CN210310538U - 一种蜗轮蜗杆式车辆线控转向方向盘装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种蜗轮蜗杆式车辆线控转向方向盘装置，旨在准确检测方向盘的旋转角度，在不同的工况下为驾驶员提供不同的工作模式，从而实现不同工况下方向盘完成全转向的圈数不同。所述蜗杆通过轴承安装在所述箱体的上下两端轴承座内，所述蜗轮轴通过轴承安装在所述箱体的左右两端轴承座内，所述蜗轮固定安装于所述蜗轮轴正中部，所述蜗杆与所述蜗轮啮合传动配合安装，所述扭矩传感器套装于所述蜗杆上端，所述角位移传感器的壳体固定安装在所述箱体下端的所述轴承端盖A上，所述角位移传感器的输入空心轴与所述蜗杆的下端固定连接，所述限位机构安装于所述蜗轮两侧，负责限制不同模式下方向盘的旋转角度。本实用新型适用于车辆作为线控转向方向盘。
Description
所属技术领域
本实用新型涉及一种车辆转向装置，具体涉及一种蜗轮蜗杆式车辆线控转向方向盘装置。
背景技术
线控转向系统是把依靠方向盘与车轮之间机械或液压连接来实现转向的传统刚性转向方式转换成为通过传感器检测方向盘角度信号，以此利用车载电控单元ECU来控制转向系统的柔性转向方式，解决了传统转向系统中存在的路面冲击大、转向灵敏度不可调节、噪声大等问题，转向系统预设两种运行模式：低速作业模式和高速行驶模式。当车辆运行模式为低速作业模式时，为了降低驾驶员驾驶强度，方向盘只需转动180度即可完成车辆左右方向的全转向；当车辆运行模式为高速行驶模式时，为了获得更好的直线行驶条件提高车辆稳定性来确保驾驶人员的安全，方向盘需要转动900度，才能完成车辆左右方向的全转向。线控转向系统操纵轻便灵活，稳定可靠，占用空间小，降低驾驶员驾驶强度，提高作业生产效率，是车辆转向系统未来发展的主流方向。
实用新型内容
本实用新型提供的一种蜗轮蜗杆式车辆线控转向方向盘装置，使用车载电控单元ECU控制转向系统，取代了传统复杂的机械或液压连接，能够在不同的工作状况下改变工作模式，调整在相应模式下方向盘完成全转向的转动圈数，通过将两个限位机构中的限位杆分别插入蜗轮两侧的圆弧槽来实现预设的角度的限位，以提供低速作业和高速行驶两种运行模式，保证车辆行驶安全的同时降低了驾驶员的驾驶强度。本实用新型所采用的技术方案为：一种蜗轮蜗杆式车辆线控转向方向盘装置，包括箱体、轴承端盖A、扭矩传感器、蜗杆、蜗轮、蜗轮轴、角位移传感器、限位机构支撑架、限位机构、轴承端盖B，所述蜗杆的上端和下端分别通过轴承安装固定在所述箱体上端和下端的轴承座内，所述轴承端盖A有两个，两个所述轴承端盖A分别固定安装在所述箱体上端和下端的轴承座外侧，所述扭矩传感器为套装式扭矩传感器，同轴心套装于所述蜗杆上部，所述角位移传感器的壳体固定安装在所述箱体下端的所述轴承端盖A上，所述角位移传感器的输入空心轴与所述蜗杆的下端固定连接，所述蜗轮轴的左端和右端分别通过轴承安装固定在所述箱体左端和右端的轴承座内，所述轴承端盖 B有两个，两个所述轴承端盖B分别固定安装在所述箱体左端和右端的轴承座外侧，所述蜗轮安装于所述蜗轮轴的正中部，通过键对所述蜗轮进行径向限定，通过弹性挡圈对所述蜗轮进行轴向限定，且所述蜗轮与所述蜗杆啮合传动配合安装，所述限位机构支撑架有四个，所述限位机构支撑架两个一组通过螺栓分别安装于所述箱体内、所述蜗轮左右两侧，所述限位机构有两个，两个所述限位机构通过螺栓分别安装于两组所述限位机构支撑架上。
所述限位机构由步进电机、步进电机支撑板、联轴器、导轨、底座、螺母座、滚珠丝杠支撑板、滚珠丝杠、限位杆组成，所述步进电机支撑板与所述滚珠丝杠支撑板通过螺栓分别安装固定于所述底座两侧，所述步进电机通过螺栓固定于所述步进电机支撑板上，所述联轴器一端连接所述步进电机输出轴，另一端连接所述滚珠丝杠的螺杆一端，所述滚珠丝杠的螺杆另一端通过轴承安装于所述滚珠丝杠支撑板上，所述导轨通过螺钉固定安装于所述底座上侧，所述螺母座与所述滚珠丝杠的螺母通过螺栓配合安装，所述螺母座下部与所述导轨滑动配合，从而当所述滚珠丝杠的螺杆转动时带动所述螺母座沿所述导轨滑动，所述限位杆通过螺栓固定于所述螺母座上，会随所述螺母座一起滑动。
所述蜗杆头数为4，所述蜗轮齿数为28，即所述蜗杆转一周，所述蜗轮转过四个齿，二者传动比为7:1，所述蜗轮左右两侧各开有一个圆弧槽且左侧圆弧槽弧长大于右侧圆弧槽弧长，两个所述限位机构的所述限位杆的杆状部中心线分别与所述蜗轮左侧、右侧两圆弧槽的周向中心线与径向中心线的交点重合。
本实用新型的有益效果是：为适应不同工况而预设两种运行模式，改变方向盘完成全转向的转动圈数，保证行车安全且降低了驾驶员驾驶强度，结构简单易于实现，有很好的推广应用价值。
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。
附图说明
图1是本实用新型所述一种蜗轮蜗杆式车辆线控转向方向盘装置主剖视图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是图1的B-B剖视图。
图4是本实用新型所述一种蜗轮蜗杆式车辆线控转向方向盘装置限位机构示意图。
图中：1、箱体 2、轴承端盖A 3、扭矩传感器 4、蜗杆 5、蜗轮 6、蜗轮轴 7、角位移传感器 8、限位机构支撑架 9、限位机构 10、轴承端盖B
具体实施方式
参见附图1、图2、图3、图4，一种蜗轮蜗杆式车辆线控转向方向盘装置，包括：箱体(1)、轴承端盖A(2)、扭矩传感器(3)、蜗杆(4)、蜗轮(5)、蜗轮轴(6)、角位移传感器(7)、限位机构支撑架(8)、限位机构(9)、轴承端盖B(10)，所述蜗杆(4)的上端和下端分别通过轴承安装固定在所述箱体(1)上端和下端的轴承座内，所述轴承端盖A(2) 有两个，两个所述轴承端盖A(2)分别固定安装在所述箱体(1)上端和下端的轴承座外侧，所述扭矩传感器(3)为套装式扭矩传感器，同轴心套装于所述蜗杆(4)上部，所述角位移传感器(7)的壳体固定安装在所述箱体(1)下端的所述轴承端盖A(2)上，所述角位移传感器(7)的输入空心轴与所述蜗杆(4)的下端固定连接，所述蜗轮轴(6)的左端和右端分别通过轴承安装固定在所述箱体(1)左端和右端的轴承座内，所述轴承端盖B(10)有两个，两个所述轴承端盖B(10)分别固定安装在所述箱体(1)左端和右端的轴承座外侧，所述蜗轮(5)安装于所述蜗轮轴(6)的正中部，通过键对所述蜗轮(5)进行径向限定，通过弹性挡圈对所述蜗轮(5)进行轴向限定，且所述蜗轮(5)与所述蜗杆(4)啮合传动配合安装，所述限位机构支撑架(8)有四个，所述限位机构支撑架(8)两个一组通过螺栓分别安装于所述箱体(1)内、所述蜗轮(5)左右两侧，所述限位机构(9)有两个，两个所述限位机构 (9)通过螺栓分别安装于两组所述限位机构支撑架(8)上。
所述限位机构(9)由步进电机(901)、步进电机支撑板(902)、联轴器(903)、导轨(904)、底座(905)、螺母座(906)、滚珠丝杠支撑板(907)、滚珠丝杠(908)、限位杆(909)组成，所述步进电机支撑板(902)与所述滚珠丝杠支撑板(907)通过螺栓分别安装固定于所述底座(905)两侧，所述步进电机(901)通过螺栓固定于所述步进电机支撑板(902)上，所述联轴器(903)一端连接所述步进电机(901)输出轴，另一端连接所述滚珠丝杠(908)的螺杆一端，所述滚珠丝杠(908)的螺杆另一端通过轴承安装于所述滚珠丝杠支撑板(907)上，所述导轨(904)通过螺钉固定安装于所述底座(905)上侧，所述螺母座(906)与所述滚珠丝杠(908)的螺母通过螺栓配合安装，所述螺母座(906)下部与所述导轨(904)滑动配合，从而当所述滚珠丝杠(908)的螺杆转动时带动所述螺母座(906)沿所述导轨(904)滑动，所述限位杆(909)通过螺栓固定于所述螺母座(906)上，会随所述螺母座(906)一起滑动。
所述蜗杆(4)头数为4，所述蜗轮(5)齿数为28，即所述蜗杆(4)转一周，所述蜗轮(5)转过四个齿，二者传动比为7:1，所述蜗轮(5)左右两侧各开有一个圆弧槽且左侧圆弧槽弧长大于右侧圆弧槽弧长，两个所述限位机构(9)的所述限位杆(909)的杆状部中心线分别与所述蜗轮(5)左侧、右侧两圆弧槽的周向中心线与径向中心线的交点重合。
方向盘通过联轴器与所述蜗杆(4)上端连接，所述蜗杆(4)与所述蜗轮(5)啮合，方向盘的旋转会带动所述蜗杆(4)转动，以此带动所述蜗轮(5)及固定在所述蜗杆(4)下端的所述角位移传感器(7)旋转。所述角位移传感器(7)用于检测所述蜗杆(4)转过的角度，即检测方向盘转过的角度，并反馈给车载电控单元ECU。
当车辆运行模式未进行选择时，左侧与右侧两个所述限位机构(9)的所述限位杆(909) 并不插入所述蜗轮(5)两侧的两圆弧槽进行干涉。
当车辆要进入低速作业模式时，车载电控单元ECU发出指令使所述蜗轮(5)右侧所述限位机构(9)的所述步进电机(901)启动，其带动所述滚珠丝杠(908)的螺杆转动，使所述螺母座(906)沿所述导轨(904)向所述蜗轮(5)方向滑动，从而使所述限位杆(909) 插入所述蜗轮(5)右侧圆弧槽进行干涉，且插入位置点为圆弧槽周向中心线与径向中心线交点处。驾驶员操作方向盘带动所述蜗杆(4)向左或向右旋转半圈的过程中，所述角位移传感器(7)实时检测所述蜗杆(4)的旋转角度，并将测量数据反馈给车载电控单元ECU，车载电控单元ECU驱动转向机构，实现车辆向左或向右转向，而所述蜗轮(5)右侧圆弧槽弧长在所述限位杆(909)插入情况下，只能够使所述蜗轮(5)向左或向右转过两个齿，从而限定所述蜗杆(4)只能够向左或向右旋转半圈，即方向盘只能向左或向右旋转180度，当方向盘向左或向右旋转180度到达极限位置时，就无法继续转动，这时车载电控单元ECU驱动转向机构实现了车辆向左或向右的全转向。
当车辆要进入高速行驶模式时，车载电控单元ECU发出指令使所述蜗轮(5)左侧所述限位机构(9)的所述步进电机(901)启动，其带动所述滚珠丝杠(908)的螺杆转动，使所述螺母座(906)沿所述导轨(904)向所述蜗轮(5)方向滑动，从而使所述限位杆(909) 插入所述蜗轮(5)左侧圆弧槽进行干涉，且插入位置点为圆弧槽周向中心线与径向中心线交点处。驾驶员操作方向盘带动所述蜗杆(4)向左或向右旋转两圈半的过程中，所述角位移传感器(7)实时检测所述蜗杆(4)的旋转角度，并将测量数据反馈给车载电控单元ECU，车载电控单元ECU驱动转向机构，实现车辆向左或向右转向，而所述蜗轮(5)左侧圆弧槽弧长在所述限位杆(909)插入情况下，只能够使所述蜗轮(5)向左或向右转过十个齿，从而限定所述蜗杆(4)只能够向左或向右旋转两圈半，即方向盘只能向左或向右旋转900度，当方向盘向左或向右旋转900度到达极限位置时，就无法继续转动，这时车载电控单元ECU驱动转向机构实现了车辆向左或向右的全转向。
当车辆在两种运行模式间切换时，所述蜗轮(5)左右两侧的两个所述限位机构(9)的所述限位杆(909)干涉情况相反，即当车辆由低速作业模式切换进入高速行驶模式时，所述蜗轮(5)左侧所述限位机构(9)的所述限位杆(909)插入所述蜗轮(5)左侧圆弧槽进行干涉，同时所述蜗轮(5)右侧所述限位机构(9)的所述限位杆(909)退出所述蜗轮(5) 右侧圆弧槽，从而退出干涉；当车辆由高速行驶模式切换进入低速作业模式时，所述蜗轮(5) 左右两侧的两个所述限位机构(9)的所述限位杆(909)动作情况与车辆由低速作业模式切换进入高速行驶模式时的动作情况相反。
在两种运行模式下，为了避免驾驶员在方向盘已达极限位置后继续转动方向盘对所述蜗杆(4)、所述蜗轮(5)及所述限位机构(9)造成损坏，所述扭矩传感器(3)会实时检测所述蜗杆(4)上的扭矩，一旦扭矩高于预设值，所述扭矩传感器(3)会发送信号给车载电控单元ECU，提示驾驶员已达极限位置。
Claims (3)
1.一种蜗轮蜗杆式车辆线控转向方向盘装置，其特征在于：包括箱体(1)、轴承端盖A(2)、扭矩传感器(3)、蜗杆(4)、蜗轮(5)、蜗轮轴(6)、角位移传感器(7)、限位机构支撑架(8)、限位机构(9)、轴承端盖B(10)，所述蜗杆(4)的上端和下端分别通过轴承安装固定在所述箱体(1)上端和下端的轴承座内，所述轴承端盖A(2)有两个，两个所述轴承端盖A(2)分别固定安装在所述箱体(1)上端和下端的轴承座外侧，所述扭矩传感器(3)为套装式扭矩传感器，同轴心套装于所述蜗杆(4)上部，所述角位移传感器(7)的壳体固定安装在所述箱体(1)下端的所述轴承端盖A(2)上，所述角位移传感器(7)的输入空心轴与所述蜗杆(4)的下端固定连接，所述蜗轮轴(6)的左端和右端分别通过轴承安装固定在所述箱体(1)左端和右端的轴承座内，所述轴承端盖B(10)有两个，两个所述轴承端盖B(10)分别固定安装在所述箱体(1)左端和右端的轴承座外侧，所述蜗轮(5)安装于所述蜗轮轴(6)的正中部，通过键对所述蜗轮(5)进行径向限定，通过弹性挡圈对所述蜗轮(5)进行轴向限定，且所述蜗轮(5)与所述蜗杆(4)啮合传动配合安装，所述限位机构支撑架(8)有四个，所述限位机构支撑架(8)两个一组通过螺栓分别安装于所述箱体(1)内、所述蜗轮(5)左右两侧，所述限位机构(9)有两个，两个所述限位机构(9)通过螺栓分别安装于两组所述限位机构支撑架(8)上。
2.如权利要求1所述一种蜗轮蜗杆式车辆线控转向方向盘装置，其特征在于：所述限位机构(9)由步进电机(901)、步进电机支撑板(902)、联轴器(903)、导轨(904)、底座(905)、螺母座(906)、滚珠丝杠支撑板(907)、滚珠丝杠(908)、限位杆(909)组成，所述步进电机支撑板(902)与所述滚珠丝杠支撑板(907)通过螺栓分别安装固定于所述底座(905)两侧，所述步进电机(901)通过螺栓固定于所述步进电机支撑板(902)上，所述联轴器(903)一端连接所述步进电机(901)输出轴，另一端连接所述滚珠丝杠(908)的螺杆一端，所述滚珠丝杠(908)的螺杆另一端通过轴承安装于所述滚珠丝杠支撑板(907)上，所述导轨(904)通过螺钉固定安装于所述底座(905)上侧，所述螺母座(906)与所述滚珠丝杠(908)的螺母通过螺栓配合安装，所述螺母座(906)下部与所述导轨(904)滑动配合，从而当所述滚珠丝杠(908)的螺杆转动时带动所述螺母座(906)沿所述导轨(904)滑动，所述限位杆(909)通过螺栓固定于所述螺母座(906)上，会随所述螺母座(906)一起滑动。
3.如权利要求1所述一种蜗轮蜗杆式车辆线控转向方向盘装置，其特征在于：所述蜗杆(4)头数为4，所述蜗轮(5)齿数为28，即所述蜗杆(4)转一周，所述蜗轮(5)转过四个齿，二者传动比为7:1，所述蜗轮(5)左右两侧各开有一个圆弧槽且左侧圆弧槽弧长大于右侧圆弧槽弧长。
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