螺钉固定安装在箱体2上端盖的下表面上，所述角位移传感器3的输入空心轴与中心轴1固定配合安装，所述限位盘4动配合安装在中心轴1上，所述挡环5左下侧设有径向扇形凸台，所述扇形凸台圆心角为α度，所述挡环5共有N个，所述挡环5最内侧的那一个通过键固定安装在中心轴1上，所述挡环5彼此间均采用滑动配合安装，所述挡环5下端面与箱体2下端盖的上表面滑动配合安装，所述挡环5上端面与限位盘4的下端面滑动配合安装，所述箱体2下端盖的上表面左侧设有圆心角为α度的凸台，所述挡环5最外侧的那一个的扇形凸台与箱体2下端盖上表面的扇形凸台径向尺寸相互对应，所述挡环5最外侧的那一个的扇形凸台接触到箱体2下端盖上表面的扇形凸台后受到限制，所述电磁线圈6通过线圈骨架7固定安装在箱体2下端盖的下表面上，所述阻尼盘8固定安装在中心轴1的下端，所述阻尼盘8右侧设置有径向凸台，所述上限位开关10和下限位开关9固定安装在支架13的左侧板上，所述传动丝杠11通过轴承安装在支架13上，所述传动螺母12与传动丝杆11传动配合安装，所述传动螺母12左侧设有凸台，所述传动螺母12右侧设有挡块，所述传动螺母12右侧挡块与箱体2左侧壁板上的长槽滑动配合安装，所述传动螺母12的前侧面与支架13前侧板的内侧面滑动配合安装，所述传动螺母12的后侧面与支架13后侧板的内侧面滑动配合安装，所述传动螺母12位于下极限位置时，所述传动螺母12右侧挡块可以和阻尼盘8右侧径向凸台接触限制其继续向前转动，所述支架13通过螺栓固定安装在箱体2左侧壁板上，所述电机16通过螺钉固定安装在电机支架15上，所述电机支架15通过螺栓固定安装在箱体2左侧壁板上，所述传动丝杠11通过联轴器14与电机16的输出轴固定联接。

所述箱体2由上端盖、下端盖和四个侧壁板通过螺栓固定联接而成。所述挡环5上的扇形凸台圆心角可以为30度，箱体2下端盖上表面的扇形凸台圆心角也是30度，挡环5一共有6个。挡环5上的扇形凸台圆心角可以为其它角度，箱体2下端盖上表面的扇形凸台圆心角也要随之改变，挡环5的个数也随之变化。所述角位移传感器3为空心轴角编码器。所述电机16的输出轴与传动丝杠11安装在同一轴心线上。所述上限位开关10安装高度与传动螺母12位于上极限位置时左侧凸台的高度一致，所述下限位开关9安装高度与传动螺母12位于下极限位置时左侧凸台的高度一致。所述线圈骨架7是铁磁性材料。所述阻尼盘8是铁磁性材料。

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上的角位移传感器3的输入空心轴、挡环5和阻尼盘8旋转。角位移传感器3用于检测方向盘转过的角度和方向，并反馈给控制器。电磁线圈6、线圈骨架7和阻尼盘8用于实现路感反馈，控制器控制电磁线圈6通过的电流产生不同的电磁吸力，电磁吸力作用在阻尼盘8上，进而产生阻碍旋转的力矩，实现路感反馈。

当车辆要进入低速作业模式时，控制器的指令使电机16正向旋转，通过联轴器14带动传动丝杠11旋转，从而控制传动螺母12移动到最下端的位置，此时下限位开关9检测到信号，电机16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3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达到半圈时，阻尼盘8右侧的凸台就会卡在传动螺母12右侧的挡块上，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16反向旋转，通过联轴器14带动传动丝杠11旋转，从而控制传动螺母12移动到最上端的位置，此时上限位开关10检测到信号，电机16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3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5会从内往外逐一带动外侧挡环5旋转。当方向盘向左或者向右旋转达到两圈半时，最外侧的挡环5的扇形凸台就会卡在箱体2下端盖上表面的扇形凸台上，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。

Claims (8)

1.一种径向挡环式车辆线控转向方向盘装置，包括中心轴(1)、箱体(2)、角位移传感器(3)、下限位开关(9)、上限位开关(10)、传动丝杠(11)、传动螺母(12)、支架(13)、联轴器(14)、电机支架(15)和电机(16)，其特征是：主要由限位盘(4)、挡环(5)、电磁线圈(6)、线圈骨架(7)和阻尼盘(8)组成，所述中心轴(1)上端通过轴承安装在箱体(2)上端盖的轴承座内，所述中心轴(1)下侧通过轴承安装在箱体(2)下端盖上的轴承座内，所述角位移传感器(3)固定安装在箱体(2)上端盖的下表面上，所述角位移传感器(3)的输入空心轴与中心轴(1)固定配合安装，所述限位盘(4)动配合安装在中心轴(1)上，所述挡环(5)左下侧设有径向扇形凸台，所述扇形凸台圆心角为α度，所述挡环(5)共有N个，所述挡环(5)最内侧的那一个固定安装在中心轴(1)上，所述挡环(5)彼此间均采用滑动配合安装，所述挡环(5)下端面与箱体(2)下端盖的上表面滑动配合安装，所述挡环(5)上端面与限位盘(4)的下端面滑动配合安装，所述箱体(2)下端盖的上表面左侧设有圆心角为α度的凸台，所述挡环(5)最外侧的那一个的扇形凸台与箱体(2)下端盖上表面的扇形凸台径向尺寸相互对应，所述挡环(5)最外侧的那一个的扇形凸台接触到箱体(2)下端盖上表面的扇形凸台后受到限制，所述电磁线圈(6)通过线圈骨架(7)固定安装在箱体(2)下端盖的下表面上，所述阻尼盘(8)固定安装在中心轴(1)的下端，所述阻尼盘(8)右侧设置有径向凸台，所述上限位开关(10)和下限位开关(9)固定安装在支架(13)的左侧板上，所述传动丝杠(11)通过轴承安装在支架(13)上，所述传动螺母(12)与传动丝杆(11)传动配合安装，所述传动螺母(12)左侧设有凸台，所述传动螺母(12)右侧设有挡块，所述传动螺母(12)右侧挡块与箱体(2)左侧壁板上的长槽滑动配合安装，所述传动螺母(12)的前侧面与支架(13)前侧板的内侧面滑动配合安装，所述传动螺母(12)的后侧面与支架(13)后侧板的内侧面滑动配合安装，所述传动螺母(12)位于下极限位置时，所述传动螺母(12)右侧挡块可以和阻尼盘(8)右侧径向凸台接触限制其继续向前转动，所述支架(13)固定安装在箱体(2)左侧壁板上，所述电机(16)固定安装在电机支架(15)上，所述电机支架(15)固定安装在箱体(2)左侧壁板上，所述传动丝杠(11)通过联轴器(14)与电机(16)的输出轴固定联接。

2.根据权利要求1所述径向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、下端盖和四个侧壁板固定联接而成。

3.根据权利要求1所述径向挡环式车辆线控转向方向盘装置，其特征是：所述挡环(5)上的扇形凸台圆心角可以为30度，箱体(2)下端盖上表面的扇形凸台圆心角也是30度，挡环(5)一共有6个。挡环(5)上的扇形凸台圆心角可以为其它角度，箱体(2)下端盖上表面的扇形凸台圆心角也要随之改变，挡环(5)的个数也随之变化。

4.根据权利要求1所述径向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(3)为空心轴角编码器。

5.根据权利要求1所述径向挡环式车辆线控转向方向盘装置，其特征是：所述电机(16)的输出轴与传动丝杠(11)安装在同一轴心线上。

6.根据权利要求1所述径向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(10)安装高度与传动螺母(12)位于上极限位置时左侧凸台的高度一致，所述下限位开关(9)安装高度与传动螺母(12)位于下极限位置时左侧凸台的高度一致。

7.根据权利要求1所述径向挡环式车辆线控转向方向盘装置，其特征是：所述线圈骨架(7)是铁磁性材料。

8.根据权利要求1所述径向挡环式车辆线控转向方向盘装置，其特征是：所述阻尼盘(8)是铁磁性材料。