一种自适应补偿编码器偏心机构及其安装结构

本发明涉及公路、桥梁、隧道信息采集技术领域，具体涉及一种自适应补偿编码器偏心的机构及其安装结构。

背景技术：

对公路、桥梁、隧道进行信息采集等作业时，将录像设备安装在车上(通常位于车顶)以获得路况信息，并通过编码器同步获取距离出发点的里程。

正常工作时，编码器轴心线与车轮的转动轴的轴心线同轴度要求高，以尽可能降低编码器轴与孔的磨损，提高安全可靠性和使用寿命。因此，现在的常规做法是利用多根弹簧柔性安装编码器。虽然能够在一定程度上缓解编码器轴与孔的磨损问题，但其适应性差，效果差，不能从根本上解决同轴度偏差带来的磨损问题，安全性极差，受路况影响极大，还存在悬臂梁问题，容易出现损坏，使用寿命短。

另外，目前将编码器安装在车辆上的装配过程不仅复杂，难以进行快速拆装，而且通用性差，不同车型几乎不能互换。

解决以上问题成为当务之急。

技术实现要素：

为解决以上的技术问题，本发明提供了一种自适应补偿编码器偏心的机构及其安装结构。

其技术方案如下：

一种自适应补偿编码器偏心的机构及其安装结构，包括轮毂连接卡盘、能够连接在车身上的编码器支架和安装在编码器支架上的编码器，其要点在于：所述轮毂连接卡盘沿周向设置有若干快速夹，以使轮毂连接卡盘能够通过快速夹锁定在轮毂上；

所述编码器的编码器轴上套装有与其同步转动的联轴套，该联轴套上套装有能够延其轴向滑动的滑套，所述轮毂连接卡盘远离轮毂的一侧设置有连杆安装座，所述滑套和连杆安装座之间设置有连杆，该连杆的一端通过第一铰接组件与滑套铰接，另一端通过第二铰接组件与连杆安装座铰接，所述连杆安装座通过第二铰接组件带动连杆同步转动，所述连杆依次通过第二铰接组件、滑套和联轴套带动编码器轴同步转动；

当连杆的轴线与联轴套的轴线之间的夹角增大时，滑套朝着远离编码器的方向移动，当连杆的轴线与联轴套的轴线之间的夹角减小时，滑套朝着靠近编码器的方向移动。

本发明的工作原理是：采用立体曲柄连杆机构，以轮毂连接卡盘的轴心线对编码器轴的轴心线的偏离量作为曲柄，所述偏离量的大小随车轮的旋转作周期性的变化，故而所述曲柄的长度也随之发生相应的周期性变化，所述曲柄的转动平面与连杆曲面的中心线垂直。当连杆的轴线与联轴套的轴线之间的夹角增大时，连杆朝着远离联轴套的方向移动，当连杆的轴线与联轴套的轴线之间的夹角减小时，连杆朝着靠近联轴套的方向移动。

采用以上结构，编码器及其附属结构能够通过快速夹实现快速安装和快速拆卸，操作简单，效率高；连杆安装座、连杆和滑套共同构成一个立体曲柄连杆结构，能够将同步转动的轮毂连接卡盘和联轴套的空间上不同轴问题转化为一个轴向位移，从而使编码器的装配不仅无需精确同轴，大大降低了装配难度，并且立体曲柄连杆结构的安装可靠性极高，解决了传统编码器安装的悬臂梁问题，大大延长了使用寿命，而且属于刚性连接，不受路况影响，保证了编码器的稳定性和检测精度，另外，适用于不同尺寸的车轮，大大提高了通用性。

作为优选：所述轮毂连接卡盘沿周向设置有若干快速夹安装座，所述快速夹均包括快速夹基座以及均安装在快速夹基座上的锁钩和锁钩驱动组件，所述锁钩驱动组件能够带动锁钩向下转动的同时、并向后回拉，以使锁钩钩紧在轮毂上。

采用以上结构，锁钩能够稳定可靠地勾住轮毂，不易发生脱落，且操作同样简单，并且，锁钩的通用性好，能够适用于粗细不同的轮毂。

作为优选：所述快速夹基座包括两个相对设置的基座支架，两个基座支架通过若干连接销固定，所述基座支架上均开设有从前往后先斜向上再向后延伸的引导孔，所述锁钩驱动组件包括两根中间连杆、可转动地安装在两个基座支架的驱动摇柄以及两端分别从对应引导孔穿出的驱动销，两根中间连杆分别位于驱动摇柄两侧，且一端与驱动摇柄的中部铰接，另一端与驱动销的对应端铰接，所述锁钩的后端穿过其中两个连接销后可转动地安装在驱动销上，所述驱动销沿两个引导孔滑动时，能够在锁钩两侧连接销的配合下，驱动锁钩转动的同时进行伸缩。

采用以上结构，结构巧妙，稳定可靠地，锁钩向下转动，去勾轮毂的时候，能够同时向后拉紧，保证与轮毂的可靠的连接，锁钩向上转动的同时，能够向前伸出，从而使锁钩易于与轮毂分离。

作为优选：所述锁钩包括钩座以及可拆卸地安装在钩座外端的钩体，所述钩体呈钩状结构，所述钩座的内端与驱动销转动连接。

采用以上结构，钩体可拆卸，能够根据轮毂样式和尺寸进行灵活选择，进一步提高了通用性，从而能够适用于所有轮毂。

作为优选：所述钩座的上端可转动地安装有紧固螺母，顺时针转动紧固螺母，能够将钩体锁定在钩座上，逆时针转动紧固螺母，能够解锁钩体。

采用以上结构，结构简单可靠，不仅能够可靠地锁定钩体，而且便于拆换，操作简单。

作为优选：所述编码器支架包括连接架和压盖，所述联轴套与编码器轴连接的一端具有沿径向向外凸出的定位凸台，所述连接架与车身连接，编码器安装在连接架上，所述压盖盖合在连接架上，并将定位凸台限定在压盖和编码器之间；

所述连接架和压盖均通过若干螺钉锁定在编码器上，各螺钉均依次穿过压盖和连接架后锁紧在编码器上。

采用以上结构，能够稳定可靠地安装编码器和联轴套，保证联轴套与编码器轴同步转动，结构简单可靠，易于装配。

作为优选：所述第一铰接组件包括第一螺钉销和与第一螺钉销螺纹配合的第一螺钉销螺母，所述连杆插入联轴套的一端设置有与第一螺钉销相适应的连杆第一铰接孔，该连杆第一铰接孔与第一螺钉销的螺杆之间留有间隙，所述连杆插入联轴套的一端与联轴套之间留有间隙，所述联轴套远离编码器的一端设置有与第一螺钉销相适应的两个条形孔，两个条形孔相对设置在连杆第一铰接孔的两侧，并均沿联轴套的轴线方向延伸，所述第一螺钉销穿过滑套、两个条形孔以及连杆第一铰接孔后通过第一螺钉销螺母锁定，从而使滑套能够沿联轴套轴向移动。

采用以上结构，使连杆既能够通过第一螺钉销沿联轴套轴向移动，又通过预留间隙使连杆能够相对第一螺钉销摆动，从而配合使连杆能够做近似锥面的摆动，将轮毂连接卡盘和联轴套的空间上不同轴问题转化为连杆在联轴套上的轴向移动，结构简单可靠，易于装配。

作为优选：所述滑套为圆筒形结构，该滑套的内周面与联轴套的外周面之间具有间隙。

采用以上结构，通过二者的间隙配合，便于滑套在联轴套上自由滑动。

作为优选：所述第一螺钉销与第一螺钉销螺母螺纹连接的一端与滑套螺纹配合。

采用以上结构，能够将滑套可靠地锁定在第一螺钉销上。

作为优选：所述第二铰接组件包括第二螺钉销和与第二螺钉销相适配的锁紧螺母，所述连杆插入连杆安装座的一端设置有与第二螺钉销相适应的连杆第二铰接孔，该连杆第二铰接孔与第二螺钉销的螺杆之间留有间隙，所述连杆与连杆安装座连接的一端与连杆安装座之间留有间隙，所述连杆安装座上开设有与第二螺钉销相适应的两个螺钉销过孔，两个螺钉销过孔相对设置在连杆第二铰接孔两侧，所述第二螺钉销穿过连杆第二铰接孔和两个螺钉销过孔后通过锁紧螺母锁定。

采用以上结构，通过预留间隙使连杆能够相对第二螺钉销摆动，从而配合使连杆能够做近似锥面的摆动，将轮毂连接卡盘和联轴套的空间上不同轴问题转化为连杆在联轴套上的轴向移动，结构简单可靠，易于装配。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

采用以上技术方案的一种自适应补偿编码器偏心的机构及其安装结构，结构简单可靠，设计巧妙，易于实现；编码器及其附属结构能够通过快速夹实现快速安装和快速拆卸，操作简单，效率高；连杆安装座、连杆和滑套共同构成一个立体曲柄连杆结构，能够将同步转动的轮毂连接卡盘和联轴套的空间上不同轴问题转化为一个轴向位移，从而使编码器的装配不仅无需精确同轴，大大降低了装配难度，并且立体曲柄连杆结构的安装可靠性极高，解决了传统编码器安装的悬臂梁问题，大大延长了使用寿命，而且属于刚性连接，不受路况影响，保证了编码器的稳定性和检测精度，另外，适用于不同尺寸的车轮，大大提高了通用性。

附图说明

图1为本发明的安装结构示意图；

图2为轮毂连接卡盘与轮毂的安装结构示意图；

图3为快速夹的结构示意图；

图4为快速夹基座的结构示意图；

图5为编码器、联轴套、连杆和轮毂连接卡盘的连接关系示意图；

图6为联轴套、连杆和轮毂连接卡盘的配合原理示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1-图3所示，一种自适应补偿编码器偏心的机构及其安装结构，其主要包括轮毂连接卡盘1、能够连接在车身12上的编码器支架5和安装在编码器支架5上的编码器2。

请参见图2，轮毂连接卡盘1沿周向设置有若干快速夹13，以使轮毂连接卡盘1能够通过快速夹13锁定在轮毂14上。

请参见图2和图3，轮毂连接卡盘1沿周向设置有若干快速夹安装座1c，快速夹13均包括快速夹基座13a以及均安装在快速夹基座13a上的锁钩13b和锁钩驱动组件，锁钩驱动组件能够带动锁钩13b向下转动的同时、并向后回拉，以使锁钩13b钩紧在轮毂14上。

具体地说，快速夹基座13a包括两个相对设置的基座支架13a1，两个基座支架13a1通过若干连接销13a2固定，基座支架13a1上均开设有从前往后先斜向上再向后延伸的引导孔13a3，锁钩驱动组件包括两根中间连杆13e、可转动地安装在两个基座支架13a1支架的驱动摇柄13c以及两端分别从对应引导孔13a3穿出的驱动销13d，两根中间连杆13e分别位于驱动摇柄13c两侧，且一端与驱动摇柄13c的中部铰接，另一端与驱动销13d的对应端铰接，锁钩13b的后端穿过其中两个连接销13a2后可转动地安装在驱动销13d上，驱动销13d沿两个引导孔13a3滑动时，能够在锁钩13b两侧连接销13a2的配合下，驱动锁钩13b转动的同时进行伸缩。

下压驱动摇柄13c，驱使锁钩13b向下转动，锁钩13b勾轮毂的时候，由于引导孔13a3的结构设计，驱动销13d能够带动锁钩13b同时向后拉紧，保证与轮毂的可靠的连接。相应的，上抬驱动摇柄13c，锁钩13b向上转动的同时，能够向前伸出，从而使锁钩13b易于与轮毂分离。

进一步地，锁钩13b包括钩座13b1以及可拆卸地安装在钩座13b1外端的钩体13b2，钩体13b2呈钩状结构，钩座13b1的内端与驱动销13d转动连接。钩体13b2可拆卸，能够根据轮毂样式和尺寸进行灵活选择，进一步提高了通用性，从而能够适用于所有轮毂。

同时，钩座13b1的上端设置有夹头和紧固螺母13b3，紧固螺母13b3可转动地安装在夹头外。顺时针转动紧固螺母13b3，能够使夹头夹紧钩体13b2，将钩体13b2锁定在钩座13b1上。相应的，逆时针转动紧固螺母13b3，能够使夹头释放钩体13b2，从而能够拆卸钩体13b2，结构简单可靠，不仅能够可靠地锁定钩体13b2，而且便于拆换，操作简单。

另外，驱动摇柄13c的上端设置有胶套，以便于手持操作。

请参见图1和图5，编码器支架5包括连接架5a和压盖5b，联轴套3与编码器轴2a连接的一端具有沿径向向外凸出的定位凸台3b，连接架5a安装在车体上，编码器2安装在连接架5a上，压盖5b盖合在连接架5a上，并将定位凸台3b限定在压盖5b和编码器2之间。具体地说，连接架5a和压盖5b均通过若干螺钉11锁定在编码器2上，各螺钉11均依次穿过压盖5b和连接架5a后锁紧在编码器2上，能够稳定可靠地安装编码器2和联轴套3。

进一步地，连接架5a包括连接盘5a1、围绕在连接盘5a1周围的连接框架5a2以及若干连接在连接盘5a1和连接框架5a2之间的连接杆5a3，连接盘5a1、连接框架5a2和各连接杆5a3共同构成一个稳定可靠的支撑结构。其中部分连接杆5a3向外加长，并在外端设置有连接板5a4，各连接板5a4分别通过连接螺栓5a5与车身12连接，不仅牢固可靠，而且能够通过连接螺栓5a5实现快拆。

请参见图5和图6，编码器2能够通过编码器支架5安装在车体上，即编码器2的编码器主体相对于车身静止，编码器2的编码器轴2a随车轮相对于车身转动。联轴套3同步转动地套装在编码器2的编码器轴2a上，具体地说，联轴套3的一端固套在编码器轴2a上，能够带动编码器轴2a同步转动，联轴套3另一端随连杆4同步转动。滑套8可轴向滑动地套装在联轴套3上，即滑套8与联轴套3同步转动，并可沿联轴套3轴向滑动。连杆4的一端通过第一铰接组件与滑套8铰接，另一端通过第二铰接组件与连杆安装座1a铰接，连杆安装座1a通过第二铰接组件带动连杆4同步转动，连杆4依次通过第二铰接组件、滑套8和联轴套3带动编码器轴2a同步转动。

因此，当连杆4的轴线与联轴套3的轴线之间的夹角增大时，滑套8朝着远离编码器2的方向移动，当连杆4的轴线与联轴套3的轴线之间的夹角减小时，滑套8朝着靠近编码器2的方向移动。

本发明的工作原理是：采用立体曲柄连杆机构，以轮毂连接卡盘1的轴心线对编码器轴2a的轴心线的偏离量作为曲柄，所述偏离量的大小随车轮的旋转作周期性的变化，故而所述曲柄的长度也随之发生相应的周期性变化，所述曲柄的转动平面与连杆4平面垂直。当连杆4的轴线与联轴套3的轴线之间的夹角增大时，连杆4朝着远离联轴套3的方向移动，当连杆4的轴线与联轴套3的轴线之间的夹角减小时，连杆4朝着靠近联轴套3的方向移动。

因此，轮毂连接卡盘1、滑套8和连杆4共同构成立体曲柄杆结构，当连杆4的轴线与联轴套3的轴线之间的夹角增大时，连杆4朝着远离联轴套3的方向移动，当连杆4的轴线与联轴套3的轴线之间的夹角减小时，连杆4朝着靠近联轴套3的方向移动。需要指出的是，当连杆4与连杆安装座1a铰接点与联轴套3的轴线之间的偏心量r最大(即为rmax)时，位于第一铰接组件和第二铰接组件之间的部分连杆4(长度l)在联轴套3轴线上的投影长度最短(即为lmin)，滑套8沿联轴套3轴向滑动的最大距离△l≤l-lmin；rmax的值由轮毂的制造精度it1、卡盘制造精度it2和卡盘在轮毂上的安装精度it3构成，即rmax＝it1+it2+it3；根据iso国际标准公差规定，对于直径φ300的卡盘，取10级精度，it1＝0.21mm；同样取it2＝0.21mm,it3＝0.21mm,则rmax＝0.63mm。取l＝50mm,则△l≤l-lmin＝0.004mm。由此可见，连杆4(同滑套8)的最大位移也很小，整套机构无需很大的装配空间，结构十分紧凑。

请参见图5，第一铰接组件包括第一螺钉销6和与第一螺钉销6螺纹配合的第一螺钉销螺母7，连杆4插入联轴套3的一端设置有与第一螺钉销6相适应的连杆第一铰接孔4a，连杆第一铰接孔4a与第一螺钉销6的螺杆之间留有间隙，连杆4插入联轴套3的一端与联轴套3之间留有间隙，联轴套3远离编码器2的一端设置有与第一螺钉销6相适应的两个条形孔3a，两个条形孔3a相对设置在连杆第一铰接孔4a的两侧，并均沿联轴套3的轴线方向延伸，第一螺钉销6穿过滑套8、两个条形孔3a以及连杆第一铰接孔4a后通过第一螺钉销螺母7锁定，从而使滑套8能够沿联轴套3轴向移动。

进一步地，滑套8为圆筒形结构，滑套8的内周面与联轴套3的外周面之间具有间隙，通过二者的间隙配合，便于滑套8在联轴套3上自由滑动。并且，第一螺钉销6与第一螺钉销螺母7螺纹连接的一端与滑套8螺纹配合，能够将滑套8可靠地锁定在第一螺钉销6上。

请参见图5，第二铰接组件包括第二螺钉销9和与第二螺钉销9相适配的锁紧螺母10，连杆4插入连杆安装座1a的一端设置有与第二螺钉销9相适应的连杆第二铰接孔4b，连杆第二铰接孔4b与第二螺钉销9的螺杆之间留有间隙，连杆4与连杆安装座1a连接的一端与连杆安装座1a之间留有间隙，连杆安装座1a上开设有与第二螺钉销9相适应的两个螺钉销过孔1b，两个螺钉销过孔1b相对设置在连杆第二铰接孔4b两侧，第二螺钉销9穿过连杆第二铰接孔4b和两个螺钉销过孔1b后通过锁紧螺母10锁定。

进一步地，连杆安装座1a为一对支耳，两个螺钉销过孔1b分别开设在对应的支耳上，连杆4插入一对支耳之间，并与支耳之间留有间隙。

请参见图5，编码器支架5包括连接架5a和压盖5b，联轴套3与编码器轴2a连接的一端具有沿径向向外凸出的定位凸台3b，连接架5a安装在车体上，编码器2安装在连接架5a上，压盖5b盖合在连接架5a上，并将定位凸台3b限定在压盖5b和编码器2之间。具体地说，连接架5a和压盖5b均通过若干螺钉11锁定在编码器2上，各螺钉11均依次穿过压盖5b和连接架5a后锁紧在编码器2上，能够稳定可靠地安装编码器2和联轴套3。

进一步地，编码器轴2a为扁方结构，联轴套3与编码器轴2a连接的一端具有与编码器轴2a相适应的扁方孔，通过二者的配合，保证联轴套3与编码器轴2a同步转动，结构简单可靠，易于装配。

最后需要指出的是，编码器轴2a、联轴套3、连杆4、滑套8、轮毂连接卡盘1和车轮同步转动，从而使编码器2能够准确记录车轮的转动情况，进而计算得到汽车的行驶速度和行驶里程。通过滑套8、连杆4和轮毂连接卡盘1共同构成一个立体曲柄杆结构，能够将同步转动的轮毂连接卡盘1和联轴套3的空间上不同轴问题转化为连杆4(同滑套8)相对联轴套3的轴向位移。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。