[发明专利]销轴铰接车辆转向角度检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种车辆转向角度检测方法，具体地说是一种销轴铰接车辆线控转向角度检测方法。本发明还涉及一种采用此种方法的销轴铰接车辆线控转向角度检测装置。

背景技术

转向系统的功用是操纵车辆的行驶方向，系统应能根据需要保持车辆稳定地沿直线行驶，并能根据要求灵活地改变行驶方向。对转向系统的基本要求是操纵轻便灵活、工作稳定可靠、使用经济耐久。车辆的转向性能是保证车辆安全行驶，减轻驾驶员的劳动强度，提高作业生产率的重要因素，所以转向系统是决定车辆安全性和作业效率的关键总成。工程车辆如装载机、压路机等为实现良好的转弯性能多采用销轴铰接形式，该车辆的车架由前后两段车架组成，前、后车架用垂直铰销轴相连，并由转向油缸使前后车架保持或改变相对夹角从而使车辆以不同的弯道行驶半径在地面运行。

随着应用场合工况要求的提高和现代技术的发展，工程车辆各方面性能需要进一步提高，尤其是在转向系统方面，提出了转向稳定可靠、操作轻便灵活、转向功率足够大等技术要求，而原有的转向系统中存在着转向灵敏度、路感不可调节等问题，为提高转向性能，科技工作者致力于研究线控转向技术。它是通过微电子技术连接并控制转向系统的各个元件来代替传统的机械或液压连接。由于取消了方向盘和转向轮之间的机械连接，完全摆脱了传统转向系统的各种限制，因此使车辆的设计、装配大为简化，而且还可以自由设计车辆转向的力传递特性和角传递特性，是车辆转向系统的重大革新。线控转向技术采用传感器检测驾驶者的转向数据，然后通过数据线将信号传递给车上的微控制单元(MCU)，MCU综合有关的信号做出判断，发出控制车辆转向的指令，然后MCU检测车辆转过的角度信号与给定指令比较，构成闭环反馈控制，实现稳定、安全的转向动作。现有的转向角度检测技术方案是在转向油缸的两端跨接安装轴向尺寸很大的直线位移传感器，通过测量转向油缸的伸缩量来间接测量车辆的转向角度，然而所需的传感器长度很大，由于转向油缸所处的位置低接近地面，工作过程中传感器容易受到洒落奔跳的物料的冲击以致破坏。销轴铰接车辆前车架与后车架铰接处装有球铰，转向行驶的过程中前车架与后车架之间伴随着扭转及俯仰等复杂的相对转动，故如何准确测得前后车架的相对转向角度成为线控转向系统研究中的一个关键问题。

因此设计一种销轴铰接车辆转向角度检测方法及装置变得非常有必要，有利于推动线控转向系统的开发、研制与应用。

发明内容

本发明提供的销轴铰接车辆转向角度检测方法及装置，能够准确测得前后车架的相对转向角度，避免因前后车架发生相对扭转、俯仰而引起的转角误差。

为达到上述目的，本发明采用下述销轴铰接车辆转向角度检测方法，具体步骤如下：

a)首先测量出或根据设计图纸计算出α、β、R及L的值，在销轴铰接车辆的链接中，O点为前后车架销轴铰接点，A点为左液压转向油缸与前车架销轴铰接点，C点为左液压转向油缸与后车架销轴铰接点，B点为右液压转向油缸与前车架销轴铰接点，D点为右液压转向油缸与后车架销轴铰接点，车辆处于可以直线行驶状态位置时，前车架的特征线段AO与后车架的特征线段CO之间的夹角为α，左液压转向油缸的长度特征线段为AC，左液压转向油缸的长度特征线段AC与前车架的特征线段AO之间的夹角为β，AC的值随销轴铰接车辆的转向而变化，当车辆安装完成后，前车架的特征线段AO与后车架的特征线段CO的长度为已知的固定值，前车架的特征线段AO的长度定义为R，后车架的特征线段CO的长度定义为L；

b)销轴铰接车辆向右转向时，利用安装在A点销轴铰接处的角位移传感器检测出左液压转向油缸的长度特征线段AC相对前车架的特征线段AO的偏转角γ，左液压转向油缸的长度特征线段AC与前车架特征线段AO之间的夹角变化为β-γ，车辆向右转向的实际角度θ与角度γ的关系是因此可以根据测量得到的左液压转向油缸的长度特征线段AC相对前车架的特征线段AO的偏转角γ，计算出车辆向右转向的实际角度θ；销轴铰接车辆向左转向时，同样利用安装在A点销轴铰接处的角位移传感器检测出左液压转向油缸的长度特征线段AC相对前车架的特征线段AO的偏转角λ，左液压转向油缸的长度特征线段AC与前车架的特征线段AO之间的夹角变化为β+λ，车辆向左转向的实际角度ω与角度λ的关系是因此可以根据测量得到的左液压转向油缸的长度特征线段AC相对前车架的特征线段AO的偏转角λ，计算出车辆向左转向的实际角度ω;