半挂式运输车及其监测装置的制作方法

[0001]
本发明涉及拖挂车技术领域，特别是涉及一种半挂式运输车及其监测装置。


背景技术：

[0002]
在目前的公路货运中，随着半挂式运输车技术的发展，半挂式运输车的运输成本将进一步降低，半挂式运输车所承担的运力比例将继续提高。为了提升车辆行驶的安全性，需要对半挂式运输车在行驶的各场景(例如：启动、转弯、超车、并道、制动、自动泊车、车道保持等场景)下的行驶参数进行实时监测，尤其是自动驾驶车辆。
[0003]
但是，目前对半挂式运输车的牵引车相对半挂车的转动角度的检测精度较差，不能满足行驶安全的要求。


技术实现要素：

[0004]
基于此，有必要针对现有技术中对半挂式运输车的牵引车相对半挂车的转动角度的检测精度较差，不能满足行驶安全要求的问题，提供一种改善上述缺陷的半挂式运输车及其监测装置。
[0005]
一种监测装置，设置于半挂式运输车，所述半挂式运输车包括牵引车及半挂车，所述监测装置包括：
[0006]
转动件，用于绕第一轴线可转动地连接于所述半挂车的牵引销；
[0007]
角度传感器，包括传感器本体及绕第二轴线可转动地连接于所述传感器本体的转轴部；所述传感器本体和所述转轴部其中一个固定连接于所述转动件，所述传感器本体和所述转轴部其中另一个用于固定连接于所述半挂车的牵引销；及
[0008]
连杆，所述连杆的一端固定连接于所述转动件，另一端用于固定连接于所述牵引车的鞍座；
[0009]
其中，所述第一轴线与所述第二轴线共线。
[0010]
上述监测装置，当鞍座绕牵引销转动时(例如半挂式运输车转向时)，鞍座通过连杆带动转动件绕牵引销转动，从而转动件带动传感器本体相对转轴部转动或者带动转轴部相对传感器本体转动，进而将鞍座绕牵引销转动的角度转化为传感器本体相对转轴部转动的角度而被角度传感器测量。如此，牵引车的鞍座相对半挂车的牵引销的转动通过转动件传递至角度传感器，即连杆并不与角度传感器直接连接，而是通过转动件间接连接。因此，有利于减小牵引车的鞍座通过连杆传递至角度传感器的冲击和振动，提高角度传感器的测量精度。
[0011]
在一个实施例中，所述转动件用于绕所述第一轴线可转动地连接于所述半挂车的牵引销的底端。如此，有利于减小连杆的长度，增强连杆的刚度，进一步提高角度传感器的检测精度。
[0012]
在一个实施例中，所述传感器本体固定连接于所述转动件，且所述转轴部用于固定连接于所述半挂车的牵引销。如此，鞍座绕牵引销转动，从而通过连杆和转动件带动传感
器本体相对牵引销转动，而转轴部相对牵引销固定，进而将鞍座相对牵引销的转动角度，转化为了角度传感器的传感器本体相对转轴部的转动角度而被测量。
[0013]
在一个实施例中，所述传感器本体用于固定连接于所述半挂车的牵引销的顶端，所述转轴部可由所述半挂车牵引销的顶端贯穿至底端，并与所述转动件固定连接。如此，牵引车的鞍座相对半挂车的牵引销转动时，通过连杆及转动件带动角度传感器的转轴部转动，而角度传感器的传感器本体相对牵引销固定，从而将鞍座相对牵引销转动的角度，转化为了角度传感器的转轴部相对传感器本体转动的角度而被测量。
[0014]
在一个实施例中，所述监测装置还包括轴承，所述轴承包括可相对旋转的内圈和外圈；所述转动件与所述内圈固定连接，所述外圈用于固定连接所述半挂车的牵引销。如此，采用轴承安装转动件，使得转动件安装稳定，且相对牵引销转动灵活，有利于进一步提高角度传感器的检测精度。
[0015]
在一个实施例中，所述监测装置还包括上限位件，所述上限位件固定连接于所述转动件，且与所述内圈的顶面相抵配合。如此，利用固定连接于转动件的上限位件与内圈的顶面相抵配合，从而防止在使用过程中转动件掉落而与轴承分离，提高了监测装置的可靠性。
[0016]
在一个实施例中，所述监测装置还包括下限位件，所述下限位件用于固定连接于所述半挂车的牵引销，且与所述外圈的底面相抵配合。如此，利用固定连接于半挂车的牵引销的下限位件与外圈的底面相抵配合，从而防止在使用过程中轴承掉落而与半挂车的牵引销分离，提高了监测装置的可靠性。
[0017]
在一个实施例中，所述监测装置还包括多个应变传感器以及与多个所述应变传感器电连接的计算模块；
[0018]
多个所述应变传感器布设于所述半挂车的滑板，用于检测所述半挂车的滑板各区域的应变；
[0019]
所述计算模块被配置为根据多个所述应变传感器的检测数据获取所述半挂车的滑板的应力分布，以获取所述半挂车的滑板所承受的合力在水平方向和竖直方向上分力。如此，可通过多个应变传感器60检测的数据，获取滑板102的应力分布，进而通过该应力分布获取滑板所承受的合力。然后将该合力分解到水平方向和竖直方向，分别得到实际牵引力和实际正压力，有利于车辆操控人员或操控系统根据实际牵引力和实际正压力实施驾驶操作，提高行驶安全性。
[0020]
在一个实施例中，所述计算模块还被配置为根据多个所述应变传感器的检测数据，获取所述半挂车的滑板在与所述半挂车的行驶方向相平行的中线两侧的应力分布，从而获取所述半挂车的滑板在所述中线两侧分别所承受的合力在竖直方向上的分力之差。如此，可通过设置于滑板的多个应变传感器的检测数据，获取滑板在上述中线两侧分别所承受的合力在竖直方向上的分力之差，有利于车辆操控人员或操控系统根据该分力之差评估车辆侧翻风险，有利于提高行驶安全性。
[0021]
在一个实施例中，多个所述应变传感器阵列排布于所述半挂车的滑板的上表面。如此，有利于检测滑板各个区域的应变，提高测量精度。
[0022]
在一个实施例中，多个所述应变传感器均匀分布于所述半挂车的滑板的上表面。
[0023]
半挂式运输车，包括：
[0024]
牵引车，具有鞍座；
[0025]
半挂车，具有滑板及固定连接于所述滑板的牵引销，所述半挂车通过所述牵引销与所述鞍座接驳或脱挂；及
[0026]
如上任一实施例中所述的监测装置。
附图说明
[0027]
图1为本发明一实施方式中监测装置中角度传感器及应变传感器的安装结构示意图；
[0028]
图2为图1中a处的放大图；
[0029]
图3为图1的仰视图；
[0030]
图4为图1的俯视图；
[0031]
图5为本发明另一实施方式中监测装置中角度传感器及应变传感器的安装结构示意图；
[0032]
图6为图5中b处的放大图。
具体实施方式
[0033]
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
[0034]
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0035]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0036]
为便于更佳的理解本发明的技术方案与技术效果，在对本发明的半挂式运输车的监测装置进行详细说明之前，首先对半挂式运输车进行简要的介绍。
[0037]
一般地，半挂式运输车包括牵引车和半挂车，半挂车包括车架、滑板及牵引销，滑板固定连接于车架前端的下方，牵引销固定连接于滑板，且向下延伸。具体到实施例中，牵引销可焊接连接于滑板，也可采用其它的装配方式，在此不作限定。半挂车通过牵引销接驳于牵引车的鞍座，滑板支撑于鞍座上，以对车架进行支撑。为了减少滑板与鞍座之间的摩擦，一般需要在二者之间涂覆润滑剂。如此，半挂车和牵引车共同承载载荷并依靠牵引车牵引行驶。
[0038]
为了保证车辆行驶安全，需要对牵引车与半挂车相对转动的转向夹角(即鞍座绕牵引销转动的夹角)进行实时监测，尤其是无人驾驶的半挂式运输车。现有设计中，通过设置于牵引销与鞍座之间的角度传感器进行角度测量。但在实际应用中，由于路面颠簸、车辆
振动，对角度传感器的冲击和振动较大，影响角度传感器的测量精度。
[0039]
为解决上述问题，本发明提供了一种监测装置，能够较佳地解决上述问题。
[0040]
图1示出了本发明一实施例中监测装置中角度传感器及应变传感器的安装结构示意图。图2示出了图1中a处的放大结构。为便于描述，附图仅示出了与本发明相关的结构。
[0041]
如图1及图2所示，本发明一实施例中提供的一种监测装置，设置于半挂式运输车。半挂式运输车包括牵引车及半挂车。该监测装置包括角度传感器10、转动件20及连杆30。
[0042]
转动件20绕第一轴线可转动地连接于半挂车的牵引销100。角度传感器10包括传感器本体12及绕第二轴线可转动地连接于该传感器本体12的转轴部14。传感器本体12和转轴部14其中一个固定连接于转动件20。传感器本体12和转轴部14其中另一个固定连接于半挂车的牵引销100，并且上述第二轴线与第一轴线共线。也就是说转动件20、传感器本体12和转轴部14的旋转轴线共线，即第一轴线和第二轴线)。连杆30一端固定连接于转动件20，另一端固定连接于牵引车的鞍座200。
[0043]
上述监测装置，当鞍座200绕牵引销100转动时(例如半挂式运输车转向时)，鞍座200通过连杆30带动转动件20绕牵引销100转动，从而转动件20带动传感器本体12相对转轴部14转动或者带动转轴部14相对传感器本体12转动，进而将鞍座200绕牵引销100转动的角度转化为传感器本体12相对转轴部14转动的角度而被角度传感器10测量。
[0044]
如此，牵引车的鞍座200相对半挂车的牵引销100的转动通过转动件20传递至角度传感器10，即连杆30并不与角度传感器10直接连接，而是通过转动件20间接连接。因此，有利于减小牵引车的鞍座200通过连杆30传递至角度传感器10的冲击和振动，提高角度传感器10的测量精度。可选地，转动件可呈圆盘状。
[0045]
可以理解的是，转动件20的旋转轴线(即上述第一轴线)与半挂车的牵引销100的旋转轴线共线。
[0046]
本发明的实施例中，转动件20绕第一轴线可转动地连接于半挂车的牵引销100的底端。如此，有利于减小连杆30的长度，增强连杆30的刚度，进一步提高角度传感器10的检测精度。
[0047]
需要说明的是，转动件20安装于半挂车的牵引销100的底端时，为了避免转动件20对牵引车上的部件干涉，在一个实施例中，将牵引销100的底端去除一段，以使牵引销100的长度减小，牵引销100减小的长度尺寸等于或大于转动件20的厚度尺寸，从而有效避免了转动件20对牵引车上的部件干涉。
[0048]
优选地，牵引销100减小的长度尺寸等于转动件20的厚度尺寸。如此，一方面避免了转动件20对牵引车上的部件干涉；另一方面，尽可能的减小了牵引销100长度尺寸的减小量，减弱了对牵引销100性能的影响。具体到一个实例中，转动件20的厚度尺寸为4mm。因此，可将牵引销100的底端去除4mm的长度，从而使得安装转动件20后，牵引销100和转动件20的整体长度尺寸等于去除前的牵引销100的长度尺寸。
[0049]
可以理解的是，转动件20的厚度尺寸指的是沿转动件20的旋转轴线(即第一轴线)方向上的尺寸。
[0050]
请继续参见图1及图2所示，具体到一个实施例中，传感器本体12固定连接于转动件20，转轴部14固定连接于半挂车的牵引销100。如此，鞍座200绕牵引销100转动，从而通过连杆30和转动件20带动传感器本体12相对牵引销100转动，而转轴部14相对牵引销100固
定，进而将鞍座200相对牵引销100的转动角度，转化为了角度传感器10的传感器本体12相对转轴部14的转动角度而被测量。
[0051]
可以理解的是，在本实施例中，传感器本体12安装于转动件20上，而不直接安装于牵引销100，有利于减小由牵引销100传递至传感器本体12的冲击和振动，提高传感器本体12的测量精度和使用寿命。
[0052]
进一步地，转动件20开设有连接孔，传感器本体12固定连接于该连接孔，以与转动件20固定连接。可选地，传感器本体12可螺纹连接于连接孔内。需要说明的是，在其它实施例中，也可采用其它固定连接的方式将传感器本体12固定连接于连接孔内，例如紧配、粘接剂粘接、卡接等方式，在此不作限定。
[0053]
进一步地，半挂车的牵引销100的底端具有一固定孔，角度传感器10的转轴部14固定连接于该固定孔，以使转轴部14可随牵引销100同步转动。可以理解的是，转轴部14可采用例如粘结、卡接等方式固定连接于固定孔内，在此不作限定。
[0054]
请参见图5及图6所示，需要说明的是，传感器本体10并不仅限于固定连接于转动件20，在其它实施例中，角度传感器10的传感器本体12也可固定连接于半挂车的牵引销100，且位于牵引销100的顶端。角度传感器10的转轴部14由牵引销100的顶端贯穿至牵引销100的底端，并与位于牵引销100底端的转动件20固定连接。如此，牵引车的鞍座200相对半挂车的牵引销100转动时，通过连杆30及转动件20带动角度传感器10的转轴部14转动，而角度传感器10的传感器本体12相对牵引销100固定，从而将鞍座200相对牵引销100转动的角度，转化为了角度传感器10的转轴部14相对传感器本体12转动的角度而被测量。
[0055]
在本实施例中，转动件20具有配合孔，转轴部14的一端连接于该配合孔，以使转轴部14与转动件20同步转动。可选地，转轴部14与配合孔的连接可采用粘结、卡接、紧配等方式连接，在此不作限定。
[0056]
在本实施例中，监测装置还包括安装支架80，安装支架80固定连接于牵引销100的顶端，角度传感器10的传感器本体12固定连接于该安装支架80。即传感器本体12通过安装支架80固定连接于牵引销100的顶端。如此，方便传感器本体12的安装，且使得传感器本体12的安装更加稳固。可以理解的是，安装支架80并不是必须地，在一个实施例中，传感器本体12也可直接固定连接于牵引销100的顶端。
[0057]
本发明的实施例中，转动件20可通过轴承50安装于半挂车的牵引销100，以使转动件20绕第一轴线可转动地连接于牵引销100。如此，采用轴承50安装转动件20，使得转动件20安装稳定，且相对牵引销100转动灵活，有利于进一步提高角度传感器10的检测精度。
[0058]
请继续参见图2所示，一些实施例中，轴承50包括可相对旋转的内圈54和外圈52。内圈54固定连接于转动件20，以使内圈54和转动件20可同步转动。外圈52用于固定连接于半挂车的牵引销100，以使外圈52和半挂车的牵引销100可同步转动。进一步地，半挂车牵引销100的底端具有用于安装轴承50的安装孔。外圈52与上述安装孔紧配，以使外圈52可随牵引销100同步转动。内圈54与转动件20一侧的环形凸缘22紧配，以使内圈54可随转动件20同步转动。
[0059]
具体到实施例中，监测装置还包括上限位件74。上限位件74固定连接于转动件20，且与内圈54的顶面相抵配合。如此，利用固定连接于转动件20的上限位件74与内圈54的顶面相抵配合，从而防止在使用过程中转动件20掉落而与轴承50分离，有利于提高监测装置
的可靠性。进一步地，上限位件74固定连接于环形凸缘22的顶部。
[0060]
可选地，上限位件74可通过例如螺钉等螺纹紧固件固定连接于转动件20。
[0061]
具体到实施例中，监测装置还包括下限位件72。下限位件72用于固定连接于半挂车的牵引销100，且与外圈52的底面相抵配合。如此，利用固定连接于半挂车的牵引销100的下限位件72与外圈52的底面相抵配合，从而防止在使用过程中轴承50掉落而与半挂车的牵引销100分离，有利于提高监测装置的可靠性。进一步地，下限位件72固定连接于半挂车的牵引销100的底部，且位于转动件20与半挂车的牵引销100之间。
[0062]
可选地，下限位件72可通过例如螺钉等螺纹紧固件固定连接于半挂车的牵引销100。需要说明的是，为了便于锁紧螺纹紧固件，转动件20开设有避位孔24。如此，可通过该避位孔24锁紧螺纹紧固件。
[0063]
需要说明的是，在其它实施例中，转动件20并不仅限于通过轴承50连接于牵引销100，也可采用其它形式，只要能够实现转动件20相对牵引销100绕第一轴线可转动即可，在此不作限定。
[0064]
请参见图3所示，具体到实施例中，监测装置还包括u型弹簧片40。该u型弹簧片40卡设于牵引车的鞍座200的开口202内，且u型弹簧片40的底部固定连接于连杆30远离转动件20的一端。如此，在半挂式运输车转向时，鞍座200绕牵引销100转动，带动u型弹簧片40和连杆30绕牵引销100转动，从而带动转动件20转动，进而使得传感器本体12与转轴部14相对转动。u型弹簧片40的设置一方面起到缓冲作用，有利于减小传递至传感器本体12的冲击和振动；另一方面u型弹簧片40通过卡设于牵引车的鞍座200的开口202，安装和拆卸方便、快捷，以便于半挂车与牵引车的接驳和脱挂。
[0065]
需要说明的是，鞍座200的开口202呈v型或喇叭型。u型弹簧片40在自然状态下的开口宽度大于鞍座200的开口202的宽度，以便于u型弹簧片40卡紧于鞍座200的开口202内。
[0066]
具体到实施例中，u型弹簧片40与连杆30可通过螺栓和螺母锁紧固定。进一步地，监测装置还包括垫板42(见图1)，垫板42具有一穿设孔，螺栓穿设于该垫板42，且该垫板42位于螺母与u型弹簧片40之间。如此，垫板42的设置增大了受力面积，使得连杆30与u型弹簧片40的连接更加稳固，有利于进一步提高角度传感器10的检测精度。
[0067]
需要说明的是，u型弹簧片40与连杆30的连接也可采用其它方式，例如焊接等，在此不作限定。
[0068]
为了保证车辆行驶安全，不仅需要对牵引车与半挂车相对转动的转向夹角进行监测，还需要对半挂车所承受的实际牵引力、滑板所承受的正压力以及半挂车所承受的倾向力等进行监测，以便于车辆操控人员或操控系统实施安全驾驶操作。其中，半挂车所承受的实际牵引力为滑板所承受的合力在水平方向(即半挂车的行驶方向)上的分力。滑板所承受的正压力为滑板所承受的合力在竖直方向(即垂直于滑板的方向)上的分力。半挂车所承受的倾向力为滑板中线两侧分别所承受的合力在竖直方向上的分力之差，该中线平行于半挂车的行驶方向。
[0069]
请一并参见图1、图4及图5所示，本发明的实施例中，监测装置还包括多个应变传感器60以及与多个应变传感器60电连接的计算模块(图未示)。多个应变传感器60布设于半挂车的滑板102，用于检测半挂车的滑板102各区域的应变。
[0070]
计算模块被配置为根据多个应变传感器60的检测数据获取半挂车的滑板102的应
力分布，以获取半挂车的滑板102所承受的合力在水平方向和竖直方向上的分力。
[0071]
可以理解的是，由于半挂车的自重或者载荷，使得滑板102承受鞍座200施加的作用力。并且，牵引车提供的牵引力作用于牵引销100，由于牵引销100固定连接于滑板102，因此，鞍座200施加给滑板102的作用力和牵引车提供的牵引力形成作用于滑板102上的弯矩，引起滑板102上各个区域的形变不同，即应变不同。
[0072]
在停车状态，牵引车不提供牵引力，半挂车的滑板102仅承受鞍座200施加的竖直向上的作用力。也就是说滑板102所承受的合力在水平方向的分力为零。此时，根据滑板102各区域的应变计算出滑板102的应力分布为均匀分布。根据滑板102的应力分布计算出滑板102所承受的合力即为鞍座200施加的竖直向上的作用力。
[0073]
在行驶过程中，牵引车提供给牵引销100一牵引力，使得滑板102承受一弯矩。此时，根据滑板102各区域的应变计算出滑板102的应力分布不均匀。根据滑板102的应力分布计算出滑板102所承受的合力，然后将该合力分解到水平方向和竖直方向，该水平方向上的分力即为半挂车所承受的实际牵引力，该竖直方向的分力即为滑板102所承受的实际正压力。
[0074]
如此，可通过多个应变传感器60检测的数据，获取滑板102的应力分布，进而通过该应力分布获取滑板102所承受的合力。然后将该合力分解到水平方向和竖直方向，分别得到实际牵引力和实际正压力，有利于车辆操控人员或操控系统根据实际牵引力和实际正压力实施驾驶操作，提高行驶安全性。
[0075]
需要说明的是，根据滑板102各区域的应变计算获取滑板102的应力分布、以及根据滑板102的应力分布计算滑板102所承受的合力的具体计算过程可根据力学领域的应力应变理论实现，在此不作赘述。
[0076]
具体到实施例中，计算模块还被配置为可根据多个应变传感器60的检测数据，获取滑板102在与半挂车行驶方向相平行的中线两侧的应力分布，进而获取滑板102在该中线两侧分别所承受的合力在竖直方向上的分力之差。
[0077]
在车辆倾斜或转弯时，滑板102在上述中线两侧所承受的合力不同，可通过滑板102在上述中线两侧所承受的合力分别分解到竖直方向上的分力之差来衡量车辆发生侧翻的风险。该分力之差越大，车辆发生侧翻的风险越大。
[0078]
如此，可通过设置于滑板102的多个应变传感器60的检测数据，获取滑板102在上述中线两侧分别所承受的合力在竖直方向上的分力之差，有利于车辆操控人员或操控系统根据该分力之差评估车辆侧翻风险，有利于提高行驶安全性。
[0079]
具体到实施例中，多个应变传感器60呈阵列排布于半挂车的滑板102的上表面。如此，有利于检测滑板102各个区域的应变，提高测量精度。
[0080]
具体到实施例中，多个应变传感器60均匀分布于半挂车的滑板102的上表面。如此，有利于检测滑板102各个区域的应变，提高测量精度。
[0081]
可以理解的是，应变传感器60的数量越多，计算获取的数据就越精确，但是计算量也就越大，计算时间越长。因此，应变传感器60的数量可根据车辆规格等进行合理的设定，在此不作限定。
[0082]
具体到实施例中，计算模块可为单片机或芯片等，在此不作限定。
[0083]
基于上述监测装置，本发明还提供一种半挂式运输车。该半挂式运输车包括牵引
车、半挂车及如上任一实施例中所述的监测装置。
[0084]
牵引车具有鞍座200。半挂车具有滑板102及固定连接于滑板102的牵引销100。半挂车可通过牵引销100与鞍座200接驳或脱挂。当半挂车通过牵引销100与鞍座200接驳时，滑板102支撑于鞍座200上。
[0085]
需要说的是，滑板102、牵引销100及鞍座200的结构和安装方式是较为成熟的技术，在此不作赘述。
[0086]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0087]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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