CN103359164B - 用于线控转向车辆的方向盘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于线控转向车辆的方向盘装置，旨在准确检测方向盘的旋转角度，能为驾驶员提供可调、合适的路感，且能在不同的工况下改变工作模式、调整方向盘完成全转向的转动圈数。主动轴通过联轴器与角位移传感器的输入轴固定联接，传动螺母与丝杠轴传动配合安装，复位弹簧通过支撑与传动螺母固定联接，电磁铁与传动螺母固定联接，电磁铁的铁芯与挡板通过销轴连接，行程挡板的前后设置有长短不同的凹槽，传动螺母与联动杆固定联接，油缸工作油口通过管路与比例节流阀的工作油口对应连接，油缸的两个工作油管路之间安装有压差传感器。本发明适用于工程车辆作为线控转向方向盘。

Description

用于线控转向车辆的方向盘装置

技术领域

本发明涉及一种车辆转向装置，具体地说是一种用于线控转向车辆的方向盘装置。

背景技术

转向***的功用是操纵车辆的行驶方向，***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***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。转向***是决定车辆安全性和作业效率的关键总成。

随着应用场合工况要求的提高和现代技术的发展，车辆转向***的性能需要进一步提高，解决原有的转向***中存在的转向灵敏度和路感不可调节、结构复杂、噪音高等问题，为提高转向性能，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***的各个元件来代替传统的机械或液压连接。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电控制单元(ECU)，ECU综合这些和其他信号做出判断后，再控制车辆的转向角度。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***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***的重大革新。特别是在工程机械上，尤其是装载机对转向***要求更高，现有主要的技术方案是在方向盘底部安装一个全液压转向器，通过转动方向盘控制通往转向油缸的流量，这样的转向方式存在许多问题，首先，由于选择的转向器固定，转向时从一个极限位置到另一个极限位置的方向盘所需的转动圈数也就固定了，在进行装载作业时，需要频繁的大角度的转向才能完成工作，这时操作者的劳动强度是很大的。其次，驾驶员在驾驶过程中没有合适的路感，操作不舒服，再次，由于全液压转向器需要安装在方向盘的下端，因此，必须把管路引到驾驶室附近，这就增加了装配过程的复杂程度和驾驶室内的噪音。

因此设计一种用于线控转向车辆的方向盘装置变得非常有必要，有利于推动线控转向***的开发、研制与应用。

发明内容

本发明提供的用于线控转向车辆的方向盘装置，能够准确检测方向盘的旋转角度，能为驾驶员提供可调、合适的路感，且能在不同的工况下改变工作模式、调整方向盘完成全转向的转动圈数。

为了解决上述的技术问题，本发明采用下述技术方案：装置主要由主要由主动锥齿轮、行程挡板、限位挡块、挡块支撑座、丝杠轴、传动螺母、联动杆、箱体、油缸、压差传感器、比例节流阀、角位移传感器、联轴器、补油阀、油箱、从动锥齿轮、主动轴、电磁铁、复位弹簧以及方向盘组成；所述角位移传感器固定安装在箱体上，所述方向盘的旋转杆与主动轴的上端通过联轴器固定联接，所述主动轴的下端通过联轴器与角位移传感器的输入轴固定联接，所述角位移传感器的轴心线与主动轴的轴心线同心安装，所述主动轴通过轴承安装在箱体上，所述主动锥齿轮与主动轴固定联接，所述主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合传动配合安装，所述从动锥齿轮固定安装在丝杠轴的左端，所述丝杠轴的两侧通过轴承安装在箱体上，所述传动螺母与丝杠轴传动配合安装，所述传动螺母与挡块支撑座固定联接，所述限位挡块通过销轴活动联接在挡块支撑座上，所述复位弹簧一端与挡块支撑座固定联接，所述复位弹簧另一端与限位挡块固定联接，所述电磁铁安装在挡块支撑座上，所述电磁铁的铁芯与限位挡块通过销轴活动联接，所述行程挡板固定安装在箱体上，所述行程挡板后侧设置有一个短凹槽，所述行程挡板前侧设置有一个长凹槽，所述行程挡板前侧的长凹槽和后侧的短凹槽长度方向中心位置相互重合，所述传动螺母与联动杆固定联接，所述联动杆与油缸两端的输出杆固定联接，所述油缸工作油口通过管路与比例节流阀的工作油口对应联接，所述油缸的两个工作油管路之间安装有压差传感器。

所述挡块支撑座上设置有两个护板与限位挡块两侧动配合接触，只允许限位挡块在两个护板之间围绕销轴转动。所述油缸的两个工作油管路上各设置一个补油阀，补油阀的进油口与油箱联接，封闭的油箱安装在箱体上。所述箱体为前后两侧设有可拆卸镶板的焊接件。所述限位挡块为U形叉结构。

采用本发明的有益效果是，能准确地检测方向盘的旋转角度，能给驾驶员提供可调、合适的路感，且能够在不同的工况下改变工作模式、调整方向盘完成全转向的转动圈数，有很好的推广应用价值。

附图说明

图1是本发明所述用于线控转向车辆的方向盘装置的主视图；

图2是本发明所述用于线控转向车辆的方向盘装置的左视图；

图3是图1的A-A剖视图；

图4是图1的B-B剖视图。

图中：主动锥齿轮1 行程挡板2 限位挡块3 挡块支撑座4 丝杠轴5 传动螺母6联动杆7 箱体8 油缸9 压差传感器10 比例节流阀11 角位移传感器12 联轴器13补油阀14 油箱15 从动锥齿轮16 主动轴17 电磁铁18 复位弹簧19 方向盘20

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

在图1、图2、图3和图4中，该装置主要由主动锥齿轮1、行程挡板2、限位挡块3、挡块支撑座4、丝杠轴5、传动螺母6、联动杆7、箱体8、油缸9、压差传感器10、比例节流阀11、角位移传感器12、联轴器13、补油阀14、油箱15、从动锥齿轮16、主动轴17、电磁铁18、复位弹簧19以及方向盘20组成；所述角位移传感器12通过螺栓固定安装在箱体8上，所述方向盘20的旋转杆与主动轴17的上端通过联轴器固定联接，所述主动轴17的下端通过联轴器13与角位移传感器12的输入轴固定联接，所述角位移传感器12的轴心线与主动轴17的轴心线同心安装，所述主动轴17通过轴承安装在箱体8上，所述主动锥齿轮1与主动轴17通过键与轴端挡圈固定联接，所述主动锥齿轮1与从动锥齿轮16啮合传动配合安装，所述从动锥齿轮16通过键与轴端挡圈固定安装在丝杠轴5的左端，所述丝杠轴5的两侧通过轴承安装在箱体8上，所述传动螺母6与丝杠轴5传动配合安装，所述传动螺母6与挡块支撑座4焊接联接，所述限位挡块3通过销轴活动联接在挡块支撑座4上，所述复位弹簧19一端与挡块支撑座4固定联接，所述复位弹簧19另一端与限位挡块3固定联接，所述电磁铁18通过螺栓安装在挡块支撑座4上，所述电磁铁18的铁芯与限位挡块3通过销轴活动联接，所述行程挡板2通过螺栓固定安装在箱体8上，所述行程挡板2后侧设置有一个短凹槽，所述行程挡板2前侧设置有一个长凹槽，所述行程挡板2前侧的长凹槽和后侧的短凹槽长度方向中心位置相互重合，所述传动螺母6与联动杆7通过螺栓固定联接，所述联动杆7与油缸9两端的输出杆固定联接，所述油缸9工作油口通过管路与比例节流阀11的工作油口对应联接，所述油缸9两个工作油管路之间安装有压差传感器10。

所述挡块支撑座4上设置有两个护板与限位挡块3两侧动配合接触，只允许限位挡块3在两个护板之间围绕销轴转动。所述油缸9的两个工作油管路上各设置一个补油阀14，补油阀14的进油口与油箱15联接，封闭的油箱15安装在箱体8上。所述箱体8为前后两侧设有可拆卸镶板的焊接件。所述限位挡块3为U形叉结构。

当车辆在一个作业现场完成任务后需要转移车辆时，要求车辆要有较高的行驶速度，按下行走模式按钮，电磁铁18通电吸合铁芯动作克服复位弹簧19的弹簧拉力，使限位挡块3运动到行程挡板2的长凹槽里，此时车辆处于正常行走模式，方向盘20全转向转动的角度为900°。方向盘20转动时通过主动锥齿轮1与从动锥齿轮16啮合传动配合带动丝杠轴5转动，丝杠轴5带动传动螺母6左右运动，行程由行程挡板2的长凹槽控制，当方向盘20转到全转向位置时，所述限位挡块3在传动螺母6带动下运动碰到行程挡板2的长凹槽一侧壁面被限制运动，由此方向盘20限位。所述传动螺母6通过联动杆7与油缸9的输出杆固定，所述传动螺母6运动带动油缸9的输出杆的运动，从油缸9一个工作油口输出的液压油进入比例节流阀11，从比例节流阀11出来的液压油又进入油缸9的另一个工作油口，比例节流阀11根据电控制单元传递来的路面信息指令开启不同的节流面积，使油缸9的两个工作油口之间产生相应的压力差，由此压力差产生的作用力作用到方向盘上产生相应的阻尼力，即可以给驾驶员提供相应的路感反馈，压差传感器10不断检测油缸9工作油口之间的压力差值并输出电信号给电控制单元，电控制单元控制调整比例节流阀11的节流面积，进而达到合适的路感状态。当车辆在作业现场驾驶时，按下作业模式按钮，电磁铁18处于断电状态，在复位弹簧19的弹簧拉力作用下限位挡块3进入到行程挡板2的短凹槽内，车辆处于作业行走模式，方向盘20全转向转动的角度为180°。如果限位挡块3不在短凹槽的长度范围内，在复位弹簧19的弹簧拉力作用下限位挡块3会紧紧地压在行程挡板2上，随着方向盘的回正转动，限位挡块3在复位弹簧19的弹簧拉力作用下进入短凹槽中，车辆处于作业模式，也就是方向盘20全转向转动的角度变换为180°。所述主动轴17通过联轴器13与角位移传感器12的输入轴固定联接，所述角位移传感器12检测方向盘20的转角并输出电信号给电控制单元，电控制单元给出控制信号控制转向油缸实现转向动作。当回路中的液压油减少时，油箱15里的液压油通过补油阀14来给回路补油。

由上述可见该装置可以准确地检测方向盘的旋转角度，给驾驶员提供可调、合适的路感，根据不同的工作模式，调整方向盘完成全转向的转动圈数。

Claims (5)

1.一种用于线控转向车辆的方向盘装置，其特征是，主要由主动锥齿轮(1)、行程挡板(2)、限位挡块(3)、挡块支撑座(4)、丝杠轴(5)、传动螺母(6)、联动杆(7)、箱体(8)、油缸(9)、压差传感器(10)、比例节流阀(11)、角位移传感器(12)、联轴器(13)、补油阀(14)、油箱(15)、从动锥齿轮(16)、主动轴(17)、电磁铁(18)、复位弹簧(19)以及方向盘(20)组成；所述角位移传感器(12)固定安装在箱体(8)上，所述方向盘(20)的旋转杆与主动轴(17)的上端通过联轴器固定联接，所述主动轴(17)的下端通过联轴器(13)与角位移传感器(12)的输入轴固定联接，所述角位移传感器(12)的轴心线与主动轴(17)的轴心线同心安装，所述主动轴(17)通过轴承安装在箱体(8)上，所述主动锥齿轮(1)与主动轴(17)固定联接，所述主动锥齿轮(1)与从动锥齿轮(16)啮合传动配合安装，所述从动锥齿轮(16)固定安装在丝杠轴(5)的左端，所述丝杠轴(5)的两侧通过轴承安装在箱体(8)上，所述传动螺母(6)与丝杠轴(5)传动配合安装，所述传动螺母(6)与挡块支撑座(4)固定联接，所述限位挡块(3)通过销轴活动联接在挡块支撑座(4)上，所述复位弹簧(19)一端与挡块支撑座(4)固定联接，所述复位弹簧(19)另一端与限位挡块(3)固定联接，所述电磁铁(18)安装在挡块支撑座(4)上，所述电磁铁(18)的铁芯与限位挡块(3)通过销轴活动联接，所述行程挡板(2)固定安装在箱体(8)上，所述行程挡板(2)后侧设置有一个短凹槽，所述行程挡板(2)前侧设置有一个长凹槽，所述行程挡板(2)前侧的长凹槽和后侧的短凹槽长度方向中心位置相互重合，所述传动螺母(6)与联动杆(7)固定联接，所述联动杆(7)与油缸(9)两端的输出杆固定联接，所述油缸(9)工作油口通过管路与比例节流阀(11)的工作油口对应联接，所述油缸(9)两个工作油管路之间安装有压差传感器(10)。

2.根据权利要求1所述的用于线控转向车辆的方向盘装置，其特征是：所述挡块支撑座(4)上设置有两个护板与限位挡块(3)两侧动配合接触，只允许限位挡块(3)在两个护板之间围绕销轴转动。

3.根据权利要求1所述的用于线控转向车辆的方向盘装置，其特征是：所述油缸(9)的两个工作油管路上各设置一个补油阀(14)，补油阀(14)的进油口与油箱(15)联接，封闭的油箱(15)安装在箱体(8)上。

4.根据权利要求1所述的用于线控转向车辆的方向盘装置，其特征是：所述箱体(8)为前后两侧设有可拆卸镶板的焊接件。

5.根据权利要求1所述的用于线控转向车辆的方向盘装置，其特征是：所述限位挡块(3)为U形叉结构。