CN113306622B - 一种双向大角度带中位定位和行程限位的自复位机构 - Google Patents

Abstract

一种双向大角度带中位定位和行程限位的自复位机构，包括转轴、弹簧座以及左联动挡板和右联动挡板，在所述左联动挡板和弹簧座之间的转轴上套设有左扭转弹簧，在所述右联动挡板和弹簧座之间的转轴上套设有右扭转弹簧，在所述的左联动挡板上固定设有左联动挡板凸起，设置在转轴上的左挡销在转轴沿一侧方向转动过程中与左联动挡板凸起接触并带动左联动挡板随同转轴同步转动，在所述的右联动挡板上固定设有右联动挡板凸起，设置在转轴上的右挡销在转轴沿另一侧方向转动过程中与右联动挡板凸起接触并带动右联动挡板随同转轴同步转动。通过上述结构，实现了方向盘在转动后自动恢复至中位，同时该结构还具有行程限位的功能，防止方向盘无限循环转动。

Description

一种双向大角度带中位定位和行程限位的自复位机构

技术领域

本发明涉及拖拉机转向控制机构技术领域，具体为一种双向大角度带中位定位和行程限位的自复位机构。

背景技术

常见的离合器踏板、制动踏板等运动部件，其运动方向为单向，一般采用单个压簧或拉簧实现踏板的自动复位，且踏板旋转角度较小。而转向方向盘往往需要顺时针、逆时针两个旋转方向的运动，为了实现整个转向动作的平顺性，左旋、右旋角度都较大，轮式拖拉机方向盘回转角度一般为2.5～5圈。轮式拖拉机一般为方向盘带动静液压转向器控制车轮的偏转实现转向，由于前轮定位和转向器自复位功能的存在，轮式拖拉机直线行驶稳定性好，转向方向盘不再另外设计自复位机构。

履带拖拉机的方向盘转向机构，由于不具备像轮拖前轮定位，直线行驶稳定性受方向盘中位可靠性的影响较大。目前主流采用行星差速转向，通过液压流与机械流的合成，控制两侧履带的速度差，实现转向。方向盘控制变量泵液流方向和排量的大小，根据变量泵排量控制形式的不同，分为机械变量泵，液控变量泵、电控变量泵。机械变量泵采用摇臂杠杆机构，方向盘直接控制变量泵的变量摇臂，摇臂自身的复位力矩很小，方向盘自复位性能差，往往不能自动复位，影响履带拖拉机直线行驶的稳定性；液控变量泵采用先导比例减压阀控制变量泵的排量，方向盘直接通过机构连接控制先导比例减压阀的操纵手柄，先导手柄的复位力矩很小，方向盘自复位性能差，往往不能自动复位，也影响履带拖拉机直线行驶的稳定性。电控变量泵采用控制器或驱动板控制变量泵的排量，方向盘直接驱动转角传感器或编码器，转角信号经过控制器的转换实现对变量泵的控制，转角传感器或编码器无自复位力矩且可无限循环旋转，因此转向后方向盘的自复位性能差，也影响履带拖拉机直线行驶的稳定性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种双向大角度带中位定位和行程限位的自复位机构。

本发明采用的技术方案是：一种双向大角度带中位定位和行程限位的自复位机构，包括转轴、安装在转轴上的弹簧座以及左联动挡板和右联动挡板，在所述左联动挡板和弹簧座之间的转轴上套设有左扭转弹簧，左扭转弹簧的一端连接在弹簧座上，另一端连接在左联动挡板上，在所述右联动挡板和弹簧座之间的转轴上套设有右扭转弹簧，右扭转弹簧的一端连接在弹簧座上，另一端连接在右联动挡板上，在所述的左联动挡板上固定设有左联动挡板凸起，设置在转轴上的左挡销在转轴沿一侧方向转动过程中与左联动挡板凸起接触并带动左联动挡板随同转轴同步转动，在所述的右联动挡板上固定设有右联动挡板凸起，设置在转轴上的右挡销在转轴沿另一侧方向转动过程中与右联动挡板凸起接触并带动右联动挡板随同转轴同步转动。

作为优选方案，在转轴处于初始位置的状态下，左扭转弹簧加载在左联动挡板上的预紧力与右扭转弹簧加载在右联动挡板上的预紧力方向相反，并通过左联动挡板和右联动挡板上凸起与对应的挡销配合将转轴约束在初始位置。

作为优选方案，所述的弹簧座上还设有用于限定左联动挡板和右联动挡板转动极限位置的台阶面。

作为优选方案，所述的弹簧座通过滚动轴承安装在转轴上。

作为优选方案，所述左扭转弹簧一端钢丝插入弹簧座上的安装孔内，另一端钢丝插入左联动挡板上的安装孔内。

作为优选方案，所述右扭转弹簧的一端钢丝插入弹簧座上的安装孔内，另一端钢丝插入右联动挡板上的安装孔内。

本发明的有益效果是：

本方案通过对复位机构的结构进行优化，可实现履带拖拉机的方向盘转向初始位置定位：两个扭簧初始位置时已发生扭转，且扭转力矩方向相反，转轴被两个扭簧和左联动挡板、右联动挡板固定在中间位置，避免了直线行驶时整机振动对转向的干扰。左联动挡板、右联动挡板和弹簧座上有凸起，顺时针或逆时针转动到极限位置时，凸起接触限制转轴的转动，实现了行程限位，防止转轴无限制转动。左扭转弹簧、右扭转弹簧扭转作用力直接作用在转轴上，复位可靠。作用力大小按轮拖方向盘的力矩设计，操作手感与轮拖相当。该复位机构采用两端直连，可直接加载到转向轴上，无论机械变量泵、液控变量泵、电控变量泵均可适用，适应性更广。

附图说明

附图1为本发明一种双向大角度带中位定位和行程限位的自复位机构主视图；

附图2为本发明一种双向大角度带中位定位和行程限位的自复位机构初始位置A、B向视图；

附图3为本发明一种双向大角度带中位定位和行程限位的自复位机构逆时针转动极限位置A、B向视图；

附图4为本发明一种双向大角度带中位定位和行程限位的自复位机构顺时针转动极限位置A、B向视图。

附图标记：1、转轴，2、左挡销，3、左联动挡板， 4、左扭转弹簧，5、弹簧座，6、右扭转弹簧，7、右联动挡板，8、右挡销，9、滚动轴承，10、左联动挡板凸起，11、右联动挡板凸起。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益的结合到其它实施方式中。

需要说明的是：除非另做定义，本文所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中所使用的 “一个 ”、“一”或者“该”等类似词语不表述数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，但并不排除其他具有相同功能的元件或者物件。

本发明的创作人员，长期从事拖拉机转向机构及其控制系统的开发研制工作，积累了丰富的实践经验，创造性的开发一种双向大角度带中位定位和行程限位的自复位机构，其技术核心就是：该机构采用在转轴上套设双扭簧结构，两个扭簧对称布置。初始位置时，两个扭簧预紧力方向相反加载在联动挡板上，且通过联动挡板将方向盘芯轴固定在初始位置。方向盘顺时针旋转时，一侧扭簧发生扭转变型，另一侧扭簧不动作，松开方向盘后，方向盘在发生变形的扭簧作用下自动恢复到中位；逆时针旋转时，两个扭簧动作与顺时针旋转时相反，松开方向盘后，方向盘在发生变形的扭簧作用下自动恢复到中位；方向盘逆时针或顺时针旋转到极限位置时，联动挡板受固定的弹簧座限制将不再旋转，即实现了行程限位，防止方向盘无限循环转动。

下面结合附图1-4具体描述本方案中各组件的安装位置及其连接关系：

如附图1、附图2所示，一种双向大角度带中位定位和行程限位的自复位机构，包括：转轴1、左挡销2、左联动挡板3、左扭转弹簧4、弹簧座5、右扭转弹簧6、右联动挡板7、右挡销8、滚动轴承9、左联动挡板凸起10、右联动挡板凸起11；转轴1自左至右分别贯穿左联动挡板3、左扭转弹簧4、滚动轴承9、右扭转弹簧6、右联动挡板7，通过滚动轴承9的外圈轴向固定在弹簧座5内部；左挡销2径向插入转轴1的左端孔内；左联动挡板3通过其中心通孔安装于转轴1的左端；左扭转弹簧4一端钢丝插入弹簧座5上的安装孔内，另一端钢丝插入左联动挡板3上的安装孔内；弹簧座5为内空固定件，中间部位设有轴承座孔；右扭转弹簧6一端钢丝插入弹簧座5上的安装孔内，另一端钢丝插入右联动挡板7上的安装孔内；右联动挡板7通过其中心通孔安装于转轴1的右端；右挡销8径向插入转轴1的右端孔内；滚动轴承9并排双轴承的内孔安装在转轴1的中间台肩轴上，外圈固定在弹簧座5的中间台阶孔内。左联动挡板凸起10焊接在左联动挡板上，在转轴处于中位即初始位置时，左联动挡板凸起10与左挡销2接触；右联动挡板凸起11焊接在右联动挡板上，在转轴处于中位即初始位置时，右联动挡板凸起11与右挡销8接触。

本方案中，在转轴处于初始位置的状态下，左扭转弹簧加载在左联动挡板上的预紧力与右扭转弹簧加载在右联动挡板上的预紧力方向相反，并通过左联动挡板和右联动挡板上凸起与对应的挡销配合将转轴约束在初始位置。

本方案中，在所述的弹簧座的两侧分别还设有用于限定左联动挡板和右联动挡板转动极限位置的台阶面。

下面根据自复位机构所处的状态对各部件的位置关系进行详细说明：

初始位置：如附图2所示，转轴1不转动时，左联动挡板3在左扭转弹簧4初始作用力作用下具备顺时针转动趋势，但同时左联动挡板3外缘台阶被弹簧座5左侧台阶面挡住，左联动挡板3顺时针转动被限制，安装于转轴1上的左挡销2处于左联动挡板凸起10的右侧。右联动挡板7在右扭转弹簧6初始作用力作用下具备逆时针（从A向看）转动趋势，但同时右联动挡板7外缘台阶被簧座5右侧台阶挡住，右联动挡板7逆时针转动被限制，安装于转轴1上的右挡销8处于右联动挡板凸起11的左侧（从A向看）。这样转轴1顺时针转动、逆时针转动要克服左扭转弹簧4、右扭转弹簧6初始扭转力矩的作用，转轴1被限制在起始位置，由于双向初始扭矩的作用，初始位置将不受振动的影响。

逆时针旋转极限位置：如附图3所示，转轴1逆时针方向（从A向看）转动时，转轴1上的左挡销2推动左联动挡板3一起逆时针转动，同时左扭转弹簧4随之被转动，发生扭转变形。直至左联动挡板3上的外缘台阶被弹簧座5左侧台阶挡住，转轴1逆时针转动停止，即实现行程终止限位。在转轴1转动过程中，由于安装在转轴1上的右挡销8在逆时针（从A向看）转动不受联动挡板凸起11的阻挡，右联动挡板7保持位置不变，转轴1将在右联动挡板7中心孔内空转。当加载在转轴1上的主动转矩消失时，转轴1将在左扭转弹簧4的作用力下自动恢复到初始位置。

顺时针旋转极限位置：如附图4所示，转轴1顺时针方向（从A向看）转动时，转轴1上的左挡销2在顺时针（从A向看）转动不受左联动挡板凸起10的阻挡，左联动挡板3保持位置不变，转轴1将在左联动挡板3中心孔内空转。在转轴1转动过程中，安装在转轴1上的右挡销8在顺时针（从A向看）转动推动右联动挡板7一起顺时针转动，同时右扭转弹簧6随之被转动，发生扭转变形。直至右联动挡板7上的外缘台阶被弹簧座5右侧台阶挡住，转轴1顺时针转动停止。当加载在转轴1上的主动转矩消失时，转轴1将在右扭转弹簧6的作用力下自动恢复到初始位置。

应当指出，虽然通过上述实施方式对本发明进行了描述，然而本发明还可以有其他的多种实施方式。在不脱离本发明精神和范围的前提下，熟悉本领域的技术人员显然可以对本发明做出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应当属于本发明所附权利要求及其等效物所保护的范围内。

Claims (3)

1.一种双向大角度带中位定位和行程限位的自复位机构，其特征在于：包括转轴、安装在转轴上的弹簧座以及左联动挡板和右联动挡板，在所述左联动挡板和弹簧座之间的转轴上套设有左扭转弹簧，左扭转弹簧的一端连接在弹簧座上，另一端连接在左联动挡板上，在所述右联动挡板和弹簧座之间的转轴上套设有右扭转弹簧，右扭转弹簧的一端连接在弹簧座上，另一端连接在右联动挡板上，在所述的左联动挡板上固定设有左联动挡板凸起，设置在转轴上的左挡销在转轴沿一侧方向转动过程中与左联动挡板凸起接触并带动左联动挡板随同转轴同步转动，在所述的右联动挡板上固定设有右联动挡板凸起，设置在转轴上的右挡销在转轴沿另一侧方向转动过程中与右联动挡板凸起接触并带动右联动挡板随同转轴同步转动；

所述左扭转弹簧一端钢丝插入弹簧座上的安装孔内，另一端钢丝插入左联动挡板上的安装孔内；所述右扭转弹簧的一端钢丝插入弹簧座上的安装孔内，另一端钢丝插入右联动挡板上的安装孔内；在转轴处于初始位置的状态下，左扭转弹簧加载在左联动挡板上的预紧力与右扭转弹簧加载在右联动挡板上的预紧力方向相反，并通过左联动挡板和右联动挡板上凸起与对应的挡销配合将转轴约束在初始位置。

2.根据权利要求1所述的一种双向大角度带中位定位和行程限位的自复位机构，其特征在于：所述的弹簧座体上还设有用于限定左联动挡板和右联动挡板转动极限位置的台阶面。

3.根据权利要求2所述的一种双向大角度带中位定位和行程限位的自复位机构，其特征在于：所述的弹簧座通过滚动轴承安装在转轴上。

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