專利名稱：多軸車輛全輪轉(zhuǎn)向控制方法及控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于車輛轉(zhuǎn)向控制領(lǐng)域，且特別是關(guān)于一種多軸車輛全輪轉(zhuǎn)向控制方法及控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
大型運(yùn)輸車輛和某些特種車輛，例如全地面起重機(jī)，為了提高承載能力，采用多軸布置。多軸車輛中主要的輪胎磨損來自車輛轉(zhuǎn)向時(shí)輪胎和地面之間的滑動(dòng)摩擦。為減少多軸車輛的輪胎磨損，同時(shí)改善其操縱性能，多軸車輛轉(zhuǎn)向一般采用全輪轉(zhuǎn)向技術(shù)，其原理是使各轉(zhuǎn)向輪在轉(zhuǎn)向過程中沿半徑不同的同心圓軌跡滾動(dòng)，避免輪胎與地面之間發(fā)生滑動(dòng)摩擦。顯然這是一種理想的轉(zhuǎn)向狀態(tài)，只有在車輛的所有轉(zhuǎn)向輪的軸線都相交于一點(diǎn)方能實(shí)現(xiàn)。目前能夠?qū)崿F(xiàn)的全輪轉(zhuǎn)向技術(shù)，是使所有轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)向輪能夠轉(zhuǎn)向同一方向并在一定條件下行駛，即蟹行模式(crab)。蟹行模式可以在一定程度上減輕輪胎磨損，并且在車輛在空間狹小的場地轉(zhuǎn)場時(shí)，蟹行轉(zhuǎn)向模式就能夠發(fā)揮優(yōu)勢。目前，國內(nèi)制造的全地面起重機(jī)較常采用的蟹行模式實(shí)現(xiàn)方式是將多根轉(zhuǎn)向軸分為“前軸”和“后軸”兩組。對(duì)前軸采用機(jī)械拉桿式轉(zhuǎn)向，對(duì)后軸采用電控轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，控制后軸電控轉(zhuǎn)向角度與前軸的第一軸車輪轉(zhuǎn)角相同，從而進(jìn)行蟹行。以某八軸全地面起重機(jī)為例，請(qǐng)參照

圖1所示，對(duì)前四根軸(第一軸91、第二軸92、第三軸93和第四軸94)采用機(jī)械拉桿轉(zhuǎn)向，對(duì)后四軸(第五軸95、第六軸96、第七軸97和第八軸98)采用電控轉(zhuǎn)向。即，前四根軸在方向盤的操縱下轉(zhuǎn)向，由機(jī)械拉桿轉(zhuǎn)向自身的性質(zhì)以及阿克曼原理可以確定，在同一時(shí)刻，前軸的第二軸92、第三軸93和第四軸94的左右車輪轉(zhuǎn)角均依次小于第一軸91 的左右車輪轉(zhuǎn)角。同時(shí)平均轉(zhuǎn)角也同理，在同一時(shí)刻，前軸的第二軸92、第三軸93和第四軸
94的平均轉(zhuǎn)角均依次小于第一軸91的平均轉(zhuǎn)角，即互 > 瓦 > 瓦 > 瓦
ο在第一軸91的右輪側(cè)設(shè)有角度傳感器81，由角度傳感器81實(shí)時(shí)感測第一軸91的右輪轉(zhuǎn)角θ ^并將該θ &發(fā)送給車輛的電子控制單元(ECU，Electronic Control Unit), 由ECU控制電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)，促使后四軸(第五軸95、第六軸96、第七軸97和第八軸98) 轉(zhuǎn)向，并且使后四軸的右輪轉(zhuǎn)角取5、6、7、8)與第一軸右側(cè)車輪轉(zhuǎn)角相同，即
=取5、6、7、8)。在后四軸(第五軸95、第六軸96、第七軸97和第八軸98)的右輪側(cè)分別設(shè)有角度傳感器85、86、87、88，由角度傳感器85、86、87、88實(shí)時(shí)感測第五軸95、第六軸96、第七軸97和第八軸98的右輪轉(zhuǎn)角θ 取5、6、7、8)，并將θ 取5、6、7、8)發(fā)送給E⑶，由E⑶將取5、6、7、8)與θ &進(jìn)行比較，以確定電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的下一步動(dòng)作。采用這種蟹行模式，能夠在一定程度上減輕輪胎磨損，但是仍然不夠理想。這是由于，對(duì)于整個(gè)車輛來說，考察同一時(shí)刻所有車輪的滾動(dòng)方向與車輛移動(dòng)方向夾角中的最大值θ maxl，此值越大，代表車輪滾動(dòng)方向與車輛移動(dòng)方向一致程度越低，這種運(yùn)動(dòng)不一致就會(huì)引起異常磨胎。后軸電控轉(zhuǎn)向軸取5、6、7、8)，而各車軸的轉(zhuǎn)向梯形均不同，所以由
4后軸左右車輪確定的算術(shù)平均值^ (j取5、6、7、8)就不相等，再加上前軸的第二軸92、第三軸93和第四軸94的平均轉(zhuǎn)角均依次小于第一軸91的平均轉(zhuǎn)角。這樣對(duì)于整個(gè)車輛來說， 同一時(shí)刻所有車輪的滾動(dòng)方向nl與車輛移動(dòng)方向^夾角最大值θ maxl較大，代表車輪滾動(dòng)方向與車輛移動(dòng)方向一致程度較低，就算考慮到輪胎的側(cè)偏特性，也不能有效防止輪胎異常磨損，使輪胎使用壽命較短。同時(shí)在行駛過程中，地面作用于車輛產(chǎn)生的附加力，也使車輛的穩(wěn)定性變差。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種多軸車輛全輪轉(zhuǎn)向控制方法，可以有效防止多軸車輛的輪胎磨損，并且提高車輛的穩(wěn)定性。本發(fā)明的另一目的是提供一種多軸車輛全輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，可以有效防止多軸車輛的輪胎磨損，并且提高車輛的穩(wěn)定性本發(fā)明提供一種多軸車輛全輪轉(zhuǎn)向控制方法，適用于對(duì)其前軸采用機(jī)械拉桿式轉(zhuǎn)向，對(duì)其后軸采用電控轉(zhuǎn)向的多軸車輛，所述多軸車輛包括ECU、若干角度傳感器以及若干電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述方法包括以下步驟通過所述角度傳感器感測一根所述前軸的一側(cè)輪的轉(zhuǎn)角，并發(fā)送給所述ECU ；通過所述ECU計(jì)算所有所述前軸的兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角的算術(shù)平均值的平均值；通過所述ECU驅(qū)動(dòng)各所述電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)各所述后軸轉(zhuǎn)向，并使各所述后軸兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值等于所有所述前軸的兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值的平均值。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，前述的通過所述角度傳感器感測一根所述前軸的一側(cè)輪的轉(zhuǎn)角的步驟，感測的是所述前軸的第一軸的右輪的轉(zhuǎn)角；所有所述前軸的兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值的平均值為加權(quán)平均值。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，前述的通過所述ECU計(jì)算所有所述前軸的兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值的加權(quán)平均值的步驟包括通過所述ECU根據(jù)所述角度傳感器發(fā)送的一根所述前軸的轉(zhuǎn)角計(jì)算所有前軸的兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值；通過所述ECU根據(jù)所有前軸的兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值計(jì)算其加權(quán)平均值。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，前述的通過ECU驅(qū)動(dòng)各所述電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)各所述后軸轉(zhuǎn)向，并使各所述后軸的轉(zhuǎn)角等于所有所述前軸的兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值的加權(quán)平均值的步驟包括通過所述ECU得到與所有所述前軸的兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值的加權(quán)平均值相等的各后軸兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值；通過所述ECU根據(jù)各后軸兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值結(jié)合各后軸的轉(zhuǎn)向梯形計(jì)算各后軸的左車輪轉(zhuǎn)角或者右車輪轉(zhuǎn)角的計(jì)算值；通過所述 ECU根據(jù)各后軸的左車輪轉(zhuǎn)角或者右車輪轉(zhuǎn)角的計(jì)算值，驅(qū)動(dòng)各所述電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)各所述后軸的左車輪或者右車輪轉(zhuǎn)向。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，前述的通過所述ECU驅(qū)動(dòng)各所述電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)各所述后軸轉(zhuǎn)向，并使各所述后軸的轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值等于所有所述前軸的兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值的加權(quán)平均值的步驟還包括通過若干所述角度傳感器分別感測各所述后軸由所述電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)的一側(cè)輪的轉(zhuǎn)角，并將測量值發(fā)送給所述ECU ；通過所述ECU比較若干所述角度傳感器發(fā)送的各所述后軸由所述電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)的一側(cè)輪的轉(zhuǎn)角所述測量值與所述計(jì)算值是否相同。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，前述的通過所述ECU驅(qū)動(dòng)各所述電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)各所述后軸轉(zhuǎn)向，并使各所述后軸的轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值等于所有所述前軸的兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值的加權(quán)平均值的步驟還包括如果所述測量值與所述計(jì)算值相同，則驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的所述電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)保持現(xiàn)在的角度；如果所述測量值小于所述計(jì)算值，則通過所述 ECU繼續(xù)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的所述電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的后軸該側(cè)輪。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，前述的加權(quán)平均值根據(jù)下述公式計(jì)算
權(quán)利要求
1.一種多軸車輛全輪轉(zhuǎn)向控制方法，適用于對(duì)其前軸采用機(jī)械拉桿式轉(zhuǎn)向，對(duì)其后軸采用電控轉(zhuǎn)向的多軸車輛，所述多軸車輛包括ECU、若干角度傳感器以及若干電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述方法包括以下步驟通過所述角度傳感器感測一根所述前軸的一側(cè)輪的轉(zhuǎn)角，并發(fā)送給所述ECU ；通過所述ECU計(jì)算所有所述前軸的兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角的算術(shù)平均值的平均值；通過所述ECU驅(qū)動(dòng)各所述電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)各所述后軸轉(zhuǎn)向，并使各所述后軸兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值等于所有所述前軸的兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值的平均值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多軸車輛全輪轉(zhuǎn)向控制方法，其特征是所述通過所述角度傳感器感測一根所述前軸的一側(cè)輪的轉(zhuǎn)角的步驟，感測的是所述前軸的第一軸的右輪的轉(zhuǎn)角；所有所述前軸的兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值的平均值為加權(quán)平均值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多軸車輛全輪轉(zhuǎn)向控制方法，其特征是所述通過所述ECU 計(jì)算所有所述前軸的兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值的加權(quán)平均值的步驟包括通過所述ECU根據(jù)所述角度傳感器發(fā)送的一根所述前軸的轉(zhuǎn)角計(jì)算所有前軸的兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值；通過所述ECU根據(jù)所有前軸的兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值計(jì)算其加權(quán)平均值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多軸車輛全輪轉(zhuǎn)向控制方法，其特征是所述通過ECU驅(qū)動(dòng)各所述電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)各所述后軸轉(zhuǎn)向，并使各所述后軸的轉(zhuǎn)角等于所有所述前軸的兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值的加權(quán)平均值的步驟包括通過所述ECU得到與所有所述前軸的兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值的加權(quán)平均值相等的各后軸兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值；通過所述ECU根據(jù)各后軸兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值結(jié)合各后軸的轉(zhuǎn)向梯形計(jì)算各后軸的左車輪轉(zhuǎn)角或者右車輪轉(zhuǎn)角的計(jì)算值；通過所述ECU根據(jù)各后軸的左車輪轉(zhuǎn)角或者右車輪轉(zhuǎn)角的計(jì)算值，驅(qū)動(dòng)各所述電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)各所述后軸的左車輪或者右車輪轉(zhuǎn)向。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多軸車輛全輪轉(zhuǎn)向控制方法，其特征是所述通過所述ECU 驅(qū)動(dòng)各所述電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)各所述后軸轉(zhuǎn)向，并使各所述后軸的轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值等于所有所述前軸的兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值的加權(quán)平均值的步驟還包括通過若干所述角度傳感器分別感測各所述后軸由所述電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)的一側(cè)輪的轉(zhuǎn)角，并將測量值發(fā)送給所述ECU ；通過所述ECU比較若干所述角度傳感器發(fā)送的各所述后軸由所述電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)的一側(cè)輪的轉(zhuǎn)角所述測量值與所述計(jì)算值是否相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多軸車輛全輪轉(zhuǎn)向控制方法，其特征是所述通過所述ECU 驅(qū)動(dòng)各所述電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)各所述后軸轉(zhuǎn)向，并使各所述后軸的轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值等于所有所述前軸的兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值的加權(quán)平均值的步驟還包括如果所述測量值與所述計(jì)算值相同，則驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的所述電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)保持現(xiàn)在的角度；如果所述測量值小于所述計(jì)算值，則通過所述ECU繼續(xù)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的所述電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的后軸該側(cè)輪。
7.根據(jù)權(quán)利要求2 6任一項(xiàng)所述的多軸車輛全輪轉(zhuǎn)向控制方法，其特征是所述加權(quán)平均值根據(jù)下述公式計(jì)算
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多軸車輛全輪轉(zhuǎn)向控制方法，其特征是在所述ECU中對(duì)各所述后軸預(yù)先設(shè)定了關(guān)于所述前軸車輪轉(zhuǎn)角加權(quán)平均值的轉(zhuǎn)角函數(shù)關(guān)系，即~ =/(&)，所述函數(shù)為線性函數(shù)或者其它函數(shù)，其中θ Jr是第j根所述后軸的右輪轉(zhuǎn)角。
9.一種多軸車輛全輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，適用于對(duì)其前軸采用機(jī)械拉桿式轉(zhuǎn)向，對(duì)其后軸采用電控轉(zhuǎn)向的多軸車輛，其特征在于，所述多軸車輛全輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)包括包括ECU、若干角度傳感器以及若干電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述角度傳感器設(shè)置在一根所述前軸的一側(cè)輪處，并可感測其轉(zhuǎn)角，并可將感測到的轉(zhuǎn)角發(fā)送給所述ECU ；所述ECU設(shè)置成可根據(jù)所述角度傳感器感測到的轉(zhuǎn)角計(jì)算所有所述前軸的兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值的加權(quán)平均值，并可驅(qū)動(dòng)各所述電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)各所述后軸轉(zhuǎn)向，并使各所述后軸的轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值等于所有所述前軸的兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值的加權(quán)平均值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多軸車輛全輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征是所述多軸車輛全輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)還包括分別設(shè)置在各所述后軸的一側(cè)輪的若干角度傳感器，所述若干角度傳感器設(shè)置成可分別感測各所述后軸的一側(cè)輪的轉(zhuǎn)角，并可將感測到的轉(zhuǎn)角測量值發(fā)送給所述 ECU。
全文摘要
本發(fā)明提出一種多軸車輛全輪轉(zhuǎn)向控制方法，適用于對(duì)其前軸采用機(jī)械拉桿式轉(zhuǎn)向，對(duì)其后軸采用電控轉(zhuǎn)向的多軸車輛，多軸車輛包括ECU、若干角度傳感器以及若干電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述方法包括以下步驟通過角度傳感器感測一根前軸的一側(cè)輪的轉(zhuǎn)角，并發(fā)送給ECU；通過ECU計(jì)算所有前軸的兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角的算術(shù)平均值的平均值；通過ECU驅(qū)動(dòng)各電控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)各后軸轉(zhuǎn)向，并使各后軸兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值等于所有前軸的兩側(cè)輪轉(zhuǎn)角算術(shù)平均值的平均值。本發(fā)明還提出一種多軸車輛全輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)。采用這種多軸車輛全輪轉(zhuǎn)向控制方法及控制系統(tǒng)，可明顯減輕多軸車輛輪胎磨損，同時(shí)多軸車輛的提高機(jī)動(dòng)性，改善車輛受力，增加了車輛的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)B62D5/04GK102514619SQ201110399118
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月5日
發(fā)明者劉權(quán), 張建軍, 張虎, 方杰平, 王啟濤, 詹純新 申請(qǐng)人:中聯(lián)重科股份有限公司