CN100393569C - 用于车辆的移动式驱动装置 - Google Patents

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Abstract

一种车辆(10)，包括一承载框架(12)、一驱动组件(16)和一枢轴连接组件。该承载框架(12)具有将其旋转支撑在支撑表面的多个自位轮。该驱动组件(16)包括一个驱动框架(18)、一驱动轮(20)和一个刚性自位轮(22)，其中，该驱动轮和该刚性自位轮均安装在该驱动框架上。该枢轴连接组件(36)将该驱动框架耦接到该承载框架上，并使得该驱动框架(18)可相对于该承载框架(12)作垂直方向的位移和作角位移运动。

Description

用于车辆的移动式驱动装置
技术领域
本发明总体上涉及物料输送车辆，并且特别涉及一种具有可垂直移动的驱动组件的车辆。
背景技术
自动导向车辆(automatic guided vehicles；AGVs)被广泛用于物料输送行业，以输送负载。术语AGV通常用来指具有任何现有的多种自动控制导向系统其中之一的重型车辆。自动导向车(automatic guided carts；AGCs)这个术语通常是指用于相似的用途但是具有较小应用规模的载重量不是很大的车辆。目前AGC设计的结构通常包括一个框架，在该框架的四角上设有旋转脚轮。其他特征可包括一个驱动轮组件和用于控制车方向的多个刚性自位轮(rigid castor)。在目前的一种设计方案中，两个刚性自位轮固定在框架上，并位于车框架侧边的旋转脚轮之间接近中间的位置。这两对旋转脚轮的轴和刚性自位轮的轴通常互相平行。可操控的驱动部件通常通过一与车框架铰接并被其施加了弹性载荷的板而与该车框架连接，以确保该可操控的驱动轮与支撑表面保持足够的摩擦力。
尽管这样的配置方式对一致的支撑表面而言一般是可接受的，但遇到地面不够水平和平坦的位置时就可能导致车的方向失控。特别是，当车遇到不平坦的表面时，直接安装到车框架上的旋转脚轮和刚性自位轮就可能导致这三套车轮中的一个或多个从支撑表面上脱开。由于刚性自位轮是用于控制车方向的，因此刚性自位轮与地面之间失去接触就可能导致车方向失控。唯一始终与地面接触的车轮则是铰接的并有弹性载荷的可操控的驱动轮。
发明内容
鉴于上述问题，因此需要设计一种可更有效地保持对小车或AGV进行方向控制的自动导向车。特别是，需要使可操控驱动轮和至少一个刚性自位轮都始终与地面表面保持接触。
为了满足这些和其他需要，基于说明书和附图，本发明提供的物料输送车对本技术领域的普通技术人员是很清楚的，本发明是指一种物料输送车辆，包括：一承载框架，其具有多个将该承载框架滚动支撑在一支撑表面上的自位轮；一驱动组件，包括一驱动框架、一驱动轮和一非驱动的刚性自位轮，所述的驱动轮和刚性自位轮设置成可与所述驱动框架一起移动；和一个枢轴连接组件，其将驱动框架连接到承载框架上，并可使驱动框架相对于所述承载框架在垂直方向上移动和作角位移，所述枢轴连接组件在一第一轴线处连接到所述承载框架，并且在一与第一轴线间隔的第二轴线处连接到所述驱动框架上，从而确保驱动轮和刚性自位轮即使在不平坦的轮廓上也可与支撑表面接触并有效运转。
其中，所述驱动组件包括一仅绕单一轴旋转并设置在所述驱动框架上的第二刚性自位轮，所述驱动轮和所述的刚性自位轮设置形成一个三角形。并且，该枢轴连接组件的第一端以一承载块连接于该驱动框架，其中该三角形的取向使得由驱动轮限定的点位于该承载块的前面。
根据本发明的另一方案，提供一种车辆，包括：一承载框架，具有承载轮；一驱动轮；一非驱动的刚性自位轮；和一枢轴连接组件，将该驱动轮和该刚性自位轮连接到该承载框架，以使该驱动轮和该刚性自位轮可相对于所述承载框架垂直移动，同时其角度方向没有变化。
根据本发明的又一方案，提供一种车辆，包括：一承载框架，其具有多个将该承载框架滚动支撑在一支撑表面上的自位轮；一驱动组件，包括一驱动框架、一驱动轮和一刚性自位轮，所述的驱动轮和刚性自位轮设置在所述驱动框架上；和一个枢轴连接组件，其将驱动框架连接到承载框架上，并可使驱动框架相对于所述承载框架在垂直方向上移动和作角位移，其中所述枢轴连接组件包括一对枢转杆，各该枢转杆具有枢接到该承载框架的第一端和枢接到该驱动框架的第二端。
根据本发明的再一方案，提供一种车辆，包括：一承载框架；多个固定在所述承载框架上的自位轮，可在滚动支撑该承载框架于一支撑表面上；一驱动组件，包括一驱动框架、一可绕第一和第二轴旋转的驱动轮、和一可仅绕一单一轴旋转的非驱动的刚性自位轮，所述驱动轮和刚性自位轮设置成可与所述驱动框架一起移动；和枢轴连接装置，其将所述驱动组件连接到所述承载框架，以允许该驱动框架、驱动轮和刚性自位轮相对于该所述承载框架在垂直方向和角度方向移动。
通过后面详细的说明书、权利要求和附图可更清楚地进一步了解到本发明的应用范围。然而，应这样理解：由于在本发明精神和范围内所作的各种修改和改进对本熟悉领域的人来说是显而易见的，因此本发明仅通过示例的方式提供了详细的描述和具体例子，同时揭示了优选实施例。
附图说明
通过下面的详细描述、后附的权利要求书和附图可更加全面地了解本发明，其中：
图1是根据本发明的AGC的仰视立体图；
图2是图1中的示出的驱动组件和移动接合组件的俯视立体图；
图3是驱动组件的立体图；
图4是枢轴连接组件的立体图；
图5是图1所示的AGC的侧视立体图，为清楚起见去除了一侧边承载框架管；
图6是图5所示的小车的水平正视图，其中驱动组件位于中心位置；
图7是图5所示的小车的水平正视图，其中驱动组件处于完全上升的位置，并逆时针方向旋转；
图8是图5所示的小车的水平正视图，其中驱动组件处于完全下降的位置，并顺时针方向旋转；及
图9是图6中沿9-9线的剖视图。
具体实施方式
参见图1至图5，对本发明的自动导向车10进行图解描述。值得注意的是，根据本发明的可垂直移动的驱动装置除了用于图示的自动导向车外还有许多应用之处。例如，本发明可用于具有各种配置的自动导向车辆以及其他物料输送车辆，可使得这些车辆沿轮廓不平坦的表面运行工作时更加精确。
自动导向车(AGC)10包括一个承载框架12，其每个角处都由旋转自位轮14支撑。一个驱动组件16包括一个驱动框架18、一个驱动轮20和一对刚性自位轮22。驱动轮20和刚性自位轮22都与驱动框架18固定，并一起运动。如现有技术那样，驱动轮20可绕驱动轴24和转向轴26旋转。各刚性自位轮22仅可绕垂直于自动导向车的纵轴30的单一轴28旋转。从而，当刚性自位轮与支撑车的表面接触时，倾向于以其轴向对该车进行方向控制。
枢轴连接组件36通过两个枢轴使驱动组件16与承载框架12相连接，从而使驱动组件可相对承载框架垂直移动。该枢轴连接组件36也设置成允许驱动组件16相对承载框架12的角度方向在一预定范围内变化。在垂直方向上和角度上的自由度就可使驱动轮单元20和刚性自位轮22始终与车承载表面接触，即使当这个承载表面的轮廓不平坦时。
在图示的实施例中，枢轴连接组件36包括通过一支撑板42彼此连接的第一和第二侧杆38和40(如图4)。这些杆的一端分别通过框架承载块44与承载框架12枢接，另一端通过驱动装置承载块46与驱动框架18枢接。第一枢轴50将杆38和40的后端和支撑板42可旋转地与框架承载块44连接。以同样的方式，杆38和40的前端可旋转地分别与对应的驱动装置承载块46连接。枢轴杆50和52优选为互相平行且平行于刚性自位轮轴28。
枢轴连接组件36可有各种形状和结构，图示的实施例包括位于板42上的切口56，以容置刚性自位轮22。该驱动组件的可垂直移动和角度重定向的能力，以及驱动轮和刚性自位轮的三轮结构，使得可操控的驱动轮和至少一个刚性自位轮可始终与轮廓不平坦的地面保持接触。因此，该自动导向车的驱动/方向控制的整体性比以前车的设计优越。图6至图8示出了本发明的可垂直移动和角度重定向的能力。具体地说，图6是驱动组件16位于中心位置时的小车10的水平侧视图，即，驱动轮20、刚性自位轮22和旋转自位轮14的承载表面位于同一高度。当小车遇到不平坦的表面时，驱动组件16可相对承载框架12绕轴50和52旋转，以提供垂直方向的移动和角度的变化。例如，驱动组件16在图7中位于完全上升的位置并经过逆时针旋转，在图8中则位于完全下降的位置并经过顺时针旋转。值得指出的是，图示中的这些方位是为了举例，并且，驱动组件的运动范围不必限于这里图示和描述的具体的方位或范围。
枢轴连接组件36允许的垂直移动和旋转运动的范围优选由适当配置和定位的枢转止挡件来限定。在图示的实施例中，垂直移动的范围限制为2.54厘米，可移动到高于和低于图6中所示的中心位置1.27厘米。另外，优选在承载框架和驱动框架之间设置一个偏压机构，以在三轮驱动组件16上施加朝下的弹性载荷。这个附加载荷增强了驱动轮20和刚性自位轮22与支撑表面的摩擦力。最后，也需要一个或多个旋转止挡件来阻止驱动框架18旋转过度。如图2中清晰可见，驱动轮20，和其相关的限位开关和致动器59，通常设置在框架18的前端。电源，如图示的一对电池58，位于中央部位，并且后部部位是用来容纳该车的控制电子器件。在这种结构中，在驱动框架18上的载荷趋向于使驱动组件绕轴52沿箭头54所示的逆时针方向旋转。旋转止挡件是用来限制这个旋转。
本技术领域的普通技术人员将会意识到有许多种枢转和旋转止挡件结构，如托架(brackets)、螺栓及类似结构，可用来限制驱动组件的垂直移动和旋转，并且还有各种弹簧或其他偏压机构可起到维持驱动摩擦力的作用。例如，图示实施例包括多个止挡组件60，其设置在驱动装置承载块46(如图5-9)的附近，用作驱动组件16的枢转止挡件和偏压机构。每个止挡组件60都包括一个固定到承载框架12的弹簧托架62和一个设置在螺栓65周围的螺旋弹簧64。弹簧64在托架62和枢转板42之间处于压缩状态，以对该板施加一个向下的偏压。一个向下止挡垫圈66通常由间隔管68使其离开托架62一段预定的距离。因此，驱动组件16可从其中心位置(如图6)开始朝下枢转直到垫圈偏离该预定距离并抵靠到托架62(如图8)。向上的枢转止挡件是一个阻挡凸缘70(如图5和图9)，该阻挡凸缘固定到驱动框架18上并且包括一个腿部72，当驱动组件16位于完全上升的位置(如图7)时，该腿部与承载框架12或托架62邻接。
最后，在图示实施例中，一个旋转止挡组件76设置在驱动组件16的前端附近。该旋转止挡组件(如图5)包括一个旋转托架78，其具有一个槽80，在该槽内设有一个可在其内运动的阻挡销82。该托架78和销82分别固定到驱动框架18和承载框架12上，以便框架之间的相对运动可被托架/销的邻接配合所限制。虽然上面对止挡组件60、弹簧64、和止挡组件76进行了描述，但那些熟悉此技术的人可意识到在不脱离后附的权利要求书限定的本发明的范围的条件下，在本领域内还有许多公知的等效机构可提供阻挡和偏置的作用。
使用这个移动驱动装置的进一步好处是承载框架12和驱动框架18是独立承载的。因此，由承载框架12和旋转脚轮14支撑的有效载荷可以根据操作的目标而变化，但施加在驱动装置的载荷原则上是由驱动装置的重量和螺旋弹簧62提供的偏压而决定的。通过包括自动运动必须的车上电源、控制器和机械部件，如果需要将该驱动组件用作自动车，也可以将其与承载框架12和枢轴连接组件36分离。这种作为自动车使用的应用实例可包括用作小型拖曳装置或轻型车，其中空间的约束阻碍了更大的承载框架12的有效运动。
在前的讨论揭示和描述了本发明的一个实施例。本技术领域的普通技术人员根据上述讨论，附图和权利要求中很容易地认识到，在不脱离后附的权利要求限定的本发明的真实精神和合理范围的条件下，可进行各利改变、修饰和变化。

Claims (20)

1.一种车辆，包括：
一承载框架，其具有多个将该承载框架滚动支撑在一支撑表面上的自位轮；
一驱动组件，包括一驱动框架、一驱动轮和一非驱动的刚性自位轮，所述的驱动轮和刚性自位轮设置成可与所述驱动框架一起移动；和
一个枢轴连接组件，其将驱动框架连接到承载框架上，并可使驱动框架相对于所述承载框架在垂直方向上移动和作角位移，所述枢轴连接组件在一第一轴线处连接到所述承载框架，并且在一与第一轴线间隔的第二轴线处连接到所述驱动框架上。
2.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述枢轴连接组件包括一对枢转杆，各该枢转杆具有与该承载框架枢接的第一端和与该驱动框架枢接的第二端。
3.如权利要求2所述的车辆，其特征在于，该枢轴连接组件还包括一延伸于该两枢转杆之间的板，所述板位于该驱动框架之下并包括一切口，所述刚性自位轮位于所述切口内，并在该切口内作垂直运动。
4.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述驱动组件包括一仅绕单一轴旋转并设置在所述驱动框架上的第二刚性自位轮，所述驱动轮和所述的刚性自位轮设置形成一个三角形。
5.如权利要求4所述的车辆，其特征在于，该枢轴连接组件的第一端以一承载块连接于该驱动框架，其中该三角形的取向使得由驱动轮限定的点位于该承载块的前面。
6.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述驱动轮可绕一第一轴旋转以提供驱动力，并可绕一第二轴旋转以控制方向。
7.如权利要求6所述的车辆，其特征在于，所述第二轴线可相对所述承载框架在垂直方向上移动，并且其中所述枢轴连接组件允许所述驱动框架绕所述第二轴线相对于所述承载框架旋转。
8.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述驱动组件还包括位于所述驱动框架上的一电源和一控制器，所述控制器与所述驱动轮可相互通讯地耦接以便所述驱动组件可作为一个自动车运转。
9.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，还包括一偏压机构，该偏压机构相对于该承载框架向下压迫该驱动框架。
10.如权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述偏压机构是一螺旋弹簧。
11.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，还包括一止挡组件，固定到该承载框架上，以限制该驱动框架相对于该承载框架的垂直运动。
12.如权利要求11所述的车辆，其特征在于，所述枢轴连接组件还包括一第二止挡组件，用以限制该驱动框架相对于该承载框架的旋转。
13.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述刚性自位轮仅绕一单一旋转轴旋转。
14.一种车辆，包括：
一承载框架，具有承载轮；
一驱动轮；
一非驱动的刚性自位轮；和
一枢轴连接组件，将该驱动轮和该刚性自位轮连接到该承载框架，以使该驱动轮和该刚性自位轮可相对于所述承载框架垂直移动，同时其角度方向没有变化。
15.如权利要求14所述的车辆，其特征在于，还包括一驱动框架，其中所述刚性自位轮可仅绕一单一轴旋转，其中所述驱动轮和所述刚性自位轮设于所述驱动框架，并且其中所述的枢轴连接组件将所述驱动框架连接到所述承载框架上，并允许该驱动框架、驱动轮和刚性自位轮相对于该所述承载框架垂直移动。
16.如权利要求15所述的车辆，其特征在于，所述枢轴连接组件将所述驱动框架连接到所述承载框架上，并允许该驱动框架相对于该所述承载框架垂直移动和旋转。
17.如权利要求14所述的车辆，其特征在于，还包括一驱动框架，其中所述驱动轮和所述刚性自位轮设于所述驱动框架，并且其中所述的枢轴连接组件在一第一轴线处被连接到所述承载框架上，并且在一与第一轴线间隔的第二轴线处连接到所述驱动框架上。
18.一种车辆，包括：
一承载框架，其具有多个将该承载框架滚动支撑在一支撑表面上的自位轮；
一驱动组件，包括一驱动框架、一驱动轮和一刚性自位轮，所述的驱动轮和刚性自位轮设置在所述驱动框架上；和
一个枢轴连接组件，其将驱动框架连接到承载框架上，并可使驱动框架相对于所述承载框架在垂直方向上移动和作角位移，其中所述枢轴连接组件包括一对枢转杆，各该枢转杆具有枢接到该承载框架的第一端和枢接到该驱动框架的第二端。
19.如权利要求18所述的车辆，其特征在于，该枢轴连接组件还包括一延伸于该两枢转杆之间的板，所述板位于该驱动框架之下并包括一切口，所述刚性自位轮位于所述切口内，并在该切口内作垂直运动。
20.一种车辆，包括：
一承载框架；
多个固定在所述承载框架上的自位轮，可在滚动支撑该承载框架于一支撑表面上；
一驱动组件，包括一驱动框架、一可绕第一和第二轴旋转的驱动轮、和一可仅绕一单一轴旋转的非驱动的刚性自位轮，所述驱动轮和刚性自位轮设置成可与所述驱动框架一起移动；和
枢轴连接装置，其将所述驱动组件连接到所述承载框架，以允许该驱动框架、驱动轮和刚性自位轮相对于该所述承载框架在垂直方向和角度方向移动。
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