CN103112496A - 销轴铰接车辆转向角度检测装置 - Google Patents

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王安敏
朱建鑫
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Abstract

本发明公开了一种销轴铰接车辆转向角度检测装置，旨在准确测得销轴铰接车辆前后车架的相对转向角度。支架固定联接在销轴压板上，摆杆轴通过轴承安装在支架的轴承座内，摆杆固定套固定联接在摆杆轴上，轴角编码器固定联接在支架的上端，轴角编码器的输入端通过联轴器与摆杆轴的上端固定联接，摆杆的右端与摆杆固定套的左端铰链连接，支撑座固定联接在前车架上，摆动支座上端铰链连接在支撑座的上端，摆动支座的下端通过弹簧与支撑座固定联接，摆杆支撑块下端动配合安装在两个弧形梁之间，弧形梁的两端固定联接在摆动支座的下部，摆杆的左端与摆杆支撑块上的槽口铰链连接。本发明能准确测得销轴铰接车辆前后车架的转向角度。

Description

销轴铰接车辆转向角度检测装置
技术领域
本发明涉及一种转角检测装置，具体地说是一种销轴铰接车辆转向角度检测装置。
背景技术
转向系统的功用是操纵车辆的行驶方向，系统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。对转向系统的基本要求是操纵轻便灵活、工作稳定可靠、使用经济耐久，车辆的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。转向系统是决定车辆安全性和作业效率的关键总成。工程车辆如装载机、压路机等为实现良好的转弯性能多采用销轴铰接形式，该车辆的车架由前后两段车架组成，前、后车架用垂直铰销轴相连，并由转向油缸使前后车架保持或改变相对夹角从而使车辆以不同的弯道行驶半径在地面运行。
随着应用场合工况要求的提高和现代技术的发展，装载机各方面性能需要进一步提高，尤其是在转向系统方面，提出了转向稳定可靠、操作轻便灵活、转向功率足够大等的技术要求，而原有的转向系统中存在着灵敏度不可调节、没有路感等问题，为提高转向性能，科技工作者致力于研究线控转向技术。它是通过微电子技术连接并控制转向系统的各个元件来代替传统的机械或液压连接。由于取消了方向盘和转向轮之间的机械连接，完全摆脱了传统转向系统的各种限制，因此使车辆的设计、装配大为简化，而且还可以自由设计车辆转向的力传递特性和角传递特性，是车辆转向系统的重大革新。线控转向技术采用传感器记录驾驶者的转向数据，然后通过数据线将信号传递给车上的微控制单元(MCU)，MCU综合有关的信号做出判断，发出控制车辆转向的指令，然后MCU检测车辆转过的角度信号与给定指令比较，构成闭环反馈控制，实现稳定、安全高性能的转向动作。现有的转向角度检测技术方案是在转向油缸的两端跨接安装轴向尺寸很大的直线位移传感器，通过测量转向油缸的伸缩量来间接测量车辆的转向角度，然而所需的传感器长度很大，由于转向油缸所处的位置低，接近地面，工作过程中传感器容易受到洒落奔跳的物料的冲击，以致破坏。装载机前车架与后车架铰接处装有球铰，两者之间存在着复杂的相对转动，若检测装置设计不合理，易引起转角测量误差，故如何准确测得前后车架的相对转向角度成为线控转向系统研究中的一个关键问题。
因此设计一种销轴铰接车辆转向角度检测装置变得非常有必要，有利于推动线控转向系统的开发、研制与应用。
发明内容
本发明提供的销轴铰接车辆转向角度检测装置，能够准确测得前后车架的相对转向角度，且能够消除因前后车架发生相对扭转、俯仰而引起的转角误差。
为了解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：销轴压板与销轴固定联接，所述销轴压板与后车架固定联接，前车架与后车架由销轴铰接联接，装置主要由支撑座、弹簧、下固定轴、下轴承、弧形梁、上固定轴、上轴承、摆动支座、摆杆支撑块、摆杆、支架、摆杆轴、联轴器、角位移传感器、摆杆固定套、低摩擦系数材料衬层和长销轴组成；所述支架固定联接在销轴压板上，所述摆杆轴通过轴承安装在支架的轴承座内，所述摆杆固定套固定联接在摆杆轴上，所述角位移传感器固定联接在支架的上端，所述角位移传感器的轴心线与摆杆轴的轴心线同心安装，所述摆杆轴的轴心线与销轴的轴心线同心安装，所述角位移传感器的输入轴通过联轴器与摆杆轴的上端固定联接，所述摆杆的右端与摆杆固定套的左端由水平方向的销轴实现铰链连接，所述支撑座固定联接在前车架上，所述摆动支座上端的两侧对称各设置有一个销轴孔体，所述支撑座的上端设置有一个凸形销轴孔体，所述长销轴同时穿过摆动支座上端的两个销轴孔和支撑座上端的凸形销轴孔，所述长销轴与支撑座上端的凸形销轴孔动配合联接，所述长销轴与摆动支座上端的两个销轴孔静配合联接，所述支撑座上端的凸形销轴孔体动配合安装在摆动支座上端一对销轴孔体之间，所产生的两对动配合接触平面限制摆动支座沿长销轴轴线方向的移动，所述摆动支座的下端通过弹簧与支撑座联接，所述摆杆支撑块上端的两个侧面与摆动支座上端槽口内的两个侧面动配合联接，所述摆杆支撑块下端动配合安装在两个弧形梁之间，所述上轴承通过上固定轴安装在摆杆支撑块的下部，所述下轴承通过下固定轴安装在摆杆支撑块的下部、位于上轴承的下方，所述弧形梁的两端固定联接在摆动支座的下部，所述弧形梁的上表面与上轴承外圈外圆工作面接触，所述弧形梁的下表面与下轴承外圈外圆工作面接触，所述弧形梁与上轴承外圈外圆工作面接触的上表面和弧形梁与下轴承外圈外圆工作面接触的下表面两者为同心圆弧曲面，所述摆杆的左端与摆杆支撑块上的槽口由水平方向的销轴实现铰链连接，所述摆杆的前后两个侧面与摆杆支撑块上的槽口内的两个侧面动配合联接；前车架与后车架由销轴铰接联接后，前后车架保持零度角转向时，有一条垂直通过销轴轴心线的前后车架左右对称线O-O，所述支架安装在使摆杆轴的轴心线垂直通过对称线O-O，并使摆杆轴的轴心线与销轴的轴心线同心的位置处。
所述长销轴与摆动支座上端的两个销轴孔动配合联接，摆动支座上端的两个销轴孔内各安装一个卡圈限制长销轴的轴向移动。所述摆杆支撑块的上端与摆动支座上端槽口动配合联接的两个侧面安装有低摩擦系数材料衬层。所述低摩擦系数材料衬层是聚四氟乙烯材料的，也可以是高密度聚乙烯材料的。
采用本发明的有益效果是，能很好地实现前后车架相对转向角度的准确测量，有很好的推广应用价值。
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。
附图说明
图1是本发明所述销轴铰接车辆转向角度检测装置的主视图；
图2是本发明所述销轴铰接车辆转向角度检测装置的俯视图；
图3是图1中的A-A剖视图。
图中：前车架1  支撑座2  弹簧3  下固定轴4  下轴承5  弧形梁6  上固定轴7  上轴承8  摆动支座9  摆杆支撑块10  摆杆11  支架12  摆杆轴13  联轴器14  角位移传感器15  摆杆固定套16  销轴压板17  销轴18  后车架19  低摩擦系数材料衬层20  长销轴21
具体实施方式
在图1、图2和图3中，销轴压板17焊接在销轴18的上端，所述销轴压板17与后车架19通过螺栓固定联接，前车架1与后车架19由销轴18铰接联接，该装置主要由支撑座2、弹簧3、下固定轴4、下轴承5、弧形梁6、上固定轴7、上轴承8、摆动支座9、摆杆支撑块10、摆杆11、支架12、摆杆轴13、联轴器14、角位移传感器15、摆杆固定套16、低摩擦系数材料衬层20和长销轴21组成；所述支架12通过螺栓固定联接在销轴压板17上，所述摆杆轴13通过轴承安装在支架12的轴承座内，所述摆杆固定套16通过键固定联接在摆杆轴13上，所述角位移传感器15通过螺栓固定联接在支架12的上端，所述角位移传感器15的轴心线与摆杆轴13的轴心线同心安装，所述摆杆轴13的轴心线与销轴18的轴心线同心安装，所述角位移传感器15的输入轴通过联轴器14与摆杆轴13的上端固定联接，所述摆杆11的右端与摆杆固定套16的左端由水平方向的销轴实现铰链连接；所述支撑座2通过螺栓固定联接在前车架1上，所述摆动支座9上端的两侧对称各焊接有一个销轴孔体，所述支撑座2的上端焊接有一个凸形销轴孔体，所述长销轴21同时穿过摆动支座9上端的两个销轴孔和支撑座2上端的凸形销轴孔，所述长销轴21与支撑座2上端的凸形销轴孔动配合联接，所述长销轴21与摆动支座9上端的两个销轴孔静配合联接，所述支撑座2上端的凸形销轴孔体动配合安装在摆动支座9上端一对销轴孔体之间，所产生的两对动配合接触平面限制摆动支座9沿长销轴21轴线方向的移动，所述摆动支座9的下端通过弹簧3与支撑座2联接，所述摆杆支撑块10上端的两个侧面与摆动支座9上端槽口内的两个侧面动配合联接，所述摆杆支撑块10下端动配合安装在两个弧形梁6之间，所述上轴承8通过上固定轴7安装在摆杆支撑块10的下部，所述下轴承5通过下固定轴4安装在摆杆支撑块10的下部、位于上轴承8的下方，所述弧形梁6的两端通过螺栓固定联接在摆动支座9的下部，所述弧形梁6的上表面与上轴承8外圈外圆工作面接触，所述弧形梁6的下表面与下轴承5外圈外圆工作面接触，所述弧形梁6与上轴承8外圈外圆工作面接触的上表面和弧形梁6与下轴承5外圈外圆工作面接触的下表面两者为同心圆弧曲面，所述摆杆11的左端与摆杆支撑块10上的槽口由水平方向的销轴实现铰链连接，所述摆杆11的前后两个侧面与摆杆支撑块10上的槽口内的两个侧面动配合联接；前车架1与后车架19由销轴18铰接联接后，前后车架保持零度角转向时，划出一条垂直通过销轴18轴心线的前后车架左右对称线O-O，所述支架12通过螺栓安装在使摆杆轴13的轴心线垂直通过对称线O-O，并使摆杆轴13的轴心线与销轴18的轴心线同心的位置处。另外，所述长销轴21与摆动支座9上端的两个销轴孔也可以动配合联接，为此需要在摆动支座9上端的两个销轴孔内各安装一个卡圈限制长销轴21的轴向移动。所述摆杆支撑块10的上端与摆动支座9上端槽口动配合联接的两个侧面粘接有低摩擦系数材料衬层20。所述低摩擦系数材料衬层20是聚四氟乙烯材料的，也可以是高密度聚乙烯材料的。
当销轴铰接车辆转向时，在转向油缸的推动下，前车架1与后车架19之间会转过一定角度，固定在前车架1上的支撑座2使得摆动支座9通过摆杆支撑块10带动摆杆11绕摆杆轴13的轴线转过相应的角度，从而使与摆杆轴13通过联轴器14固定联接的角位移传感器15转过相应的角度，角位移传感器15产生电信号输出，测得前车架1与后车架19之间的相对转向角度。当前车架1与后车架19发生非转向方向的相对扭转时，前车架1会带动支撑座2摆动，使得弧形梁6在下轴承5与上轴承8之间摆动，此运动不会使摆杆支撑块10带动摆杆11绕摆杆轴13转动，不会产生附加的转角误差。由于摆杆11左端与摆杆支撑块10铰链连接，右端与摆杆固定套16铰链连接，故当前车架1与后车架19发生非转向方向的相对俯仰时，摆动支座9在摆杆11的作用下会产生绕长销轴21轴线的转动，此运动不会使摆杆支撑块10带动摆杆11绕摆杆轴13转动，故不会产生附加的转角误差。从而可以实现准确测量销轴铰接车辆转向角度的目的。

Claims (5)

1.一种销轴铰接车辆转向角度检测装置，销轴压板(17)与销轴(18)固定联接，所述销轴压板(17)与后车架(19)固定联接，前车架(1)与后车架(19)由销轴(18)铰接联接，其特征是，主要由支撑座(2)、弹簧(3)、下固定轴(4)、下轴承(5)、弧形梁(6)、上固定轴(7)、上轴承(8)、摆动支座(9)、摆杆支撑块(10)、摆杆(11)、支架(12)、摆杆轴(13)、联轴器(14)、角位移传感器(15)、摆杆固定套(16)、低摩擦系数材料衬层(20)和长销轴(21)组成；所述支架(12)固定联接在销轴压板(17)上，所述摆杆轴(13)通过轴承安装在支架(12)的轴承座内，所述摆杆固定套(16)固定联接在摆杆轴(13)上，所述角位移传感器(15)固定联接在支架(12)的上端，所述角位移传感器(15)的轴心线与摆杆轴(13)的轴心线同心安装，所述摆杆轴(13)的轴心线与销轴(18)的轴心线同心安装，所述角位移传感器(15)的输入轴通过联轴器(14)与摆杆轴(13)的上端固定联接，所述摆杆(11)的右端与摆杆固定套(16)的左端由水平方向的销轴实现铰链连接；所述支撑座(2)固定联接在前车架(1)上，所述摆动支座(9)上端的两侧对称各设置有一个销轴孔体，所述支撑座(2)的上端设置有一个凸形销轴孔体，所述长销轴(21)同时穿过摆动支座(9)上端的两个销轴孔和支撑座(2)上端的凸形销轴孔，所述长销轴(21)与支撑座(2)上端的凸形销轴孔动配合联接，所述长销轴(21)与摆动支座(9)上端的两个销轴孔静配合联接，所述支撑座(2)上端的凸形销轴孔体动配合安装在摆动支座(9)上端一对销轴孔体之间，所产生的两对动配合接触平面限制摆动支座(9)沿长销轴(21)轴线方向的移动，所述摆动支座(9)的下端通过弹簧(3)与支撑座(2)联接，所述摆杆支撑块(10)上端的两个侧面与摆动支座(9)上端槽口内的两个侧面动配合联接，所述摆杆支撑块(10)下端动配合安装在两个弧形梁(6)之间，所述上轴承(8)通过上固定轴(7)安装在摆杆支撑块(10)的下部，所述下轴承(5)通过下固定轴(4)安装在摆杆支撑块(10)的下部、位于上轴承(8)的下方，所述弧形梁(6)的两端固定联接在摆动支座(9)的下部，所述弧形梁(6)的上表面与上轴承(8)外圈外圆工作面接触，所述弧形梁(6)的下表面与下轴承(5)外圈外圆工作面接触，所述弧形梁(6)与上轴承(8)外圈外圆工作面接触的上表面和弧形梁(6)与下轴承(5)外圈外圆工作面接触的下表面两者为同心圆弧曲面，所述摆杆(11)的左端与摆杆支撑块(10)上的槽口由水平方向的销轴实现铰链连接，所述摆杆(11)的前后两个侧面与摆杆支撑块(10)上的槽口内的两个侧面动配合联接；前车架(1)与后车架(19)由销轴(18)铰接联接后，前后车架保持零度角转向时，有一条垂直通过销轴(18)轴心线的前后车架左右对称线O-O，所述支架(12)安装在使摆杆轴(13)的轴心线垂直通过对称线O-O，并使摆杆轴(13)的轴心线与销轴(18)的轴心线同心的位置处。
2.根据权利要求1所述的销轴铰接车辆转向角度检测装置，其特征是：所述长销轴(21)与摆动支座(9)上端的两个销轴孔动配合联接，摆动支座(9)上端的两个销轴孔内各安装一个卡圈限制长销轴(21)的轴向移动。
3.根据权利要求1所述的销轴铰接车辆转向角度检测装置，其特征是：所述摆杆支撑块(10)的上端与摆动支座(9)上端槽口动配合联接的两个侧面安装有低摩擦系数材料衬层(20)。
4.根据权利要求3所述的销轴铰接车辆转向角度检测装置，其特征是：所述低摩擦系数材料衬层(20)是聚四氟乙烯材料的。
5.根据权利要求3所述的销轴铰接车辆转向角度检测装置，其特征是：所述低摩擦系数材料衬层(20)是高密度聚乙烯材料的。
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