專利名稱：線控轉向車輛轉向模式切換限位機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種限位機構，具體地說是一種線控轉向車輛轉向模式切換限位機構。
背景技術：
轉向系統的功用是操縱車輛的行駛方向，系統應能根據需要保持車輛穩定地沿直線行駛，并能根據要求靈活地改變行駛方向。對轉向系統的基本要求是操縱輕便靈活、工作穩定可靠、使用經濟耐久，轉向性能是保證車輛安全行駛，減輕駕駛員的勞動強度，提高作業生產率的重要因素。隨著應用場合工況要求的提高和現代技術的發展，車輛各方面性能需要進一步提高，尤其是在轉向系統方面，提出了轉向穩定可靠、操作輕便靈活、轉向功率足夠大等的技術要求，而在工程車輛中原有的轉向系統中存在著靈敏度不可調節、沒有路感等問題。為提高車輛轉向性能，科技工作者致力于研究線控轉向技術。它是通過微電子技術連接并控制轉向系統的各個元件來代替傳統的機械或液壓連接。由于取消了方向盤和轉向輪之間的機械連接，完全擺脫了傳統轉向系統的各種限制，因此使車輛的設計、裝配大為簡化，而且還可以自由設計車輛轉向的力傳遞特性和角傳遞特性，是車輛轉向系統的重大革新。線控轉向技術采用傳感器記錄駕駛者的轉向數據，然后通過數據線將信號傳遞給車上的微控制單元MCU，MCU綜合有關的信號做出判斷，發出控制車輛轉向的指令，然后MCU檢測車輛轉過的角度信號與給定指令比較，構成閉環反饋控制，實現穩定、安全高性能的轉向動作。在一些工程車輛的線控轉向系統中方向盤的轉動角度范圍可以根據實際工況進行調節，在高速行駛工況時，方向盤順時針或逆時針轉動范圍為900°，單方向連續轉動900°時，就達到車輛右全轉向或左全轉向的位置，在低速裝載作業時，方向盤順時針或逆時針轉動范圍為180°，單方向連續轉動180°時，就達到車輛右全轉向或左全轉向的位置，當方向盤轉到極限位置時需要有機械裝置進行限位。現有的技術方案是方向盤帶動齒輪轉動，從而使與之嚙合的齒條移動，通過在不同位置設置擋塊來限定齒條的極限位置，來實現轉向模式的切換。由于方向盤轉動的角度大，故齒條的尺寸和所需的工作空間就會很大，然而駕駛室底板的空間有限，不易進行設計安裝。在現有的技術方案中，方向盤必須回正到車輛可以直線行駛狀態時的初始位置才能實現一種轉向模式向另一種轉向模式的切換，缺少了實用性和靈活性。因此設計一種線控轉向車輛轉向模式切換限位機構變得非常有必要，有利于推動線控轉向系統的開發、研制與應用。

發明內容
本發明提供的線控轉向車輛轉向模式切換限位機構，能夠可靠地實現方向盤在任意位置時轉向模式的切換，且限位準確，又能減少限位結構的長度，從而減小整個方向盤裝置的體積，節省安裝空間。
為了解決上述技術問題，本發明采用下述技術方案:雙向液壓泵固定安裝在箱體的底部，方向盤軸的下端通過聯軸器與雙向液壓泵的輸入軸固定聯接，該裝置主要包括直線位移傳感器、滑塊、直線導軌、絲杠、螺母、行程擋板、限位擋塊、彈簧、從動架、凸輪、支撐座和電機，所述絲杠固定聯接在方向盤軸上，所述螺母與絲杠傳動配合安裝，所述滑塊固定安裝在螺母的左側面上，所述直線導軌固定安裝在箱體的左側壁上，所述滑塊滑動聯接到直線導軌上，所述直線位移傳感器固定安裝在箱體的左側壁上，所述直線位移傳感器的測量桿固定安裝在滑塊上，所述行程擋板固定安裝在螺母的右側面上，所述行程擋板右側設置有一個長凹槽，又在長凹槽的長度方向中心位置對稱設置一個短凹槽，所述長凹槽的長度方向中心位置與短凹槽的長度方向中心位置相同，所述支撐座固定安裝在箱體的右側壁上，所述限位擋塊動配合安裝在支撐座左端的滑道內，所述限位擋塊為階梯形狀，所述彈簧為壓縮彈簧安裝在支撐座左端的滑道內，所述彈簧的右端與滑道內的環臺接觸、左端與限位擋塊的階梯面接觸，所述從動架固定聯接在限位擋塊的右端，所述電機固定聯接在支撐座上，所述凸輪固定聯接在電機的輸出軸上，所述凸輪的外輪廓與從動架右側內表面動配合接觸。所述電機為舵機電機。當方向盤處于車輛直線行駛狀態位置時，螺母和行程擋板處于初始位置，此時所述行程擋板右側短凹槽長度方向的中心位置處于限位擋塊的軸心線上。所述限位擋塊左端為長方體形狀，右端為圓柱體形狀，所述彈簧套裝在限位擋塊右端圓柱體形狀的部位。所述絲杠與方向盤軸同軸心線固定聯接。所述螺母與絲杠采用小螺距結構。所述方向盤軸與直線導軌及直線位移傳感器的測量桿相互平行安裝。采用本發明的有益效果是，能很好地實現方向盤在任意位置時轉向模式的切換，且限位準確，又能減少限位結構的長度，從而減小整個方向盤裝置的體積，節省安裝空間，有很好的推廣應用價值。下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。


圖1是本發明所述線控轉向車輛轉向模式切換限位機構的主視圖；圖2是圖1中的A-A剖視圖。圖中:直線位移傳感器I滑塊2直線導軌3箱體4方向盤軸5絲杠6螺母7行程擋板8限位擋塊9彈簧10從動架11凸輪12支撐座13雙向液壓泵14 電機1具體實施例方式在圖1和圖2中，雙向液壓泵14通過螺栓固定安裝在箱體4的底部，方向盤軸5的下端通過聯軸器與雙向液壓泵14的輸入軸固定聯接，該裝置主要由直線位移傳感器1、滑塊2、直線導軌3、絲杠6、螺母7、行程擋板8、限位擋塊9、彈簧10、從動架11、凸輪12、支撐座13、和電機15組成，所述絲杠6與方向盤軸5整體加工而成，所述螺母7與絲杠6傳動配合安裝，所述滑塊2通過螺栓固定安裝在螺母7的左側面上，所述直線導軌3通過螺栓固定安裝在箱體4的左側壁上，所述滑塊2滑動聯接到直線導軌3上，所述直線位移傳感器I通過螺栓固定安裝在箱體4的左側壁上，所述直線位移傳感器I的測量桿通過過渡板固定安裝在滑塊2上，所述行程擋板8通過螺栓固定安裝在螺母7的右側面上，所述行程擋板8右側銑削加工出一個長凹槽，又在長凹槽的長度方向中心位置對稱銑削加工出一個短凹槽，所述長凹槽的長度方向中心位置與短凹槽的長度方向中心位置相同，所述支撐座13通過螺栓固定安裝在箱體4的右側壁上，所述限位擋塊9動配合安裝在支撐座13左端的滑道內，所述限位擋塊9為階梯形狀，所述彈簧10為壓縮彈簧安裝在支撐座13左端的滑道內，所述彈簧10的右端與滑道內的環臺接觸、左端與限位擋塊9的階梯面接觸，所述從動架11通過螺栓固定聯接在限位擋塊9的右端，所述電機15通過螺栓固定聯接在支撐座13上，所述凸輪12通過鍵固定聯接在電機15的輸出軸上，所述凸輪12的外輪廓與從動架11右側內表面動配合接觸。另外，所述電機15為舵機電機。當方向盤處于車輛直線行駛狀態位置時，螺母7和行程擋板8處于初始位置，此時所述行程擋板8右側短凹槽長度方向的中心位置處于限位擋塊9的軸心線上。所述限位擋塊9左端為長方體形狀，右端為圓柱體形狀，所述彈簧10套裝在限位擋塊9右端圓柱體形狀的部位。所述絲杠6與方向盤軸5同軸心線固定聯接。所述螺母7與絲杠6采用小螺距結構。所述方向盤軸5與直線導軌3及直線位移傳感器I的測量桿相互平行安裝。方向盤轉動帶動固定在方向盤軸5上的絲杠6旋轉，從而使螺母7沿絲杠6的軸線移動一定距離，由于直線位移傳感器I的測量桿通過滑塊2固定聯接到螺母7上，故直線位移傳感器I可以檢測到螺母7的位移并輸出電信號，根據絲杠6的螺距可得到方向盤的轉動角度。車輛的其它執行機構根據此角度信號完成車輛的轉向，雙向液壓泵14通過與其它控制元件的配合為駕駛員提供路感。當車輛轉向需要切換到高速行駛模式時，電機15帶動凸輪12轉動，使得凸輪12的最高點作用到從動架11右側內表面上，從而使限位擋塊9向右移動克服彈簧力退回到行程擋板8右側的長凹槽內，限制行程擋板8在長凹槽的范圍內轉動，實現模式切換，當方向盤處于車輛可以直線行駛狀態的位置時，方向盤可以在順時針或逆時針900°范圍內轉動，單方向連續轉動900°時，達到車輛右全轉向或左全轉向位置，方向盤轉動過程中使得與方向盤軸5固定聯接的絲杠6轉過相應角度，帶動與螺母7通過螺栓固定聯接的行程擋板8移動到極限位置，限位擋塊9與行程擋板8上的長凹槽的一個側壁面接觸，限制行程擋板8繼續移動，方向盤亦不能繼續向前轉動，但可以反方向回轉，此時方向盤的靈敏度較低以保證高速轉場行駛過程的安全性。當車輛轉向需要切換到裝載作業模式時，電機15帶動凸輪12轉動，使得凸輪12的最低點作用到從動架11右側內表面上，若此時限位擋塊9在行程擋板8右側的短凹槽范圍內時，在彈簧10的作用下限位擋塊9伸出，直接進入短凹槽，實現模式切換；若此時限位擋塊9不在行程擋板8右側的短凹槽范圍內，彈簧10使得限位擋塊9壓在長凹槽的底部，當在方向盤的作用下行程擋板8右側的短凹槽到達限位擋塊9所在位置時，彈簧10將限位擋塊9彈入短凹槽，實現模式切換，此時，方向盤可以在順時針或逆時針180°范圍內轉動，單方向連續轉動180°時，達到車輛右全轉向或左全轉向位置，使行程擋板8到達極限位置，限位擋塊9與行程擋板8上的短凹槽的一個側壁面接觸，限制行程擋板8繼續移動，方向盤亦不能繼續向前轉動，但可以反方向回轉，此時方向盤的靈敏度較高，可以降低裝載過程中頻繁轉向的作業強度，提高作業效率。從而可以實現方向盤在任意位置時轉向模式切換和準確限位的目的。螺母7與絲杠6采用小螺距結構，很小的軸向長度就能滿足限位的工作要求，節省空間。
權利要求
1.一種線控轉向車輛轉向模式切換限位機構,雙向液壓泵(14)固定安裝在箱體(4)的底部，方向盤軸(5)的下端通過聯軸器與雙向液壓泵(14)的輸入軸固定聯接，其特征是，主要由直線位移傳感器(I)、滑塊(2)、直線導軌(3)、絲杠(6)、螺母(7)、行程擋板⑶、限位擋塊(9)、彈簧(10)、從動架(11)、凸輪(12)、支撐座(13)和電機(15)組成，所述絲杠(6)固定聯接在方向盤軸(5)上，所述螺母(7)與絲杠(6)傳動配合安裝，所述滑塊(2)固定安裝在螺母(7)的左側面上，所述直線導軌(3)固定安裝在箱體(4)的左側壁上，所述滑塊(2)滑動聯接到直線導軌(3)上，所述直線位移傳感器(I)固定安裝在箱體(4)的左側壁上，所述直線位移傳感器(I)的測量桿固定安裝在滑塊(2)上，所述行程擋板(8)固定安裝在螺母(7)的右側面上，所述行程擋板(8)右側設置有一個長凹槽，又在長凹槽的長度方向中心位置對稱設置一個短凹槽，所述長凹槽的長度方向中心位置與短凹槽的長度方向中心位置相同，所述支撐座(13)固定安裝在箱體⑷的右側壁上，所述限位擋塊(9)動配合安裝在支撐座(13)左端的滑道內，所述限位擋塊(9)為階梯形狀，所述彈簧(10)為壓縮彈簧安裝在支撐座(13)左端的滑道內，所述彈簧(10)的右端與滑道內的環臺接觸、左端與限位擋塊(9)的階梯面接觸，所述從動架(11)固定聯接在限位擋塊(9)的右端，所述電機(15)固定聯接在支撐座(13)上，所述凸輪(12)固定聯接在電機(15)的輸出軸上，所述凸輪(12)的外輪廓與從動架(11)右側內表面動配合接觸。
2.根據權利要求1所述的線控轉向車輛轉向模式切換限位機構，其特征是:所述電機(15)為舵機電機。
3.根據權利要求1所述的線控轉向車輛轉向模式切換限位機構，其特征是:當方向盤處于車輛直線行駛狀態位置時，螺母(7)和行程擋板(8)處于初始位置，此時所述行程擋板(8)右側短凹槽長度方向的中心位置處于限位擋塊(9)的軸心線上。
4.根據權利要求1所述的線控轉向車輛轉向模式切換限位機構，其特征是:所述限位擋塊(9)左端為長方體形狀，右端為圓柱體形狀，所述彈簧(10)套裝在限位擋塊(9)右端圓柱體形狀的部位。
5.根據權利要求1所述的線控轉向車輛轉向模式切換限位機構，其特征是:所述絲杠(6)與方向盤軸(5)同軸心線固定聯接。
6.根據權利要求1所述的線控轉向車輛轉向模式切換限位機構，其特征是:所述螺母(7)與絲杠(6)采用小螺距結構。
7.根據權利要求1所述的線控轉向車輛轉向模式切換限位機構，其特征是:所述方向盤軸(5)與直線導軌(3)及直線位移傳感器(I)的測量桿相互平行安裝。
全文摘要
本發明公開了一種線控轉向車輛轉向模式切換限位機構，旨在實現方向盤在任意位置時轉向模式切換和準確限位。絲杠固定聯接在方向盤軸上，螺母與絲杠嚙合傳動安裝，直線導軌和直線位移傳感器固定安裝在箱體的左側壁上，直線位移傳感器的測量桿通過滑塊固定安裝在螺母的左側面上，滑塊滑動聯接到直線導軌上，行程擋板固定安裝在螺母的右側面上，支撐座固定安裝在箱體的右側壁上，限位擋塊動配合安裝在支撐座左端的滑道內，彈簧安裝在支撐座的滑道內，從動架固定聯接在限位擋塊的右端，電機固定聯接在支撐座上，凸輪固定聯接在電機的輸出軸上，凸輪的外輪廓與從動架底部內表面動配合接觸。本發明能實現方向盤在任意位置時轉向模式切換和準確限位。
文檔編號B62D5/06GK103192873SQ20131009051
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月7日 優先權日2013年3月7日
發明者王安敏, 朱建鑫 申請人:青島科技大學