CN108820040A - 一种装载机线控转向装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种装载机线控转向装置，包括箱体、第一传动轴、转矩传感器、第二传动轴、主动齿轮、转角传感器、第三传动轴、路感反馈机构、从动齿轮、小齿轮、内齿轮、挡块、步进电机A、凸轮、内齿轮安装架，所述路感反馈机构由步进电机B、电机架、夹紧块、夹紧杆、螺母、滑轨、丝杠、丝杠支撑架组成。本发明的有益效果是：采用线控转向装置，代替了复杂的机械系统和液压系统，结构简单，易于操作；设定工作和行驶两种模式，有效降低了操作人员的工作负荷；采用路感反馈机构，增加操作人员对路面的感知能力。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种转向装置，具体涉及一种由模式切换机构和路感反馈装置组成的装载机线控转向装置。
背景技术
线控转向系统是随着车辆电子技术的发展而兴起的一种新型电子转向系统，由控制系统、转向输入装置、转向执行装置、路感反馈装置等组成。解决了原有的转向系统中存在的转向灵敏度不可调节，结构复杂及噪音大等问题。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。线控转向装置简化了机械连接，增大驾驶空间，给驾驶员带来更多的空间驾驶灵活性，降低了交通事故中机械装置伤害驾驶员的可能性，一定程度上提高了驾驶舒适性，转向中的转向干涉问题得到了解决。
发明内容
本发明提供一种装载机线控转向装置，通过旋转限位装置来实现预设角度的限位，以实现两种运行模式的切换，并增加路感反馈装置，使得驾驶员可以通过转动方向盘的难易程度来感知路面信息。本发明所采用的技术方案为：一种装载机线控转向装置，包括：箱体、第一传动轴、转矩传感器、第二传动轴、主动齿轮、转角传感器、第三传动轴、路感反馈机构、从动齿轮、小齿轮、内齿轮、挡块、步进电机A、凸轮、内齿轮安装架，所述箱体是L型壳体结构，所述第一传动轴上端通过轴承与所述箱体固定连接，所述第一传动轴与所述转矩传感器的输入轴通过联轴器连接，所述转矩传感器的输出轴与所述第二传动轴的一端通过联轴器固定连接，所述第二传动轴的另一端通过轴承与所述箱体连接，所述主动齿轮通过键安装在所述第二传动轴上，所述第三传动轴位于所述第一传动轴的右侧，所述第三传动轴的输入轴和输出轴均通过轴承与所述箱体连接，所述第三传动轴的轴线与所述第一传动轴的轴线平行且位于同一个竖直面内，所述从动齿轮通过键安装在所述第三传动轴上，所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合，传动比为1:2，所述转角传感器位于所述第三传动轴的上端面上，所述转角传感器与所述第三传动轴固定连接。
所述小齿轮安装在所述从动齿轮的下方，所述小齿轮通过键安装在所述第三传动轴上，所述内齿轮与所述小齿轮配合安装，所述小齿轮与所述内齿轮的传动比为1:3，所述内齿轮安装在所述内齿轮安装架内，所述内齿轮安装架由上下两部分组成，所述内齿轮安装架的上下两部分通过螺栓固定连接，所述内齿轮安装架下半部分与所述箱体固定连接，所述内齿轮安装架上下两部分均开有L型槽，两个L型槽组合成一个T型槽，所述内齿轮的外侧加工有T型凸缘，使所述内齿轮能在所述内齿轮安装架的T型槽中转动，所述内齿轮的下端面的左侧加工有60度的圆弧凸起，在所述内齿轮下端面的右侧开有60度的圆弧凹槽，所述挡块为圆柱体结构，所述挡块安装在圆管内，所述挡块可以在圆管中上下移动，该圆管与所述箱体固定连接，所述步进电机A位于所述箱体的右下角，所述步进电机A通过螺栓安装在所述箱体上，所述凸轮通过键与所述步进电机A的输出轴固定连接，所述凸轮与所述挡块配合运动。
所述路感反馈机构由步进电机B、电机架、夹紧块、夹紧杆、螺母、滑轨、丝杠、丝杠支撑架组成，所述路感反馈机构安装在所述第三传动轴的右侧，所述步进电机B通过螺栓与所述电机架固定连接，所述电机架与所述箱体固定连接，所述丝杠通过轴承与所述丝杠支撑架连接，所述丝杠支撑架通过螺栓固定在所述箱体上，所述丝杠的下端通过联轴器与所述步进电机B的输出轴固定连接，所述螺母安装在所述丝杠上，所述滑轨通过焊接方式固定在所述螺母的下端面上，所述滑轨前端面上开有T型槽，所述夹紧杆为铰接结构，中间通过销轴连接，所述夹紧杆后端面上有两个T型凸起结构，该凸起结构与所述滑轨配合，所述夹紧块为橡胶材料，所述夹紧块有两个，两个所述夹紧块分别位于所述夹紧杆左端的内侧面上，且成对称分布。
本发明的有益效果是：采用线控转向装置，代替了原有复杂的机械系统和液压系统，结构简单，易于操作；设定工作和行驶两种模式，有效降低了操作人员的工作负荷；采用路感反馈机构，增加操作人员对路面的感知能力。
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是本发明所述装载机线控转向装置的主剖视图；
图2是本发明所述装载机线控转向装置的A-A剖视图；
图3是本发明所述装载机线控转向装置的路感反馈机构示意图；
图4是本发明所述装载机线控转向装置的螺母和滑轨示意图；
图5是本发明所述装载机线控转向装置的内齿轮示意图；
图6是本发明所述装载机线控转向装置的内齿轮安装架示意图。
图中：1、箱体 2、第一传动轴 3、转矩传感器 4、第二传动轴 5、主动齿轮 6、转角传感器 7、第三传动轴 8、路感反馈机构 9、从动齿轮 10、小齿轮 11、内齿轮 12、挡块 13、步进电机A 14、凸轮 15、内齿轮安装架 801、步进电机B 802、电机架 803、夹紧块 804、夹紧杆 805、螺母 806、滑轨 807、丝杠 808、丝杠支撑架
具体实施方式
参见附图1、图2、图3、图4图5、图6，一种装载机线控转向装置，包括：箱体(1)、第一传动轴(2)、转矩传感器(3)、第二传动轴(4)、主动齿轮(5)、转角传感器(6)、第三传动轴(7)、路感反馈机构(8)、从动齿轮(9)、小齿轮(10)、内齿轮(11)、挡块(12)、步进电机A(13)、凸轮(14)、内齿轮安装架(15)，所述箱体(1)是L型壳体结构，所述第一传动轴(2)上端通过轴承与所述箱体(1)固定连接，所述第一传动轴(2)与所述转矩传感器(3)的输入轴通过联轴器连接，所述转矩传感器(3)的输出轴与所述第二传动轴(4)的一端通过联轴器固定连接，所述第二传动轴(4)的另一端通过轴承与所述箱体(1)连接，所述主动齿轮(5)通过键安装在所述第二传动轴(4)上，所述第三传动轴(7)位于所述第一传动轴(2)的右侧，所述第三传动轴(7)的输入轴和输出轴均通过轴承与所述箱体(1)连接，所述第三传动轴(7)的轴线与所述第一传动轴(2)的轴线平行且位于同一个竖直面内，所述从动齿轮(9)通过键安装在所述第三传动轴(7)上，所述从动齿轮(9)与所述主动齿轮(5)啮合，传动比为1:2，所述转角传感器(6)位于所述第三传动轴(7)的上端面上，所述转角传感器(6)与所述第三传动轴(7)固定连接。
所述小齿轮(10)安装在所述从动齿轮(9)的下方，所述小齿轮(10)通过键安装在所述第三传动轴(7)上，所述内齿轮(11)与所述小齿轮(10)配合安装，所述小齿轮(10)与所述内齿轮(11)的传动比为1:3，所述内齿轮(11)安装在所述内齿轮安装架(15)内，所述内齿轮安装架(15)由上下两部分组成，所述内齿轮安装架(15)的上下两部分通过螺栓固定连接，所述内齿轮安装架(15)下半部分与所述箱体(1)固定连接，所述内齿轮安装架(15)上下两部分均开有L型槽，两个L型槽组合成一个T型槽，所述内齿轮(11)的外侧加工有T型凸缘，使所述内齿轮(11)能在所述内齿轮安装架(15)的T型槽中转动，所述内齿轮(11)的下端面的左侧加工有60度的圆弧凸起，在所述内齿轮(11)下端面的右侧开有60度的圆弧凹槽，所述挡块(12)为圆柱体结构，所述挡块(12)安装在圆管内，所述挡块(12)可以在圆管中上下移动，该圆管与所述箱体(1)固定连接，所述步进电机A(13)位于所述箱体(1)的右下角，所述步进电机A(13)通过螺栓安装在所述箱体(1)上，所述凸轮(14)通过键与所述步进电机A(13)的输出轴固定连接，所述凸轮(14)与所述挡块(12)配合运动。
所述路感反馈机构(8)由步进电机B(801)、电机架(802)、夹紧块(803)、夹紧杆(804)、螺母(805)、滑轨(806)、丝杠(807)、丝杠支撑架(808)组成，所述路感反馈机构(8)安装在所述第三传动轴(7)的右侧，所述步进电机B(801)通过螺栓与所述电机架(802)固定连接，所述电机架(802)与所述箱体(1)固定连接，所述丝杠(807)通过轴承与所述丝杠支撑架(808)连接，所述丝杠支撑架(808)通过螺栓固定在所述箱体(1)上，所述丝杠(807)的下端通过联轴器与所述步进电机B(801)的输出轴固定连接，所述螺母(805)安装在所述丝杠(807)上，所述滑轨(806)通过焊接方式固定在所述螺母(805)的下端面上，所述滑轨(806)前端面上开有T型槽，所述夹紧杆(804)为铰接结构，中间通过销轴连接，所述夹紧杆(804)后端面上有两个T型凸起结构，该凸起结构与所述滑轨(806)配合，所述夹紧块(803)为橡胶材料，所述夹紧块(803)有两个，两个所述夹紧块(803)分别位于所述夹紧杆(804)左端的内侧面上，且成对称分布。
当装载机的方向盘转动时，方向盘驱动所述第一传动轴(2)转动，所述第一传动轴(2)带动所述第二传动轴(4)转动，所述第二传动轴(4)带动所述主动齿轮(5)旋转，所述主动齿轮(5)与所述从动齿轮(9)啮合，所述从动齿轮(9)带动所述第三传动轴(7)转动，从而带动所述小齿轮(10)旋转，所述小齿轮(10)带动所述内齿轮(11)旋转，根据不同的运行模式，所述转角传感器(6)实时检测所述第三传动轴(7)的转动角度，并将测量数据传递给控制系统，控制系统控制所述步进电机A(13)带动所述凸轮(14)旋转，所述凸轮(14)的转动使所述挡块(12)向上运动的距离发生变化，从而使所述挡块(12)与所述内齿轮(11)的运动发生干涉，从而限制所述内齿轮(11)的旋转角度。
工作模式时，为减少工作负荷，方向盘左右全转向角度均为180度，当方向盘左转时，使所述第一传动轴(2)逆时针旋转，所述第一传动轴(2)带动所述第二传动轴(4)逆时针旋转，从而带动所述主动齿轮(5)逆时针旋转，所述从动齿轮(9)在与所述主动齿轮(5)的啮合作用下顺时针转动，所述从动齿轮(9)带动所述第三传动轴(7)和所述小齿轮(10)顺时针转动，在所述小齿轮(10)与所述内齿轮(11)的啮合作用下，所述内齿轮(11)顺时针旋转，由于所述主动齿轮(5)与所述内齿轮(11)的传动比是1:6，所以方向盘转动180度，所述内齿轮(11)转动30度，所述转角传感器(6)实时检测所述第三传动轴(7)的旋转角度，并把数据传递给控制系统，控制系统使所述步进电机A(13)运行，所述步进电机A(13)带动所述凸轮(14)旋转，从而带动所述挡块(12)向上运动，使得所述挡块(12)的上端进入所述内齿轮(11)下端面的凹槽内，由于所述内齿轮(11)下端面凹槽的圆心角为60度，所述内齿轮(11)旋转到30度时，所述内齿轮(11)与所述挡块(12)发生干涉，从而限制所述内齿轮(11)继续转动，完成对方向盘的左转限位，当方向盘右转时，所述挡块(12)保持方向盘左转时的位置，就可以完成对方向盘的右转限位。
行驶模式时，为保证驾驶员的行驶安全，方向盘的左右全转向角度均为900度，所述主动齿轮(5)与所述内齿轮(11)的传动比为1:6，所以所述内齿轮的左右全转向角度为150度，所述步进电机A(13)接收到控制系统的信号开始工作，所述步进电机A(13)带动所述凸轮(14)转动，所述凸轮(14)带动所述挡块(12)运动，使所述挡块(12)的上端面移动到所述内齿轮(11)凸起下端面与凹槽下端面之间，由于所述内齿轮(11)下端面凸起的圆心角度为60度，在行驶过程中，所述内齿轮(11)的凸起部分与所述挡块(12)发生干涉，使得内齿轮只能左右均旋转150度，完成行驶模式下对方向盘的左右旋转限位。
为了避免驾驶员在方向盘达到极限位置后继续转动对旋转限位装置造成破坏，所述转矩传感器(3)实时检测所述第一传动轴(2)的转动力矩，一旦力矩高于预设值，所述转矩传感器(3)就会把信号传递给控制系统，控制系统发出信号提醒驾驶员方向盘已到达极限位置。
在两种模式工作过程中，所述转角传感器(6)实时地把转角信息传递给控制系统，控制系统实时控制所述步进电机B(801)运行，带动所述丝杠(807)转动，所述丝杠(807)带动所述螺母(805)旋转，从而使得所述滑轨(806)前后移动，所述滑轨(806)带动所述夹紧杆(804)运动，所述夹紧杆(804)带动所述夹紧块(803)对所述第三传动轴(7)进行摩擦、抱紧，为方向盘的旋转提供阻力，所述第三传动轴(7)旋转角度不同时，所述步进电机B(801)接收到的信号不同，所述夹紧块(803)对所述第三传动轴(7)的夹紧程度不同，从而提供给方向盘的转动阻力不同，使驾驶员可以通过转动方向盘的难易程度来感知路面信息。
Claims (3)
1.一种装载机线控转向装置，其特征在于：包括箱体(1)、第一传动轴(2)、转矩传感器(3)、第二传动轴(4)、主动齿轮(5)、转角传感器(6)、第三传动轴(7)、路感反馈机构(8)、从动齿轮(9)、小齿轮(10)、内齿轮(11)、挡块(12)、步进电机A(13)、凸轮(14)、内齿轮安装架(15)，所述箱体(1)是L型壳体结构，所述第一传动轴(2)上端通过轴承与所述箱体(1)连接，所述第一传动轴(2)与所述转矩传感器(3)的输入轴通过联轴器连接，所述转矩传感器(3)的输出轴与所述第二传动轴(4)的一端通过联轴器固定连接，所述第二传动轴(4)的另一端通过轴承与所述箱体(1)连接，所述主动齿轮(5)通过键安装在所述第二传动轴(4)上，所述第三传动轴(7)位于所述第一传动轴(2)的右侧，所述第三传动轴(7)的输入轴和输出轴均通过轴承与所述箱体(1)连接，所述第三传动轴(7)的轴线与所述第一传动轴(2)的轴线平行且位于同一个竖直面内，所述从动齿轮(9)通过键安装在所述第三传动轴(7)上，所述从动齿轮(9)与所述主动齿轮(5)啮合，传动比为1:2，所述转角传感器(6)位于所述第三传动轴(7)的上端面上，所述转角传感器(6)与所述第三传动轴(7)固定连接。
2.如权利要求1所述一种装载机线控转向装置，其特征在于：所述小齿轮(10)安装在所述从动齿轮(9)的下方，所述小齿轮(10)通过键安装在所述第三传动轴(7)上，所述内齿轮(11)与所述小齿轮(10)配合安装，所述小齿轮(10)与所述内齿轮(11)的传动比为1:3，所述内齿轮(11)安装在所述内齿轮安装架(15)内，所述内齿轮安装架(15)由上下两部分组成，所述内齿轮安装架(15)的上下两部分通过螺栓固定连接，所述内齿轮安装架(15)下半部分与所述箱体(1)固定连接，所述内齿轮安装架(15)上下两部分均开有L型槽，两个L型槽组合成一个T型槽，所述内齿轮(11)的外侧加工有T型凸缘，所述内齿轮(11)在所述内齿轮安装架(15)的T型槽中转动，所述内齿轮(11)的下端面的左侧加工有60度的圆弧凸起，在所述内齿轮(11)下端面的右侧开有60度的圆弧凹槽，所述挡块(12)为圆柱体结构，所述挡块(12)安装在圆管内，所述挡块(12)可以在圆管中上下移动，该圆管与所述箱体(1)固定连接，所述步进电机A(13)位于所述箱体(1)的右下角，所述步进电机A(13)通过螺栓安装在所述箱体(1)上，所述凸轮(14)通过键与所述步进电机A(13)的输出轴固定连接，所述凸轮(14)安装在所述挡块(12)的下方，且与所述挡块(12)接触。
3.如权利要求1所述一种装载机线控转向装置，其特征在于：所述路感反馈机构(8)由步进电机B(801)、电机架(802)、夹紧块(803)、夹紧杆(804)、螺母(805)、滑轨(806)、丝杠(807)、丝杠支撑架(808)组成，所述路感反馈机构(8)安装在所述第三传动轴(7)的右侧，所述步进电机B(801)通过螺栓与所述电机架(802)固定连接，所述电机架(802)与所述箱体(1)固定连接，所述丝杠(807)通过轴承与所述丝杠支撑架(808)连接，所述丝杠支撑架(808)通过螺栓固定在所述箱体(1)上，所述丝杠(807)的下端通过联轴器与所述步进电机B(801)的输出轴固定连接，所述螺母(805)安装在所述丝杠(807)上，所述滑轨(806)通过焊接方式固定在所述螺母(805)的下端面上，所述滑轨(806)前端面上开有T型槽，所述夹紧杆(804)为铰接结构，中间通过销轴连接，所述夹紧杆(804)后端面上有两个T型凸起结构，该凸起结构与所述滑轨(806)配合，所述夹紧块(803)为橡胶材料，所述夹紧块(803)有两个，两个所述夹紧块(803)分别位于所述夹紧杆(804)左端的内侧面上，且成对称分布。
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