转向角度测量装置的制作方法

本发明涉及农机自动导航驾驶技术领域，尤其涉及一种用于测量农机转向角的转向角度测量装置。

背景技术：

近几年,随着航天工业的发展及北斗系统的逐渐完善,自动导航驾驶系统在农业上的应用也越来越受到相关行业的重视,特别是近两年,在农机上应用的导航产品呈爆发式增长,在技术上也趋于成熟。

农机自动导航驾驶系统主要包括ECU、信号接收机、卫星天线、电台天线、角度位移传感器和电磁液压阀及开关。农机自动导航驾驶系统在工作时，通过信号接收机接受卫星天线、电台电线的信息并做差分运算得出定位信息，然后将定位信息传送给ECU，同时角度位移传感器检测农机的车轮角度，ECU根据定位信息并结合角度位移传感器检测到的农机车轮角度得出农机的位置、速度和航向信息，并输送至触摸屏显示；操作人员通过触摸屏向ECU输入预设的行驶路线信息，ECU根据输入的预设的行驶路线信息反馈至触摸屏显示，从而实现农机的自动导航。

在农机自动导航驾驶系统中，角度位移传感器用于感知高速行驶的农机的左右侧转角度，是农机自动导航驾驶系统的关键设备之一。在现有的农机车上，如图1所示，角度位移传感器通过传感器固定座安装在安装支架上，以此固定在农机车的车架上，角度位移传感器1’的输入轴通过摆臂连杆机构与农机车的左右转向节连接。农机车的左右转向节转动，带动连杆2’左右动作，摆臂3’随之摆动，角度位移传感器1’的输入轴感知摆臂3’摆动的角度位置，将机械位移数据转换为电信号输出给ECU，完成车辆转向角度信息的采集。

但是，在上述的农机转向角度测量装置中，由于连杆2’和摆臂3’都需要较大的安装空间及动作空间，安装调试繁琐，农机在作业过程中秸秆容易造成连杆2’和摆臂3’的损坏，并且较多的安装间接关系会使采集到的角度位移数据有误差。针对现有的农机转向角度测量装置存在的这些问题，本领域技术人员试图通过缩短连杆2’和摆臂3’的长度，以及改变连杆2’和摆臂3’的设置位置的方式来改进转向角度测量装置，但均不能有效解决上述的这些问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种转向角度测量装置，能够有效解决现有的转向角度测量装置存在的上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种转向角度测量装置，所述转向角度测量装置包括固定在农机的机体上的角度位移传感器，所述角度位移传感器的输入轴位于所述农机的左右转向节的正上方并且与所述左右转向节传动连接。

优选地，所述角度位移传感器通过连接组件架与所述机体固定连接。

进一步优选地，所述连接组件架包括安装在所述机体上的连接支架和固定安装在所述连接支架上的传感器固定座，所述角度位移传感器安装在所述传感器固定座上。

优选地，所述连接支架包括安装在所述机体上的固定件、固定在所述固定件上的竖支架和固定在所述竖支架上的横支架，所述传感器固定座安装在所述横支架上。

优选地，所述传感器固定座包括设置有安装孔的座体和可转动地安装在所述安装孔上的轴套，所述轴套的一端与所述角度位移传感器的输入轴连接，另一端与所述左右转向节传动连接，所述座体的上表面上设置有弹性防尘件，所述弹性防尘件围绕所述安装孔。

优选地，所述轴套通过轴承安装在所述座体上，所述座体包括底座和安装所述底座上的上座，所述弹性防尘件设置在所述上座的上表面上。

进一步优选地，所述上座上开设有上安装孔，所述底座上开设有下安装孔，所述上安装孔和下安装孔形成所述安装孔，在所述上安装孔内固定安装有第一轴承，在所述下安装孔内固定安装有第二轴承，所述第一轴承与第二轴承同轴设置，所述轴套安装在所述上安装孔和下安装孔上。

优选地，所述角度位移传感器的输入轴通过传感器连接支架与所述农机的左右转向节传动连接，所述传感器连接支架包括安装板和设置在所述安装板上用于与角度位移传感器的输入轴传动连接的连接座，所述安装板上开设有用于穿过左右转向节上的螺栓的第一组安装孔和第二组安装孔，所述第一组安装孔包括三个第一安装孔，三个所述第一安装孔相互之间的夹角均为120度，所述第二组安装孔包括四个第二安装孔，四个所述第二安装孔相互之间的夹角均为90度，所述第一安装孔和所述第二安装孔均为长圆形或椭圆形。

优选地，1个所述第一安装孔位于两个所述第二安装孔之间，另外两个第一安装孔分别与另外两个第二安装孔部分重合。

优选地，所述连接座通过万向联轴器与所述角度位移传感器的输出轴传动连接，所述万向联轴器的主动轴固定连接在连接座上，万向联轴器的从动轴与所述角度位移传感器的输出轴传动连接。

本发明与现有技术的不同之处在于，本发明提供的转向角度测量装置通过将角度位移传感器的输入轴设置在农机的左右转向节的正上方并且与农机的左右转向节连接，可以直接将左右转向节的转动输入到角度位移传感器中，省去了现有技术中的连杆和摆臂，因此相对于现有的农机转向角测量装置，占据空间小，调试安装简单，可以有效地提高角度位移传感器测的角度位移数据的精度。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是现有技术的连杆摆臂式转向角度测量装置的结构示意图；

图2是本发明提供的一种实施方式的转向角度测量装置的结构示意图；

图3是图2所示的转向角度测量装置的另一个方向的结构示意图；

图4是图2所示的转向角度测量装置的传感器固定座的结构示意图；

图5是图4所示的传感器固定座的俯视图；

图6是图4所示的传感器固定座的剖视图；

图7是图2所示的转向角度测量装置的传感器连接支架的结构示意图；

图8是图7所示的传感器连接支架的俯视图。

附图标记说明：

1-机体；2-角度位移传感器；21-传感器防尘罩；3-左右转向节；4-传感器固定座；41-座体；411-底座；412-上座；413-上安装孔；414-下安装孔；415-第一轴承；416-第二轴承；42-轴套；421-轴肩；43-弹性防尘件；5-传感器连接支架；51-安装板；511-第一安装孔；512-第二安装孔；513-中心孔；52-连接座；521-第一连接板；522-第二连接板；6-万向联轴器；71-竖支架；72-横支架；73-固定件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

在本发明中限定了一些方位词，在未作出相反说明的情况下，所使用的方位词如“上、下”是指本发明提供的转向角度测量装置在正常使用情况下定义的，并与附图2中所示的上下左右方向一致。“内、外”是指相对于各零部件本身轮廓的内外。这些方位词是为了便于理解而采用的，因而不构成对本发明保护范围的限制。

在本发明中，当一个零部件被认为是“连接”另一个零部件，它可以是直接连接到另一个零部件或者可能同时存在居中零部件。当一个零部件被认为是“设置于”另一个零部件，它可以是直接设置在另一个零部件上或者可能同时存在居中零部件。

适当参考图2所示，本发明提供的基本实施方式的所述转向角度测量装置包括固定在农机的机体1上的角度位移传感器2，所述角度位移传感器2的输入轴位于所述农机的左右转向节3的正上方并且与所述左右转向节3传动连接。

在上述基本实施方式中，所述机体1是指相对于所述左右转向节3固定不动的位置，例如，可以是拖拉机的四驱前桥，或者是相对于所述四驱前桥固定不动的部位，以当左右转向节3转动时，角度位移传感器2的壳体相对固定不动。

所述角度位移传感器2的输入轴位于所述农机的左右转向节3的正上方，是指角度位移传感器2和左右转向节3大致处于如图1所示的相对位置。所述角度位移传感器2的输入轴与所述左右转向节3传动连接，是指所述角度位移传感器2的输入轴可以与左右转向节3直接连接，也可以通过联轴器或者轴套等结构与左右转向节3连接。

上述基本实施方式提供的转向角度测量装置在使用时，需要将角度位移传感器2的输入轴设置在农机的左右转向节3的正上方并且与农机的左右转向节3连接，并且由于角度位移传感器2固定在机体1上，因此当农机的方向盘左右转动时，与其连接的液压系统推动左右转向节3转动，可以直接将左右转向节3的角度位移量传递到角度位移传感器2中，角度位移传感器2再将物理的角度位移信号转换为电信号，电信号通过数据线将信号传输到ECU中，从而完成农机车辆在自动导航驾驶中的转向数据采集。

在本发明中，所述角度位移传感器2可以通过各种适当的方式固定在机体1上。为了更好地将角度位移传感器2的输入轴与左右转向节3传动连接，本发明优选采用所述角度位移传感器2通过连接组件架与所述机体1固定连接。

适当参考图2、图3所示，所述连接组件架包括安装在所述机体1上的连接支架和固定安装在所述连接支架上的传感器固定座4，所述角度位移传感器2安装在所述传感器固定座4上。

通过设置传感器固定座4，可以与角度位移传感器2上的连接接口(如安装孔等)相配合，更加便于角度位移传感器2的固定。

进一步地，为了避免由于作业环境恶劣而影响角度位移传感器2的使用寿命和精度，在所述角度位移传感器2上还安装有传感器防尘罩21。

在本发明中，为了更好地固定传感器固定座4，优选地，如图2、图3所示，所述连接支架包括安装在所述机体1上的固定件73、固定在所述固定件73上的竖支架71和固定在所述竖支架71上的横支架72，所述传感器固定座4安装在所述横支架72上。

通过设置竖支架71，并在竖支架71上安装横支架72，可以使得角度位移传感器2位于所述左右转向节3的正上方，并且使得角度位移传感器2的输入轴与左右转向节3的旋转轴线保持同轴。

当机体1为如图2所示的四驱前桥或者类似四驱前桥的杆状结构时，为了便于竖支架71的固定，所述固定件73包括U型卡板和U型螺杆，在安装时，首先将U型螺杆套在四驱前桥上，然后将U型卡板安装在U型螺杆上，调整好位置后，用自锁螺母锁紧固定U型卡板和U型螺杆。其中所述U型卡板和U型螺杆应当与四驱前桥的形状相适应。

为了便于将竖支架71固定在U型卡板上，所述竖支架71可以为L形，竖支架71的较短的一端通过螺栓与U型卡板固定连接在一起。当然，竖支架71也可以通过其他方式固定在U型卡板上，如焊接等。

所述横支架72可以采用板状结构，横支架72可以通过螺栓连接等方式固定在竖支架71上，横支架72优选与竖支架71呈直角设置，所述传感器固定座4通过螺栓固定在横支架72上。

在本发明的一个优选实施例中，参考图4、图5、图6所示，所述传感器固定座4包括设置有安装孔的座体41和可转动地安装在所述安装孔上的轴套42，所述轴套42的一端与所述角度位移传感器2的输入轴连接，另一端与所述左右转向节3传动连接，所述座体41的上表面上设置有弹性防尘件43，所述弹性防尘件43围绕所述安装孔。

所述的弹性防尘件43围绕所述安装孔，是指在座体41上表面的安装孔的周围，均有弹性防尘件43存在，即指弹性防尘件43上开设有中心孔，中心孔大于或等于座体上表面的安装孔的大小，当将弹性防尘件43设置于座体41上表面后，座体41上表面的安装孔由弹性防尘件43的中心孔中暴露出来，从而便于角度位移传感器2的输入轴与座体41上的轴套42连接。

当角度位移传感器2安装在传感器固定座4上时，角度位移传感器2的输入轴伸入所述安装孔内的轴套42内，与轴套42的上端固定连接。角度位移传感器2的输入轴所在的端面(即下端面)与座体41的上表面紧密接触，挤压弹性防尘件43。弹性防尘件43围绕所述安装孔被挤压，得以密封角度位移传感器2的下端面与座体41上表面之间的缝隙，阻止灰尘落入安装孔内。

所述弹性防尘件43是指在外力作用下可以发生弹性变形的零件，例如，由橡胶或者聚氨酯或者硅胶等弹性材料制成的零件。弹性防尘件43被挤压发生一定程度的弹性变形，综合考虑使用条件、制造成本等因素后，本发明所述弹性防尘件43采用橡胶制作。

为了减小摩擦力对轴套42转动的影响，在本发明的一个优选的实施例中，所述轴套42通过轴承安装在所述座体41上。具体的安装方式可以适当参照图6，所述座体41包括底座411和安装所述底座411上的上座412，所述弹性防尘件43设置在所述上座412的上表面上。

在上述实施例中，将座体41分为上下两部分，可以方便轴承的安装。所述轴套42的上端可以位于所述安装孔内，也可以伸出于安装孔，为了更好地安装角度位移传感器2，优选地，轴套42的上端位于所述安装孔内。轴套42通过轴承安装在座体41上。基于同样的理由，所述轴套42的下端伸出所述安装孔，方便与其他零件(例如，万向联轴器)连接。

在图4所示的具体实施例中，座体41的上表面形状为正方形，为了安装对齐方便，所述弹性防尘件43的形状与所述上座412的上表面形状一致，也为正方形。但本发明的弹性防尘件43的形状不拘泥于此，也可以与角度位移传感器2的输入轴所在的端面形状一致，总而言之，只要能够围绕安装孔，就可以达到密封安装孔的作用。

所述轴承可选用各种类型，但为了进一步防止灰尘进入轴套内接触传感器的输入轴，本发明的一个优选实施方式为所述轴套42通过防尘轴承安装在所述座体41上。

在本发明中，所述上座412上开设有上安装孔413，所述底座411上开设有下安装孔414，所述上安装孔413和下安装孔414形成所述安装孔，在所述上安装孔413内固定安装有第一轴承415，在所述下安装孔414内固定安装有第二轴承416，所述第一轴承415与第二轴承416同轴设置，所述轴套42安装在所述上安装孔413和下安装孔414中。通过采用第一轴承415和第二轴承416同时与轴套42连接的方式，可以更好地保证轴套42的轴线处于竖直状态。

具体来说，如图6所示，所述上安装孔413为上小下大的阶梯孔，所述下安装孔414为上大下小的阶梯孔，所述轴套42上设置有用于固定第一轴承415和第二轴承416的轴肩421。

安装时，可以先将第一轴承415安装在上安装孔413的大轴套孔内，将轴套42的安装段插入第一轴承415的内圈内，轴套42的轴肩421抵顶于第一轴承415；将第二轴承416安装于底座411的下安装孔414中，将二者一起套在轴套42上，第二轴承416的内圈也抵顶在轴肩421上，最后，将上座412和底座411固定连接为一体，连接的方式可以为多种，如焊接，在本实施例中，上座412和底座411通过螺栓固定连接。上座412和底座411的相互接触的端面为粗糙度较小的平面，当通过螺栓将二者紧固时，可以避免灰尘从上座412和底座411之间进入。

在本发明中，所述角度位移传感器2的输入轴通过传感器连接支架5与所述农机的左右转向节3传动连接。由于现有的农用车辆的左右转向节3上并没有适合连接角度位移传感器2的输入轴的结构，因此，本发明通过在左右转向节3上安装传感器连接支架5，可以方便二者之间的连接。

具体地，所述传感器连接支架包括安装板51和设置在所述安装板51上用于与角度位移传感器2的输入轴传动连接的连接座52，所述安装板51上开设有用于穿过左右转向节3上的螺栓的第一组安装孔和第二组安装孔，所述第一组安装孔包括三个第一安装孔511，三个所述第一安装孔511相互之间的夹角均为120度，所述第二组安装孔包括四个第二安装孔512，四个所述第二安装孔512相互之间的夹角均为90度，所述第一安装孔511和所述第二安装孔512均为长圆形或椭圆形。

在上述实施例中，所述三个所述第一安装孔511相互之间的夹角均为120度，即，当安装板51固定在具有三个安装螺栓的左右转向节3上时，三个第一安装孔511围绕所述左右转向节3的旋转轴线均布，以使得第一安装孔511能够与该左右转向节3上的安装螺栓相适应；所述四个第二安装孔512相互之间的夹角均为90度，即，当安装板51固定在具有四个安装螺栓的左右转向节3上时，四个第二安装孔512围绕所述左右转向节3的旋转轴线均布，以使得第二安装孔512能够与该左右转向节3上的安装螺栓相适应。

当上述实施例中的传感器连接支架5在使用时，既可以通过安装板51上的三个第一安装孔511与具有三个安装螺栓的左右转向节3固定连接，也可以通过安装板51上的四个第二安装孔512与具有四个安装螺栓的左右转向节固定连接，因此，所述传感器连接支架5可以同时适应于现有的两类农机。

目前四驱车桥左右转向节上的螺栓位置数量主要有两大类，一类的车型有东方红，天拖，雷沃，沭河，东风，天拖迪尔，KAT等品牌，另一类车型有约翰迪尔，纽荷兰等品牌；本发明通过在安装板51上设置两组安装孔，可以使得传感器连接支架5能够同时适应于具有3颗螺栓和4颗螺栓的两大类四驱车桥；从而实现90％左右的车型可以使用本发明提供的传感器连接支架5。

现有的两种车型的左右转向节3上的安装螺栓，均以其旋转轴线为中心，在端面上均匀分布，或间隔90度设置4个，或间隔120度设置3个。不同车型的左右转向节3的大小不同，安装螺栓的间距大小不同，但间隔的角度为90度或120度不变。为了适配不同车型的左右转向节3，本发明所述第一安装孔511和所述第二安装孔512均为长圆形或椭圆形。

当左右转向节3上的安装螺栓间距较大时，则安装螺栓安装在图8所示的第一安装孔511和所述第二安装孔512的离旋转轴线的较远侧；当左右转向节3上的间距较小时，则安装螺栓安装在图8所示的第一安装孔511和所述第二安装孔512离旋转轴线的较近侧。应当理解，本发明所述的三个第一安装孔511距离旋转轴线的距离基本相等，相应地，四个所述第二安装孔512，距离旋转轴线的距离也基本相等，来适应左右转向节上的安装螺栓。

本领域技术人员应当理解，为了适应不同间距的安装螺栓，长圆形或椭圆形的安装孔的长径应当沿着左右转向节的旋转轴线的径向方向。

为了减少加工量，同时减少安装板上开设的孔洞，提高安装板51的强度，在本发明的一个优选实施例中，1个所述第一安装孔511和1个所述第二安装孔512重合。

所述第一安装孔511和所述第二安装孔512的排布，还可以有其他的方式。在本发明的另一个优选实施例中，如图7、图8所示，1个所述第一安装孔511位于两个所述第二安装孔512之间，另外两个第一安装孔511分别与另外两个第二安装孔512部分重合。如此排布，可以使得第一安装孔511和第二安装孔512在安装板51上合理布局，提高安装板51的强度。

为了与左右转向节3上的黄油添加孔相适应，在所述安装板51的中部开设有中心孔513。从可可以方便地给所述左右转向节3添加黄油。

在本发明中，所述连接座52可以采用现有的各种适当结构，只要便于与所述角度位移传感器2的输入轴连接即可。在上述实施例中，由于角度位移传感器2的输入轴与传感器固定座4的轴套42连接，因此，连接座52可以与轴套42的另一端连接。

在本发明的一个优选实施例中，如图7所示，所述连接座52包括固定连接在所述安装板51上的第一连接板521和与所述第一连接板521固定连接的第二连接板522，其中，所述第二连接板522用于与所述角度位移传感器2的输入轴传动连接的部分位于所述安装板51的中部。通过使用上述结构的连接座52，可以在安装板51上开设有中心孔513的情况下，使得所述第二连接板522与所述角度位移传感器2的输入轴连接的部分位于所述安装板51的中部，以提高角度位移传感器的测量精度。

具体地，所述第一连接板521和第二连接板522形成一个直角型支架，第一连接板521固定在所述安装板51的边缘部分，第二连接板522平行于所述安装板51所在平面，第二连接板522的自由端位于安装板51的中部，借此，避开了所述安装板51中心设置的中心孔513。

为了方便制造，所述第一连接板521和第二连接板522为一体成型，可以由一块材料弯折而成，也可以由两块材料焊接而成。

本领域技术人员应当知晓，为了保证角度位移传感器的测量精度，所述角度位移传感器2的输入轴应当与左右转向节3的旋转轴线同轴。

为了减小角度位移传感器的安装难度，在本发明的另一个优选实施例中，所述连接座52通过万向联轴器6与所述角度位移传感器2的输入轴传动连接(例如，与轴套42连接)，所述万向联轴器6的主动轴固定连接在连接座52上，万向联轴器6的从动轴与所述角度位移传感器2的输入轴传动连接。通过设置万向联轴器6，从而可以允许角度位移传感器2的输入轴与左右转向节3的旋转轴线存在一定的交叉，从而降低安装难度。

优选地，当安装板51安装在所述左右转向节3上时，所述万向联轴器6的主动轴与所述左右转向节3的旋转轴同轴。所述万向联轴器6的从动轴可以通过轴套42与所述角度位移传感器2的输入轴连接。

由上述可知，本发明提供的转向角度测量装置安装简单，通用性高，提高了工人现场安装调试的效率；并且由于角度位移传感器的输入轴与左右转向节直接的传动零件较少，提高了采集到左右转向节角度位移数据的精度。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。