本发明专利技术公开了一种农机电驱动方向盘自感式换向装置及其实现方法，其装置包括：方向盘、方向盘连接座、上壳体、下壳体、下连接座，还包括设置在上、下壳体内的扭矩传感器、滑环、连接套、减速电机、动力心轴。本发明专利技术在自动状态时，由电机直接控制方向盘转向，当用户以大于电机驱动方向盘的力转动方向盘时，方向盘转动轴上的扭矩传感器能检测到人手的转动力矩，系统退出自动驾驶模式，切换为手动操作，从而达到手、自动的自由顺畅切换，避免外部动作切换；手动状态下本发明专利技术能够助力驾驶员完成手动转向动作，减小了驾驶员转向所需的作用力，降低了驾驶员的劳动强度；采用滑环解决了扭矩传感器在转动时产生的信号线缠绕问题。
A self induction reversing device and method for agricultural electromechanical driving steering wheel
【技术实现步骤摘要】
一种农机电驱动方向盘自感式换向装置及方法
本专利技术属于农机转向机构
，涉及一种农机电驱动方向盘自感式换向装置及方法。
技术介绍
随着科技的发展，目前农机作业智能化已经在国外得到了大范围的推广和普及。我国作为农业大国，农机作业智能化与国外发达国家相比还处于相对较低的水平。近些年，国家对精准农业和农机作业智能化空前重视。农机自动导航系统作为精准农业和农机智能化作业重要组成部分，因具备提高作业效率，降低劳动强度，提高农机作业安全性等优点在农机生产作业中被越来越多应用。自动换向方向盘装置作为自主导航自主作业系统中的基础组成部分，已得到广泛重视，相应的研究和应用正在逐步开展。目前，拖拉机等农机的电控转向执行机构分为两大类：1.直驱或力矩电机直接驱动方向盘转向；2.电机加减速机构驱动方向盘转向。但直驱或力矩电机直接驱动方向盘价格昂贵、能耗大、发热量大、装置结构复杂、体积大、重量重、后期维护成本高；而电机加减速机构驱动方向盘手动与自动之间切换不顺畅、不方便，在手动转向时人手需要的转动力矩大、导致用户易疲劳，切换过程中有卡顿现象，紧急情况下退出自动模式转手动不快捷，导致操作安全性有一定的隐患。因此，现有的转向执行机构均具有缺陷。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术公开了一种农机电驱动方向盘自感式换向装置及其实现方法，在手动时能够自动感知手动作用于方向盘上的力和方向，并实现辅助助力转向。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种农机电驱动方向盘自感式换向装置，自上而下包括方向盘、方向盘连接座、上壳体、下壳体、下连接座，还包括设置在上、下壳体内的扭矩传感器、滑环、连接套、减速电机、动力心轴，所述方向盘固定在方向盘连接座上，所述方向盘连接座中心位置设有带键通孔，所述扭矩传感器上、下部设有轴和键槽，所述上部轴穿入方向盘连接座带键通孔内并通过键与键槽相配合实现周向固定，所述下部轴穿入连接套上部孔并通过键与键槽相配合定位；连接套内设有阶梯孔，所述阶梯孔处设有螺钉，所述螺钉将连接套和扭矩传感器固定在一起；连接套圆周上部开设有螺纹孔，所述滑环包括定子和转子，其中转子圆周上部具有与连接套螺纹孔对应的定位孔，螺钉穿过螺纹孔和定位孔将连接套与滑环转子固定在一起，定子与减速电机外壳固定连接，扭矩传感器信号线与转子的输入信号线相连；所述减速电机输出轴上设置有中空孔，中空孔处开设键槽；所述动力心轴上部与连接套下部固定连接，动力心轴穿过减速电机输出轴上中空孔内，通过键槽和平键实现周向定位，动力心轴下端与下连接座通过螺钉固定连接；滑环定子输出信号线和电机控制信号线分别连接至控制器。进一步的，所述滑环定子通过限位螺钉和垫柱固定在减速电机外壳上。进一步的，所述固定连接为可拆卸的固定连接方式。进一步的，所述动力心轴下端为扁位，动力心轴通过扁位与下连接座实现周向定位。进一步的，所述上、下壳体通过螺钉固定连接。进一步的，换向装置下端与农机转向柱固定连接。本专利技术还提供了农机电驱动方向盘自感式换向装置的控制方法，包括如下步骤：自动状态：减速电机接收控制器转向信号并执行，减速电机驱动与之配合的动力心轴转动，同时带动同轴固定件随之动作，实现方向盘转向柱换向角度变化；当方向盘转动轴上的扭矩传感器检测到人手的转动力矩大于电机驱动方向盘的力时，系统退出自动驾驶模式，切换为手动状态；手动状态：驾驶员转动方向盘，作用于方向盘上的瞬时作用力带动下方的扭矩传感器做相应动作，扭矩传感器瞬时感知作用力和方向，将信号数据传递给控制器，控制器分析力大小和判断转动方向，并发出控制信号给减速电机，控制减速电机做出相应的动作执行相应的转向信息，减速电机执行控制信息，其输出端动作带动动力心轴一起动作，从而驱动方向盘及转向柱随动，实现方向盘转向柱换向角度变化。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：1.在自动状态时，由电机直接控制方向盘转向，当用户以大于电机驱动方向盘的力转动方向盘时，方向盘转动轴上的扭矩传感器能检测到人手的转动力矩，系统退出自动驾驶模式，切换为手动操作，从而达到手、自动的自由顺畅切换，避免外部动作切换。2.手动状态下本专利技术能够助力驾驶员完成手动转向动作，减小了驾驶员转向所需的作用力，降低了驾驶员的劳动强度。3.采用滑环解决了扭矩传感器在转动时产生的信号线缠绕问题。4.基于上述自动切换模式，方向盘驾驶员在自动驾驶模式下，可随时抢夺控制方向盘，切换为手动操作的过程时间短，动作能得到系统控制器的及时响应和执行，提高了作业安全性。5.本专利技术采用直流减速电机，避免使用电磁离合，相较于国内传统的转向装置，具有结构简单、重量轻、安装方便、后期维护成本低、安全性高、发热量小等优点。附图说明图1为本专利技术提供的农机电驱动方向盘自感式换向装置结构示意图。图2为手动换向控制原理图。图3连接套结构示意图，其中(a)为连接套侧视剖面图，(b)为连接套另一侧视剖面图，(c)为连接套俯视剖面图。附图标记说明：1-方向盘连接座，2-螺钉，3-螺钉，4-方向盘，5-扭矩传感器，6-紧定螺钉，7-上壳体，8-滑环，9-限位螺钉，10-垫柱，11-减速电机，12-下连接座，13-动力心轴，14-螺钉，15-下壳体，16-平键，17-沉头螺钉，18-螺钉，19-连接套，20-平键，21-凸台，22-中空孔，23-螺纹孔，24-阶梯孔，25-下部孔。具体实施方式以下将结合具体实施例对本专利技术提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。一种农机电驱动方向盘自感式换向装置，包括方向盘4、方向盘连接座1、扭矩传感器5、滑环8、减速电机11、动力心轴13、上壳体7、下壳体15、下连接座12。方向盘4与扭矩传感器5和动力心轴13同轴固定联接，扭矩传感器5、滑环8、动力心轴13通过连接套固定连接。减速电机11输出动力端转动带动动力心轴13以及与动力心轴13联接的其他部件一起随动，装置下端与农机转向柱固定联接，从而农机转向柱也一起随动。具体地说，方向盘4通过螺钉3固定在方向盘连接座1上，方向盘连接座外侧设有均布通孔，若干螺钉3穿过这些通孔将方向盘和连接座固定在一起。在方向盘连接座中心位置设有带键通孔。连接座带键中心孔与扭矩传感器5上部轴和键槽配合，实现周向固定，用螺钉2紧定固定，螺钉2下设有垫片。扭矩传感器上、下两端轴均设有键槽，通过键与孔配合，实现与上下两配合件的周向固定。具体地说，扭矩传感器上端与方向盘连接座固定连接，下端与连接套固定连接。本专利技术中扭矩传感器采用的是静态扭矩传感器，这种传感器价格低、体积小、精度高。用于感知扭转力矩变化，将扭力的物理变化转换成精确的电信号。在手动驾驶模式时，扭矩传感器受到来自方向盘的作用力和方向，将相应的数据信息传递给系统控制器。本例中扭矩传感器选用型号为JNNT-T15NM的静态扭矩传感器，控制器选用BLD-120A型，当然，根据本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种农机电驱动方向盘自感式换向装置，其特征在于：自上而下包括方向盘、方向盘连接座、上壳体、下壳体、下连接座，还包括设置在上、下壳体内的扭矩传感器、滑环、连接套、减速电机、动力心轴，所述方向盘固定在方向盘连接座上，所述方向盘连接座中心位置设有带键通孔，所述扭矩传感器上、下部设有轴和键槽，所述上部轴穿入方向盘连接座带键通孔内并通过键与键槽相配合实现周向固定，所述下部轴穿入连接套上部孔并通过键与键槽相配合定位；连接套内设有阶梯孔，所述阶梯孔处设有螺钉，所述螺钉将连接套和扭矩传感器固定在一起；连接套圆周上部开设有螺纹孔，所述滑环包括定子和转子，其中转子圆周上部具有与连接套螺纹孔对应的定位孔，螺钉穿过螺纹孔和定位孔将连接套与滑环转子固定在一起，定子与减速电机外壳固定连接，扭矩传感器信号线与转子的输入信号线相连；所述减速电机输出轴上设置有中空孔，中空孔处开设键槽；所述动力心轴上部与连接套下部固定连接，动力心轴穿过减速电机输出轴上中空孔内，通过键槽和平键实现周向定位，动力心轴下端与下连接座通过螺钉固定连接；滑环定子输出信号线和电机控制信号线分别连接至控制器。/n
【技术特征摘要】
1.一种农机电驱动方向盘自感式换向装置，其特征在于：自上而下包括方向盘、方向盘连接座、上壳体、下壳体、下连接座，还包括设置在上、下壳体内的扭矩传感器、滑环、连接套、减速电机、动力心轴，所述方向盘固定在方向盘连接座上，所述方向盘连接座中心位置设有带键通孔，所述扭矩传感器上、下部设有轴和键槽，所述上部轴穿入方向盘连接座带键通孔内并通过键与键槽相配合实现周向固定，所述下部轴穿入连接套上部孔并通过键与键槽相配合定位；连接套内设有阶梯孔，所述阶梯孔处设有螺钉，所述螺钉将连接套和扭矩传感器固定在一起；连接套圆周上部开设有螺纹孔，所述滑环包括定子和转子，其中转子圆周上部具有与连接套螺纹孔对应的定位孔，螺钉穿过螺纹孔和定位孔将连接套与滑环转子固定在一起，定子与减速电机外壳固定连接，扭矩传感器信号线与转子的输入信号线相连；所述减速电机输出轴上设置有中空孔，中空孔处开设键槽；所述动力心轴上部与连接套下部固定连接，动力心轴穿过减速电机输出轴上中空孔内，通过键槽和平键实现周向定位，动力心轴下端与下连接座通过螺钉固定连接；滑环定子输出信号线和电机控制信号线分别连接至控制器。
2.根据权利要求1所述的农机电驱动方向盘自感式换向装置，其特征在于：所述滑环定子通过限位螺钉和垫柱固定在减速电机外壳上。
【专利技术属性】
技术研发人员：李吉，韦冬，
申请(专利权)人：南京艾格慧元农业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。