CN108128349A - 一种轮式重载车辆转向中位控制系统及调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮式重载车辆转向中位控制系统及调整方法，步骤1、从测量主机上读取并判断被测转向桥的车轮定位参数是否在理论要求范围内，若在理论要求范围内，且转向轮的转向角度为0°，则结束该转向桥的调整，否则，进入步骤2；步骤2、先选中被测转向桥，并将该被测转向桥从当前位置上解锁，接着按照显示装置显示被测转向桥的转角角度及偏转转向方向，将电控转向桥的左右两个转向轮向向中位位置上调整，至车轮定位仪的测量主机上显示的左轮前束值和右轮前束值近似相等；步骤3、调整前束杆将电控转向桥的车轮定位参数调整到理论要求范围内；步骤4、当被测转向桥的车轮定位参数调整到理论要求范围内后，将被测转向桥锁定在当前位置上。

Description

一种轮式重载车辆转向中位控制系统及调整方法

技术领域

本发明涉及一种轮式重载车辆转向中位控制系统及调整方法。

背景技术

随着多轴轮式重载车辆市场保有量的增加，用户对车辆直线行驶能力的重视度也越来越高，制造商对其引起的质量问题也在加强检测和控制力度。转向轮是否转向中间位置、车轮定位值是否在设计要求范围内，是影响车辆直线行驶能力的重要因素。图1是现有设计的多轴转向轮式重载车辆，现在面临的技术问题是：如何在现有车轮定位仪的基础上快速实现将每个转向轮调整到转向中位位置上且车轮定位参数调整到设计范围内。

现有技术1：中国专利201210192526.5公开了一种起重机及其自动对中转向系统，其检测装置感应或脱离感应被检测物，并将转向轮处于中位、向一侧转向、向另一侧转向等三种状态输出给控制器；控制器根据检测装置的信号控制转向油缸动作或锁定，自动实现转向轮的对中控制。

现有技术2：中国专利201410098049.5公开了一种电液控制转向桥的零位标定装置及定位标定方法，其采用机械微调的方法通过调整零位标定装置的长度来调整转向车轮的转角，实现电液控制转向桥的零位标定。

现有技术3：中国专利201320483895.X公开了一种商用车激光车轮定位仪，其包括自定中心标尺及加长杆、测量标靶、车轮夹具、测量头、吊具、测量主机，以车架中心线为测量基准借助这套仪器可以快速、准确地测量商用车辆的车轮定位参数，实现多轮位、多车桥定位测量。

现有技术4：中国专利201520173834.2公开了一种作业车辆四轮转向系统车轮定位检测装置，其通过在转向油缸的两侧分别设置一个接近开关，转向油缸活塞杆两侧分别设有接近开关检测环，控制器通过判断接近开关检测环是否正对接近开关来判断车轮是否处于中位、非中位。

现有技术5：中国专利201210256349.2公开了一种车辆的车轮定位控制方法，其控制器先检测转向盘的中位状态并将转向盘向复原方向进行转向，然后将转向盘向与复原方向相反的方向进行转向来使转向盘复原位中位状态。这种控制方法，能够去除轮胎的定位扭矩，仅靠控制逻辑变更就能提高车轮定位性能。

上述现有技术中，现有技术1、现有技术2和现有技术4，仅能解决转向轮中位调整的问题；现有技术3仅仅公开了检测各种卡车、客车、半挂车、起重机等车辆上每个车轮定位参数的一种激光车轮定位仪；而现有技术5，仅限于解决具有电动式助力转向器的车辆在车轮定位时消除因残余在轮胎上的定位扭矩而带来的转向盘和车轮歪斜的问题，不适用于非电动转向器的车辆以及具有电控转向的车桥。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种轮式重载车辆转向中位控制系统及调整方法，针对多轴转向轮式重载车辆提出一种方便快捷的、准确的转向中位控制系统及调整方法，能够减少因车轮定位不准确、转向零位标定不准确等带来轮胎的异常快速磨损，实现了多轴轮式重载车辆车轮定位、转向对中两项工作同步开展的目的。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种轮式重载车辆转向中位控制系统，包括车轮定位仪、显示装置、输入装置和转向检测装置，还包括转向控制装置和转向执行装置，其中：

所述车轮定位仪用于检测每个转向轮的车轮定位参数；

所述显示装置和转向控制装置相连，显示装置接受并显示转向控制装置发送电控转向桥左右两个转向轮的转向角度信息；

所述输入装置用于向转向控制装置输入控制信息；

所述转向检测装置用于采集目标电控转向桥的当前信息并传送至转向控制装置；

所述转向控制装置接收转向检测装置、输入装置的信息后，向转向执行装置发出转向动作的指令，同时向显示装置发送被测电控转向桥调整后的转向角度值；

所述转向执行装置根据转向控制装置的控制信息调整电控转向轮的转向角度，并将电控转向轮调整到直线行驶位置上。

优选，所述车轮定位仪包括测量主机、测量头、车轮夹具、自定中心标尺、标尺加长杆和测量标靶：每个车轮上设置有垂直于被测车轮运动平面的车轮夹具，车轮夹具的芯轴上设置测量头且测量头与测量主机相连，自定中心标尺分别设置在被测车辆的前后两端，自定中心标尺的两端通过标尺加长杆对称设置有测量标靶，测量标靶的反射条与测量头相连。

优选，还包括若干个滑动转盘，当车辆悬架系统调整至悬架中位位置上后，将车辆落在无摩擦的滑动转盘上。

优选，设轮式重载车辆共有n个电控转向桥，记为电控转向桥X，X=1,2,……n，则输入装置包括：

n个电控转向桥按钮，每个电控转向桥按钮对应唯一一个电控转向桥且同一时间最多只有一个电控转向桥被选中；

转向解锁和转向锁定按钮且同一时间最多只有一个按钮起作用，其中，转向锁定用于将被测电控转向桥锁定在当前位置上，转向解锁用于将被测电控转向桥从当前位置上解锁；

左转和右转按钮：当转向解锁被激活时，左转和右转按钮才起作用，左转按钮用于控制电控转向轮向左转向，右转按钮用于控制电控转向轮向右转向。

优选，所述转向执行装置的油路连接关系为：比例阀的A口与锁止阀组I、锁止阀组Ⅲ的进油口相连接，比例阀的B口与锁止阀组II、锁止阀组Ⅳ的进油口相连接；锁止阀组I的出油口与转向油缸总成Ⅰ的有杆腔油口相通；锁止阀组Ⅱ的出油口与转向油缸总成Ⅰ的无杆腔油口相通；锁止阀组Ⅲ的出油口与转向油缸总成Ⅱ的无杆腔油口相通，锁止阀组Ⅳ的出油口与转向油缸总成Ⅱ的有杆腔油口相通。

对应的，一种轮式重载车辆转向中位调整方法，包括如下步骤：

步骤1、将车轮定位仪安装到位，从测量主机上读取并判断被测转向桥的车轮定位参数是否在理论要求范围内，若被测转向桥的车轮定位参数在理论要求范围内，且转向轮的转向角度为0°，则结束该转向桥的调整，否则，进入步骤2；

步骤2、先选中被测转向桥，并将该被测转向桥从当前位置上解锁，接着按照显示装置显示被测转向桥的转角角度及偏转转向方向，将电控转向桥的左右两个转向轮向向中位位置上调整，至车轮定位仪的测量主机上显示的左轮前束值和右轮前束值近似相等；

步骤3、调整前束杆将电控转向桥的车轮定位参数调整到理论要求范围内；

步骤4、当被测转向桥的车轮定位参数调整到理论要求范围内后，将被测转向桥锁定在当前位置上；

重复步骤1-4直至所有的转向桥的车轮定位参数在理论要求范围内。

本发明的有益效果是：

（1）与现有技术1-5相比，本发明提出的轮式重载车辆转向中位控制系统能够自动检测、调整转向轮的转向位置，结合车轮定位仪测量主机接收到的车轮定位参数，可以快速完成多轴轮式重载车辆车轮定位和转向中位两项调整工作。

（2）本发明的控制系统和调整方法更智能化，操作方便，能够降低操作人员的劳动强度。

（3）转向中位控制系统，便于驾驶员随时检查、调整车辆的转向中位状态，提高车辆直线行驶能力。

（4）本发明的调整方法实现转向对中、车轮定位参数均调整到位。

附图说明

图1是现有设计的多轴转向轮式重载车辆的结构示意图；

图2是本发明多轴轮式重载车辆车轮定位检测与调整的状态的示意图；

图3是本发明转向轮转向中位检测系统的结构示意图；

图4是本发明输入装置的结构示意图；

图5是本发明转向执行装置实施例一的结构示意图；

图6是本发明转向执行装置实施例二的结构示意图；

图7是本发明调整前后转向轮的姿态对比示意图；

附图的标记含义如下：

1、标记为front的自定中心标尺及测量标靶；2、滑动转盘；3、测量主机；4、车轮夹具；5、测量头；6、标记为rear的自定中心标尺及测量标靶；7、转向油缸总成Ⅰ；8、转向摇臂；9、转向摇臂；10、轮胎；11、梯形臂；12、转向梯形拉杆；13、转向梯形拉杆；14、转向梯形拉杆；15、梯形臂；16、轮胎；17、转向油缸总成Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

一种轮式重载车辆转向中位控制系统，包括车轮定位仪、显示装置、输入装置和转向检测装置，还包括转向控制装置和转向执行装置，其中，显示装置、输入装置、转向检测装置、转向控制装置和转向执行装置组成转向轮转向中位检测系统：所述车轮定位仪用于检测每个转向轮的车轮定位参数，通过显示装置进行实时显示。

如图2所示，车轮定位仪包括测量主机、测量头、车轮夹具、自定中心标尺、标尺加长杆和测量标靶：每个车轮上设置有垂直于被测车轮运动平面的车轮夹具，车轮夹具设置在被测车辆的车桥的两侧车轮上，车轮夹具的芯轴上设置测量头，测量头通过蓝牙或者其他方式与测量主机相连，自定中心标尺分别设置在被测车辆的前后两端，图2中，标记为front的自定中心标尺及测量标靶设置在车辆的前端，标记为rear的自定中心标尺及测量标靶设置在车辆的后端。自定中心标尺的两端通过标尺加长杆对称设置有测量标靶，测量标靶的反射条通过反射信号与测量头相连。

车轮定位的基准选取前后两个自定中心标尺的中点连线，前后两个自定中心标尺的中心连线与车架中心线平行或者重合。车轮定位仪将目标轴的车轮定位参数如前束、主销内倾角、车轮外倾角等技术参数发送到测量主机上。另外，为提高车轮定位的准确性，还包括若干个滑动转盘，当车辆悬架系统调整至悬架中位位置上后，可一并将车辆落在无摩擦的滑动转盘上，以确保车辆的车轮定位状态与车辆行驶状态接近。

转向轮转向中位检测系统如图3所示，转向轮转向中位检测系统用于检测、调整电控转向轮的转向角度，并能将电控转向轮调整到直线行驶位置上。包括显示装置、输入装置、转向检测装置、转向控制装置、转向执行装置。其中：

所述显示装置和转向控制装置相连，显示装置接受并显示转向控制装置发送电控转向桥左右两个转向轮的转向角度信息，至少显示电控转向桥I-电控转向桥n左右两个转向轮的转向角度。

所述输入装置用于向转向控制装置输入控制信息，设轮式重载车辆共有n个电控转向桥，记为电控转向桥X，X=1,2,……n，则输入装置包括：

n个电控转向桥按钮，每个电控转向桥按钮对应唯一一个电控转向桥且同一时间最多只有一个电控转向桥被选中，即“电控转向桥I”、“电控转向桥Ⅱ”-“电控转向桥n”的按钮中，只能有一个按钮起作用。

转向解锁和转向锁定按钮且同一时间最多只有一个按钮起作用，其中，转向锁定用于将被测电控转向桥锁定在当前位置上，转向解锁用于将被测电控转向桥从当前位置上解锁。也即，只有按下“电控转向桥I”、“电控转向桥Ⅱ”-“电控转向桥n”等按钮的其中一个时，用于被测电控转向桥的“转向解锁”、“转向锁定”两个按钮才能起作用。其中，“转向解锁”、“转向锁定”两个按钮，只能有一个按钮起作用。

左转和右转按钮：当转向解锁被激活时，左转和右转按钮才起作用，左转按钮用于控制电控转向轮向左转向，右转按钮用于控制电控转向轮向右转向。以图4为例，选中电控转向桥I后，按下“转向解锁”按钮后，比例阀“a”和比例阀“b”两个按钮才起作用，比例阀“a”、比例阀“b”分别用于电控转向轮向左、向右转向。按下“a”，电控转向轮向左转向；按下“b”，电控转向轮向右转向。按下“转向锁定”，即将被测转向桥锁定在当前位置上。

所述转向检测装置用于采集目标电控转向桥的当前信息并传送至转向控制装置，至少包括电控转向桥的转向角度、转向比例阀的PWM值、方向控制阀的得电信息等，并将采集到的目标电控转向桥的当前转向角度值、比例阀、方向控制阀的得电信息等传送到转向控制装置。

所述转向控制装置接收转向检测装置、输入装置的信息后，向转向执行装置发出转向动作的指令，同时向显示装置发送被测电控转向桥调整后的转向角度值。具体的，转向控制装置接收来自转向检测装置、输入装置的信息后，向转向液压执行装置发出转向动作与否的指令，以驱动转向机械执行机构；与此同时，也向显示装置发送被测转向桥调整后的转向角度值。当控制器接收到“转向解锁”信号后，将转向油缸与比例阀组的油路接通；接着，按下“比例阀a”或者“比例阀b”，通过改变作用在转向比例阀阀芯的位置，实现电控转向桥可以在转向油缸输出助力的作用下向左或向右微量转向。当控制器接收到“转向锁定”信号后，将转向油缸与比例阀组的油路断开，电控转向桥被锁定在当前调整的位置上。

所述转向执行装置根据转向控制装置的控制信息调整电控转向轮的转向角度，并将电控转向轮调整到直线行驶位置上。一般的，转向执行装置包括转向液压执行装置和转向机械执行机构。转向液压执行装置，至少包括比例阀、锁止阀、转向油缸。比例阀用于成比例地控制进入转向油缸的流量或者压力，转向油缸用于将液压能转化为机械能，锁止阀用于通、断比例阀与转向油缸之间的油路。

图5是一种转向执行装置实施例一的示意图，图5中，7为转向油缸总成Ⅰ；8为转向摇臂；9为转向摇臂；10为轮胎；11为梯形臂；12为转向梯形拉杆；13为转向梯形拉杆；14为转向梯形拉杆；15为梯形臂；16为轮胎；17为转向油缸总成Ⅱ。其油路连接关系为：比例阀的A口与锁止阀组I、锁止阀组Ⅲ的进油口相连接，比例阀的B口与锁止阀组II、锁止阀组Ⅳ的进油口相连接；锁止阀组I的出油口与转向油缸总成Ⅰ的有杆腔油口相通；锁止阀组Ⅱ的出油口与转向油缸总成Ⅰ的无杆腔油口相通；锁止阀组Ⅲ的出油口与转向油缸总成Ⅱ的无杆腔油口相通，锁止阀组Ⅳ的出油口与转向油缸总成Ⅱ的有杆腔油口相通。

其转向工作原理为：后轴转向时，比例阀与转向油缸之间的油路相通，通过改变作用在比例阀电磁铁上的PWM值实现后轴转向轮向左、向右转向；当后轴不转向时，比例阀与转向油缸之间的油路截止，电控转向桥左右两侧的转向轮被锁定在当前位置上。在不影响技术方案可行性的前提下，可以有选择性地取消锁止阀组I、锁止阀组Ⅱ、锁止阀组Ⅲ、锁止阀组Ⅳ其中的一个阀或者两个阀。

图6是一种转向执行装置实施例二的示意图，转向机械执行机构可以是断开式的转向梯形机构，也可以是整体式梯形拉杆，其工作原理与图5相同，这里不再赘述。图5和图6中，转向桥的前束、主销内倾角、主销后倾角、车轮外倾角、主销偏移距等车轮定位参数中，前束可以通过微量调整转向梯形拉杆的工作长度来实现调整。

对应的，一种轮式重载车辆转向中位调整方法，包括如下步骤：

步骤1、按照车轮定位仪的使用要求，将车轮定位仪安装到位，从测量主机上读取并判断被测转向桥的车轮定位参数（比如前束、车轮外倾角等）是否在理论要求范围内，若被测转向桥的车轮定位参数在理论要求范围内，且转向轮的转向角度为0°，说明电控转向桥的车轮定位参数在设计范围内，左右两个转向轮也处于转向中位位置上，则结束该转向桥的调整，否则，如果被测转向桥的车轮定位参数、转向轮的转向角度两个参数中至少有一个参数不在设计范围内，则需要进行车轮定位调整、转向对中调整两个步骤，即进入步骤2。

步骤2、进入电控转向轮转向中位调整系统，先选中被测转向桥，并将该被测转向桥从当前位置上解锁（选择“转向解锁”按钮），接着按照显示装置显示被测转向桥的转角角度及偏转转向方向，按下比例阀组的电磁铁PWM+或PWM-，将电控转向桥的左右两个转向轮向向中位位置上调整，至车轮定位仪的测量主机上显示的左轮前束值和右轮前束值近似相等，具体的误差可以根据实际需要自行设定。

步骤3、调整前束杆，微量调整转向梯形拉杆的工作长度，就可以将电控转向桥的车轮定位参数调整到理论要求范围内。

步骤4、当被测转向桥的车轮定位参数调整到理论要求范围内后，将被测转向桥锁定在当前位置上（选择“转向锁定”按钮），被测转向桥被锁定在直线行驶位置上。到此为止，对于被测转向桥的转向角度检测装置，可以选择控制程序自动将转向角度设置为0°，也可以调整拉杆的工作长度将转向角度设置为0°。到此为止，被测转向桥的车轮定位参数已调整到位。

重复步骤1-4直至所有的转向桥的车轮定位参数在理论要求范围内。如图7所示，是应用本发明前、后多轴轮式重载车辆每个转向轮的姿态示意对比图。

（1）与现有技术1-5相比，本发明提出的轮式重载车辆转向中位控制系统能够自动检测、调整转向轮的转向位置，结合车轮定位仪测量主机接收到的车轮定位参数，可以快速完成多轴轮式重载车辆车轮定位和转向中位两项调整工作。

（2）本发明的控制系统和调整方法更智能化，操作方便，能够降低操作人员的劳动强度。

（3）转向中位控制系统，便于驾驶员随时检查、调整车辆的转向中位状态，提高车辆直线行驶能力。

（4）本发明的调整方法实现转向对中、车轮定位参数均调整到位。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种轮式重载车辆转向中位控制系统，包括车轮定位仪、显示装置、输入装置和转向检测装置，其特征在于，还包括转向控制装置和转向执行装置，其中：

所述车轮定位仪用于检测每个转向轮的车轮定位参数；

所述显示装置和转向控制装置相连，显示装置接受并显示转向控制装置发送电控转向桥左右两个转向轮的转向角度信息；

所述输入装置用于向转向控制装置输入控制信息；

所述转向检测装置用于采集目标电控转向桥的当前信息并传送至转向控制装置；

所述转向控制装置接收转向检测装置、输入装置的信息后，向转向执行装置发出转向动作的指令，同时向显示装置发送被测电控转向桥调整后的转向角度值；

所述转向执行装置根据转向控制装置的控制信息调整电控转向轮的转向角度，并将电控转向轮调整到直线行驶位置上。

2.根据权利要求1所述的一种轮式重载车辆转向中位控制系统，其特征在于，所述车轮定位仪包括测量主机、测量头、车轮夹具、自定中心标尺、标尺加长杆和测量标靶：每个车轮上设置有垂直于被测车轮运动平面的车轮夹具，车轮夹具的芯轴上设置测量头且测量头与测量主机相连，自定中心标尺分别设置在被测车辆的前后两端，自定中心标尺的两端通过标尺加长杆对称设置有测量标靶，测量标靶的反射条与测量头相连。

3.根据权利要求2所述的一种轮式重载车辆转向中位控制系统，其特征在于，还包括若干个滑动转盘，当车辆悬架系统调整至悬架中位位置上后，将车辆落在无摩擦的滑动转盘上。

4.根据权利要求1所述的一种轮式重载车辆转向中位控制系统，其特征在于，设轮式重载车辆共有n个电控转向桥，记为电控转向桥X，X=1,2,……n，则输入装置包括：

n个电控转向桥按钮，每个电控转向桥按钮对应唯一一个电控转向桥且同一时间最多只有一个电控转向桥被选中；

转向解锁和转向锁定按钮且同一时间最多只有一个按钮起作用，其中，转向锁定用于将被测电控转向桥锁定在当前位置上，转向解锁用于将被测电控转向桥从当前位置上解锁；

左转和右转按钮：当转向解锁被激活时，左转和右转按钮才起作用，左转按钮用于控制电控转向轮向左转向，右转按钮用于控制电控转向轮向右转向。

5.根据权利要求4所述的一种轮式重载车辆转向中位控制系统，其特征在于，所述转向执行装置的油路连接关系为：比例阀的A口与锁止阀组I、锁止阀组Ⅲ的进油口相连接，比例阀的B口与锁止阀组II、锁止阀组Ⅳ的进油口相连接；锁止阀组I的出油口与转向油缸总成Ⅰ的有杆腔油口相通；锁止阀组Ⅱ的出油口与转向油缸总成Ⅰ的无杆腔油口相通；锁止阀组Ⅲ的出油口与转向油缸总成Ⅱ的无杆腔油口相通，锁止阀组Ⅳ的出油口与转向油缸总成Ⅱ的有杆腔油口相通。

6.一种轮式重载车辆转向中位调整方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、将车轮定位仪安装到位，从测量主机上读取并判断被测转向桥的车轮定位参数是否在理论要求范围内，若被测转向桥的车轮定位参数在理论要求范围内，且转向轮的转向角度为0°，则结束该转向桥的调整，否则，进入步骤2；

步骤2、先选中被测转向桥，并将该被测转向桥从当前位置上解锁，接着按照显示装置显示被测转向桥的转角角度及偏转转向方向，将电控转向桥的左右两个转向轮向向中位位置上调整，至车轮定位仪的测量主机上显示的左轮前束值和右轮前束值近似相等；

步骤3、调整前束杆将电控转向桥的车轮定位参数调整到理论要求范围内；

步骤4、当被测转向桥的车轮定位参数调整到理论要求范围内后，将被测转向桥锁定在当前位置上；

重复步骤1-4直至所有的转向桥的车轮定位参数在理论要求范围内。