CN114604309A - 一种应用于线控转向方向盘手感模拟器的旋转限位结构 - Google Patents

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CN114604309A CN202210287355.8A CN202210287355A CN114604309A CN 114604309 A CN114604309 A CN 114604309A CN 202210287355 A CN202210287355 A CN 202210287355A CN 114604309 A CN114604309 A CN 114604309A
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邓斌
姜殿鑫
申洪书
马书龙
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开一种应用于线控转向方向盘手感模拟器的旋转限位结构，其特征在于：方向盘与输入轴固定连接，输入轴与输出轴之间采用扭杆连接，同时输入轴与输出轴通过轴承固定在壳体内部空间内；输入轴上有斜面凸台，输出轴上有滑块槽，滑块装入到输出轴滑块槽中，滑块上斜面与输入轴凸台斜面配合形成移动副；工作时，方向盘带动输入轴进行旋转，方向盘转角达到要求的位置时，控制器将电机固定在当前位置，继续转动方向盘时，扭杆产生较大变形，输入轴与输出轴相对转动，此时输入轴凸台将推动滑块斜面向外侧进行移动，滑块与壳体内壁接触产生摩擦力，实现方向盘的旋转限位。

Description

一种应用于线控转向方向盘手感模拟器的旋转限位结构
技术领域
本发明涉及一种应用于线控转向方向盘手感模拟器的旋转限位结构，属于线控转向技术领域。
背景技术
随着汽车自动驾驶的发展，对转向要求越来越高，为适应发展线控转向逐渐被应用，线控转向方向盘手感模拟器与前轴转向执行器之间无机械进行连接，需要模拟转向器运动到行程极限位置时，齿条被限位，方向盘不能继续转动，手感模拟器需要有模拟旋转限位的功能，为了抵抗驾驶员对方向盘施加的扭矩，电机的扭矩必须足够大，会导致重量增加和成本上升，或者采用减速机构，导致结构复杂，手感模糊和成本增加等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于线控转向方向盘手感模拟器的旋转限位结构，其结构简单、设计巧妙，以解决现有技术不足之处的线控转向方向盘手感模拟器的旋转限位结构。
本发明的技术方案是这样实现的：一种应用于线控转向方向盘手感模拟器的旋转限位结构，包括方向盘、输入轴、滑块、输出轴、壳体和扭杆，其特征在于：方向盘与输入轴固定连接，输入轴与输出轴之间采用扭杆连接，同时输入轴与输出轴通过轴承固定在壳体内部空间内；输入轴上有斜面凸台，输出轴上有滑块槽，滑块装入到输出轴滑块槽中，滑块上斜面与输入轴凸台斜面配合形成移动副；工作时，方向盘带动输入轴进行旋转，方向盘转角达到要求的位置时，控制器将电机固定在当前位置，继续转动方向盘时，扭杆产生较大变形，输入轴与输出轴相对转动，此时输入轴凸台将推动滑块斜面向外侧进行移动，滑块与壳体内壁接触产生摩擦力，实现方向盘的旋转限位。
所述的输入轴与输出轴的相对转动，转换成锁紧机构的运动，利用摩擦力或齿的啮合将输出轴固定。
所述的输入轴径向方向上顺时针转与逆时针转所用的斜面凸台分别阵列均布在输入轴圆周位置，斜面凸台成对布置。
所述的输出轴径向方向上的滑块槽阵列均布在输出轴圆周位置，滑块槽数量与输入轴上斜面凸台数量一致。
所述的输入轴上的凸台斜面与滑块斜面采用曲面方式形成移动副。
所述的滑块上也可采用弹性元件，保证滑块与壳体内壁有一定的间隙，并且同步消除滑块的定位间隙。
所述的壳体内壁上也可增加齿槽，在滑块上同步增加齿，滑块与壳体内壁接触为齿啮合从而增加摩擦力实现方向盘的旋转限位。
所述的输入轴上的斜面凸台也可采用连杆机构推动滑块伸出，与壳体产生摩擦力进行限位。
所述的输出轴轴线方向上布置滑块，当滑块伸出后与固定端面接触，产生旋转限位作用。
本发明的积极效果是通过四个或几个即为了消除限位时力矩不平衡问题，移动副对称布置，斜面移动副与扭杆变形实现方向盘手感模拟器的旋转限位，充分利用现有机械管柱空间，通过调整移动副间隙，实现不同旋转限位角度要求，另外在旋转限位后，有工况(如转向碰到路边基石）仍在继续打方向，此结构可允许转动一定的小角度，起到保护方向盘手感模拟器的作用。
附图说明
图1为本发明的结构剖视图。
图2为本发明的结构A-A剖视图。
图3为本发明的壳体内部结构示意图。
图4为本发明的滑块与壳体内壁接触的结构示意图。
图5为本发明的滑块与壳体内壁接触细节放大图。
图6为本发明的滑块斜面为曲面的结构示意图。
图7为本发明的输入轴上凸台斜面为曲面的结构示意图。
图8为本发明的壳体与滑块齿啮合、增加弹性元件结构示意图。
图9为本发明的输入轴上的斜面凸台为连杆机构的结构剖视图。
图10为本发明的输入轴上的斜面凸台为连杆机构的结构A-A剖视图。
图中1-方向盘，2-输入轴，3-轴承，4-滑块，5-输出轴，6-壳体，7-扭杆，8-圆柱销，9-弹簧，10-顶杆，11-连杆机构中的输入轴，12-连杆机构中的滑块，13-连杆机构中的连杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述：
实施例1
如图1-5所示，一种应用于线控转向方向盘手感模拟器的旋转限位结构，包括方向盘1、输入轴2、轴承3、滑块4、输出轴5、壳体6、扭杆7和圆柱销8；其特征在于：方向盘1与输入轴2一端固定连接，输入轴2与输出轴5之间采用扭杆7固定连接，同时输入轴2与输出轴5通过轴承3固定在壳体6内部空间内；输入轴2上有两对均布的斜面凸台如图3所示；输出轴5上有四处均布滑块槽如图3所示；滑块4装入到输出轴5滑块槽中，滑块4上斜面与输入轴2凸台斜面配合形成两对移动副（顺时针转一对，逆时针转一对）如图3所示；工作时，方向盘1带动输入轴2进行旋转，方向盘1转角达到要求的位置时，控制器将电机固定在当前位置，继续转动方向盘1时，扭杆7产生较大变形，输入轴2与输出轴5相对转动，此时输入轴2凸台将推动滑块4斜面向外侧进行移动，滑块4与壳体6内壁接触产生摩擦力，实现方向盘1的旋转限位。
将输入轴2与输出轴5的相对转动，转换成锁紧机构的运动，利用摩擦力或齿的啮合将输出轴5固定。
输入轴2径向方向上顺时针转与逆时针转所用的斜面凸台分别阵列均布在输入轴2圆周位置，斜面凸台成对布置，如图3所示。
输出轴5径向方向上的滑块槽阵列均布在输出轴5圆周位置，滑块槽数量与输入轴2上斜面凸台数量一致，如图3所示。
输入轴2上的凸台斜面与滑块4斜面也可采用曲面方式形成移动副如图6-7所示。
滑块4上也可采用弹性元件（即弹簧9、顶杆10）保证滑块与壳体内壁有一定的间隙，并且同步消除滑块的定位间隙如图8所示。
壳体6内壁上也可增加齿槽，在滑块上同步增加齿，滑块与壳体内壁接触为齿啮合从而增加摩擦力限制方向盘继续旋转如图8所示。
所述的输入轴2上的斜面凸台也可采用连杆机构推动滑块伸出，与壳体产生摩擦力进行限位如图9-10所示。
输出轴5轴线方向上布置滑块，当滑块伸出后与固定端面接触，产生旋转限位作用。
具体工作过程：方向盘1带动输入轴2进行旋转，方向盘1转角达到要求的位置时，控制器将电机固定在当前位置，继续转动方向盘1时，扭杆7产生较大变形，输入轴2与输出轴5相对转动，此时输入轴2凸台将推动滑块4斜面向外侧进行移动，滑块4与壳体6内壁接触产生摩擦力，实现方向盘1的旋转限位。
实施例2
如图9-10所示一种应用于线控转向方向盘手感模拟器的旋转限位结构，包括方向盘1、轴承3、输出轴5、壳体6、扭杆7、圆柱销8、输入轴11、滑块12和连杆13；其特征在于：方向盘1与输入轴11一端固定连接，输入轴11与输出轴5之间采用扭杆7固定连接，同时输入轴11与输出轴5通过轴承3固定在壳体6内部空间内；输入轴11上有两对连杆凸台，输出轴5上有四处均布滑块槽，滑块12装入到输出轴5滑块槽中，滑块12、输入轴11与连杆13形成连杆机构；方向盘1带动输入轴11进行旋转，方向盘1转角达到要求的位置时，控制器将电机固定在当前位置，继续转动方向盘1时，扭杆7产生较大变形，输入轴11与输出轴5相对转动，此时输入轴11带动连杆13将推动滑块12向外侧进行移动，滑块12与壳体6内壁接触产生摩擦力，实现方向盘1的旋转限位。

Claims (9)

1.一种应用于线控转向方向盘手感模拟器的旋转限位结构，包括方向盘、输入轴、滑块、输出轴、壳体和扭杆，其特征在于：方向盘与输入轴一端固定连接，输入轴与输出轴之间采用扭杆连接，同时输入轴与输出轴通过轴承固定在壳体内部空间内；输入轴径向方向上有斜面凸台，输出轴径向方向上有滑块槽，滑块装入到输出轴滑块槽中，滑块上斜面与输入轴凸台斜面配合形成移动副。
2.如权利要求1所述的一种应用于线控转向方向盘手感模拟器的旋转限位结构，其特征在于所述的输入轴与输出轴的相对转动转换成锁紧机构的运动，利用摩擦力或齿的啮合将输出轴固定。
3.如权利要求1所述的一种应用于线控转向方向盘手感模拟器的旋转限位结构，其特征在于所述的输入轴径向方向上顺时针转与逆时针转所用的斜面凸台分别阵列均布在输入轴圆周位置，斜面凸台成对布置。
4.如权利要求1所述的一种应用于线控转向方向盘手感模拟器的旋转限位结构，其特征在于所述的输出轴径向方向上的滑块槽阵列均布在输出轴圆周位置，滑块槽数量与输入轴上斜面凸台数量一致。
5.如权利要求3所述的应用于线控转向方向盘手感模拟器的旋转限位结构，其特征在于所述的输入轴上的斜面凸台与滑块斜面用曲面方式形成移动副。
6.如权利要求1所述的应用于线控转向方向盘手感模拟器的旋转限位结构，其特征在于所述的滑块上用弹性元件，保证滑块与壳体内壁的间隙，并且同步消除滑块的定位间隙。
7.如权利要求1所述的应用于线控转向方向盘手感模拟器的旋转限位结构，其特征在于所述的壳体内壁上增加齿槽，在滑块上同步增加齿，滑块与壳体内壁接触为齿啮合。
8.如权利要求3所述的应用于线控转向方向盘手感模拟器的旋转限位结构，其特征在于所述的输入轴上的斜面凸台采用连杆机构推动滑块伸出，与壳体产生摩擦力进行限位。
9.如权利要求3所述的应用于线控转向方向盘手感模拟器的旋转限位结构，其特征在于所述的输入轴轴向方向上布置滑块，输出轴轴向方向上布置滑块槽，当滑块伸出后与固定端面接触。
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