CN117601950A - 一种带自动限位功能的信号转向器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动限位信号转向器的控制方法，转向器与外部方向盘连接，方向盘带动主动轴和连接轴旋转，限位板在其长度方向上相对于连接轴水平移动，进而带动限位滑块在螺旋线沟槽内滑动，方向盘的多圈旋转动力通过主动轴和连接轴传递到减速机，经减速机的转换后，将多圈旋转运动转换成单圈内旋转，再通过磁铁与PCB板的相对旋转运动将方向盘的机械旋转运动转换成为电信号输出到控制器，控制器接受电信号后再输出对应角度的信号来控制轮胎的转向，从而实现底盘转向。本发明控制方法将多圈旋转运动转换成单圈内旋转，再通过磁铁与PCB板的相对旋转运动将机械旋转运动转换成为电信号输出。本发明具有无磨损、免维护和可靠性高等优点。

Description

一种带自动限位功能的信号转向器

技术领域

本发明涉及转向器技术领域，具体涉及一种带自动限位功能的信号转向器。

背景技术

近年来无人驾驶技术在特定工程装备和专用车辆(例如：环卫、农机、采矿等车辆)上展开了广泛的应用，全线控技术应用也更加广泛。但对于特种装备或车辆，依旧需要保留有人驾驶模式，即实现人机共驾以实现装备或者车辆在特殊场合、工况的全覆盖。

现有全线控转向具有响应迅速、精度高和安装布置简捷等优点，但由于其无机械或者其他接口，因此一般只能响应电信号指令；或者由于整车空间或位置的限制，机械连杆传动布置非常复杂难以实现与驾驶室方向盘连接。另外，现行市面上有将编码器或电位计等用作转向指令信号器件，但这类转向指令信号器件既无操作力矩反馈，又无自动回中功能，且操作力矩小(太轻便)，致使设备、车辆操作体验差，甚至由于操作力矩太小，当车身振动或者摇摆时方向盘便会随之摆动，存在安全风险。且由于编码器、电位计等器件的限制，设备或车辆每次上电后需要重新校准其与线控转向的位置，致使程序复杂，增加了安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带自动限位功能的信号转向器，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供了自动限位信号转向器的控制方法，所述自动限位信号转向器包括转向器外壳，所述转向器外壳内设置有限位座，所述限位座上开设有中心线呈螺旋线状的螺旋线沟槽；所述转向器外壳的顶部设置有轴承座，所述轴承座上通过轴承转动连接有主动轴，所述主动轴的一端贯穿所述轴承座，并与位于所述转向器外壳内的连接轴传动连接，所述连接轴上旋转滑动连接有限位板，所述限位板的一端贯穿所述连接轴，所述限位板的另一端设置有限位滑块，所述限位滑块能够在所述限位板的带动下在所述螺旋线沟槽中滑动；所述连接轴贯穿所述限位座设置，并与减速机的输入轴连接，所述减速机的输出轴通过联轴器连接有磁铁安装座，所述磁铁安装座上且于远离所述联轴器的一侧设置有磁铁；所述转向器外壳内还设置有位于所述磁铁的一侧PCB板，所述PCB板固定安装在PCB板安装座上，所述PCB板安装座固定安装在所述转向器外壳上；所述主动轴的输入端与方向盘连接；所述控制方法包括：

方向盘带动带动所述主动轴转动，经过所述减速机传动，从而带动磁铁安装座上的磁铁转动，所述磁铁与PCB板之间的相对转动会产生一个电信号，所述电信号经所述PCB板处理后传递给底盘控制器，所述底盘控制器接受信号后发出转向指令给线控转向器，所述线控转向器接受指令后推动转向桥上轮胎偏转，从而实现底盘转向。

进一步的，所述主动轴转动带动所述限位板在其长度方向上相对于所述连接轴水平移动，进而带动所述限位滑块在所述螺旋线沟槽内滑动，所述方向盘的多圈旋转动力通过所述主动轴和连接轴传递到减速机，经所述减速机的转换后，将多圈旋转运动转换成单圈内旋转，再通过磁铁与PCB板的相对旋转运动将所述方向盘的机械旋转运动转换成为电信号输出到控制器，所述控制器接受电信号后再输出对应角度的信号来控制轮胎的转向。

进一步的，所述限位座的顶面与所述轴承座的底面相连接，所述限位座的顶面上设有安装凹槽，所述限位板设置于所述安装凹槽中，所述安装凹槽的底面上开有螺旋线沟槽，所述螺旋线沟槽的中心线是等距螺旋线。

进一步的，所述主动轴的下端套装在所述轴承座的轴承内，所述主动轴上套设有轴承限位板，所述轴承限位板与所述轴承座固定连接。

进一步的，所述连接轴上端套装在所述轴承座的轴承内；所述连接轴内设有轴向通孔。

进一步的，所述连接轴设有径向通孔，所述径向通孔沿所述连接轴的径向贯穿所述轴向通孔的侧壁，以与所述轴向通孔相连通；所述限位板活动贯穿设置在所述径向通孔内。

进一步的，所述螺旋线沟槽的横截面可为矩形、半圆形或U型。

进一步的，所述螺旋线沟槽的深度不小于所述凹槽底板厚度的二分之一。

进一步的，所述轴承座通过螺栓与所述转向器外壳固定连接，所述轴承限位板通过螺栓与所述轴承座连接。

相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明的一种自动限位信号转向器的控制方法，通过带自动限位信号转向器将外部的多圈旋转动力通过轴传递到减速机，再通过减速机的转换，将多圈旋转运动转换成单圈内旋转，再通过磁铁与PCB板的相对旋转运动将机械旋转运动转换成为电信号输出，而通过限位座限制轴旋转圈数从而限制方向盘旋转的圈数，起到限位作用；本发明应用在工程级线性底盘上，使方向盘带限位功能。本发明控制方法的角度信号采用非接触式磁感应技术，具有无磨损、免维护和可靠性高的优点。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明中自动限位信号转向器的沿其长度方向的纵向截面结构示意图；

图2是本发明中自动限位信号转向器的沿其宽度方向的纵向截面结构示意图；

图3是本发明中自动限位信号转向器的内部(俯视)结构示意图

其中，1-限位座，1.1-螺旋线沟槽，1.2-安装凹槽，2-限位板，2.1-限位滑块，3-轴承限位板，4-连接轴，5-主动轴，6-减速机，7-轴承座，8-联轴器，9-磁铁安装座，10-磁铁，11-PCB板，12-PCB板安装座，13-转向器外壳。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖多种不同方式的实施。

请参见图1至图3，本实施例提供了一种自动限位信号转向器的控制方法，其中：自动限位信号转向器包括限位座1、限位板2、轴承限位板3、连接轴4、主动轴5、减速机6、轴承座7、联轴器8、磁铁安装座9、磁铁10、PCB板11、PCB板安装座12和转向器外壳13；限位座1设置于转向器外壳13内，限位座1上开设有向下凹进的中心线呈螺旋线状的螺旋线沟槽1.1。轴承座7过螺栓固定设置于转向器外壳13的顶部，主动轴5转动连接于轴承座7，主动轴5的下端设置于轴承座7的轴承内，并与位于转向器外壳13内的连接轴4传动连接。动轴5上套设有轴承限位板3，轴承限位板3通过螺栓与轴承座7固定连接。连接轴4上端套装在轴承座7的轴承内，且连接轴4设有轴向通孔；连接轴4与限位板2旋转滑动连接，限位板2的一端贯穿连接轴4，限位板2的另一端固定设置有限位滑块2.1，限位滑块2.1能够在限位板2的带动下在螺旋线沟槽1.1中滑动；具体地，连接轴4设有径向通孔，径向通孔沿连接轴4的径向贯穿轴向通孔的侧壁，以与轴向通孔相连通；限位板2滑动贯穿设置在径向通孔内。连接轴4的另一端转动贯穿限位座1设置并与减速机6的输入轴连接，减速机6的输出轴通过联轴器8连接有磁铁安装座9，磁铁安装座9上且于远离联轴器8的一侧设置有磁铁10；转向器外壳13内还设置有位于磁铁10的一侧PCB板11，PCB板11固定安装在PCB板安装座12上，PCB板安装座12固定安装在转向器外壳上。主动轴5的输入端与方向盘连接。

控制方法包括：方向盘带动带动主动轴5转动，经过减速机9传动，从而带动磁铁安装座8上的磁铁9转动，磁铁9与PCB板10之间的相对转动会产生一个电信号，电信号经PCB板10处理后传递给底盘控制器，底盘控制器接受信号后发出转向指令给线控转向器，线控转向器接受指令后推动转向桥上轮胎偏转，从而实现底盘转向。具体地，主动轴5转动带动限位板2在其长度方向上相对于连接轴4水平移动，进而带动限位滑块2.1在螺旋线沟槽内滑动，方向盘的多圈旋转动力通过主动轴5和连接轴4传递到减速机6，经减速机6的转换后，将多圈旋转运动转换成单圈内旋转，再通过磁铁10与PCB板11的相对旋转运动将方向盘的机械旋转运动转换成为电信号输出到控制器，控制器接受电信号后再输出对应角度的信号来控制轮胎的转向。本实施例中，PCB板与磁铁非接触设置，磁铁与PCB板之间的间隙为1～3mm，轴中心对准。在磁铁与PCB板产生相对转动时，旋转磁场作用下采用巨磁阻(GMR)原理进行角度检测，从而由PCB板上感应芯片读取旋转磁场作用下产生余弦信号和正弦信号，PCB板MCU进行反正切等运算处理再将电信号转换输出。

在一种具体的实施方式中，主动轴5和连接轴4被方向盘带动旋转，限位板2在连接轴4的带动下旋转，进而带动限位滑块2.1在限位座1的螺旋线沟槽1.1中滑动；其中限位滑块的滑动促使限位板沿径向通孔滑动。当限位滑块2.1滑动到螺旋线沟槽1.1的首末两端后，起到限位作用，也即当主动轴5在方向盘带动下旋转一定圈数后限位座1限制主动轴5的旋转，从而限制方向盘的旋转圈数。连接轴4连接减速机6的输入轴，减速机6的输出轴通过联轴器8与磁铁安装座9连接，减速机6将主动轴5的多圈旋转转换成为单圈内的旋转，磁铁10安装在磁铁安装座9上，PCB板11固定在PCB板安装座12上，PCB板安装座12固定安装在13转向器外壳上，从而使PCB板11固定不动，旋转的磁铁9与固定的PCB板11的相对运动，将相对旋转的角度转换成为电信号输出到控制器，而磁铁10与PCB板11的相对角度范围对应轮胎转向时旋转的角度，磁铁10与PCB板11相对旋转的角度，通过PCB板输出信号给控制器，控制器接受信号后再输出对应角度的信号来控制轮胎的转向，从而实现底盘转向。

在一种具体的实施方式中，限位座1的顶面与轴承座7的底面相连接，限位座的顶面上设有安装凹槽1.2，限位板2设置于安装凹槽1.2中，安装凹槽的底面上开有螺旋线沟槽1.1，螺旋线沟槽的中心线是等距螺旋线，但螺旋线沟槽的起点位于连接轴在限位座1上的投影范围外。螺旋线沟槽7的横截面可为矩形、半圆形或U型。螺旋线沟槽1.1的深度不小于凹槽底板厚度的二分之一。

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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自动限位信号转向器的控制方法，其特征在于，所述自动限位信号转向器包括转向器外壳(13)，所述转向器外壳(13)内设置有限位座(1)，所述限位座(1)上开设有中心线呈螺旋线状的螺旋线沟槽(1.1)；所述转向器外壳(13)的顶部设置有轴承座(7)，所述轴承座(7)上通过轴承转动连接有主动轴(5)，所述主动轴(5)的上端与方向盘连接，所述主动轴(5)的下端贯穿所述轴承座(7)，并与位于所述转向器外壳(13)内的连接轴(4)传动连接，所述连接轴(4)上旋转滑动连接有限位板(2)，所述限位板(2)的一端贯穿所述连接轴(4)，所述限位板(2)的另一端设置有限位滑块(2.1)，所述限位滑块(2.1)能够在所述限位板(2)的带动下在所述螺旋线沟槽(1.1)中滑动；所述连接轴(4)贯穿所述限位座设置，并与减速机(6)的输入轴连接，所述减速机(6)的输出轴通过联轴器(8)连接有磁铁安装座(9)，所述磁铁安装座(9)上且于远离所述联轴器(8)的一侧设置有磁铁(10)；所述转向器外壳(13)内还设置有位于所述磁铁(10)的一侧PCB板(11)，所述PCB板(11)固定安装在PCB板安装座(12)上，所述PCB板安装座(12)固定安装在所述转向器外壳上；所述主动轴(5)的输入端与方向盘连接；所述控制方法包括：

方向盘带动带动所述主动轴(5)转动，经过所述减速机(9)传动，从而带动磁铁安装座(8)上的磁铁(9)转动，所述磁铁(9)与PCB板(10)之间的相对转动会产生一个电信号，所述电信号经所述PCB板(10)处理后传递给底盘控制器，所述底盘控制器接受信号后发出转向指令给线控转向器，所述线控转向器接受指令后推动转向桥上轮胎偏转，从而实现底盘转向。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述主动轴(5)转动带动所述限位板(2)在其长度方向上相对于所述连接轴(4)水平移动，进而带动所述限位滑块(2.1)在所述螺旋线沟槽内滑动，所述方向盘的多圈旋转动力通过所述主动轴(5)和连接轴(4)传递到减速机(6)，经所述减速机(6)的转换后，将多圈旋转运动转换成单圈内旋转，再通过磁铁(10)与PCB板(11)的相对旋转运动将所述方向盘的机械旋转运动转换成为电信号输出到控制器，所述控制器接受电信号后再输出对应角度的信号来控制轮胎的转向。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述限位座(1)的顶面与所述轴承座(7)的底面相连接，所述限位座的顶面上设有安装凹槽(1.2)，所述限位板(2)设置于所述安装凹槽(1.2)中，所述安装凹槽的底面上开有螺旋线沟槽(1.1)，所述螺旋线沟槽的中心线是等距螺旋线。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述主动轴(5)的下端套装在所述轴承座(7)的轴承内，所述主动轴(5)上套设有轴承限位板(3)，所述轴承限位板(3)与所述轴承座(7)固定连接。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述连接轴(4)上端套装在所述轴承座(7)的轴承内；所述连接轴(4)内设有轴向通孔。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述连接轴(4)设有径向通孔，所述径向通孔沿所述连接轴(4)的径向贯穿所述轴向通孔的侧壁，以与所述轴向通孔相连通；所述限位板(2)活动贯穿设置在所述径向通孔内。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述螺旋线沟槽(7)的横截面可为矩形、半圆形或U型。

8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述螺旋线沟槽(1.1)的深度不小于所述凹槽底板厚度的二分之一。

9.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述轴承座(7)通过螺栓与所述转向器外壳(13)固定连接，所述轴承限位板通过螺栓与所述轴承座连接。