[发明专利]一种方向盘自由行程角度测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车方向盘转动角度检具，尤其是涉及一种方向盘自由行程角度测量装置。

背景技术

由于汽车转向器和转向传动机构间存在装配间隙，所以转向操作一般是滞后的，即无法实现理想的方向盘一开始转动，车轮便立即偏转。另一方面，转向机构间受力而产生的零件弹性形变，，也导致了转向车轮的转动滞后于方向盘的转动。如此，转向时，方向盘必将先经过一个空转的自由角度，即为自由行程角度。

方向盘的自由行程角度是评价车辆转向系统是否灵敏、操作是否稳定的重要指标。方向盘自由行程角度过大，那么在汽车行驶过程中方向盘的转动幅度将增大，不利于驾驶员控制方向，影响车辆的行驶稳定性。而适当地方向盘自由行程角度对于消除驾驶员握方向盘时的误操作是有利的，使得转向相对柔和。因此，对方向盘自由行程的角度测量十分重要。

现有的常规机械式检测装置十分笨重，通常需要整个包裹住方向盘，安装不便；有些还要拆除方向盘转向轴周围大部分零件才能测量，十分不便。目前，也有依靠角度传感器，来检测方向盘转动角度的。如中国专利授权公告号：CN101602377B，公开告日2011年05月18日的专利文件中，公开了一种方向盘自由行程角度测量仪，该方向盘自由行程角度测量仪包括扭力传感器、角度传感器和角度处理系统，所述扭力传感器上设有转轴，所述转轴的一端设有转盘，并且该端还连接所述角度传感器；转轴另一端通过螺栓拧入方向盘转向轴。所述扭力传感器和角度传感器都与角度处理系统连接。方向盘自由行程角度测量仪采用电子模块结构，测量扭力和角度两个参数，并将这两个参数转化为电信号，经处理分析后直接显示具体角度数值，由此提高了方向盘自由行程角度的测量精准度和测量速度、测量结果直观明了；测量时只需转动转盘，使得测量过程非常方便。

但是，上述检测装置也有以下弊端：第一，该检测装置连接方向盘时，是通过螺栓拧入方向盘转向轴，使得装置的转轴和方向盘的转向轴同轴，势必对方向盘进行拆卸，露出转向轴，安装不便；第二，该检测仪在角度测量时，利用了软轴作为角度传感器和转轴间的间接连接部件，不够简化，因为方向盘的自由行程角度本来就比较小，检测时需要尽可能的直接测量或尽量少的使用间接连接部件，以免测量不准。

发明内容

本发明是为了解决现有的机械式方向盘自由行程角度检测装置笨重，携带和安装不便的问题，而一些改进的现代化检测装置又存在上述的弊端，提供了一种测量准确、安装方便的方向盘自由行程角度测量装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种方向盘自由行程角度测量装置，测量装置包括方向盘连接部、转轴、测量部，所述方向盘连接部包括三根及三根以上等长度并且在圆周内等间距分布的卡爪杆，所述卡爪杆一端连接卡爪，卡爪杆另一端连接所述转轴，所述测量部包括壳体、齿轮、齿条和读显机构，所述壳体连接转轴构成转动连接，所述齿轮套接固定在转轴上，所述齿条和齿轮啮合，齿条上设有读取齿条位移量信息并转化显示为转动角度的所述读显机构。

本发明作为检测方向盘自由行程角度的外携设备，具有轻巧、便携、安装方便的特点。其安装连接部为上述的方向盘连接部，使用多根等长度且等间距分布的卡爪杆，如此卡爪杆共同连接的转轴必定位于方向盘的转动中心，而且卡爪杆末端的卡爪紧固方向盘，安装方便。本发明测量自由行程角度的方法是将方向盘转动的角度转化为齿条的位移量信息，我们根据转动角度和弧长的数学公式可知：

  ；d为齿轮直径，α为方向盘转动角度，L为齿条位移量。

根据上述关系，通过测位移量L，即可方便地得到转动角度。那么方向盘的自由行程角度就是转向轮直线状态下，方向盘向左或右的空转角度，即方向盘转动，而转向轮未转动时的角度。

本发明的另一个好处是测量装置中机械式的间接连接部件少，仅仅通过齿轮和齿条的一次转化，减少了测量误差的产生，提高了测量的准确性。

作为优选，所述读显机构包括基准尺、容栅位移传感器、处理器和数显屏幕，所述基准尺和齿条滑动连接，基准尺固定在壳体内，所述容栅位移传感器包括动栅和定栅，动栅设定在齿条上，定栅设定在基准尺上，容栅位移传感器、处理器、数显屏幕间为可传输信号的电连接，数显屏幕嵌于壳体表面。

作为本发明中读显机构的一种实施方式，该方案主要是通过容栅位移传感器将齿条的位移量信息转化为动定栅之间的电容量信息，在经过调相和解调过程传输给处理器运算，处理器结合转动角度和弧长的数学公式，输出角度到数显屏幕。