CN105636856A - 一种铰接巴士的主动式转向系统 - Google Patents

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Abstract

一种铰接巴士用的主动式转向系统，其包含：一接头基座构件(103)与一悬臂构件(104)；一液压转台(105)，其中该液压转台(105)包含一液压马达(106)、一压力调节阀(109)、一齿轮环(202)、一小齿轮(201)与一轴承(203)；一主液压泵(107)与一连接至该主液压泵(107)的伺服马达(108)；以及一控制单元，以产生一转向辅助模式，其中，目标的接头角度是取决于方向盘位置信息，且该控制单元指示该伺服马达(108)对液压油进行加压以一利用车速信息计算过的角速度旋转该液压转台(105)，直到前车框架(101)与拖车框架(102)之间的接头角度达到一目标角度；该转向辅助模式在进行高速直线行驶与切换线时提供稳定的驾驶质量，也使铰接巴士在转弯时能够进行于较佳的转向轨迹，此外，该转向辅助模式也支持铰接巴士进行倒车动作，能够在铰接接头被调整至一最佳轨迹时，直接倒车至所指定的位置。

Description

一种铰接巴士的主动式转向系统 技术领域
本发明涉及一种主动式转向系统与提升铰接巴士于交叉路口或是弯道的驾驶性能的 控制方法， 更切确而言， 涉及一种利用液压转台以减少铰接巴士的旋转半径和提供被动 减震以稳定铰接接头的主动式转向系统。 背景技术
一般的市售铰接巴士的转弯半径大且无法进行直接倒退的操作， 因此在没有公交车 专用道的城市地区的路线安排较为困难且受到许多限制； 为了进一步加强铰接巴士的操 作性与实用价值， 开发主动式转向系统以增加操作性能是必须的， 如此一来铰接巴士才 能够在具有较受限的交叉路口与弯道的地区提供更好的服务。
传统的铰接接头提供一被动的减震力以稳定铰接巴士， 此种机械式减震手段或是液 压式减震手段被经常使用， 此类的传统铰接接头通常都是与转向系统与车辆控制单元分 属不同系统， 因此为了提供一主动式转向系统， 将铰接接头整合至车辆控制单元是必须 的。
在一些工业上用来运送原物料或货物的铰接拖车来说， 机械式转向接头或是液压式 转向接头， 简称为牵引接头， 是用来直接向其施力以改变行进方向用的， 然而应注意的 是这些牵引接头是直接受到方向盘位置所控制， 且这些牵引拖车并不像铰接巴士一样使 用一组的可转向前轮来改变前进方向， 换句话说， 液压式转向接头或是机械式转向接头 是牵引拖车改变前进方向的唯一手段， 而本发明则提供了一种能够有源辅助转向操作的 铰接接头， 其作用是以缓慢的施加转向力与锁定接头于一最佳角度的方式来控制铰接接 头， 并非以等比例或是直接链接至方向盘位置的方式进行。 发明内容
本发明的主要目的在于提供一种供铰接巴士使用的主动转向系统， 通过检测方向盘 位置、 行驶速度以及传动齿轮的信号， 辅助该铰接巴士于行驶中所进行的转向操作， 其 中， 该主动转向系统包含一液压转台以施加一计算过的力道进而在铰接巴士进行转向动 作时辅助其转向操作， 且在前车框架与拖车框架位于该信号所提供的默认角度时维持接 头于该最佳角度。 本发明的次要目的在于提供一种供铰接巴士使用的主动转向系统， 该系统能够通过 处理该组信息自动辨别巴士将进行变换车道动作或是转向动作。
为达上述目的， 本发明的一较广义实施方式为提供一种供配置有可转向前车轴的铰 接车辆所使用的主动转向系统， 其包含： 一接头基座构件与一悬臂构件， 用以将一前车 框架与一拖车框架相互连接并容许其相互转动； 一液压转台， 设置于该接头基座构件， 用以控制该前车框架与该拖车框架之间的接头角度， 其中， 该液压转台包含一液压马 达、 一压力调节阀、 一齿轮环、 一小齿轮与一轴承； 一主液压泵与一连接至该主液压泵 的伺服马达， 设置于该拖车车厢中的独立隔间中， 用以输送液压油通过一第一液压管与 一第二液压管至该液压马达并产生一顺时针或逆时针方向的控制扭力； 以及一控制单 元， 以产生一转向辅助模式， 其中， 目标的接头角度是取决于方向盘位置信息， 且该控 制单元指示该伺服马达对液压油进行加压以一利用车速信息计算过的角速度旋转该液压 转台， 直到该前车框架与该拖车框架之间的接头角度达到一目标角度。
根据本发明的构想， 该指定接头角度与方向盘转动的位置呈一定比例。
根据本发明的构想， 该指定接头角度受到车速所限制。
根据本发明的构想， 液压转台的转动速度受到车速所限制。
为达上述目的， 本发明的另一较广义实施方式为提供一种铰接巴士使用的主动转向 系统， 其包含： 一接头基座构件与一悬臂构件， 用以将一前车框架与一拖车框架相互连 接并容许其相互转动； 一液压转台， 设置于该接头基座构件， 用以控制该前车框架与该 拖车框架之间的接头角度， 其中， 该液压转台包含一液压马达、 一压力调节阀、 一齿轮 环、 一小齿轮与一轴承； 一主液压泵与一连接至该主液压泵的伺服马达， 设置于该拖车 车厢中的独立隔间中， 用以输送液压油通过一第一液压管与一第二液压管至该液压马达 并产生一顺时针或逆时针方向的控制扭力； 以及一控制单元， 以产生一转向辅助模式， 其中， 目标的接头角度是取决于方向盘位置信息， 且该控制单元指示该伺服马达对液压 油进行加压以一利用车速信息计算过的角速度旋转该液压转台， 直到该前车框架与该拖 车框架之间的接头角度达到一目标角度。 附图说明
图 1是本发明第一实施例的等角视图。
图 2是本发明第一实施例的立体分解视图。
图 3展示在不同车速时方向盘位置与目标接头角度的关系图表。 图 4展示在不同车速下马达辅助接头的最大容许转速的曲线图。 具体实施方式
本发明的概念在于提供一完整解决方案供通常具有前车框架与拖车框架的铰接巴士 使用以增进其驾驶性能， 其中， 一组可转向的前轮、 一组中置轮、 以及一组后轮被设置 于该前车框架与拖车框架中； 一般而言， 动力系统的驱动轴链接至铰接巴士的后轮以驱 动铰接巴士， 而中间的铰接接头则用于降低转向时的半径， 然而， 驾驶员若在转向时遭 遇较为狭窄的街道， 则通常需要进行一系列的前后来回的移动才能有效的将该铰接接头 调整至所需的角度， 此外， 驾驶员若要倒车将铰接巴士停放， 则面临需要进行左右曲折 的驾驶方式才能将巴士倒车至所欲的角度， 会需要极度的小心以及其他人员帮忙注意四 周才有办法避免碰撞事故的发生； 因此， 本发明所特别为铰接巴士所设计的主动转向系 统是有其重要性的。
为了提供一实用的主动转向系统给铰接巴士使用， 下列的情况必须被加以注意： 1. 当铰接巴士行驶于一环状的交叉路口时， 方向盘的位置保持于一期望的环状轨迹的位 置， 此时， 液压转台应处于辅助转向模式且铰接接头应调整至一较佳的角度直到接头的 角度重新经过方向盘的调整。 2. 当铰接巴士正在倒车进入所欲停放的位置时， 若位置并 不具备空间供其左右曲折调整铰接巴士角度， 此时， 铰接接头应根据接头角度主动调整 并维持一适合角度， 进而使巴士能够直接倒车进入位置而非进行左右曲折的调整手段。
图 1与图 2展示出要在铰接巴士中组成一主动转向系统所需要的构件， 其中， 液压铰 接接头包含一接头基座构件 103， 安装于前车框架 101， 一悬臂构件 104， 安装于拖车框 架 102， 一液压转台 105， 以一转轴连接至悬臂构件 104以容许垂直方向的移动， 其中， 该液压转台 105包含一齿轮环 202、 一小齿轮 201与一轴承 203。
主动转向系统包含一控制单元与一液压回路； 其中， 伺服马达 108 安装于一隔离的 舱室以保证其用电安全， 伺服马达驱动主液压泵对第一液压管 110与第二液压管 111内的 油进行加压； 液压马达 106在第一液压管 110或第二液压管 111 的油的推动下对小齿轮
201 施以一控制扭力， 其顺时针或逆时针方向则依据伺服马达 108 的方向而定； 小齿轮
203 对齿轮环 202 施以该控制扭力以依照控制单元的指令旋转并调整液压转台的接头角 度。
液压回路还包含一压力调节阀 109 作为调整液压回路最大油压的控制手段， 压力调 节阀 109 用以控制液压铰接接头减震力道的幅度， 是以容许一调节过的油流通过压力调 节阀 109来产生一流动阻力于液压回路中， 进而产生一控制过的阻力以抵消液压转台 105 的旋转动作。
在主动转向系统的操作过程当中， 控制单元会读取方向盘位置的信息并传送指令给 伺服马达 108 来以一控制扭力旋转液压转台以逐步调整接头角度至吻合方向盘位置信息 所目标接头角度， 接下来控制单元会指示伺服马达 108 以一控制过的减震阻力去维持一 液压压力来锁定液压转台于目标接头角度。
如图 3 所显示， 该控制单元能根据不同的车速使用不同的增益值， 其中， 当铰接巴 士以高速直线前进时， 目标接头角度会比慢速行驶时来的小； 例如， 当铰接巴士在以约 40英里的速度行驶的情况下， 驾驶员将方向盘旋转 15度， 控制单元会将目标接头角度设 定于 5度； 而当铰接巴士在约 5英里的速度下切换线的情况下， 驾驶员若将方向盘旋转同 样至 15度， 控制单元则会将接头角度设置于 10度的位置。
如图 3 所显示， 当巴士速度增加至超出一低速限值时， 目标接头角度的增益便会相 对的较高， 这是因为此时需要较大的接头角度才能完成过弯的动作； 而当巴士速度增加 至另一高速限值时， 目标接头角度的增益便会减少以在切换线操作时能获得较好的稳定 性。
又如图 3 所显示， 当铰接巴士进行倒车操作时， 对应方向盘角度的目标接头角度的 增益值明显增加， 这是由于铰接巴士的驱动轴通常安装于拖车车轴， 因此， 由于车轴的 方向， 倒车操作时会产生一反作用力将铰接接头拉扯至垂直位置， 为了使铰接巴士能够 保持在一连续的转弯轨道上， 在倒车模式时便需要更大的增益值。
如图 4 所显示， 是主动转向系统的另一种呈现方式， 其中， 接头的最大角速度是由 行驶速度来判定； 在图 4 中接近零的正值区域中， 铰接巴士以一缓慢的速度行驶， 为了 正确的控制液压转台与避免轮胎磨损， 如果铰接巴士未以超过特定的速度限值移动， 则 液压转台不会容许现有的接头角度产生任何改变。
又如图 4 所显示， 可以看到控制单元在车速超过了另一预设的最大限值时再次限制 了液压转台的最大角速度， 这是由于此时液压转台的转动速度会影响车辆行驶的稳定度 与舒适度， 此种情况通常发生于当铰接巴士在高速公路行驶时执行变换车道动作， 因此 车辆的行驶速度直接关系到液压转台容许的最大角速度。

Claims (1)

  1. 权利要求
    1.一种供配置有可转向前车轴的铰接车辆所使用的主动转向系统， 其包含： 一接头基座构件与一悬臂构件，用以将一前车框架与一拖车框架相互连接并容许其相 互转动；
    一液压转台，设置于该接头基座构件，用以控制该前车框架与该拖车框架间的接头角 度， 其中， 该液压转台包含一液压马达、 一压力调节阀、 一齿轮环、 一小齿轮与一轴承; 一主液压泵与一连接至该主液压泵的伺服马达， 设置于该拖车车厢中的独立隔间中， 用以输送液压油通过一第一液压管与一第二液压管至该液压马达并产生一顺时针或逆时 针方向的控制扭力； 以及
    一控制单元， 以产生一转向辅助模式， 其中， 目标的接头角度是取决于方向盘位置信 息，且该控制单元指示该伺服马达对液压油进行加压以一利用车速信息计算过的角速度旋 转该液压转台， 直到该前车框架与该拖车框架之间的接头角度达到一目标角度。
    2. 如权利要求 1所述的主动转向系统， 其中， 该指定接头角度与方向盘转动的位置呈 一定比例。
    3. 如权利要求 1所述的主动转向系统， 其中， 该指定接头角度受到车速所限制。
    4. 如权利要求 1所述的主动转向系统， 其中， 液压转台的转动速度受到车速所限制。
    5.一种铰接巴士使用的主动转向系统， 其包含：
    一接头基座构件与一悬臂构件，用以将一前车框架与一拖车框架相互连接并容许其相 互转动；
    一液压转台，设置于该接头基座构件，用以控制该前车框架与该拖车框架间的接头角 度， 其中， 该液压转台包含一液压马达、 一压力调节阀、 一齿轮环、 一小齿轮与一轴承; 一主液压泵与一连接至该主液压泵的伺服马达， 设置于该拖车车厢中的独立隔间中， 用以输送液压油通过一第一液压管与一第二液压管至该液压马达并产生一顺时针或逆时 针方向的控制扭力； 以及
    一控制单元， 以产生一转向辅助模式， 其中， 目标的接头角度是取决于方向盘位置信 息，且该控制单元指示该伺服马达对液压油进行加压以一利用车速信息计算过的角速度旋 转该液压转台， 直到该前车框架与该拖车框架之间的接头角度达到一目标角度。
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