转向角测量装置及拖挂车的制作方法

1.本发明涉及转向角测量装置及拖挂车。


背景技术：

2.在拖挂车自动驾驶领域，为了能够实时获知拖挂车的状态，需要实时测量前车架与后车架之间的转向角变化，以能够根据拖挂车的状态控制拖挂车的走向。
3.授权公告号为cn104925133b、授权公告日为2018.06.01的中国专利公开了一种铰接式车辆转向角度检测装置，用于测量前后车架的相对转向角度，支架固定连接在后车架上，轴承销轴与支架连接，转角传感器的输出轴与大销轴同轴固定，前车架与后车架通过大销轴铰接，在拆卸前车架与后车架时，需要将大销轴和转角传感器拆除，安装时将大销轴和转角传感器再装上。对于自动驾驶的拖挂车而言，通常拖车需要经常与挂车拆装，采用上述转向角测量装置会严重影响拖车与挂车的拆装效率。


技术实现要素：

4.本发明的目的提供一种转向角测量装置，用于解决目前的转向角测量装置在前车架与后车架拆卸时需要拆装转角传感器造成的拆装效率低的技术问题；
5.另外，本发明的目的还在于提供一种使用上述转向角测量装置的拖挂车。
6.本发明的转向角测量装置采用如下技术方案：
7.转向角测量装置包括：
8.固定座，用于固定在第一车架上，具有用于与第二车架铰接且可拆的铰接结构，铰接结构的铰接轴线上下延伸；
9.测量臂，摆动配置在固定座上，摆动轴线上下延伸，用于抵在第二车架上，以在第一车架和第二车架相对转向时能够相对第一车架摆动；
10.转角传感器，用于测量测量臂的转角变化；
11.弹性件，设置在固定座上，用于对测量臂施加弹力使测量臂与第二车架抵紧。
12.本发明的有益效果：转向角测量装置的固定座固定在第一车架上，通过铰接结构与第二车架铰接，测量臂在弹性件作用下与第二车架抵紧，第一车架和第二车架相对转向时，转角传感器能够测量测量臂的转角变化，进而可以计算出第一车架和第二车架相对转向角，在第一车架与第二车架拆卸时，测量臂能够与第二车架分离，不需要拆装，转角传感器设置在第一车架上也不需要拆卸，与目前的转向角测量装置相比，解决了目前的转向角测量装置在前车架与后车架拆卸时需要拆装转角传感器造成的拆装效率低的技术问题。
13.进一步的，所述测量臂上设有滚动件，测量臂通过滚动件与第二车架压紧。
14.有益效果：滚动件能够减小测量臂与第二车架的摩擦力，避免二者卡滞，减小磨损。
15.进一步的，所述弹性件为扭簧。
16.有益效果：扭簧结构简单，方便安装，稳定性好。
17.进一步的，第一车架为前车架，第二车架为后车架，所述铰接结构为间隔设置的两个铰接耳，两个铰接耳上设有供销轴穿过的铰接孔，两个铰接耳之间的间隔供第二车架上的牵引杆插入，测量臂用于与第二车架上的牵引杆抵紧。
18.有益效果：固定座固定在前车架上，通过两个铰接耳与牵引杆铰接，稳定性好，拆装时更方便后车架的安装。
19.进一步的，所述测量臂为折叠臂，包括第一折叠杆和第二折叠杆，第一折叠杆和第二折叠杆铰接，第一折叠杆与第二折叠杆具有折叠状态和展开状态，且在第一折叠杆与第二折叠杆的铰接处设有限位结构，限位结构用于限制第一折叠杆与第二折叠杆在展开状态时的最大开角，测量臂与第二车架在弹性件作用下抵紧时，第一折叠杆与第二折叠杆保持最大开角。
20.有益效果：通过折叠臂可以在拆卸两车架时使第一折叠杆与第二折叠杆处于折叠状态，提供较大的空间，便于操作。
21.本发明拖挂车的技术方案：
22.拖挂车包括相互铰接的第一车架和第二车架，
23.拖挂车还包括转向角测量装置和信息处理单元，转向角测量装置包括：
24.固定座，固定在第一车架上，具有与第二车架铰接且可拆的铰接结构，铰接结构的铰接轴线上下延伸；
25.测量臂，摆动配置在固定座上，摆动轴线上下延伸，用于抵在第二车架上，以在第一车架和第二车架相对转向时能够相对第一车架摆动；
26.转角传感器，用于测量测量臂的转角变化；
27.弹性件，设置在固定座上，用于对测量臂施加弹力使测量臂与第二车架抵紧；
28.信息处理单元与转角传感器连接接收转角传感器的测量信息。
29.本发明的有益效果：转向角测量装置的固定座固定在第一车架上，通过铰接结构与第二车架铰接，测量臂在弹性件作用下与第二车架抵紧，第一车架和第二车架相对转向时，转角传感器能够测量测量臂的转角变化，进而可以计算出第一车架和第二车架相对转向角，在第一车架与第二车架拆卸时，测量臂能够与第二车架分离，不需要拆装，转角传感器设置在第一车架上也不需要拆卸，解决了目前的转向角测量装置在前车架与后车架拆卸时需要拆装转角传感器造成的拆装效率低的技术问题。
30.进一步的，所述测量臂上设有滚动件，测量臂通过滚动件与第二车架压紧。
31.有益效果：滚动件能够减小测量臂与第二车架的摩擦力，避免二者卡滞，减小磨损。
32.进一步的，所述弹性件为扭簧。
33.有益效果：扭簧结构简单，方便安装，稳定性好。
34.进一步的，第一车架为前车架，第二车架为后车架，所述铰接结构为间隔设置的两个铰接耳，两个铰接耳上设有供销轴穿过的铰接孔，两个铰接耳之间的间隔供第二车架上的牵引杆插入，测量臂用于与第二车架上的牵引杆抵紧。
35.有益效果：固定座固定在前车架上，通过两个铰接耳与牵引杆铰接，稳定性好，拆装时更方便后车架的安装。
36.进一步的，所述测量臂为折叠臂，包括第一折叠杆和第二折叠杆，第一折叠杆和第
二折叠杆铰接，第一折叠杆与第二折叠杆具有折叠状态和展开状态，且在第一折叠杆与第二折叠杆的铰接处设有限位结构，限位结构用于限制第一折叠杆与第二折叠杆在展开状态时的最大开角，测量臂与第二车架在弹性件作用下抵紧时，第一折叠杆与第二折叠杆保持最大开角。
37.有益效果：通过折叠臂可以在拆卸两个车架时使第一折叠杆与第二折叠杆处于折叠状态，提供较大的空间，便于操作。
38.进一步的，所述第一折叠杆和第二折叠杆处于折叠状态时，测量臂与第二车架分离。测量臂与第二车架不接触，进一步方便两个车架的分离。
附图说明
39.图1是发明转向角测量装置的具体实施例1中的主视图；
40.图2是图1中a-a的剖视图(部分结构未显示)；
41.图3是发明转向角测量装置的具体实施例1中的转向角测量装置初始状态示意图；
42.图4是发明转向角测量装置的具体实施例1中的转向角测量装置一种工作状态示意图；
43.图5是发明转向角测量装置的具体实施例1中的转向角测量装置另一种工作状态示意图；
44.图6是发明转向角测量装置的具体实施例1中第一折叠杆与第二折叠杆装配前的状态图；
45.图7是图6的俯视图；
46.图8是图6中b-b的剖视图；
47.图9是图6中c-c的剖视图；
48.图中：1-固定座；11-固定耳；12-铰接耳；13-铰接孔；2-测量臂；21-摆动轴；22-第一折叠杆；221-折叠杆铰接耳；222-铰接耳凸块；223-铰接耳孔；23-第二折叠杆；231-铰接套；232-铰接套凸块；233-内孔；3-销轴；4-牵引杆；41-牵引杆连接孔；5-转角传感器；6-扭簧；7-滚轮；8-信息处理单元。
具体实施方式
49.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
50.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
51.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且
还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
52.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
53.本发明转向角测量装置的具体实施例1：
54.如图1和图2所示，本发明的转向角测量装置用于连接第一车架和第二车架，第一车架和第二车架通过转角测量装置铰接且可拆。本实施例中第一车架为前车架，第二车架为后车架，转向角测量装置包括固定座1和摆动装配在固定座1上的测量臂2，固定座1固定在前车架上，固定座1包括固定前车架的两个固定耳11，固定座1通过两个固定耳11固定在前车架上。固定座1还包括与后车架铰接的两个铰接耳12，两个铰接耳12上下间隔设置，两个铰接耳12上均设有供销轴3穿过的铰接孔13，后车架的牵引杆4插入两个铰接耳12之间，通过销轴3穿过铰接耳12上的铰接孔13和牵引杆4上的牵引杆连接孔41，实现前车架与后车架的铰接。两个铰接耳构成与第二车架铰接且可拆的铰接结构。
55.为了能够获知前车架与后车架的转向角，测量臂2抵在后车架的牵引杆4上，在固定座1上还设有测量测量臂2摆动角度的转角传感器5，通过转角传感器5可以测量测量臂2的转角变化，然后通过几何计算可以得出前车架与后车架的转向角度。
56.为了保证测量臂2与后车架始终抵紧，固定座1上设有扭簧6，扭簧6套在测量臂2的摆动轴21上，扭簧6的两端分别固定在测量臂2与固定座1上，随着前车架与后车架的转向角度的变化，测量臂2可以在扭簧6的作用下摆动适应转向角度的变化。扭簧6构成设置在固定座1上用于对测量臂2施加弹力使测量臂2与第二车架抵紧的弹性件。
57.本实施例中，为了进一步便于前车架与后车架的安装，测量臂2为折叠臂，包括第一折叠杆22和第二折叠杆23，第一折叠杆22和第二折叠杆23铰接且铰接轴线上下延伸。
58.如图6至图9所示，本实施例中，第一折叠杆22上设有两个折叠杆铰接耳221，两个折叠杆铰接耳221上均设有铰接孔，第二折叠杆23上设有插入两个折叠杆铰接耳221之间的铰接套231，铰接套231的内孔233与铰接耳孔223相对设置，连接两个折叠杆的铰接轴穿过铰接套231和折叠杆铰接耳221，实现第一折叠杆22与第二折叠杆23的铰接。第一折叠杆22与第二折叠杆23具有折叠状态和展开状态，且在第一折叠杆22与第二折叠杆23的铰接处设有限位结构，限位结构用于限制第一折叠杆22与第二折叠杆23在展开状态时的最大开角，本实施例中最大开角为160度。限位结构包括设置在折叠杆铰接耳221上的铰接耳凸块222和设置在铰接套231上的铰接套凸块232，在第一折叠杆22与第二折叠杆23达到最大开角时，铰接耳凸块222与铰接套凸块232相互挡止配合，限制第一折叠杆22与第二折叠杆23开角继续增大。
59.第一折叠杆22和第二折叠杆23处于折叠状态时，测量臂2与第二车架分离，通过折叠臂可以在拆卸两个车架时使第一折叠杆与第二折叠杆处于折叠状态，提供较大的空间，便于操作。
60.测量臂2与后车架在扭簧6作用下抵紧时，第一折叠杆22与第二折叠杆23保持最大开角，第一折叠杆22摆动装配在固定座1上，第二折叠杆23与后车架抵紧。
61.为了减少第二折叠杆23与牵引杆4的摩擦力，本实施例中第二折叠杆23远离第一折叠杆22的端部设置有滚轮7，在前车架与后车架的转向角度变化时，滚轮7在牵引杆4上滚
动，实现第二折叠杆23相对牵引杆4的运动。滚轮构成滚动件，其他实施例中，滚动件还可以是滚珠。
62.拖挂车的信息处理单元8也固定在固定座上，信息处理单元8接收转角传感器5的信息，并根据接收的信息计算前车架与后车架的转向角度。具体的计算方法如下：
63.如图3至图5所示，牵引杆4上过铰接轴线的对称平面为牵引杆对称平面，牵引杆4上测量臂接触位置与牵引杆对称平面的距离为等效对称间距r，不同的车型，牵引杆的等效对称间距可能不同，在牵引杆的铰接端部建立以牵引杆4与铰接耳12的摆动中心o3为圆心，以r为变径的等效圆。测量臂2的等效长度为r，在初始转向角为0时，测量臂2的第一折叠杆22与两个铰接孔13轴线夹角为α0，测量臂2的第一折叠杆22与两个铰接孔13轴线实时夹角为α，通过转角传感器实时测量。α0通过设置等效对称间距r的初始值计算得出。
64.测量臂2与固定座1连接点为o，滚轮7与牵引杆4的接触点为o1，牵引杆4一侧面与等效圆的等效切点为o2，转向角为β，连接点o与牵引杆不偏转时牵引杆对称平面的间距为l/2，即oo3的间距为l/2，固定座1到铰接耳12的铰接孔13中心的距离为h，如图4所示情况下，转向角的大小即为o1o2的连线与图中垂线xo3之间的夹角，计算公式如下：
[0065][0066]
在公式(1)中，角度α与α1之间的角度差为定值α3。α3为牵引杆的第一折叠杆与oo1的夹角，通过第一折叠杆的长度和第二折叠杆的长度可以计算出。
[0067]
如图5所示的情况如下，计算公式如下：
[0068][0069]
本发明转向角测量装置在使用时通过转角传感器可以测量测量臂的转角α，根据转角α计算出α1，进而计算出β。本实施例中仅仅给出了转向角的粗略算法，如果对转向角要求更为精确，可以对牵引杆和转向角测量装置的各部分尺寸精确计算，以获得精确的转向角。
[0070]
本发明转向角测量装置的具体实施例2，本实施例中的转向角测量装置与上述实施例的区别仅在于：本实施例中，弹性件可以是弹簧，弹簧一端连接在测量臂上，另一端连接在固定座上。
[0071]
本发明转向角测量装置的具体实施例3，本实施例中的转向角测量装置与上述实施例的区别仅在于：本实施例中，测量臂不是折叠臂，测量臂由弯杆形成，在拆卸后车架时，可以摆动测量臂使测量臂让开空间。其他实施例中测量臂也可以是直杆。
[0072]
本发明转向角测量装置的具体实施例4，本实施例中的转向角测量装置与上述实施例的区别仅在于：本实施例中，测量臂与后车架的牵引杆滑动接触。
[0073]
本发明转向角测量装置的具体实施例5，本实施例中的转向角测量装置与上述实施例的区别仅在于：本实施例中铰接结构为牵引杆，此时固定座用于固定在后车架上，第一车架为后车架，第二车架为前车架。
[0074]
本发明拖挂车的具体实施例，拖挂车包括相互铰接的第一车架和第二车架，连接在第一车架与第二车架之间的转向角测量装置，转向角测量装置为上述转向角测量装置的
任意一实施例中所述的转向角测量装置，不再赘述。拖挂车还包括固定在转向角测量装置的固定座上的信息处理单元，信息处理单元与转向角测量装置的转角传感器连接接收转角传感器的测量信息。其他实施例中，转向角测量装置的固定座也可以由第一车架上的部分零件所形成。
[0075]
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。