專利名稱：拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法、控制器、拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及拖掛車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛轉(zhuǎn)向方法，具體地，涉及一種拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法。同時，本發(fā)明涉及一種能夠用于所述拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法的控制器。進一步地，本發(fā)明涉及一種用于實現(xiàn)所述拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法的拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。此外，本發(fā)明還涉及一種包括所述拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的拖掛車。
背景技術(shù)：
拖掛車主要用于承擔長途運輸作業(yè)或特殊設(shè)備的運輸作業(yè)。隨著這些車輛的體積和重量越來越大，尤其是車輛長度尺寸的增大，對車輛的載重量和總軸距要求日益增大。典型地，拖掛車主要分為全掛式拖掛車和半掛式拖掛車，例如，參見圖1和圖2所示，全掛式拖掛車主要由牽引車Al和掛車A2連接而成，其中，牽引車Al前輪轉(zhuǎn)向，后輪驅(qū)動；掛車A2采用非轉(zhuǎn)向、非驅(qū)動的承載橋，在圖1中，牽引車Al與掛車A2之間采用鉸接連接形式，即掛車A2相對于牽引車Al能夠在地面上左右擺動；在圖2中，牽引車Al與掛車A2之間采用剛性連接形式，即掛車A2不能相對于牽引車Al左右擺動。汽車長距離運輸廣泛采用重型牽引車拖帶掛車的方式，其可以大大提高一次載運量，顯著降低運輸成本，提高經(jīng)濟效益。眾所周知地，根據(jù)車輛設(shè)計理論中的阿克曼原理，為了使得車輛順利轉(zhuǎn)向，需要使得車輛的所有車輪瞬時繞一個轉(zhuǎn)動中心(即轉(zhuǎn)向中心)轉(zhuǎn)動，這樣在轉(zhuǎn)向時所有車輪才能處于純滾動或基本純滾動狀態(tài)，否則將造成車輪側(cè)滑，輕則輪胎磨損加劇，重則導致側(cè)翻。需要注意的是，為了簡化分析，在車輛設(shè)計理論中對于車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向中心的分析，均是采用類似俯視形式的原理分析圖，忽略前后車橋的高度差異、形狀差異等因素，各個車輪的轉(zhuǎn)軸、前后車軸等均簡化為直線形式。對于通常的四輪車輛而言，例如前輪轉(zhuǎn)向、后輪驅(qū)動的車輛，通過轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計，可以容易地使得轉(zhuǎn)向過程中各個車輪的轉(zhuǎn)軸交匯于一點(即轉(zhuǎn)向中心)，由于后橋左、右車輪不轉(zhuǎn)向，其轉(zhuǎn)軸均為后車軸，一般是左前車輪和右前車輪的轉(zhuǎn)軸延伸交匯于后車軸的延伸線上的一點(即轉(zhuǎn)向中心)。但是，由于拖掛車具有多根車軸，其各個車輪在轉(zhuǎn)向時難以同時繞同一轉(zhuǎn)向中心轉(zhuǎn)動。參見圖3所示，牽引車Al與掛車A2鉸接，牽引車可以為前輪轉(zhuǎn)向或全輪轉(zhuǎn)向車輛，假設(shè)圖2中牽引車Al為前輪轉(zhuǎn)向、后橋驅(qū)動，在實際設(shè)計中，為了車輛在轉(zhuǎn)向過程中相對保持平衡，一般通過前輪轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計，使得轉(zhuǎn)向中心0處于圖3所示的轉(zhuǎn)向中心位置線B (本領(lǐng)域技術(shù)人員也稱為“轉(zhuǎn)向中心線”)，需要注意的是，該轉(zhuǎn)向中心位置線B僅是原理分析時的參考線，在拖掛車的設(shè)計中，一般使其平行于牽引車前軸或后軸軸線(牽引車前軸和后軸本身相互平行)，并且基本處于沿車輛縱向長度的中間位置，實際設(shè)計中就是以該轉(zhuǎn)向中心位置線B作為虛擬的后軸軸線計算與前軸之間的軸距，根據(jù)阿克曼原理設(shè)計轉(zhuǎn)向梯形，基本確保前輪在轉(zhuǎn)向時瞬時繞一個轉(zhuǎn)動中心轉(zhuǎn)動。但是，由于掛車的車輪以及牽引車后輪不轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)角很小(因懸架的扭動而形成)，其只能隨動轉(zhuǎn)向，因此難以使得各個車輪瞬時繞一個轉(zhuǎn)動中心轉(zhuǎn)動，具體地，參見圖3所示，在轉(zhuǎn)向過程中，根據(jù)牽引車Al的前輪偏轉(zhuǎn)角度的不同，左前輪和右前輪的轉(zhuǎn)軸可以在轉(zhuǎn)動中心位置線B上形成轉(zhuǎn)動中心Oa，Ob和Oc等，但是由于牽弓I車Al的后輪以及掛車A2的所有車輪均為非轉(zhuǎn)向軸，這些車輪本身不偏轉(zhuǎn)，由于牽引車Al與掛車A2之間的鉸接關(guān)系，掛車A2在轉(zhuǎn)向過程中只能被動地隨動，牽引車Al的后輪以及掛車A2車輪的轉(zhuǎn)軸的延伸線根本無法與牽引車的前輪轉(zhuǎn)軸相交于同一點(即轉(zhuǎn)動中心)。而且，在現(xiàn)有拖掛車上，牽引車的車軸數(shù)量常常超過兩根，這導致各個車輪的更無法瞬時繞一個轉(zhuǎn)動中心轉(zhuǎn)動。也就是說，從轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的原理分析而言，現(xiàn)有拖掛車的部分車輪在轉(zhuǎn)向過程中不可避免地存在程度不同的側(cè)滑現(xiàn)象，這會造成嚴重的輪胎磨損，甚至發(fā)生事故。另外，現(xiàn)有技術(shù)中盡管存在全輪轉(zhuǎn)向的車輛，但是這些車輛大多為二軸車輛，其無法有效地適用于拖掛車，即使在拖掛車上簡單地采用全輪轉(zhuǎn)向技術(shù)，由于二軸車輛為剛性車輛，因此這種簡單轉(zhuǎn)用必須保證拖掛車采用剛性連接形式，即牽引車與掛車之間為剛性連接，眾所周知地，拖掛車的縱向長度遠大于普通的二軸車輛，這種簡單轉(zhuǎn)用不但由于缺乏相對有效的轉(zhuǎn)向控制方法和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)向過程中難以可靠地使得各個車輪繞同一轉(zhuǎn)動中心轉(zhuǎn)動，而且拖掛車在轉(zhuǎn)向過程中需要顯著增大的轉(zhuǎn)彎半徑，這使得拖掛車的通過性極差，并且常常容易發(fā)生行駛事故。總體而言，現(xiàn)有技術(shù)的大型車輛，例如拖掛車通過掛車簡單加長以后，其通過性會受到嚴重影響，最小轉(zhuǎn)彎半徑一般大大增加，具體地，在拖掛車轉(zhuǎn)彎時，牽引車與掛車之間形成折角，其行駛軌跡具有較大的偏移，容易侵占相鄰的車道，例如如果缺乏合理設(shè)計的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向控制方法，拖掛車在轉(zhuǎn)向過程中容易發(fā)生甩尾，其危害性遠高于普通汽車。而且，現(xiàn)有技術(shù)中的這些拖掛車，更普遍的缺陷是轉(zhuǎn)向時車輪易側(cè)滑、輪胎易磨損，車輛行駛不穩(wěn)定，容易發(fā)生事故，甚至會造成拖掛車不能正常行駛。有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，需要設(shè)計一種新型的拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的一個技術(shù)問題是提供一種拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法，該拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法在拖掛車轉(zhuǎn)向時能夠優(yōu)化程度地使得各個車輪繞同一個轉(zhuǎn)向中心區(qū)域轉(zhuǎn)動，從而減輕輪胎異常磨損，并改善拖掛車行駛穩(wěn)定性和通過性。本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題是提供一種控制器，該控制器能夠用于拖掛車的轉(zhuǎn)向控制，以改善拖掛車行駛穩(wěn)定性和通過性。本發(fā)明所要解決的又一技術(shù)問題是提供一種拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在拖掛車轉(zhuǎn)向時能夠優(yōu)化程度地使得各個車輪繞同一個轉(zhuǎn)向中心區(qū)域轉(zhuǎn)動，從而減輕輪胎異常磨損，并改善拖掛車行駛穩(wěn)定性和通過性。進一步地，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種拖掛車，該拖掛車在轉(zhuǎn)向時能夠優(yōu)化程度地使得各個車輪在轉(zhuǎn)向時繞同一個轉(zhuǎn)向中心區(qū)域轉(zhuǎn)動，從而減輕輪胎異常磨損，改善拖掛車行駛穩(wěn)定性。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法，所述拖掛車包括相互鉸接的牽引車和掛車，該拖掛車的全部車輪均為轉(zhuǎn)向輪，所述拖掛車的轉(zhuǎn)向中心位置線位于所述拖掛車縱向長度的中間區(qū)域的預定位置上，并平行于所述牽引車的前軸，其中，所述拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法包括如下步驟第一，控制所述牽引車的前輪轉(zhuǎn)向，并獲取所述牽引車前輪中的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角0 1以及所述牽引車縱向中心豎直平面與掛車縱向中心豎直平面之間的夾角a ;第二，控制所述拖掛車的除了所述牽引車前輪之外的其它各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向，其中，使得所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角 Q i 為arctan ((Li/Ll) tan 0 I)-3 ° < 0 i < arctan ((Li/LI) .18110 1)+3°，其中Li為所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪所對應的各自的車軸與所述轉(zhuǎn)向中心位置線之間的間距，LI為牽引車前軸與所述轉(zhuǎn)向中心位置線之間的間距，所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪與所述牽引車的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)方向相同；并且使得所述掛車上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角 9 j 為a — arctan (Z/P) _3 ° < 0 j < a — arctan (Z/P) +3 ° ,其中 Z=(Lj+h) cos a - (B/2) sin a -h，P=Ll/tan 0 I+B/2- (Lj+h) sin a — (B/2) cos a ,其
中Lj為在所述拖掛車直行狀態(tài)下所述掛車上的各對轉(zhuǎn)向輪所對應的各自的車軸與所述轉(zhuǎn)向中心位置線之間的間距，B為輪距，h為所述牽引車與所述掛車之間的鉸接樞轉(zhuǎn)點到所述轉(zhuǎn)向中心位置線的垂直間距，并且當所述掛車上的相應一對轉(zhuǎn)向輪的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪所對應的偏轉(zhuǎn)角e j為正值時，該相應的一對轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)方向相同，當所述掛車上的相應一對轉(zhuǎn)向輪的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪對應的偏轉(zhuǎn)角9 j為負值時，該相應的一對轉(zhuǎn)向輪與所述牽引車的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)方向相反。優(yōu)選地，在所述第二步驟中，使得所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角0 i=arctan((Li/Ll) tan 0 I);以及使得所述掛車上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角0j=ct — arctan (Z/P)。典型地，所述拖掛車的各對轉(zhuǎn)向輪之間連接有各自的轉(zhuǎn)向梯形聯(lián)動桿系。具體地，在所述第一步驟中，通過車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器檢測以獲取所述牽引車前輪中的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角9 1。具體地，通過設(shè) 置在所述牽引車與掛車的鉸接樞轉(zhuǎn)點處的轉(zhuǎn)角傳感器檢測以獲取所述牽引車縱向中心豎直平面與掛車縱向中心豎直平面之間的夾角a。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)向中心位置線位于所述拖掛車縱向長度的中點位置上。優(yōu)選地，所述牽引車與掛車之間的鉸接樞轉(zhuǎn)點位于所述牽引車的縱向中心豎直平面內(nèi)。更優(yōu)選地，所述第二步驟還包括在控制所述拖掛車的除了所述牽引車前輪之外的其它各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向時，實時地檢測所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各個所述內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角9 i和所述掛車上的各個所述內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角9j。作為上述拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法的一種變型方式，本發(fā)明提供一種拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法，所述拖掛車包括相互鉸接的牽引車和掛車，所述牽引車上具有位于該牽引車前輪后方的一對非轉(zhuǎn)向輪，所述拖掛車的除了該對非轉(zhuǎn)向輪之外的全部車輪均為轉(zhuǎn)向輪，所述拖掛車的轉(zhuǎn)向中心位置線位于所述牽引車上的所述一對非轉(zhuǎn)向輪所對應的車軸上，其中，所述拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法包括如下步驟第一，控制所述牽引車的前輪轉(zhuǎn)向，并獲取所述牽引車前輪中的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角eI以及所述牽引車縱向中心豎直平面與掛車縱向中心豎直平面之間的夾角a ;第二，控制所述拖掛車的除了所述牽引車前輪之外的其它各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向，其中，使得所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角 Q i 為arctan ((Li/Ll) tan 0 I)-3 ° ( 0 i < arctan ((Li/LI) .18110 1)+3°，其中Li為所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪所對應的各自的車軸與所述轉(zhuǎn)向中心位置線之間的間距，LI為牽引車前軸與所述轉(zhuǎn)向中心位置線之間的間距，所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪與所述牽引車的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)方向相同；并且使得所述掛車(322)上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角為a — arctan (Z/P)_3° < 0 j < a — arctan (Z/P)+3° ,其中 Z=(Lj+h) cos a — (B/2) sin a — h, P=Ll/tan 0 l+B/2 — (Lj+h) sin a — (B/2) cos a ,其中Lj為在所述拖掛車直行狀態(tài)下所述掛車上的各對轉(zhuǎn)向輪所對應的各自的車軸與所述轉(zhuǎn)向中心位置線之間的間距，B為輪距，h為所述牽引車與所述掛車之間的鉸接樞轉(zhuǎn)點到所述轉(zhuǎn)向中心位置線的垂直間距，并且當所述掛車上的相應一對轉(zhuǎn)向輪的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪所對應的偏轉(zhuǎn)角9 j為正值時，該相應的一對轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)方向相同，當所述掛車上的相應一對轉(zhuǎn)向輪的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪對應的偏轉(zhuǎn)角9 j為負值時，該相應的一對轉(zhuǎn)向輪與所述牽引車的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)方向相反。優(yōu)選地，在所述第二步驟中，使得所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角0 i=arctan((Li/Ll) tan 0 I);以及使得所述掛車上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角0j=ct — arctan (Z/P)。典型地，所述拖掛車的各對轉(zhuǎn)向輪之間連接有各自的轉(zhuǎn)向梯形聯(lián)動桿系。與上述拖掛車的轉(zhuǎn)向控制方法相匹配，本發(fā)明提供一種控制器，用于牽引車和掛車鉸接連接的拖掛車的轉(zhuǎn)向控 制，其中，該控制器包括信號接收模塊，用于接收所述牽引車前輪中的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角eI信號以及該牽引車縱向中心豎直平面與掛車縱向中心豎直平面之間的夾角a信號；計算處理模塊，用于根據(jù)所述偏轉(zhuǎn)角0 1信號以及夾角a信號計算確定所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角9i以及所述掛車上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角9 j;以及控制模塊，至少用于根據(jù)所述計算處理模塊的計算處理結(jié)果輸出控制信號控制所述拖掛車的除了所述牽弓I車前輪之外的其它各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向。優(yōu)選地，所述控制器包括牽引車轉(zhuǎn)向控制器和掛車轉(zhuǎn)向控制器，從而所述信號接收模塊包括所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器的信號接收模塊和掛車轉(zhuǎn)向控制器的信號接收模塊，所述計算處理模塊包括所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器的計算處理模塊和掛車轉(zhuǎn)向控制器的計算處理模塊，所述控制模塊包括所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器的控制模塊和掛車轉(zhuǎn)向控制器的控制模塊，其中所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器的信號接收模塊至少用于接收所述牽引車前輪中的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角0 I信號，所述掛車轉(zhuǎn)向控制器的信號接收模塊用于接收所述牽引車前輪中的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角0 I信號以及該牽引車縱向中心豎直平面與掛車縱向中心豎直平面之間的夾角a信號；所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器的計算處理模塊用于根據(jù)所述偏轉(zhuǎn)角9 I信號計算確定所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角9i，所述掛車轉(zhuǎn)向控制器的計算處理模塊用于根據(jù)所述偏轉(zhuǎn)角91信號以及夾角a信號計算確定所述掛車上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角0j;以及所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器的控制模塊用于根據(jù)該牽引車轉(zhuǎn)向控制器的計算處理模塊的計算處理結(jié)果控制所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向，所述掛車轉(zhuǎn)向控制器的控制模塊用于根據(jù)該掛車轉(zhuǎn)向控制器的計算處理模塊的計算處理結(jié)果控制所述掛車上的各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向。優(yōu)選地，所述計算處理模塊計算確定所述牽弓I車上的除了所述牽弓I車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角Q i=arctan((Li/Ll) tan 0 I);以及所述計算處理模塊計算確定所述掛車上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角0 j = ct — arctan (Z/P)。進一步地，本發(fā)明提供一種拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)用于實現(xiàn)上述的拖掛車轉(zhuǎn)向控制方 法，其中，所述拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括用于控制所述牽引車的前輪轉(zhuǎn)向的前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)、用于對應檢測所述牽引車左前輪和右前輪偏轉(zhuǎn)角的第一車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器、用于檢測所述牽引車相對于所述掛車繞該牽引車與掛車之間的鉸接樞轉(zhuǎn)點轉(zhuǎn)動角度的轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向控制器、以及用于對應地驅(qū)動所述拖掛車的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向的電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置；各個所述第一車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器以及各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置分別電連接于所述轉(zhuǎn)向控制器，從而所述轉(zhuǎn)向控制器在所述牽引車的前輪轉(zhuǎn)向時能夠接收所述轉(zhuǎn)角傳感器檢測的轉(zhuǎn)角信號和各個所述第一車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器檢測的偏轉(zhuǎn)角信號，以獲得所述牽引車縱向中心豎直平面與掛車縱向中心豎直平面之間的夾角a和所述牽引車的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角0 1，并且所述轉(zhuǎn)向控制器通過控制各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置以驅(qū)動所述拖掛車的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)向控制器包括相互電連接的牽引車轉(zhuǎn)向控制器和掛車轉(zhuǎn)向控制器，其中各個所述第一車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器以及所述牽引車的除該牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪所對應的各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置分別電連接于所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器，所述掛車的各對轉(zhuǎn)向輪所對應的各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置分別電連接于所述掛車轉(zhuǎn)向控制器，所述轉(zhuǎn)角傳感器電連接于所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器和/或掛車轉(zhuǎn)向控制器。具體地，所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器計算所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角9 i，并通過控制該牽引車上的各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置而驅(qū)動所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向；所述掛車轉(zhuǎn)向控制器計算所述掛車上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角e j，并通過控制該掛車上的各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置而驅(qū)動所述掛車上的各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向。典型地，所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器和掛車轉(zhuǎn)向控制器為電子控制單元、單片機、可編程序控制器或微處理器。 典型地，所述前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)包括轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向直拉桿，所述轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)包括依次連接的方向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向萬向節(jié)和轉(zhuǎn)向傳動軸，該轉(zhuǎn)向傳動軸連接于轉(zhuǎn)向器的輸入軸，該轉(zhuǎn)向器的輸出軸連接于所述轉(zhuǎn)向直拉桿，該轉(zhuǎn)向直拉桿連接于所述牽引車左前輪的轉(zhuǎn)向節(jié)的轉(zhuǎn)向節(jié)臂上，所述牽引車的前輪通過連接在該牽引車前輪的左、右前輪之間的轉(zhuǎn)向梯形聯(lián)動桿系而形成轉(zhuǎn)向聯(lián)動結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置分別包括液壓缸，各個所述液壓缸的活塞桿連接于所述拖掛車的相應一對轉(zhuǎn)向輪中的左轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向節(jié)的轉(zhuǎn)向節(jié)臂上，以通過所述活塞桿的伸縮以及該相應一對轉(zhuǎn)向輪之間的轉(zhuǎn)向梯形聯(lián)動桿系而驅(qū)動該對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向，各個所述液壓缸連接于具有電控比例換向閥的液壓缸伸縮控制回路，各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置的電控比例換向閥電連接于所述轉(zhuǎn)向控制器。
典型地，所述電控比例換向閥為電磁比例換向閥或電液比例換向閥。優(yōu)選地，所述拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括用于對應地檢測所述拖掛車的除了所述牽引車前輪之外的各個轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角的第二車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器，各個所述第二車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器分別電連接于所述轉(zhuǎn)向控制器。此外，本發(fā)明還提供一種拖掛車，其中，該拖掛車包括上述任一項拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。典型地，所述拖掛車的牽引車和掛車均為二軸車輛。通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明的拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法及其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)針對牽引車和掛車相互鉸接的拖掛車，通過總結(jié)大量的轉(zhuǎn)向?qū)崪y數(shù)據(jù)并結(jié)合阿克曼原理歸納出的控制公式，并以此修正由于牽引車和掛車之間的鉸接關(guān)系所帶來的轉(zhuǎn)向偏差，使得拖掛車的各個車輪至少能夠繞同一個轉(zhuǎn)向中心區(qū)域轉(zhuǎn)動，這種轉(zhuǎn)向中心區(qū)域相對于體積龐大的拖掛車而言是相對較小的，與現(xiàn)有拖掛車在轉(zhuǎn)向過程中各個車輪雜亂無章地繞各自的轉(zhuǎn)動中心轉(zhuǎn)動，其形成了一種技術(shù)上的巨大突破，使得拖掛車能夠按照相對理想的轉(zhuǎn)向形態(tài)進行轉(zhuǎn)向，由于拖掛車的各個車輪至少能夠繞同一個轉(zhuǎn)向中心區(qū)域轉(zhuǎn)動，這顯著程度地減輕輪胎的異常磨損，不僅如此，由于本發(fā)明拖掛車的牽引車和掛車之間的鉸接關(guān)系，本發(fā)明在改善輪胎磨損、增強轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性的同時，也相對有效地利用牽引車與掛車之間的鉸接關(guān)系減小了轉(zhuǎn)彎半徑，改善了拖掛車的通過性。具體地，第一，本發(fā)明的牽引車和掛車上的各對轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角控制均采用電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置進行驅(qū)動(牽引車前輪可以除外)，這為通過轉(zhuǎn)向控制器轉(zhuǎn)角進行自動控制創(chuàng)造了條件，在牽引車前輪轉(zhuǎn)向后，通過牽引車轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角以及拖掛車的相關(guān)尺寸參數(shù)，通過轉(zhuǎn)向控制器進行計算并針對性控制，使得拖掛車的各個車輪至少能夠瞬間繞同一個轉(zhuǎn)向中心區(qū)域轉(zhuǎn)動，這顯著程度地減輕輪胎的異常磨損；第二，本發(fā)明針對牽引車和掛車采用鉸接形式的拖掛車，在車輛轉(zhuǎn)向過程中，由于牽引車和掛車之間的上述鉸接關(guān)系，拖掛車的尾部(即掛車)不會向外側(cè)擺動，外擺值較小，需要的轉(zhuǎn)彎場地小，轉(zhuǎn)向通過性好。第三，本發(fā)明對拖掛車的各對轉(zhuǎn)向輪的控制均通過相對精確的計算進行針對性控制，其有效地減輕了各個車輪由于轉(zhuǎn)向中心雜亂無章而導致的側(cè)滑等現(xiàn)象，基本避免了由于拖掛車的體型大、重量大而容易發(fā)生甩尾或側(cè)傾翻車等缺陷。本發(fā)明的拖掛車包括所述拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，因此同樣具有上述優(yōu)點。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式
部分予以詳細說明。


下列附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，其與下述的具體實施方式
一起用于解釋本發(fā)明，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于下述附圖及具體實施方式
。在附圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)的一種拖掛車的側(cè)視示意圖，其中牽引車與掛車為鉸接連接形式。圖2是現(xiàn)有技術(shù)的另一種拖掛車的側(cè)視示意圖，其中牽引車與掛車為剛性連接形式。圖3是現(xiàn)有技術(shù)的拖掛車轉(zhuǎn)向時的轉(zhuǎn)向分析示意圖。圖4是本發(fā)明具體實施方式
的拖掛車的轉(zhuǎn)向狀態(tài)示意圖。
圖5是本發(fā)明具體實施方式
的拖掛車的轉(zhuǎn)向分析示意圖。圖6是本發(fā)明具體實施方式
的拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)框圖。圖7是本發(fā)明另一種變型具體實施方式
的拖掛車的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖，其中顯示牽引車與掛車的鉸接位置不同于圖4所示的鉸接位置。圖8是本發(fā)明具體實施方式
的拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法的流程框圖。圖9是本發(fā)明具體實施方式
的控制器的原理結(jié)構(gòu)框圖。附圖標記說明311牽引車前軸；312掛車前軸；321牽引車；322掛車；331牽引車后軸；332掛車后軸；343車輛轉(zhuǎn)向中心位置線；4鉸接樞轉(zhuǎn)點。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細說明，應當理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用于說明和解釋本發(fā)明，本發(fā)明的保護范圍并不局限于下述的具體實施方式
。預先說明的是，車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計基點在于實現(xiàn)轉(zhuǎn)向時使得車輛的所有車輪瞬時繞一個轉(zhuǎn)動中心(即轉(zhuǎn)向 中心)轉(zhuǎn)動，以使得所有車輪處于純滾動或基本純滾動狀。本發(fā)明的主要技術(shù)構(gòu)思在于提供一種用于拖掛車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向控制方法，該拖掛車的牽引車和掛車之間采用鉸接連接形式，即掛車相對于牽引車能夠左右擺動。此外，就本發(fā)明的拖掛車而言，盡管附圖中顯示的掛車為全掛車形式，但是本發(fā)明的掛車也可以為半掛車，無論掛車為全掛車或半掛車，其均屬于本發(fā)明的保護范圍。有關(guān)其它一些涉及的需要注意的問題，將在下文的描述中順帶說明。為了幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明的技術(shù)方案，以下首先參照圖5描述本發(fā)明的拖掛車所要實現(xiàn)的轉(zhuǎn)向狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上參照圖4、圖5和圖8描述本發(fā)明的拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法，進而參照圖4至圖7描述本發(fā)明提供的一種用于實現(xiàn)所述拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法的拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在描述過程中將附帶說明一些本發(fā)明相關(guān)的變型形式，這些變型形式同樣屬于本發(fā)明的保護范圍。參見圖5所示，本發(fā)明的拖掛車的主體機械結(jié)構(gòu)與常見的拖掛車類似，即所述拖掛車包括牽引車321和連接于該牽引車321且位于牽引車321后方的掛車322，其中牽引車321和掛車322采用鉸接的連接形式，其中鉸接樞轉(zhuǎn)軸線4沿豎直方向，以使得牽引車321和掛車322能夠相對于彼此左右擺動。在此附加說明的是，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，通過以上描述將已經(jīng)認識到本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題的困難性，由于牽引車321與掛車322之間的鉸接形式，牽引車321和掛車322在轉(zhuǎn)向過程中的位置是相對變化，盡管這種相對位置的變化為減小車輛的轉(zhuǎn)彎半徑提供了可能性，但是也帶來了轉(zhuǎn)向過程中各個車輪繞同一轉(zhuǎn)動中心轉(zhuǎn)動的控制難度。實際上，上述鉸接形式的拖掛車的轉(zhuǎn)向設(shè)計一直屬于本領(lǐng)域的技術(shù)難題，國內(nèi)外車輛領(lǐng)域的技術(shù)人員迄今無法設(shè)計出適用的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向控制方法。另外，本發(fā)明的“拖掛車”應當從廣義層次進行理解，即任何車輛，其只要包含了類似于本發(fā)明的相互連接的牽引車單元和掛車單元，其均屬于本發(fā)明的“拖掛車”的范圍。
如圖5所示，當拖掛車轉(zhuǎn)向時，牽引車321從直行狀態(tài)改變方向，即牽引車的牽引車前軸311和牽引車后軸331初始與掛車前軸312和掛車后軸332處于平行狀態(tài)，由于牽引車311轉(zhuǎn)向而使得牽引車行駛狀態(tài)發(fā)生改變，牽引車前軸311和牽引車后軸331與掛車前軸312和掛車后軸332不再處于平行狀態(tài)。在此情形下，例如牽引車311的內(nèi)側(cè)前輪(即圖4所示的左前輪)和外側(cè)前輪(即圖4所示的右前輪)的轉(zhuǎn)軸延伸線相交于轉(zhuǎn)動中心位置線343上的一點01 (即轉(zhuǎn)向中心，根據(jù)牽引車311的前輪各自偏轉(zhuǎn)角的不同，轉(zhuǎn)向中心也可以為轉(zhuǎn)向中心位置線343上的02、03等其它點)，在此情形下，為了使得拖掛車轉(zhuǎn)向平穩(wěn)順暢，根據(jù)車輛轉(zhuǎn)向理論的阿克曼原理，需要確保拖掛車的各個車輪均圍繞轉(zhuǎn)向中心01轉(zhuǎn)動，以避免車輪出現(xiàn)側(cè)滑等導致異常磨損的狀態(tài)。在圖4所示的情形中，無論因為牽引車311的前輪轉(zhuǎn)向而導致牽引車311在水平面(地面)上相對于掛車322偏擺的角度(即由于牽引車311與掛車322之間的鉸接形式，牽引車311的車體相對于掛車322的車體繞鉸接樞轉(zhuǎn)軸線4轉(zhuǎn)動一個角度)，理想狀態(tài)下，牽引車311上的其它車輪以及掛車322上的所有車輪均需要瞬間圍繞上述轉(zhuǎn)向中心01轉(zhuǎn)動。例如，圖4所示的轉(zhuǎn)向狀態(tài)。因此，與現(xiàn)有技術(shù)的拖掛車不同的是，為了確保圖4所示的轉(zhuǎn)向狀態(tài)，本發(fā)明的拖掛車為全輪轉(zhuǎn)向車輛。盡管對于本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，但是為了使得普通技術(shù)人員能夠相對容易地理解本發(fā)明下述的技術(shù)方案，以下就一些概念進行適當?shù)暮喡越忉?。其一，就轉(zhuǎn)向中心位置線343(本領(lǐng)域技術(shù)人員也稱為“轉(zhuǎn)向中心線”)而言，其主要是參照普通二軸車輛的轉(zhuǎn)向分析模型所形成的一種參考車軸線，在普通的前輪轉(zhuǎn)向、后輪驅(qū)動的車輛中，后輪車軸由于不轉(zhuǎn)向，因而轉(zhuǎn)向中心始終處在后軸延伸線上，因而普通二軸車輛的轉(zhuǎn)向中心位置線處于后軸的延伸線上。在拖掛車的轉(zhuǎn)向設(shè)計中，為了確保轉(zhuǎn)向的相對平穩(wěn)，一般將拖掛車的轉(zhuǎn)向中心位置線確定在車輛縱向長度的中間區(qū)域(優(yōu)選中點位置)并平行于牽引車前軸311和牽引車后軸322 (牽引車的前、后車軸是相互平行的)，以使得轉(zhuǎn)向相對穩(wěn)定(參見技術(shù)標準JB/T 6042-2006《汽車起重機專用底盤》)，也就是說，在拖掛車的設(shè)計中，轉(zhuǎn)向中心位置線343是在設(shè)計初始就預先確定的，其一般處在拖掛車縱向長度的中間區(qū)域并平行于牽引車前軸311和牽引車后軸322，優(yōu)選處在拖掛車縱向長度的中點位置，當然偏離中點位置也是可以的。這種借鑒二軸車輛的轉(zhuǎn)向分析模型而預先確定轉(zhuǎn)向中心位置線，在多軸車輛設(shè)計領(lǐng)域已經(jīng)廣泛采用，對此不再贅述。其二，參見圖4和圖5，從中可以看到，本發(fā)明的轉(zhuǎn)向分析中僅顯示了拖掛車一側(cè)(圖示的左側(cè))車輪的轉(zhuǎn)向狀態(tài)，在此需要注意的是，根據(jù)車輛設(shè)計理論最基本的阿克曼原理，在車輛轉(zhuǎn)向過程中，車輛任一對轉(zhuǎn)向輪中的外側(cè)車輪(例如外側(cè)前車輪)和內(nèi)側(cè)車輪(例如內(nèi)側(cè)前車輪)的偏轉(zhuǎn)角是不同的，外側(cè)車輪的偏轉(zhuǎn)角小于內(nèi)側(cè)車輪的偏轉(zhuǎn)角。但是，根據(jù)阿克曼原理的公知內(nèi)、外側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角理想關(guān)系式，內(nèi)、外側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角與輪距和軸距存在確定的函數(shù)關(guān)系，參照圖4和圖5中標示的參數(shù)符號，以牽引車311的左、右前輪為例，阿克曼原理的內(nèi)、外側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角理想關(guān)系式可以表示為cot ( 0 5) =Cot (0 1)+B/L1，其中0 I為轉(zhuǎn)向時牽引車內(nèi)側(cè)前輪(即圖示的左前輪)的偏轉(zhuǎn)角；0 5在圖5中未標示，其表示前因策外側(cè)前輪(即圖示的右前輪)的偏轉(zhuǎn)角出為兩側(cè)輪距；L1為牽引車前軸311與轉(zhuǎn)向中心位置線343之間的距離。其中，拖掛車的兩側(cè)輪距B對于拖掛車是確定的，在轉(zhuǎn)向中心位置線預先確定的情形下，牽引車前軸311與轉(zhuǎn)向中心位置線343之前的距離也是確定的，因此牽引車左、右前輪之間的存在確定的函數(shù)關(guān)系，SPcot (0 5) =cot (0 1) +B/Ll o公知地，車輛的任一對轉(zhuǎn)向輪(即其中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪和外側(cè)轉(zhuǎn)向輪)通過內(nèi)、外側(cè)轉(zhuǎn)向輪之間的轉(zhuǎn)向梯形聯(lián)動桿系(即轉(zhuǎn)向梯形連桿機構(gòu)，以下簡稱為“轉(zhuǎn)向梯形桿系”)進行保證。有關(guān)根據(jù)阿克曼原理的內(nèi)、外側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角理想關(guān)系式來設(shè)計轉(zhuǎn)向梯形，在車輛領(lǐng)域已經(jīng)屬于基本知識，現(xiàn)有車輛上的轉(zhuǎn)向梯形桿系均是如此，對此不再贅述。因此，圖4和圖5中僅需獲得內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角，其外側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角無需關(guān)注，例如在圖5中，當拖掛車轉(zhuǎn)向時，牽引車的內(nèi)側(cè)前輪與外側(cè)前輪之間通過轉(zhuǎn)向梯形桿系構(gòu)成聯(lián)動結(jié)構(gòu)關(guān)系，只要牽引車321的內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角為0 1，則外側(cè)前輪通過轉(zhuǎn)向梯形桿系的驅(qū)動會隨著內(nèi)側(cè)前輪的運動而偏轉(zhuǎn)一個偏轉(zhuǎn)角0 5，并且滿足00丨(0 5)=(0丨(0 1)+8/11。在此需要說明的是，盡管通過轉(zhuǎn)向梯形滿足阿克曼原理的內(nèi)、外側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角理想關(guān)系式僅是一種近似設(shè)計，但是現(xiàn)代汽車的轉(zhuǎn)向梯形桿系屬于一種普遍應用的結(jié)構(gòu)，其能夠有效地滿足車輛轉(zhuǎn)向的要求，這一點對車輛領(lǐng)域的技術(shù)人員是無需置疑的。同樣地，牽引車321以及掛車322上的各對轉(zhuǎn)向輪之間的偏轉(zhuǎn)角關(guān)系同樣符合上述阿克曼原理的內(nèi)、外側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角理想關(guān)系式，例如圖4和圖5所示的牽引車3 21的左、右后轉(zhuǎn)向輪之間的偏轉(zhuǎn)角關(guān)系、掛車322的左右前轉(zhuǎn)向輪之間的偏轉(zhuǎn)角關(guān)系、以及掛車322的左右后轉(zhuǎn)向輪之間的偏轉(zhuǎn)角關(guān)系，在轉(zhuǎn)向中心位置線343已經(jīng)確定的情形下，各對轉(zhuǎn)向輪之間的偏轉(zhuǎn)角關(guān)系均符合阿克曼原理的內(nèi)、外側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角理想關(guān)系式，在轉(zhuǎn)向過程中各對轉(zhuǎn)向輪之間通過各自的轉(zhuǎn)向梯形桿系構(gòu)成聯(lián)動關(guān)系，但是在應用內(nèi)、外側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角理想關(guān)系式時，軸距是相應發(fā)生改變的，例如牽引車后轉(zhuǎn)向輪之前的偏轉(zhuǎn)角關(guān)系滿足cot( 0 6) =Cot (0 2)+B/L2，其中0 6為牽引車的外側(cè)后轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角(圖5中未顯示)，0 2為牽引車內(nèi)側(cè)后轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角，L2為后車軸與轉(zhuǎn)向中心位置線343的間距，B為輪距(以下不再贅述)。同樣地，對于掛車前轉(zhuǎn)向輪之間的偏轉(zhuǎn)角關(guān)系滿足cot( 0 7)=cot( 0 3)+B/L3，其中0 7為掛車的外側(cè)前轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角(圖5中未顯示)，0 3為掛車內(nèi)側(cè)前轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角，L3為掛車處于直行狀態(tài)時前車軸與轉(zhuǎn)向中心位置線343的間距。為后車軸與轉(zhuǎn)向中心位置線343的間距，B為輪距(以下不再贅述)。掛車后轉(zhuǎn)向輪之間的偏轉(zhuǎn)角關(guān)系滿足cot ( 0 8) =Cot (0 4)+B/L4，其中0 8為掛車的外側(cè)后轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角(圖5中未顯不)，0 4為掛車內(nèi)側(cè)后轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角,L4為掛車處于直行狀態(tài)時前車軸與轉(zhuǎn)向中心位置線343的間距。在此需要說明的是，牽引車321與掛車322上的轉(zhuǎn)向輪對數(shù)(對應相應的車軸數(shù)量)并不局限于圖4和圖5中的兩個車軸的情形，根據(jù)需要，牽引車321和掛車322上的車軸數(shù)量可以更多，無論牽引車321與掛車322上的轉(zhuǎn)向輪對數(shù)如何，各對轉(zhuǎn)向輪之間均通過滿足阿克曼原理的內(nèi)、外側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角理想關(guān)系式的轉(zhuǎn)向梯形桿系構(gòu)成聯(lián)動關(guān)系。因此，在下文的描述中，本發(fā)明的轉(zhuǎn)向控制僅說明各個內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角，其對應的外側(cè)轉(zhuǎn)向輪會通過各自的轉(zhuǎn)向梯形桿系隨動。另外，此處再次強調(diào)是，有關(guān)拖掛車的轉(zhuǎn)向在車輛領(lǐng)域(無論國內(nèi)或國外)均構(gòu)成一個難于突破的技術(shù)難題，本發(fā)明的立足點在于通過對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計，使得拖掛車的各個車輪盡可能圍繞一個轉(zhuǎn)向中心區(qū)域轉(zhuǎn)動，上述牽引車和掛車的各對內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪和外側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角對應關(guān)系通過傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向梯形設(shè)計使其符合阿克曼原理的內(nèi)、外側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角理想關(guān)系式，但是由于牽引車與掛車的鉸接關(guān)系(即相對于彼此能夠左右偏轉(zhuǎn))，使得各個車輪的轉(zhuǎn)動狀態(tài)一般不能達到理想狀態(tài)，本申請的發(fā)明人通過總結(jié)大量的實際試驗數(shù)據(jù)并結(jié)合阿克曼原理，總結(jié)歸納出下文將要描述的一些控制公式，并以此修正由于上述鉸接關(guān)系帶來的轉(zhuǎn)向偏差，使得拖掛車的各個車輪至少能夠繞同一個轉(zhuǎn)向中心區(qū)域(相對于體積龐大的拖掛車，該轉(zhuǎn)向中心區(qū)域的面積是可以容忍的)轉(zhuǎn)動，從而能夠優(yōu)化程度地減輕輪胎的異常磨損，并相對有效地利用牽引車與掛車之間的鉸接關(guān)系而優(yōu)選程度地減小轉(zhuǎn)彎半徑。以下參照圖4、圖5和圖8描述本發(fā)明的拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法的具體實施方式
。如圖4、圖5和圖8所示，所述拖掛車包括相互鉸接的牽引車321和掛車322，該拖掛車的全部車輪均為轉(zhuǎn)向輪，并且各對所述轉(zhuǎn)向輪之間連接有各自的轉(zhuǎn)向梯形聯(lián)動桿系，所述拖掛車的轉(zhuǎn)向中心位置線343位于所述拖掛車縱向長度的中間區(qū)域的預定位置上(拖掛車的縱向長度對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言普遍是指拖掛車處于直行狀態(tài)的縱向長度)，并平行于所述牽引車的前軸，所述拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法包括如下步驟第一，控制所述牽引車的前輪轉(zhuǎn)向，并獲取所述牽引車前輪中的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角9 I以及所述牽引車縱向中心豎直平面與掛車縱向中心豎直平面之間的夾角a ;在此第一步驟中需要理解的是，牽引車的前輪由駕駛員根據(jù)路況進行操縱，其可以采用常規(guī)的前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)，最常規(guī)地，前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)一般包括轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向直拉桿以及連接在牽引車左、右前輪之間的轉(zhuǎn)向梯形聯(lián)動桿系，其中轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)主要包括依次連接的方向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向萬向節(jié)和轉(zhuǎn)向傳動軸，該轉(zhuǎn)向傳動軸連接于轉(zhuǎn)向器的輸入軸，轉(zhuǎn)向器的輸出軸連接于轉(zhuǎn)向直拉桿，該轉(zhuǎn)向直拉桿連接于牽引車左前輪的轉(zhuǎn)向節(jié)的轉(zhuǎn)向節(jié)臂上。這樣，當駕駛員通過方向盤操縱牽引車前輪轉(zhuǎn)向時，駕駛員的操作方向盤的轉(zhuǎn)矩經(jīng)由轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向傳動軸和轉(zhuǎn)向器，推拉轉(zhuǎn)向直拉桿，轉(zhuǎn)向直拉桿通過左前輪的轉(zhuǎn)向節(jié)的轉(zhuǎn)向節(jié)臂驅(qū)動左前輪偏轉(zhuǎn)，從而使得左前輪轉(zhuǎn)向，同時左前輪經(jīng)由連接在左、右前輪的轉(zhuǎn)向節(jié)之間的上述轉(zhuǎn)向梯形聯(lián)動桿系(一般包括連接于左前輪轉(zhuǎn)向節(jié)的左梯形臂、連接于右前輪轉(zhuǎn)向節(jié)的右梯形臂、以及連接在左梯形臂和右梯形臂之間的轉(zhuǎn)向直拉桿)而同時帶動右前輪轉(zhuǎn)向(其它轉(zhuǎn)向輪之間的轉(zhuǎn)向梯形聯(lián)動桿系也是類似的，均存在通過各自的符合阿克曼原理的內(nèi)、外側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角理想關(guān)系式的轉(zhuǎn)向梯形聯(lián)動桿系進實現(xiàn)的轉(zhuǎn)向聯(lián)動關(guān)系，以下不再贅述)。當然，上述前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)僅是車輛上最常用的一種轉(zhuǎn)向機構(gòu)，在實際車輛中根據(jù)需要一般還可以采用動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)，即通過液壓缸、氣壓缸、電動驅(qū)動裝置等進行助力，在此不再贅述。優(yōu)選地，通過第一車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器檢測以獲取所述牽弓I車前輪中的內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角9 1。就車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器而言，在車輛領(lǐng)域的電子穩(wěn)定系統(tǒng)(即ESP系統(tǒng))中已經(jīng)廣泛采用，例如，可以采用中國發(fā)明專利申請CN 1530271A中公開的輪胎偏轉(zhuǎn)角傳感器。其主要用于檢測車輪在轉(zhuǎn)向過程中相對于直行狀態(tài)的偏轉(zhuǎn)角度，在下文中描述的第二車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器等，均是為了描述清楚而采用第一、第二所進行的區(qū)分，并不代表車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器本身存在區(qū)別。另外，盡管對于車輛領(lǐng)域的技術(shù)人員是公知的，但是在此附加說明的是，在轉(zhuǎn)向中心位置線343已經(jīng)確定的情形下，牽引車的左、右前輪之間的轉(zhuǎn)向梯形是按照阿克曼原理的內(nèi)、外側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角理想關(guān)系式設(shè)計的，通過轉(zhuǎn)向梯形的聯(lián)動關(guān)系，牽引車左、右前輪的偏轉(zhuǎn)角存在對應關(guān)系，在轉(zhuǎn)向過程中，牽引車左、右前輪的轉(zhuǎn)軸的延伸線的交點均位于轉(zhuǎn)向中心位置線343上，例如參見圖5所示，當內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角0 I時，外側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角0 5滿足cot ( 0 5) =cot ( 0 1)+B/L1，盡管圖5中并未顯示牽引車外側(cè)前輪的轉(zhuǎn)軸延伸線，但是其交點是確定的，即轉(zhuǎn)向中心O。當然隨著牽弓I車前輪各自偏轉(zhuǎn)角的改變，轉(zhuǎn)向中心在轉(zhuǎn)向位置線343上的位置是改變的，這也是現(xiàn)有二軸車輛上得到廣泛驗證的結(jié)構(gòu)設(shè)計，牽引車本身與二軸車輛的剛性車體是類似的，其同樣符合上述關(guān)系。當然，由于牽引車與掛車之間的鉸接關(guān)系，掛車上各個車輪的偏轉(zhuǎn)角盡管通過下文所述的公式進行修正，但試驗證實掛車上的各個轉(zhuǎn)向輪基本繞同一個轉(zhuǎn)向中心區(qū)域轉(zhuǎn)動，不過這相對于現(xiàn)有技術(shù)的拖掛車已經(jīng)屬于巨大的技術(shù)突破，其能夠相對有效地減輕輪胎的異常磨損。在上述第一步驟中，就所述牽引車縱向中心豎直平面與掛車縱向中心豎直平面之間的夾角a而言，參見圖4所示，該夾角a的形成是由于牽引車321與掛車322之間為鉸接關(guān)系，當牽引車相對于掛車轉(zhuǎn)向時，剛性的牽引車車體相對于剛性的掛車車體偏轉(zhuǎn)一個角度，即牽引車車體從初始的直行狀態(tài)相對于掛車車體偏轉(zhuǎn)的角度，這個角度表現(xiàn)為牽引車縱向中心豎直平面與掛車縱向中心豎直平面之間的夾角a，在圖4所示的俯視原理分析圖中即牽引車縱向中心線與掛車縱向中心線之間的夾角，需要注意的是，根據(jù)夾角的定義，兩個平面或兩條直線之間的夾角一般指的是兩者之間所夾的銳角，這與車輛轉(zhuǎn)向的實際狀況也是相符的，車輛的轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角一般不會超過90°。典型地，通過設(shè)置在所述牽引車與掛車的鉸接樞轉(zhuǎn)點4處的轉(zhuǎn)角傳感器檢測以獲取所述牽引車縱向中心豎直平面與掛車縱向中心豎直平面之間的夾角a。有關(guān)轉(zhuǎn)角傳感器在車輛領(lǐng)域是常用的，最典型地是車輛電子穩(wěn)定系統(tǒng)(即ESP系統(tǒng))中設(shè)置在轉(zhuǎn)向管柱與轉(zhuǎn)向軸之間的轉(zhuǎn)角傳感器，其通過感測相對轉(zhuǎn)動而檢測轉(zhuǎn)角，例如霍爾轉(zhuǎn)角傳感器等，從而獲得駕駛員操縱方向盤的轉(zhuǎn)角，這種用于檢測相對轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)角傳感器在車輛的其它部位也是廣泛采用的，當轉(zhuǎn)角傳感器檢測到牽引車的車體從直行狀態(tài)轉(zhuǎn)動的角度時，該角度即為牽引車車體從初始的直行狀態(tài)相對于掛車車體偏轉(zhuǎn)的角度，這個角度表現(xiàn)為牽引車縱向中心豎直平面與掛車縱向中心豎直平面之間的夾角a。 另外，在車輛轉(zhuǎn)向時，任一對轉(zhuǎn)向輪之間的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)車輪與轉(zhuǎn)向外側(cè)車輪的區(qū)分對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯然地，即相對靠近轉(zhuǎn)向中心一側(cè)的轉(zhuǎn)向輪為內(nèi)側(cè)車輪，另一側(cè)的轉(zhuǎn)向輪即為外側(cè)車輪，例如，在圖4和圖5中，牽引車的左前輪即為內(nèi)側(cè)前輪，另一側(cè)的前輪即為外側(cè)前輪，相應地，就拖掛車的其它各對轉(zhuǎn)向輪而言，此時與牽引車前輪中的內(nèi)側(cè)前輪處于同一側(cè)即為相應一對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪。

第二，控制所述拖掛車的除了所述牽引車前輪之外的其它各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向，其中，使得所述牽引車321上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角Q i為arctan ((Li/Ll) tan 0 1)-3° <arctan ((Li/Ll) tan 0 1)+3° ;其中Li為所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪所對應的各自的車軸與所述轉(zhuǎn)向中心位置線343之間的間距，LI為牽引車前軸311與所述轉(zhuǎn)向中心位置線343之間的間距，所述牽引車321上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪與所述牽引車內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)方向相同；并且使得所述掛車322上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角0 j為a — arctan (Z/P)-3。< 0j< a — arctan (Z/P)+3。；其中Z= (Lj+h) cos a — (B/2) sin a — h ；P=Ll/tan 0 l+B/2 — (Lj+h) sin a — (B/2) cos a ；
其中Lj為在所述拖掛車直行狀態(tài)下所述掛車上的各對轉(zhuǎn)向輪所對應的各自的車軸與所述轉(zhuǎn)向中心位置線343之間的間距，B為輪距，h為所述牽引車與所述掛車之間的鉸接樞轉(zhuǎn)點4到所述轉(zhuǎn)向中心位置線343的垂直間距(顯然地這些參數(shù)對于拖掛車而言均是已知值，可以預置到下文所述的轉(zhuǎn)向控制器內(nèi))，并且當所述掛車上的相應的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪所對應的偏轉(zhuǎn)角9 j為正值時，該相應的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪與所述牽引車的內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)方向相同；當所述掛車上的相應的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪對應的偏轉(zhuǎn)角0 j為負值時，該相應的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪與所述牽弓I車的內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)方向相反。在上述第二步驟中，需要理解的是，在控制所述拖掛車的除了所述牽引車前輪之外的其它各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向時，使得所述牽引車321上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角9 i符合arctan ((Li/LI) tan 0 I)-3° < 0 i < arctan((Li/Ll) tan 0 I)+3° ,并使得所述掛車(322)上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角9 j符合ct — arctan(Z/P)-3° ( 0 j < a — arctan(Z/P )+3°，即只要0i和0j在上述計算確定的取值范圍內(nèi)，經(jīng)過轉(zhuǎn)向?qū)嶋H測試過程證實，其已經(jīng)能夠基本實現(xiàn)本發(fā)明的轉(zhuǎn)向控制目的，即使得拖掛車的各個車輪至少能夠繞同一個轉(zhuǎn)向中心區(qū)域轉(zhuǎn)動拖掛車，從而能夠按照相對理想的轉(zhuǎn)向形態(tài)進行轉(zhuǎn)向。但是，更優(yōu)選地，在上述第二步驟中，使得所述牽引車321上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角0 i=arctan( (Li/Ll) tan 0 I);以及使得所述掛車(322)上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角9j=a - arctan (Z/P)，這能夠使得本發(fā)明拖掛車的轉(zhuǎn)向控制更加精確可靠，其中上述Q i=arctan((Li/Ll) tan 0 I)以及0 j = a — arctan(Z/P)，該兩個計算式屬于本申請的發(fā)明人根據(jù)車輛設(shè)計理論中的阿基曼原理，結(jié)合圖5所示的理想轉(zhuǎn)向狀態(tài)并通過大量`轉(zhuǎn)向?qū)崪y數(shù)據(jù)進行驗證而總結(jié)出來的公式。例如，參見圖4和圖5所示，圖中所示的牽引車為二軸車輛，即僅包括前輪和后輪，在此情形下，上述Q i=arctan( (Li/Ll) tan 0 I)中，0 i具體為后輪中的內(nèi)側(cè)后輪的偏轉(zhuǎn)角0 2，0 2=arctan((L2/Ll) tan 0 I)，其中L2為所述牽引車上的轉(zhuǎn)向后輪所對應的車軸(即牽引車后軸331)與所述轉(zhuǎn)向中心位置線343之間的間距，LI為牽引車前軸311與所述轉(zhuǎn)向中心位置線343之間的間距。相應地，當牽引車上存在其它轉(zhuǎn)向輪時，各對轉(zhuǎn)向輪的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角同樣可以通過上述公式計算獲得。此外，如上所述，優(yōu)選地，在上述第二步驟中，同時使得所述掛車322上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角0」為0」=ct 一 arctan(Z/P);其中Z=(Lj+h)*cos a —(B/2) sin a — h ;P=Ll/tan 0 l+B/2 — (Lj+h) sin a — (B/2) .cos a。在該公式中，Z和P僅是計算的中間參數(shù)，并無實際意義，對于掛車上不同的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪，其具體數(shù)值需要通過上述后續(xù)的公式計算。在此需要注意的是，上述公式屬于本申請的發(fā)明人根據(jù)車輛設(shè)計理論中的阿基曼原理結(jié)合圖5所示的理想轉(zhuǎn)向狀態(tài)所總結(jié)出現(xiàn)的公式，在上述公式的總結(jié)過程中，其關(guān)鍵在于使得所述牽引車縱向中心豎直平面與掛車縱向中心豎直平面之間的夾角a參與掛車上的各個內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角的計算，以盡可能地修正由于牽引車與掛車之間的鉸接關(guān)系而導致非剛性車體對轉(zhuǎn)向的影響，另外，由于過掛車的轉(zhuǎn)向過程并不嚴格符合理想偏轉(zhuǎn)狀態(tài)，因此綜合了大量轉(zhuǎn)向?qū)崪y數(shù)據(jù)進行了適應性的修正和驗證，也就是說，上述公式并不嚴格符合理想偏轉(zhuǎn)狀態(tài)，而是采用的是近似設(shè)計方法，但是經(jīng)過實車試驗數(shù)據(jù)驗證，其能夠使得拖掛車的各個車輪至少能夠繞同一個轉(zhuǎn)向中心區(qū)域(相對于體積龐大的拖掛車，該轉(zhuǎn)向中心區(qū)域的面積是可以容忍的)轉(zhuǎn)動，從而能夠優(yōu)化程度地減輕輪胎的異常磨損，并相對有效地利用牽引車與掛車之間的鉸接關(guān)系而優(yōu)選程度地減小轉(zhuǎn)彎半徑。為了幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員簡略理解上述公式的來源，以下參照圖5顯示的轉(zhuǎn)向狀態(tài)進行分析，需要注意的是，圖5所示的轉(zhuǎn)向狀態(tài)僅是一種近似狀態(tài)(其中對拖掛車的相關(guān)結(jié)構(gòu)進行了簡化抽象，以便于分析)，相應地下述的推導過程也僅是一種近似的推導，在盡可能符合轉(zhuǎn)向幾何關(guān)系的情形下并不排除一些近似計算。在上述公式的總結(jié)過程中，所要分析的轉(zhuǎn)向狀態(tài)是非常繁雜的，圖5所示的一種轉(zhuǎn)向狀態(tài)僅是為了幫助理解而進行的近似推導過程。例如，在圖5中，掛車322也為兩軸車輛，即其僅包括兩對轉(zhuǎn)向輪，當需要計算掛車的內(nèi)側(cè)前輪偏轉(zhuǎn)角9 3 (即上述0j具體為圖5所示的0 3)時，即在牽引車的前輪已經(jīng)偏轉(zhuǎn)而掛車的前輪尚未偏轉(zhuǎn)，并且由于牽引車的轉(zhuǎn)向已經(jīng)使得牽引車車體與掛車車體之間形成夾角a的狀態(tài)下，參見圖5，其中a即為所述牽引車縱向中心豎直平面與掛車縱向中心豎直平面之間的夾角，^為掛車的內(nèi)側(cè)前輪的轉(zhuǎn)軸中心與上述狀態(tài)下的轉(zhuǎn)向中心0的連線與轉(zhuǎn)向中心位置線343的夾角(由于車輛轉(zhuǎn)向分析在俯視原理圖上進行分析，P也可以表述為掛車的內(nèi)側(cè)前輪的接地點 與上述狀態(tài)下的轉(zhuǎn)向中心0的連線與轉(zhuǎn)向中心位置線343的夾角)，在圖5所示的狀態(tài)下，牽引車與掛車之間的鉸接連接結(jié)構(gòu)簡化為一根鉸接桿，該鉸接桿相對于掛車固定且與直行狀態(tài)的掛車的車輪平行，在此情形下，由于需要使得掛車的內(nèi)側(cè)前輪從直行狀態(tài)偏轉(zhuǎn)到垂直于上述掛車的內(nèi)側(cè)前輪的接地點與上述狀態(tài)下的轉(zhuǎn)向中心0的連線(在此狀態(tài)下內(nèi)側(cè)前輪才能繞轉(zhuǎn)向中心0處于滾動狀態(tài))，其需要偏轉(zhuǎn)的角度0 3根據(jù)圖5所示的幾何關(guān)系可以推導出0 3= a - P，其中0 =arctan (Z/P)；Z=x — y — h ；P=R+B/2 — m — n ；R=LI/tan 0 I ；X= (L3+h) cos a ；y= (B/2) sin a ；m= (L3+h) sin a ；n= (B/2) cos a ；在上述各步的等式中基本均符合圖5所示的幾何關(guān)系或近似幾何關(guān)系，但不排除在圖5所示的轉(zhuǎn)向狀態(tài)之外的其它大量轉(zhuǎn)向狀態(tài)中采用近似幾何關(guān)系進行推導，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以參照圖5驗證上述各步等式,其中，Z、P、x、y、m、n等均是在圖5所示的幾何關(guān)系中為了便于計算而現(xiàn)實的中間參數(shù)；h為牽引車與掛車的鉸接樞轉(zhuǎn)點4到轉(zhuǎn)向中心位置線343的垂直距離；R為轉(zhuǎn)向中心0與牽弓丨車的內(nèi)側(cè)前輪的接地點在沿所述牽弓I車的橫向方向上的距離，R=LI/tan 0 I ；B為輪距，在拖掛車上認為各對轉(zhuǎn)向輪之間的輪距B相等；L1、0 I的含義上文已經(jīng)描述，在此不再贅述；L3為在所述拖掛車直行狀態(tài)下所述掛車上的前輪所對應的車軸與所述轉(zhuǎn)向中心位置線343之間的間距，此處L3就是上述Lj的具體化，例如當要計算掛車上的內(nèi)側(cè)后輪偏轉(zhuǎn)角時，Lj可以具體化為圖5中的L4。通過上述各步格式，可以歸納出9 3= a — arctan (Z/P),其中 Z= (L3+h) cos a — (B/2) sin a — h ；P=L1/tan 0 l+B/2 — (L3+h) sin a — (B/2)* cos a。另外,該掛車的內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)方向與牽引車的內(nèi)側(cè)前輪的轉(zhuǎn)向偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系，在上文已經(jīng)描述，在此不再贅述。同樣地，當要通過上述公式計算掛車的內(nèi)側(cè)后輪偏轉(zhuǎn)角04時，也可以經(jīng)由9 4=a - y推算出上述類似的等式，其中Y為掛車的內(nèi)側(cè)后輪的轉(zhuǎn)軸中心與上述狀態(tài)下的轉(zhuǎn)向中心0的連線與轉(zhuǎn)向中心位置線343的夾角(也可以表述為掛車的內(nèi)側(cè)后輪的接地點與上述狀態(tài)下的轉(zhuǎn)向中心0的連線與轉(zhuǎn)向中心位置線343的夾角)。通過對上述拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法的描述，如上文所述，該拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法針對的拖掛車已經(jīng)特定化，即所述拖掛車包括相互鉸接的牽引車321和掛車322，該拖掛車的全部車輪均為轉(zhuǎn)向輪，并且各對所述轉(zhuǎn)向輪之間連接有各自的轉(zhuǎn)向梯形聯(lián)動桿系，所述拖掛車的轉(zhuǎn)向中心位置線343位于所述拖掛車縱向長度的中間區(qū)域的預定位置上，并平行于所述牽引車的前軸。但是，在此需要考慮一種特殊情形，由于轉(zhuǎn)向中心位置線343是根據(jù)二軸車輛轉(zhuǎn)向分析模型預先確定的，只要其處于所述拖掛車縱向長度的中間區(qū)域并平行于所述牽引車的前軸即可，在此情形下，轉(zhuǎn)向中心位置線343可能會與牽引車321上的除前輪之外的一對車輪的車軸軸線重合，此時該對車輪無需設(shè)置為轉(zhuǎn)向輪。因此，作為本發(fā)明上述轉(zhuǎn)向控制方法的一種簡單變型方式，本發(fā)明上述拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法還可以適用于另一種形式的拖掛車，即該拖掛車包括相互鉸接的牽引車321和掛車322，所述牽引車321上具有位于該牽引車前輪后方的一對非轉(zhuǎn)向輪，所述拖掛車的除了所述非轉(zhuǎn)向輪之外的全部車輪均為轉(zhuǎn)向輪，并且各對所述轉(zhuǎn)向輪之間連接有各自的轉(zhuǎn)向梯形聯(lián)動桿系，所述拖掛車的轉(zhuǎn)向中心位置線343位于所述牽引車上的所述一對非轉(zhuǎn)向輪所對應的車軸上。除此之外，該拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法的主要內(nèi)容與上述參照圖4、圖5和圖8的拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法相同。在此也需要注意的是，實際上上述參照圖4、圖5和圖8的拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法已經(jīng)包含了此處所述的特殊情形，即在上述9 i=arctan((Li/LI) tan 0 I)中，Li為0的情形，相應的9 i也為零，即相應的一對轉(zhuǎn)向輪無需轉(zhuǎn)向，但是由于該對車輪在結(jié)構(gòu)上屬于轉(zhuǎn)向輪，上述拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法并未囊括該對車輪可以為非轉(zhuǎn)向輪的情形，但是這種拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法的簡單變型形式也屬于本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思，其同樣屬于本發(fā)明的保護范圍 。另外，在此還需要注意的是，由于轉(zhuǎn)向中心位置線借鑒二軸車輛轉(zhuǎn)向分析模型預先確定，二軸車輛屬于剛性車體，而本發(fā)明中掛車相對于牽引車鉸接，即在轉(zhuǎn)向過程中掛車的車軸與牽引車的車軸不會處于平行狀態(tài)，而轉(zhuǎn)向中心位置線343以牽引車前軸作為參考車軸確定，其平行于牽引車前軸，因此在轉(zhuǎn)向過程中轉(zhuǎn)向中心位置線不存在與掛車任一車軸重合的情形，掛車上的全部車輪應當均為轉(zhuǎn)向輪。另外，上述拖掛車各對轉(zhuǎn)向輪之間通過傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向梯形聯(lián)動桿系實現(xiàn)轉(zhuǎn)向過程中各對轉(zhuǎn)向輪的內(nèi)、外側(cè)車輪的聯(lián)動，但是各對轉(zhuǎn)向輪并不限于采用轉(zhuǎn)向梯形聯(lián)動桿系，例如各對轉(zhuǎn)向輪為獨立轉(zhuǎn)向輪，在此情形下，各對轉(zhuǎn)向輪設(shè)置各自獨立的轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置，在上述牽引車和掛車的各對轉(zhuǎn)向輪的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角0 i和0 j獲得情況下，可以容易地通過上述阿克曼原理的內(nèi)、外側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角理想關(guān)系式的cot( 0 m) =cot ( 0 i或0 j)+B/Li或Lj計算獲得各對轉(zhuǎn)向輪中相應的外側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角0 m,從而通過相應的轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置控制外側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)到位。獨立轉(zhuǎn)向形式在車輛領(lǐng)域廣泛采用，這種形式與上述通過轉(zhuǎn)向梯形聯(lián)動桿系的本質(zhì)構(gòu)思是相同的，因此也屬于本發(fā)明的保護范圍。總之，無論拖掛車本身的具體轉(zhuǎn)向形式如何，只要其包含本發(fā)明的上述兩個步驟或本質(zhì)技術(shù)內(nèi)容相同的兩個步驟，其均屬于本發(fā)明的保護范圍。以上描述了本發(fā)明的拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法的一些具體實施方式
和變型方式，在此基礎(chǔ)上，可以具有一些更加優(yōu)選的技術(shù)方案，例如，所述轉(zhuǎn)向中心位置線處于所述拖掛車縱向長度的中點位置上。所述牽引車321與掛車322之間的鉸接樞轉(zhuǎn)點4位于所述牽引車的縱向中心豎直平面內(nèi)(鉸接樞轉(zhuǎn)點4實際是鉸接樞轉(zhuǎn)軸在俯視平面圖上形成的，即鉸接樞轉(zhuǎn)軸的中心軸線位于牽引車的縱向中心豎直平面內(nèi))。另外，參見圖4和圖5所示，所述牽引車和掛車可以均為二軸車輛，即各自具有兩對車輪，當然根據(jù)需要，牽引車可以具有多根車軸，掛車也可以具有一根車軸(即半掛車的形式)。優(yōu)選地，在上述第二步驟中，當控制所述拖掛車的除了所述牽引車前輪之外的其它各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向時，還可以包括實時地檢測所述牽引車上的各個所述內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角Qi和所述掛車上的各個所述內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角0j。這種實時檢測可以為控制器停止對相應轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向提供依據(jù)，當然在現(xiàn)代電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置中，通過精確的流量控制和行程控制，即使不進行實時檢測，也能夠?qū)⒏鱾€內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向到所需的偏轉(zhuǎn)角。與上述拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法相對應，參見圖9所示，本發(fā)明提供一種控制器，用于牽引車321和掛車322鉸接連接的拖掛車的轉(zhuǎn)向控制，其中，該控制器包括信號接收模塊，用于接收所述牽引車前輪中的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角ΘI信號以及該牽引車縱向中心豎直平面與掛車縱向中心豎直平面之間的夾角α信號；計算處理模塊，用于根據(jù)所述偏轉(zhuǎn)角Θ I信號以及夾角α信號計算確定所述牽引車321上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角Θ i以及所述掛車322上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角Θ j ;以及控制模塊，其至少用于根據(jù)所述計算處理模塊的計算處理結(jié)果輸出控制信號控制所述拖掛車的除了所述牽引車前輪之外的其它各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向。顯然地，控制器的控制模塊用于向電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置輸出控制信號，例如下述的采用電控比例換向閥的電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置，通過控制模 塊向電控比例換向閥發(fā)送電流控制信號，即可實現(xiàn)轉(zhuǎn)向驅(qū)動控制。在本發(fā)明控制器的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，控制器并不限于采用單一控制器，為了使得轉(zhuǎn)向控制的響應更加快捷可靠，增強動態(tài)響應的及時性，其還可以為復合控制器，例如參見圖6所示，本發(fā)明的控制器可以包括牽引車轉(zhuǎn)向控制器和掛車轉(zhuǎn)向控制器，從而所述信號接收模塊包括所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器的信號接收模塊和掛車轉(zhuǎn)向控制器的信號接收模塊，所述計算處理模塊包括所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器的計算處理模塊和掛車轉(zhuǎn)向控制器的計算處理模塊，所述控制模塊包括所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器的控制模塊和掛車轉(zhuǎn)向控制器的控制模塊，其中所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器的信號接收模塊至少用于接收所述牽引車前輪中的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角Θ I信號，所述掛車轉(zhuǎn)向控制器的信號接收模塊用于接收所述牽引車前輪中的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角ΘI信號以及該牽引車縱向中心豎直平面與掛車縱向中心豎直平面之間的夾角α信號；所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器的計算處理模塊用于根據(jù)所述偏轉(zhuǎn)角Θ I信號計算確定所述牽引車321上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角9i，所述掛車轉(zhuǎn)向控制器的計算處理模塊用于根據(jù)所述偏轉(zhuǎn)角Θ1信號以及夾角α信號計算確定所述掛車322上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角0j;以及所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器的控制模塊用于根據(jù)該牽引車轉(zhuǎn)向控制器的計算處理模塊的計算處理結(jié)果控制所述牽引車321上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向，所述掛車轉(zhuǎn)向控制器的控制模塊用于根據(jù)該掛車轉(zhuǎn)向控制器的計算處理模塊的計算處理結(jié)果控制所述掛車322上的各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向。在此情形下，控制器為包括牽引車轉(zhuǎn)向控制器和掛車轉(zhuǎn)向控制器的復合控制器，其中牽引車轉(zhuǎn)向控制器專用于控制牽引車，掛車控制器專用于控制掛車，這極大地增加轉(zhuǎn)向控制的響應速度，改善了轉(zhuǎn)向控制的可靠性和響應及時性。與上述的轉(zhuǎn)向控制方法相匹配，優(yōu)選地，所述計算處理模塊通過如下方式計算確定所述牽引車321上的除了所述牽弓I車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角Θ i arctan((Li/Ll) *tan θ I)-3。< θ i < arctan((Li/Ll) *tan θ I)+3。，其中 Li 為所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪所對應的各自的車軸與所述轉(zhuǎn)向中心位置線343之間的間距，LI為牽引車前軸311與所述轉(zhuǎn)向中心位置線343之間的間距，所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪與所述牽引車的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)方向相同；以及所述計算處理模塊通過如下方式計算確定所述掛車(322)上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角Qj :α — arctan (Ζ/Ρ)_3° ( Θ j < α — arctan (Z/P)+3。，其中 Z= (Lj+h) · cos a — (B/2) · sin a — h, P=Ll/tan θ l+B/2 — (Lj+h) · sin a —(B/2Vcosa，其中Lj為在所述拖掛車直行狀態(tài)下所述掛車上的各對轉(zhuǎn)向輪所對應的各自的車軸與所述轉(zhuǎn)向中心位置線343之間的間距，B為輪距，h為所述牽引車與所述掛車之間的鉸接樞轉(zhuǎn)點4到所述轉(zhuǎn)向中心位置線343的垂直間距，并且當所述掛車上的相應一對轉(zhuǎn)向輪的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪所對應的偏轉(zhuǎn)角Θ j為正值時，該相應的一對轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)方向相同，當所述掛車上的相應一對轉(zhuǎn)向輪的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪對應的偏轉(zhuǎn)角Θ j為負值時，該相應的一對轉(zhuǎn)向輪與所述牽引車的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)方向相反。更優(yōu)選地，所述計算處理模塊計算確定所述牽引車321上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角Θ i=arctan((Li/Ll) · tan θ I);以及所述計算處理模塊計算確定所述掛車322上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角0j = α —arctan (Z/P)。以下參照圖4、圖6和圖7描述本發(fā)明的拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的具體實施方式
。需要注意的是，圖6所示的轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)僅是一種典型實施形式，但是本發(fā)明的拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以具有多種變型方式，以下首先描述本發(fā)明的拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本實施方式。就本發(fā)明拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本實施方式而言，其用于實現(xiàn)上述拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法(上述拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法的具體實施方式
以及變型實施方式中涉及的拖掛車的特定結(jié)構(gòu)特征以及控制特征在此不再贅述，其可以直接或間接地限定本發(fā)明的拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng))，具體地，所述拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括用于控制所述牽引車的前輪轉(zhuǎn)向的前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)、用于對應檢測所述牽引車左前輪和右前輪偏轉(zhuǎn)角的第一車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器、用于檢測所述牽引車相對于所述掛車繞該牽引車與掛車之間的鉸接樞轉(zhuǎn)點4轉(zhuǎn)動角度的轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向控制器以及用于對應地驅(qū)動所述拖掛車的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向的電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置，各個所述第一車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器以及各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置分別電連接于所述轉(zhuǎn)向控制器，從而所述轉(zhuǎn)向控制器在所述牽引車的前輪轉(zhuǎn)向時能夠接收所述轉(zhuǎn)角傳感器檢測的轉(zhuǎn)角信號和各個所述第一車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器檢測的偏轉(zhuǎn)角信號，以獲得所述牽引車縱向中心豎直平面與掛車縱向中心豎直平面之間夾角α和所述牽引車的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角Θ 1，并且所述轉(zhuǎn)向控制器根據(jù)該夾角α和偏轉(zhuǎn)角Θ I安裝上述控制方法的第二步驟進行計算，并進而控制各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置，以驅(qū)動所述拖掛車的除了所述牽弓I車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向。在此需要說明的是，本發(fā)明的拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)用于實現(xiàn)上文所述的拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法，轉(zhuǎn)向控制器根據(jù)該夾角α和偏轉(zhuǎn)角Θ I通過相關(guān)的公式計算各對轉(zhuǎn)向輪的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪所要求的偏轉(zhuǎn)角并進行控制的相關(guān)特征、各對轉(zhuǎn)向輪之間的轉(zhuǎn)向梯形聯(lián)動桿系已經(jīng)隱含在該拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，在此無需贅述。另外，牽引車前輪的轉(zhuǎn)向控制由駕駛員通過前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)進行控制對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是常用的。所述轉(zhuǎn)角傳感器用于檢測所述牽引車相對于所述掛車繞該牽引車與掛車之間的鉸接樞轉(zhuǎn)點4轉(zhuǎn)動的角度，即牽引車從直行狀態(tài)相對于所述掛車繞鉸接樞轉(zhuǎn)點4轉(zhuǎn)動的角度，其實際上就是牽引車縱向中心豎直平面與掛車縱向中心豎直平面之間夾角α，轉(zhuǎn)角傳感器典型地為霍爾轉(zhuǎn)角傳感器或其它公知形式的轉(zhuǎn)角傳感器，典型地其通過電流或電壓信號的強弱反應角度的大小，優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)角傳感器設(shè)置在所述牽引車與掛車的鉸接樞轉(zhuǎn)點4處。轉(zhuǎn)角傳感器的設(shè)置結(jié)構(gòu)是公知的，例如，典型地霍爾轉(zhuǎn)角傳感器一般安裝為使其轉(zhuǎn)子能夠跟隨例如牽引車的鉸接件傳動，該轉(zhuǎn)子切割轉(zhuǎn)向傳感器內(nèi)的磁體產(chǎn)生磁力線從而產(chǎn)生強度不同的電流信號。另外，阻抗型轉(zhuǎn)角傳感器則通過電阻的變化來影響電流或電壓的大小從而反應不同的轉(zhuǎn)角。這些公知轉(zhuǎn)角傳感器不再贅述。就第一車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器而言，正如上文所述，其在車輛領(lǐng)域的電子穩(wěn)定系統(tǒng)(gpESP系統(tǒng))中已經(jīng)廣泛采用，例如，可以采用中國發(fā)明專利申請CN153027IA中公開的輪胎偏轉(zhuǎn)角傳感器。在此需要注意的是，牽引車321的左、右前輪均需要對應地設(shè)置第一車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器。由于拖掛車在轉(zhuǎn)向過程中既可能是左轉(zhuǎn)向，也可能是右轉(zhuǎn)向，在轉(zhuǎn)向過程中內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角大于外側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)向控制器通過比較兩個第一車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器檢測的左、右前輪的偏轉(zhuǎn)角大小，即可判斷出牽引車的轉(zhuǎn)向方向以及左、右前輪中的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪。在本發(fā)明的拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的上述基本實施方式的基礎(chǔ)上，其可以具有多種具體實施方式
，例如，就上述轉(zhuǎn)向控制器而言，其可以僅包括一個轉(zhuǎn)向控制器，在此情形下，全部計算以及控制電控轉(zhuǎn)向驅(qū) 動裝置的工作均由該轉(zhuǎn)向控制器完成。優(yōu)選地，參見圖6所示，上述轉(zhuǎn)向控制器可以包括相互電連接的牽引車轉(zhuǎn)向控制器和掛車轉(zhuǎn)向控制器，其中各個所述第一車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器以及所述牽引車的除左、右前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪所對應的各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置分別電連接于所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器，所述掛車的各對轉(zhuǎn)向輪所對應的各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置分別電連接于所述掛車轉(zhuǎn)向控制器。在此情形下，牽引車轉(zhuǎn)向控制器接收第一車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器和轉(zhuǎn)角傳感器的信號，其中所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器計算所述牽引車321上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角Θ i，并控制該牽引車上的各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置而驅(qū)動所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向，同時該牽引車轉(zhuǎn)向控制器可以將上述夾角α和偏轉(zhuǎn)角Θ I發(fā)送給掛車轉(zhuǎn)向控制器，所述掛車轉(zhuǎn)向控制器計算所述掛車322上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角Θ j，并控制該掛車上的各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置而驅(qū)動所述掛車上的各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向。這種優(yōu)選形式的優(yōu)點在于，所述轉(zhuǎn)向控制器包括兩個控制器，即牽引車轉(zhuǎn)向控制器和掛車轉(zhuǎn)向控制器，這使得兩個控制器可以分別針對性控制牽引車和掛車上的轉(zhuǎn)向輪，從而使得各個控制器承擔的計算和控制工作量減少，從而可以有效地改善轉(zhuǎn)向過程中響應的及時性和轉(zhuǎn)向靈敏性。當然，在存在兩個轉(zhuǎn)向控制器的情形下，其變型形式眾多，例如就圖6而言，所述轉(zhuǎn)角傳感器還可以電連接于掛車轉(zhuǎn)向控制器或同時電連接于牽引車轉(zhuǎn)向控制器和掛車轉(zhuǎn)向控制器，這樣牽引車轉(zhuǎn)向控制器就可以僅將牽引車轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角ΘI發(fā)送給掛車轉(zhuǎn)向控制器?？傊?，無論上述轉(zhuǎn)向控制器包括一個或多個控制器，其要相關(guān)的電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置、車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器和轉(zhuǎn)角傳感器與其存在電連接關(guān)系，其均屬于本發(fā)明的保護范圍。上述轉(zhuǎn)向控制器(例如牽引車轉(zhuǎn)向控制器和掛車轉(zhuǎn)向控制器)，其可以采用工程機械領(lǐng)域?qū)Ｓ玫碾娮涌刂茊卧?、單片機、可編程序控制器(PLC)、微處理器等。就用于供駕駛員操縱以控制牽引車前輪轉(zhuǎn)向的前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)而言，其可以采用常規(guī)的機械轉(zhuǎn)向機構(gòu)，也可以采用現(xiàn)有車輛上廣泛采用的液壓動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)、氣壓動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)、電控動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)等。例如，典型地，所述前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)可以包括轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向直拉桿以及所述牽引車左、右前輪之間的所述轉(zhuǎn)向梯形聯(lián)動桿系，所述轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)主要包括依次連接的方向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向萬向節(jié)和轉(zhuǎn)向傳動軸，該轉(zhuǎn)向傳動軸連接于轉(zhuǎn)向器的輸入軸，轉(zhuǎn)向器的輸出軸連接于轉(zhuǎn)向直拉桿，該轉(zhuǎn)向直拉桿連接于牽引車左前輪的轉(zhuǎn)向節(jié)的轉(zhuǎn)向節(jié)臂上。這樣，當駕駛員通過方向盤操縱牽引車前輪轉(zhuǎn)向時，駕駛員的操作方向盤的轉(zhuǎn)矩經(jīng)由轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向傳動軸和轉(zhuǎn)向器，推拉轉(zhuǎn)向直拉桿，轉(zhuǎn)向直拉桿通過左前輪的轉(zhuǎn)向節(jié)的轉(zhuǎn)向節(jié)臂驅(qū)動左前輪偏轉(zhuǎn)。就各個電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置而言，最簡單地，例如，各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置可以分別包括液壓缸，所述液壓缸的活塞桿連接于相應一對轉(zhuǎn)向輪中的左轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向節(jié)的轉(zhuǎn)向節(jié)臂上(在此情形下液壓缸的活塞桿之際上相當于傳統(tǒng)機械轉(zhuǎn)向機構(gòu)中的轉(zhuǎn)向直拉桿)，該液壓缸連接于具有電控比例換向閥的液壓缸伸縮控制回路，各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置的電控比例換向閥電連接于所述轉(zhuǎn)向控制器，例如在圖6中，所述牽引車上的各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置的電控比例換向閥電連接于牽引車轉(zhuǎn)向控制器，所述掛車上的各個電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置的電控比例換向閥可以電連接于該掛車轉(zhuǎn)向控制器。有關(guān)液壓缸的伸縮控制液壓回路是液壓領(lǐng)域公知的，但是該伸縮控制液壓回路中采用的換向閥在本發(fā)明中需要為電控比例換向閥，以便于轉(zhuǎn)向控制器進行控制。典型地，電控比例換向閥可以采用電磁比例換向閥或電液比例換向閥，其能夠`通過精確的流量控制實現(xiàn)液壓缸行程的精確控制。另外，在各對轉(zhuǎn)向輪的左、右車輪獨立轉(zhuǎn)向的情形下，各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置可以包括用于驅(qū)動相應一對轉(zhuǎn)向輪中的兩個車輪獨立轉(zhuǎn)向的兩個液壓缸，各個液壓缸分別連接于具有電控比例換向閥的液壓缸伸縮控制回路，各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置中的電控比例換向閥電連接于上述轉(zhuǎn)向控制器。這種通過液壓缸驅(qū)動車輪獨立轉(zhuǎn)向的機械連接結(jié)構(gòu)是公知的，一般是液壓缸的一端鉸接于車輪的轉(zhuǎn)向節(jié)的轉(zhuǎn)向節(jié)臂上，另一端鉸接到車架或相應的車軸上(有時需要通過車架或車軸上的安裝支架)。有關(guān)獨立轉(zhuǎn)向的情形雖然屬于本發(fā)明的保護范圍，但是本發(fā)明的重點并在于其細節(jié)結(jié)構(gòu)，只要其具備本發(fā)明的拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本實施方式中所述的技術(shù)特征，無論各對轉(zhuǎn)向輪的具體轉(zhuǎn)向形式如何，其均屬于本發(fā)明的保護范圍。另外，作為一種優(yōu)選形式，所述拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括用于對應地檢測所述拖掛車的左前輪和右前輪之外的各個轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角的第二車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器，各個所述第二車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器分別電連接于上述轉(zhuǎn)向控制器，例如所述牽引車上的各個所述第二車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器可以電連接于所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器，所述掛車上的各個所述第二車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器可以電連接于所述掛車轉(zhuǎn)向控制器。通過第二車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器可以檢測拖掛車的其它各個轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角，從而檢測相應的轉(zhuǎn)向輪是否偏轉(zhuǎn)到位。在上述拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供一種拖掛車，該拖掛車包括上述的拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。在此需要說明的是，例如參見圖4、圖5和圖7，拖掛車的牽引車321和掛車322之間的鉸接樞轉(zhuǎn)點4并不局限于特定的位置，而是可以根據(jù)需要進行設(shè)置。優(yōu)選地，一般可以使得鉸接樞轉(zhuǎn)點4位于牽引車的縱向中心豎直平面上。另外，在此需要說明的是，在上文描述的拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法以及拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)均是以相互鉸接的牽引車和掛車作為對象進行描述，這種形式的拖掛車構(gòu)成最小單元，任何拖掛車，只要其包含了牽引車和鉸接在該牽引車上的一節(jié)掛車，并且采用本發(fā)明的上述拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法或拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其均屬于本發(fā)明的保護范圍。通過以上描述可以看出，本發(fā)明的拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法及其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)針對牽引車和掛車相互鉸接的拖掛車，通過總結(jié)大量的轉(zhuǎn)向?qū)崪y數(shù)據(jù)并結(jié)合阿克曼原理歸納出的控制公式，并以此修正由于牽引車和掛車之間的鉸接關(guān)系所帶來的轉(zhuǎn)向偏差，在實際使用中已經(jīng)證實其能夠使得拖掛車的各個車輪至少能夠繞同一個轉(zhuǎn)向中心區(qū)域轉(zhuǎn)動，這種轉(zhuǎn)向中心區(qū)域相對于體積龐大的拖掛車而言是相對較小的，與現(xiàn)有拖掛車在轉(zhuǎn)向過程中各個車輪雜亂無章地繞各自的轉(zhuǎn)動中心轉(zhuǎn)動相比，其形成了一種技術(shù)上的巨大突破，使得拖掛車能夠按照相對理想的轉(zhuǎn)向形態(tài)進行轉(zhuǎn)向，由于拖掛車的各個車輪至少能夠繞同一個轉(zhuǎn)向中心區(qū)域轉(zhuǎn)動，這顯著程度地減輕輪胎的異常磨損，不僅如此，由于本發(fā)明拖掛車的牽引車和掛車之間的鉸接關(guān)系，本發(fā)明在改善輪胎磨損、增強轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性的同時，也相對有效地利用牽引車與掛車之間的鉸接關(guān)系減小了轉(zhuǎn)彎半徑，改善了拖掛車的通過性。具體地，第一，本發(fā)明的牽引車和掛車上的各對轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角控制均采用電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置進行驅(qū)動(牽引車前輪可以除外)，這為通過轉(zhuǎn)向控制器轉(zhuǎn)角進行自動控制創(chuàng)造了條件，在牽引車前輪轉(zhuǎn)向后，通過牽引車轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角以及拖掛車的相關(guān)尺寸參數(shù)，通過轉(zhuǎn)向控制器進行計算并針對性控制，使得拖掛車的各個車輪至少能夠瞬間繞同一個轉(zhuǎn)向中心區(qū)域轉(zhuǎn)動，這顯著程度地減輕輪胎的異常磨損；第二，本發(fā)明針對牽引車和掛車采用鉸接形式的拖掛車，在車輛轉(zhuǎn)向過程中，由于牽引車和掛車之間的上述鉸接關(guān)系，拖掛車的尾部(即掛車)不會向外側(cè)擺動，外擺值較小，需要的轉(zhuǎn)彎場地小，轉(zhuǎn)向通過性好。第三，本發(fā)明對拖掛車的各對轉(zhuǎn)向輪的控制均通過相對精確的計算進行針對性控制，其有效地減輕了各個車輪由于轉(zhuǎn)向中心雜亂無章而導致的側(cè)滑等現(xiàn)象，基本避免了由于拖掛車的體型大、重量大而容易發(fā)生甩尾或側(cè)傾翻車等缺陷。以上結(jié)合附圖詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式
中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應當視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法，所述拖掛車包括相互鉸接的牽引車(321)和掛車(322)，該拖掛車的全部車輪均為轉(zhuǎn)向輪，所述拖掛車的轉(zhuǎn)向中心位置線(343)位于所述拖掛車縱向長度的中間區(qū)域的預定位置上，并平行于所述牽引車的前軸，其中，所述拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法包括如下步驟 第一，控制所述牽引車的前輪轉(zhuǎn)向，并獲取所述牽引車前輪中的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角9 I以及所述牽引車縱向中心豎直平面與掛車縱向中心豎直平面之間的夾角a ; 第二，控制所述拖掛車的除了所述牽引車前輪之外的其它各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向，其中， 使得所述牽引車(321)上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角Q i為arctan ((Li/Ll) tan 0 1)-3° <arctan ((Li/Ll) tan 0 1)+3°， 其中Li為所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪所對應的各自的車軸與所述轉(zhuǎn)向中心位置線(343)之間的間距，LI為牽引車前軸(311)與所述轉(zhuǎn)向中心位置線(343)之間的間距，所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪與所述牽引車的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)方向相同；并且 使得所述掛車(322)上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角e j為 a — arctan (Z/P)-3。< 0j< a — arctan (Z/P)+3。，其中 Z= (Lj+h) cos a — (B/2) sin a — h,P=Ll/tan 0 I+B/2 — (Lj+h) sin a — (B/2) cos a , 其中Lj為在所述拖掛車直行狀態(tài)下所述掛車上的各對轉(zhuǎn)向輪所對應的各自的車軸與所述轉(zhuǎn)向中心位置線(343)之間的間距，B為輪距，h為所述牽引車與所述掛車之間的鉸接樞轉(zhuǎn)點(4)到所述轉(zhuǎn)向中心位置線(343)的垂直間距，并且當所述掛車上的相應一對轉(zhuǎn)向輪的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪所對應的偏轉(zhuǎn)角9 j為正值時，該相應的一對轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)方向相同，當所述掛車上的相應一對轉(zhuǎn)向輪的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪對應的偏轉(zhuǎn)角9 j為負值時，該相應的一對轉(zhuǎn)向輪與所述牽引車的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)方向相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法，其中，在所述第二步驟中，使得所述牽引車(321)上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角0 i=arctan( (Li/Ll) *tan 0 I);以及使得所述掛車(322)上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角 Qj=a — arctan (Z/P)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法，其中，所述拖掛車的各對轉(zhuǎn)向輪之間連接有各自的轉(zhuǎn)向梯形聯(lián)動桿系。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法，其中，在所述第一步驟中，通過車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器檢測以獲取所述牽引車前輪中的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角e I。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法，其中，通過設(shè)置在所述牽引車與掛車的鉸接樞轉(zhuǎn)點(4)處的轉(zhuǎn)角傳感器檢測以獲取所述牽引車縱向中心豎直平面與掛車縱向中心豎直平面之間的夾角a。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法，其中，所述轉(zhuǎn)向中心位置線(343)位于所述拖掛車縱向長度的中點位置上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法，其中，所述牽引車(321)與掛車(322)之間的鉸接樞轉(zhuǎn)點位于所述牽引車的縱向中心豎直平面內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法，其中，所述第二步驟還包括在控制所述拖掛車的除了所述牽引車前輪之外的其它各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向時，實時地檢測所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各個所述內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角0 i和所述掛車上的各個所述內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角0j。
9.拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法，所述拖掛車包括相互鉸接的牽引車(321)和掛車(322)，所述牽引車(321)上具有位于該牽引車前輪后方的一對非轉(zhuǎn)向輪，所述拖掛車的除了該對非轉(zhuǎn)向輪之外的全部車輪均為轉(zhuǎn)向輪，所述拖掛車的轉(zhuǎn)向中心位置線(343)位于所述牽引車上的所述一對非轉(zhuǎn)向輪所對應的車軸上，其中，所述拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法包括如下步驟 第一，控制所述牽引車的前輪轉(zhuǎn)向，并獲取所述牽引車前輪中的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角9 I以及所述牽引車縱向中心豎直平面與掛車縱向中心豎直平面之間的夾角a ; 第二，控制所述拖掛車的除了所述牽引車前輪之外的其它各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向，其中， 使得所述牽引車(321)上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角Q i為arctan ((Li/Ll) tan 0 1)-3° <arctan ((Li/Ll) tan 0 1)+3°， 其中Li為所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪所對應的各自的車軸與所述轉(zhuǎn)向中心位置線(343)之間的間距，LI為牽引車前軸(311)與所述轉(zhuǎn)向中心位置線(343)之間的間距，所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪與所述牽引車的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)方向相同；并且 使得所述掛車(322)上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角e j為 a — arctan (Z/P)-3。< 0j< a — arctan (Z/P)+3。，其中 Z= (Lj+h) cos a — (B/2) sin a — h,P=Ll/tan 0 I+B/2 — (Lj+h) sin a — (B/2) cos a , 其中Lj為在所述拖掛車直行狀態(tài)下所述掛車上的各對轉(zhuǎn)向輪所對應的各自的車軸與所述轉(zhuǎn)向中心位置線(343)之間的間距，B為輪距，h為所述牽引車與所述掛車之間的鉸接樞轉(zhuǎn)點(4)到所述轉(zhuǎn)向中心位置線(343)的垂直間距，并且當所述掛車上的相應一對轉(zhuǎn)向輪的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪所對應的偏轉(zhuǎn)角9 j為正值時，該相應的一對轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)方向相同，當所述掛車上的相應一對轉(zhuǎn)向輪的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪對應的偏轉(zhuǎn)角9 j為負值時，該相應的一對轉(zhuǎn)向輪與所述牽引車的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)方向相反。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法，其中，在所述第二步驟中，使得所述牽引車(321)上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角0 i=arctan( (Li/Ll) *tan 0 I);以及使得所述掛車(322)上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角 Qj= a — arctan (Z/P)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法，其中，所述拖掛車的各對轉(zhuǎn)向輪之間連接有各自的轉(zhuǎn)向梯形聯(lián)動桿系。
12.控制器，用于牽引車(321)和掛車(322)鉸接連接的拖掛車的轉(zhuǎn)向控制，其中，該控制器包括 信號接收模塊，用于接收所述牽引車前輪中的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角0 I信號以及該牽引車縱向中心豎直平面與掛車縱向中心豎直平面之間的夾角a信號； 計算處理模塊，用于根據(jù)所述偏轉(zhuǎn)角0 1信號以及夾角a信號計算確定所述牽引車(321)上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角0i以及所述掛車(322)上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角0 j ;以及 控制模塊，至少用于根據(jù)所述計算處理模塊的計算處理結(jié)果輸出控制信號控制所述拖掛車的除了所述牽弓I車前輪之外的其它各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制器，其中，所述控制器包括牽引車轉(zhuǎn)向控制器和掛車轉(zhuǎn)向控制器，從而所述信號接收模塊包括所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器的信號接收模塊和掛車轉(zhuǎn)向控制器的信號接收模塊，所述計算處理模塊包括所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器的計算處理模塊和掛車轉(zhuǎn)向控制器的計算處理模塊，所述控制模塊包括所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器的控制模塊和掛車轉(zhuǎn)向控制器的控制模塊， 其中所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器的信號接收模塊至少用于接收所述牽引車前輪中的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角0 I信號，所述掛車轉(zhuǎn)向控制器的信號接收模塊用于接收所述牽引車前輪中的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角9 I信號以及該牽引車縱向中心豎直平面與掛車縱向中心豎直平面之間的夾角a信號； 所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器的計算處理模塊用于根據(jù)所述偏轉(zhuǎn)角0 I信號計算確定所述牽引車(321)上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角0 i，所述掛車轉(zhuǎn)向控制器的計算處理模塊用于根據(jù)所述偏轉(zhuǎn)角e I信號以及夾角a信號計算確定所述掛車(322)上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角0 j ;以及 所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器的控制模塊用于根據(jù)該牽引車轉(zhuǎn)向控制器的計算處理模塊的計算處理結(jié)果控制所述牽引車(321)上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向，所述掛車轉(zhuǎn)向控制器的控制模塊用于根據(jù)該掛車轉(zhuǎn)向控制器的計算處理模塊的計算處理結(jié)果控制所述掛車(322)上的各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制器，其中，所述計算處理模塊通過如下方式計算確定所述牽引車(321)上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角`0 i arctan ((Li/Ll) tan 0 1)-3° <arctan ((Li/Ll) tan 0 1)+3°， 其中Li為所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪所對應的各自的車軸與所述轉(zhuǎn)向中心位置線(343)之間的間距，LI為牽引車前軸(311)與所述轉(zhuǎn)向中心位置線(343)之間的間距，所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪與所述牽引車的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)方向相同；以及 所述計算處理模塊通過如下方式計算確定所述掛車(322 )上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角9 j a — arctan (Z/P)-3。< 0j< a — arctan (Z/P)+3。，其中 Z= (Lj+h) cos a — (B/2) sin a — h,P=Ll/tan 0 I+B/2 — (Lj+h) sin a — (B/2) cos a , 其中Lj為在所述拖掛車直行狀態(tài)下所述掛車上的各對轉(zhuǎn)向輪所對應的各自的車軸與所述轉(zhuǎn)向中心位置線(343)之間的間距，B為輪距，h為所述牽引車與所述掛車之間的鉸接樞轉(zhuǎn)點(4)到所述轉(zhuǎn)向中心位置線(343)的垂直間距，并且當所述掛車上的相應一對轉(zhuǎn)向輪的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪所對應的偏轉(zhuǎn)角9 j為正值時，該相應的一對轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)方向相同，當所述掛車上的相應一對轉(zhuǎn)向輪的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪對應的偏轉(zhuǎn)角9 j為負值時，該相應的一對轉(zhuǎn)向輪與所述牽引車的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)方向相反。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制器，其中，所述計算處理模塊計算確定所述牽引車(321)上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角0 i=arctan( (Li/Ll) *tan 0 I);以及所述計算處理模塊計算確定所述掛車(322)上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角0j=ct — arctan (Z/P)。
16.拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)用于實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1-7、9-11中任一項所述的拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法，其中，所述拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括用于控制所述牽引車的前輪轉(zhuǎn)向的前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)、用于對應檢測所述牽引車左前輪和右前輪偏轉(zhuǎn)角的第一車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器、用于檢測所述牽引車相對于所述掛車繞該牽引車與掛車之間的鉸接樞轉(zhuǎn)點(4)轉(zhuǎn)動角度的轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向控制器、以及用于對應地驅(qū)動所述拖掛車的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向的電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置； 各個所述第一車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器以及各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置分別電連接于所述轉(zhuǎn)向控制器，從而所述轉(zhuǎn)向控制器在所述牽引車的前輪轉(zhuǎn)向時能夠接收所述轉(zhuǎn)角傳感器檢測的轉(zhuǎn)角信號和各個所述第一車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器檢測的偏轉(zhuǎn)角信號，以獲得所述牽引車縱向中心豎直平面與掛車縱向中心豎直平面之間的夾角a和所述牽引車的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角9 1，并且所述轉(zhuǎn)向控制器通過控制各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置以驅(qū)動所述拖掛車的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中，所述轉(zhuǎn)向控制器包括相互電連接的牽引車轉(zhuǎn)向控制器和掛車轉(zhuǎn)向控制器，其中各個所述第一車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器以及所述牽引車的除該牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪所對應的各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置分別電連接于所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器，所述掛車的各對轉(zhuǎn)向輪所對應的各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置分別電連接于所述掛車轉(zhuǎn)向控制器，所述轉(zhuǎn)角傳感器電連接于所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器和/或掛車轉(zhuǎn)向控制器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中，所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器計算所述牽引車(321)上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角0 i，并通過控制該牽引車上的各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置而驅(qū)動所述牽引車上的除了所述牽引車前輪之外的各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向；所述掛車轉(zhuǎn)向控制器計算所述掛車(322)上的各對轉(zhuǎn)向輪中的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角9 j，并通過控制該掛車上的各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置而驅(qū)動所述掛車上的各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中，所述牽引車轉(zhuǎn)向控制器和掛車轉(zhuǎn)向控制器為電子控制單元、單片機、可編程序控制器或微處理器。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中，所述前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)包括轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向直拉桿，所述轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)包括依次連接的方向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向萬向節(jié)和轉(zhuǎn)向傳動軸，該轉(zhuǎn)向傳動軸連接于轉(zhuǎn)向器的輸入軸，該轉(zhuǎn)向器的輸出軸連接于所述轉(zhuǎn)向直拉桿，該轉(zhuǎn)向直拉桿連接于所述牽引車左前輪的轉(zhuǎn)向節(jié)的轉(zhuǎn)向節(jié)臂上，所述牽引車的前輪通過連接在該牽引車前輪的左、右前輪之間的轉(zhuǎn)向梯形聯(lián)動桿系而形成轉(zhuǎn)向聯(lián)動結(jié)構(gòu)。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中，各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置分別包括液壓缸，各個所述液壓缸的活塞桿連接于所述拖掛車的相應一對轉(zhuǎn)向輪中的左轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向節(jié)的轉(zhuǎn)向節(jié)臂上，以通過所述活塞桿的伸縮以及該相應一對轉(zhuǎn)向輪之間的轉(zhuǎn)向梯形聯(lián)動桿系而驅(qū)動該對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向，各個所述液壓缸連接于具有電控比例換向閥的液壓缸伸縮控制回路，各個所述電控轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置的電控比例換向閥電連接于所述轉(zhuǎn)向控制器。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中，所述電控比例換向閥為電磁比例換向閥或電液比例換向閥。
23.根據(jù)權(quán)利要求16至22中任一項所述的拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中，所述拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括用于對應地檢測所述拖掛車的除了所述牽引車前輪之外的各個轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角的第二車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器，各個所述第二車輪偏轉(zhuǎn)角傳感器分別電連接于所述轉(zhuǎn)向控制器。
24.拖掛車，其中，該拖掛車包括根據(jù)權(quán)利要求16至23中任一項所述的拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的拖掛車，其中，所述拖掛車的牽引車和掛車均為二軸車輛。
全文摘要
拖掛車轉(zhuǎn)向控制方法，包括第一，控制牽引車的前輪轉(zhuǎn)向，并獲取牽引車前輪中的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)前輪的偏轉(zhuǎn)角θ1以及牽引車縱向中心豎直平面與掛車縱向中心豎直平面之間的夾角α；第二，控制拖掛車的其它各對轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向，其中，使得牽引車上的其它各內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角arctan((Li/L1)·tanθ1)-3°≤θi≤arctan((Li/L1)·tanθ1)+3°；并且使得掛車上的各內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角α－arctan(Z/P)-3°≤θj≤α－arctan(Z/P)+3°。此外，本發(fā)明還提供一種控制器、拖掛車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以及拖掛車。本發(fā)明能夠使得拖掛車的各個車輪至少能夠繞同一個轉(zhuǎn)向中心區(qū)域轉(zhuǎn)動，顯著程度地減輕輪胎的異常磨損，增強了轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，改善了拖掛車的通過性。
文檔編號B62D6/00GK103057586SQ20131003168
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者張虎, 王啟濤, 蔣浩中, 譚友建 申請人:中聯(lián)重科股份有限公司