CN114194294B - 一种挂车转向控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挂车转向控制装置及控制方法，该转向控制装置包括转角检测装置、挂车转向执行机构、上位机和车载ECU，转角检测装置包括转角传感器和信号转换器；本发明挂车转向控制装置及控制方法，以挂车的后轮作为转向车轮，通过对挂车的后轮进行转向控制，可降低卡车转弯半径，提高其避障灵活性，实现对挂车精确的转向控制。此外，本发明挂车转向控制装置及控制方法也可通过无线遥控器对挂车的转向进行手动控制，以根据实际路口情况调节挂车的转向半径，进一步提高挂车转向的安全性、避障灵活性以及挂车在狭窄道路的通过性。

Description

一种挂车转向控制装置及控制方法

技术领域

本发明属于卡车转向控制领域，具体是一种挂车转向控制装置及控制方法。

背景技术

卡车一般包括牵引车和挂车两部分，牵引车的尾部与挂车的头部连接。为了保证车辆行驶安全，需要获取挂车与牵引车之间的相对角度，以便于实现更好地控制车辆的行驶。现有的卡车少有考虑对挂车的转向进行控制，普遍针对牵引车进行前轮转向控制，通过牵引车控制前轮及其转向，挂车方向则由牵引车和挂车之间的铰接装置控制，这就造成挂车转向半径大，由于挂车的车辆长度较长，避障灵活性低，会给驾驶员造成沉重的驾驶负担。而卡车的行驶精度一般是以牵引车的控制精度来衡量的。在一些对行驶精度要求较高的情况下，例如行驶在转弯半径较小的路段中，需要将牵引车和挂车都精准地控制在一定范围内，若不考虑挂车的行驶情况，则可能存在卡车行车不够精准的问题。此外，在路口允许有较大的转向半径的条件下，较大的转向半径易造成较大的“内轮差”，增加卡车转弯所造成的安全事故风险。

针对现有的卡车转向控制不精确、转向半径过大等问题，本发明提出一种挂车转向控制装置及控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种挂车转向控制装置及控制方法，通过对挂车的后轮进行转向控制，降低卡车转弯半径，提高其避障灵活性，实现对挂车精确的转向控制。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种挂车转向控制装置，该挂车通过铰接装置与牵引车连接，所述的挂车的底盘的尾部安装有前后并排的三组车轮，即第一车轮组、第二车轮组和第三车轮组，该转向控制装置包括转角检测装置、挂车转向执行机构、上位机和车载ECU，所述的转角检测装置包括转角传感器和信号转换器，所述的转角传感器用于检测所述的牵引车的转动角度并将检测结果以信号形式发送给所述的信号转换器，所述的信号转换器用于对所述的转角传感器发送的信号进行信号转换并发送给所述的上位机，由所述的上位机处理信号并向所述的车载ECU发送期望转角信号，通过所述的车载ECU处理期望转角信号、确定挂车的转向方向和转角大小并向所述的挂车转向执行机构发出指令，所述的挂车转向执行机构包括两个转向执行单元，所述的第二车轮组和第三车轮组上分别安装有一个所述的转向执行单元，两个所述的转向执行单元用于同步执行指令以驱动所述的第二车轮组和第三车轮组的车轮进行同方向同角度转动，以实现挂车的转向。

作为优选，所述的铰接装置包括法兰、转轴、轴套、摆杆、导向板和连接板，所述的轴套套设在所述的转轴的外侧，所述的法兰固定在所述的轴套上，所述的法兰上开设有用于安装多个第一螺栓的多个第一螺栓孔，所述的多个第一螺栓用于将所述的法兰固定在挂车的底盘，所述的转轴的上端自所述的法兰垂直穿出，所述的转轴的上端同轴固定有销套，所述的转角传感器安装在所述的销套上，所述的转轴的下端与所述的摆杆的一端固定连接，所述的摆杆的另一端与所述的导向板固定连接，所述的导向板为半圆环形，所述的导向板的开口侧远离所述的轴套，所述的轴套的中心线与所述的导向板的轴向平行，所述的连接板上开设有用于安装多个第二螺栓的多个第二螺栓孔，所述的多个第二螺栓用于将所述的连接板固定在牵引车的底盘，所述的连接板的中部开设有限位孔，所述的连接板的一侧开设有V形缺口，所述的轴套的中部穿设于所述的限位孔，所述的导向板的两侧分别与所述的V形缺口的两侧边压紧配合。上述铰接装置在实现牵引车与挂车的链接的同时，能够将牵引车的转动角度实时传递至转轴，并通过转角传感器进行检测。带V形缺口的连接板与半圆环形的导向板的配合，结构简单，方便装配，传动效果好。

作为优选，所述的限位孔为圆弧孔，所述的圆弧孔设于所述的V形缺口的尖端。

作为优选，每个所述的转向执行单元包括转向油缸、电磁阀、转向控制器、无线遥控器、转向轴、转向横拉杆、转向节臂、左转向节、右转向节、左转向摇臂和右转向摇臂，所述的转向控制器分别与所述的车载ECU和所述的无线遥控器电连接，所述的转向控制器用于根据所述的车载ECU发出的指令或所述的无线遥控器的遥控信号控制所述的电磁阀，通过所述的电磁阀控制所述的转向油缸的进油方向和进油量，所述的转向轴的左端和右端分别经左转向节和右转向节与车轮连接，所述的左转向摇臂的两端分别与所述的转向横拉杆的一端和所述的左转向节铰接，所述的转向横拉杆的另一端和所述的右转向摇臂的一端分别与一连接销的一端转动连接，所述的右转向摇臂的另一端与所述的右转向节铰接，所述的转向油缸的活塞杆和所述的转向节臂的一端分别与所述的连接销的另一端转动连接，所述的转向节臂的另一端与所述的右转向节铰接，所述的转向油缸的缸体的一端与所述的转向轴铰接。通过电磁阀精确控制转向油缸的进油方向和进油量，可实现对第二车轮组和第三车轮组的车轮转动方向和转动角度的精确控制，从而实现对挂车精确的转向控制。

利用上述挂车转向控制装置实施的挂车转向控制方法，包括以下步骤：

S1：牵引车直线行驶时，转角传感器发出的信号为零；

S2：驾驶员转动牵引车的方向盘时，转角传感器检测牵引车的转动角度并将检测结果以信号形式发送给信号转换器，信号转换器对转角传感器发送的信号进行信号转换并发送给上位机；

S3：上位机处理信号并向车载ECU发送期望转角信号；

S4：驾驶员通过后视镜目测判断路口的转向半径充足时，不干预车载ECU，车载ECU接收期望转角信号并处理期望转角信号，确定挂车的转向方向和转角大小，进入步骤S5；驾驶员通过后视镜目测判断路口的转向半径不足时，拉起手刹，车载ECU接收期望转角信号但不处理期望转角信号，进入步骤S6；

S5：车载ECU向转向控制器发出指令，转向控制器根据确定的挂车的转向方向和转角大小，通过电磁阀控制转向油缸的进油方向和进油量，转向油缸工作并带动左转向摇臂或右转向摇臂，实现第二车轮组和第三车轮组的车轮的同方向同角度左转或右转；

S6：驾驶员下车，人为操作无线遥控器，对转向控制器进行单独控制，由转向控制器控制电磁阀调整转向油缸的进油方向和进油量，转向油缸工作并带动左转向摇臂或右转向摇臂，使第二车轮组和第三车轮组的车轮同方向同角度左转或右转至适当位置后，驾驶员上车，放下手刹，继续行驶。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明挂车转向控制装置及控制方法，以挂车的后轮作为转向车轮，通过对挂车的后轮进行转向控制，可降低卡车转弯半径，提高其避障灵活性，实现对挂车精确的转向控制。此外，本发明挂车转向控制装置及控制方法也可通过无线遥控器对挂车的转向进行手动控制，以根据实际路口情况调节挂车的转向半径，进一步提高挂车转向的安全性、避障灵活性以及挂车在狭窄道路的通过性。

附图说明

图1为实施例1中卡车的外观示意图；

图2为实施例1中挂车底盘的俯视示意图；

图3为实施例1中铰接装置的外观示意图；

图4为实施例1中铰接装置的正视示意图；

图5为实施例1中连接板的外观示意图；

图6为实施例1中铰接装置与连接板装配后效果俯视示意图；

图7为实施例1中转向执行单元在第二车轮组上安装后效果示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：一种挂车转向控制装置，如图所示，该挂车2通过铰接装置3与牵引车1连接，挂车2的底盘的尾部安装有前后并排的三组车轮，即第一车轮组21、第二车轮组22和第三车轮组23，该转向控制装置包括转角检测装置、挂车转向执行机构、上位机和车载ECU，转角检测装置包括转角传感器和信号转换器，转角传感器用于检测牵引车1的转动角度并将检测结果以信号形式发送给信号转换器，信号转换器用于对转角传感器发送的信号进行信号转换并发送给上位机，由上位机处理信号并向车载ECU发送期望转角信号，通过车载ECU处理期望转角信号、确定挂车2的转向方向和转角大小并向挂车转向执行机构发出指令，挂车转向执行机构包括两个转向执行单元，第二车轮组22和第三车轮组23上分别安装有一个转向执行单元，两个转向执行单元用于同步执行指令以驱动第二车轮组22和第三车轮组23的车轮进行同方向同角度转动，以实现挂车2的转向。

实施例1中，铰接装置3包括法兰31、转轴32、轴套33、摆杆34、导向板35和连接板36，轴套33套设在转轴32的外侧，法兰31固定在轴套33上，法兰31上开设有用于安装多个第一螺栓的多个第一螺栓孔37，多个第一螺栓用于将法兰31固定在挂车2的底盘，转轴32的上端自法兰31垂直穿出，转轴32的上端同轴固定有销套38，转角传感器安装在销套38上，转轴32的下端与摆杆34的一端固定连接，摆杆34的另一端与导向板35固定连接，导向板35为半圆环形，导向板35的开口侧远离轴套33，轴套33的中心线与导向板35的轴向平行，连接板36上开设有用于安装多个第二螺栓的多个第二螺栓孔39，多个第二螺栓用于将连接板36固定在牵引车1的底盘，连接板36的中部开设有限位孔361，连接板36的一侧开设有V形缺口362，轴套33的中部穿设于限位孔361，导向板35的两侧分别与V形缺口362的两侧边压紧配合，具体地，限位孔361为圆弧孔，圆弧孔设于V形缺口362的尖端。

实施例1中，每个转向执行单元包括转向油缸41、电磁阀、转向控制器、无线遥控器、转向轴42、转向横拉杆43、转向节臂44、左转向节45、右转向节46、左转向摇臂47和右转向摇臂48，转向控制器分别与车载ECU和无线遥控器电连接，转向控制器用于根据车载ECU发出的指令或无线遥控器的遥控信号控制电磁阀，通过电磁阀控制转向油缸41的进油方向和进油量，转向轴42的左端和右端分别经左转向节45和右转向节46与车轮连接，左转向摇臂47的两端分别与转向横拉杆43的一端和左转向节45铰接，转向横拉杆43的另一端和右转向摇臂48的一端分别与一连接销49的一端转动连接，右转向摇臂48的另一端与右转向节46铰接，转向油缸41的活塞杆和转向节臂44的一端分别与连接销49的另一端转动连接，转向节臂44的另一端与右转向节46铰接，转向油缸41的缸体的一端与转向轴42铰接。

实施例2：利用实施例1的挂车转向控制装置实施的挂车转向控制方法，包括以下步骤：

S1：牵引车直线行驶时，转角传感器发出的信号为零；

S2：驾驶员转动牵引车的方向盘时，牵引车的转动角度实时传递至转轴，通过转角传感器对牵引车的转动角度进行检测并将检测结果以信号形式发送给信号转换器，信号转换器对转角传感器发送的信号进行信号转换并发送给上位机；

S3：上位机处理信号并向车载ECU发送期望转角信号；

S4：驾驶员通过后视镜目测判断路口的转向半径充足时，不干预车载ECU，车载ECU接收期望转角信号并处理期望转角信号，确定挂车的转向方向和转角大小，一般情况下，挂车的转向方向与牵引车的转动方向相反、转角大小与牵引车的转角大小相同，进入步骤S5；驾驶员通过后视镜目测判断路口的转向半径不足时，拉起手刹，车载ECU接收期望转角信号但不处理期望转角信号，进入步骤S6；

S5：车载ECU向转向控制器发出指令，转向控制器根据确定的挂车的转向方向和转角大小，通过电磁阀控制转向油缸的进油方向和进油量，转向油缸工作并带动左转向摇臂或右转向摇臂，实现第二车轮组和第三车轮组的车轮的同方向同角度左转或右转；

S6：驾驶员下车，人为操作无线遥控器，对转向控制器进行单独控制，由转向控制器控制电磁阀调整转向油缸的进油方向和进油量，转向油缸工作并带动左转向摇臂或右转向摇臂，使第二车轮组和第三车轮组的车轮同方向同角度左转或右转至适当位置后，驾驶员上车，放下手刹，继续行驶。

Claims (4)

1.一种挂车转向控制装置，该挂车通过铰接装置与牵引车连接，所述的挂车的底盘的尾部安装有前后并排的三组车轮，即第一车轮组、第二车轮组和第三车轮组，其特征在于，该转向控制装置包括转角检测装置、挂车转向执行机构、上位机和车载ECU，所述的转角检测装置包括转角传感器和信号转换器，所述的转角传感器用于检测所述的牵引车的转动角度并将检测结果以信号形式发送给所述的信号转换器，所述的信号转换器用于对所述的转角传感器发送的信号进行信号转换并发送给所述的上位机，由所述的上位机处理信号并向所述的车载ECU发送期望转角信号，通过所述的车载ECU处理期望转角信号、确定挂车的转向方向和转角大小并向所述的挂车转向执行机构发出指令，所述的挂车转向执行机构包括两个转向执行单元，所述的第二车轮组和第三车轮组上分别安装有一个所述的转向执行单元，两个所述的转向执行单元用于同步执行指令以驱动所述的第二车轮组和第三车轮组的车轮进行同方向同角度转动，以实现挂车的转向；

所述的铰接装置包括法兰、转轴、轴套、摆杆、导向板和连接板，所述的轴套套设在所述的转轴的外侧，所述的法兰固定在所述的轴套上，所述的法兰上开设有用于安装多个第一螺栓的多个第一螺栓孔，所述的多个第一螺栓用于将所述的法兰固定在挂车的底盘，所述的转轴的上端自所述的法兰垂直穿出，所述的转轴的上端同轴固定有销套，所述的转角传感器安装在所述的销套上，所述的转轴的下端与所述的摆杆的一端固定连接，所述的摆杆的另一端与所述的导向板固定连接，所述的导向板为半圆环形，所述的导向板的开口侧远离所述的轴套，所述的轴套的中心线与所述的导向板的轴向平行，所述的连接板上开设有用于安装多个第二螺栓的多个第二螺栓孔，所述的多个第二螺栓用于将所述的连接板固定在牵引车的底盘，所述的连接板的中部开设有限位孔，所述的连接板的一侧开设有V形缺口，所述的轴套的中部穿设于所述的限位孔，所述的导向板的两侧分别与所述的V形缺口的两侧边压紧配合。

2.根据权利要求1所述的一种挂车转向控制装置，其特征在于，所述的限位孔为圆弧孔，所述的圆弧孔设于所述的V形缺口的尖端。

3.根据权利要求1或2所述的一种挂车转向控制装置，其特征在于，每个所述的转向执行单元包括转向油缸、电磁阀、转向控制器、无线遥控器、转向轴、转向横拉杆、转向节臂、左转向节、右转向节、左转向摇臂和右转向摇臂，所述的转向控制器分别与所述的车载ECU和所述的无线遥控器电连接，所述的转向控制器用于根据所述的车载ECU发出的指令或所述的无线遥控器的遥控信号控制所述的电磁阀，通过所述的电磁阀控制所述的转向油缸的进油方向和进油量，所述的转向轴的左端和右端分别经左转向节和右转向节与车轮连接，所述的左转向摇臂的两端分别与所述的转向横拉杆的一端和所述的左转向节铰接，所述的转向横拉杆的另一端和所述的右转向摇臂的一端分别与一连接销的一端转动连接，所述的右转向摇臂的另一端与所述的右转向节铰接，所述的转向油缸的活塞杆和所述的转向节臂的一端分别与所述的连接销的另一端转动连接，所述的转向节臂的另一端与所述的右转向节铰接，所述的转向油缸的缸体的一端与所述的转向轴铰接。

4.利用权利要求3所述的挂车转向控制装置实施的挂车转向控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：牵引车直线行驶时，转角传感器发出的信号为零；

S2：驾驶员转动牵引车的方向盘时，转角传感器检测牵引车的转动角度并将检测结果以信号形式发送给信号转换器，信号转换器对转角传感器发送的信号进行信号转换并发送给上位机；

S3：上位机处理信号并向车载ECU发送期望转角信号；

S4：驾驶员通过后视镜目测判断路口的转向半径充足时，不干预车载ECU，车载ECU接收期望转角信号并处理期望转角信号，确定挂车的转向方向和转角大小，进入步骤S5；驾驶员通过后视镜目测判断路口的转向半径不足时，拉起手刹，车载ECU接收期望转角信号但不处理期望转角信号，进入步骤S6；

S5：车载ECU向转向控制器发出指令，转向控制器根据确定的挂车的转向方向和转角大小，通过电磁阀控制转向油缸的进油方向和进油量，转向油缸工作并带动左转向摇臂或右转向摇臂，实现第二车轮组和第三车轮组的车轮的同方向同角度左转或右转；

S6：驾驶员下车，人为操作无线遥控器，对转向控制器进行单独控制，由转向控制器控制电磁阀调整转向油缸的进油方向和进油量，转向油缸工作并带动左转向摇臂或右转向摇臂，使第二车轮组和第三车轮组的车轮同方向同角度左转或右转至适当位置后，驾驶员上车，放下手刹，继续行驶。

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