CN101602377B - 一种方向盘自由行程角度测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种方向盘自由行程角度测量仪，该方向盘自由行程角度测量仪包括扭力传感器、角度传感器和角度处理系统，所述扭力传感器上设有转轴，所述转轴的一端设有转盘，并且该端还连接所述角度传感器，所述扭力传感器和角度传感器都与角度处理系统连接。方向盘自由行程角度测量仪采用电子模块结构，测量扭力和角度两个参数，并将这两个参数转化为电信号，经处理分析后直接显示具体角度数值，由此提高了方向盘自由行程角度的测量精准度和测量速度、测量结果直观明了；测量时只需转动转盘，不需要拆卸汽车上的零件，使得测量过程非常方便。

Description

一种方向盘自由行程角度测量仪

技术领域

本发明涉及一种方向盘自由行程角度测量仪。

背景技术

理想的转向操作机构是方向盘一开始转动，转向轴便转动，随之转向车轮便立即开始偏转，整个转向传动机构的各部件连接之间无间隙存在，时间上无滞后存在。但是，在实际上由于转向器和转向传动机构中各个传力零件之间存在装配间隙，而且随着零件的逐渐磨损，这些间隙将逐渐增大；另一方面，转向系各零件受力而产生弹性变形，都导致了转向车轮的运动滞后于方向盘的运动。由于转向器和转向传动机构中存在装配间隙，方向盘必须先空转一个角度，使所有传力零件工作表面之间的间隙消除，转向车轮才能转动。方向盘的这一空转角度便是方向盘自由行程角度。方向盘自由行程角度是评价车辆转向系统是否灵敏、操纵是否稳定的指标。适当的方向盘自由行程角度对于减缓道路反冲，使得操纵柔和以及消除驾驶员过度紧张产生的误操作是有利的。方向盘自由行程角度如果过大，那么在汽车行驶中驾驶员转动方向盘的幅度就会很大，以便控制车辆的行驶方向，这就使得车辆行驶很不稳定。所以方向盘自由行程角度过大或者过小均会严重影响行车安全，方向盘自由行程角度的测量也就显得尤为重要。

随着汽车转向技术的发展，转向机构零件增加，使得轿车方向盘自由行程角度难以测量。现有技术中，机械式的方向盘自由行程角度测量仪，不仅测量精确度较低而且安装使用极其不方便，在有些汽车中无法直接测量，需用拆除转向轴周围的大部分零件才能进行测量。机械式的方向盘自由行程角度测量仪的测量结果以指针指示的方式显示，读取较为麻烦。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种方向盘自由行程角度测量仪，方向盘自由行程角度的测量方便，测量精确，数据显示直观。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：该方向盘自由行程角度测量仪包括扭力传感器、角度传感器和角度处理系统，所述扭力传感器上设有转轴，所述转轴的一端设有转盘，并且该端还连接所述角度传感器，所述扭力传感器和角度传感器都与角度处理系统连接。

作为本发明的优选，所述转轴的另一端设有螺栓或者六方插件。使用时转轴这端活动连接在方向盘的转向轴上，采用螺栓或者六方插件就能方便连接。

作为本发明的优选，所述转轴设有转盘的一端与角度传感器之间还连接有一根软轴，所述软轴一端与转轴固定连接，另一端与角度传感器固定连接。软轴可在常温下有效地传输方向盘转向轴的扭力和角度变化，将方向盘转向轴的转动角度传递给角度传感器.这样角度传感器可以任意放置在合适的位置，便于方向盘自由行程角度测量仪正常工作。

作为本发明的优选，所述软轴长度至多为一米。因为长度的增加会影响方向盘角度和扭力传输的精确度，而选择一米或一米以下的长度最合适。也可以按照需要增加长度，但会降低精确度。

作为本发明的优选，所述角度传感器上还设有吸盘式固定座。可以方便地固定在汽车前门玻璃或者前挡风玻璃上，以达到角度传感器相对于方向盘转向轴相对静止的目的；同时方便方向盘自由行程角度测量仪的安装。

作为本发明的优选，所述角度处理系统包括电源模块、微处理器、LED显示模块、蜂鸣报警模块，所述扭力传感器和角度传感器都与微处理器连接，所述扭力传感器与微处理器之间设有用于检测一定大小扭力的扭力信号比较器，所述LED显示模块和蜂鸣报警模块都与微处理器连接。角度处理系统将扭力传感器和角度传感器检测到的电信号进行处理分析，并将最终结果以数字显示出来。与以往通过人工感觉方向盘所处位置相比，角度处理系统具有可靠的数据支持，所以可以准确的得知方向盘所处位置，大大减少了测量误差。

本发明采用上述技术方案：方向盘自由行程角度测量仪采用电子模块结构，测量扭力和角度两个参数，并将这两个参数转化为电信号，经处理分析后直接显示具体角度数值，由此提高了方向盘自由行程角度的测量精准度和测量速度、测量结果直观明了；测量时只需转动转盘，不需要拆卸汽车上的零件，使得测量过程非常方便。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步具体说明。

图1为本发明一种方向盘自由行程角度测量仪的使用示意图；

图2为本发明一种方向盘自由行程角度测量仪的角度处理系统结构示意图；

图3为本发明一种方向盘自由行程角度测量仪的程序流程图；

图4为本发明一种方向盘自由行程角度测量仪的参量变化图。

具体实施方式

如图1所示，本发明方向盘自由行程角度测量仪包括了扭力传感器1、角度传感器6和角度处理系统8。扭力传感器1上设有一根较短的转轴2，转轴2中间位置与扭力传感器1固定连接。在转轴2的一端设有用于连接方向盘转向轴14的连接装置，该连接装置为螺栓，使用时直接拧入方向盘转向轴14。在转轴2的另一端，即转轴2在位于扭力传感器1的上方设有一个转盘4，转盘4类似方向盘，它与转轴2之间连接；在转轴2的顶端连接有一根软轴5，软轴5的长度为一米，在软轴5的另一端固定连接在角度传感器6上。扭力传感器1和角度传感器6都通过导线与角度处理系统8。在角度传感器6上还设有吸盘式固定座7。如图2所示，角度处理系统8内部包括电源模块9、微处理器10、LED显示模块11、蜂鸣报警模块12。电源模块9为整个系统提供电源，它包括了熔断器、电源开关、三端稳压器件。电源开关一端与熔断器连接，另一端与三端稳压器件的输入端连接。LED显示模块11包括I/O接口电路、LED译码驱动电路和LED数码管，微处理器10的数据输出端与I/O接口电路连接，LED译码驱动电路一端与I/O接口电路连接，另一端与LED数码管连接。蜂鸣报警模块12包括音频功放电路和扬声器，微处理器10的一个管脚与音频功放电路连接，音频功放电路与扬声器连接并驱动扬声器工作。在微处理器10的一个输入端设有用于检测一定大小扭力的扭力信号比较器13，该扭力信号比较器13为一个电压比较器，其一端连接有一个扭力触发信号调节器3即可变电阻，另一端与扭力传感器1连接。在微处理器10的另一个输入端连接有A/D转换器，该A/D转换器的输入端连角度传感器6。

工作时，将转轴2的底端安装在方向盘转向轴14上，再将角度传感器6固定在车门玻璃或者前挡风玻璃上。旋转转盘4，使转轴2转动一定角度，同时方向盘转向轴14转过相同角度；扭力传感器1测定在方向盘转向轴14上的扭力并输出相应的信号后与在扭力触发信号调节器3预先设好的值比较，如图3、4所示，当扭力传感器1上的信号大于预先设定的值，即方向盘转动进入有效行程，则在扭力信号比较器13输出端输出一个触发信号T1。转轴2转动的角度通过软轴5传递给角度传感器6，此时触发信号驱使微处理器10接收并处理来自角度传感器6并经A/D转换器转换后的信号，记录角度传感器6测得角度D1，同时微处理器10向蜂鸣报警模块12输出启动信号，使其发出报警声。一旦有报警声响起就反向旋转方向盘，使方向盘转动从有效行程进入自由行程，当扭力传感器1上的信号再次大于预先设定的值，即方向盘转动从自由行程再次进入有效行程，在扭力信号比较器13输出端输出一个触发信号T2，触发信号T2使微处理器10内部记录角度传感器6测得角度D2，同时蜂鸣报警模块12再次响起以提醒测量结束。这样通过求D2和D1之间差的绝对值就能知道方向盘自由行程角度的大小。最后微处理器10将测得的角度显示在LED数码管上。

本发明采用电子器件测量角度，与以往机械结构的测量仪器比较，可以具有更高的测量精准度，避免了由于机械零件之间的空隙或者变形引起的误差；结构上可以更为简单，其具有扩展测量范围的柔性扭力传输机构即软轴5，可以使测量部件和数据处理部件分开一定距离，便于从最合理的测量位置测得数据；读数上以数字直接显示，使得读数直观明了，减少读取数据的偏差。测得的数据存储在角度处理系统8中，即使在转盘4失去测试用的外力也能在测量结束后获得角度值，因此比较以往机械结构的测量仪器本发明使用更方便。

Claims (5)

1.一种方向盘自由行程角度测量仪，其特征在于：该方向盘自由行程角度测量仪包括扭力传感器(1)、角度传感器(6)和角度处理系统(8)，所述扭力传感器(1)上设有转轴(2)，所述转轴(2)的一端设有转盘(4)，并且该端还连接所述角度传感器(6)，所述扭力传感器(1)和角度传感器(6)都与角度处理系统(8)连接，所述角度处理系统(8)包括电源模块(9)、微处理器(10)、LED显示模块(11)、蜂鸣报警模块(12)，所述扭力传感器(1)和角度传感器(6)都与微处理器(10)连接，所述扭力传感器(1)与微处理器(10)之间设有用于检测一定大小扭力的扭力信号比较器(13)，所述LED显示模块(11)和蜂鸣报警模块(12)都与微处理器(10)连接。

2.根据权利要求1所述方向盘自由行程角度测量仪，其特征在于：所述转轴(2)的另一端设有六方插件。

3.根据权利要求1所述方向盘自由行程角度测量仪，其特征在于：所述设有转盘(4)的转轴(2)一端与角度传感器(6)之间还连接有一根软轴(5)，所述软轴(5)一端与转轴(2)固定连接，另一端与角度传感器(6)固定连接。

4.根据权利要求3所述方向盘自由行程角度测量仪，其特征在于：所述软轴(5)长度至多为一米。

5.根据权利要求1或3所述方向盘自由行程角度测量仪，其特征在于：所述角度传感器(6)上还设有吸盘式固定座(7)。

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