CN105730503A - 一种适用于机械转向叉车的电子转向助力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种适用于机械转向叉车的电子转向助力系统，包括扭矩传感器、直流减速电机、电机控制器和传动齿轮，扭矩传感器与转向舵柄及转向轴刚性连接，扭矩传感器和直流减速电机与电机控制器电连接，电机控制器根据扭矩传感器捕捉的转向信号控制直流减速电机启动进行转向助力，直流减速电机的主动轮与转向轴上的传动齿轮连接传动。本发明可以实现转向省力最大可达50%，无滞后性，整体结构紧凑，电机型号更小，成本低廉。

Description

一种适用于机械转向叉车的电子转向助力系统
技术领域
本发明涉及一种适用于机械转向叉车的电子转向助力系统，比如适用于仓储车。
背景技术
所谓机械转向系统，是指转向舵柄与转向轴刚性连接，利用人的直接转向力矩实现转向。
所谓电子转向系统，是指转向舵柄下端连接角度传感器，与转向轴不连接；转向轴与转向电机通过齿轮副连接，转向电机输出端（或转向轴齿轮）设有角度传感器。当舵柄转向时，角度传感器捕捉角度信号，并转化成电信号，给转向电机控制器，控制转向电机的转动方向及时间段，实现全电子转向。
目前，许多仓储车仍采用机械转向的形式，若要转向省力，转向舵柄长度就需要大，操作灵活性就差；也有部分仓储车采用全电子转向的形式，转向力轻，但转向系统成本高，且存在一定的转向动作滞后性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于机械转向叉车的电子转向助力系统，以实现转向省力，无滞后性，整体结构紧凑，电机型号更小，成本低廉。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种适用于机械转向叉车的电子转向助力系统，包括扭矩传感器、直流减速电机、电机控制器和传动齿轮，扭矩传感器与转向舵柄及转向轴刚性连接，扭矩传感器和直流减速电机分别与电机控制器电连接，电机控制器根据扭矩传感器捕捉的转向信号控制直流减速电机启动进行转向助力，直流减速电机的主动轮与转向轴上的传动齿轮连接传动。
所述转向舵柄与转向轴刚性连接，扭矩传感器固定在转向舵柄上或转向轴上或转向舵柄和转向轴之间。
所述转向轴包括上段轴和下段轴；上段轴的上端套有第三法兰并固定有第二法兰，第三法兰位于第二法兰的下方，上段轴的上方设有舵柄座；舵柄座具有第一法兰，第一法兰的上方具有一对枢接凸耳，转向舵柄的下端固定在枢接凸耳的上端，扭矩传感器的上端固定在枢接凸耳的中段，扭矩传感器的下端穿过第一法兰的通孔再插置在第二法兰的定向孔中；第一法兰与第三法兰固定在一起，使第二法兰位于第一法兰和第三法兰之间，并且使舵柄座和转向轴的上段轴固定连接在一起；上段轴的下端具有第四法兰和键槽，传动齿轮套在转向轴的上段轴上，传动齿轮的下端面位于第四法兰上而上端面借助插置在键槽中的销键固定；上段轴的下端第四法兰固定在下段轴的上端；下段轴通过螺栓固定在行驶驱动电机壳体，并且整体通过螺栓固定在车架上，车架上固定有护臂支架，护臂支架的立柱上安装直流减速电机和电机控制器。
所述扭矩传感器的上端开设剖槽，扭矩传感器的上端配备匚型销，匚型销的中间竖杆插在扭矩传感器的剖槽中并且固定，匚型销的两个横杆分别固定在一对枢接凸耳的中段。
所述第二法兰上开设滚珠槽，滚珠槽中安装滚珠，第二法兰借助滚珠支撑而位于第一法兰和第三法兰之间。
所述的转向助力系统，接有报警装置。可选的，该报警装置为异常警示灯，或为蜂鸣器。
采用上述方案后，本发明通过扭矩传感器与转向舵柄及转向轴的刚性连接，既能达到传递力矩的目的，又能捕捉转向信号，实现操作者转向力的利用，将直流减速电机的转向力结合，达到省力的效果，并且，因为转向舵柄与转向轴刚性连接，克服了转向滞后性的问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明省去转向舵柄的结构示意图；
图3是本发明的局部分解图；
图4是本发明的转向轴分解图；
图5是本发明的工作方框图。
标号说明
扭矩传感器1，剖槽11，匚型销12，螺丝13；直流减速电机2，主动轮21；电机控制器3；传动齿轮4；转向舵柄5；转向轴6，上段轴61，定向孔611，第二法兰612，第三法兰613，螺丝614，螺丝615，第四法兰616，键槽617，销键618，滚珠槽619，螺丝620，下段轴62，舵柄座63，第一法兰631，枢接凸耳632，固定孔633，固定孔634，通孔635，驱动轮架64；滚珠7；驱动轮8。
具体实施方式
如图1至图5所示，本发明揭示的一种适用于机械转向叉车的电子转向助力系统，包括扭矩传感器1、直流减速电机2、电机控制器3和传动齿轮4。
扭矩传感器1与转向舵柄5及转向轴6刚性连接，扭矩传感器1和直流减速电机2与电机控制器3电连接，电机控制器3根据扭矩传感器1捕捉的转向信号控制直流减速电机2启动进行转向助力，直流减速电机2的主动轮21与转向轴6上的传动齿轮4连接传动。
这样，本发明只采用了扭矩传感器1，而不需两个角度传感器，通过扭矩传感器1与转向舵柄5及转向轴6的刚性连接，既能达到传递力矩的目的，又能捕捉输出转向信号，实现操作者转向力的利用，并结合直流减速电机2的转向力，达到省力的效果，并且，因为转向舵柄5与转向轴6刚性连接，保证了转向动作的一致性，克服了转向滞后性的问题；又通过电机控制器3的设置，当操作力达到一定值时，直流减速电机2启动进行转向助力。
其中，转向舵柄5与转向轴6刚性连接，扭矩传感器1可以固定在转向舵柄5上，也可以固定在转向轴6上，或者固定在转向舵柄5与转向轴6之间。
此实施例中，将扭矩传感器1固定在转向舵柄5与转向轴6之间。具体地，转向轴6包括上段轴61和下段轴62。上段轴61的上端套有第三法兰613并通过螺丝614固定有第二法兰612，第三法兰613位于第二法兰612的下方，上段轴61的上方设有舵柄座63。舵柄座63具有第一法兰631，第一法兰631的上方具有一对枢接凸耳632。转向舵柄5的下端固定在枢接凸耳632的上端固定孔633处，扭矩传感器1的上端固定在枢接凸耳632的中段固定孔634处，扭矩传感器1的下端穿过第一法兰631的通孔635再插置在第二法兰612的定向孔611中。第一法兰631与第三法兰613固定通过螺丝615在一起，使第二法兰612位于第一法兰631和第三法兰613之间，并且使舵柄座63和转向轴6的上段轴61固定连接在一起。上段轴61的下端具有第四法兰616和键槽617。传动齿轮4套在转向轴6的上段轴61上，传动齿轮4的下端面位于第四法兰616上，而传动齿轮4的上端面借助插置在键槽617中的销键618固定。上段轴61的下端第四法兰616通过螺丝620固定在下段轴62的上端。下段轴62通过螺栓固定在行驶驱动电机壳体64，并且整体通过螺栓固定在车架上，车架上固定有护臂支架，护臂支架的立柱上安装直流减速电机2和电机控制器3。
进一步，扭矩传感器1的上端开设剖槽11，扭矩传感器1的上端配备匚型销12，匚型销12的中间竖杆插在扭矩传感器1的剖槽11中并且借助螺丝13固定，匚型销12的两个横杆分别固定在一对枢接凸耳632的中段固定孔634处，以便于更好地感测转动角度。
为了减少磨擦，第二法兰612上开设滚珠槽619，滚珠槽619中安装滚珠7，第二法兰612借助滚珠7的支撑而位于第一法兰631和第三法兰613之间。
本发明可以运用在所有机械转向的叉车上。
所述电子转向助力系统，当无转向时，扭矩传感器1处于中位，可选的，扭矩传感器1以中位信号输出给电机控制器3，电机控制器3根据信号判定电机属于不工作状态，断开直流减速电机2的工作回路，控制直流减速电机2停止。
当舵柄被操作顺时针方向转动产生力矩时，扭矩传感器1产生正信号，信号形式可选的为电压V/mV，或者电流A/mA；电机控制器3根据扭矩传感器1的信号，控制电机控制器3相应的输出电压，直流减压电机2的工作电压随着扭矩传感器1的输出信号呈线性关系，当人施加的力矩较小时，直流减速电机2不工作，转向轴6不转向；随转向力矩增加，扭矩传感器1信号输出值增大；当达到直流减速电机2工作的设定点时，即操作者施加的力矩和直流减速电机2输出的力矩之和能够克服外界的阻力矩时，电机控制器3控制通过控制输出电流的方向及输出电压的大小，实现直流减速电机2与操作者同步相应的转向，且直流减速电机2的转速可调，保持与舵柄的转速一致性。
当舵柄被操作逆时针方向转动产生力矩时，同理的扭矩传感器1产生负信号，其原理同上。
所述的转向助力系统，接有报警装置（图中未示出）。该报警装置为异常警示灯，或为蜂鸣器。当转向助力系统正常工作时，报警装置可为绿灯常亮，或为无蜂鸣，当转向助力系统异常时，通过整车控制器，报警装置可谓红灯闪烁，或为蜂鸣警示，同时自动的将车速降低。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (6)

1.一种适用于机械转向叉车的电子转向助力系统，其特征在于：包括扭矩传感器、直流减速电机、电机控制器和传动齿轮，扭矩传感器与转向舵柄及转向轴刚性连接，扭矩传感器和直流减速电机分别与电机控制器电连接，电机控制器根据扭矩传感器捕捉的转向信号控制直流减速电机启动或停止转向助力，直流减速电机的主动轮与转向轴上的传动齿轮连接传动。
2.如权利要求1所述的一种适用于机械转向叉车的电子转向助力系统，其特征在于：所述转向舵柄与转向轴刚性连接，扭矩传感器固定在转向舵柄上或转向轴上或转向舵柄和转向轴之间。
3.如权利要求1所述的一种适用于机械转向叉车的电子转向助力系统，其特征在于：所述转向轴包括上段轴和下段轴；上段轴的上端套有第三法兰并固定有第二法兰，第三法兰位于第二法兰的下方，上段轴的上方设有舵柄座；舵柄座具有第一法兰，第一法兰的上方具有一对枢接凸耳，转向舵柄的下端固定在枢接凸耳的上端，扭矩传感器的上端固定在枢接凸耳的中段，扭矩传感器的下端穿过第一法兰的通孔再插置在第二法兰的定向孔中；第一法兰与第三法兰固定在一起，使第二法兰位于第一法兰和第三法兰之间，并且使舵柄座和转向轴的上段轴固定连接在一起；上段轴的下端具有第四法兰和键槽，传动齿轮套在转向轴的上段轴上，传动齿轮的下端面位于第四法兰上而上端面借助插置在键槽中的销键固定；上段轴的下端第四法兰固定在下段轴的上端；下段轴通过螺栓固定在行驶驱动电机壳体，并且整体通过螺栓固定在车架上，车架上固定有护臂支架，护臂支架的立柱上安装直流减速电机和电机控制器。
4.如权利要求3所述的一种适用于机械转向叉车的电子转向助力系统，其特征在于：所述扭矩传感器的上端开设剖槽，扭矩传感器的上端配备匚型销，匚型销的中间竖杆插在扭矩传感器的剖槽中并且固定，匚型销的两个横杆分别固定在一对枢接凸耳的中段。
5.如权利要求3所述的一种适用于机械转向叉车的电子转向助力系统，其特征在于：所述第二法兰上开设滚珠槽，滚珠槽中安装滚珠，第二法兰借助滚珠支撑而位于第一法兰和第三法兰之间。
6.如权利要求1所述的一种适用于机械转向叉车的电子转向助力系统，其特征在于：所述的转向助力系统，接有报警装置。
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