CN106275058B - 一种车辆线控转向装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车辆线控转向装置，包括旋转限位机构、箱体及传动机构、安全检测机构；所述旋转限位机构包括支撑板、直线式步进电机、螺母、连接链、突起物、挂钩物、旋转支杆，负责限制两种模式下方向盘的旋转角度；所述箱体及传动机构包括箱体、端盖、第一传动轴、第一齿轮轴、第二齿轮、第二传动轴，负责传递方向盘动力；所述安全检测机构包括轴角编码器、力矩传感器，负责检测方向盘旋转角度及保护旋转限位机构。本发明预设车辆线控转向的两种运行模式，通过各传感器和旋转限位装置，采用微电子技术控制转向系统，在保证行驶安全稳定的情况下降低操作人员的工作负荷，结构简单，易于实现，节能降耗。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种转向装置，具体涉及一种由旋转限位机构、箱体及传动机构、安全检测机构组成的车辆线控转向装置。
背景技术
线控转向技术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，解决原有的转向系统中存在的转向灵敏度不可调节，结构复杂及噪音高等问题。转向系统预设两种运行模式：工作模式和行驶模式。当车辆在工作模式时，为了降低驾驶操作人员的工作负荷，方向盘只需转动180度便能够完成车辆左右方向的全转向；当车辆在行驶模式时，为了确保驾驶操作人员的行驶安全稳定性，此时方向盘需要转动900度，以完成车辆左右方向的全转向。车辆线控转向系统结构简单，安装方便，减少多余的油路，节能降耗，降低污染,故对提高我国工程机械行业的经济效益及国际上的竞争力具有重要的意义，将成为未来的发展方向。
发明内容
本发明提供的一种车辆线控转向装置，使用微电子技术控制转向系统，取代了传统复杂的机械或液压连接，通过旋转限位机构来实现预设的角度的限位，以提供工作和行驶两种运行模式，保证车辆行驶安全的同时降低驾驶操作人员的工作负荷。本发明所采用的技术方案为：一种车辆线控转向装置，包括旋转限位机构、箱体及传动机构、安全检测机构，所述旋转限位机构由直线式步进电机、螺母、连接链、旋转支杆、挂钩物、支撑板、突起物组成，所述箱体及传动机构由端盖、第一传动轴、第一齿轮轴、第二齿轮、第二传动轴、箱体组成，所述安全检测机构由力矩传感器、角位移传感器组成，所述第一传动轴上端通过轴承与轴承座固定连接，所述轴承座与所述箱体固定连接，所述箱体与所述端盖固定连接，所述第一传动轴下端有花键槽，所述第一齿轮轴通过轴上花键与所述第一传动轴实现连接，所述第一齿轮轴与力矩传感器的一端的输出轴固定连接，所述力矩传感器另一端的输出轴与第一传动轴固定连接，所述第一齿轮轴下端通过轴承与轴承座固定连接，所述轴承座与箱体固定连接，所述第一齿轮轴与所述第二齿轮啮合配合安装，所述第二齿轮通过平键与所述第二传动轴实现连接，所述第二传动轴通过轴承与轴承座固定连接，所述轴承座与所述箱体固定连接，所述第二齿轮与所述第一齿轮轴的传动比为6：1，所述角位移传感器与第二传动轴的上端固定连接，所述角位移传感器与所述箱体固定连接。
所述突起物通过焊接固定在所述第二传动轴上，所述突起物两端突出面在过所述第二传动轴轴心线的垂直平面上，当该面与所述箱体前面或后面平行时为安装初始位置，所述支撑板与所述箱体焊接固定并与所述箱体底板平行，所述直线式步进电机通过螺栓固定在所述支撑板上，所述直线式步进电机输出轴配合有所述螺母，所述螺母与所述连接链一端铰接，所述连接链另一端与所述挂钩物的右端铰接，所述挂钩物中心与所述旋转支杆同心，所述挂钩物与所述第二传动轴上固定的所述突起物在同一水平面上，所述旋转支杆的轴线与所述第二传动轴的轴线平行且两平行轴线所确定平面与所述箱体的侧面平行，所述挂钩物处在垂直于所述箱体侧面的位置时为方向盘未转向时的初始位置。
所述角位移传感器的轴心线、第二传动轴的轴心线同心安装，所述第一传动轴的轴心线、力矩传感器的轴心线、第一齿轮轴的轴心线同心安装。
本发明的有益效果是：预设两种运行模式，在保证行驶安全稳定的情况下降低操作人员的工作负荷。采用微电子技术控制转向系统，通过各传感器和旋转限位装置保证该方案的安全性，结构简单，易于实现，节能降耗。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明所述车辆线控转向装置主剖视图；
图2是本发明所述车辆线控转向装置方向盘未转向时的初始位置的A-A视图；
图3是本发明所述车辆线控转向装置工作模式的极限位置A-A视图；
图4是本发明所述车辆线控转向装置行驶模式的极限位置A-A视图。
具体实施方式
在图1、图2、图3、图4中，一种车辆线控转向装置，包括旋转限位机构、箱体及传动机构、安全检测机构，所述旋转限位机构由直线式步进电机(3)、螺母(4)、连接链(5)、旋转支杆(6)、挂钩物(7)、支撑板(8)、突起物(13)组成，所述箱体及传动机构由端盖(1)、第一传动轴(2)、第一齿轮轴(10)、第二齿轮(11)、第二传动轴(12)、箱体(14)组成，所述安全检测机构由力矩传感器(9)、角位移传感器(15)组成，所述第一传动轴(2)上端通过轴承与轴承座固定连接，所述轴承座与所述箱体(14)固定连接，所述箱体(14)与所述端盖(1)固定连接，所述第一传动轴(2)下端有花键槽，所述第一齿轮轴(10)通过轴上花键与所述第一传动轴(2)实现连接，所述第一齿轮轴(10)与力矩传感器(9)的一端的输出轴固定连接，所述力矩传感器(9)另一端的输出轴与第一传动轴(2)固定连接，所述第一齿轮轴(10)下端通过轴承与轴承座固定连接，所述轴承座与箱体(14)固定连接，所述第一齿轮轴(10)与所述第二齿轮(11)啮合配合安装，所述第二齿轮(11)通过平键与所述第二传动轴(12)实现连接，所述第二传动轴(12)通过轴承与轴承座固定连接，所述轴承座与所述箱体(14)固定连接，所述第二齿轮(11)与所述第一齿轮轴(10)的传动比为6：1，所述角位移传感器(15)与第二传动轴(12)的上端固定连接，所述角位移传感器(15)与所述箱体(14)固定连接。
所述突起物(13)通过焊接固定在所述第二传动轴(12)上，所述突起物(13)两端突出面在过所述第二传动轴(12)轴心线的垂直平面上，当该面与所述箱体(14)前面或后面平行时为安装初始位置，所述支撑板(8)与所述箱体(14)焊接固定并与所述箱体(14)底板平行，所述直线式步进电机(3)通过螺栓固定在所述支撑板(8)上，所述直线式步进电机(3)输出轴配合有所述螺母(4)，所述螺母(4)与所述连接链(5)一端铰接，所述连接链(5)另一端与所述挂钩物(7)的右端铰接，所述挂钩物(7)中心与所述旋转支杆(6)同心，所述挂钩物(7)与所述第二传动轴(12)上固定的所述突起物(13)在同一水平面上，所述旋转支杆(6)的轴线与所述第二传动轴(12)的轴线平行且两平行轴线所确定平面与所述箱体(14)的侧面平行，所述挂钩物(7)处在垂直于所述箱体(14)侧面的位置时为方向盘未转向时的初始位置。
所述角位移传感器(15)的轴心线、第二传动轴(12)的轴心线同心安装，所述第一传动轴(2)的轴心线、力矩传感器(9)的轴心线、第一齿轮轴(10)的轴心线同心安装。
当方向盘转向时，方向盘杆驱动所述第一传动轴(2)转动，所述第一传动轴(2)带动所述第一齿轮轴(10)旋转，所述第一齿轮轴(10)与所述第二齿轮(11)啮合，所述第二齿轮(11)带动所述第二传动轴(12)转动，所述第二传动轴(12)上的所述突起物(7)随之转动，根据不同的运行模式，所述角位移传感器(15)实时检测所述第二传动轴(12)的旋转角度，并将测量数据反馈至电控单元ECU，控制所述直线式步进电机(3)带动所述螺母(4)移动，所述螺母(4)带动所述连接链(5)移动，所述连接链(5)使所述挂钩物(7)转动，当所述突起物(13)达到要求角度时与所述挂钩物(7)一端发生干涉，从而限定所述第二传动轴(12)的继续转动，所述直线式步进电机(3)接收ECU发来的信号停止工作，完成对方向盘旋转角度的限制。
工作模式时，方向盘的左右全转向角度均为180度。当方向盘左转时，方向盘杆驱使所述第一传动轴(2)逆时针方向旋转，所述第一传动轴(2)带动所述第一齿轮轴(10)逆时针方向旋转，所述第二传动轴(12)带动其上的所述突起物(13)在所述第一齿轮轴(10)与所述第二齿轮(11)的啮合作用下顺时针方向旋转，由于所述第二齿轮(11)与所述第一齿轮轴(10)的传动比为6：1，所以当方向盘向左旋转180极限位置时，即所述第二传动轴(12)顺时针方向旋转30度即达极限位置，所述第二传动轴(12)上的所述突起物(13)也随之转动到该位置，与此同时，所述角位移传感器(15)实时检测所述第二传动轴(12)的旋转角度，并将测量数据反馈至电控单元ECU，电控单元ECU发出信号使所述直线式步进电机(3)工作，使其输出轴带动其上的所述螺母(4)向后移动，所述螺母(4)带动所述连接链(5)水平面上移动，所述连接链(5)带动所述挂钩物(7)围绕所述旋转支杆(6)中心逆时针旋转，当所述突起物(13)达到要求角度时与所述挂钩物(7)的左端发生干涉，从而限定所述第二传动轴(12)的继续转动，所述直线式步进电机(3)接收ECU发来的信号停止工作，完成工作模式时对方向盘左转限位。当方向盘右转时，做出与左转向相反的动作即可完成对方向盘右转限位。
行驶模式时，方向盘的左右全转向角度均为900度。当方向盘左转时，方向盘杆驱使所述第一传动轴(2)逆时针方向旋转，所述第一传动轴(2)带动所述第一齿轮轴(10)逆时针方向旋转，所述第二传动轴(12)带动其上的所述突起物(13)在所述第一齿轮轴(10)与所述第二齿轮(11)的啮合作用下顺时针方向旋转，由于所述第二齿轮(11)与所述第一齿轮轴(10)的传动比为6：1，所以当方向盘向左旋转900极限位置时，即所述第二传动轴(12)顺时针方向旋转150度即达极限位置，所述第二传动轴(12)上的所述突起物(13)也随之转动该角度，与此同时，所述角位移传感器(15)实时检测所述第二传动轴(12)的旋转角度，并将测量数据反馈至电控单元ECU，电控单元ECU发出信号使所述直线式步进电机(3)工作，使其输出轴带动其上的所述螺母(4)向前移动，所述螺母(4)带动所述连接链(5)水平面上移动，所述连接链(5)带动所述挂钩物(7)围绕所述旋转支杆(6)中心顺时针旋转，当所述突起物(13)达到要求角度时与所述挂钩物(7)右端发生干涉，从而限定了所述第二传动轴(12)的继续转动，所述直线式步进电机(3)接收ECU发来的信号停止工作，完成了对方向盘左转限位。当方向盘右转时，做出与左转向相反的动作即可完成对方向盘右转限位。
在两种模式下，为了避免驾驶员在方向盘到达极限位置后继续转动对旋转限位装置造成破坏，所述力矩传感器(9)会实时监测所述第一传动轴(2)上的力矩，一旦力矩高于预设值，将会发送信号至所述ECU，提示驾驶员已经到达极限位置。
Claims (3)
1.一种车辆线控转向装置，其特征在于：包括旋转限位机构、箱体及传动机构、安全检测机构，所述旋转限位机构由直线式步进电机(3)、螺母(4)、连接链(5)、旋转支杆(6)、挂钩物(7)、支撑板(8)、突起物(13)组成，所述箱体及传动机构由端盖(1)、第一传动轴(2)、第一齿轮轴(10)、第二齿轮(11)、第二传动轴(12)、箱体(14)组成，所述安全检测机构由力矩传感器(9)、角位移传感器(15)组成，所述第一传动轴(2)上端通过轴承与轴承座固定连接，所述轴承座与所述箱体(14)固定连接，所述箱体(14)与所述端盖(1)固定连接，所述第一传动轴(2)下端有花键槽，所述第一齿轮轴(10)通过轴上花键与所述第一传动轴(2)实现连接，所述第一齿轮轴(10)与力矩传感器(9)的一端的输出轴固定连接，所述力矩传感器(9)另一端的输出轴与第一传动轴(2)固定连接，所述第一齿轮轴(10)下端通过轴承与轴承座固定连接，所述轴承座与箱体(14)固定连接，所述第一齿轮轴(10)与所述第二齿轮(11)啮合配合安装，所述第二齿轮(11)通过平键与所述第二传动轴(12)实现连接，所述第二传动轴(12)通过轴承与轴承座固定连接，所述轴承座与所述箱体(14)固定连接，所述第二齿轮(11)与所述第一齿轮轴(10)的传动比为6：1，所述角位移传感器(15)与第二传动轴(12)的上端固定连接，所述角位移传感器(15)与所述箱体(14)固定连接。
2.如权利要求1所述一种车辆线控转向装置，其特征在于：所述突起物(13)通过焊接固定在所述第二传动轴(12)上，所述突起物(13)两端突出面在过所述第二传动轴(12)轴心线的垂直平面上，当该面与所述箱体(14)前面或后面平行时为安装初始位置，所述支撑板(8)与所述箱体(14)焊接固定并与所述箱体(14)底板平行，所述直线式步进电机(3)通过螺栓固定在所述支撑板(8)上，所述直线式步进电机(3)输出轴配合有所述螺母(4)，所述螺母(4)与所述连接链(5)一端铰接，所述连接链(5)另一端与所述挂钩物(7)的右端铰接，所述挂钩物(7)中心与所述旋转支杆(6)同心，所述挂钩物(7)与所述第二传动轴(12)上固定的所述突起物(13)在同一水平面上，所述旋转支杆(6)的轴线与所述第二传动轴(12)的轴线平行且两平行轴线所确定平面与所述箱体(14)的侧面平行，所述挂钩物(7)处在垂直于所述箱体(14)侧面的位置时为方向盘未转向时的初始位置。
3.如权利要求1所述一种车辆线控转向装置，其特征在于：所述角位移传感器(15)的轴心线、第二传动轴(12)的轴心线同心安装，所述第一传动轴(2)的轴心线、力矩传感器(9)的轴心线、第一齿轮轴(10)的轴心线同心安装。
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