CN201901172U - 多轴底盘转向控制系统及应用该系统的轮式起重机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多轴底盘转向控制系统，包括多个非电控转向车轴和电控转向车轴，多个非电控转向车轴中的一者设置有第一转角检测装置，转向控制器根据第一转角检测装置获取的转角信号输出控制多个电控转向车轴的控制信号；其中，一者之外的多个非电控转向车轴均设置有第二转角检测装置，第二转角检测装置配置为当第一转角检测装置出现异常时为第一转角检测装置提供冗余，并输出所获取的转角信号至转向控制器。由于冗余的第二转角检测装置可完全代替第一转角检测装置作为基准的功能，可确保转向系统的正常转向，有效规避了车辆失控状态的问题出现。在此基础上，本实用新型还提供一种具有该控制系统的轮式起重机。

Description

多轴底盘转向控制系统及应用该系统的轮式起重机

技术领域

本实用新型涉及工程机械技术领域，具体涉及一种多轴底盘转向控制系统及应用该系统的轮式起重机。

背景技术

为了满足工程缩短工期、提高效率以及降低成本的需要，多轴轮式底盘越来越广泛地应用于起重机、举高作业车等工程机械。众所周知，多轴汽车底盘具有多根转向轴，并需要根据不同工况下转向模式的要求确定转向角度。

以轮式起重机道路行驶工况为例。为了能使车辆按照驾驶员的操纵意图直线行驶或转向，需要转动方向盘来调整车辆行驶方向，即车轮的转向角度。请参见图1，该图示出了五轴车辆的转向过程示意图。

如图所示，车辆转向时，各轴车轮的转角有一定的转角关系，理论上各轮必须绕着同一个转向中心转动；也就是说，各轴上的轮胎转向角度不同，才能保证在转向过程中轮胎只做纯滚动运动。显然，如果由于某些原因，使得某个或某几个轮胎的转向中心偏离理论的转向中心，那么，在转向过程中，这些轮胎在滚动的同时还会滑动，从而会造成轮胎的异常磨损。不仅增加了车辆的使用成本，对安全行驶也会造成不利影响。

现有多轴底盘的各轴转向分别通过非电控转向(机械式)和电控转向两种方式进行控制，即前侧车轴为与操纵方向盘机械连动的非电控转向轴，后侧车轴为电控转向轴。其中，通过检测车轮转角并将该转角信号输入到转向控制器，转向控制器将检测到的各车轴上车轮的实际转向角度及其它信号，通过与预设的理论值比较，对相应执行元件(转向电磁阀等)的动作进行控制，从而实现对相应车轮转角的控制，保证各轮均能绕着同一个转向中心做纯滚动运动，消除滑动现象。由此可以确定，判断车轮转角信号需要一个准确、可靠的参照基准。

一般的方法是，将非电控转向的车轴(如图1中的L1轴)转角作为基准，转向控制器根据输入其中的各电控转向车轴上车轮的实际转角，输出驱动转向电磁阀等执行元件进行相应的转向动作。但是，如果作为调整基准的非电控转向的车轴上(如图1中的L1轴)车轮转角的检测误差太大或者是转角检测装置发生故障时，转向控制器接收到的各电控转向车轴上的转角信号与实际值就会有偏差，进而输出驱动各电控车轴上车轮的转角也会产生偏差。显然，出现上述状况势必影响转向系统的正常转向，严重的话会使车辆处于失控状态，造成事故等严重后果。

有鉴于此，亟待针对现有转向控制方式进行优化设计，以避免基准信号偏差影响各轴正常转向的问题。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型解决的技术问题在于，提供一种多轴底盘转向控制系统，该控制系统设置有冗余转角检测，可有效克服基准信号偏差影响转向操作的缺陷。在此基础上，本实用新型还提供一种具有该多轴底盘转向控制系统的轮式起重机。

本实用新型提供的多轴底盘转向控制系统，包括多个非电控转向车轴和电控转向车轴，多个所述非电控转向车轴中的一者设置有第一转角检测装置，转向控制器根据所述第一转角检测装置获取的转角信号输出控制多个电控转向车轴的控制信号；其中，一者之外的多个所述非电控转向车轴均设置有第二转角检测装置，所述第二转角检测装置配置为当所述第一转角检测装置出现异常时为所述第一转角检测装置提供冗余，并输出所获取的转角信号至转向控制器。

优选地，所述第一转角检测装置出现异常具体为：转角信号失真或者无转角信号输出。

优选地，所述第一转角检测装置和所述第二转角检测装置均具体为：

置于车轴上的角度传感器，用于输出转角信号至转向控制器；

第一摆杆，与所述角度传感器的检测轴固定连接；

第二摆杆，与车轮的轮毂固定连接；

拉杆，其两端分别与所述第一摆杆和所述第二摆杆铰接于第一铰点和第二铰点。

优选地，所述拉杆具体包括：

中部直杆，两端分别设有旋向相反的外螺纹；

两个端部铰接头，分别与所述中部直杆两端的外螺纹配合，以调节两个端部铰接头之间的距离。

本实用新型提供的轮式起重机，包括多轴底盘及多轴底盘转向控制系统，所述控制系统具体为如前所述的多轴底盘转向控制系统。

本实用新型基于现有技术进行了改进设计，工作过程中，若第一转角检测装置(可置于一轴)处于正常工作状态下，则以第一转角检测装置获取的转角信号作为基准信号，并根据各轴转角之间的关系输出控制信号，控制后侧各电控转向辆上车轮按照预定的角度进行转向。当第一转角检测装置处于异常时，比如转角信号失真或者无转角信号输出等，则以第二转角检测装置(可置于二轴或三轴)获取的转角信号作为基准信号，控制后侧各电控转向辆上车轮按照预定的角度进行转向。与现有技术相比，由于冗余的第二转角检测装置可完全代替第一转角检测装置作为基准的功能，可确保转向系统的正常转向，有效规避了车辆失控状态的问题出现，大大提高了系统工作的可靠性和稳定性。

本实用新型提供的多轴底盘转向控制系统适用于任何多轴轮式工程机械，特别适用于轮式起重机。

附图说明

图1示出了现有五轴车辆的转向过程示意图；

图2是具体实施方式中所述多轴转向控制系统的框图；

图3是具体实施方式中所述冗余控制的流程图；

图4是具体实施方式中所述转角检测装置的装配关系示意图

图5是图4中所示转角检测装置的结构示意图；

图6是实施方式所述轮式起重机的整体结构示意图。

图中：

第一转角检测装置1、第二转角检测装置2、转向控制器3；

车轴10、转角测量装置20、传感器21、第一摆杆22、第二摆杆23和拉杆24、车架30、轮毂31。

具体实施方式

本实用新型的核心是通过在另一非电控转向的车轴上冗余设置转角检测装置，当作为各电控转向的车轴上车轮转角检测基准的装置发生故障时，冗余的装置可完全代替其作为基准的功能，保证系统的稳定、可靠。下面结构说明书附图具体说明本实施方式。

本实施方式所述多轴底盘转向控制系统，包括多个非电控转向车轴和电控转向车轴，这一点与现有技术相同。通常情况下，前侧车轴为非电控转向车轴，即机械方式控制，后侧车轴为电控转向车轴。

其中，多个非电控转向车轴中的一者设置有第一转角检测装置1，比如第一车轴L1；一者之外的非电控转向车轴设置有第二转角检测装置2，比如，第二车轴L2或者第三车轴L3，第二转角检测装置2配置为当第一转角检测装置1出现异常时为第一转角检测装置1提供冗余。请参见图1，该图示出了本实施方式所述多轴转向控制系统的框图。

工作过程中，转向控制器3根据第一转角检测装置1获取的转角信号输出控制多个电控转向车轴的控制信号；也就是说，当第一转角检测装置1处于正常工作状态时，以第一转角检测装置1获取的转角信号作为基准信号，并根据各轴转角之间的关系输出控制信号至相应的电磁阀，进而通过相应电磁阀的换向、开度控制后侧各电控转向辆上车轮按照预定的角度进行转向，这样，各轮绕着同一个转向中心转动。

当第一转角检测装置1出现异常(非正常)时，则第二转角检测装置2起到冗余的作用：为所述第一转角检测装置1提供冗余，并输出所获取的转角信号至转向控制器3。请一并参见图3，该图示出了本实施方式中冗余控制的流程图。该冗余控制流程如下：

S1.判断第一转角检测装置获取的转角信号是否正常；

若是，则执行步骤S2，将第一转角检测装置获取的转角信号作为基准信号；

若否，则执行步骤S3；

S3.判断第二转角检测装置获取的转角信号是否正常；

若是，则执行步骤S2，将第二转角检测装置获取的转角信号作为基准信号。

前述第一转角检测装置1出现异常大致分两种情况，一是转角信号失真，比如该信号(左转30度)超出预设的理论范围值(左转20度-右转20度)，或者在单位时间内信号摆动振荡等；另一情况是第一转角检测装置自身机构出现故障而无转角信号输出等。

此外，若前述步骤S3中的判断结果为否，则执行步骤S4，进入安全转向模式，控制多个电控转向车轴上的车轮均处于中位状态。也就是说，如果冗余转角检测装置也出现异常时，即使驾驶员的操纵意图为转向，转向控制器2输出控制信号至相应车轴的转向电磁阀至中位，强行位于中位状态；如此设置，可完全规避车辆失控状态的问题出现，大大提高了系统工作的可靠性和稳定性。

需要说明的是，第二转角检测装置2不局限于图中所示设置在第二轴L2上，实际上，若该多轴底盘具有两个以上的非电控转向车轴，冗余检测装置可分别设置，即每个非电控转向车轴上均设置第二转角检测装置2，控制过程中若其中一个冗余检测装置出现异常，可选用另一个冗余获取的转角信号作为基准信号。

前述第一转角检测装置1和第二转角检测装置2具体结构及装配关系，请一并参见图4和图5，其中，图4示出了转角检测装置的装配关系示意图，图5示出图4中所示转角检测装置的结构示意图。

如图4所示，车轴10设置于车架30的下方，转角测量装置20设置在车轴10与车轮30之间。如图5所示，该车轮转角测量装置20主要由角度传感器21、第一摆杆22、第二摆杆23和拉杆24构成。

其中，角度传感器21置于车轴10上，以将角度信号转换为电信号输出。工作过程中，角度传感器21的检测轴(图中未示出)每转过1/16圈，角度传感器就会计数一次；往一个方向转动时，计数增加，转动方向改变时，计数减少。

第一摆杆22与角度传感器21的检测轴固定连接，以带动该检测轴转动；第二摆杆23与车轮30的轮毂31固定连接，以在车轮20进行转向时一并转动；拉杆24的两端分别与第一摆杆22和第二摆杆23铰接于第一铰点A和第二铰点B，从而在第二摆杆23的作用下推动第一摆杆22摆动。

工作过程中，当车轮30转动时，固设于车轮轮毂31上的第二摆杆23推动拉杆24动作，拉杆24进而又推动第一摆杆22，带动传感器21的检测轴转动，从而将车轮30的转向角度转换为检测轴的旋转角度。这样，角度传感器21可将角度信号转换为电信号输出，为实时监测车轮转向提供了可靠的保证。作为优选方案，检测轴的转动中心C、车轴10与轮毂31之间的铰点D与第一铰点A和第二铰点B形成平行四边形。此状态下，可直接、准确、真实、实时地将车轮30的转动角度传递至角度传感器21，确保所采集的信号精准可靠。

除上述多轴转向控制系统和方法之外，本实施方式还提供一种应用该多轴转向控制系统的轮式起重机。请参见图6，该图示出本实施方式所述轮式起重机的整体结构示意图。

该轮式起重机包括多轴底盘及多如前所述的多轴底盘转向控制系统。图中所示轮式起重机六轴底盘，应当理解，本申请请求保护的轮式起重机不局限于六轴底盘。

需要说明的是，本实施方式所提供的轮式起重机的底盘、吊臂装置、卷扬装置及动力系统等主要功能部件与现有技术大致相同，本领域的技术人员基于现有技术完全可以实现，故本文不再赘述。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.多轴底盘转向控制系统，包括多个非电控转向车轴和电控转向车轴，多个所述非电控转向车轴中的一者设置有第一转角检测装置，转向控制器根据所述第一转角检测装置获取的转角信号输出控制多个电控转向车轴的控制信号，其特征在于，一者之外的多个所述非电控转向车轴均设置有第二转角检测装置，所述第二转角检测装置配置为当所述第一转角检测装置出现异常时为所述第一转角检测装置提供冗余，并输出所获取的转角信号至转向控制器。

2.根据权利要求1所述的多轴底盘转向控制系统，其特征在于，所述第一转角检测装置出现异常具体为：转角信号失真或者无转角信号输出。

3.根据权利要求1或2所述的多轴底盘转向控制系统，其特征在于，所述第一转角检测装置和所述第二转角检测装置均具体为：

置于车轴上的角度传感器，用于输出转角信号至转向控制器；

第一摆杆，与所述角度传感器的检测轴固定连接；

第二摆杆，与车轮的轮毂固定连接；

拉杆，其两端分别与所述第一摆杆和所述第二摆杆铰接于第一铰点和第二铰点。

4.根据权利要求3所述的多轴底盘转向控制系统，其特征在于，所述拉杆具体包括：

中部直杆，两端分别设有旋向相反的外螺纹；

两个端部铰接头，分别与所述中部直杆两端的外螺纹配合，以调节两个端部铰接头之间的距离。

5.轮式起重机，包括多轴底盘及多轴底盘转向控制系统，其特征在于，所述控制系统具体为如权利要求1至4中任一项所述的多轴底盘转向控制系统。

Images