专利名称：销轴铰接车辆转向角度检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种转角检测装置，具体地说是一种销轴铰接车辆转向角度检测装置。
背景技术：
转向系统的功用是操纵车辆的行驶方向，系统应能根据需要保持车辆稳定地沿直线行驶，并能根据要求灵活地改变行驶方向。对转向系统的基本要求是操纵轻便灵活、工作稳定可靠、使用经济耐久，车辆的转向性能是保证车辆安全行驶，减轻驾驶员的劳动强度，提高作业生产率的重要因素。转向系统是决定车辆安全性和作业效率的关键总成。工程车辆如装载机、压路机等为实现良好的转弯性能多采用销轴铰接形式，该车辆的车架由前后两段车架组成，前、后车架用垂直铰销轴相连，并由转向油缸使前后车架保持或改变相对夹角而使车辆以不同的弯道行驶半径在地面运行。随着应用场合工况要求的提高和现代技术的发展，装载机各方面性能需要进一步提高，尤其是在转向系统方面，提出了转向稳定可靠、操作轻便灵活、转向功率足够大等的技术要求，而原有的转向系统中存在着灵敏度不可调节、没有路感等问题，为提高转向性能，科技工作者致力于研究线控转向技术。它是通过微电子技术连接并控制转向系统的各个元件来代替传统的机械或液压连接。由于取消了方向盘和转向轮之间的机械连接，完全摆脱了传统转向系统的各种限制，因此使车辆的设计、装配大为简化，而且还可以自由设计车辆转向的力传递特性和角传递特性，是车辆转向系统的重大革新。线控转向技术采用传感器记录驾驶者的转向数据，然后通过数据线将信号传递给车上的微控制单元MCU，MCU综合有关的信号做出判断，发出控制车辆转向的指令，然后MCU检测车辆转过的角度信号与给定指令比较，构成闭环反馈控制，实现稳定、安全高性能的转向动作。现有的转向角度检测技术方案是在转向油缸的两端跨接安装轴向尺寸很大的直线位移传感器，通过测量转向油缸的伸缩量来间接测量车辆的转向角度，然而所需的传感器长度很大，由于转向油缸所处的位置低，接近地面，工作过程中传感器容易受到洒落奔跳的物料的冲击，以致破坏。装载机前车架与后车架铰接处装有球铰，两者之间存在着复杂的相对转动，若检测装置设计不合理，易引起转角测量误差，故如何准确测得前后车架的相对转向角度成为线控转向系统研究中的一个关键问题。因此设计一种销轴铰接车辆转向角度检测装置变得非常有必要，有利于推动线控转向系统的开发、研制与应用。
发明内容
本发明提供的销轴铰接车辆转向角度检测装置，能够准确测得前后车架的相对转向角度，且能够消除因前后车架发生相对扭转、俯仰而引起的转角误差。为了解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案:销轴压板与销轴固定联接，所述销轴压板与后车架固定联接，前车架与后车架由销轴铰接联接，装置主要由支撑座、弹簧、下固定轴、下轴承、弧形梁、上固定轴、上轴承、摆动支座、小齿轮、滑板、小齿轮支撑块、扇形齿轮、角位移传感器、支架、联轴器、扇形齿轮轴、低摩擦系数材料衬层和长销轴组成；所述支架固定联接在销轴压板上，所述扇形齿轮轴通过轴承安装在支架的轴承座内，所述扇形齿轮固定联接在扇形齿轮轴上，所述角位移传感器固定联接在支架的上端，所述角位移传感器的轴心线与扇形齿轮轴的轴心线同心安装，所述扇形齿轮轴的轴心线与销轴的轴心线同心安装，所述角位移传感器的输入轴通过联轴器与扇形齿轮轴的上端固定联接，所述支撑座固定联接在前车架上，所述摆动支座上端的两侧对称各设置有一个销轴孔体，所述支撑座的上端设置有一个凸形销轴孔体，所述长销轴同时穿过摆动支座上端的两个销轴孔和支撑座上端的凸形销轴孔，所述长销轴与支撑座上端的凸形销轴孔动配合联接，所述长销轴与摆动支座上端的两个销轴孔静配合联接，所述支撑座上端的凸形销轴孔体动配合安装在摆动支座上端一对销轴孔体之间，所产生的两对动配合接触平面限制摆动支座沿长销轴轴线方向的移动，所述摆动支座的下端通过弹簧与支撑座联接，所述弹簧的弹簧力作用方向是使小齿轮与扇形齿轮始终保持啮合状态，所述滑板固定联接在小齿轮支撑块的上端，所述滑板的下表面与小齿轮的上表面接触，所述滑板上端的两个侧面与摆动支座上端槽口内的两个侧面动配合联接，所述小齿轮支撑块下端动配合安装在两个弧形梁之间，所述上轴承通过上固定轴安装在小齿轮支撑块的下部，所述下轴承通过下固定轴安装在小齿轮支撑块的下部、位于上轴承的下方，所述弧形梁的两端固定联接在摆动支座的下部，所述弧形梁的上表面与上轴承外圈外圆工作面接触，所述弧形梁的下表面与下轴承外圈外圆工作面接触，所述弧形梁与上轴承外圈外圆工作面接触的上表面和弧形梁与下轴承外圈外圆工作面接触的下表面两者为同心圆弧曲面，所述小齿轮固定安装在小齿轮支撑块上的齿轮轴上，所述小齿轮在通过其轴心线的剖面上呈现的齿形为凹弧形状，所述扇形齿轮在通过其轴心线的剖面上呈现的齿形为凸弧形状，所述小齿轮齿形的凹弧形状与扇形齿轮齿形的凸弧形状两者为同曲率关系，所述小齿轮与扇形齿轮可以凸凹镶嵌构成正常啮合传动，前车架与后车架由销轴铰接联接后，前后车架保持零度角转向时，有一条垂直通过销轴轴心线的前后车架左右对称线0-0，所述支架安装在使扇形齿轮轴的轴心线垂直通过对称线O - O、并使扇形齿轮轴的轴心线与销轴的轴心线同心的位置处。所述长销轴与摆动支座上端的两个销轴孔动配合联接，摆动支座上端的两个销轴孔内各安装一个卡圈限制长销轴的轴向移动。所述滑板的上端与摆动支座上端槽口动配合联接的两个侧面安装有低摩擦系数材料衬层。所述低摩擦系数材料衬层是聚四氟乙烯材料的，也可以是高密度聚乙烯材料的。所述小齿轮在通过其轴心线的剖面上呈现的齿形也可以是凸弧形状，所述扇形齿轮在通过其轴心线的剖面上呈现的齿形也可以是凹弧形状，所述小齿轮齿形的凸弧形状与扇形齿轮齿形的凹弧形状两者为同曲率关系，所述小齿轮与扇形齿轮可以凸凹镶嵌构成正常啮合传动。所述小齿轮和扇形齿轮的凸弧形状或凹弧形状为凸圆弧形状或凹圆弧形状。采用本发明的有益效果是，能很好地实现前后车架相对转向角度的准确测量，有很好的推广应用价值。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明所述销轴铰接车辆转向角度检测装置的主视图；图2是本发明所述销轴铰接车辆转向角度检测装置的俯视图；图3是图1中的A-A剖视图。图中:前车架I支撑座2弹簧3下固定轴4下轴承5弧形梁6上固定轴7上轴承8摆动支座9小齿轮10滑板11小齿轮支撑块12扇形齿轮13角位移传感器14支架15联轴器16扇形齿轮轴17销轴压板18销轴19后车架20低摩擦系数材料衬层21长销轴2具体实施例方式在图1、图2和图3中，销轴压板18焊接在销轴19上，所述销轴压板18与后车架20通过螺栓固定联接，前车架I与后车架20由销轴19铰接联接，该装置主要包括支撑座2、弹簧3、下固定轴4、下轴承5、弧形梁6、上固定轴7、上轴承8、摆动支座9、小齿轮10、滑板
11、小齿轮支撑块12、扇形齿轮13、角位移传感器14、支架15、联轴器16、扇形齿轮轴17、低摩擦系数材料衬层21和长销轴22 ;所述支架15通过螺栓固定联接在销轴压板18上，所述扇形齿轮轴17通过轴承安装在支架15的轴承座内，所述扇形齿轮13通过键固定联接在扇形齿轮轴17上，所述角位移传感器14通过螺栓固定联接在支架15的上端，所述角位移传感器14的轴心线与扇形齿轮轴17的轴心线同心安装,所述扇形齿轮轴17的轴心线与销轴19的轴心线同心安装，所述角位移传感器14的输入轴通过联轴器16与扇形齿轮轴17的上端固定联接，所述支撑座2通过螺栓固定联接在前车架I上，所述摆动支座9上端的两侧对称各焊接有一个销轴孔体，所述支撑座2的上端焊接有一个凸形销轴孔体，所述长销轴22同时穿过摆动支座9上端的两个销轴孔和支撑座2上端的凸形销轴孔，所述长销轴22与支撑座2上端的凸形销轴孔动配合联接，所述长销轴22与摆动支座9上端的两个销轴孔静配合联接，所述支撑座2上端的凸形销轴孔体动配合安装在摆动支座9上端一对销轴孔体之间，所产生的两对动配合接触平面限制摆动支座9沿长销轴22轴线方向的移动，所述摆动支座9的下端通过弹簧3与支撑座2联接，所述弹簧3的弹簧力作用方向是使小齿轮10与扇形齿轮13始终保持啮合状态，所述滑板11通过销轴固定联接在小齿轮支撑块12的上端，所述滑板11的下表面与小齿轮10的上表面接触，所述滑板11上端的两个侧面与摆动支座9上端槽口内的两个侧面动配合联接，所述小齿轮支撑块12下端动配合安装在两个弧形梁6之间，所述上轴承8通过上固定轴7安装在小齿轮支撑块12的下部，所述下轴承5通过下固定轴4安装在小齿轮支撑块12的下部、位于上轴承8的下方，所述弧形梁6的两端通过螺栓固定联接在摆动支座9的下部，所述弧形梁6的上表面与上轴承8外圈外圆工作面接触，所述弧形梁6的下表面与下轴承5外圈外圆工作面接触，所述弧形梁6与上轴承8外圈外圆工作面接触的上表面和弧形梁6与下轴承5外圈外圆工作面接触的下表面两者为同心圆弧曲面，所述小齿轮10通过键固定安装在小齿轮支撑块12上的齿轮轴上，所述小齿轮10在通过其轴心线的剖面上呈现的齿形为凹弧形状，所述扇形齿轮13在通过其轴心线的剖面上呈现的齿形为凸弧形状，所述小齿轮10齿形的凹弧形状与扇形齿轮13齿形的凸弧形状两者为同曲率关系，所述小齿轮10与扇形齿轮13可以凸凹镶嵌构成正常啮合传动；前车架I与后车架20由销轴19铰接联接后，前后车架保持零度角转向时，划出一条垂直通过销轴19轴心线的前后车架左右对称线0-0，所述支架15通过螺栓安装在使扇形齿轮轴17的轴心线垂直通过对称线0-0、并使扇形齿轮轴17的轴心线与销轴19的轴心线同心的位置处。另外，所述长销轴22与摆动支座9上端的两个销轴孔也可以是动配合联接，为此需要在摆动支座9上端的两个销轴孔内各安装一个卡圈限制长销轴22的轴向移动。所述滑板11的上端与摆动支座9上端槽口动配合联接的两个侧面粘贴有低摩擦系数材料衬层21。所述低摩擦系数材料衬层21是聚四氟乙烯材料的，也可以是高密度聚乙烯材料的。所述小齿轮10在通过其轴心线的剖面上呈现的齿形也可以是凸弧形状，所述扇形齿轮13在通过其轴心线的剖面上呈现的齿形也可以是凹弧形状，所述小齿轮10齿形的凸弧形状与扇形齿轮13齿形的凹弧形状两者为同曲率关系，所述小齿轮10与扇形齿轮13可以凸凹镶嵌构成正常啮合传动。所述小齿轮10和扇形齿轮13的凸弧形状或凹弧形状为凸圆弧形状或凹圆弧形状。所述小齿轮10在通过其轴心线的剖面上呈现的齿形为凸圆弧形状时，所述小齿轮10类似于没有螺旋导程的多头蜗杆首尾圆环形相接构成齿轮的啮合齿部，所述扇形齿轮13在通过其轴心线的剖面上呈现的齿形是凹弧形状时，所述扇形齿轮13类似于没有螺旋升角的蜗轮，小齿轮10与扇形齿轮13的啮合类似于蜗杆和蜗轮的啮合，所述小齿轮10与扇形齿轮13的啮合传动是平行轴间的传动。当销轴铰接车辆转向时，在转向油缸的推动下，前车架I与后车架20之间会转过一定角度，固定在前车架I上的支撑座2使得摆动支座9通过小齿轮支撑块12上的小齿轮10带动扇形齿轮13绕扇形齿轮轴17的轴线转过相应的角度,从而使与扇形齿轮轴17通过联轴器16固定联接的角位移传感器14转过相应的角度,产生电信号输出，再根据齿轮系的传动比得出前车架I与后车架20之间的相对转向角度。当前车架I与后车架20发生非转向方向的相对扭转时，前车架I会带动支撑座2摆动，使得弧形梁6在下轴承5与上轴承8之间摆动，滑板11及小齿轮10和小齿轮支撑块12组成的部件整体与摆动支座9之间会产生相应的滑移摆动，因此车架之间的相对扭转运动不会带动滑板11及小齿轮10和小齿轮支撑块12组成的部件整体转动，因此小齿轮支撑块12上的小齿轮10不会带动扇形齿轮13绕扇形齿轮轴17转动，不会产生附加的转角误差。由于小齿轮10与扇形齿轮13构成了凸凹镶嵌的啮合传动，故当前车架I与后车架20发生非转向方向的相对俯仰时，小齿轮10与扇形齿轮13会产生一定的俯仰角，使摆动支座9产生绕长销轴22轴线的转动，此运动不会使小齿轮支撑块12上的小齿轮10带动扇形齿轮13绕扇形齿轮轴17转动，故不会产生附加的转角误差。从而可以实现准确测量销轴铰接车辆转向角度的目的。
权利要求
1.一种销轴铰接车辆转向角度检测装置，销轴压板(18)与销轴(19)固定联接，所述销轴压板(18)与后车架(20)固定联接，前车架(I)与后车架(20)由销轴(19)铰接联接，其特征是，主要由支撑座(2)、弹簧(3)、下固定轴(4)、下轴承(5)、弧形梁￠)、上固定轴(7)、上轴承(8)、摆动支座(9)、小齿轮(10)、滑板(11)、小齿轮支撑块(12)、扇形齿轮(13)、角位移传感器(14)、支架(15)、联轴器(16)、扇形齿轮轴(17)、低摩擦系数材料衬层(21)和长销轴(22)组成；所述支架(15)固定联接在销轴压板(18)上，所述扇形齿轮轴(17)通过轴承安装在支架(15)的轴承座内，所述扇形齿轮(13)固定联接在扇形齿轮轴(17)上，所述角位移传感器(14)固定联接在支架(15)的上端，所述角位移传感器(14)的轴心线与扇形齿轮轴(17)的轴心线同心安装，所述扇形齿轮轴(17)的轴心线与销轴(19)的轴心线同心安装，所述角位移传感器(14)的输入轴通过联轴器(16)与扇形齿轮轴(17)的上端固定联接，所述支撑座(2)固定联接在前车架(I)上，所述摆动支座(9)上端的两侧对称各设置有一个销轴孔体，所述支撑座(2)的上端设置有一个凸形销轴孔体，所述长销轴(22)同时穿过摆动支座(9)上端的两个销轴孔和支撑座(2)上端的凸形销轴孔，所述长销轴(22)与支撑座(2)上端的凸形销轴孔动配合联接，所述长销轴(22)与摆动支座(9)上端的两个销轴孔静配合联接，所述支撑座(2)上端的凸形销轴孔体动配合安装在摆动支座(9)上端一对销轴孔体之间，所产生的两对动配合接触平面限制摆动支座(9)沿长销轴(22)轴线方向的移动，所述摆动支座(9)的下端通过弹簧(3)与支撑座(2)联接，所述弹簧(3)的弹簧力作用方向是使小齿轮(10)与扇形齿轮(13)始终保持啮合状态，所述滑板(11)固定联接在小齿轮支撑块(12)的上端，所述滑板(11)的下表面与小齿轮(10)的上表面接触，所述滑板(11)上端的两个侧面与摆动支座(9)上端槽口内的两个侧面动配合联接，所述小齿轮支撑块(12)下端动配合安装在两个弧形梁(6)之间，所述上轴承(8)通过上固定轴(7)安装在小齿轮支撑块(12)的下部，所述下轴承(5)通过下固定轴(4)安装在小齿轮支撑块(12)的下部、位于上轴承(8)的下方，所述弧形梁￠)的两端固定联接在摆动支座(9)的下部，所述弧形梁￠)的上表面与上轴承(8)外圈外圆工作面接触，所述弧形梁￠)的下表面与下轴承(5)外圈外圆工作面接触，所述弧形梁￠)与上轴承(8)外圈外圆工作面接触的上表面和弧形梁￠)与下轴承(5)外圈外圆工作面接触的下表面两者为同心圆弧曲面，所述小齿轮(10)固定安装在小齿轮支撑块(12)上的齿轮轴上，所述小齿轮(10)在通过其轴心线的剖面上呈现的齿形为凹弧形状，所述扇形齿轮(13)在通过其轴心线的剖面上呈现的齿形为凸弧形状，所述小齿轮(10)齿形的凹弧形状与扇形齿轮(13)齿形的凸弧形状两者为同曲率关系，所述小齿轮(10)与扇形齿轮(13)可以凸凹镶嵌构成正常啮合传动；前车架(I)与后车架(20)由销轴(19)铰接联接后，前后车架保持零度角转向时，有一条垂直通过销轴(19)轴心线的前后车架左右对称线0-0，所述支架(15)安装在使扇形齿轮轴(17)的轴心线垂直通过对称线0-0、并使扇形齿轮轴(17)的轴心线与销轴(19)的轴心线同心的位置处。
2.根据权利要求1所述的销轴铰接车辆转向角度检测装置，其特征是:所述长销轴(22)与摆动支座(9)上端的两个销轴孔动配合联接，摆动支座(9)上端的两个销轴孔内各安装一个卡圈限制长销轴(22)的轴向移动。
3.根据权利要求1所述的销轴铰接车辆转向角度检测装置，其特征是:所述滑板(11)的上端与摆动支座(9)上端槽口动配合联接的两个侧面安装有低摩擦系数材料衬层(21)。
4.根据权利要求3所述的销轴铰接车辆转向角度检测装置，其特征是:所述低摩擦系数材料衬层(21)是聚四氟乙烯材料的。
5.根据权利要求3所述的销轴铰接车辆转向角度检测装置，其特征是:所述低摩擦系数材料衬层(21)是高密度聚乙烯材料的。
6.根据权利要求1所述的销轴铰接车辆转向角度检测装置，其特征是:所述小齿轮(10)在通过其轴心线的剖面上呈现的齿形也可以是凸弧形状，所述扇形齿轮(13)在通过其轴心线的剖面上呈现的齿形也可以是凹弧形状，所述小齿轮(10)齿形的凸弧形状与扇形齿轮(13)齿形的凹弧形状两者为同曲率关系，所述小齿轮(10)与扇形齿轮(13)可以凸凹镶嵌构成正常哨合传动。
7.根据权利要求1或6所述的销轴铰接车辆转向角度检测装置，其特征是:所述小齿轮(10)和扇形齿轮(13)的 凸弧形状或凹弧形状为凸圆弧形状或凹圆弧形状。
全文摘要
本发明公开了一种销轴铰接车辆转向角度检测装置，旨在准确测得销轴铰接车辆前后车架的相对转向角度。支架固定联接在销轴压板上，扇形齿轮轴通过轴承安装在支架的轴承座内，扇形齿轮固定联接在扇形齿轮轴上，角位移传感器固定联接在支架的上端，角位移传感器的输入轴通过联轴器与扇形齿轮轴的上端固定联接，支撑座固定联接在前车架上，摆动支座上端与支撑座上端铰链联接，摆动支座的下端通过弹簧与支撑座固定联接，滑板固定联接在小齿轮支撑块的上端，小齿轮支撑块下端动配合安装在两个弧形梁之间，小齿轮固定安装在小齿轮支撑块上的齿轮轴上，小齿轮与扇形齿轮可以凸凹镶嵌构成正常啮合传动。本发明能准确测得销轴铰接车辆前后车架的转向角度。
文档编号B62D15/02GK103085876SQ201310025568
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月10日 优先权日2013年1月10日
发明者王安敏, 朱建鑫 申请人:青岛科技大学