專利名稱：車輛線控轉向模式切換限位裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種限位裝置，具體地說是一種車輛線控轉向模式切換限位裝置。
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。因此設計一種車輛線控轉向模式切換限位裝置變得非常有必要，有利于推動線控轉向系統的開發、研制與應用。
發明內容本實用新型提供的車輛線控轉向模式切換限位裝置，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，本實用新型采用下述技術方案:雙向液壓泵固定安裝在箱體的底部，主動齒輪軸的下端通過聯軸器與雙向液壓泵的輸入軸固定聯接，主動齒輪固定安裝在主動齒輪軸上，從動齒輪軸通過軸承安裝在箱體上部的軸承座內，從動齒輪固定安裝在從動齒輪軸上，主動齒輪與從動齒輪嚙合傳動安裝，角位移傳感器固定安裝在箱體的底部，角位移傳感器的輸入軸通過聯軸器與從動齒輪軸的下端固定聯接，該裝置主要包括不完全齒輪、直線導軌、行程擋板、不完全齒條、擋塊支撐座、從動架、凸輪、彈簧、限位擋塊、電機和滑塊，所述直線導軌固定安裝在箱體上，所述滑塊滑動聯接在直線導軌上，所述行程擋板與不完全齒條的背面固定聯接，所述行程擋板與滑塊固定聯接，所述行程擋板的下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切割掉長凹槽實體的一部分形成一個短凹槽，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，所述不完全齒輪固定聯接在主動齒輪軸上，所述不完全齒輪與不完全齒條嚙合傳動安裝，所述擋塊支撐座固定聯接在箱體的底板上，所述限位擋塊動配合安裝在擋塊支撐座上端的滑道內，所述限位擋塊為階梯形狀，所述彈簧安裝在擋塊支撐座上端的滑道內，所述彈簧的下端與滑道內的環臺接觸、另一端與限位擋塊的階梯端面接觸，所述彈簧為壓縮彈簧，所述從動架固定聯接在限位擋塊的下端，所述電機固定聯接在擋塊支撐座上，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底部內表面動配合接觸。所述電機為舵機電機。所述不完全齒輪可以由對稱分布的兩段正常齒構成，當方向盤處于車輛可以直線行駛狀態的位置時，使不完全齒輪的一段正常齒與不完全齒條處于開始進入嚙合的位置配合安裝。所述不完全齒輪也可由一段正常齒構成，0-0線是一條與不完全齒輪軸心線垂直相交、且平行于不完全齒條的安裝標志線，當方向盤處于車輛可以直線行駛狀態的位置時，經過不完全齒輪正常齒段長度方向中心的徑向線垂直于0-0線，并且不完全齒輪正常齒段與不完全齒條分居0-0線的兩側。當方向盤處于車輛可以直線行駛狀態的位置時，不完全齒條和行程擋板處于初始位置，此時所述行程擋板下側短凹槽長度方向的中心位置處于限位擋塊的軸心線上。所述限位擋塊上端為長方體形狀，下端為圓柱體形狀，所述彈簧套裝在限位擋塊的下端圓柱體形狀部位。所述直線導軌是T型直線導軌也可以是方型直線導軌。采用本實用新型的有益效果是，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，又能減少限位機 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。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明。

圖1是本實用新型所述車輛線控轉向模式切換限位裝置的主視圖；圖2是本實用新型所述車輛線控轉向模式切換限位裝置的左視圖；圖3是圖1中第一個實施例的A-A剖視圖；圖4是圖1中第二個實施例的A-A剖視圖。圖中:箱體I主動齒輪2不完全齒輪3主動齒輪軸4從動齒輪5從動齒輪軸6直線導軌7角位移傳感器8行程擋板9不完全齒條10擋塊支撐座11雙向液壓泵12從動架13凸輪14彈簧15限位擋塊16電機17滑塊18具體實施方式
在圖1和圖2中，雙向液壓泵12通過螺栓固定安裝在箱體I的底部，主動齒輪軸4的下端通過聯軸器與雙向液壓泵12的輸入軸固定聯接，主動齒輪2通過鍵固定安裝在主動齒輪軸4上，從動齒輪軸6通過軸承安裝在箱體I上部的軸承座內，從動齒輪5通過鍵固定安裝在從動齒輪軸6上，主動齒輪2與從動齒輪5嚙合傳動安裝，角位移傳感器8通過螺栓固定安裝在箱體I的底部，角位移傳感器8的輸入軸通過聯軸器與從動齒輪軸6的下端固定聯接，該裝置主要由不完全齒輪3、直線導軌7、行程擋板9、不完全齒條10、擋塊支撐座
11、從動架13、凸輪14、彈簧15、限位擋塊16、電機17和滑塊18組成，所述直線導軌7通過螺栓固定安裝在箱體I上，所述滑塊18滑動聯接在直線導軌7上，所述行程擋板9與不完全齒條10的背面通過螺栓固定聯接，所述行程擋板9與滑塊18通過螺栓固定聯接，所述行程擋板9的下側統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統削加工掉長凹槽實體的一部分形成一個短凹槽，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，所述不完全齒輪3通過鍵固定聯接在主動齒輪軸4上，所述不完全齒輪3與不完全齒條10嚙合傳動安裝，所述擋塊支撐座11通過螺栓固定聯接在箱體I的底板上，所述限位擋塊16動配合安裝在擋塊支撐座11上端的滑道內，所述限位擋塊16為階梯形狀，所述彈簧15安裝在擋塊支撐座11上端的滑道內，所述彈簧15的下端與滑道內的環臺接觸、另一端與限位擋塊16的階梯端面接觸，所述彈簧15為壓縮彈簧，所述從動架13通過螺栓固定聯接在限位擋塊16的下端，所述電機17通過螺栓固定聯接在擋塊支撐座11上，所述凸輪14通過鍵固定聯接在電機17的輸出軸上，所述凸輪14的外輪廓與從動架13底部內表面動配合接觸。另外，所述電機17為舵機電機。當方向盤處于車輛可以直線行駛狀態的位置時，不完全齒條10和行程擋板9處于初始位置，此時所述行程擋板9下側短凹槽長度方向的中心位置處于限位擋塊16的軸心線上。所述限位擋塊16上端為長方體形狀，下端為圓柱體形狀，所述彈簧15套裝在限位擋塊16的下端圓柱體形狀部位。所述直線導軌7是T型直線導軌也可以是方型直 線導軌。在圖3所示的第一個實施例中，所述不完全齒輪3由對稱分布的兩段正常齒構成，當方向盤處于車輛可以直線行駛狀態的位置時，使不完全齒輪3的一段正常齒與不完全齒條10處于開始進入嚙合的位置配合安裝。在圖4所示的第二個實施例中，所述不完全齒輪3由一段正常齒構成，劃出一條與不完全齒輪3軸心線垂直相交、且平行于不完全齒條10的安裝標志線0-0，當方向盤處于車輛可以直線行駛狀態的位置時，經過不完全齒輪3正常齒段長度方向中心的徑向線垂直于0-0線，并且不完全齒輪3正常齒段與不完全齒條10分居0-0線的兩側。方向盤帶動主動齒輪軸4上的主動齒輪2旋轉，從而使與之嚙合的從動齒輪5轉過一定角度，由于角位移傳感器8的輸入軸通過聯軸器與從動齒輪軸6固定聯接，故角位移傳感器8就可以檢測到從動齒輪5的旋轉角度并輸出電信號，根據傳動比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12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17帶動凸輪14轉動，使得凸輪14的最高點作用到從動架13底部內表面上，從而使限位擋塊16向下移動克服彈簧力退回到行程擋板9上的長凹槽內，限制行程擋板9在長凹槽的范圍內移動，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，轉動過程中使得與主動齒輪軸4固定聯接的不完全齒輪3轉過相應角度，不完全齒輪3與不完全齒條10嚙合傳動帶動與不完全齒條10固定聯接的行程擋板9間歇移動，達到900°極限位置時，限位擋塊16與行程擋板9上的長凹槽的一個側壁面接觸，限制行程擋板9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模式時，電機17帶動凸輪14轉動，使得凸輪14的最低點作用到從動架13底部內表面上，若此時限位擋塊16在行程擋板9的短凹槽范圍內，在彈簧15的作用下限位擋塊16伸出，直接進入短凹槽，實現模式切換；若此時限位擋塊16不在行程擋板9的短凹槽范圍內，彈簧15使得限位擋塊16壓在長凹槽的頂部，當在方向盤的作用下行程擋板9的短凹槽到達限位擋塊16所在位置時，彈簧
15將限位擋塊16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9到達極限位置，限位擋塊16與行程擋板9上的短凹槽的一個側壁面接觸，限制行程擋板9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。在方向盤連續旋轉的過程中，行程擋板9是間歇運動的，所以只需要較小的行程擋板9即可完成限位工作，減小了長度尺寸，從而減小整個方向盤裝置的體積，節省安裝空間，同時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。
權利要求1.一種車輛線控轉向模式切換限位裝置，雙向液壓泵(12)固定安裝在箱體(I)的底部，主動齒輪軸(4)的下端通過聯軸器與雙向液壓泵(12)的輸入軸固定聯接，主動齒輪(2)固定安裝在主動齒輪軸(4)上，從動齒輪軸(6)通過軸承安裝在箱體(I)上部的軸承座內，從動齒輪(5)固定安裝在從動齒輪軸(6)上，主動齒輪(2)與從動齒輪(5)嚙合傳動安裝，角位移傳感器(8)固定安裝在箱體(I)的底部，角位移傳感器(8)的輸入軸通過聯軸器與從動齒輪軸￠)的下端固定聯接，其特征是，主要由不完全齒輪(3)、直線導軌(7)、行程擋板(9)、不完全齒條(10)、擋塊支撐座(11)、從動架(13)、凸輪(14)、彈簧(15)、限位擋塊(16)、電機(17)和滑塊(18)組成，所述直線導軌(7)固定安裝在箱體⑴上，所述滑塊(18)滑動聯接在直線導軌(7)上，所述行程擋板(9)與不完全齒條(10)的背面固定聯接，所述行程擋板(9)與滑塊(18)固定聯接，所述行程擋板(9)的下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切割掉長凹槽實體的一部分形成一個短凹槽，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，所述不完全齒輪(3)固定聯接在主動齒輪軸(4)上，所述不完全齒輪(3)與不完全齒條(10)嚙合傳動安裝，所述擋塊支撐座(11)固定聯接在箱體(I)的底板上，所述限位擋塊(16)動配合安裝在擋塊支撐座(11)上端的滑道內，所述限位擋塊(16)為階梯形狀，所述彈簧(15)安裝在擋塊支撐座(11)上端的滑道內，所述彈簧(15)的下端與滑道內的環臺接觸、另一端與限位擋塊(16)的階梯端面接觸，所述彈簧(15)為壓縮彈簧，所述從動架(13)固定聯接在限位擋塊(16)的下端，所述電機(17)固定聯接在擋塊支撐座(11)上，所述凸輪(14)固定聯接在電機(17)的輸出軸上，所述凸輪(14)的外輪廓與從動架(13)底部內表面動配合接觸。
2.根據權利要求1所述的車輛線控轉向模式切換限位裝置，其特征是:所述電機(17)為舵機電機。
3.根據權利要求1所述的車輛線控轉向模式切換限位裝置，其特征是:所述不完全齒輪(3 )由對稱分布的兩段正常齒構成，當方向盤處于車輛可以直線行駛狀態的位置時，使不完全齒輪(3)的一段正常齒與不完全齒條(10)處于開始進入嚙合的位置配合安裝。
4.根據權利要求1所述的車輛線控轉向模式切換限位裝置，其特征是:所述不完全齒輪(3)由一段正常齒構成，0-0線是一條與不完全齒輪(3)軸心線垂直相交、且平行于不完全齒條(10)的安裝標志線，當方向盤處于車輛可以直線行駛狀態的位置時，經過不完全齒輪(3)正常齒段長度方向中心的徑向線垂直于0-0線，并且不完全齒輪(3)正常齒段與不完全齒條(10)分居0-0線的兩側。
5.根據權利要求1所述的車輛線控轉向模式切換限位裝置，其特征是:當方向盤處于車輛可以直線行駛狀態的位置時，不完全齒條(10)和行程擋板(9)處于初始位置，此時所述行程擋板(9)下側短凹槽長度方向的中心位置處于限位擋塊(16)的軸心線上。
6.根據權利要求1所述的車輛線控轉向模式切換限位裝置，其特征是:所述限位擋塊(16)上端為長方體形狀，下端為圓柱體形狀，所述彈簧(15)套裝在限位擋塊(16)的下端圓柱體形狀部位。
7.根據權利要求1所述的車輛線控轉向模式切換限位裝置，其特征是:所述直線導軌(7)為T型直線導軌。
8.根據權利要求1所述的車輛線控轉向模式切換限位裝置，其特征是:所述直線導軌(7)為方型直線導軌。
專利摘要本實用新型公開了一種車輛線控轉向模式切換限位裝置，旨在實現方向盤在任意位置時轉向模式切換和準確限位。直線導軌固定安裝在箱體上，滑塊滑動聯接在直線導軌上，不完全齒條和滑塊分別固定聯接在行程擋板的兩側，行程擋板的下側設置有長凹槽，長凹槽內設置有短凹槽，不完全齒輪固定聯接在主動齒輪軸上，與不完全齒條嚙合，擋塊支撐座固定聯接在箱體的底板上，限位擋塊動配合安裝在擋塊支撐座上端的滑道內，彈簧安裝在擋塊支撐座的滑道內，從動架固定聯接在限位擋塊的下端，電機固定聯接在擋塊支撐座上，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。本實用新型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B62D3/12GK203111297SQ20132012366
公開日2013年8月7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