CN103991817A - 电动升降装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动升降装置，包括：固定立柱结构；相对于固定立柱结构可移动的活动立柱结构；至少一个传动装置（链或齿形驱动带或齿条等）；以及负载承托装置，尤其是叉状负载承托装置，连接至该至少一个传动装置并被配置为承托负载；其中，该至少一个传动装置活动地连接至活动立柱结构，同时被配置为沿闭合环路移动，该闭合环路相对于活动立柱结构是固定的。

Description

电动升降装置

技术领域

本发明涉及多种用于提升负载、货物的机器，例如但不限于升降装置或者例如叉车。

背景技术

如今，叉车是工业上的基础工具，不仅仓库、配送中心、制造车间和工厂，且很多其它商业和农业应用也依靠叉车应用来保持日常工作易于进行。叉车以L形的“叉子”命名，通常用于操控和提升托板，但是这些卡车也可以装备不同的配件以用于拾取线轴、滚筒或其它具体负载。这些卡车，也称为“升降运送车”，可用于室内和室外应用。

升降运送车具有典型设计且包括以下部件。整个卡车是具有通过传动和驱动链所驱动的轮子的动力机械。提供有发动机，例如由柴油或汽油动力内燃机，或者由电池动力的电动马达。该机器的后面附接有平衡块，平衡块是一种重铁块，它对抵消所操控的负载来说是必要的。在电动叉车中，电池也可用作配重。最重要的是，叉车包括立柱，它是负责抬升或降低负载的垂直组件。叉车立柱由提供横向稳定性的所必需的互锁的轨道构成。由滚轮或套筒引导这些轨道或导轨结构。

根据该应用，一些典型结构是可能的：

单阶段或“自由提升”动作：叉子的高度可以在立柱延伸之前抬升；

两个阶段（双阶段）：立柱具有两部分，一个不能移动的外侧部分（固定立柱结构）以及一个抬升和托举叉架和叉子的内侧部分（活动立柱结构）；

三个阶段（三阶段）：立柱由三部分组成（一个固定的外侧结构和两个活动的内侧轨道）。这两个内侧部分随着立柱的抬升由外侧向内侧抬升。

立柱是液压操作的且由汽缸和互锁的轨道组成，用于进行抬升和下降操作。此外，提供有叉子，叉子是与负载接合的L形构件。叉子的后侧垂直部分附接至叉架，且前侧水平部分插入负载或插入到负载下面，通常是托板。最后，带驾驶员座椅的舱室设置有控制所有机器功能的踏板和开关。

通常，通过液压致动器来执行对负载的提升。液压电泵向液压回路（管道、阀门、分配器和致动器）提供加压液体（油），从而组成也通过液压汽缸提升负载的系统。然而，这种液压系统的效率低。根据该液压解决方案，效率的估计与以下部件的效率有关：

电泵马达：80%；液压泵：85%；液压阀：90%；软管：95%；液压活塞：90%。这给出的总效率为η=0.8×0.85×0.9×0.95×0.9=0.52，对应于52%。

发明内容

针对现有技术中所存在的问题，本发明的目的在于提供一种更加节能高效的提升系统。

通过根据权利要求1的升降装置来解决上述问题。根据本发明的第一方面，根据权利要求1的升降装置包括（图6和图7）：固定立柱结构；相对于固定立柱结构可移动的活动立柱结构；至少一个传动装置，诸如链或主动驱动带（positive drive belt）或齿形带或齿条；以及负载承托装置，尤其是叉状负载承托装置，连接至该至少一个传动装置并配置为承托负载；其中，该至少一个传动装置活动地连接至活动立柱结构，同时被配置为沿闭合环路移动，闭合环路相对于活动立柱结构是固定的。

其有益效果在于，提升负载能够以两种方式执行。第一种方式是与负载承托装置连接的传动装置或传动装置系统的运动。通过移动传动装置，例如，通过使其绕一个或多个驱动齿轮和一个或多个导向齿轮转动，可以提升负载。（图6和图7）

可以通过相对于固定立柱结构提升活动立柱结构来执行另一种负载的提升。具体地，升降装置可以被配置为将这两个提升动作衔接。例如，这两个提升动作可先后执行。这种传动装置与活动立柱结构连接但不与固定立柱结构连接的实施方式在第一运动阶段被称为“自由提升”。

根据本发明的升降装置不涉及任何液压系统，并因此避免了这种液压系统通常具有的低效率。

根据本发明，根据升降装置的一个实施例，该升降装置可以包括用于驱动至少一个传动装置的装置。这是用于通过驱动并因此移动该至少一个传动装置来提升负载的一个尤其便利的实施方式。（图1）

根据另一实施例，该升降装置可以被配置为在第一阶段通过沿环路移动传动装置并同时提升连接至该至少一个传动装置的负载承托装置来提升负载，并且，升降装置可以被配置为在第二阶段通过提升活动立柱结构来提升负载。（图6）

根据该升降装置的又一实施例，活动立柱结构在第一阶段期间固定，且该至少一个传动装置可在第二阶段期间沿环路固定。根据该实施方式，提升步骤被分为两个不同的动作。首先，通过驱动传动装置并保持活动立柱结构固定来提升负载承托装置，然后，当传动装置的提升动作到达一定限度时，通过相对于固定立柱结构提升活动立柱结构来进一步提升负载承托装置。（图6）

根据又一实施例，活动立柱结构包括用于在第一阶段结束时阻止负载承托装置与活动立柱结构之间的相对运动的止动挡板。这是用于将两个提升阶段分开的简单的实施方式。

根据另一实施例，升降装置还包括用于驱动该至少一个传动装置的至少一个驱动齿轮，驱动齿轮附接至固定立柱结构。根据该实施例，例如，驱动齿轮的轴可由固定立柱结构支撑以用于在该至少一个传动装置上施加作用力。尤其是与一个或多个保持辊配合时，这提供了一种有效的提升机构。（图6）

根据又一实施例，该升降装置还可包括用于提供该至少一个驱动齿轮与该至少一个传动装置之间的啮合连接的一个或多个保持辊。通过使用一个或多个保持辊，驱动齿轮与该至少一个传动装置的相互作用能够被固定，且这允许动力传输。

还通过根据权利要求6所述的升降装置来解决上述的问题。根据第二方面，本发明提供了一种升降装置，包括（图3和图4）：固定立柱结构；相对于固定立柱结构可移动的活动立柱结构；至少一个传动装置，其中，该至少一个传动装置的一端附接至固定立柱结构，并且该至少一个传动装置活动连接至活动立柱结构；以及负载承托装置，尤其是叉状负载承托装置，连接至该至少一个传动装置并被配置为承托负载。

根据本发明的升降装置的这一实施方式对于重负载应用尤其有用，这是因为强有力的马达可以用于驱动该活动立柱。传动装置响应于活动立柱结构的运动而移动。

根据一个实施例，该升降装置还可包括用于驱动活动立柱结构的装置。在该实施方式中，活动立柱被驱动，而传动装置未像本发明的第一方面那样被驱动。当提升活动立柱结构时，与之活动连接的至少一个传动装置也移动，从而提升负载承托装置。特别地，该至少一个传动装置可通过至少一个导向齿轮连接至活动立柱结构。

根据又一实施例，该升降装置可被配置为通过同时移动活动立柱结构和该至少一个传动装置来提升负载。

根据第一方面和第二方面，根据另一实施例，该升降装置还可包括：刚性连接至活动立柱结构的至少一个齿条，尤其是齿轮齿条；以及与该至少一个齿条啮合并用于驱动该至少一个齿条的至少一个齿条齿轮。特别针对第二方面，这提供了活动立柱结构与对其进行驱动的装置的相互作用的简单设备。（图3和图4）

根据又一实施例，该升降装置可包括至少一个导向齿轮，其中，该至少一个导向齿轮附接至活动立柱结构并配置为引导该至少一个传动装置。

根据第一方面的另一实施例及其扩展实施例，该升降装置可包括附加活动立柱结构和用于提供该附加活动立柱结构与固定立柱结构之间的连接的附加传动装置系统，尤其是配置为因此实施第三提升阶段。（图8）

根据又一实施例，该升降装置还包括电动马达，用于在提升阶段期间为提升负载承托装置提供动力，尤其是用于驱动该至少一个齿条齿轮或用于驱动该至少一个驱动齿轮，更具体地，其中，通过轴由电动马达驱动该至少一个传动装置，且该至少一个驱动齿轮连接至该轴。

根据另一实施例，该电动马达可配置为在具体的工作条件下产生电能：在下降阶段期间，电动马达以再生模式工作（如发电机）并提供电能以便为该升降装置的电池充电，或者其中，该电动马达连接至电制动器。控制装置对活动部分组件进行制动，且有时也对负载进行制动。

根据又一实施例，该升降装置可包括连接至电动马达的外摆线齿轮箱，其中，外摆线齿轮箱的外部环形齿轮与刚性连接至提升结构的固定部分的齿条啮合（图12），并且其中，外摆线齿轮箱的至少一个行星齿轮与轴连接，至少一个驱动齿轮附接至该轴上，该至少一个驱动齿轮与传动装置系统啮合，具体地，其中，分别对由外部环形齿轮和该至少一个行星齿轮所产生的扭矩进行计算，以在第一阶段、自由提升运动（图10，截面A-A）中提供对负载承托装置的提升，且在第二阶段（图11，截面B-B）提供对负载承托装置和活动立柱结构的共同提升。在该结构中并且在该第二阶段运动中，带有外摆线齿轮箱减速系统的电动马达M和活动立柱结构一起移动。

本发明也提供了包括根据本发明或本发明的其中一个实施例的升降装置的升降运送车，特别是包括用以驱动该升降运送车的一个或多个轮子的另一电动马达或内燃机。

根据第三方面，本发明提供的升降装置包括（图1和图2）：固定立柱结构；至少一个传动装置；以及负载承托装置，尤其是叉状负载承托装置，连接至该至少一个传动装置并配置为承托负载。其中，该至少一个传动装置活动连接至固定立柱结构同时被配置为沿闭合环路移动，闭合环路相对于固定立柱结构固定。

第三方面的实施例，例如可以如本发明的第一方面以及相应的实施例所描述的那样实施传动装置的驱动。

本发明的其它特征以及优点将在下面参照附图进行描述，附图示出的仅仅是本发明的实施例的实例。所示出和描述的特征可以适当地彼此结合，尤其是与发明的电动升降装置及其扩展实施例的特征。

根据如上所述的本发明，该至少一个传动装置可以是至少一个主动驱动带或至少一个齿形带或至少一个链或至少一个齿条。然而，仅仅作为实例，下面的实施例包括用于该至少一个传动装置的至少一个传动装置链。

附图说明

图1和图2示出了本发明的第一实施例的“自由提升”结构的侧视图和正视图。

图3示出了本发明的第二实施例的侧视图。

图4和图5示出了本发明的第三实施例的两个阶段结构（双阶段）的侧视图和后视图。

图6和图7示出了本发明的第四实施例的具有自由提升的两个阶段结构（双阶段）的侧视图和正视图。

图8示出了本发明的第五实施例的具有自由提升的三个阶段结构（三阶段）的侧视图。

图9至图12示出了本发明的第六实施例。

图13示出了传动装置与叉架之间的可能的柔性连接。

具体实施方式

附图中的参考标号表示如下：

100驱动齿轮/驱动链齿轮

105导向齿轮/导向链齿轮

110传动装置（链或主动驱动带或齿形带或齿条）

120叉架

130叉子

140带有齿轮箱的电动马达

150固定立柱结构

160活动立柱结构

165齿条齿轮

170齿条

180保持辊

190电制动器

200止动挡板

210传动装置挂钩/链挂钩

215外摆线减速齿轮箱

220外摆线齿轮箱的连接至电动马达的小齿轮

230外摆线齿轮箱的直接地或通过轴和附加件245连接至驱动齿轮的行星齿轮

240外摆线齿轮箱的连接至齿条或连接至齿条齿轮的环形齿轮

245驱动齿轮/连接至链的链齿轮

250平垫圈

260叉架连接装置

270负载

图1和图2描述了本发明的最简单的实施例，一种典型的“自由提升”结构，在该结构中，例如，带有电制动器EF和齿轮箱R的电动马达M通过轴S和一个或两个驱动齿轮100来驱动一个或多个传动装置（链或主动驱动带或齿形带或齿条等）110，从而使放置在叉子130上的负载270提升。具体地，其中一个齿轮作为“驱动齿轮”100，另一个作为导向齿轮105。传动装置沿环路绕导向齿轮移动，其中，叉架连接至传动装置110的每一端。

图3示出了无“自由提升”选择的立柱的操作原理，其中，叉子的最大高度大约为固定立柱结构（或柱）高度的两倍。在该解决方案中，当提升负载L时，可移动立柱（活动立柱结构）160也被提升，因此增加了整个提升系统的高度。该系统通过带有齿轮箱的电动马达进行运转，从而通过齿条齿轮来驱动提升可移动立柱160的齿条。齿条刚性连接至可移动立柱160。

图4和图5分别提供了具有两个阶段结构（双阶段）的同一构思的不同实施方式的侧视图和后视图。

图6和图7示出了具有“自由提升”作为第一个动作的两个阶段结构的提升系统的解决方案的侧视图和正视图。在第一提升阶段，根据自由提升运动，固定立柱结构和活动立柱结构之间无相对运动；优点在于，该提升结构的总体高度不会增加。当叉架120撞击到止动挡板200并停止时，传动装置110将以相同的速度提升叉架120和可移动立柱160。这是第二个提升阶段，在该阶段期间，负载L被提升到高达几乎为固定立柱两倍的高度。

图8示出了具有“自由提升”作为第一个动作的三个阶段结构的提升系统的解决方案的侧视图。如果与两个阶段结构相比，该升降装置包括附加活动立柱结构160和附加传动装置。

对叉架120的夹紧系统和传动装置110准确地分析，以允许通过驱动齿轮100和保持辊或多个保持辊180的过渡。图13示出了一种可能的实施方式的实例，其不具有限制性和约束性。

图9、图10、图11和图12示出了本发明的另一可能的实施例。电动马达M和齿轮箱R（如果必需）驱动外摆线齿轮箱（参照图9），该外摆线齿轮箱被设计为产生不同的输出扭矩以产生动作序列：在提升阶段期间，叉架120首先移动，然后可移动立柱160移动；遵循同一原理，在下降阶段期间，可移动立柱160将首先下降，然后叉架120下降。

具体地，本发明提供了以下实施例：

1）全电动升降装置系统，其通过电动马达和传动装置（参见图6）提升负载，其中，随着传动装置110的受控制的运动，该系统以该两个阶段实例中通过正确的提升顺序来执行“自由提升”的功能（第一步）和完全提升可移动立柱160的功能（第二步）；在无“自由提升”实施方式的情况下，仅具有半圈传动装置110（见图4和图5），该系统执行完全提升叉子130的功能，同时通过固定至可移动立柱160的齿条将该可移动立柱160完全提升至顶部。

2）全电动升降装置系统，由连接至外摆线齿轮箱（参见图9）的电动马达构成，其中，齿轮箱的外部环形齿轮240与刚性连接至该提升结构（参见图12）的固定部分的齿条啮合，并且该齿轮箱的至少一个行星齿轮与轴连接，至少一个驱动齿轮245附接至轴上，该至少一个驱动齿轮与传动装置110啮合，具体地，其中，分别对由外部环形齿轮和该至少一个行星齿轮所产生的扭矩进行计算，以在第一阶段以自由运动提供对负载承托装置120的提升，且在第二阶段提供对负载承托装置和活动立柱结构160的一同提升。

3）实施例1中所定义的升降装置，其具有一个或多个保持辊，即，如图6和图7所示物件180，该物件确保驱动齿轮100与提升传动装置110之间的连接牢固可靠。

4）实施例1和实施例3中所定义的升降装置，其中，单圈传动装置110允许首先提升叉架120以实现“自由提升”这一构思，然后同时提升叉架120和可移动立柱160。

5）实施例1、2、3和4中所定义的升降装置，其中，叉架、可移动立柱结构和配件的下降允许在叉架、可移动立柱和配件在提升动作期间所积累的势能的能量回收。在降下重物的情况下，总的来说，负载和货物也它们自身的势能转化为电能。

6）实施例1、2、3和4中所定义的升降装置，其中，实施传动装置和叉架之间的可移动的柔性连接（图13），从而允许驱动齿轮100与保持辊180之间的过渡。

7）实施例1、2、3、4、5和6中所定义的升降装置，基于三级立柱（图8）的构思，通过附加传动装置实现提升特征。

需要强调的一个重要特征是：在提升阶段期间，电动马达为提升结构的活动件以及负载提供能量，该能量计算为势能W_P：

W_P=Lxh+L1xh1，其中，L为负载，L1为提升结构的一部分，h为负载提升高度，h1为提升结构的一部分的提升高度。

在下降阶段期间，该能量反馈回电动马达，在该操作条件下，电动马达像发电机一样工作，并且再生能量以使能量返回至电源或者例如电池。

根据该利用电动马达和齿轮箱的电动解决方案，可以给出以下部件的估计的效率η：电动马达：80%；减速齿轮箱：95%。因此，总效率约为η：0.8×0.95=76%。

电动马达M通常连接至电力逆变器，该电力逆变器在提升阶段调节到达马达的功率（驱动），且在下降阶段调节发电机反馈回电源或电池的功率（再生）。

上文已描述了优选实施例，很明显，在不背离由所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可以做出各种修改。

Claims (16)

1.一种升降装置，包括：

固定立柱结构（150）；

活动立柱结构（160），相对于所述固定立柱结构（150）可移动；

至少一个传动装置（110），诸如至少一个链或主动驱动带或齿形带或齿条（110）；以及

负载承托装置（120，130），尤其是叉状负载承托装置（120，130），连接至所述至少一个传动装置（110）并被配置为承托负载（270）；

其中，所述至少一个传动装置活动地连接至所述活动立柱结构，同时被配置为沿相应的闭合环路移动，所述闭合环路相对于所述活动立柱结构是固定的。

2.根据权利要求1所述的升降装置，还包括用于驱动所述至少一个传动装置的装置。

3.根据权利要求1或2所述的升降装置，所述升降装置被配置为在第一阶段通过沿所述环路移动所述传动装置并同时提升连接至所述至少一个传动装置的所述负载承托装置来提升所述负载承托装置，并且所述升降装置被配置为在第二阶段通过提升所述活动立柱结构来提升所述负载承托装置。

4.根据权利要求3所述的升降装置，其中，所述活动立柱结构在所述第一阶段期间是固定的，并且所述至少一个传动装置在所述第二阶段期间沿所述环路是固定的；

其中，所述活动立柱结构优选地包括用于在所述第一阶段结束时阻止所述负载承托装置与所述活动立柱结构之间的相对运动的止动挡板（200）。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的升降装置，还包括用于驱动所述至少一个传动装置的至少一个驱动齿轮（100），所述驱动齿轮附接至所述固定立柱结构；

优选地，还包括用于提供所述至少一个驱动齿轮与所述至少一个传动装置之间的啮合连接的一个或多个保持辊（180）。

6.一种升降装置，包括：

固定立柱结构（150）；

活动立柱结构（160），相对于所述固定立柱结构（150）可移动；

至少一个传动装置（110），所述至少一个传动装置的一端附接至所述固定立柱结构，并且所述至少一个传动装置活动连接至所述活动立柱结构；以及

负载承托装置（120，130），尤其是叉状负载承托装置（120，130），连接至所述至少一个传动装置（110）并被配置为承托负载（270）。

7.根据权利要求6所述的升降装置，还包括用于驱动所述活动立柱结构的装置。

8.根据权利要求6或7所述的升降装置，所述升降装置被配置为通过同时移动所述活动立柱结构和所述至少一个传动装置来提升所述负载。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的升降装置，还包括：至少一个齿条（170），尤其是齿状齿条（170），刚性连接至所述活动立柱结构；以及与所述至少一个齿条啮合并用于驱动所述至少一个齿条的至少一个齿条齿轮（165）。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的升降装置，还包括至少一个导向齿轮，其中，所述至少一个导向齿轮附接至所述活动立柱结构并被配置为引导所述至少一个传动装置。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的升降装置，包括附加活动立柱结构和用于提供所述附加活动立柱结构与所述固定立柱结构之间的连接的附加传动装置系统，尤其是配置为由此实施第三提升阶段。

12.根据权利要求1至9中任一项所述的升降装置，还包括电动马达（140），用于在提升阶段期间为提升负载提供动力，尤其是用于驱动所述至少一个齿条齿轮或用于驱动所述至少一个驱动齿轮，更具体地，通过轴（S）由所述电动马达驱动所述至少一个传动装置，且所述至少一个驱动齿轮连接至所述轴。

13.根据权利要求12所述的升降装置，其中，所述电动马达被配置为并被控制为在下降阶段期间产生电能，具体地，由控制器控制所述电动马达以便为例如电池的蓄电池充电，或者所述电动马达连接至电制动器。

14.根据权利要求12或13所述的升降装置，包括连接至所述电动马达的外摆线齿轮箱，其中，所述外摆线齿轮箱的外部环形齿轮（240）与刚性连接至提升结构的固定部分的齿条啮合，并且所述外摆线齿轮箱的至少一个行星齿轮与轴连接，至少一个驱动齿轮附接至所述轴，所述至少一个驱动齿轮与所述传动装置系统啮合，具体地，对由所述外部环形齿轮和所述至少一个行星齿轮所产生的扭矩进行计算，以在第一阶段提供所述负载承托装置的提升，且在第二阶段提供所述负载承托装置和所述活动立柱结构的提升。

15.一种升降装置，包括：

固定立柱结构；

至少一个传动装置；以及

负载承托装置，尤其是叉状负载承托装置，连接至所述至少一个传动装置并被配置为承托负载；

其中，所述至少一个传动装置活动连接至所述固定立柱结构，同时被配置为沿闭合环路移动，所述闭合环路相对于所述固定立柱结构是固定的。

16.一种升降运送车，包括根据权利要求1至15中任一项所述的升降装置。