CN109323871A - 开槽球柱销定向弧形臂单体四轮定位仪检定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开槽球柱销定向弧形臂单体四轮定位仪检定装置，属于汽车保修检测设备的检定装置。水平转角驱动测量部分与底部支撑做部分中的底部支撑的上平面用螺栓固定联接，球面万向部分中的内球面下座下平面与水平转角驱动测量部分中的直驱电机上部平面固定连接；弧形臂摆臂驱动测量部分中的主销连接游标尺的中孔与球面万向部分中的模拟主销的轴部无隙滑动配合连接，弧形臂摆臂驱动测量部分中的摆臂固定座的下平面与水平转角驱动测量部分固定联接。优点是结构紧凑、重量相对较轻、成本低，检测精度满足相关标准要求的检验装置，用于对四轮定位仪生产企业出厂产品检验和市场上正在应用的四轮定位仪进行计量校准。

Description

开槽球柱销定向弧形臂单体四轮定位仪检定装置

技术领域

本发明涉及交通运输领域一种汽车保修检测设备的检定装置，具体的说，它涉及一种开槽球柱销定向弧形臂单体四轮定位仪检定装置。

背景技术

汽车车轮定位参数的合理匹配是保证操控性的重要条件，任何一项失准便会导致车辆轮胎磨损加剧、油耗上升、安全性下降等，更严重会高速爆胎生成恶性交通事故致使生命财产受重大损失。

四轮定位仪是检验车轮定位参数最主要的检测设备，广泛应用在汽车生产企业和汽车后市场。然而不论是其生产过程还是使用过程，目前都难以对各种四轮定位仪进行精确校准，无法保证其量值传递的准确性。最重要的四个车轮定位参数是前束角、车轮外倾角、主销内倾角和主销后倾角。其中前束角和车轮外倾角可以直接测量，校准也相对简单。主销内倾角和主销后倾角不能由四轮定位仪的传感器直接测量，而是通过间接测量由相应的数学模型计算得到的。这个表达空间关系的数学模型极其复杂，无法化成直接关系的数学表达式，需要忽略很多影响相对小的参数才能实际应用。这样造成表达式多种多样，对检测数据的准确性影响很大，可见这两个参数的校准非常重要。目前，四轮定位仪的便携式检验装置主要有以下四种：

1、长春市吉尔科技有限公司的《整体型车载数显式四轮定位仪的检定装置》，发明专利号：ZL 200710055868.1，该装置在使用中存在以下问题：

(1)采用弧形导轨调整主销内倾角和主销后倾角，该弧形导轨加工精度高，增加了加工成本；

(2)通过丝杠螺母调整主销倾角角度，该套传动机构增加了设备重量和加工成本；

(3)模拟主销下端通过上转向又与十字轴连接，增加了连接环节，由于该设备要求模拟主销轴线通过十字轴中心，因此装配难度较大。

2、长春市吉尔科技有限公司的《携型数显式汽车四轮定位仪的检定装置》，明专利号：ZL 200710055875.1，该装置在使用中存在以下问题：

(1)整体设备体积大，不便于运输；

(2)在零点检验过程中，传感器易出现示数不稳或无示数现象，影响四轮定位仪的检定质量；

(3)上、下滑轨锁紧机构结构复杂，增加了加工、装配成本。

3、吉林大学的《直驱机械臂式单轮主销内倾角和主销后倾角校准装置》，发明专利号：ZL 201510166595.2，该装置存在以下问题：

(1)三个角度都采用直驱电机，由于直驱电机自重较大，所以校准装置整体重量较大；

(2)每个直驱电机都需配套一个驱动器，体积较大；

(3)直驱电机价格较高，导致检定装置成本高。

发明内容

本发明提供一种开槽球柱销定向弧形臂单体四轮定位仪检定装置，以解决现有设备结构复杂、重量大、造价高、不便于运输和推广应用的问题。

本发明采取的技术方案是：包括水平转角驱动测量部分、球面万向部分、弧形臂摆臂驱动测量部分、底部支撑做部分；其中：水平转角驱动测量部分中的底座板的下平面与底部支撑做部分中的底部支撑的上平面用螺栓固定联接，球面万向部分中的内球面下座下平面与水平转角驱动测量部分中的直驱电机上部平面用螺栓一固定连接；弧形臂摆臂驱动测量部分中的主销连接游标尺的中孔与球面万向部分中的模拟主销的轴部无隙滑动配合连接，弧形臂摆臂驱动测量部分中的摆臂固定座的下平面与水平转角驱动测量部分中的底座板的上平面用螺栓二固定联接。

本发明所述水平转角驱动测量部分包括直驱电机和底座板，该直驱电机与底座板螺栓固定连接，且直驱电机的回转轴线与底座板的连接平面垂直。

本发明所述的球面万向部分包括：内球面下座，柱销，内球面上座，开槽球模拟半轴，模拟主销，弧形定位板，顶紧螺栓一，螺栓一，其中：内球面下座的上端面与内球面上座的下端面固定连接，弧形定位板下端插入开槽球模拟半轴中部槽内，并用螺钉固定连接，弧形定位板上端插入模拟主销中部槽内，顶紧螺栓一与模拟主销螺纹连接、且前端与弧形定位板顶接，所述模拟主销下端插入开槽球模拟半轴球面的槽内，柱销通过配合关系插入模拟主销下端的圆柱孔、同时也插入开槽球模拟半轴外球面上的圆柱孔，开槽球模拟半轴和模拟主销都可绕柱销的中心线无隙转动；柱销在开槽球模拟半轴外球面两侧所伸出部分相等，将柱销的伸出部分放入内球面上座的槽内，柱销直径与内球面上座的槽宽无隙配合，沿槽方向可移动，开槽球模拟半轴的外球面与内球面下座的内球面部分及内球面上座的内球面部分无隙配合，且这三个球面同心。

本发明所述内球面上座内部有半个内球面，且在内球面部分开槽，槽的中心平面通过内球面球心且与其下平面垂直。

本发明所述开槽球模拟半轴主体为圆柱体，一端是球心通过圆柱中心线的球，球面中部开槽，槽的截面为矩形，槽的中心面通过圆柱中心线；在开槽球模拟半轴的中部有矩形孔或者其他多边形孔或者圆形孔，孔的中心平面通过圆柱中心线。

本发明所述模拟主销主体为阶梯轴结构，下端一段圆柱面两侧加工为互相平行且相对圆柱中心对称的两个平面，在平面上有圆柱孔与平面垂直且孔中心线与轴中心线相交；轴长度方向中部位置开有长方形孔或者其他多边形或者圆形孔，此孔中心平面过轴中心线。

本发明弧形定位板206侧面形状为圆环的一部分，沿圆弧径向的截面为矩形或者其他多边形或者圆形；

本发明所述弧形臂摆臂驱动测量部分包括：摆臂固定座，编码器，弧型导轨轴，弧型导轨连接件，弧型导轨主尺，主销连接游标尺，紧定螺钉，螺栓二，圆柱销，顶紧螺栓二，螺钉一，螺钉二，其中：摆臂固定座上部孔中心线与其内侧面相垂直，且与底部连接平面平行，弧型导轨连接件为长方体，下端为弧形，与弧形端面垂直方向有圆形孔，编码器通过螺钉一固定在摆臂固定座侧面，弧型导轨轴插入摆臂固定座上部孔内和弧型导轨连接件孔内，圆柱销从弧型导轨轴、弧型导轨连接件中部孔插入，编码器的轴与摆臂固定座上部孔同心，并插入弧型导轨轴的中心孔内，由紧定螺钉顶紧，弧型导轨主尺为相同的两个弧形板，分别与弧型导轨连接件的两侧面由螺钉二固定连接，主销连接游标尺的两外侧面环形槽内面与弧型导轨主尺的两内侧面无隙配合滑动联结，主销连接游标尺与弧型导轨主尺通过顶紧螺栓二锁紧。

本发明所述弧型导轨主尺侧面形状为圆环的一部分，沿圆弧径向截面为矩形或者其他多边形，在圆环侧面有角度标尺刻线，

所述主销连接游标尺为六面体结构，在一对互相平行的平面中部有圆孔，孔的中心线与此两平面垂直；在与此两平面相互垂直的另一对平行平面上，开有圆环形槽。

本发明所述底部支撑部分包括支撑调整螺钉，底部支撑，其中支撑调整螺钉下端支撑在地面上、并通过螺纹连接在底部支撑402的下部钢板上。

本发明与现有技术相比优点在于：

1.针对水平面内的旋转在检测前束角和主销内倾、主销后倾时都要动作而导致使用频次高的特点，采用一个集测试和驱动原件于一身的高精度直驱电机来满足要求；而在使用频次相对较低的主销倾角测量则选择了游标角度尺和编码器来计量角度；这样就改正了使用3个本身自重较大的直驱电机，造成整体重量较大且成本过高的缺点。提供一种结构紧凑、重量相对较轻、自动与手动相结合，成本低检测精度满足相关标准要求更具实用性的检验装置。

2.开槽球模拟半轴与模拟主销通过柱销对心连接，可随意调整两者角度，又由弧形定位板来固定开槽球模拟半轴与模拟主销在任意角，保证在测量主销倾角时同步转动；

3.开槽球模拟半轴的外球面与内球面上座、内球面下座结合，可令模拟主销中线在汽车两正交的纵向平面内的投影可与水平面成任意角度；柱销在内球面上座的槽内沿固定方向滑动，可使模拟主销随着内球面下座绕自身圆柱中线转动，而且模拟主销中线在汽车两正交的纵向平面内的投影位置不变，由此相对简单的结构实现了主销倾角的检测；

4.由主销内倾角设定值和主销后倾角设定值计算可得到弧型导轨主尺和主销连接游标尺组成的自制角度游标尺应调整到的数值。

综上，本发明提供了一种结构紧凑、重量相对较轻、成本低检测精度满足相关标准要求的检验装置，采用开槽球、分体开槽内球面、柱销定向和弧形臂的万向结构配合一个直驱电机、一个编码器和一个自制游标角度尺来检定四轮定位仪，能模拟形成连续可调的前束角、车轮外倾角、主销内倾角和主销后倾角，其中前束数值可通过直驱电机反馈信号获得、主销后倾角由编码器返回信号获得，主销内倾角由自制角度游标尺和编码器读数计算得到；用于对四轮定位仪生产企业出厂产品检验和市场上正在应用的四轮定位仪进行计量校准。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明水平转角驱动测量部分的结构示意图；

图3是本发明球面万向部分的结构示意图；

图4是图3的B-B剖视图；

图5是本发明弧形臂摆臂驱动测量部分的结构示意图；

图6是本发明编码器安装的结构示意图；

图7是图6的C-C剖面图；

图8是本发明内球面下座、柱销、开槽球模拟半轴和模拟主销的结构示意图；

图9本发明球面万向部分立体图；

图10是本发明底部支撑部分的结构示意图；

图中：1.水平转角驱动测量部分，2.球面万向部分，3.弧形臂摆臂驱动测量部分，4为底部支撑部分；101.底座板，102.直驱电机，201.内球面下座，202.柱销，203.内球面上座，204.开槽球模拟半轴，205.模拟主销，206.弧形定位板，207.顶紧螺栓一，208.螺栓一，301.摆臂固定座，302.编码器，303.弧型导轨轴，304.弧型导轨连接件，305.弧型导轨主尺，306.主销连接游标尺，307.紧定螺钉，308.螺栓二，309.圆柱销，310.顶紧螺栓二，311.螺钉一，312.螺钉二，401支撑调整螺钉，402底部支撑。

具体实施方式

如图1所示，包括水平转角驱动测量部分1、球面万向部分2、弧形臂摆臂驱动测量部分3、底部支撑做部分4；其中：水平转角驱动测量部分1中的底座板101的下平面与底部支撑做部分4中的底部支撑402的上平面用螺栓固定联接；球面万向部分2中的内球面下座201下平面与水平转角驱动测量部分1中的直驱电机102上部平面用螺栓一208固定连接；弧形臂摆臂驱动测量部分3中的主销连接游标尺306的中孔与球面万向部分2中的模拟主销205的轴部无隙滑动配合连接；弧形臂摆臂驱动测量部分3中的摆臂固定座301的下平面与水平转角驱动测量部分1中的底座板101的上平面用螺栓二308固定联接；

如图2所示，所述水平转角驱动测量部分1包括直驱电机102和底座板101，该直驱电机102与底座板101螺栓固定连接，且直驱电机102的回转轴线与底座板101的连接平面垂直，直驱电机2既是驱动原件又是测量元件，其反馈角度值即是前束角测量值；

如图3、图4所示，所述的球面万向部分2包括：内球面下座201，柱销202，内球面上座203，开槽球模拟半轴204，模拟主销205，弧形定位板206，顶紧螺栓一207，螺栓一208，其中：

内球面下座201的上端面与内球面上座203的下端面固定连接，弧形定位板206下端插入开槽球模拟半轴204中部槽内，并用螺钉固定连接，弧形定位板206上端插入模拟主销205中部槽内，可在槽内无隙滑动，顶紧螺栓一207与模拟主销205螺纹连接、且前端与弧形定位板206顶接，通过采用螺纹顶紧或松开方式，可以使开槽球模拟半轴204和模拟主销205空间关系相对固定或变动；

所述模拟主销205下端两平面部分依配合关系插入开槽球模拟半轴204球面的槽内，柱销202通过配合关系插入模拟主销205下端的圆柱孔、同时也插入开槽球模拟半轴204外球面上的圆柱孔，开槽球模拟半轴204和模拟主销205都可绕柱销202的中心线无隙转动；柱销202在开槽球模拟半轴204外球面两侧所伸出部分相等，将柱销202的伸出部分放入内球面上座203的槽内，柱销202直径与内球面上座203的槽宽无隙配合，沿槽方向可移动，开槽球模拟半轴204的外球面与内球面下座201的内球面部分及内球面上座203的内球面部分无隙配合，且这3个球面同心；

所述内球面上座203内部有半个内球面，且在内球面部分开槽，槽的中心平面通过内球面球心且与其下平面垂直；

所述开槽球模拟半轴204主体为圆柱体，一端是球心通过圆柱中心线的球，球面中部开槽，槽的截面为矩形，槽的中心面通过圆柱中心线；在开槽球模拟半轴204的中部有矩形孔或者其他多边形孔或者圆形孔，孔的中心平面通过圆柱中心线；

所述模拟主销205主体为阶梯轴结构，下端一段圆柱面两侧加工为互相平行且相对圆柱中心对称的两个平面，在平面上有圆柱孔与平面垂直且孔中心线与轴中心线相交；轴长度方向中部位置开有长方形孔或者其他多边形或者圆形孔，此孔中心平面过轴中心线；

所述弧形定位板206侧面形状为圆环的一部分，沿圆弧径向的截面为矩形或者其他多边形或者圆形；

如图5、图6和图7所示，所述弧形臂摆臂驱动测量部分3包括：摆臂固定座301，编码器302，弧型导轨轴303，弧型导轨连接件304，弧型导轨主尺305，主销连接游标尺306，紧定螺钉307，螺栓二308，圆柱销309，顶紧螺栓二310，螺钉一311，螺钉二312，其中：

摆臂固定座301上部孔中心线与其内侧面相垂直，且与底部连接平面平行，弧型导轨连接件304为长方体，下端为弧形，与弧形端面垂直方向有圆形孔，此孔的中心线与两个互相平行端面垂直，另一方向的两个平行平面与这两个平行端面互相垂直；

摆臂固定座301的下平面用螺栓二308连接固定在底座板101的上平面上，编码器302通过螺钉一311固定在摆臂固定座301侧面，

弧型导轨轴303插入摆臂固定座301上部孔内和弧型导轨连接件304孔内，圆柱销309从弧型导轨轴303、弧型导轨连接件304两件中部孔插入，使两个件空间关系相对固定；编码器302的轴与摆臂固定座301上部孔同心，并插入弧型导轨轴303的中心孔内，由紧定螺钉307顶紧，弧型导轨主尺305为相同的两个弧形板，分别与弧型导轨连接件304的两侧面由螺钉二312固定连接，主销连接游标尺306的两外侧面环形槽内面与弧型导轨主尺305的两内侧面无隙配合滑动联结，主销连接游标尺306与弧型导轨主尺305通过顶紧螺栓二310锁紧。主销连接游标尺306的孔与模拟主销205的轴部无隙配合滑动连接。

所述弧型导轨主尺305侧面形状为圆环的一部分，沿圆弧径向截面为矩形或者其他多边形，在圆环侧面有角度标尺刻线，

所述主销连接游标尺306为六面体结构，在一对互相平行的平面中部有圆孔，孔的中心线与此两平面垂直；在与此两平面相互垂直的另一对平行平面上，开有圆环形槽。

所述底部支撑部分4包括支撑调整螺钉401，底部支撑402，支撑调整螺钉401下端支撑在地面上、并通过螺纹连接在底部支撑402的下部钢板上，调整四个支撑调整螺钉401，可使底座板101的上平面水平。

工作原理：

首先要对整机进行调平工作，调整支撑调整螺钉401使底座板101的上平面水平，调整模拟主销205角度使其中心线与水平面垂直，使开槽球模拟半轴204的中心线与水平面平行；

前束和车轮外倾角检测操作方法如下：

将模拟轮毂或者目标靶板安装在开槽球模拟半轴204轴端，操控直驱电机102，使其转动到设定角度，对比四轮定位仪读数，即可检测前束角；调整主销连接游标尺306到预定角度，用顶紧螺栓二310锁紧，对比四轮定位仪读数，即可检测车轮外倾角；

主销内倾角、主销后倾角检测操作方法如下：

调整使模拟主销205中心线与水平面垂直，开槽球模拟半轴204的中心线与水平面平行。此时主销后倾和内倾为零，与四轮定位仪读数对比，完成主销零点检测；编码器清零，记录主销连接游标尺306和弧型导轨主尺305组成的游标角度尺零点读数；调整弧型导轨主尺305使主销后倾角到达设定数值，此数值可从编码器信号获得；根据主销后倾角和主销内倾角设定值，计算得到游标角度尺应达到数值，调整主销连接游标尺306，使其达到相应数值，锁紧顶紧螺栓一207和顶紧螺栓二310；操控操控直驱电机102按照四轮定位仪指示动作，进行主销内倾角和主销后倾角检测；与四轮定位仪测得的车轮主销内倾角和主销后倾角相比较，完成四轮定位仪主销内倾角和主销后倾角检测。

Claims (10)

1.一种开槽球柱销定向弧形臂单体四轮定位仪检定装置，其特征在于：包括水平转角驱动测量部分、球面万向部分、弧形臂摆臂驱动测量部分、底部支撑做部分；其中：水平转角驱动测量部分中的底座板的下平面与底部支撑做部分中的底部支撑的上平面用螺栓固定联接，球面万向部分中的内球面下座下平面与水平转角驱动测量部分中的直驱电机上部平面用螺栓一固定连接；弧形臂摆臂驱动测量部分中的主销连接游标尺的中孔与球面万向部分中的模拟主销的轴部无隙滑动配合连接，弧形臂摆臂驱动测量部分中的摆臂固定座的下平面与水平转角驱动测量部分中的底座板的上平面用螺栓二固定联接。

2.根据权利要求1所述的一种开槽球柱销定向弧形臂单体四轮定位仪检定装置，其特征在于：所述水平转角驱动测量部分包括直驱电机和底座板，该直驱电机与底座板螺栓固定连接，且直驱电机的回转轴线与底座板的连接平面垂直。

3.根据权利要求1所述的一种开槽球柱销定向弧形臂单体四轮定位仪检定装置，其特征在于：所述的球面万向部分包括：内球面下座，柱销，内球面上座，开槽球模拟半轴，模拟主销，弧形定位板，顶紧螺栓一，螺栓一，其中：内球面下座的上端面与内球面上座的下端面固定连接，弧形定位板下端插入开槽球模拟半轴中部槽内，并用螺钉固定连接，弧形定位板上端插入模拟主销中部槽内，顶紧螺栓一与模拟主销螺纹连接、且前端与弧形定位板顶接，所述模拟主销下端插入开槽球模拟半轴球面的槽内，柱销通过配合关系插入模拟主销下端的圆柱孔、同时也插入开槽球模拟半轴外球面上的圆柱孔，开槽球模拟半轴和模拟主销都可绕柱销的中心线无隙转动；柱销在开槽球模拟半轴外球面两侧所伸出部分相等，将柱销的伸出部分放入内球面上座的槽内，柱销直径与内球面上座的槽宽无隙配合，沿槽方向可移动，开槽球模拟半轴的外球面与内球面下座的内球面部分及内球面上座的内球面部分无隙配合，且这三个球面同心。

4.根据权利要求3所述的一种开槽球柱销定向弧形臂单体四轮定位仪检定装置，其特征在于：所述内球面上座内部有半个内球面，且在内球面部分开槽，槽的中心平面通过内球面球心且与其下平面垂直。

5.根据权利要求3所述的一种开槽球柱销定向弧形臂单体四轮定位仪检定装置，其特征在于：所述开槽球模拟半轴主体为圆柱体，一端是球心通过圆柱中心线的球，球面中部开槽，槽的截面为矩形，槽的中心面通过圆柱中心线；在开槽球模拟半轴的中部有矩形孔或者其他多边形孔或者圆形孔，孔的中心平面通过圆柱中心线。

6.根据权利要求3所述的一种开槽球柱销定向弧形臂单体四轮定位仪检定装置，其特征在于：所述模拟主销主体为阶梯轴结构，下端一段圆柱面两侧加工为互相平行且相对圆柱中心对称的两个平面，在平面上有圆柱孔与平面垂直且孔中心线与轴中心线相交；轴长度方向中部位置开有长方形孔或者其他多边形或者圆形孔，此孔中心平面过轴中心线。

7.根据权利要求3所述的一种开槽球柱销定向弧形臂单体四轮定位仪检定装置，其特征在于：弧形定位板206侧面形状为圆环的一部分，沿圆弧径向的截面为矩形或者其他多边形或者圆形。

8.根据权利要求1所述的一种开槽球柱销定向弧形臂单体四轮定位仪检定装置，其特征在于：所述弧形臂摆臂驱动测量部分包括：摆臂固定座，编码器，弧型导轨轴，弧型导轨连接件，弧型导轨主尺，主销连接游标尺，紧定螺钉，螺栓二，圆柱销，顶紧螺栓二，螺钉一，螺钉二，其中：摆臂固定座上部孔中心线与其内侧面相垂直，且与底部连接平面平行，弧型导轨连接件为长方体，下端为弧形，与弧形端面垂直方向有圆形孔，编码器通过螺钉一固定在摆臂固定座侧面，弧型导轨轴插入摆臂固定座上部孔内和弧型导轨连接件孔内，圆柱销从弧型导轨轴、弧型导轨连接件中部孔插入，编码器的轴与摆臂固定座上部孔同心，并插入弧型导轨轴的中心孔内，由紧定螺钉顶紧，弧型导轨主尺为相同的两个弧形板，分别与弧型导轨连接件的两侧面由螺钉二固定连接，主销连接游标尺的两外侧面环形槽内面与弧型导轨主尺的两内侧面无隙配合滑动联结，主销连接游标尺与弧型导轨主尺通过顶紧螺栓二锁紧。

9.根据权利要求8所述的一种开槽球柱销定向弧形臂单体四轮定位仪检定装置，其特征在于：所述弧型导轨主尺侧面形状为圆环的一部分，沿圆弧径向截面为矩形或者其他多边形，在圆环侧面有角度标尺刻线；

所述主销连接游标尺为六面体结构，在一对互相平行的平面中部有圆孔，孔的中心线与此两平面垂直；在与此两平面相互垂直的另一对平行平面上，开有圆环形槽。

10.根据权利要求1所述的一种开槽球柱销定向弧形臂单体四轮定位仪检定装置，其特征在于：所述底部支撑部分包括支撑调整螺钉，底部支撑，其中支撑调整螺钉下端支撑在地面上、并通过螺纹连接在底部支撑的下部钢板上。