CN104029713B - 锥齿轮式车辆线控转向方向盘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锥齿轮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，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。齿轮轴通过轴承安装在箱体的轴承座内，电磁线圈固定安装在箱体上，阻尼盘固定联接在齿轮轴的下端。从动锥齿轮固定安装在传动丝杠右端，主动锥齿轮固定安装在齿轮轴上，从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合传动配合安装。传动丝杠通过轴承安装在箱体上，传动螺母与传动丝杠传动配合安装。角位移传感器的壳体固定安装在箱体上，角位移传感器的输入空心轴与传动丝杠固定联接。本发明适用于车辆作为线控转向方向盘。

Description

锥齿轮式车辆线控转向方向盘装置

技术领域

本发明涉及一种车辆转向装置，具体地说是一种锥齿轮式车辆线控转向方向盘装置。

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。

专利申请号为201310025567.X的车辆线控转向方向盘装置，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，并且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。所述车辆线控转向方向盘装置中当方向盘转动时就会带动双向液压泵转动，双向液压泵输出的液压油进入比例节流阀，从比例节流阀出来的液压油又进入双向液压泵的进油口，比例节流阀根据微控制单元传递来的路面信息指令开启不同的节流面积，使双向液压泵的进油口和出油口之间产生相应的压力差，由此压力差产生的作用力就会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，压差传感器不断检测双向液压泵和比例节流阀进出油口之间的压力差值并输出电信号，控制调整比例节流阀的节流面积，进而达到合适的路感状态。这种车辆线控转向方向盘装置，运用比例节流阀和双向液压泵来给驾驶员提供合适的路感，势必会增加双向液压泵、比例节流阀、油箱以及补油阀等机械零件，不仅增加了本装置的重量，而且管路结构复杂，体积臃肿，增加了安装难度，同时造成了制造成本大幅升高，浪费材料。

因此设计一种新型车辆线控转向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

本发明提供的锥齿轮式车辆线控转向方向盘装置，能够克服现有技术中的不足，简化机械装置结构，减低安装难度和成本，同时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：方向盘装置由角位移传感器、箱体、传动丝杠、传动螺母、从动锥齿轮、主动锥齿轮、轴承端盖、齿轮轴、箱体盖、阻尼盘、电磁线圈、行程挡板、限位挡块、电磁铁、挡块支撑座和接近开关组成；所述角位移传感器的壳体固定安装在箱体上，所述角位移传感器的输入空心轴与传动丝杠的左端固定联接，所述传动丝杠的左端通过轴承安装在箱体左侧的轴承座内，所述传动丝杠的右端通过轴承安装在箱体中部的轴承座内，所述传动螺母外形为方形，所述传动螺母与传动丝杠的螺纹部分传动配合安装，所述传动螺母前侧轴向中间位置设有感应块，所述行程挡板与传动螺母后侧固定联接，所述行程挡板设置有一个长凹槽，在长凹槽的长度方向中心对称位置设置有一个短凹槽，所述挡块支撑座固定安装箱体上，所述挡块支撑座上下两侧设有护板，所述挡块支撑座上下两侧护板的内壁与行程挡板的两外侧壁滑动配合安装，所述挡块支撑座上下两侧护板用以使传动螺母不随传动丝杠旋转，所述限位挡块与电磁铁的活动铁芯固定联接，所述限位挡块在电磁铁的驱动下可以运动到行程挡板的长凹槽或短凹槽内，所述限位挡块与挡块支撑座的内壁滑动配合安装，所述电磁铁的壳体固定安装在箱体上，所述齿轮轴的下端通过轴承固定安装在箱体下端的轴承座内，所述齿轮轴的上端通过轴承固定安装在箱体上端的轴承座内，所述从动锥齿轮固定安装在传动丝杠的右端，所述主动锥齿轮固定安装在齿轮轴上，所述从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合传动配合安装，所述电磁线圈的壳体固定安装在箱体上，所述电磁线圈的壳体与齿轮轴的下端存在间隙，所述阻尼盘固定联接在齿轮轴的下端，所述轴承端盖固定安装在箱体上端的轴承座内，所述接近开关固定安装在箱体前侧的小支架上，所述箱体盖固定安装在箱体右侧。

所述角位移传感器为轴角编码器。在方向盘处于车辆直线行驶的位置时，所述传动螺母的长度方向中心与限位挡块中心重合，所述传动螺母上的感应块的中心与接近开关的感应头的中心重合。所述传动螺母左右两侧面的对称平面与行程挡板左右两侧面的对称平面共面。所述传动丝杠的轴心线与齿轮轴的轴心线垂直相交。

采用本发明的有益效果是，能准确的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是本发明所述锥齿轮式车辆线控转向方向盘装置的主视图；

图2是图1的A—A剖视图。

图中：角位移传感器1 箱体2 传动丝杠3 传动螺母4 从动锥齿轮5 主动锥齿轮6 轴承端盖7 齿轮轴8 箱体盖9 电磁线圈10 阻尼盘11 行程挡板12 限位挡块13 电磁铁14 挡块支撑座15 接近开关16 。

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和图2中，锥齿轮式车辆线控转向方向盘装置主要由角位移传感器1、箱体2、传动丝杠3、传动螺母4、从动锥齿轮5、主动锥齿轮6、轴承端盖7、齿轮轴8、箱体盖9、电磁线圈10、阻尼盘11、行程挡板12、限位挡块13、电磁铁14、挡块支撑座15和接近开关16组成；所述角位移传感器1的壳体固定安装在箱体2上，所述角位移传感器1的输入空心轴与传动丝杠3的左端固定联接，所述传动丝杠3的左端通过轴承安装在箱体2左侧的轴承座内，所述传动丝杠3的右端通过轴承安装在箱体2中部的轴承座内，所述传动螺母4外形为方形，所述传动螺母4与传动丝杠3的螺纹部分传动配合安装，所述传动螺母4前侧轴向中间位置设有感应块，所述行程挡板12与传动螺母4后侧固定联接，所述行程挡板12设置有一个长凹槽，在长凹槽的长度方向中心对称位置设置有一个短凹槽，所述挡块支撑座15固定安装箱体2上，所述挡块支撑座上下两侧设有护板，所述挡块支撑座上下两侧护板的内壁与行程挡板的两外侧壁滑动配合安装，所述挡块支撑座上下两侧护板用以使传动螺母不随传动丝杠旋转，所述限位挡块13与电磁铁14的活动铁芯固定联接，所述限位挡块13在电磁铁14的驱动下可以运动到行程挡板12的长凹槽或短凹槽内，所述限位挡块13与挡块支撑座15的内壁滑动配合安装，所述电磁铁14的壳体固定安装在箱体2上，所述齿轮轴8的下端通过轴承固定安装在箱体2下端的轴承座内，所述齿轮轴8的上端通过轴承固定安装在箱体2上端的轴承座内，所述从动锥齿轮5固定安装在传动丝杠3的右端，所述主动锥齿轮6固定安装在齿轮轴8上，所述从动锥齿轮5与主动锥齿轮6啮合传动配合安装，所述电磁线圈10的壳体固定安装在箱体2上，所述电磁线圈的壳体与齿轮轴的下端存在间隙，所述阻尼盘11通过键和螺母固定联接在齿轮轴8的下端，所述轴承端盖7固定安装在箱体2上端的轴承座内，所述接近开关16固定安装在箱体2前侧的小支架上，所述箱体盖9固定安装在箱体2右侧。

方向盘通过联轴器与齿轮轴8联接，方向盘的旋转会带动齿轮轴8以及固定在齿轮轴8上的主动锥齿轮6旋转。主动锥齿轮6通过从动锥齿轮5带动传动丝杠3和固定在传动丝杠3左端的角位移传感器1旋转。角位移传感器1用于检测方向盘转过的角度，并反馈给控制器。电磁线圈10和阻尼盘11用于实现路感反馈，控制器通过控制通过电磁线圈10的电流大小，进而产生不同的制动力矩，实现路感反馈。

当车辆要进入低速作业模式时，控制器通过指令使电磁铁14驱动限位挡块13伸入行程挡板12的短凹槽内，控制器会自动记录此时的状态。操作人员操作方向盘向左或者向右旋转半圈的过程中，角位移传感器6实时反馈转角信息，由控制器驱动转向机构，实现车辆向左或者向右转向。与此同时，传动螺母4与行程挡板12一起向左或者向右移动。当方向盘向左或者向右旋转够半圈时，限位挡块13就会卡在行程挡板12的短凹槽的内壁上，此时方向盘就不可以再进行转动，这时控制器驱动转向机构实现了车辆向左或者向右的全转向。

当车辆要进入高速行驶模式时，控制器通过指令使电磁铁14驱动限位挡块13伸入行程挡板12的长凹槽内，控制器会自动记录此时的状态。操作人员操作方向盘向左或者向右旋转两圈半的过程中，角位移传感器6实时反馈转角信息，由控制器驱动转向机构，实现车辆向左或者向右转向。与此同时，传动螺母4与行程挡板12一起向左或者向右移动。当方向盘向左或者向右旋转够两圈半时，限位挡块13就会卡在行程挡板12的长凹槽的内壁上，此时方向盘就不可以再进行转动，这时控制器驱动转向机构实现了车辆向左或者向右的全转向。

Claims (5)

1.一种锥齿轮式车辆线控转向方向盘装置，其特征是：主要由角位移传感器（1）、箱体（2）、传动丝杠（3）、传动螺母（4）、从动锥齿轮（5）、主动锥齿轮（6）、轴承端盖（7）、齿轮轴（8）、箱体盖（9）、电磁线圈（10）、阻尼盘（11）、行程挡板（12）、限位挡块（13）、电磁铁（14）、挡块支撑座（15）和接近开关（16）组成；所述角位移传感器（1）的壳体固定安装在箱体（2）上，所述角位移传感器（1）的输入空心轴与传动丝杠（3）的左端固定联接，所述传动丝杠（3）的左端通过轴承安装在箱体（2）左侧的轴承座内，所述传动丝杠（3）的右端通过轴承安装在箱体（2）中部的轴承座内，所述传动螺母（4）外形为方形，所述传动螺母（4）与传动丝杠（3）的螺纹部分传动配合安装，所述传动螺母（4）前侧轴向中间位置设有感应块，所述行程挡板（12）与传动螺母（4）后侧固定联接，所述行程挡板（12）设置有一个长凹槽，在长凹槽的长度方向中心对称位置设置有一个短凹槽，所述挡块支撑座（15）固定安装箱体（2）上，所述挡块支撑座（15）上下两侧设有护板，所述挡块支撑座（15）上下两侧护板的内壁与行程挡板（12）的两外侧壁滑动配合安装，所述挡块支撑座（15）上下两侧护板用以使传动螺母（4）不随传动丝杠（3）旋转，所述限位挡块（13）与电磁铁（14）的活动铁芯固定联接，所述限位挡块（13）在电磁铁（14）的驱动下可以运动到行程挡板（12）的长凹槽或短凹槽内，所述限位挡块（13）与挡块支撑座（15）的内壁滑动配合安装，所述电磁铁（14）的壳体固定安装在箱体（2）上，所述齿轮轴（8）的下端通过轴承固定安装在箱体（2）下端的轴承座内，所述齿轮轴（8）的上端通过轴承固定安装在箱体（2）上端的轴承座内，所述从动锥齿轮（5）固定安装在传动丝杠（3）的右端，所述主动锥齿轮（6）固定安装在齿轮轴（8）上，所述从动锥齿轮（5）与主动锥齿轮（6）啮合传动配合安装，所述电磁线圈（10）的壳体固定安装在箱体（2）上，所述电磁线圈（10）的壳体与齿轮轴（8）的下端存在间隙，所述阻尼盘（11）固定联接在齿轮轴（8）的下端，所述轴承端盖（7）固定安装在箱体（2）上端的轴承座内，所述接近开关（16）固定安装在箱体（2）前侧的小支架上，所述箱体盖（9）固定安装在箱体（2）右侧。

2.根据权利要求1所述锥齿轮式车辆线控转向方向盘装置，其特征是：所述角位移传感器（1）为轴角编码器。

3.根据权利要求1所述锥齿轮式车辆线控转向方向盘装置，其特征是：在方向盘处于车辆直线行驶的位置时，所述传动螺母（4）的长度方向中心与限位挡块（13）中心重合，所述传动螺母（4）上的感应块的中心与接近开关（16）的感应头的中心重合。

4.根据权利要求1所述锥齿轮式车辆线控转向方向盘装置，其特征是：所述传动螺母（4）左右两侧面的对称平面与行程挡板（12）左右两侧面的对称平面共面。

5.根据权利要求1所述锥齿轮式车辆线控转向方向盘装置，其特征是：所述传动丝杠（3）的轴心线与齿轮轴（8）的轴心线垂直相交。