CN106152994A - 车轮转角测量装置、多轴转向车辆及车轮转角测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车轮转角测量装置、多轴转向车辆及车轮转角测量方法，其中车轮转角测量装置用于测量车辆上车轮的转动角度，该车辆还包括车桥和转向节，车轮固定安装在转向节上，车桥与转向节可转动地连接，该装置包括车桥安装座、固连装置和转角测量器，车桥安装座固定安装在车桥上，转角测量器包括外壳和转轴，转角测量器固定安装在转向节和固连装置之间，转轴能够相对于外壳转动，固连装置与车桥安装座固定连接，转角测量器所测得的角度即为车轮的转动角度。该装置采用直接测量的方式，能够准确地测量出车轮的转动角度，并且不改变原有车桥及转向节的结构，节省了大量的人力和物力；另外其安装也较为方便且牢固可靠，便于推广。

Description

车轮转角测量装置、多轴转向车辆及车轮转角测量方法

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种车轮转角测量装置、多轴转向车辆及车轮转角测量方法。

背景技术

重型载货汽车、重型起重机、重型工程专用车、国防和航天等领域的特种车辆，吨位大、车体长、质心高，而且工作条件恶劣，所以其整车一般都会超过三轴，转向轴不少于两轴。由于技术条件的限制，这些车辆一般都是前轮转向，但是这样使得车辆在低速行驶时，出现转向缓慢、转弯半径很大、前后轮的运动轨迹不协调、轮胎磨损严重等问题；在中高速行驶时，出现转向失真严重、极易产生甩尾等现象。

目前，解决上述问题的最有效的途径是采用多轴动态转向技术。多轴动态转向技术是使多个车轴参与转向，转向角度的大小随着车辆的运行状况动态变化。理想的情况下，车辆在低速大转角转向时，后轮和前轮逆向转向，这样可以减小转弯半径，使车辆转向更加灵活，从而改善其操纵轻便性和机动性；在中高速转向时，后轮与前轮同向转向，这样有助于减少车辆在超车、变道或躲避障碍时的侧滑，增强车辆的操纵稳定性，保证各车轮在转向过程中做纯滚动运动，因此采用多轴动态转向技术可以有效解决重型车辆在转向过程中出现的上述问题。

为了实现多轴动态转向技术，需要实时监测车轮的转角，依据转向控制策略实时控制各个车轮的转角。现有的测量车轮转角的方案，主要分为改变现有车桥结构和不改变现有车桥结构两种。改变车桥结构的方案，顾名思义，需要改变原有的车桥结构，车桥结构改变后可能会带来其他部件也需要改变，因此这种方式需要额外耗费大量的财力、物力和人力；不改变现有车桥结构的方案，主要是将转角传感器安装在车桥上，并在转角传感器和轮毂上分别安装摆杆，中间用拉杆连接，形成平行四边形，轮毂转动时带动转角传感器转动，从而测得车轮转角。但是这种方案的测量装置，其结构复杂，安装不便，且需保证其摆杆和拉杆在同一个水平面上，否则就会造成测量误差，另外，由于零件制造和装配等原因也会使车轮转角的测量产生误差。

发明内容

本发明的目的是提出一种车轮转角测量装置、多轴转向车辆及车轮转角测量方法，能够准确地测量车轮的转角。

为实现上述目的，本发明提供了一种车轮转角测量装置，用于测量车辆上车轮的转动角度，所述车辆还包括车桥和转向节，所述车轮固定安装在所述转向节上，所述车桥与所述转向节可转动地连接，所述车轮转角测量装置包括车桥安装座、固连装置和转角测量器，其中所述车桥安装座固定安装在所述车桥上，所述转角测量器包括外壳和转轴，所述转角测量器固定安装在所述转向节和所述固连装置之间，所述转轴能够相对于所述外壳转动，所述固连装置与所述车桥安装座固定连接，所述转角测量器所测得的角度即为所述车轮的转动角度。

进一步地，所述转角测量器为转角传感测量器。

进一步地，所述车桥安装座呈挂钩状，所述车桥安装座挂靠在所述车桥上，并通过螺栓固定连接。

进一步地，所述车桥安装座上设置有至少两个螺纹孔，所述至少两个螺纹孔分别位于所述车桥的两侧。

进一步地，所述车桥安装座上设置有至少一个空洞，所述至少一个空洞用于减轻所述车桥安装座的重量。

进一步地，所述固连装置包括安装座连杆和转角连杆，所述安装座连杆的一端与所述车桥安装座固定连接，所述安装座连杆的另一端设置有安装杆，所述安装杆与所述转角连杆的一端固定连接，所述转角连杆的另一端与所述转角测量器固定连接。

进一步地，所述转角连杆上设置有带有开口的安装槽，所述安装杆嵌入所述安装槽内。

为实现上述目的，本发明还提供了一种多轴转向车辆，包括上述的车轮转角测量装置。

为实现上述目的，本发明还提供了一种车轮转角测量方法，包括：提供转角测量器，包括外壳和转轴，所述转轴能够相对于所述外壳转动；

将所述转角测量器固定安装在转向节和车桥之间；

读取所述转角测量器所测得的所述转轴的转角，即为所述转向节相对于所述车桥转动的角度，也是所述车轮的转动角度。

进一步地，所述将所述转角测量器固定安装在转向节和车桥之间的具体操作为：将所述外壳与所述转向节固定连接，所述转轴与所述车桥通过固连装置固定连接。

基于上述技术方案，本发明通过在转向节和车桥之间固定连接转角测量器，该转角测量器包括外壳和转轴，转轴能够相对于外壳转动，这样，转角测量器所测得的转轴的转角即为转向节相对于车桥转动的角度，也是车轮的转动角度。这种测量方式属于直接测量，能够既方便又准确地实时测量出车轮的转动角度，并且不改变原有车桥及转向节的结构，节省了大量的人力和物力；另外本发明车轮转角测量装置的安装也较为方便且牢固可靠，便于推广。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明车轮转角测量装置一个实施例的装配关系示意图。

图2为本发明车轮转角测量装置上车桥安装座一个实施例的结构示意图。

图3为本发明车轮转角测量装置上转角连杆一个实施例的结构示意图。

图中：1-车轮，2-减振装置，3-车桥，4-车桥安装座，5-安装座连杆，6-转角连杆，7-转角测量器，8-转向节，9-安装槽，10-安装杆，11-转轴，12-空洞，13-螺纹孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，为本发明车轮转角测量装置一个实施例的装配关系示意图。该车轮转角测量装置，用于测量车辆上车轮1的转动角度，所述车辆还包括车桥3和转向节8，所述车轮1固定安装在所述转向节8上，所述车桥3与所述转向节8可转动地连接，所述车轮转角测量装置包括车桥安装座4、固连装置和转角测量器7，其中所述车桥安装座4固定安装在所述车桥3上，所述转角测量器7包括外壳和转轴11，所述转角测量器7固定安装在所述转向节8和所述固连装置之间，所述转轴11能够相对于所述外壳转动，所述固连装置与所述车桥安装座4固定连接，所述转角测量器7所测得的角度即为所述车轮1的转动角度。另外，转向节8上还可以设置减振装置2，以减轻车轮振动。

本发明通过在转向节8和车桥3之间固定连接转角测量器7，该转角测量器7包括外壳和转轴11，转轴11能够相对于外壳转动，这样，转角测量器7所测得的转轴11的转角即为转向节8相对于车桥3转动的角度，也是车轮1的转动角度。这种测量方式属于直接测量，能够既方便又准确地实时测量出车轮的转动角度，并且不改变原有车桥及转向节的结构，节省了大量的人力和物力；另外本发明车轮转角测量装置的安装也较为方便且牢固可靠，便于推广。

上述实施例中，转角测量器的外壳可以固定连接在转向节上，而转轴通过固连装置与安装在车桥上的车桥安装座固定连接，这样转轴相当于与车桥固定连接，而转角测量器的外壳与转向节固定连接，当转向节带动车轮转向时，转角测量器也会随着转向节转动相同的转角，那么转角测量器测量的角度即为转向节相对于车桥的转角，也就是车轮相对于车桥的转角。

转角测量器7的选择可以有多种，比如可以选用各种不同结构的角度测量仪、编码器等，优选地，所述转角测量器7可以为转角传感测量器。

车桥安装座4与车桥3固定连接，二者的连接方式有多种，只要能够稳固可靠的连接在一起即可。在一个优选的实施例中，车桥安装座4呈挂钩状，所述车桥安装座4挂靠在所述车桥3上，并通过螺栓固定连接。挂钩状的含义是，车桥安装座4包括前侧面、上侧面和后侧面，其中前侧面和后侧面之间的距离小于等于车桥3的宽度，这样当车桥安装座安装到车桥上后，可以利用前侧面和后侧面将车桥夹紧，避免车桥安装座与车桥之间在水平方向上的相对运动，影响转角测量的精度。

在另一个优选的实施例中，所述车桥安装座4上还可以设置有至少两个螺纹孔13，所述至少两个螺纹孔13分别位于所述车桥3的两侧。通过螺栓和螺纹孔13的配合，可以将车桥安装座进一步固定在车桥上，避免车桥安装座与车桥之间在竖直方向上的相对运动，影响转角测量的精度。螺纹孔13可以在车桥的两侧各设置一个，也可以各设置多个，只要能够保证装置的稳定性即可。

如图2所示，所述车桥安装座4上还可以设置有至少一个空洞12，所述至少一个空洞12用于减轻所述车桥安装座4的重量。空洞12可以是不连续不相邻的一个、两个或者两个以上的任意形状的孔，也可以是一个很大的孔，只要保留能够将车桥安装座4固定在车桥3上的框架即可。该空洞12可以大大减轻车桥安装座4的重量，实现车辆整体重量的轻量化，满足各种车辆的多种需求。

固连装置在本发明中起的作用主要是将转轴11与车桥安装座4固定连接。固连装置的结构形式可以有多种选择，只要该结构稳定、可靠、在车辆运行过程中不产生晃动、不影响转角的测量精度即可。在一个优选的实施例中，所述固连装置可以包括安装座连杆5和转角连杆6，所述安装座连杆5的一端与所述车桥安装座4固定连接，所述安装座连杆5的另一端设置有安装杆10，所述安装杆10与所述转角连杆6的一端固定连接，所述转角连杆6的另一端与所述转角测量器7固定连接。该种结构的固连装置各部件之间均可以通过螺栓固定连接，可靠且稳定。当车桥安装座4与转角测量器7之间的距离较远时，固连装置难以采用单根杆结构，通过安装座连杆5与转角连杆6的配合，可以更好地实现过渡连接，并且二者的长度可以根据需要进行合理搭配，避免各自的重量太大，为了保护转角测量器7不受到损坏，转角连杆6的长度可以尽量短一些。

其中安装杆10与转角连杆6的连接方式可以有多种选择，比如，所述转角连杆6上可以设置带有开口的安装槽9，所述安装杆10嵌入所述安装槽9内。当车桥安装座4与转角测量器7之间的距离较远时，安装槽设置为如图3所示的一端开口的结构，可以使得安装杆10方便地的安装于转角连杆6上，不会因加工或安装误差引起车轮转角测量的误差，同时，安装槽9的结构还可以实现转角连杆6的轻量化设计，减轻车轮转角测量装置的整体重量。当然，如果车桥安装座4与转角测量器7之间的距离较近时，也可以不采用安装槽的结构形式，将安装杆10与转角连杆6固定连接即可。

如图1所示，为本发明车轮转角测量装置的一个优选的实施例的结构示意图，可以看出，该装置采用直接测量的方式，将直接测量车轮转角的转角测量器7的外壳固定安装在转向节8上，将转轴11与车桥3固定连接，这样转角测量器7所测得的转角，即为转向节8相对于车桥3转动的角度，也就是车轮1的转动角度。

为了使转轴11与车桥3稳定可靠的连接且安装方便快捷，上述实施例中首先采用了挂钩式的车桥安装座4，使得车桥安装座4能够直接向下扣装在车桥3上，然后用四个螺栓将车桥安装座4固定安装在车桥3上。同时，为了方便车桥安装座4与转轴11的搭接，可以在车桥安装座4的下部设置伸出部，该伸出部与转轴11之间可以通过安装座连杆5与和转角连杆6等进行固定连接，即如图1所示，伸出部与安装座连杆5之间通过螺栓固定连接，安装座5上的安装杆10嵌入转角连杆6的安装槽9内，然后转角连杆6与转角测量器7上的转轴11固定连接。这些复杂的固定连接结构都是为了最大程度地减少对现有结构的改变，同时这样设计安装方便，易于调节，当车桥3上能够固定车桥安装座4的位置距离转轴11较远时，通过安装座连杆5和转角连杆6的配合，可以使得车桥安装座4和转轴11之间有一个过渡，提高刚度及可靠性，减少转角测量的误差。

基于上述的车轮转角测量装置，本发明还提出一种多轴转向车辆，包括该车轮转角测量装置。本发明的转角测量装置可以应用于各种车辆上，比如既可以应用于单轴车辆上，也可以应用于多轴转向车辆上，既可以应用于重型起重机、工程用车、载货汽车等重型车辆上，也可以应用于救护车、消防车等特种车辆上等。

本发明还提出一种车轮转角测量方法，包括：提供转角测量器，包括外壳和转轴，所述转轴能够相对于所述外壳转动；

将所述转角测量器固定安装在转向节和车桥之间；

读取所述转角测量器所测得的所述转轴的转角，即为所述转向节相对于所述车桥转动的角度，也是所述车轮的转动角度。

上述车轮转角测量方法采用直接测量的方法，简单可靠，测量准确，安装方便。其中，转角测量器的安装位置可以灵活选择，比如可以将所述外壳与所述转向节固定连接，所述转轴与所述车桥通过固连装置固定连接，也可以将所述外壳与所述车桥固定连接，所述转轴与所述转向节固定连接。

其他关于上述车轮转角测量装置多个实施例的结构和效果描述，同样适用于车轮转角测量方法，这里不再赘述。

通过对本发明车轮转角测量装置、多轴转向车辆及车轮转角测量方法的多个实施例的说明，可以看到本发明车轮转角测量装置、多轴转向车辆及车轮转角测量方法实施例至少具有以下一种或多种优点：

1)直接测量：本发明采用直接测量的方案，可以很方便的将转角测量器固定安装在转向节上，转角测量器的转轴则相对固定在车桥上，因此转角测量器所测得的值就是车轮相对车桥的相对转角，不需将各种连接装置保持在同一平面，比现有的间接测量装置所测得转角值更加精准。

2)结构轻巧：本发明采用轻量化设计，尽量减少不必要的结构，在车桥安装座上设置有空洞，使得安装结构更加轻巧，转运方便。

3)安装方便且牢固可靠：挂钩式的车桥安装座采用侧面螺栓顶紧固定的方式，可以很牢固的安装在车桥上，转角测量器通过螺栓固定在转向节上；转角测量器的转轴和车桥之间通过车桥安装座、安装座连杆和转角连杆相连，其中车桥安装座和安装座连杆之间可以采用螺栓连接，转角连杆和转向测量器的转轴固连，这些连接均安全稳固，安装也既牢固又可靠。安装座连杆和转角连杆之间采用安装杆嵌入安装槽的连接方式，还可以避免因加工误差带来的安装不便。

4)便于推广：本发明的车轮转角测量装置结构简单，价格低廉，测量准确，不需要改变原有车桥和转向节的结构，加工工艺简单，易于维护，可以在多种车辆上推广应用，尤其适用于多轴轮胎式车辆。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种车轮转角测量装置，用于测量车辆上车轮(1)的转动角度，所述车辆还包括车桥(3)和转向节(8)，所述车轮(1)固定安装在所述转向节(8)上，所述车桥(3)与所述转向节(8)可转动地连接，其特征在于，所述车轮转角测量装置包括车桥安装座(4)、固连装置和转角测量器(7)，其中所述车桥安装座(4)固定安装在所述车桥(3)上，所述转角测量器(7)包括外壳和转轴(11)，所述转角测量器(7)固定安装在所述转向节(8)和所述固连装置之间，所述转轴(11)能够相对于所述外壳转动，所述固连装置与所述车桥安装座(4)固定连接，所述转角测量器(7)所测得的角度即为所述车轮(1)的转动角度。

2.根据权利要求1所述的车轮转角测量装置，其特征在于，所述转角测量器(7)为转角传感测量器。

3.根据权利要求1所述的车轮转角测量装置，其特征在于，所述车桥安装座(4)呈挂钩状，所述车桥安装座(4)挂靠在所述车桥(3)上，并通过螺栓固定连接。

4.根据权利要求3所述的车轮转角测量装置，其特征在于，所述车桥安装座(4)上设置有至少两个螺纹孔(13)，所述至少两个螺纹孔(13)分别位于所述车桥(3)的两侧。

5.根据权利要求1所述的车轮转角测量装置，其特征在于，所述车桥安装座(4)上设置有至少一个空洞(12)，所述至少一个空洞(12)用于减轻所述车桥安装座(4)的重量。

6.根据权利要求1所述的车轮转角测量装置，其特征在于，所述固连装置包括安装座连杆(5)和转角连杆(6)，所述安装座连杆(5)的一端与所述车桥安装座(4)固定连接，所述安装座连杆(5)的另一端设置有安装杆(10)，所述安装杆(10)与所述转角连杆(6)的一端固定连接，所述转角连杆(6)的另一端与所述转角测量器(7)固定连接。

7.根据权利要求6所述的车轮转角测量装置，其特征在于，所述转角连杆(6)上设置有带有开口的安装槽(9)，所述安装杆(10)嵌入所述安装槽(9)内。

8.一种多轴转向车辆，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的车轮转角测量装置。

9.一种车轮转角测量方法，其特征在于，包括：

提供转角测量器，包括外壳和转轴，所述转轴能够相对于所述外壳转动；

将所述转角测量器固定安装在转向节和车桥之间；

读取所述转角测量器所测得的所述转轴的转角，即为所述转向节相对于所述车桥转动的角度，也是所述车轮的转动角度。

10.根据权利要求9所述的车轮转角测量方法，其特征在于，所述将所述转角测量器固定安装在转向节和车桥之间的具体操作为：将所述外壳与所述转向节固定连接，所述转轴与所述车桥通过固连装置固定连接。