TWI513618B - 一種鉸接巴士的主動式轉向系統 - Google Patents
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Description
本發明案是有關於一種主動式轉向系統與提升鉸結巴士於交叉路口或是彎道的駕駛性能的控制方法，更切確而言，是一種利用液壓轉台以減少鉸接巴士的旋轉半徑和提供被動減震以穩定鉸接接頭的主動式轉向系統。
一般的市售鉸接巴士的轉彎半徑大且無法進行直接倒退的操作，因此在沒有公車專用道的城市地區的路線安排皆為困難且受到許多限制；為了進一步加強鉸接巴士的操作性與實用價值，開發主動式轉向系統以增加操作性能是必須的，如此一來鉸接巴士才能夠在具有較受限的交叉路口與彎道的地區提供更好的服務。
傳統的鉸接接頭提供一被動的減震力以穩定鉸接巴士，此種機械式減震手段或是液壓式減震手段被經常使用，此類的傳統鉸接接頭通常都是與轉向系統與車輛控制單元分屬不同系統，因此為了提供一主動式轉向系統，將鉸接接頭整合至車輛控制單元是必須的。
在一些工業上用來運送原物料或貨物的鉸接拖車來說，機械式轉向接頭或是液壓式轉向接頭，簡稱為牽引接頭，是用來直接向其施力以改變行進方向用的，然而應注意的是這些牽引接頭是直接
受到方向盤位置所控制，且這些牽引拖車並不像鉸接巴士一樣使用一組的可轉向前輪來改變前進方向，換句話說，液壓式轉向接頭或是機械式轉向接頭是牽引拖車改變前進方向的唯一手段，而本發明案則提供了一種能夠主動輔助轉向操作的鉸接接頭，其作用是以緩慢的施加轉向力與鎖定接頭於一最佳角度的方式來控制鉸接接頭，並非以等比例或是直接連結至方向盤位置的方式進行。
本發明案之主要目的在於提供一種供鉸接巴士使用的主動轉向系統，藉由偵測方向盤位置、行駛速度以及傳動齒輪的訊號，輔助該鉸接巴士於行駛中所進行的轉向操作，其中，該主動轉向系統包含一液壓轉台以施加一計算過的力道進而在鉸接巴士進行轉向動作時輔助其轉向操作，且在前車框架與拖車框架位於該訊號所提供的預設角度時維持接頭於該最佳角度。
本發明案之次要目的在於提供一種供鉸接巴士使用的主動轉向系統，該系統能夠藉由處理該組訊息自動辨別巴士將進行變換車道動作或是轉向動作。
為達上述目的，本案之一較廣義實施態樣為提供一種供配置有可轉向前車軸的鉸接車輛所使用的主動轉向系統，其包含：一接頭基座構件與一懸臂構件，用以將一前車框架與一拖車框架相互連結並容許其相互轉動；一液壓轉台，設置於該接頭基座構件，用以控制該前車框架與該拖車框架之間的接頭角度，其中，該液壓轉台包含一液壓馬達、一壓力調節閥、一齒輪環、一小齒輪與一軸承；一主液壓幫浦與一連接至該主液壓幫浦的伺服馬達，設置
於該拖車車廂中的獨立隔間中，用以輸送液壓油通過一第一液壓管與一第二液壓管至該液壓馬達並產生一順時針或逆時針方向的控制扭力；以及一控制單元，以產生一轉向輔助模式，其中，目標的接頭角度是取決於方向盤位置資訊，且該控制單元指示該伺服馬達對液壓油進行加壓以一利用車速資訊計算過的角速度旋轉該液壓轉台，直到該前車框架與該拖車框架之間的接頭角度達到一目標角度。
根據本案之構想，該指定接頭角度與方向盤轉動的位置呈一定比例。
根據本案之構想，該指定接頭角度受到車速所限制。
根據本案之構想，液壓轉台的轉動速度受到車速所限制。
為達上述目的，本案之另一較廣義實施態樣為提供一種鉸接巴士使用的主動轉向系統，其包含：一接頭基座構件與一懸臂構件，用以將一前車框架與一拖車框架相互連結並容許其相互轉動；一液壓轉台，設置於該接頭基座構件，用以控制該前車框架與該拖車框架之間的接頭角度，其中，該液壓轉台包含一液壓馬達、一壓力調節閥、一齒輪環、一小齒輪與一軸承；一主液壓幫浦與一連接至該主液壓幫浦的伺服馬達，設置於該拖車車廂中的獨立隔間中，用以輸送液壓油通過一第一液壓管與一第二液壓管至該液壓馬達並產生一順時針或逆時針方向的控制扭力；以及一控制單元，以產生一轉向輔助模式，其中，目標的接頭角度是取決於方向盤位置資訊，且該控制單元指示該伺服馬達對液壓油進行加壓以一利用車速資訊計算過的角速度旋轉該液壓轉台，直到該前車
框架與該拖車框架之間的接頭角度達到一目標角度。
101‧‧‧前車框架
102‧‧‧拖車框架
103‧‧‧接頭基座構件
104‧‧‧懸臂構件
105‧‧‧液壓轉台
106‧‧‧液壓馬達
107‧‧‧主液壓幫浦
108‧‧‧伺服馬達
109‧‧‧壓力調節閥
110‧‧‧第一液壓管
111‧‧‧第二液壓管
112‧‧‧拖車車軸
201‧‧‧小齒輪
202‧‧‧齒輪環
203‧‧‧軸承
第一圖係本發明第一實施例之等角視圖。
第二圖係本發明第一實施例之爆炸視圖。
第三圖係展示在不同車速時方向盤位置與目標接頭角度的關係圖表。
第四圖係展示在不同車速下馬達輔助接頭的最大容許轉速的曲線圖。
本發明案的概念在於提供一完整解決方案供通常具有前車框架與拖車框架的鉸接巴士使用以增進其駕駛性能，其中，一組可轉向的前輪、一組中置輪、以及一組後輪被設置於該前車框架與拖車框架中；一般而言，動力系統的驅動軸連結至鉸接巴士的後輪以驅動鉸接巴士，而中間的鉸接接頭則用於降低轉向時的半徑，然而，駕駛若在轉向時遭遇較為狹窄的街道，則通常需要進行一系列的前後來回的移動才能有效的將該鉸接接頭調整至所需的角度，此外，駕駛若要倒車將鉸接巴士停放，則面臨需要進行左右曲折的駕駛方式才能將巴士倒車至所欲的角度，會需要極度的小心以及其他人員幫忙注意四周才有辦法避免碰撞事故的發生；因此，本發明案所特別為鉸接巴士所設計的主動轉向系統是有其重要性的。
為了提供一實用的主動轉向系統給鉸接巴士使用，下列的情況必須被加以注意：
1. 當鉸接巴士行駛於一環狀的交叉路口時，方向盤的位置保持於一期望的環狀軌跡的位置，此時，液壓轉台應處於輔助轉向模式且鉸接接頭應調整至一較佳的角度直到接頭的角度重新經過方向盤的調整。
2. 當鉸接巴士正在倒車進入所欲停放的位置時，若位置並不具備空間供其左右曲折調整鉸接巴士角度，此時，鉸接接頭應根據接頭角度主動調整並維持一適合角度，進而使巴士能夠直接倒車進入位置而非進行左右曲折的調整手段。
第一圖與第二圖展示出要在鉸接巴士中組成一主動轉向系統所需要的購件，其中，液壓鉸接接頭包含一接頭基座構件103，安裝於前車框架101，一懸臂構件104，安裝於拖車框架102，一液壓轉台105，以一轉軸連接至懸臂構件104以容許垂直方向的移動，其中，該液壓轉台包含一齒輪環202、一小齒輪201與一軸承203。
主動轉向系統包含一控制單元與一液壓迴路；其中，伺服馬達108安裝於一隔離的艙室以保證其用電安全，伺服馬達驅動主液壓幫浦對第一液壓管110與第二液壓管111內的油進行加壓；液壓馬達106在第一液壓管110或第二液壓管111的油的推動下對小齒輪201施以一控制扭力，其順時針或逆時針方向則依據伺服馬達108的方向而定；小齒輪203對齒輪環202施以該控制扭力以依照控制單元的指令旋轉並調整液壓轉台的接頭角度。
液壓迴路還包含一壓力調節閥109作為調整液壓迴路最大油壓的控制手段，壓力調節閥109是用以控制液壓鉸接接頭減震力
道的幅度，是以容許一調節過的油流通過壓力調節閥109來產生一流動阻力於液壓迴路中，進而產生一控制過的阻力以抵銷液壓轉台105的旋轉動作。
在主動轉向系統的操作過程當中，控制單元會讀取方向盤位置的資訊並傳送指令給伺服馬達108來以一控制扭力旋轉液壓轉台以逐步調整接頭角度至吻合方向盤位置資訊所目標接頭角度，接下來控制單元會指示伺服馬達108以一控制過的減震阻力去維持一液壓壓力來鎖定液壓轉台於目標接頭角度。
如第三圖所顯示，該控制單元能根據不同的車速使用不同的增益值，其中，當鉸接巴士以高速直線前進時，目標接頭角度會比慢速行駛時來的小；例如，當鉸接巴士在以約40英里的速度行駛的情況下，駕駛將方向盤旋轉15度，控制單元會將目標接頭角度設定於5度；而當鉸接巴士在約5英里的速度下切換線的情況下，駕駛若將方向盤旋轉同樣至15度，控制單元則會將接頭角度設置於10度的位置。
如第三圖所顯示，當巴士速度低於一低速限值時，目標接頭角度的增益便會相對的較高，這是因為此時需要較大的接頭角度才能完成過彎的動作；而當巴士速度增加至另一高速限值時，目標接頭角度的增益便會減少以在換線操作時能獲得較好的穩定性。
又如第三圖所顯示，當鉸接巴士進行倒車操作時，對應方向盤較度的目標接頭角度的增益值明顯增加，這是由於鉸接巴士的驅動軸通常安裝於拖車車軸，因此，由於車軸的方向，倒車操作時會產生一反作用力將鉸接接頭拉扯至垂直位置，為了使鉸接巴士能
夠保持在一連續的轉彎軌道上，在倒車模式時便需要更大的增益值。
如第四圖所顯示，是主動轉向系統的另一種呈現方式，其中，接頭的最大角速度是由行駛速度來判定；在第四圖中接近零的正值區域中，鉸接巴士以一緩慢的速度行駛，為了正確的控制液壓轉台與避免輪胎磨損，如果鉸接巴士未以超過特定的速度限值移動，則液壓轉台不會容許現有的接頭角度產生任何改變。
又如第四圖所顯示，可以看到控制單元在車速超過了另一預設的最大限值時再次限制了液壓轉台的最大角速度，這是由於此時液壓轉台的轉動速度會影響車輛行駛的穩定度與舒適度，此種情況通常發生於當鉸接巴士在高速公路行駛時執行變換車道動作，因此車輛的行駛速度直接關係到液壓轉台容許的最大角速度。
101‧‧‧前車框架
102‧‧‧拖車框架
103‧‧‧接頭基座構件
104‧‧‧懸臂構件
105‧‧‧液壓轉台
106‧‧‧液壓馬達
107‧‧‧主液壓幫浦
108‧‧‧伺服馬達
109‧‧‧壓力調節閥
110‧‧‧第一液壓管
111‧‧‧第二液壓管
112‧‧‧拖車車軸
201‧‧‧小齒輪
202‧‧‧齒輪環
203‧‧‧軸承
Claims (5)
- 一種供配置有可轉向前車軸的鉸接車輛所使用的主動轉向系統，其包含：一接頭基座構件與一懸臂構件，用以將一前車框架與一拖車框架相互連結並容許其相互轉動；一液壓轉台，設置於該接頭基座構件，用以控制該前車框架與該拖車框架之間的接頭角度，其中，該液壓轉台包含一液壓馬達、一壓力調節閥、一齒輪環、一小齒輪與一軸承；一主液壓幫浦與一連接至該主液壓幫浦的伺服馬達，設置於該拖車車廂中的獨立隔間中，用以輸送液壓油通過一第一液壓管與一第二液壓管至該液壓馬達並產生一順時針或逆時針方向的控制扭力；以及一控制單元，以產生一轉向輔助模式，其中，目標的接頭角度是取決於方向盤位置資訊，且該控制單元指示該伺服馬達對液壓油進行加壓以一利用車速資訊計算過的角速度旋轉該液壓轉台，直到該前車框架與該拖車框架之間的接頭角度達到一目標角度。
- 如申請專利範圍第1項所述的主動轉向系統，其中，該指定接頭角度與方向盤轉動的位置呈一定比例。
- 如申請專利範圍第1項所述的主動轉向系統，其中，該指定接頭角度受到車速所限制。
- 如申請專利範圍第1項所述的主動轉向系統，其中，液壓轉台的 轉動速度受到車速所限制。
- 一種鉸接巴士使用的主動轉向系統，其包含：一接頭基座構件與一懸臂構件，用以將一前車框架與一拖車框架相互連結並容許其相互轉動；一液壓轉台，設置於該接頭基座構件，用以控制該前車框架與該拖車框架之間的接頭角度，其中，該液壓轉台包含一液壓馬達、一壓力調節閥、一齒輪環、一小齒輪與一軸承；一主液壓幫浦與一連接至該主液壓幫浦的伺服馬達，設置於該拖車車廂中的獨立隔間中，用以輸送液壓油通過一第一液壓管與一第二液壓管至該液壓馬達並產生一順時針或逆時針方向的控制扭力；以及一控制單元，以產生一轉向輔助模式，其中，目標的接頭角度是取決於方向盤位置資訊，且該控制單元指示該伺服馬達對液壓油進行加壓以一利用車速資訊計算過的角速度旋轉該液壓轉台，直到該前車框架與該拖車框架之間的接頭角度達到一目標角度。
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| TW102137404A TWI513618B (zh) | 2013-10-16 | 2013-10-16 | 一種鉸接巴士的主動式轉向系統 |
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| TW102137404A TWI513618B (zh) | 2013-10-16 | 2013-10-16 | 一種鉸接巴士的主動式轉向系統 |
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| TW201515898A TW201515898A (zh) | 2015-05-01 |
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ID=53720123
Family Applications (1)
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| TW102137404A TWI513618B (zh) | 2013-10-16 | 2013-10-16 | 一種鉸接巴士的主動式轉向系統 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114919660B (zh) * | 2022-07-11 | 2023-07-25 | 徐州华邦专用汽车有限公司 | 一种风电叶片运输车用自调式机械转向机构 |
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-
2013
- 2013-10-16 TW TW102137404A patent/TWI513618B/zh not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Publication date |
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| TW201515898A (zh) | 2015-05-01 |
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