CN110500985A - 一种车轮转角测量装置和插秧机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车轮转角测量装置和插秧机，包括角度传感器组件、连接机构和振动补偿组件；角度传感器组件包括角度传感器，角度传感器用于测量车轮的转角；连接机构包括角度传感器连接杆、中间连接杆和连接架；角度传感器连接杆的一端与角度传感器的转轴连接，另一端与中间连接杆的一端连接，中间连接杆的另一端与连接架的一端连接，连接架的另一端用于与前桥箱体连接；振动补偿组件包括弹性部件；弹性部件的一端用于与车身连接，另一端与角度传感器连接，角度传感器还用于与前桥支架支撑板滑动连接。本发明结构简单、易于安装，并且综合考虑了车轮振动以及车轮倾角，解决了车轮转角测量装置安装困难，提高了测量精度。

Description

一种车轮转角测量装置和插秧机

技术领域

本发明属于农机车轮转角测量技术领域，具体涉及车轮转角测量装置和插秧机。

背景技术

随着精准农业的发展，乘坐式插秧机自动导航系统作为农业智能装备的重点，应用越来越广泛。主要应用于插秧作业,旨在减轻劳动强度,降低劳动成本,提高插秧机作业质量,促进劳动生产率提高。自动导航系统是通过控制转向油缸活塞杆的位置，实现插秧机运动轨迹控制。通常车轮对中时，车轮轴线与车身中轴线平行。当车轮转动后，车轮轴线与车身中轴线的夹角即为车轮转角。车轮转角测量作为自动导航系统自动转向单元的一部分，是影响自动导航精度的重要因素之一。通过实时监测车轮的转角，达到自动识别、纠偏等工作，插秧机可以精确的沿着插秧路径前进。

目前已经有了不同的技术手段进行自动导航系统车轮转角的测量，常用的车轮转角测量方法有角度传感器直接测量法、位移式间接转角测量法和四连杆式间接转角测量法等3种。例如2014年公开的公开号为CN103900496A的专利,通过连杆机构与农机转向机构连接,将农机转向油缸的直线运动转换成角度传感器轴转动,或将农机转向臂的摆动转换成角度传感器轴转动。2017年公开的公开号为CN206634060U的中国专利，通过连杆组件一端与角度传感器铰接,另一端与转向节的主销盖板铰接,以将转向节的主销盖板随车轮做出的摆动运动,转化为角度传感器的转轴的旋转运动。

但在科研试验与工程实践中发现，为了防止插秧过程中工作中，扬尘、淤泥等影响车轮整体的润滑以及寿命，大多数的插秧机车轮转向装置都采用密封式，这就导致了前桥空间窄、小。从而导致上述的技术发明角度传感器安装困难，整体结构复杂且受车辆与安装位置限制无法广泛推广，通用性低。而且这些技术都没有考虑车轮与车轮轴的综合倾角、车轮上下振动的缓冲补偿问题，在实际试验中，整体结构变形甚至导致角度传感器转轴断裂，大大影响了测量精度。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种车轮转角测量装置，至少解决上述问题之一。该装置结构简单、易于安装，并且综合考虑了车轮振动以及车轮倾角，解决了车轮转角测量装置安装困难，提高了测量精度。

本发明还提供一种包括该车轮转角测量装置的插秧机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种车轮转角测量装置，包括角度传感器组件、连接机构和振动补偿组件；

所述角度传感器组件包括角度传感器，所述角度传感器用于测量车轮的转角；

所述连接机构包括角度传感器连接杆、中间连接杆和连接架；所述角度传感器连接杆的一端与角度传感器的转轴连接，另一端与中间连接杆的一端连接，中间连接杆的另一端与连接架的一端连接，连接架的另一端用于与前桥箱体连接；

所述振动补偿组件包括弹性部件；所述弹性部件的一端用于与车身连接，另一端与角度传感器连接，所述角度传感器还用于与前桥支架支撑板滑动连接。

上述方案中，所述角度传感器组件还包括L型支架；所述振动补偿组件还包括滑块和滑块导轨；

所述角度传感器安装在L型支架的一侧，L型支架的另一侧与滑块连接，滑块与滑块导轨滑动连接，滑块导轨与前桥支架支撑板连接。

进一步的，还包括延伸板；所述滑块导轨与延伸板的一侧连接，延伸板的另一侧与前桥支架支撑板连接。

上述方案中，所述角度传感器连接杆的另一端设有铰接孔，角度传感器连接杆的另一端通过第一带柄轴承与中间连接杆的一端连接，第一带柄轴承安装在铰接孔，所述中间连接杆的另一端通过第二带柄轴承与连接架的一端连接。

上述方案中，所述连接架为Z型连接架，连接架的一端设有通孔，另一端设有固定段；所述第二带柄轴承安装在通孔；所述固定段通过夹板组与前桥箱体连接。

进一步的，所述夹板组包括第一夹板、第二夹板和紧固组件；所述紧固组件包括螺栓和螺母；所述第一夹板位于固定段的上面，第二夹板位于固定段的下面；第一夹板和第二夹板位置对应，且通过螺栓和螺母连接。

上述方案中，所述弹性部件为弹簧。

上述方案中，所述角度传感器的转轴角度与车轮转角满足以下关系：

系数P₀＝n、

式中：

a为角度传感器轴线到铰接孔轴线距离，

b为两个带柄轴承轴心距离，

c为连接架通孔轴线到车轮转轴轴线的距离，

d为角度传感器转轴轴心到车轮转轴轴心的距离，

为角度传感器转轴转角，

ψ为车轮转轴的转角，

α为车轮转过的角度，

θ为车轮转轴相对车轮的综合倾角，

β为车轮转轴相对车轮的内倾角，

γ为车轮转轴相对车轮的后倾角，

其中θ、β和γ可以从车辆手册中查到。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明结构简单、易于安装，并且综合考虑了车轮振动以及车轮倾角，解决了车轮转角测量装置安装困难，提高了测量精度。

2.本发明通过带柄轴承连接各杆，形成一个连杆式测量机构，间接测量出车轮转角，提高测量精度。

3.本发明还装有振动补偿组解决了通过带柄轴承连接的整体机构，在车轮上下振动下容易变形的问题，进一步提高测量精度。

4.本发明所述角度传感器的转轴角度与车轮转角的关系式综合考虑了车轮的倾角，得到的转角信息更加精准。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明一实施方式的车轮转角测量装置安装在车身的结构示意图；

图2为本发明一实施方式的所述的车轮转角测量装置的结构示意图；

图3为本发明一实施方式的连接架的结构示意图；

图4为本发明一实施方式的中间连接杆的结构示意图；

图5为本发明一实施方式的角度传感器连接杆的结构示意图；

图6为本发明一实施方式的L型支架的结构示意图。

图中：1.角度传感器组件、1a.角度传感器、1b.L型支架、1b-1.固定孔、1b-2.定位孔、1b-3.连接孔、2.连接机构、2a.角度传感器连接杆、2a-1.铰接孔、2a-2.角度传感器转轴孔、2b.中间连接杆、2b-1.带柄轴承、2b-2.连接杆、2c.连接架、2c-1.通孔、2c-2.固定段、3.夹板组、3a.第一夹板、3b.第二夹板、3c.紧固组件、4.前桥箱体、5.车轮转轴、6.前桥支架支撑板、7.车身、8.振动补偿组件、8a.滑块、8b.滑块导轨、8c.弹簧、8d.延伸板。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

图1和2所述为本发明所述车轮转角测量装置的一种较佳实施方式，所述车轮转角测量装置包括角度传感器组件1、连接机构2和振动补偿组件8；

所述角度传感器组件1包括角度传感器1a，所述角度传感器1a用于测量车轮的转角；

所述连接机构2包括角度传感器连接杆2a、中间连接杆2b和连接架2c；所述角度传感器连接杆2a的一端与角度传感器1a的转轴连接，另一端与中间连接杆2b的一端连接，中间连接杆2b的另一端与连接架2c的一端连接，连接架2c的另一端用于与前桥箱体4连接，以将前桥箱体4随车轮转轴5做出的转动，转化为角度传感器1a转轴的旋转运动，从而测量出车轮的转角。

所述振动补偿组件8包括弹性部件；所述弹性部件的一端用于与车身7连接，另一端与角度传感器1a连接，所述角度传感器1a还用于与前桥支架支撑板6滑动连接。

由于车辆车轮转轴5相对车轮存在倾角，所以在安装连接架2c、角度传感器1a时，需要保证其轴心线与车轮转轴5轴心线平行。

根据本实施例，优选的，所述角度传感器组件1还包括L型支架1b；所述振动补偿组件8还包括滑块8a和滑块导轨8b；

所述角度传感器1a安装在L型支架1b的一侧，L型支架1b的另一侧与滑块8a连接，滑块8a与滑块导轨8b滑动连接，滑块导轨8b与前桥支架支撑板6连接，滑块8a随着车轮上下振动而沿着滑块导轨8b滑动，进行振动补偿。

根据本实施例，优选的，还包括延伸板8d；所述滑块导轨8b与延伸板8d的一侧螺纹连接，延伸板8d的另一侧与前桥支架支撑板6连接。所述延伸板8d加宽了前桥支架支撑板6，适用于窄、短的前桥支架支撑板6。

根据本实施例，优选的，所述角度传感器连接杆2a的另一端设有铰接孔2a-1，角度传感器连接杆2a的另一端通过第一带柄轴承2b-1与中间连接杆2b的一端连接，第一带柄轴承2b-1安装在铰接孔2a-1，所述中间连接杆2b的另一端通过第二带柄轴承2b-1与连接架2c的一端连接。

根据本实施例，优选的，所述连接架2c为Z型连接架，连接架2c的一端设有通孔2c-1，另一端设有固定段2c-2；所述第二带柄轴承2b-1安装在通孔2c-1；所述固定段2c-2通过夹板组3与前桥箱体4连接。

根据本实施例，优选的，所述夹板组3包括第一夹板3a、第二夹板3b和紧固组件3c；所述紧固组件3c包括螺栓和螺母；所述第一夹板3a位于固定段2c-2的上面，第二夹板3b位于固定段2c-2的下面；第一夹板3a和第二夹板3b位置对应，且通过螺栓和螺母连接，以夹持于前桥箱体4。

如图3所示，本发明连接架2c通过通孔2c-1铰接于中间连接杆2b的带柄轴承2b-1，带柄轴承2b-1穿过铰接孔2c-1，用套筒、螺母夹紧。固定段2c-2与前桥箱体4通过夹板组3夹紧固定，保证连接架随前桥箱体4的转动而转动。

如图4所示，本发明中间连接杆2b还包括带柄轴承2b-1、连接杆2b-2，带柄轴承2b-1的外圈与连接杆2b-2过盈配合，起到防止松动的作用。连接杆2b-2两端分别通过带柄轴承2b-1铰接于连接架2c及角度传感器连接杆2a，以使角度传感器连接杆2a随着连接架2c的转动而转动。安装时，保证连接架2c及角度传感器连接杆2a与带柄轴承2b-1内圈无相对转动，只有轴承内圈与外圈的相对转动。带柄轴承2b-1是滚动轴承，在角度测量过程中相对于球轴承精度更高。但在车轮上下振动过程中，通过带柄轴承2b-1连接的整体机构容易变形，所述振动补偿组件8能解决这个问题，并进一步提高测量精度。

如图5所示，本发明角度传感器连接杆2a的一端设有角度传感器转轴孔2a-2，另一端设有铰接孔2a-1，角度传感器转轴穿过角度传感器转轴孔2a-2，第一带柄轴承2b-1安装在铰接孔2a-1，带柄轴承2b-1穿过铰接孔2a-1，用套筒、螺母夹紧。

如图6所示，本发明L型支架1b的一侧设有定位孔1b-2和连接孔1b-3，另一侧设有固定孔1b-1；角度传感器1a通过连接孔1b-3与L型支架1b固定连接，角度传感器1a的转轴穿过定位孔1b-2与角度传感器连接杆2a连接。利用螺栓通过固定孔1b-1将L型支架1b与滑块8a连接。

根据本实施例，优选的，所述弹性部件为弹簧8c；所述弹簧8c将角度传感器1a与农机的车身7相连，使振动补偿组件8不会因为自身重力下滑，保持整体平衡。

根据本实施例，优选的，所述角度传感器1a的转轴角度与车轮转角5满足以下关系：

系数P₀＝n、

式中：

a为角度传感器轴线到铰接孔2a-1轴线距离，

b为两个带柄轴承轴心距离，

c为连接架通孔2c-1轴线到车轮转轴5轴线的距离，

d为角度传感器转轴轴心到车轮转轴5轴心的距离，

为角度传感器转轴转角，

ψ为车轮转轴5的转角，

α为车轮转过的角度，

θ为车轮转轴5相对车轮的综合倾角，

β为车轮转轴5相对车轮的内倾角，

γ为车轮转轴5相对车轮的后倾角，

其中θ、β和γ可以从车辆手册中查到。

通过上述关系式可以得到车轮转过的角度α与角度传感器转轴转角之间的关系，角度传感器接收到转角信息后，将数据信息传递给电子方向盘，驱动方向盘的转动，完成实时纠偏动作。所述角度传感器的转轴角度与车轮转角的关系式综合考虑了车轮的倾角，得到的转角信息更加精准。

本发明通过带柄轴承连接各杆，形成一个连杆式测量机构，间接测量出车轮转角，提高了测量精度，本发明还装有振动补偿组解决了通过带柄轴承连接的整体机构，在车轮上下振动下容易变形的问题，进一步提高测量精度。本发明所述角度传感器的转轴角度与车轮转角的关系式综合考虑了车轮的倾角，得到的转角信息更加精准。本发明解决了车轮转角测量装置安装困难，以及考虑车轮倾角、车轮上下振动等问题，结构简单、易于安装。

实施例2

一种插秧机，包括实施例1所述的车轮转角测量装置，因此具有实施例1的有益效果，此处不再赘述。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种车轮转角测量装置，其特征在于，包括角度传感器组件(1)、连接机构(2)和振动补偿组件(8)；

所述角度传感器组件(1)包括角度传感器(1a)，所述角度传感器(1a)用于测量车轮的转角；

所述连接机构(2)包括角度传感器连接杆(2a)、中间连接杆(2b)和连接架(2c)；所述角度传感器连接杆(2a)的一端与角度传感器(1a)的转轴连接，另一端与中间连接杆(2b)的一端连接，中间连接杆(2b)的另一端与连接架(2c)的一端连接，连接架(2c)的另一端用于与前桥箱体(4)连接；

所述振动补偿组件(8)包括弹性部件；所述弹性部件的一端用于与车身(7)连接，另一端与角度传感器(1a)连接，所述角度传感器(1a)还用于与前桥支架支撑板(6)滑动连接。

2.根据权利要求1所述的车轮转角测量装置，其特征在于，所述角度传感器组件(1)还包括L型支架(1b)；所述振动补偿组件(8)还包括滑块(8a)和滑块导轨(8b)；

所述角度传感器(1a)安装在L型支架(1b)的一侧，L型支架(1b)的另一侧与滑块(8a)连接，滑块(8a)与滑块导轨(8b)滑动连接，滑块导轨(8b)与前桥支架支撑板(6)连接。

3.根据权利要求2所述的车轮转角测量装置，其特征在于，还包括延伸板(8d)；所述滑块导轨(8b)与延伸板(8d)的一侧连接，延伸板(8d)的另一侧与前桥支架支撑板(6)连接。

4.根据权利要求1所述的车轮转角测量装置，其特征在于，所述角度传感器连接杆(2a)的另一端设有铰接孔(2a-1)，角度传感器连接杆(2a)的另一端通过第一带柄轴承(2b-1)与中间连接杆(2b)的一端连接，第一带柄轴承(2b-1)安装在铰接孔(2a-1)，所述中间连接杆(2b)的另一端通过第二带柄轴承(2b-1)与连接架(2c)的一端连接。

5.根据权利要求1所述的车轮转角测量装置，其特征在于，所述连接架(2c)为Z型连接架，连接架(2c)的一端设有通孔(2c-1)，另一端设有固定段(2c-2)；所述第二带柄轴承(2b-1)安装在通孔(2c-1)；所述固定段(2c-2)通过夹板组(3)与前桥箱体(4)连接。

6.根据权利要求5所述的车轮转角测量装置，其特征在于，所述夹板组(3)包括第一夹板(3a)、第二夹板(3b)和紧固组件(3c)；所述紧固组件(3c)包括螺栓和螺母；所述第一夹板(3a)位于固定段(2c-2)的上面，第二夹板(3b)位于固定段(2c-2)的下面；第一夹板(3a)和第二夹板(3b)位置对应，且通过螺栓和螺母连接。

7.根据权利要求1所述的车轮转角测量装置，其特征在于，所述弹性部件为弹簧(8c)。

8.根据权利要求1所述的车轮转角测量装置，其特征在于，所述角度传感器(1a)的转轴角度与车轮转角(5)满足以下关系：

系数P₀＝n、

式中：

a为角度传感器轴线到铰接孔(2a-1)轴线距离，

b为两个带柄轴承轴心距离，

c为连接架通孔(2c-1)轴线到车轮转轴(5)轴线的距离，

d为角度传感器转轴轴心到车轮转轴(5)轴心的距离，

为角度传感器转轴转角，

ψ为车轮转轴(5)的转角，

α为车轮转过的角度，

θ为车轮转轴(5)相对车轮的综合倾角，

β为车轮转轴(5)相对车轮的内倾角，

γ为车轮转轴(5)相对车轮的后倾角，

其中θ、β和γ可以从车辆手册中查到。

9.一种插秧机，其特征在于，包括权利要求1-8任意一项所述的车轮转角测量装置。