徑向擋環(huán)式車輛線控轉(zhuǎn)向方向盤裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種徑向擋環(huán)式車輛線控轉(zhuǎn)向方向盤裝置，旨在準確檢測方向盤的旋轉(zhuǎn)角度，能為駕駛員提供可調(diào)、合適的路感，且能在不同的工況下改變工作模式，調(diào)整方向盤完成全轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)動圈數(shù)。中心軸通過軸承安裝在箱體上端蓋和下端蓋的軸承座內(nèi)，擋環(huán)依次套裝在中心軸上，最內(nèi)側(cè)的擋環(huán)固定安裝在中心軸上，角位移傳感器安裝在箱體的上端蓋的下表面，電磁線圈安裝在箱體下端蓋的下表面，阻尼盤固定安裝在中心軸的下端。電機固定安裝在電機支架上，電機支架固定安裝在箱體上，傳動絲杠通過軸承安裝在支架上，傳動螺母與傳動絲杠傳動配合安裝，傳動絲杠通過聯(lián)軸器與電機的輸出軸固定聯(lián)接。本發(fā)明適用于車輛作為線控轉(zhuǎn)向方向盤。
【專利說明】徑向擋環(huán)式車輛線控轉(zhuǎn)向方向盤裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種車輛轉(zhuǎn)向裝置，具體地說是一種徑向擋環(huán)式車輛線控轉(zhuǎn)向方向盤 裝直。

【背景技術(shù)】
[0002] 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用是操縱車輛的行駛方向，系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)需要保持車輛穩(wěn)定地沿直 線行駛，并能根據(jù)要求靈活地改變行駛方向。對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本要求是操縱輕便靈活、工作 穩(wěn)定可靠、使用經(jīng)濟耐久，轉(zhuǎn)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(yè)生產(chǎn)率的重要因素。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是決定車輛安全性和作業(yè)效率的關(guān)鍵總成。
[0003] 專利申請?zhí)枮?01310025567. X的車輛線控轉(zhuǎn)向方向盤裝置，能夠在不同的工作 狀況下改變工作模式，調(diào)整在相應(yīng)模式下方向盤完成全轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)動圈數(shù)，并且能夠準確檢 測方向盤的旋轉(zhuǎn)角度，能為駕駛員提供可調(diào)、合適的路感。所述車輛線控轉(zhuǎn)向方向盤裝置中 當方向盤轉(zhuǎn)動時就會帶動雙向液壓泵轉(zhuǎn)動，雙向液壓泵輸出的液壓油進入比例節(jié)流閥，從 比例節(jié)流閥出來的液壓油又進入雙向液壓泵的進油口，比例節(jié)流閥根據(jù)微控制單元傳遞來 的路面信息指令開啟不同的節(jié)流面積，使雙向液壓泵的進油口和出油口之間產(chǎn)生相應(yīng)的壓 力差，由此壓力差產(chǎn)生的作用力就會作用到方向盤上產(chǎn)生相應(yīng)的阻尼力，即可以給駕駛員 提供相應(yīng)的路感反饋，壓差傳感器不斷檢測雙向液壓泵和比例節(jié)流閥進出油口之間的壓力 差值并輸出電信號，控制調(diào)整比例節(jié)流閥的節(jié)流面積，進而達到合適的路感狀態(tài)。這種車輛 線控轉(zhuǎn)向方向盤裝置，運用比例節(jié)流閥和雙向液壓泵來給駕駛員提供合適的路感，勢必會 增加雙向液壓泵、比例節(jié)流閥、油箱以及補油閥等機械零件，不僅增加了本裝置的重量，而 且管路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積臃腫，增加了安裝難度，同時造成了制造成本大幅升高，浪費材料。
[0004] 因此設(shè)計一種新型車輛線控轉(zhuǎn)向方向盤裝置變得非常有必要，有利于推動線控轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)的開發(fā)、研制與應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供的徑向擋環(huán)式車輛線控轉(zhuǎn)向方向盤裝置，能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中的不 足，簡化機械裝置結(jié)構(gòu)，減低安裝難度和成本，同時能夠準確檢測方向盤的旋轉(zhuǎn)角度，能為 駕駛員提供可調(diào)、合適的路感，且能在不同的工況下改變工作模式、調(diào)整方向盤完成全轉(zhuǎn)向 的轉(zhuǎn)動圈數(shù)。
[0006] 為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：方向盤裝置包括中心軸、箱 體、角位移傳感器、下限位開關(guān)、上限位開關(guān)、傳動絲杠、傳動螺母、支架、聯(lián)軸器、電機支架 和電機，另外方向盤裝置主要由限位盤、擋環(huán)、電磁線圈、線圈骨架和阻尼盤組成，所述中心 軸上端通過軸承安裝在箱體上端蓋的軸承座內(nèi)，所述中心軸下側(cè)通過軸承安裝在箱體下端 蓋上的軸承座內(nèi)，所述角位移傳感器固定安裝在箱體上端蓋的下表面上，所述角位移傳感 器的輸入空心軸與中心軸固定配合安裝，所述限位盤動配合安裝在中心軸上，所述擋環(huán)左 下側(cè)設(shè)有徑向扇形凸臺，所述扇形凸臺圓心角為α度，所述擋環(huán)共有Ν個，所述擋環(huán)最內(nèi)側(cè) 的那一個固定安裝在中心軸上，所述擋環(huán)彼此間均采用滑動配合安裝，所述擋環(huán)下端面與 箱體下端蓋的上表面滑動配合安裝，所述擋環(huán)上端面與限位盤的下端面滑動配合安裝，所 述箱體下端蓋的上表面左側(cè)設(shè)有圓心角為α度的凸臺，所述擋環(huán)最外側(cè)的那一個的扇形 凸臺與箱體下端蓋上表面的扇形凸臺徑向尺寸相互對應(yīng)，所述擋環(huán)最外側(cè)的那一個的扇形 凸臺接觸到箱體下端蓋上表面的扇形凸臺后受到限制，所述電磁線圈通過線圈骨架固定安 裝在箱體下端蓋的下表面上，所述阻尼盤固定安裝在中心軸的下端，所述阻尼盤右側(cè)設(shè)置 有徑向凸臺，所述上限位開關(guān)和下限位開關(guān)固定安裝在支架的左側(cè)板上，所述傳動絲杠通 過軸承安裝在支架上，所述傳動螺母與傳動絲桿傳動配合安裝，所述傳動螺母左側(cè)設(shè)有凸 臺，所述傳動螺母右側(cè)設(shè)有擋塊，所述傳動螺母右側(cè)擋塊與箱體左側(cè)壁板上的長槽滑動配 合安裝，所述傳動螺母的前側(cè)面與支架前側(cè)板的內(nèi)側(cè)面滑動配合安裝，所述傳動螺母的后 側(cè)面與支架后側(cè)板的內(nèi)側(cè)面滑動配合安裝，所述傳動螺母位于下極限位置時，所述傳動螺 母右側(cè)擋塊可以和阻尼盤右側(cè)徑向凸臺接觸限制其繼續(xù)向前轉(zhuǎn)動，所述支架固定安裝在箱 體的左側(cè)壁板上，所述電機固定安裝在電機支架上，所述電機支架固定安裝在箱體左側(cè)壁 板上，所述傳動絲杠通過聯(lián)軸器與電機的輸出軸固定聯(lián)接。
[0007] 所述箱體由上端蓋、下端蓋和四個側(cè)壁板固定聯(lián)接而成。所述擋環(huán)上的扇形凸臺 圓心角可以為30度，箱體下端蓋上表面的扇形凸臺圓心角也是30度，擋環(huán)一共有6個。擋 環(huán)上的扇形凸臺圓心角可以為其它角度，箱體下端蓋上表面的扇形凸臺圓心角也要隨之改 變，擋環(huán)的個數(shù)也隨之變化。所述角位移傳感器為空心軸角編碼器。所述電機的輸出軸與 傳動絲杠安裝在同一軸心線上。所述上限位開關(guān)安裝高度與傳動螺母位于上極限位置時左 側(cè)凸臺的高度一致，所述下限位開關(guān)安裝高度與傳動螺母位于下極限位置時左側(cè)凸臺的高 度一致。所述線圈骨架是鐵磁性材料。所述阻尼盤是鐵磁性材料。
[0008] 采用本發(fā)明的有益效果是，能準確的檢測方向盤的旋轉(zhuǎn)角度，能給駕駛員提供可 調(diào)、合適的路感，且能夠在不同的工況下改變工作模式、調(diào)整方向盤完成全轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)動圈 數(shù)，有很好的推廣應(yīng)用價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1是本發(fā)明所述徑向擋環(huán)式車輛線控轉(zhuǎn)向方向盤裝置的主視圖；
[0010] 圖2是本發(fā)明所述徑向擋環(huán)式車輛線控轉(zhuǎn)向方向盤裝置的Α-Α視圖。
[0011] 圖中：中心軸1箱體2角位移傳感器3限位盤4擋環(huán)5電磁線圈6 線圈骨架7阻尼盤8下限位開關(guān)9上限位開關(guān)10傳動絲杠11傳動螺母12支 架13聯(lián)軸器14電機支架15電機16

【具體實施方式】
[0012] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0013] 在圖1和圖2中，徑向擋環(huán)式車輛線控轉(zhuǎn)向方向盤裝置包括中心軸1、箱體2、角位 移傳感器3、下限位開關(guān)9、上限位開關(guān)10、傳動絲杠11、傳動螺母12、支架13、聯(lián)軸器14、電 機支架15和電機16,徑向擋環(huán)式車輛線控轉(zhuǎn)向方向盤裝置主要由限位盤4、擋環(huán)5、電磁線 圈6、線圈骨架7和阻尼盤8組成，所述中心軸1上端通過軸承安裝在箱體2上端蓋的軸承 座內(nèi)，所述中心軸1下側(cè)通過軸承安裝在箱體2下端蓋上的軸承座內(nèi)，所述角位移傳感器3 通過螺釘固定安裝在箱體2上端蓋的下表面上，所述角位移傳感器3的輸入空心軸與中心 軸1固定配合安裝，所述限位盤4動配合安裝在中心軸1上，所述擋環(huán)5左下側(cè)設(shè)有徑向扇 形凸臺，所述扇形凸臺圓心角為α度，所述擋環(huán)5共有N個，所述擋環(huán)5最內(nèi)側(cè)的那一個通 過鍵固定安裝在中心軸1上，所述擋環(huán)5彼此間均采用滑動配合安裝，所述擋環(huán)5下端面與 箱體2下端蓋的上表面滑動配合安裝，所述擋環(huán)5上端面與限位盤4的下端面滑動配合安 裝，所述箱體2下端蓋的上表面左側(cè)設(shè)有圓心角為α度的凸臺，所述擋環(huán)5最外側(cè)的那一 個的扇形凸臺與箱體2下端蓋上表面的扇形凸臺徑向尺寸相互對應(yīng)，所述擋環(huán)5最外側(cè)的 那一個的扇形凸臺接觸到箱體2下端蓋上表面的扇形凸臺后受到限制，所述電磁線圈6通 過線圈骨架7固定安裝在箱體2下端蓋的下表面上，所述阻尼盤8固定安裝在中心軸1的 下端，所述阻尼盤8右側(cè)設(shè)置有徑向凸臺，所述上限位開關(guān)10和下限位開關(guān)9固定安裝在 支架13的左側(cè)板上，所述傳動絲杠11通過軸承安裝在支架13上，所述傳動螺母12與傳動 絲桿11傳動配合安裝，所述傳動螺母12左側(cè)設(shè)有凸臺，所述傳動螺母12右側(cè)設(shè)有擋塊，所 述傳動螺母12右側(cè)擋塊與箱體2左側(cè)壁板上的長槽滑動配合安裝，所述傳動螺母12的前 側(cè)面與支架13前側(cè)板的內(nèi)側(cè)面滑動配合安裝，所述傳動螺母12的后側(cè)面與支架13后側(cè)板 的內(nèi)側(cè)面滑動配合安裝，所述傳動螺母12位于下極限位置時，所述傳動螺母12右側(cè)擋塊可 以和阻尼盤8右側(cè)徑向凸臺接觸限制其繼續(xù)向前轉(zhuǎn)動，所述支架13通過螺栓固定安裝在箱 體2左側(cè)壁板上，所述電機16通過螺釘固定安裝在電機支架15上，所述電機支架15通過 螺栓固定安裝在箱體2左側(cè)壁板上，所述傳動絲杠11通過聯(lián)軸器14與電機16的輸出軸固 定聯(lián)接。
[0014] 所述箱體2由上端蓋、下端蓋和四個側(cè)壁板通過螺栓固定聯(lián)接而成。所述擋環(huán)5上 的扇形凸臺圓心角可以為30度，箱體2下端蓋上表面的扇形凸臺圓心角也是30度，擋環(huán)5 一共有6個。擋環(huán)5上的扇形凸臺圓心角可以為其它角度，箱體2下端蓋上表面的扇形凸 臺圓心角也要隨之改變，擋環(huán)5的個數(shù)也隨之變化。所述角位移傳感器3為空心軸角編碼 器。所述電機16的輸出軸與傳動絲杠11安裝在同一軸心線上。所述上限位開關(guān)10安裝 高度與傳動螺母12位于上極限位置時左側(cè)凸臺的高度一致，所述下限位開關(guān)9安裝高度與 傳動螺母12位于下極限位置時左側(cè)凸臺的高度一致。所述線圈骨架7是鐵磁性材料。所 述阻尼盤8是鐵磁性材料。
[0015] 方向盤通過聯(lián)軸器與中心軸1聯(lián)接，方向盤的旋轉(zhuǎn)會帶動中心軸1以及固定在中 心軸1上的角位移傳感器3的輸入空心軸、擋環(huán)5和阻尼盤8旋轉(zhuǎn)。角位移傳感器3用于 檢測方向盤轉(zhuǎn)過的角度和方向，并反饋給控制器。電磁線圈6、線圈骨架7和阻尼盤8用于 實現(xiàn)路感反饋，控制器控制電磁線圈6通過的電流產(chǎn)生不同的電磁吸力，電磁吸力作用在 阻尼盤8上，進而產(chǎn)生阻礙旋轉(zhuǎn)的力矩，實現(xiàn)路感反饋。
[0016] 當車輛要進入低速作業(yè)模式時，控制器的指令使電機16正向旋轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器14 帶動傳動絲杠11旋轉(zhuǎn)，從而控制傳動螺母12移動到最下端的位置，此時下限位開關(guān)9檢測 到信號，電機16停止轉(zhuǎn)動，控制器會自動記錄此時的狀態(tài)。操作人員操作方向盤向左或者 向右旋轉(zhuǎn)半圈的過程中，角位移傳感器3實時反饋轉(zhuǎn)角信息，由控制器驅(qū)動轉(zhuǎn)向機構(gòu)，實現(xiàn) 車輛向左或者向右轉(zhuǎn)向。當方向盤向左或者向右旋轉(zhuǎn)達到半圈時，阻尼盤8右側(cè)的凸臺就 會卡在傳動螺母12右側(cè)的擋塊上，此時方向盤就不可以再繼續(xù)轉(zhuǎn)動，這時控制器驅(qū)動轉(zhuǎn)向 機構(gòu)實現(xiàn)了車輛向左或者向右的全轉(zhuǎn)向。
[0017] 當車輛要進入高速行駛模式時，控制器的指令使電機16反向旋轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器14 帶動傳動絲杠11旋轉(zhuǎn)，從而控制傳動螺母12移動到最上端的位置，此時上限位開關(guān)10檢 測到信號，電機16停止轉(zhuǎn)動，控制器會自動記錄此時的狀態(tài)。操作人員操作方向盤向左或 者向右旋轉(zhuǎn)兩圈半的過程中，角位移傳感器3實時反饋轉(zhuǎn)角信息，由控制器驅(qū)動轉(zhuǎn)向機構(gòu)， 實現(xiàn)車輛向左或者向右轉(zhuǎn)向。與此同時，擋環(huán)5會從內(nèi)往外逐一帶動外側(cè)擋環(huán)5旋轉(zhuǎn)。當 方向盤向左或者向右旋轉(zhuǎn)達到兩圈半時，最外側(cè)的擋環(huán)5的扇形凸臺就會卡在箱體2下端 蓋上表面的扇形凸臺上，此時方向盤就不可以再繼續(xù)轉(zhuǎn)動，這時控制器驅(qū)動轉(zhuǎn)向機構(gòu)實現(xiàn) 了車輛向左或者向右的全轉(zhuǎn)向。
【權(quán)利要求】
1. 一種徑向擋環(huán)式車輛線控轉(zhuǎn)向方向盤裝置，包括中心軸（1)、箱體（2)、角位移傳感 器（3)、下限位開關(guān)（9)、上限位開關(guān)（10)、傳動絲杠（11)、傳動螺母（12)、支架（13)、聯(lián)軸 器（14)、電機支架（15)和電機（16)，其特征是：主要由限位盤⑷、擋環(huán)（5)、電磁線圈（6)、 線圈骨架（7)和阻尼盤（8)組成，所述中心軸（1)上端通過軸承安裝在箱體（2)上端蓋的 軸承座內(nèi)，所述中心軸（1)下側(cè)通過軸承安裝在箱體（2)下端蓋上的軸承座內(nèi)，所述角位 移傳感器（3)固定安裝在箱體（2)上端蓋的下表面上，所述角位移傳感器（3)的輸入空心 軸與中心軸（1)固定配合安裝，所述限位盤（4)動配合安裝在中心軸（1)上，所述擋環(huán)（5) 左下側(cè)設(shè)有徑向扇形凸臺，所述扇形凸臺圓心角為α度，所述擋環(huán)（5)共有N個，所述擋環(huán) (5)最內(nèi)側(cè)的那一個固定安裝在中心軸（1)上，所述擋環(huán)（5)彼此間均采用滑動配合安裝， 所述擋環(huán)（5)下端面與箱體（2)下端蓋的上表面滑動配合安裝，所述擋環(huán)（5)上端面與限 位盤（4)的下端面滑動配合安裝，所述箱體（2)下端蓋的上表面左側(cè)設(shè)有圓心角為α度的 凸臺，所述擋環(huán)（5)最外側(cè)的那一個的扇形凸臺與箱體（2)下端蓋上表面的扇形凸臺徑向 尺寸相互對應(yīng)，所述擋環(huán)（5)最外側(cè)的那一個的扇形凸臺接觸到箱體（2)下端蓋上表面的 扇形凸臺后受到限制，所述電磁線圈（6)通過線圈骨架（7)固定安裝在箱體（2)下端蓋的 下表面上，所述阻尼盤（8)固定安裝在中心軸（1)的下端，所述阻尼盤（8)右側(cè)設(shè)置有徑向 凸臺，所述上限位開關(guān)（10)和下限位開關(guān)（9)固定安裝在支架（13)的左側(cè)板上，所述傳 動絲杠（11)通過軸承安裝在支架（13)上，所述傳動螺母（12)與傳動絲桿（11)傳動配合 安裝，所述傳動螺母（12)左側(cè)設(shè)有凸臺，所述傳動螺母（12)右側(cè)設(shè)有擋塊，所述傳動螺母 (12)右側(cè)擋塊與箱體（2)左側(cè)壁板上的長槽滑動配合安裝，所述傳動螺母（12)的前側(cè)面與 支架（13)前側(cè)板的內(nèi)側(cè)面滑動配合安裝，所述傳動螺母（12)的后側(cè)面與支架（13)后側(cè)板 的內(nèi)側(cè)面滑動配合安裝，所述傳動螺母（12)位于下極限位置時，所述傳動螺母（12)右側(cè)擋 塊可以和阻尼盤（8)右側(cè)徑向凸臺接觸限制其繼續(xù)向前轉(zhuǎn)動，所述支架（13)固定安裝在箱 體（2)左側(cè)壁板上，所述電機（16)固定安裝在電機支架（15)上，所述電機支架（15)固定 安裝在箱體（2)左側(cè)壁板上，所述傳動絲杠（11)通過聯(lián)軸器（14)與電機（16)的輸出軸固 定聯(lián)接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述徑向擋環(huán)式車輛線控轉(zhuǎn)向方向盤裝置，其特征是：所述箱體（2) 由上端蓋、下端蓋和四個側(cè)壁板固定聯(lián)接而成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述徑向擋環(huán)式車輛線控轉(zhuǎn)向方向盤裝置，其特征是：所述擋環(huán)（5) 上的扇形凸臺圓心角可以為30度，箱體（2)下端蓋上表面的扇形凸臺圓心角也是30度，擋 環(huán)（5) -共有6個。擋環(huán)（5)上的扇形凸臺圓心角可以為其它角度，箱體（2)下端蓋上表 面的扇形凸臺圓心角也要隨之改變，擋環(huán)（5)的個數(shù)也隨之變化。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述徑向擋環(huán)式車輛線控轉(zhuǎn)向方向盤裝置，其特征是：所述角位移 傳感器（3)為空心軸角編碼器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述徑向擋環(huán)式車輛線控轉(zhuǎn)向方向盤裝置，其特征是：所述電機 (16)的輸出軸與傳動絲杠（11)安裝在同一軸心線上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述徑向擋環(huán)式車輛線控轉(zhuǎn)向方向盤裝置，其特征是：所述上限位 開關(guān)（10)安裝高度與傳動螺母（12)位于上極限位置時左側(cè)凸臺的高度一致，所述下限位 開關(guān)（9)安裝高度與傳動螺母（12)位于下極限位置時左側(cè)凸臺的高度一致。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述徑向擋環(huán)式車輛線控轉(zhuǎn)向方向盤裝置，其特征是：所述線圈骨 架（7)是鐵磁性材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述徑向擋環(huán)式車輛線控轉(zhuǎn)向方向盤裝置，其特征是：所述阻尼盤 (8)是鐵磁性材料。
【文檔編號】B62D5/04GK104085442SQ201410331900
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月12日
【發(fā)明者】王安敏, 趙海霞, 黃鎮(zhèn), 楊志軍, 王曉軍, 王玉磊, 申廣林, 唐揚文 申請人:青島科技大學