CN114426058A - 一种采用双扭簧回正的封闭型双向旋转操纵机构 - Google Patents

Abstract

一种采用双扭簧回正的封闭型双向旋转操纵机构，包括回中限位芯轴、回中限位端盖、回中限位底盖、回中限位壳体、左扭转弹簧、右扭转弹簧、左回中限位挡板和右回中限位挡板；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，回中限位芯轴被两个扭簧和左回中限位挡板、右回中限位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。左回中限位挡板、右回中限位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，凸起接触限制回中限位芯轴的转动，实现了行程限位，防止回中限位芯轴无限制转动。

Description

一种采用双扭簧回正的封闭型双向旋转操纵机构

技术领域

本发明涉及拖拉机技术领域，具体说的是一种履带拖拉机采用的双扭簧回正的封闭型双向旋转操纵机构。

背景技术

常见的农业机械方向盘转向操纵，其实现形式一般为采用涡轮蜗杆式等机械结构的方向盘转向操纵和采用静液压转向器的方向盘转向操纵。其方向盘在中位状态下，能够左旋、右旋操纵，分别控制转向轮的左转、右转。方向盘回转角度一般为2.5～5圈。由于前轮定位和转向器自复位功能的存在，方向盘在操纵后能够自行复位，故轮式拖拉机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，本发明提供一种采用双扭簧回正的封闭型双向旋转操纵机构。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种采用双扭簧回正的封闭型双向旋转操纵机构，包括回中限位芯轴、回中限位端盖、回中限位底盖、回中限位壳体、左扭转弹簧、右扭转弹簧、左回中限位挡板和右回中限位挡板；

回中限位芯轴的中部设有凸起A和凸起B，在凸起A的左侧设有配合套设在回中限位芯轴上的左回中限位挡板，在凸起B的右侧设有配合套设在回中限位芯轴上的右回中限位挡板，凸起A与左回中限位挡板的部分结构接触，凸起B与右回中限位挡板的部分结构接触；

随着回中限位芯轴的顺时针转动，右回中限位挡板不动，凸起A推动左回中限位挡板顺时针转动，随着回中限位芯轴的逆时针转动，左回中限位挡板不动，凸起B推动右回中限位挡板逆时针转动；或者，随着回中限位芯轴的顺时针转动，左回中限位挡板不动，凸起B推动右回中限位挡板顺时针转动，随着回中限位芯轴的逆时针转动，右回中限位挡板不动，凸起A推动左回中限位挡板逆时针转动；

在左回中限位挡板的左侧的回中限位芯轴上依次套设有左扭转弹簧和回中限位端盖，左扭转弹簧的一端与左回中限位挡板连接，另一端与回中限位端盖连接，在右回中限位挡板的右侧的回中限位芯轴上依次套设有右扭转弹簧和回中限位底盖，右扭转弹簧的一端与右回中限位挡板连接，另一端与回中限位底盖连接，左扭转弹簧和右扭转弹簧的扭转方向相反；

回中限位壳体套设在左扭转弹簧、右扭转弹簧、左回中限位挡板和右回中限位挡板外侧，其两端分别固定有回中限位端盖和回中限位底盖。

左回中限位挡板与回中限位壳体之间设有用于对左回中限位挡板转动角度进行限位的左限位结构，左限位结构由左限位凸块和左限位滑槽组成。

右回中限位挡板与回中限位壳体之间设有用于对右回中限位挡板转动角度进行限位的右限位结构，右限位结构由右限位凸块和右限位滑槽组成。

左回中限位挡板的左侧和右回中限位挡板的右侧分别设有，对左回中限位挡板和右回中限位挡板进行轴限限位的挡圈。

本发明有益效果是：通过一种采用双扭簧回正的封闭型双向旋转操纵机构，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，回中限位芯轴被两个扭簧和左回中限位挡板、右回中限位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。左回中限位挡板、右回中限位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，凸起接触限制回中限位芯轴的转动，实现了行程限位，防止回中限位芯轴无限制转动。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。且该机构采用封闭式结构，安装形式和连接花键与轮拖转向器相同，通用性更好；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

图1为本发明的主视剖视图；

图2为本发明的限位芯轴结构示意图；

图3为本发明的左、右回中限位挡板主视结构示意图；

图4为本发明的左、右回中限位挡板侧视结构示意图；

图5为本发明的立体剖视图；

图6为图5的A-A向剖视图；

图7为图5的B-B向剖视图；

图中：1、回中限位芯轴，2、回中限位端盖，3、滚动轴承，4、螺钉，5、左扭转弹簧，6、回中限位壳体，7、挡圈，8、左回中限位挡板，9、右回中限位挡板，10、右扭转弹簧，11、回中限位底盖，101、凸起A、102、凸起B，103、台阶A，104、台阶B，105、台阶C，601、左限位滑槽，602、右限位滑槽，801、凸起C，802、左限位凸块，901、凸起D，902、右限位凸块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述。如附图1、附图2、附图3所示，一种采用双扭簧回正的封闭型双向旋转操纵机构，该机构采用双扭簧结构，两个扭转弹簧对称布置在封闭的容腔内。初始位置时，两个扭转弹簧预紧力方向相反加载在对应侧的回中限位挡板上，且通过回中限位挡板将方向盘回中限位芯轴1固定在初始位置。方向盘顺时针旋转，通过连接花键带动回中限位芯轴1运动，回中限位芯轴1通过凸起带动一侧回中限位挡板运动，固定在此回中限位挡板一侧扭转弹簧发生扭转变形，而另一侧扭转弹簧不动作。松开方向盘后，方向盘在发生变形的扭转弹簧作用下自动恢复到中位；方向盘逆时针旋转，两个扭转弹簧动作与顺时针旋转时状态相反，松开方向盘后，方向盘在发生变形的扭转弹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，回中限位挡板受限位结构限制将不再旋转，实现了行程限位，防止方向盘无限循环转动。

一种采用双扭转弹簧回正的封闭型双向旋转操纵机构，包括：回中限位芯轴1、回中限位端盖2、滚动轴承3、螺钉4、左扭转弹簧5、回中限位壳体6、挡圈7、左回中限位挡板8、右回中限位挡板9、右扭转弹簧10、回中限位底盖11。

回中限位芯轴1上对称布置有台阶A 103、台阶B 104和台阶C 105，凸起A 101和凸起B 102设置在中部的台阶C 105上，可对称设置或非对称设置，只要保证与各自对应的回中限位挡板接触面不同侧。

左回中限位挡板8、右回中限位挡板9一左一右安装在回中限位芯轴1的台阶C 105上；凸起A 101与左回中限位挡板8的部分结构接触，凸起B102与右回中限位挡板9的部分结构接触；例如：如图3、图4所示，左回中限位挡板8上布置有凸起C 801和通孔，凸起C 801的上侧面与凸起A 101的下侧面接触，通孔用于连接左扭转弹簧5的一端，右回中限位挡板9上布置有凸起D 901和通孔，凸起D 901的下侧面与凸起B 102的上侧面接触，通孔用于连接右扭转弹簧10的一端；或者，将接触面交换，能实现同样的效果。

如图3、图4、图5所示，右视该视图，随着回中限位芯轴1的顺时针转动，右回中限位挡板9不动，凸起A101推动左回中限位挡板8顺时针转动，随着回中限位芯轴1的逆时针转动，左回中限位挡板8不动，凸起B102推动右回中限位挡板9逆时针转动。如将接触面交换，随着回中限位芯轴1的顺时针转动，左回中限位挡板8不动，凸起B102推动右回中限位挡板9顺时针转动，随着回中限位芯轴1的逆时针转动，右回中限位挡板9不动，凸起A101推动左回中限位挡板8逆时针转动。

挡圈7一左一右安装在回中限位芯轴1的台阶C的卡槽内，用于对左回中限位挡板8和右回中限位挡板9进行轴向限位。

左扭转弹簧5一端插入左回中限位挡板8的通孔内，另一端插入回中限位端盖2的孔内，左扭转弹簧5内孔被回中限位芯轴1的左侧台阶B区域穿过；右扭转弹簧10一端插入右回中限位挡板9的通孔内，另一端插入回中限位底盖11的孔内，右扭转弹簧10内孔被回中限位芯轴1的右侧台阶B区域穿过；滚动轴承3左右布置在回中限位芯轴1的两侧，其轴承内孔被回中限位芯轴1的台阶A穿过。回中限位端盖2和回中限位底盖11分别布置在回中限位壳体6的两端，通过螺钉4固定。

为防止方向盘无限循环转动，左回中限位挡板8与回中限位壳体6之间设有用于对左回中限位挡板8转动角度进行限位的左限位结构，左限位结构由左限位凸块802和左限位滑槽601组成。右回中限位挡板9与回中限位壳体6之间设有用于对右回中限位挡板9转动角度进行限位的右限位结构，右限位结构由右限位凸块902和右限位滑槽602组成。

如图6、图7所示，到达限位位置时，左回中限位挡板8上的左限位凸块802与回中限位壳体6的左限位滑槽601的尾部接触；右回中限位挡板9上的右限位凸块902与回中限位壳体6的右限位滑槽602的尾部接触。也可交换设置，将限位凸块设置在回中限位壳体6上，限位滑槽设置在限位挡板上，在不影响限位挡板的转动，只对转动的角度进行限位时，均属于限位结构。

初始位置：如附图6、附图7所示，回中限位芯轴1不转动时，左回中限位挡板8在左扭转弹簧5初始作用力作用下具备逆时针转动趋势，但同时左回中限位挡板8上的左限位下嵌块802被回中限位壳体6的左侧限位滑槽601的右侧台阶挡住，左回中限位挡板8逆时针转动被限制。右回中限位挡板9在右扭转弹簧10初始作用力作用下具备顺时针转动趋势，但同时右回中限位挡板9上的右侧限位凸块902被回中限位壳体6的右侧限位滑槽602的左侧台阶挡住，右回中限位挡板9顺时针转动被限制。这样回中限位芯轴1顺时针转动、逆时针转动要克服左扭转弹簧5、右扭转弹簧10初始扭转力矩的作用，回中限位芯轴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。

回中限位芯轴顺时针旋转时：如附图5所示，回中限位芯轴1顺时针方向转动时，回中限位芯轴1上的凸起A 101推动左回中限位挡板8上的凸起C 801一起转动，同时带动左扭转弹簧5发生扭转变形。直至左回中限位挡板8上的左限位凸块802被回中限位壳体6的左限位滑槽601的左侧台阶挡住，回中限位芯轴1顺时针转动停止。当加载在回中限位芯轴1上的主动转矩消失时，回中限位芯轴1将在左扭转弹簧5的作用力下自动恢复到初始位置。此时右回中限位挡板9不受回中限位芯轴1上的凸起B 102的作用，右回中限位挡板9保持初始位置不变。

回中限位芯轴逆时针旋转时：如附图6所示，回中限位芯轴1逆时针方向转动时，回中限位芯轴1上的凸起B 102推动右回中限位挡板9上的凸起D 901一起转动，同时带动右扭转弹簧10发生扭转变形。直至右回中限位挡板9上的右限位凸块902被回中限位壳体6的右限位滑槽602的右侧台阶挡住，回中限位芯轴1逆时针转动停止。当加载在回中限位芯轴1上的主动转矩消失时，回中限位芯轴1将在右扭转弹簧10的作用力下自动恢复到初始位置。此时左回中限位挡板8不受回中限位芯轴1上的凸起A 101的作用，左回中限位挡板8保持初始位置不变。

最后应当说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的全部内容，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行形式上的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的思路启示之内所作出的形式修改、等同替换等，均应包含在本发明的权利保护范围之内。

Claims (4)

1.一种采用双扭簧回正的封闭型双向旋转操纵机构，其特征在于：包括回中限位芯轴（1）、回中限位端盖（2）、回中限位底盖（11）、回中限位壳体（6）、左扭转弹簧（5）、右扭转弹簧（10）、左回中限位挡板（8）和右回中限位挡板（9）；

回中限位芯轴（1）的中部设有凸起A（101）和凸起B（102），在凸起A（101）的左侧设有配合套设在回中限位芯轴（1）上的左回中限位挡板（8），在凸起B（102）的右侧设有配合套设在回中限位芯轴（1）上的右回中限位挡板（9），凸起A（101）与左回中限位挡板（8）的部分结构接触，凸起B（102）与右回中限位挡板（9）的部分结构接触；

随着回中限位芯轴（1）的顺时针转动，右回中限位挡板（9）不动，凸起A（101）推动左回中限位挡板（8）顺时针转动，随着回中限位芯轴（1）的逆时针转动，左回中限位挡板（8）不动，凸起B（102）推动右回中限位挡板（9）逆时针转动；或者，随着回中限位芯轴（1）的顺时针转动，左回中限位挡板（8）不动，凸起B（102）推动右回中限位挡板（9）顺时针转动，随着回中限位芯轴（1）的逆时针转动，右回中限位挡板（9）不动，凸起A（101）推动左回中限位挡板（8）逆时针转动；

在左回中限位挡板（8）的左侧的回中限位芯轴（1）上依次套设有左扭转弹簧（5）和回中限位端盖（2），左扭转弹簧（5）的一端与左回中限位挡板（8）连接，另一端与回中限位端盖（2）连接，在右回中限位挡板（9）的右侧的回中限位芯轴（1）上依次套设有右扭转弹簧（10）和回中限位底盖（11），右扭转弹簧（10）的一端与右回中限位挡板（9）连接，另一端与回中限位底盖（11）连接，左扭转弹簧（5）和右扭转弹簧（10）的扭转方向相反；

回中限位壳体（6）套设在左扭转弹簧（5）、右扭转弹簧（10）、左回中限位挡板（8）和右回中限位挡板（9）外侧，其两端分别固定有回中限位端盖（2）和回中限位底盖（11）。

2.如权利要求1所述的一种采用双扭簧回正的封闭型双向旋转操纵机构，其特征在于：左回中限位挡板（8）与回中限位壳体（6）之间设有用于对左回中限位挡板（8）转动角度进行限位的左限位结构，左限位结构由左限位凸块（802）和左限位滑槽（601）组成。

3.如权利要求1所述的一种采用双扭簧回正的封闭型双向旋转操纵机构，其特征在于：右回中限位挡板（9）与回中限位壳体（6）之间设有用于对右回中限位挡板（9）转动角度进行限位的右限位结构，右限位结构由右限位凸块（902）和右限位滑槽（602）组成。

4.如权利要求1所述的一种采用双扭簧回正的封闭型双向旋转操纵机构，其特征在于：左回中限位挡板（8）的左侧和右回中限位挡板（9）的右侧分别设有，对左回中限位挡板（8）和右回中限位挡板（9）进行轴限限位的挡圈（7）。

Images