CN107200063A - 多部分轮式陆上车辆的后车转向装置、陆上车辆和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的主题是多部分轮式陆上车辆——尤其是铰接式客车——的后车(5)的转向装置(6),其中后车(5)与前车(3)以铰接的方式连接,其中后车(5)具有至少两个车桥(5a、5b),其中至少前桥(5a)的车轮是能转向的,在陆上车辆转弯行驶时,能通过改变后车(5)的前桥(5a)的车轮的转向偏转角而使作用到前车和/或后车(3、5)上的力和/或力矩、以及由此引起的位移和/或转动和/或应力最小化。
Description
技术领域
本发明涉及一种多部分轮式陆上车辆、尤其是铰接式客车的后车转向装置,其中后车与前车以铰接的方式连接,以及具有这种转向装置的多部分轮式陆上车辆,以及用于使多部分轮式陆上车辆、尤其是铰接式客车的后车转向的方法。
背景技术
铰接式客车由现有技术作为多部分轮式陆上车辆充分已知。在此,前车包括两个彼此相邻布置的车桥,其中后车在后端部上具有一个车桥,其中后车与前车以铰接的方式连接。在前车和后车之间设置过渡部,所述过渡部能使人员从其中一个车辆部分走到另一个车辆部分中。
上述的铰接式客车分为牵拉车辆(Pullerfahrzeug)和推动车辆(Pusherfahrzeug);在牵拉车辆中通常驱动前车的后桥,而在推动车辆中驱动后车的车桥。
为了提高这种铰接式客车的运输能力,不仅制造现有技术已知的两部分车辆,而且还将三个或更多的车辆部分组成铰接式通道客车。而且还设想,通过下述方式提高两部分车辆的运输能力:在较长构造的通道客车中后车具有两个或多个车桥。还可以考虑,组合这种多车桥的挂车作为后车,以用于联成完整的铰接式通道客车。
对于多部分轮式陆上车辆的两车桥后车,为了使后车能够在转弯行驶时按照相应的弯道走向跟随前车,前桥车轮必须能转向地构成。后车前桥的车轮的转向偏转角在此通常通过前车的至少一个能转向的车桥的转向偏转角和/或在前车和后车之间的角度和/或后车后桥的转向角规定。后车的能转向的车桥的转向偏转角通过前车规定,该转向偏转角理论上如此测量,使得两个车辆部分、即前车和后车不承受横向力。这就是说,在理想情况下不会有如下的力作用在陆上车辆上,所述力例如导致底盘受应力或者例如使后车在转弯行驶时在地面上横向错位,上述情况可能导致轮胎磨损或损害车道。
然而实际上已经证明,车辆会承受横向力,该横向力可能在两个车辆部分之间、即在前车和后车之间的铰接连接的区域中导致相应的位移或力矩。这一点例如在下述情况下适用:后车前桥的车轮的实际转向偏转角偏离由前车规定的预期值。其结果可能是,在相应的地面时,车辆部分在地面上侧向偏移。由于轮胎和车身的高刚度,较小的角度错误就会引起较大的横向力和应力。
后车的当前转向偏转角没有与通过前车的能转向的车桥规定的预期值协调一致,原因可能在于不同的影响因素。因此例如转向节转向装置由于例如磨损而可能具有一定的公差,其完全处于正常范围内。而且不总是确保,车辆的车桥完全刚好布置在各个底盘的为此设置的点上。不精确性还由于在测量传感装置中、至少在检测前车的能转向的车桥的转向偏转角时的公差形成。这就是说,制造公差、磨损以及测量精确性和位置精确性、以及所应用的计算模型的不精确性共同地导致了后车前桥的车轮的转向偏转角的不精确性。这一点此外意味着,当例如计算而得的转向偏转角实际上匹配于后车的能转向的车桥的车轮时,在这个值时车辆底盘在转弯行驶时除了由驱动装置和制动器施加的推力和拉力之外会不受力,这就是说,后车的实际转向偏转角则利用前车的转向偏转角精确地校正。然而前述不精确性的总和可能会导致在后车中实际转向偏转角的进一步偏离。
就此而言,DE 10 2009 017 831 A1提出了:对于多车桥转向的陆上车辆或林业经济的具有挂车或半挂车的拖车——所述挂车或半挂车具有至少一个强制转向的车桥,确定校正角度。在此基于下述情况:对于前桥和后桥能转向的拖车,不仅前桥被考虑用于查明后车的能转向的车桥的转向偏转角,而且还考虑拖车的能转向的后桥的转向偏转角以及必要时考虑前车和后车之间的拐角。两个转向偏转角以及必要时考虑的车辆之间的拐角彼此进行计算并且因此得出了用于后车的能转向的前桥的转向偏转角。因此,为挂车的控制系统提供了转向角,其能实现挂车、尤其是拖斗车的保护物品且保护路面的转向。然而这种方式在下述情况下没有考虑后车前桥的实际转向偏转角与通过前车的能转向的车桥规定的值的偏差:例如考虑到制造公差。
发明内容
因此本发明的目的在于,提供一种转向装置,在使用该转向装置时避免在车辆部分、即前车和/或后车上的应力和/或多部分轮式陆上车辆的轨迹偏移。
为了实现所述目的而使用权利要求1的特征,以及根据独立权利要求11所述的方法。从而本发明的主题是多部分轮式陆上车辆、尤其是铰接式客车的后车的转向装置,其中后车与前车以铰接的方式连接。在此后车具有至少两个车桥,其中至少前桥的车轮通过尤其是转向节转向装置以能转向的方式构成。车桥在此有利地彼此间隔开地布置,因此后车有利地不设计成串联轴(Tandemachse)。当包括前车和至少一个后车的陆上车辆转弯行驶时,在此作用到前车和/或后车上的力和/或力矩和由此引起的位移和/或转动和/或应力——下面还称为参量——在车辆部分上出现,从而该力和/或力矩以及由此引起的参量可以通过改变后车前桥的能转向的车轮的转向偏转角最小化。这就是说,后车前桥的能转向的车轮的转向偏转角被校正如此程度,直至由于实际上首先由转向装置规定的转向偏转角的错误位置引起的且在车辆部分上起作用的力和/或力矩最小化。
本发明的有利的特征和设计方案由从属权利要求给出。
根据本发明的第一种设计方案,在转弯行驶时,利用前车的至少一个能转向的车桥的车轮的转向偏转角,作为计算值向转向装置规定后车的前桥的车轮的转向偏转角,其中在后车的前桥的车轮的实际角位置偏离最优值时,能通过由转向装置改变后车的前桥的车轮的角位置而使作用到前车和/或后车上的力和/或力矩和由此引起的位移、转动和/或应力最小化。能转向的车桥被理解成车轮能偏移或者能以确定的角度进行调节的车桥。
本发明的第二设计方案的特征在于,在转弯行驶时,利用在前车的纵轴和后车的纵轴之间的角度、即在两个车辆之间的拐角作为计算值为转向装置规定后车的前桥的车轮的转向偏转角,其中在后车的前桥的车轮的实际角位置偏离最优值时,作用到前车和/或后车上的力和/或力矩和由此引起的参量能通过由转向装置改变后车的前桥的转向偏转角而最小化。后车的前桥的实际角位置在此可以相应于计算值,然而其还可以偏离此,即由于例如偏转的转向节。
最优值就此而言是一种值,其中车辆或车辆部分包括铰接连接除了通常通过驱动装置和制动器形成的力和力矩之外没有附加的力和/或力矩和由此引起的位移、转动和/或应力通过转向装置获得,因此排除了,车轮在极端情况下——例如当在车辆部分中的应力变得过大——在地面上打滑。
因此在第一种设计方案和第二种设计方案之间的区别在于,在第一种设计方案中通过前车的至少一个能转向的车桥的转向偏转角来规定后车的能转向的车桥的转向偏转角,而在第二种设计方案中基于两个车辆部分相对于彼此的角位置来计算要为后车的能转向的车桥的转向装置规定的值。还可以设想,组合考虑前车的能转向的车桥的至少一个转向偏转角和车辆彼此间的角位置。
如果后车的后桥的车轮能转向,则还可以在确定以后车的前桥的车轮的转向角时考虑这个转向角。
有利地可以规定,转向装置包括计算单元,其中能将前车的至少一个能转向的车桥的车轮的转向偏转角的计算值、在前车和后车之间的角位置的计算值和/或后车的后桥的车轮的转向偏转角的计算值计算出一校正值,其中为后车的前桥的转向装置规定所述校正值,其中在后车的前桥的车轮的、借助所述校正值调节的角位置偏离技术方面最优的校正值时,作用到前车和/或后车上的力和/或力矩和由此引起的参量、如位移、转动和/或应力能通过由转向装置改变后车的前桥的转向偏转角而最小化。
根据本发明的另一个特征规定,在车辆部分上为了查明力和/或力矩和由此引起的位移、转动和/或应力使用传感器。从而例如可以规定,为了查明力和力矩使用应变传感器。位移、转动或应力例如可以通过行程传感器或角度传感器来查明。由此可以明确,其中一个方面力和力矩或另一个方面位移、转动或应力可以分别单独地查明,根据上述情况可以更简单地进行确定。
此外根据有利的特征规定,多部分轮式陆上车辆的两个车辆部分通过车辆铰接机构彼此连接。这种车辆铰接机构——其尤其是具有两个能枢转地彼此连接的铰接区段,所述铰接区段分别利用其端部布置在前车或后车的底盘上——包括至少一个金属橡胶支承装置作为耦联元件,用于与至少一个车辆部分进行连接。这就是说,前车和后车可以通过金属橡胶支承装置与铰接机构的每一个铰接区段连接。这种用于使铰接区段与前车或后车的底盘进行连接的金属橡胶支承装置的结构已知。有利地根据本发明的一个特征,在金属橡胶支承装置的区域内布置至少一个传感器用于查明力和/或力矩或由此引起的参量、如位移、转动和/或应力,以便然后通过改变后车的前桥的车轮的转向偏转角使力和/或力矩和由此引起的参量最小化,如上述情况已经在其它地方进行阐述。
如前所述,车辆铰接机构包括两个彼此能相对转动的铰接区段,其中所述车辆铰接机构具有测量装置,用于确定铰接区段彼此间的角位置。这就是说,通过这种测量装置、例如所谓的转角传感器,能彼此相对地确定车辆关于其各个作为设想的车桥的中心纵轴的位置,并且这个角度可以用于确定后车车桥的能转向的车轮的转向偏转角。这种转向装置可以使用在牵拉车辆以及推动车辆中。
本发明的主题同样是多部分轮式陆上车辆,包括用于根据权利要求1至7中任一项所述的转向装置的控制系统或调节系统。
同样本发明的主题是用于多部分轮式陆上车辆、尤其是铰接式客车的后车转向的方法,其中所述后车与前车连接,其中后车具有至少两个间隔开的车桥,其中前车具有至少一个带有能转向的车轮的车桥,其中至少后车的前桥的车轮以能转向的方式构成,其中所述方法包括下述步骤:
-根据在前车和后车之间的角度和/或前车的至少一个能转向的车桥的车轮的角位置和/或后车的后桥的车轮的角位置来计算后车的前桥的车轮的转向偏转角;
-根据计算的转向偏转角来调整后车的前桥的车轮的转向偏转角;
-检测作用到前车和/或后车上的力和/或力矩和由此引起的位移和/或转动和/或应力;
-通过改变后车的前桥的车轮的转向偏转角使得力和/或力矩、和/或位移和/或转动和/或应力接近最小化。
在此规定,当在前车上多个车桥的车轮转向时,则至少两个车桥的车轮的转向角可以被考虑用于确定后车的前桥的车轮的转向角。
附图说明
下面借助附图示例性地详细阐述本发明。
图1示意性示出了铰接式车辆;
图2示出了车辆铰接机构以及示意性的前车和后车;
图3示出了金属橡胶支承装置。
具体实施方式
根据图1用1标注的铰接式车辆具有前车3和后车5。前车和后车3、5通过用10标注的车辆铰接机构连接。不仅前车3而且后车5都分别具有两个车桥3a、3b或5a、5b。前车3的前桥3a的车轮在此以能转向的方式构成,后车5的前桥5a的车轮也是如此。后车5的前桥5a的转向装置包括转向节转向装置(Achsschenkellenkung)并且用6标注。后车5的后桥的车轮在此同样能以可转向的方式构成。
图2示出车辆铰接机构10的设计方案。车辆铰接机构10包括两个铰接区段11、12,这两个铰接区段通过转动支承装置13以能转动的方式彼此连接。在转动支承装置13中布置所谓的转角传感器14,利用所述转角传感器能获取两个铰接区段11、12彼此间的角位置、进而获取前车相对于后车的位置。该转角在图2中用α标注。
车辆铰接机构10与前车3的连接通过两个金属橡胶支承装置20实现。这两个金属橡胶支承装置的结构在图3中示出。这种金属橡胶支承装置包括轴颈21,该轴颈通过弹性体垫22在预载下安置在形成壳体23的金属套中。这种金属橡胶支承装置由现有技术充分已知。具有壳体23的金属橡胶支承装置20由在铰接区段11中相应的孔接纳。轴颈21在其从壳体23突出的端部上分别具有孔24,该孔用于分别接纳螺栓以用于与布置在前车3的底盘上的支承座4连接。在金属橡胶支承装置的范围内并且在此专门在金属橡胶支承装置本身中可以布置传感器(未示出),其用于检测力、力矩、位移、转动和/或应力。其具体地例如可以是力传感器、应变传感器或行程传感器或角度传感器。
附图标记列表
1 铰接式车辆
3 前车
3a 前桥
3b 后桥
4 支承座
5 后车
5a 前桥
5b 后桥
6 转向装置(转向节转向装置)
10 车辆铰接机构
11 铰接区段
12 铰接区段
13 转动支承装置
14 转角传感器
20 金属橡胶支承装置
21 轴颈
22 弹性体垫
23 壳体
24 孔。
Claims (11)
1.多部分轮式陆上车辆——尤其是铰接式客车——的后车(5)的转向装置(6),其中后车(5)与前车(3)以铰接的方式连接,其中后车(5)具有至少两个车桥(5a、5b),其中至少前桥(5a)的车轮是能转向的,
在陆上车辆转弯行驶时,能通过改变后车(5)的前桥(5a)的车轮的转向偏转角而使作用到前车(3)和/或后车(5)上的力和/或力矩、以及由此引起的位移和/或转动和/或应力最小化。
2.根据权利要求1所述的转向装置(6),其特征在于,在转弯行驶时,利用前车(3)的至少一个能转向的车桥(3a)的车轮的转向偏转角,作为计算值为后车的前桥的转向装置(6)规定后车(5)的前桥(5a)的车轮的转向偏转角,其中,在后车(5)的前桥(5a)的车轮的实际角位置偏离最优值时,能通过由转向装置改变后车(5)的前桥(5a)的车轮的角位置而使作用到前车(3)和/或后车(5)上的力和/或力矩、以及由此引起的位移、转动和/或应力最小化。
3.根据权利要求1或2所述的转向装置(6),其特征在于,在转弯行驶时,利用在前车(3)的纵轴和后车(5)的纵轴之间的角度,作为计算值为转向装置(6)规定后车(5)的前桥(5a)的车轮的转向偏转角,其中,在后车(5)的前桥(5a)的车轮的实际角位置偏离最优值时,能通过由转向装置(6)改变后车(5)的前桥(5a)的转向偏转角而使作用到前车(3)和/或后车(5)上的力和/或力矩、以及由此引起的位移、转动和/或应力最小化。
4.根据前述权利要求中任一项所述的转向装置(6),其特征在于,在转弯行驶时,利用后车(5)的后桥的车轮的转向偏转角,作为计算值为后车的前桥的转向装置规定后车(5)的前桥(5a)的车轮的转向偏转角,其中,在后车(5)的前桥(5a)的车轮的实际角位置偏离最优值时,能通过由转向装置(6)改变后车(5)的前桥(5a)的转向偏转角而使作用到前车(3)和/或后车(5)上的力和/或力矩、以及由此引起的位移、转动和/或应力最小化。
5.根据前述权利要求2至4中任一项所述的转向装置(6),其特征在于,转向装置(6)包括计算单元,在该计算单元中,能对前车(3)的至少一个能转向的车桥的车轮的转向偏转角的计算值、和/或在前车(3)和后车(5)之间的角位置的计算值和/或后车(5)的后桥的车轮的转向偏转角的计算值进行计算以得出校正值,其中,为后车(5)的前桥(5a)的转向装置规定校正值,其中,在后车(5)的前桥(5a)的车轮的、借助所述校正值调节的角位置偏离技术上的最优校正值时,能通过由转向装置(6)改变后车(5)的前桥(5a)的转向偏转角而使作用到前车(3)和/或后车(5)上的力和/或力矩、以及由此引起的位移、转动和/或应力最小化。
6.根据前述权利要求中任一项所述的转向装置(6),其特征在于,为了获取力和/或力矩、位移、转动和/或应力使用传感器。
7.根据前述权利要求中任一项所述的转向装置(6),其特征在于,多部分轮式铰接式车辆(1)的前车(3)和后车(5)通过车辆铰接机构(10)彼此连接。
8.根据权利要求7所述的转向装置(6),其特征在于,车辆铰接机构(10)通过金属橡胶支承装置(20)与前车(3)和/或后车(5)连接,其中在金属橡胶支承装置(20)的区域内布置有至少一个传感器用于获取力和/或力矩或由此引起的位移、转动和/或应力。
9.根据权利要求5或6所述的转向装置(6),其特征在于,车辆铰接机构(10)包括两个彼此能相对转动的铰接区段(11、12),其中,所述车辆铰接机构(10)具有用于确定铰接区段(11、12)彼此间的角位置的测量装置。
10.多部分轮式陆上车辆,包括用于根据前述权利要求中一项或多项所述的转向装置的控制系统或调节系统。
11.用于使多部分轮式陆上车辆——尤其是铰接式客车——的后车(5)转向的方法,后车(5)与前车(3)连接,后车(5)具有至少两个车桥(5a、5b),前车(3)具有至少一个带有能转向的车轮的车桥(3a),其中至少后车(5)的前桥(5a)的车轮是能转向的,其中所述方法包括下述步骤:
-根据在前车(3)和后车(5)之间的角度和/或前车(3)的至少一个能转向的车桥的车轮的角位置和/或后车(5)的后桥的车轮的角位置来计算后车(5)的前桥(5a)的车轮的转向偏转角;
-根据计算而得的转向偏转角来调整后车(5)的前桥(5a)的车轮的转向偏转角;
-检测作用到前车(3)和/或后车(5)上的力和/或力矩、以及由此引起的位移和/或转动和/或应力;
-通过改变后车(5)的前桥(5a)的车轮的转向偏转角使得力和/或力矩、位移和/或转动和/或应力接近最小化。
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