CN1056924C - 汽车转向轮定位参数快速测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车转向轮定位参数快速测量方法及装置。主要解决现有测量方法及仪器测量速度慢的不足。通过布置在被测转向轮侧面的位移传感器，感应转向轮侧壁上三个具有一定位置关系的接触点在转向轮处于回正状态和左右转动某一角度时的位移量，即可依据被测转向轮定位参数前束、外倾角、主销内倾角、主销后倾角与位移量之间的函数关系，由记录计算装置准确面迅速地得出上述参数。适于产量较大的车辆制造厂在线调整检测及大修进出厂检测的需要。

Description

汽车转向轮定位参数快速测量方法及装置

本发明属于车辆转向性能测试技术领域，具体地讲涉及一种汽车转向轮定位参数快速测量方法及装置。

汽车转向轮定位参数的测量，对国内来说，目前主要依靠光束水准车轮定位仪为主。如中国武汉市汽车研究所生产销售的GCD-I型光束水准车轮定位仪，从该产品使用说明书中可知该仪器依装在转向轮上的支架配以水准仪、聚光器，通过一定的操作方法来测量转向轮的前束、外倾角、主销内倾角和主销后倾角，以及前后车轮相对几何位置关系。此类仪器及其测量方法的优点是测量精度高，造价低；其缺点是测量速度慢，不适于产量较大的车辆制造厂在线调整检测及修理厂进出厂检测。国内外一些企业也曾研制了数字显示的转向轮定位参数测量系统，如中国台湾车安科技有限公司生产销售的电脑四轮定位仪，从该产品介绍说明书可知其仍未脱离开安装在车轮上的支架及测量过程中有关调水平等操作，故其测量速度仍无法满足制造下线检测及大修进出厂的检测需要。

本发明的目的是提出一种汽车转向轮定位参数快速测量方法及装置，使转向轮定位参数前束、外倾角、主销内倾角、主销后倾角等用该方法及装置能准确而迅速地得以测量。

本发明的目的是通过下述的方法和装置实现的。

一种汽车转向轮定位参数快速测量方法，它包括下列步骤：

(1)将汽车转向轮配置在转盘的动盘上，并使各转向轮处于回正状态；

(2)分别调节用于测量各转向轮侧面的每组位移传感器触头A、B、C处于与该车纵轴线平行的铅垂平面上，使其伸出量相同并视为零位，其中三个位移传感器触头A、B、C的位置关系布置成：B、C两触头在同一水平线上，O为BC之中点，OA⊥BC，且OA＝OB＝OC＝R；

(3)将上述调整好的各组位移传感器触头A、B、C同步移向各被测转向轮，使之与被测转向轮侧面接触并产生位移量，并根据以下数学式计算出该车各转向轮的外倾角及前束值： ${\mathrm{\α}}_1=\mathrm{arctg}\frac{2a_1-c_1-b_1}{2R}$ ${\mathrm{\α}}_2=\mathrm{arctg}\frac{2a_2-c_2-b_2}{2R}$ $\mathrm{\δ}=D\·\frac{(c_1+c_2)-(b_1+b_2)}{2R}$ 其中：α₁为左转向轮的外倾角，

  α₂为右转向轮的外倾角，

  δ为车轮外边缘处的前束值，

   D为转向轮直径，

   R为各组传感器触头A、B、C到其布置中心点O的距离，即OA＝OB＝OC＝R，

   a₁、b₁、c₁为测量左转向轮的传感器触头A、B、C产生的位移量，

   a₂、b₂、c₂为测量右转向轮的传感器触头A、B、C产生的位移量；

  (4)使各转向轮由回正状态向左转θ角，测出各组传感器触头此时的位移量；再使各转向轮由回正状态向右转θ角，测出各组传感器触头此时的位移量，并根据下列数学式计算出被测转向轮的主销后倾角和主销内倾角： ${\mathrm{\γ}}_1=\arcsin \frac{\sin \left[\frac{1}{2}(\mathrm{arctg}\frac{{2a}_{11}-c_{11}-b_{11}}{2R}-\mathrm{arctg}\frac{{2a}_{12}-c_{12}-b_{12}}{2R})\right]}{\sin \mathrm{\θ}}$ ${\mathrm{\γ}}_2=\arcsin \frac{\sin \left[\frac{1}{2}(\mathrm{arctg}\frac{{2a}_{22}-c_{22}-b_{22}}{2R}-\mathrm{arctg}\frac{2a_{21}-c_{21}-b_{21}}{2R})\right]}{\sin \mathrm{\θ}}$ ${\mathrm{\β}}_1=\arcsin \sqrt{0.5-\sqrt{{0.5}^2-\{\frac{\sin [\frac{1}{2}(\mathrm{arctg}\frac{{2a}_{11}-c_{11}-b_{11}}{2R}+\mathrm{arctg}\frac{{2a}_{12}-c_{12}-b_{12}}{2R})-\mathrm{arctg}\frac{{2a}_1-c_1-b_1}{2R}]}{1-\mathrm{Cos\θ}}{\}}^2}}$ ${\mathrm{\β}}_2=\arcsin \sqrt{0.5-\sqrt{0.5^2-\{\frac{\sin [\frac{1}{2}(\mathrm{arctg}\frac{{2a}_{21}-c_{21}-b_{21}}{2R}+\mathrm{arctg}\frac{{2a}_{22}-c_{22}-b_{22}}{2R})-\mathrm{arctg}\frac{{2a}_2-c_2-b_{2]}}{2R}}{1-\mathrm{Cos\θ}}{\}}^2}}$ 其中：γ₁为左转向轮的主销后倾角；

  γ₂为右转向轮的主销后倾角；

  β₁为左转向轮的主销内倾角；

  β₂为右转向轮的主销内倾角；

  a₁₁、b₁₁、c₁₁为左转向轮由回正状态向左转θ角时，传感器触头A、B、C产生的位移量；

a₁₂、b₁₂、c₁₂为左转向轮由回正状态向右转θ角时，传感器触头A、B、C产生的位移量；

a₂₁、b₂₁、c₂₁为右转向轮由回正状态向左转θ角时，传感器触头A、B、C产生的位移量；

a₂₂、b₂₂、c₂₂为右转向轮由回正状态向右转θ角时，传感器触头A、B、C产生的位移量。

该方法中每组位移传感器触头A、B、C的布置中心点O的高度可调节与被测转向轮的中心等高或者重合，以便于传感器触头可靠地感应被测转向轮侧壁对应点位移量而不产生偏差。

该方法中被测转向轮由回正状态向左右转动的角度范围一般为θ＝10°～30°，最好取θ＝20°，此时测量精度较高。

实现上述方法的测量装置包括放置被测汽车转向轮于其上的各个转盘，转盘由定盘1和动盘2构成，其间安装有测量转向轮转角的角度传感器6，其特征在于动盘2上设计有支架7，支架7上连接有三个测量汽车转向轮侧壁的位移传感器14，三个位移传感器14的触头A、B、C之间的位置关系为：B、C在同一水平线上，O为BC的中点，OA⊥BC，且OA＝OB＝OC＝R；各位移传感器14和角度传感器6的感应信号由信号线输入到记录计算装置16。

该装置中与三个位移传感器14相连的支架7在垂直方向和(或)水平方向的移动是可以调节的，以便于位移传感器14更好地接触转向轮侧壁。

由于本发明不需在被测汽车转向轮上安装支架等繁锁操作，只要将汽车转向轮置于本装置的动盘上，通过预先调节好的位移传感器和角度传感器感应被测转向轮侧壁在静止情况下处于回正状态时及向左右转动θ角时的位移量，就能根据位移量与定位参数之间的固有关系，通过记录计算装置对信号的比较、处理和计算马上得出所需参数，因而能够实现快速测量的目的。

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明：

图1是一个汽车转向轮定位参数快速测量装置的一种结构示意图，各个转向轮所用测量装置结构相同。

图2是图1的M向局部示意图。

该汽车转向轮定位参数快速测量装置的定盘1和动盘2之间装有一角度传感器6，可感知转向轮的转角，并可根据预先规定的转角值θ而发出采样或计算指令。在动盘2上设计了一块与其连为一体的延伸板5，支架7安装在延伸板5上，这样可以减小动盘2的尺寸，使结构更紧凑。支架7的高度可在一定范围内任意调整，如采用液压、气压或机械传动来实现高度的调整，以适应测量各种不同规格、型号的转向轮。支架7上水平安装有传动缸12来实现支架7的水平移动，传动方式也可采用液压、气压或机械等多种自控方式。传动缸12可依靠托板11和固定罩13固定，在其轴的端部依外球面球轴承10连接有轮胎定位支架9。轮胎定位支架9上布置有三个位移传感器14的触头A、B、C，触头A、B、C之间的位置关系满足：B、C在同一水平线上，O为BC的中点，OA⊥BC，且OA＝OB＝OC＝R，本装置中O点取在轮胎定位支架9与传动缸12联接的中心线上。三个位移传感器14本体由安装在传动缸12轴的另一端上的传感器固定支座15固定。而轮胎定位支架9靠穿过传感器固定支座15的限位螺栓8限位，使其在一定范围内有位移量而又不能任意大幅度摆动。轮胎定位支架9上对应于三个位移传感器触头A、B、C的三条半径OA、OB、OC方向等半径地设计有三个滚筒4来与被测转向轮17接触，滚筒4由螺栓3固定，其接触产生的位移量由对应的位移传感器14测出。三个位移传感器14和一个角度传感器6的感应信号通过信号线输入到记录计算装置16进行处理。

本装置可对单个或多个转向轮进行快速测量，也可将两个本装置安装在同一轨道上，其间距依被测车轮轮距之不同可调整，从而可同时快速测量车辆的左右转向轮定位参数，实现车辆制造下线检测及大修进出厂检测的需要。

测量时，先调整三个滚筒4使之处于同一铅垂平面，三个位移传感14所示之值也同时调整相同并认为是零位，并且调整支架7使传动缸12的轴线与动盘2间的垂直距离等于被测转向轮17的静力半径，即轮胎定位支架9之中心点O与动盘2间的垂直距离等于被测转向轮17的静力半径。然后将被测转向轮17以与三个滚筒4所形成的铅垂平面平行的方向驶入动盘2之上，此时传动缸12的轴线正好与被测车辆纵轴线垂直。再使传动缸轴向车轮方向移动，使三个滚筒贴在被测转向轮之凸起平面上。因转向轮有外倾角和前束，则三个滚筒4形成的平面位置已不是原来的铅垂平面，而是因外球面球轴承10的作用，依其外倾角及前束所形成的实际空间平面而摆放了。这样三个位移传感器必然有位移量的变化，测得其变化量，即可依据以前述三角函数为主的计算公式，通过记录计算装置16马上得出前束及外倾角参数。

而当被测转向轮17在制动状态下向左、右转动某一规定角度θ时，例如θ＝20°时，转盘上的角度传感器可感知其转动方向和转角大小，同时轮胎定位支架9除可与动盘2同步转动外，因主销倾角的存在使车轮倾角发生变化，三个位移传感器的位移量也随之发生相应的具有一定关系的变化，测得其位移量并依据以前述三角函数为主的计算公式，通过记录计算装置16即可得出被测转向轮17的主销内倾角及主销后倾角。

Claims (10)

1.一种汽车转向轮定位参数快速测量方法，它包括下列步骤：

(1)将汽车转向轮配置在转盘的动盘上，并使各转向轮处于回正状态；

(2)分别调节用于测量各转向轮侧面的每组位移传感器触头A、B、C处于与该车纵轴线平行的铅垂平面上，使其伸出量相同并视为零位，其中三个位移传感器触头A、B、C的位置关系布置成：B、C两触头在同一水平线上，O为BC之中点，OA⊥BC，且OA＝OB＝OC＝R；

(3)将上述调整好的各组位移传感器触头A、B、C同步移向各被测转向轮，使之与被测转向轮侧面接触并产生位移量，并根据以下数学式计算出该车各转向轮的外倾角及前束值： ${\mathrm{\α}}_1=\mathrm{arctg}\frac{2a_1-c_1-b_1}{2R}$ ${\mathrm{\α}}_2=\mathrm{arctg}\frac{2a_2-c_2-b_2}{2R}$ $\mathrm{\δ}=D\·\frac{(c_1+c_2)-(b_1+b_2)}{2R}$ 其中：α₁为左转向轮的外倾角，

  α₂为右转向轮的外倾角，

  δ为车轮外边缘处的前束值，

  D为转向轮直径，

  R为各组传感器触头A、B、C到其布置中心点O的距离，即OA＝OB＝OC＝R，

  a₁、b₁、c₁为测量左转向轮的传感器触头A、B、C产生的位移量，

  a₂、b₂、c₂为测量右转向轮的传感器触头A、B、C产生的位移量；

  (4)使各转向轮由回正状态向左转θ角，测出各组传感器触头此时的位移量；再使各转向轮由回正状态向右转θ角，测出各组传感器触头此时的位移量，并根据下列数学式计算出被测转向轮的主销后倾角和主销内倾角： ${\mathrm{\γ}}_1=\arcsin \frac{\sin \left[\frac{1}{2}(\mathrm{arctg}\frac{{2a}_{11}-c_{11}-b_{11}}{2R}-\mathrm{arctg}\frac{{2a}_{12}-c_{12}-b_{12}}{2R})\right]}{\sin \mathrm{\θ}}$ ${\mathrm{\γ}}_2=\arcsin \frac{\sin \left[\frac{1}{2}(\mathrm{arctg}\frac{{2a}_{22}-c_{22}-b_{22}}{2R}-\mathrm{arctg}\frac{2a_{21}-c_{21}-b_{21}}{2R})\right]}{\sin \mathrm{\θ}}$ ${\mathrm{\β}}_1=\arcsin \sqrt{0.5-\sqrt{{0.5}^2-\{\frac{\sin [\frac{1}{2}(\mathrm{arctg}\frac{{2a}_{11}-c_{11}-b_{11}}{2R}+\mathrm{arctg}\frac{{2a}_{12}-c_{12}-b_{12}}{2R})-\mathrm{arctg}\frac{{2a}_1-c_1-b_1}{2R}]}{1-\mathrm{Cos\θ}}{\}}^2}}$ ${\mathrm{\β}}_2=\arcsin \sqrt{0.5-\sqrt{0.5^2-\{\frac{\sin [\frac{1}{2}(\mathrm{arctg}\frac{{2a}_{21}-c_{21}-b_{21}}{2R}+\mathrm{arctg}\frac{{2a}_{22}-c_{22}-b_{22}}{2R})-\mathrm{arctg}\frac{{2a}_2-c_2-b_{2]}}{2R}}{1-\mathrm{Cos\θ}}{\}}^2}}$ 其中：γ₁为左转向轮的主销后倾角；

  γ₂为右转向轮的主销后倾角；

  β₁为左转向轮的主销内倾角；

  β₂为右转向轮的主销内倾角；

  a₁₁、b₁₁、c₁₁为左转向轮由回正状态向左转θ角时，传感器触头A、B、C产生的位移量；

a₁₂、b₁₂、c₁₂为左转向轮由回正状态向右转θ角时，传感器触头A、B、C产生的位移量；

a₂₁、b₂₁、c₂₁为右转向轮由回正状态向左转θ角时，传感器触头A、B、C产生的位移量；

a₂₂、b₂₂、c₂₂为右转向轮由回正状态向右转θ角时，传感器触头A、B、C产生的位移量。

2.根据权利要求1所述的汽车转向轮定位参数快速测量方法，其特征在于所说步聚(2)中每组位移传感器触头A、B、C的布置中心点O的高度可调节与被测转向轮的中心等高。

3.根据权利要求1或2所述的汽车转向轮定位参数快速测量方法，其特征在于所说的步聚(4)中被测转向轮由回正状态向左右转动的角度范围为：θ＝10°～30°。

4.根据权到要求1或2所述的汽车转向轮定位参数快速测量方法，其特征在于所说的步骤(4)中被测转向轮由回正状态向左右转动的角度为θ＝20°。

5.一种使用权利要求1所述方法而专门设计的测量装置，包括放置被测汽车转向轮于其上的各个转盘，转盘由定盘(1)和动盘(2)构成，其间安装有测量转向轮转角的角度传感器(6)，其特征在于动盘(2)上设计有支架(7)，支架(7)上连接有三个测量汽车转向轮侧壁的位移传感器(14)，三个位移传感器(14)的触头A、B、C之间的位置关系为：B、C在同一水平线上，O为BC的中点，OA⊥BC，且OA＝OB＝OC＝R；各位移传感器(14)和角度传感器(6)的感应信号由信号线输入到记录计算装置(16)。

6.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于所说的支架(7)是高度可调节的支架。

7.根据权利要求5或6所述的测量装置，其特征在于所说的支架(7)是可在动盘(2)上水平移动的支架。

8.根据权利要求5或6所述的测量装置，其特征在于所说的三个位移传感器(14)的触头A、B、C布置在轮胎定位支架(9)上，轮胎定位支架(9)通过球面轴承(10)与安装在支架(7)上的水平传动缸(12)连接，轮胎定位支架(9)上与三个位移传感器触头A、B、C位置关系对应地设计有三个滚筒(4)来与被测轮胎接触，滚筒(4)的接触位移量由对应的位移传感器触头反映出来。

9.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于所说的支架(7)可以设计在与动盘(2)为一体的延伸板(5)上。

10.根据权利要求8所述的测量装置，其特征在于所说的支架(7)可以设计在与动盘(2)为一体的延伸板(5)上。

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