CN203111296U - 车辆转向方向盘限位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车辆转向方向盘限位装置，旨在实现方向盘在任意位置时转向模式切换和准确限位。小齿轮固定联接在主动齿轮轴上，滚珠座固定安装在箱体底板上，滚珠压盖固定联接在滚珠座上，环形挡板滑动联接在滚珠座和滚珠压盖之间，环形挡板上部固定有内齿轮，底部设置有长凹槽，长凹槽内设置有短凹槽，内齿轮与小齿轮啮合传动安装，支撑座固定安装在箱体上，限位挡块动配合安装在支撑座的滑道内，弹簧安装在支撑座的滑道内，从动架固定联接在限位挡块的下端，电机固定联接在支撑座上，凸轮固定联接在电机的输出轴上，凸轮的外轮廓与从动架底部内表面动配合接触。本实用新型能实现方向盘在任意位置时转向模式切换和准确限位。

Description

车辆转向方向盘限位装置

技术领域

本实用新型涉及一种限位装置，具体地说是一种车辆转向方向盘限位装置。

背景技术

转向系统的功用是操纵车辆的行驶方向，系统应能根据需要保持车辆稳定地沿直线行驶，并能根据要求灵活地改变行驶方向。对转向系统的基本要求是操纵轻便灵活、工作稳定可靠、使用经济耐久，转向性能是保证车辆安全行驶，减轻驾驶员的劳动强度，提高作业生产率的重要因素。

随着应用场合工况要求的提高和现代技术的发展，车辆各方面性能需要进一步提高，尤其是在转向系统方面，提出了转向稳定可靠、操作轻便灵活、转向功率足够大等的技术要求，而在工程车辆中原有的转向系统中存在着灵敏度不可调节、没有路感等问题。为提高车辆转向性能，科技工作者致力于研究线控转向技术。它是通过微电子技术连接并控制转向系统的各个元件来代替传统的机械或液压连接。由于取消了方向盘和转向轮之间的机械连接，完全摆脱了传统转向系统的各种限制，因此使车辆的设计、装配大为简化，而且还可以自由设计车辆转向的力传递特性和角传递特性，是车辆转向系统的重大革新。线控转向技术采用传感器记录驾驶者的转向数据，然后通过数据线将信号传递给车上的微控制单元MCU，MCU综合有关的信号做出判断，发出控制车辆转向的指令，然后MCU检测车辆转过的角度信号与给定指令比较，构成闭环反馈控制，实现稳定、安全高性能的转向动作。在一些工程车辆的线控转向系统中方向盘的转动角度范围可以根据实际工况进行调节，在高速行驶工况时，方向盘顺时针或逆时针转动范围为900°，单方向连续转动900°时，达到车辆右全转向或左全转向位置，在低速装载作业时，方向盘顺时针或逆时针转动范围为180°，单方向连续转动180°时，达到车辆右全转向或左全转向位置，当方向盘转到极限位置时需要有机械装置进行限位。现有的技术方案是方向盘带动齿轮转动，从而使与之啮合的齿条移动，通过在不同位置设置挡块来限定齿条的极限位置，来实现转向模式的切换。由于方向盘转动的角度大，故齿条的尺寸和所需的工作空间就会很大，然而驾驶室底板的空间有限，不易进行设计安装。在现有的技术方案中，方向盘必须回正到车辆可以直线行驶状态时的初始位置才能实现一种转向模式向另一种转向模式的切换，缺少了灵活性和实用性。

因此设计一种车辆转向方向盘限位装置变得非常有必要，有利于推动线控转向系统的开发、研制与应用。

发明内容

本实用新型提供的车辆转向方向盘限位装置，能够可靠地实现方向盘在任意位置时转向模式的切换，且限位准确，又能减少限位机构的长度，从而减小整个方向盘装置的体积，节省安装空间。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用下述技术方案：双向液压泵固定安装在箱体的底部，主动齿轮轴的下端通过联轴器与双向液压泵的输入轴固定联接，主动齿轮固定安装在主动齿轮轴上，从动齿轮轴通过轴承安装在箱体上部的轴承座内，从动齿轮固定安装在从动齿轮轴上，主动齿轮与从动齿轮啮合传动安装，角位移传感器固定安装在箱体的底部，角位移传感器的输入轴通过联轴器与从动齿轮轴的下端固定联接，该装置主要包括内齿轮、滚珠压盖、支撑座、凸轮、从动架、弹簧、限位挡块、小齿轮、环形挡板、滚珠座、下滚珠、上滚珠和电机，所述小齿轮固定联接在主动齿轮轴上，所述滚珠座通过支架固定安装在箱体的底板上，所述滚珠压盖固定联接在滚珠座上，所述下滚珠以最小间隙在滚珠座的环槽内安放一圈，所述上滚珠以最小间隙在滚珠压盖的环槽内安放一圈，所述环形挡板通过下滚珠和上滚珠活动联接在滚珠座和滚珠压盖之间，所述环形挡板底部沿圆周方向设置有一个长凹槽，又在长凹槽的长度方向中心位置沿圆周方向对称切割出一个短凹槽，所述长凹槽的长度方向中心位置与短凹槽的长度方向中心位置相同，所述内齿轮固定安装在环形挡板上，所述内齿轮与小齿轮啮合传动安装，所述支撑座固定安装在箱体的底板上，所述限位挡块动配合安装在支撑座上端的滑道内，所述限位挡块为阶梯形状，所述弹簧安装在支撑座上端的滑道内，所述弹簧的下端与滑道内的环台接触、另一端与限位挡块的阶梯面接触，所述弹簧为压缩弹簧，所述从动架固定联接在限位挡块的下端，所述电机固定联接在支撑座上，所述凸轮固定联接在电机的输出轴上，所述凸轮的外轮廓与从动架底部内表面动配合接触。

所述电机为舵机电机。当方向盘处于车辆可以直线行驶状态的位置时，环形挡板和内齿轮处于初始位置，此时所述环形挡板下侧短凹槽长度方向的中心位置处于限位挡块的轴心线上。所述限位挡块上端为长方体形状，下端为圆柱体形状，所述弹簧套装在限位挡块的下端圆柱体形状部位。所述滚珠座为圆环形状结构。所述环形挡板为圆环形状结构。所述内齿轮与环形挡板同轴心线安装。

采用本实用新型的有益效果是，能很好地实现方向盘在任意位置时转向模式的切换，减少限位机构的长度，从而减小整个方向盘装置的体积，节省安装空间，且限位准确，有很好的推广应用价值。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型所述车辆转向方向盘限位装置的主视图；

图2是图1中的A-A剖视图；

图3是图1中的B-B剖视图。

图中：箱体1  主动齿轮2  主动齿轮轴3  内齿轮4  滚珠压盖5  从动齿轮轴6  从动齿轮7  角位移传感器8  支撑座9  凸轮10  从动架11  弹簧12  限位挡块13  双向液压泵14  小齿轮15  环形挡板16  滚珠座17  下滚珠18  上滚珠19  电机20

具体实施方式

在图1、图2和图3中，双向液压泵14通过螺栓固定安装在箱体1的底部，主动齿轮轴3的下端通过联轴器与双向液压泵14的输入轴固定联接，主动齿轮2通过键固定安装在主动齿轮轴3上，从动齿轮轴6通过轴承安装在箱体1上部的轴承座内，从动齿轮7通过键固定安装在从动齿轮轴6上，主动齿轮2与从动齿轮7啮合传动安装，角位移传感器8通过螺栓固定安装在箱体1的底部，角位移传感器8的输入轴通过联轴器与从动齿轮轴6的下端固定联接，该装置主要由内齿轮4、滚珠压盖5、支撑座9、凸轮10、从动架11、弹簧12、限位挡块13、小齿轮15、环形挡板16、滚珠座17、下滚珠18、上滚珠19和电机20组成，所述小齿轮15通过键固定联接在主动齿轮轴3上，所述滚珠座17通过支架采用螺栓固定安装在箱体1的底板上，所述滚珠压盖5通过螺栓固定联接在滚珠座17上，所述下滚珠18以最小间隙在滚珠座17的环槽内安放一圈，所述上滚珠19以最小间隙在滚珠压盖5的环槽内安放一圈，所述环形挡板16通过下滚珠18和上滚珠19活动联接在滚珠座17和滚珠压盖5之间，所述环形挡板16底部沿圆周方向铣削加工出一个长凹槽，又在长凹槽的长度方向中心位置沿圆周方向对称铣削加工出一个短凹槽，所述长凹槽的长度方向中心位置与短凹槽的长度方向中心位置相同，所述内齿轮4通过螺栓固定安装在环形挡板16上，所述内齿轮4与小齿轮15啮合传动安装，所述支撑座9通过螺栓固定安装在箱体1的底板上，所述限位挡块13动配合安装在支撑座9上端的滑道内，所述限位挡块13为阶梯形状，所述弹簧12安装在支撑座9上端的滑道内，所述弹簧12的下端与滑道内的环台接触、另一端与限位挡块13的阶梯面接触，所述弹簧12为压缩弹簧，所述从动架11通过螺栓固定联接在限位挡块13的下端，所述电机20通过螺栓固定联接在支撑座9上，所述凸轮10通过键固定联接在电机20的输出轴上，所述凸轮10的外轮廓与从动架11底部内表面动配合接触。

另外，所述电机20为舵机电机。当方向盘处于车辆可以直线行驶状态的位置时，环形挡板16和内齿轮4处于初始位置，此时所述环形挡板16下侧短凹槽长度方向的中心位置处于限位挡块13的轴心线上。所述限位挡块13上端为长方体形状，下端为圆柱体形状，所述弹簧12套装在限位挡块13的下端圆柱体形状部位。所述滚珠座17为圆环形状结构。所述环形挡板16为圆环形状结构。所述内齿轮4与环形挡板16同轴心线安装。

方向盘带动主动齿轮轴3上的主动齿轮2旋转，从而使与之啮合的从动齿轮7转过一定角度，由于角位移传感器8的输入轴通过联轴器与从动齿轮轴6固定联接，故角位移传感器8就可以检测到从动齿轮7的旋转角度并输出电信号，根据传动比可得到方向盘的转动角度。车辆的其它执行机构根据此角度信号完成车辆的转向，双向液压泵14通过与其它控制元件的配合为驾驶员提供路感。当车辆转向需要切换到高速行驶模式时，电机20带动凸轮10转动，使得凸轮10的最高点作用到从动架11底部内表面上，从而使限位挡块13向下移动克服弹簧力退回到环形挡板16下部的长凹槽内，限制环形挡板16在长凹槽的范围内转动，实现模式切换，当方向盘处于车辆可以直线行驶状态的位置时，方向盘可以在顺时针或逆时针900°范围内转动，单方向连续转动900°时，就达到车辆右全转向或左全转向的位置，方向盘转动过程中使得与主动齿轮轴3固定联接的小齿轮15转过相应角度，小齿轮15与内齿轮4啮合传动带动通过螺栓固定联接的环形挡板16转动，达到900°极限位置时，限位挡块13与环形挡板16上的长凹槽的一个侧壁面接触，限制环形挡板16继续转动，方向盘亦不能继续向前转动，但可以反方向回转，此时方向盘的灵敏度较低以保证高速转场行驶过程的安全性。当车辆转向需要切换到低速行驶装载作业模式时，电机20带动凸轮10转动，使得凸轮10的最低点作用到从动架11底部内表面上，若此时限位挡块13在环形挡板16下部的短凹槽范围内时，在弹簧12的作用下限位挡块13伸出，直接进入短凹槽，实现模式切换；若此时限位挡块13不在环形挡板16下部的短凹槽范围内，弹簧12使得限位挡块13压在长凹槽的顶部，当在方向盘的作用下环形挡板16下部的短凹槽到达限位挡块13所在位置时，弹簧12将限位挡块13弹入短凹槽，实现模式切换，方向盘可以在顺时针或逆时针180°范围内转动，单方向连续转动180°时，达到车辆右全转向或左全转向位置，使环形挡板16到达极限位置，限位挡块13与环形挡板16上的短凹槽的一个侧壁面接触，限制环形挡板16继续转动，方向盘亦不能继续向前转动，但可以反方向回转，此时方向盘的灵敏度较高，可以降低装载过程中频繁转向的作业强度，提高作业效率。

采用内齿轮减小了限位机构一个方向较大的尺寸，另一方向的尺寸和其它机构共同用利空间，没有增加该方向限位机构的尺寸，从而减小整个方向盘装置的体积，节省安装空间，同时实现方向盘在任意位置时转向模式切换和准确限位的目的。

Claims (7)

1.一种车辆转向方向盘限位装置，双向液压泵(14)固定安装在箱体(1)的底部，主动齿轮轴(3)的下端通过联轴器与双向液压泵(14)的输入轴固定联接，主动齿轮(2)固定安装在主动齿轮轴(3)上，从动齿轮轴(6)通过轴承安装在箱体(1)上部的轴承座内，从动齿轮(7)固定安装在从动齿轮轴(6)上，主动齿轮(2)与从动齿轮(7)啮合传动安装，角位移传感器(8)固定安装在箱体(1)的底部，角位移传感器(8)的输入轴通过联轴器与从动齿轮轴(6)的下端固定联接，其特征是，主要由内齿轮(4)、滚珠压盖(5)、支撑座(9)、凸轮(10)、从动架(11)、弹簧(12)、限位挡块(13)、小齿轮(15)、环形挡板(16)、滚珠座(17)、下滚珠(18)、上滚珠(19)和电机(20)组成，所述小齿轮(15)固定联接在主动齿轮轴(3)上，所述滚珠座(17)通过支架固定安装在箱体(1)的底板上，所述滚珠压盖(5)固定联接在滚珠座(17)上，所述下滚珠(18)以最小间隙在滚珠座(17)的环槽内安放一圈，所述上滚珠(19)以最小间隙在滚珠压盖(5)的环槽内安放一圈，所述环形挡板(16)通过下滚珠(18)和上滚珠(19)活动联接在滚珠座(17)和滚珠压盖(5)之间，所述环形挡板(16)底部沿圆周方向设置有一个长凹槽，又在长凹槽的长度方向中心位置沿圆周方向对称切割出一个短凹槽，所述长凹槽的长度方向中心位置与短凹槽的长度方向中心位置相同，所述内齿轮(4)固定安装在环形挡板(16)上，所述内齿轮(4)与小齿轮(15)啮合传动安装，所述支撑座(9)固定安装在箱体(1)的底板上，所述限位挡块(13)动配合安装在支撑座(9)上端的滑道内，所述限位挡块(13)为阶梯形状，所述弹簧(12)安装在支撑座(9)上端的滑道内，所述弹簧(12)的下端与滑道内的环台接触、另一端与限位挡块(13)的阶梯面接触，所述弹簧(12)为压缩弹簧，所述从动架(11)固定联接在限位挡块(13)的下端，所述电机(20)固定联接在支撑座(9)上，所述凸轮(10)固定联接在电机(20)的输出轴上，所述凸轮(10)的外轮廓与从动架(11)底部内表面动配合接触。

2.根据权利要求1所述的车辆转向方向盘限位装置，其特征是：所述电机(20)为舵机电机。

3.根据权利要求1所述的车辆转向方向盘限位装置，其特征是：当方向盘处于车辆可以直线行驶状态的位置时，环形挡板(16)和内齿轮(4)处于初始位置，此时所述环形挡板(16)下侧短凹槽长度方向的中心位置处于限位挡块(13)的轴心线上。

4.根据权利要求1所述的车辆转向方向盘限位装置，其特征是：所述限位挡块(13)上端为长方体形状，下端为圆柱体形状，所述弹簧(12)套装在限位挡块(13)的下端圆柱体形状部位。

5.根据权利要求1所述的车辆转向方向盘限位装置，其特征是：所述滚珠座(17)为圆环形状结构。

6.根据权利要求1所述的车辆转向方向盘限位装置，其特征是：所述环形挡板(16)为圆环形状结构。

7.根据权利要求1所述的车辆转向方向盘限位装置，其特征是：所述内齿轮(4)与环形挡板(16)同轴心线安装。

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