本發(fā)明涉及一種車輪轉(zhuǎn)角測量裝置，尤其是涉及一種用于斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)角測量裝置，以及車輪轉(zhuǎn)角的測量方法。

背景技術(shù)：

對于重型特種車底盤而言，因具有大噸位、多軸數(shù)、高越野性的特點，其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般采用多軸轉(zhuǎn)向技術(shù)。近年來，隨著重型特種車底盤高機(jī)動性的發(fā)展趨勢，為保證底盤操縱穩(wěn)定性與行駛安全性，越來越多的底盤采用多軸電控分組轉(zhuǎn)向方案。多軸電控分組轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通常以前橋組車輪轉(zhuǎn)角作為控制參考量，以后橋組車輪轉(zhuǎn)角作為控制反饋量，對后橋組車輪轉(zhuǎn)角進(jìn)行閉環(huán)控制。車輪轉(zhuǎn)角實時測量是多軸分組電控轉(zhuǎn)向技術(shù)的關(guān)鍵。由于重型特種車底盤具有高越野性的特點，車輪跳動量較大，主要采用斷開式梯形轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)，其車輪與轉(zhuǎn)向節(jié)的運動耦合了跳動與轉(zhuǎn)向，難以對轉(zhuǎn)向運動進(jìn)行獨立測量，這給直接測量車輪轉(zhuǎn)角帶來了困難。目前本領(lǐng)域通過拉桿與擺臂組合測量車輪轉(zhuǎn)角的技術(shù)方案，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛度差，且難于將車輪跳動量完全消除，致使測量精度較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)角測量裝置及測量方法，所述車輪轉(zhuǎn)角測量裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測量精確的優(yōu)點，所述測量方法具有實時性強(qiáng)、可靠性高的優(yōu)點。

為解決現(xiàn)有技術(shù)中通過拉桿與擺臂組合測量車輪轉(zhuǎn)角存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛度差、測量精度差的問題，本發(fā)明提供了一種斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)角測量裝置，包括轉(zhuǎn)角傳感器、連接套筒和止動塊，所述連接套筒的一端與轉(zhuǎn)角傳感器的外殼固定連接，且使轉(zhuǎn)角傳感器的中心軸處于連接套筒中，所述止動塊通過銷柱固定于轉(zhuǎn)角傳感器的中心軸上；安裝使用時，讓所述連接套筒的另一端與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的擺臂固定連接，且使止動塊卡扣在擺臂立軸沿其軸線開設(shè)的止動孔中。

進(jìn)一步的，本發(fā)明一種斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)角測量裝置，其中，所述轉(zhuǎn)角傳感器為光電編碼器。

進(jìn)一步的，本發(fā)明一種斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)角測量裝置，其中，所述連接套筒與轉(zhuǎn)角傳感器外殼的固定連接方式為栓接、鉚接或焊接。

進(jìn)一步的，本發(fā)明一種斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)角測量裝置，其中，所述連接套筒與轉(zhuǎn)角傳感器外殼的固定連接方式為栓接。

進(jìn)一步的，本發(fā)明一種斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)角測量裝置，其中，所述連接套筒與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)擺臂的固定連接方式為栓接、鉚接或焊接。

進(jìn)一步的，本發(fā)明一種斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)角測量裝置，其中，所述連接套筒與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)擺臂的固定連接方式為栓接。

進(jìn)一步的，本發(fā)明一種斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)角測量裝置，其中，所述止動塊和止動孔采用相互配合的矩形、三角形、梯形、菱形或橢圓形。

本發(fā)明還提供了一種對斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)角進(jìn)行測量的方法，包括以下步驟：

一、通過連接套筒將轉(zhuǎn)角傳感器的外殼與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的左擺臂固定連接，并使轉(zhuǎn)角傳感器中心軸上的止動塊卡扣在左擺臂立軸沿其軸線開設(shè)的止動孔中；

二、通過轉(zhuǎn)角傳感器實時測量左擺臂的轉(zhuǎn)角；

三、根據(jù)左擺臂、左邊拉桿、左梯形臂、左轉(zhuǎn)向節(jié)的運動傳遞關(guān)系，以及實時測得的左擺臂的轉(zhuǎn)角，采用空間機(jī)構(gòu)法實時計算左車輪的轉(zhuǎn)角；

四、根據(jù)左擺臂、橫拉桿、右擺臂、右邊拉桿、右梯形臂、右轉(zhuǎn)向節(jié)的運動傳遞關(guān)系，以及實時測得的左擺臂的轉(zhuǎn)角，采用空間機(jī)構(gòu)法實時計算右車輪的轉(zhuǎn)角。

本發(fā)明一種斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)角測量裝置及測量方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：車輪轉(zhuǎn)角測量裝置通過設(shè)置轉(zhuǎn)角傳感器、連接套筒和止動塊，讓連接套筒的一端與轉(zhuǎn)角傳感器的外殼固定連接，且使轉(zhuǎn)角傳感器的中心軸處于連接套筒中，讓止動塊通過銷柱固定于轉(zhuǎn)角傳感器的中心軸上。安裝使用時，讓連接套筒的另一端與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的擺臂固定連接，且使止動塊卡扣在擺臂立軸沿其軸線開設(shè)的止動孔中。通過以上結(jié)構(gòu)設(shè)置就構(gòu)成了一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測量精確的斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)角測量裝置。在實際應(yīng)用中，本發(fā)明通過讓轉(zhuǎn)角傳感器的殼體通過連接套筒與擺臂固定連接，而讓轉(zhuǎn)角傳感器中心軸上的止動塊卡扣在擺臂立軸沿軸線開設(shè)的止動孔中，在擺臂繞擺臂立軸轉(zhuǎn)動的過程中就會帶動轉(zhuǎn)角傳感器的殼體繞其中心軸轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)實時測量擺臂轉(zhuǎn)角的目的。車輪轉(zhuǎn)向節(jié)和車輪的轉(zhuǎn)向運動源于邊拉桿對與其固定連接的轉(zhuǎn)向梯形臂的拉動，而邊拉桿的運動源于擺臂繞擺臂立軸的轉(zhuǎn)動。由于擺臂立軸是通過擺臂立軸支座固定在車架上的，使擺臂與車架之間僅有傳動轉(zhuǎn)向的旋轉(zhuǎn)運動，不存在他耦合運動，又由于擺臂繞擺臂立軸的轉(zhuǎn)動與轉(zhuǎn)向節(jié)和車輪的轉(zhuǎn)向運動具有一一對應(yīng)關(guān)系，通過測量的擺臂轉(zhuǎn)角，采用空間機(jī)構(gòu)法即可實時計算出車輪轉(zhuǎn)角。本發(fā)明通過將擺臂轉(zhuǎn)角作為直接測量量，具有測量簡便、可靠性高的特點，且可完全消除懸架運動的影響，提高了測量的精確度。所述測量方法具有實時性強(qiáng)、可靠性高的優(yōu)點。

下面結(jié)合附圖所示具體實施方式對本發(fā)明一種斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)角測量裝置作進(jìn)一步詳細(xì)說明：

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)角測量裝置的立體圖

圖2為本發(fā)明一種斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)角測量裝置的平視圖；

圖3為本發(fā)明一種斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)角測量裝置的俯視圖；

圖4為圖2中的a-a向視圖；

圖5為本發(fā)明一種斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)角測量裝置與斷開式轉(zhuǎn)向梯形系統(tǒng)的連接關(guān)系示意圖；

圖6為本發(fā)明一種斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)角測量裝置與左擺臂及左擺臂立軸的連接關(guān)系示意圖；

圖7為本發(fā)明一種斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)角測量裝置與左擺臂及左擺臂立軸的連接關(guān)系剖視圖；

圖8為左擺臂轉(zhuǎn)角與左車輪轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)換關(guān)系曲線圖；

圖9為左擺臂轉(zhuǎn)角與右車輪轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)換關(guān)系曲線圖。

具體實施方式

如圖1至圖4所示本發(fā)明一種斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)角測量裝置的具體實施方式，包括轉(zhuǎn)角傳感器1、連接套筒2和止動塊3。讓連接套筒2的一端與轉(zhuǎn)角傳感器1的外殼固定連接，且使轉(zhuǎn)角傳感器1的中心軸處于連接套筒2中。讓止動塊3通過銷柱4固定于轉(zhuǎn)角傳感器1的中心軸上。在安裝使用時，讓連接套筒2的另一端與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的擺臂固定連接，且使止動塊3卡扣在擺臂立軸沿軸線開設(shè)的止動孔中。通過以上結(jié)構(gòu)設(shè)置就構(gòu)成了一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測量精確的斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)角測量裝置。在實際應(yīng)用中，本發(fā)明通過讓轉(zhuǎn)角傳感器1的殼體通過連接套筒2與擺臂固定連接，而讓轉(zhuǎn)角傳感器1中心軸上的止動塊3卡扣在擺臂立軸沿軸線開設(shè)的止動孔中，在擺臂繞擺臂立軸轉(zhuǎn)動的過程中就會帶動轉(zhuǎn)角傳感器1的殼體繞其中心軸轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)實時測量擺臂轉(zhuǎn)角的目的。轉(zhuǎn)向節(jié)和車輪的轉(zhuǎn)向運動源于邊拉桿對與其固定連接的轉(zhuǎn)向梯形臂的拉動，而邊拉桿的運動源于擺臂繞擺臂立軸的轉(zhuǎn)動。由于擺臂立軸是通過擺臂立軸支座固定在車架上的，使擺臂與車架之間僅有傳動轉(zhuǎn)向的旋轉(zhuǎn)運動，不存在其他耦合運動，又由于擺臂繞擺臂立軸的轉(zhuǎn)動與轉(zhuǎn)向節(jié)和車輪的轉(zhuǎn)向運動具有一一對應(yīng)關(guān)系，通過實時測量的擺臂轉(zhuǎn)角，采用空間機(jī)構(gòu)法即可實時計算出車輪轉(zhuǎn)角。本發(fā)明通過將擺臂轉(zhuǎn)角作為直接測量量，具有測量簡便、可靠性高的特點，且可消除懸架運動的影響，提高了測量的精確度。

需要說明的是，本發(fā)明中的轉(zhuǎn)角傳感器1通常采用高分辨率人光電編碼器，其可提供雙通道模擬量輸出，能保證轉(zhuǎn)角測量的可靠性。連接套筒2與轉(zhuǎn)角傳感器1外殼的固定連接方式可采用栓接、鉚接或焊接等多種方式，優(yōu)選栓接方式，可實現(xiàn)快速拆裝的目的。同理，連接套筒2與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)擺臂的固定連接方式也可采用栓接、鉚接或焊接等多種方式，優(yōu)選栓接方式，以實現(xiàn)快速拆裝。而止動塊3和擺臂立軸上的止動孔可采用相互配合的矩形、三角形、梯形、菱形或橢圓形等多種形狀，只要能達(dá)到限制止動塊3和擺臂立軸之間的相對轉(zhuǎn)動即可實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的。另外，上述擺臂是指斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的任一擺臂，既可以是左擺臂或右技臂，也可以是單擺臂轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的單擺臂，擺臂立軸是指對應(yīng)的擺臂旋轉(zhuǎn)軸，采用本發(fā)明的車輪轉(zhuǎn)角測量裝置均可實其技術(shù)目的。

如圖5至圖9所示，本發(fā)明還提供了一種對斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)角進(jìn)行測量的方法，包括以下步驟：

一、通過連接套筒2將轉(zhuǎn)角傳感器1的外殼與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的左擺臂5固定連接，并使轉(zhuǎn)角傳感器1中心軸上的止動塊3卡扣在左擺臂立軸6沿其軸線開設(shè)的止動孔中；

二、通過轉(zhuǎn)角傳感器1實時測量左擺臂5的轉(zhuǎn)角；

三、根據(jù)左擺臂5、左邊拉桿8、左梯形臂9、左轉(zhuǎn)向節(jié)10的運動傳遞關(guān)系，以及實時測得的左擺臂5的轉(zhuǎn)角，采用空間機(jī)構(gòu)法實時計算左車輪的轉(zhuǎn)角；

四、根據(jù)左擺臂5、橫拉桿11、右擺臂12、右邊拉桿13、右梯形臂14、右轉(zhuǎn)向節(jié)15的運動傳遞關(guān)系，以及實時測得的左擺臂5的轉(zhuǎn)角，采用空間機(jī)構(gòu)法實時計算右車輪的轉(zhuǎn)角。

為幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，如圖7至圖9所示，下面對本發(fā)明一種斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)角測量裝置的原理進(jìn)行簡略說明：

在斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，左右轉(zhuǎn)向節(jié)與車橋的左右車輪固定連接，左右轉(zhuǎn)向節(jié)的轉(zhuǎn)角即為左右車輪的轉(zhuǎn)角。在車輛行駛過程中，由于左右轉(zhuǎn)向節(jié)的運動耦合了車輪轉(zhuǎn)向運動與車輪跳動，難以對其轉(zhuǎn)向運動進(jìn)行獨立的測量。

本發(fā)明根據(jù)斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性，在左擺臂5上安裝了車輪轉(zhuǎn)角測量裝置。在運動傳遞關(guān)系中，左轉(zhuǎn)向節(jié)10的轉(zhuǎn)向運動源于左邊拉桿8對與其固定連接的左轉(zhuǎn)向梯形臂9的拉動，左邊拉桿8的運動源于左擺臂5繞左擺臂立軸6的轉(zhuǎn)動。由于左擺臂5是通過軸承結(jié)構(gòu)安裝在左擺臂立軸6上的，而左擺臂立軸6是通過左擺臂立軸支座7與車架固定連接的，左擺臂5繞左擺臂立軸6的旋轉(zhuǎn)運動相對車架而言不會與車輪跳動等其他運動耦合。左擺臂5繞左擺臂立軸6的旋轉(zhuǎn)運動，通過左邊拉桿8與左轉(zhuǎn)向梯形臂9的傳遞與左轉(zhuǎn)向節(jié)10的轉(zhuǎn)向運動具有一一對應(yīng)關(guān)系。根據(jù)左擺臂5、左邊拉桿8、左梯形臂9、左轉(zhuǎn)向節(jié)10的運動傳遞關(guān)系，采用空間機(jī)構(gòu)法即可依據(jù)測量的左擺臂5轉(zhuǎn)角實時計算左轉(zhuǎn)向節(jié)10和左車輪的轉(zhuǎn)角。而左擺臂5繞左擺臂立軸6的旋轉(zhuǎn)運動通過橫拉桿11將運動傳遞至右擺臂12及右擺臂立軸16，再通過右邊拉桿13及右轉(zhuǎn)向梯形臂14將運動傳遞至右轉(zhuǎn)向節(jié)15，左擺臂5繞左擺臂立軸6的旋轉(zhuǎn)運動與右轉(zhuǎn)向節(jié)15的轉(zhuǎn)向運動也具有一一對應(yīng)關(guān)系。根據(jù)左擺臂5、橫拉桿11、右擺臂12、右邊拉桿13、右梯形臂14、右轉(zhuǎn)向節(jié)15的運動傳遞關(guān)系，采用空間機(jī)構(gòu)法即可依據(jù)測量的左擺臂5轉(zhuǎn)角實時計算右轉(zhuǎn)向節(jié)15和右車輪的轉(zhuǎn)角。

本發(fā)明通過采用車輪轉(zhuǎn)角測量裝置，并將斷開式梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的擺臂轉(zhuǎn)角作為直接測量量，通過空間機(jī)構(gòu)法對運動關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即可實時測得車輪轉(zhuǎn)角，具有測量方便、精確的優(yōu)點，可完全消除懸架運動的影響，且具有結(jié)構(gòu)緊湊、布置方便、易于拆裝的優(yōu)點。

以上實施例僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行的描述，并非對本發(fā)明請求保護(hù)范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域工程技術(shù)人員依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種形式的變形，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。