CN104854018B - 具有舵杆的机动化货车 - Google Patents

Abstract

本文描述一种具有舵杆的机动化货车诸如托盘运输机或叉车，其具有舵杆控制的转向轮(14)，该转向轮(14)由具有相关联的转向马达控制器的马达转向。在正常操作模式中，当舵杆相对于底盘旋转以将货车转向时，转向马达控制器检测舵杆的移动，并且输出控制信号以致使转向马达将车轮转向，使得其以固定的预定偏移(其可以为零或非零)跟随舵杆角。在重对齐操作模式中，控制器可改变预定角度偏移，并且控制器可优选地将车轮与舵杆或与底盘的轴线对齐。在操作员和舵杆偏移到货车侧面的情况下，货车可更容易地被操纵进入和离开紧凑空间。也可通过将舵杆和车轮退耦使舵杆从车轮手动地偏移，并由此改变用于随后操作的预定偏移。

Description

具有舵杆的机动化货车

技术领域

本发明涉及具有舵杆控制的转向轮的机动化货车。本发明尤其但不专门地可应用于步行者操作的托盘运输车、叉车和拣选车。

背景技术

许多物料在仓库中存储在托盘上，该托盘在地面上或在货架上高于地面。在托盘装载的物料之间的通道允许步行者操作的叉车的操作员选择他们需要的任何托盘。然而，通道需要具有某个最小宽度以允许货车的不受约束的操作。这现在参考图1a和图1b描述。

图1a是传统的步行者操作的叉车的示意俯视平面图。货车包括底盘10，该底盘10具有分别在左右的不可转向的非驱动前轮12L、12R，以及相对于前轮布置在中间但向后移置的可转向后驱动轮14。底盘10承载传统的提升机构诸如桅杆16和提升叉18。在具有舵杆的一些货车中，提升爪由提升平台替代。后轮14通过机械的、液压的、电气的或其他的耦合被直接或间接连接到转向舵杆20。由步行操作员24从安装在舵杆20自由后端处的舵杆头部22控制货车。牵引马达(图1a和图1b中未示出)在舵杆头部22上的手动可操作的控制构件(同样未示出)的控制下，在前向和反向上绕水平转轴26驱动可转向的后轮。

后轮14可通过由舵杆20的旋转绕基本垂直的轴线旋转来转向。在舵杆20和后轮14之间的连接使得当舵杆20旋转通过某个角度时，后轮14跟着旋转通过某个角度，以致后轮14总是与舵杆20成一条直线；即，后轮14的水平转轴26总是正交于包含舵杆20的垂直面。

如上描述的传统的步行者操作的叉车通常在两个平行的行32的托盘装载的产品之间的通道30(图1b)中操作。为拾取任何特别托盘，货车需要初始定位在到行32的直角，其中舵杆20直接延伸到后面，如图1b所示。这意味着通道30必须具有等于货车总长度的最小宽度W。所需的转向空间S是必需的但显著浪费存储空间。

发明内容

根据本发明，提供一种具有舵杆的机动化货车，其包括：

(a)具有多个接地轮的底盘，该多个接地轮中的至少一个是可转向的以将货车转向；

(b)用于驱动车轮中的至少一个以将货车移动越过地面的驱动马达；

(c)可旋转地连接到底盘的舵杆，其可从一侧摆动到另一侧以将货车转向；

(d)用于变更转向轮的角度的转向马达；

(e)转向马达控制器，其在正常操作模式中接收舵杆角的指示作为输入，并且响应于此输出控制信号到转向马达以变更转向轮的角度，使得在舵杆和转向轮之间的角度维持预定角度偏移；

其中在舵杆和转向轮之间的角度偏移可调整，并且经调整的角度偏移随后用作预定角度偏移。

这允许和其中舵杆与驱动轮固定对齐的传统货车相比更大的操纵性。其进一步允许在舵杆以相当的量偏移的情况下，诸如在操作员和舵杆偏移到货车侧面的情况下，货车向前或向后笔直驾驶。

转向马达控制器可与转向马达是整体的或与其分离。其可以硬件、固件或以在合适的处理设备上运行的软件实施。其可以实施为可 编程的或可任务专用的逻辑电路。在使用编程实施转向马达控制器的情况下，编程在其上运行或其中被编程的设备可执行涉及或不涉及转向的另外功能。

优选地，在重对齐操作模式中转向马达控制器进一步可操作以将车轮转向以使改变所述预定角度偏移。

特别地，通过允许重对齐操作模式，舵杆可偏移转向方向，或以另一方式观察，当舵杆偏移一侧定位时，受转向轮可沿不同轴线重对齐。

特别优选实施例容许受转向轮与受关注的两条主轴线中的任一条自动对齐，该两条主轴线即舵杆轴线和货车底盘主轴线，也就是说法向前-后轴线或在中间转向位置时舵杆沿其对齐的轴线。

优选地，因此，在所述重对齐操作模式中，转向马达控制器可操作以将所述预定角在以下两个角度之间改变(i)零舵杆角，其中车轮平行于舵杆对齐，以及(ii)零底盘角，其中车轮平行于底盘的轴线对齐，并且以与在重对齐操作模式期间舵杆从底盘偏移的角度相同的角度从舵杆偏移。

如上提到，底盘的轴线优选是当舵杆在中间转向位置时由舵杆轴线限定的轴线。其可以是前-后轴线、左-右轴线、由在货车上(例如在托盘运输车或叉车等上)设置的叉子限定的轴线。

优选地，转向马达控制器接收相对于底盘、转向轮或转向马达中的一个或多个的舵杆角的指示作为输入。

进一步地，优选地，转向马达控制器接收相对于底盘、舵杆或转向马达中的一个或多个的转向轮的转向角的指示作为输入。

所接收的舵杆角指示可以是绝对测量值或可以是角度已经以所检测量改变的指示。

优选地，货车进一步包括一个或多个传感器的角度传感器系统，该传感器检测并输出在舵杆、转向轮、转向马达和底盘中的两个或更多个之间的相对角度的一个指示或多个指示。

任何合适的传感器系统可用来提供所需的输出。优选地，传感器系统包括感测在两个或更多个部件之间的相对角度的一个或多个旋转编码器。本领域技术人员应认识到如果例如转向马达固定到底盘并且提供两个角度传感器，其中一个传感器提供受转向轮相对于马达外壳的角度，并且另一个传感器提供在舵杆和电动机外壳(或底盘)之间的角度，那么将在舵杆和受转向轮之间的相对角度计算为通过偏移来调整的角度的和或差是简单的。

进一步地，优选地，由所述角度传感器系统输出的所述一个指示或多个指示向转向马达控制器提供信息，以在所述重对齐操作模式期间确定在舵杆与转向轮之间的角度和/或在转向轮与底盘之间的角度。

更优选地，当所述转向马达控制器操作以将所述预定角度改变成零舵杆角时，其从角度传感器系统接收信息作为输入以足以确定在舵杆和转向轮之间的角度，并且当所述转向马达控制器操作以将所述预定角度改变成零底盘角时，其从角度传感器系统接收信息作为输入以足以确定在转向轮和底盘之间的角度。

驱动马达优选地可操作以驱动受转向轮。其是可操作的，无关于车轮是否与舵杆或底盘对齐或一些其他对齐。其可任选地在重对齐操作模式期间关闭但这不是关键的。

在优选配置中，底盘支撑在后端的舵杆并且支撑在前端的叉子，并且受转向轮在后端，其中一个或多个不受转向的车轮(其可以是受驱动的或不受驱动的)在前端。

特别优选配置是三轮货车，其具有不受驱动并且不受转向的两个 前轮，以及单个受驱动的、受转向的后轮，该后轮通常定位在舵杆转轴下面。

舵杆转轴优选是垂直的，或包括基本垂直的分量(距水平面>45度，更优选地>60度，甚至更优选地>75度，并且最优选地距水平面85到90度)，使得当舵杆绕轴线旋转时，其侧向摆动并且不简单地垂直(如同其绕水平轴线摆动)。

在优选实施例中，舵杆在其自由端处具有舵杆头部，舵杆头部具有当致动时进行重对齐操作模式的一个或多个手动控制装置。

在特别优选实施例中，手动控制装置可在至少两个状态，即零舵杆角和零底盘角之间选择，如上描述。

优选地，当转向马达控制器在所述重对齐操作模式中时，舵杆从转向轮退耦。

优选地，当在所述重对齐操作模式中的转向马达控制器已完成将车轮转向以改变所述预定角度偏移时，转向马达控制器回到所述正常操作模式，以基于在重对齐模式中实现的新的预定角度偏移将所述车轮转向跟随舵杆。

重对齐操作模式可通过存储新的预定角度偏移来实施，然后转向马达在正常转向操作中通过将实际偏移与新的存储偏移匹配来实施该新的预定角度偏移。

在本发明的进一步的独立方面中，提供一种具有舵杆的步行者操作的机动化货车，其具有舵杆控制的可转向驱动轮，其中舵杆可选择性地从驱动轮退耦和重耦到驱动轮，以允许舵杆独立于驱动轮的转向角旋转，借此舵杆可固定在相对于驱动轮不同的角位置。

这允许和其中舵杆与驱动轮固定对齐的传统货车相比更大的操纵性。

优选地，驱动轮机动化并可用与车轮对齐的多干和偏移驱动轮驱动方向的舵杆驱动。

这允许货车在紧凑空间诸如仓库通道中操纵，其中操作员和舵杆处于偏移角。特别地，在舵杆偏移并且操作员面向侧面而不是与驾驶方向成一条直线的情况下，货车可向前或向后驾驶进入或离开装载空间。

在优选实施例中，舵杆在其自由端处具有舵杆头部，舵杆头部具有手动可操作的控制构件，该控制构件当放置在一个状态时将舵杆从驱动轮退耦，并且当放置在第二状态时将舵杆重耦合到驱动轮。

货车优选地具有用于变更驱动轮的转向角的转向马达。

进一步地，优选地，货车具有转向马达控制器，其接收舵杆角的指示作为输入，并且其输出控制信号到转向马达以根据舵杆角的已检测改变来改变转向角。

优选地，当舵杆从驱动轮选择性地退耦时，舵杆角的改变不作为输入被接收，或不转换成到转向马达的输出控制信号。

货车优选地进一步包括舵杆角传感器，其感测舵杆相对于具有舵杆的货车的驱动轮和底盘中的一个的角度，并且其提供所述角度的指示作为到转向马达控制器的输入。

货车优选地进一步包括操作员转向控制装置以选择性地利用转向马达并变更相对于舵杆的转向角。

在优选实施例中，转向马达控制器可操作以接收在舵杆和驱动轮之间的特定角度关系的选择作为输入，并且输出控制信号到转向马达以将转向角改变成所述选择。

优选地，货车具有特定控制输入以使得能够选择在舵杆和货车之 间的特定角度关系。

优选地，转向马达控制器可操作以接收当前转向角的指示作为输入，并将当前转向角与存储在转向马达控制器可访问的存储器或寄存器中的期望角度比较，并且输出控制信号到转向马达以将转向角改变成匹配所述期望角度。

优选地，货车进一步包括所述存储器或寄存器。

进一步地，优选地，当舵杆重耦到驱动轮时，重设所述期望角度以匹配当前检测角度。

转向马达控制器可实施为被设计成实施上面归结于其的功能或每个功能的硬件控制电路，或功能性可在逻辑电路或可编程逻辑或执行任何合适代码格式的软件指令的处理器中实施。在存储器或寄存器用来存储期望角度的情况下，该存储器或寄存器可与控制电路、逻辑或处理器是整体的，或可与控制电路、逻辑或处理器分离并可由它们访问。

优选地，舵杆可从驱动轮偏移75度角或更大，更优选地，偏移90度或更大。

具有舵杆的机动化货车可优选地是叉车、托盘运输车或拣选车。

还提供了一种操纵具有舵杆的机动化货车的方法，其包括以下步骤：

(a)用与货车的转向轮基本对齐的舵杆在通道内驾驶货车；

(b)将货车的前端邻近货车将要沿通道被操纵进入的空间定位；

(c)调整在舵杆和转向轮之间的角度偏移，使得转向轮以大于45度从舵杆的直线偏移；以及

(d)将货车前部驾驶进入所述空间中，同时维持在转向轮和舵杆之间的大于45度的偏移。

“基本对齐的”意味着车轮充分与舵杆对齐以便感觉到其能够转向，即其不需要精确对齐。

步骤(c)和(d)的另选步骤是在步骤(c)中，舵杆以舵杆末端与货车后部齐平或在货车后部前面，并且车轮然后与底盘的主轴线对齐所需的角度至少相等的角度从中间转向位置偏移，这限定在舵杆和车轮中间的偏移角，该偏移角在货车前部驾驶进入空间时被维持。

优选地，在步骤(a)和(b)中，所述车轮与舵杆的直线在10度或更小、更优选地5度或更小并且最优选地3度或更小之内对齐。最优选地，在转向马达和控制器的控制限制内，车轮跟随与舵杆基本相同的角度。

优选地，在步骤(c)和(d)中，转向轮以60度或更大，更优选地80度或更大从舵杆的直线偏移。该方法的特别优选实施方式具有当车轮与底盘对齐，并且舵杆以足够使舵杆末端与货车车体的最后点齐平或在该最后点前面的量旋转时被限定的偏移。

附图说明

现在参考附图举例描述本发明的实施例，在附图中：

图1a和图1b(先前描述)是传统的步行者操作的叉车的示意俯视平面图。

图2a和图2b是当根据本发明的具有舵杆的机动化货车通过一连串通常操作在通道中操纵时，该机动化货车的实施例的示意俯视平面图。

图3a到图3c是图2的货车的转向机构的透视图。

图4是用于图2的货车的控制电路的框图。

图5是当处于“与舵杆对齐”模式时，用于根据本发明的具有舵杆的机动化货车的转向马达控制器的操作的流程图。

图6是当处于“与底盘对齐”模式时，用于根据本发明的具有舵杆的机动化货车的转向马达控制器的操作的第二流程图。

图7a到图7f是根据本发明的具有舵杆的机动化货车的另一实施例的示意俯视平面图，以及一系列通常操作。

图8到图11是详述在各种操作模式中的转向控制器的操作的流程图。

图12是用于叉车的控制电路的框图。

具体实施方式

在附图中，相同参考号用于相同或等效部件。

参考图2a和图2b，步行者操作的叉车或托盘运输车在表示为1、2、3、4、5的五个位置相继示出(为连续性，位置3在图2a的结束和图2b的开始连续示出)为其被操纵进入两行托盘装载产品之间的通道30中的空间11中。货车通常具有与上面关于图1a和图1b描述相同的配置，并因此类似零件诸如底盘10、舵杆20、转向轮14等通过类似参考号表示并且不需要再次具体描述。

通道具有不比货车的长度加上其载荷13的长度大得多的宽度，如从图2a和图2b中的位置3可见。然而在空间11不容许具有舵杆的传统货车操作的情况下，货车可以容易操纵进入和离开此空间。

在位置1(图2a中货车的最左图像)中，货车在正常操作模式中操作，其中可转向后轮与舵杆20的轴线对齐。以传统方式，操作员操纵货车到其中载荷13几乎与空间11对齐的位置2(中心位置， 图2a)，并然后操纵货车到位置3(图2a的最右位置和图2b的最左位置)。

尽管传统货车可操纵进入位置3，但其不可驾驶进入空间11，因为车轮14的转向方向垂直于行进的期望方向。

然而，图2a和图2b的货车具有将车轮和舵杆之间角度改变成非零偏移的功能性。特别地，该角度可改变成其中该角度与底盘的主前后方向平行对齐的角度，这是相对于底盘的位置，如位置4所示(中心，图2a)。相同轴线也可限定为其中舵杆在中间转向位置的轴线(见于位置1)，或由叉子的方向限定的轴线。

可使用将车轮相对于底盘和/或舵杆转动的转向马达，或使用与选择性地将舵杆从车轮退耦和将舵杆重耦到车轮的机构组合的渐进动作来改变偏移角，这两者均在下面描述。

在到达图4所示的位置时，操作员现在处于货车旁边，其中舵杆20从车轮14偏移约90度(其可以更大或更小)。舵杆头部再次具有驾驶控制装置，该驾驶控制装置在激活时允许货车向前或反向驾驶，包括舵杆偏移时。因此，操作员利用向前驾驶，并且货车的前部与其载荷13进入载荷可在其中卸载的空间11。

角度不需要是90度。对于在其最小可操作通道宽度内工作的货车，舵杆需要旋转，使得舵杆末端和舵杆头部与货车车体的最后点齐平或在该最后点前面，如在位置3可见。根据货车布局，该最小量的旋转可显著小于或大于90度。

在位置4和5不需要舵杆变直，并且通过将舵杆从一侧转向到另一侧，货车的转向可以正常方式调整并精细调节。转向马达照常响应，即当舵杆绕其轴线15顺时针旋转约5度时(见于位置3，图2b)，转向马达同样将车轮14顺时针旋转5度，使得车轮继续跟随舵杆，但有距法线的不同角度偏移，即在此情况下是约90度的非零角。

从行中移除托盘或载荷相反地实现。空货车被操纵进入行以使用已描述的步骤接合并拾取载荷。在操作员和舵杆在货车旁边(位置5)的情况下，货车反向驾驶回到货车后面的行(位置4)。转向轮然后旋转到其中该转向轮与舵杆对齐的位置，并且这可再次手动完成或使用转向马达完成，并且转向马达可与舵杆自动对齐，或在转向马达的操作员控制下与舵杆对齐。当车轮和舵杆对齐时(位置3)，操作员自由操纵货车回到位置2和1。

图3a到图3c示出货车的牵引马达、转向马达和相关联部件。仅示出这些部件安装在其上的货车底盘10的一小部分，但货车的剩余部分如上描述。

后轮14在舵杆头部22上的控制构件(未在图3a到图3c中示出，但在下面关于图8示出并描述)的控制下由牵引马达50在前向和反向上驱动，如前描述。这是众所周知的。尽管优选驱动后轮，但另外的或另选的车轮可代替地受驱动。

通过将车轮14绕垂直轴线旋转来调整后轮14相对于底盘10的转向角——这通过转向马达52实现。转向马达优选是所示的实施例中的电动机，但同样可以是液压的、气动的或任何其他合适类型的马达。

传感器54确定舵杆20相对于底盘10的角位置。转向马达控制器60响应于传感器54致动转向马达52，使得后轮14以与舵杆20相同的角度并在与舵杆20相同的方向上绕垂直轴线旋转。即，后轮14相对于底盘10的转向角随着舵杆20相对于底盘10的前后方向的角度以相同的量并在相同的旋转方向上增大或减小。因此维持在舵杆20和后轮14之间的先前设定的任何角度偏移。

图3a示出当舵杆20与后轮14成一条直线，即偏移角为零时的转向机构，图3b示出当舵杆20和后轮14之间偏移角为45度时的转向机构，并且图3c示出当偏移角为90度时的转向机构。

接下来参考图4，图3a到图3c所示的转向部件的示意图示为框图。当使用传统操作员控制装置(未示出)由牵引马达50驱动车轮14时，车轮14在轴线26上旋转。绕垂直轴线的转向由转向马达52在转向马达控制器60控制下实现。如先前描述，相对于底盘的舵杆角作为来自舵杆角传感器54的输入被提供。

舵杆角传感器可以是其输出有效允许转向马达传感器确定舵杆相对于底盘轴线的绝对角度，或确定舵杆绕其转轴旋转时的舵杆角的改变的任何传感器。因此，在舵杆角传感器是旋转编码器的情况下，其可具有作为绝对编码器或相对编码器已知的类型。传感器可以是数字的(例如，机械的绝对传感器)、光学的(诸如由图案盘分开的光源和检测器)、磁性的(例如，使用霍尔效应传感器感测盘片上磁化材料的条带)或模拟的(诸如同步器、解算器、旋转多变差接变压器(RVDT)或旋转电位计)。

进一步的角度传感器61设置在转向马达上，其感测来自马达的输出轴相对于马达外壳(并因此相对于外壳安装到的底盘)的角度(并因此感测安装在该轴上的转向轮的角度)。

还示出包括“与舵杆对齐”按钮63和“与底盘对齐”按钮65的操作员控制装置，这些按钮通常设置在舵杆头部上例如在图3a到图3c中40所示的位置处。

图5和图6图解特别优选实施例中转向马达控制器的操作，其允许操作员进行两个模式中的任一个，以在一个模式中将受转向轮与舵杆的轴线自动对齐，或在另一模式中将受转向轮与底盘的主前-后轴线对齐(即，根据操作员选择按钮63或65，在图2b中从位置2到位置3，反之亦然)。图5示出控制器在系统起动时和在“与舵杆对齐”模式时的操作，而图6示出控制器在“与底盘对齐”模式中的操作。

在图5中，在步骤200，控制器60在正常操作模式中起动，并且在步骤202，控制器默认保持转向轮与舵杆对齐。

在步骤204，控制器在其可访问的内部或外部寄存器或存储器(未示出)中存储预定角度偏移，该预定角度偏移初始设定为零并且总是在控制器回到“与舵杆对齐”模式且图5的流程图重启时重设为零。这意味着控制器经配置保持车轮14与舵杆20对齐，即具有零度偏移，例如图2a中位置1、2、和3所示。

控制器在初始化或重设存储值为零后，在反馈环路中操作。该环路可通过操作员按压“与底盘对齐按钮”在任何点中断。为流程图图解的目的，在步骤206，该中断在每次重复由控制器指示，做出检查以查看是否已操作按钮65。在实际操作中，在步骤206中用于正常转向的反馈环路不可为该输入明确检查，因为该反馈环路经配置接收中断信号，并且转向反馈环路包括如现在描述的步骤208、210、212。

在步骤208中，接收来自舵杆角传感器和车轮角传感器的输入。在优选实施例中，每个传感器返回电压值，该电压值从在旋转的一个极限处的最小值通过在(分别地，舵杆或车轮的)中间直前位置处的中点变更为在另一旋转极限处的最大值。如先前指示，该类型的传感器简单地是可使用的一个选项。数字传感器或其他模拟传感器也可提供输入，该输入关于舵杆或车轮相对于彼此、相对于底盘或相对于货车的任何其他部件或外部环境的旋转的绝对位置和量。来自两个传感器的输入适当地彼此校准，使得控制器可将每个输入解释为指示舵杆或车轮在其相对于底盘定位的角度，并且通过简单比较或减法，解释为指示舵杆或车轮相对于彼此定位的角度。

在步骤210中实行该比较，并且将角度之间的差与在此情况下为零的已存储偏移比较。如果舵杆和车轮以零角偏移，则不需要动作，并且过程然后回到步骤206和208。然而如果存在失配，那么在步骤212中，转向马达具有输出以将车轮旋转直到角度匹配。

转向通过操作员将舵杆绕其垂直轴线转动来实现。这导致控制器检测并校准所检测的舵杆角和车轮角之间的失配。因为该过程在反馈 环路中操作，所以除舵杆剧烈移动的情况之外车轮应紧密跟随舵杆，并且操作员不必注意任何可感知的滞后。

因此在正常操作模式中，并且当与舵杆对齐功能有效时，在转向马达控制器的引导下，转向马达将车轮旋转以“跟随”舵杆。控制器继续尝试维持车轮和舵杆之间的预定零度偏移。

现在，假设舵杆与车轮对齐，即存储在存储器中的预定偏移角为零，我们接下来观察，如在操作员寻求将车轮旋转使得其不再与舵杆对齐(位置3)而是与底盘对齐(位置4)时发生的操作员按压“与底盘对齐”按钮65时会发生什么。如图6的步骤206中指示，这中断正常转向操作并且控制器代替地开始实施图6的过程。

在图6中，在步骤214，与底盘对齐模式有效。尽管没有在图6中示出，但安全检查可在实施与底盘对齐操作之前实行。如果货车在其不能安全改变受转向轮角(这可以是马达速度的函数，并且任选地可以是当前舵杆角的函数)的速度移动，那么与底盘对齐的命令可以忽略，并且过程可以回到图5。然而，假设货车在安全速度，即低速或停止，则控制器首先将车轮与底盘轴线再次重对齐，并然后允许正常转向但有舵杆从车轮的偏移。

因此，在步骤216中，控制器检测车轮角(相对于底盘)。在大多数情况下，当该检测发生时车轮当前与舵杆对齐，并且舵杆处于到主前后底盘轴线的非零角。在步骤218，转向控制器通过利用转向马达将车轮重对齐，直到来自车轮角传感器的输入指示相对于底盘的零角。在这点上，舵杆可保持在相同位置或可已由操作员以较小或较大的量移动。在任一情况下，在步骤220，一旦车轮和舵杆轴线对齐，则检测到相对于底盘的当前舵杆角，其中意图现在将车轮的转向以该偏移锁定到舵杆。在步骤222，所检测角度(或指示角度的值诸如电压或数字量)存储在控制器可访问的存储器或寄存器中。该值表示假定底盘和车轮对齐，舵杆相对于底盘和车轮的偏移。

一旦实现该对齐，除了不是控制器使用反馈以确保车轮以零度偏移跟随舵杆之外，控制器实际上以与上面关于图5、步骤208、步骤210、步骤212所描述相同的方式工作，图6的进一步操作中的控制器运作，以确保车轮以与在步骤218中转向马达将车轮与底盘对齐时存在的恒定偏移相同的恒定偏移跟随舵杆的转向移动。

关于图5，在步骤224，控制器操作可由检测到“与舵杆对齐”命令而中断。同样，并且没有清晰示出，控制器操作也可由接收进一步的“与底盘对齐”命令而中断。将车轮与底盘对齐并操纵货车的操作员可需要恢复传统转向，在此情况下使用与舵杆对齐命令，或可需要以可能或多或少地更极端的新的偏移，或以到货车车体另一侧的舵杆偏移将车轮与底盘对齐。因此，“与底盘对齐”命令可用来将车轮重对齐，即使货车可以已经在与底盘对齐模式中操作。

假设在步骤224中没有接收此中断，则在步骤226，通过检测舵杆和车轮相对于底盘的角度来继续转向操作。

通过比较和减法，在步骤228，控制器确定舵杆和车轮之间偏移的角度，并检查偏移是否为期望的，即是否等于在步骤222中存储在存储器中的预定偏移值。如是，则不需要转向输出并且过程回到步骤224。然而，如果存在差异，那么在步骤230利用转向马达直到恢复或达到所期望的偏移。

如果在步骤224中控制器检测到再一次选择了与舵杆对齐模式，则过程移回到图5。这具有存储在存储器中的当前偏移角以零度偏移被重写(图5，步骤204)的结果，并然后控制器根据正常转向操作(步骤208、210、212)纠正所检测的舵杆-车轮偏移和期望的零偏移之间的失配。

本领域技术人员应认识到在如在图5中刚好在上面描述的失配校正后，或在图6中的与底盘对齐后，图5和图6中的转向操作以准确相同的方式操作：其具有寻求维持的期望偏移值，并通过移动车轮 以维持期望的预定偏移来回应舵杆输入。当以此方式运作时，据称处于正常操作模式中，并且在将偏移角相对于舵杆或底盘变更为零时，据称处于重对齐操作模式中。

现在参考图7到图12描述进一步的实施例。下面的图7到图12的实施例，以及上面的图2到图6的实施例就以下事实是一致的：在正常操作模式中，控制器控制转向马达维持舵杆和车轮之间预定角度偏移，并且其中在舵杆和转向轮之间的角度偏移可调整，且经调整的角度偏移随后用作预定角度偏移。

尽管调整优选自动发生，如上关于图4、图5和图6与如下关于图11所述，或半自动发生(即，在有动力的转向的情况下但在手动控制下)，如下关于图10所述，但调整也可手动发生，如下关于图7和图9所述。

参考图7a到图7e，步行者操作的叉车的另选实施例具有舵杆20，其可选择性地从后轮14退耦和重耦到后轮14。这允许舵杆20独立于后轮14的选择性旋转，以允许舵杆固定在相对于后轮的不同角位置。如在图7a到图7e中所见，舵杆头部22具有下压按钮(其也可位于位置40并称为下压按钮40)，该下压按钮在按下时将舵杆20从后轮14退耦，并且在保持按下时允许舵杆旋转通过任何所选择角度(在货车的设计限制内)，同时后轮14相对于货车底盘10的转向角保持固定。当操作员24已将舵杆移动到距后轮14的期望角度偏移时，按钮40释放并且舵杆20重耦到后轮。从此，直到按钮40下次按压，并且如前描述，舵杆20在任一方向上旋转通过任何角度使后轮14在相同方向上旋转通过相同角度，同时保持所选择的角度偏移。

用于舵杆头部的更复杂的控制板在下面关于图12描述。应理解下压按钮或任何其他控制界面不必位于舵杆头部上，但为操作员方便，优选将其设置在操作员容易触及的范围内，并因此舵杆头部是优选的。

图7a示出定位在到托盘装载产品的行32成直角处的叉车，其中后轮14在前后转向位置与直接延伸到后部的舵杆20成一条直线。这等效于图1b所示的状况，并且如描述，转向空间S是浪费的存储空间。

在图7b中，操作员24通过按压按钮40将舵杆20从后轮14退耦，并且当保持按钮40按压时将舵杆顺时针移动近90度。后轮14保持在其原前后取向上。

接下来，在图7c，操作员将货车朝向行32倒退，后轮14保持在前后取向上。该移动通过操作舵杆头部上的控制装置(图7a到图7e中未示出，但在下面描述的图12的控制板中可见)以致动驱动后轮14的驱动马达来实现。由于舵杆20远离一侧，需要小得多的转向空间，因此现在货车可接近行32得多。在将货车倒退时，舵杆20可保持从后轮14退耦(牵引控制无关于舵杆和后轮是否耦合而操作)，或可通过释放按钮40将舵杆20重耦到后轮14。

为返回正常转向配置(即，后轮与舵杆成一条直线)，舵杆往复“渐进”通过小角度，按钮40在舵杆臂退耦时在逆时针移动期间保持按压，并且在舵杆臂耦合到后轮14时在顺时针移动期间释放。在图7e，这逐渐使后轮14与舵杆20成一条直线，此后在图7f可恢复货车的正常转向。

尽管附图示出舵杆20相对于后轮14顺时针偏移，但其能够顺时针或逆时针偏移。

接下来参考图8到图11与图12的控制电路，示出另选的转向马达控制器60的操作的进一步细节。图8到图11以流程图形式示出图12中可见的各种操作模式中的转向马达控制器的编程操作。

如图12中所见，转向马达控制器60连接到转向马达52，使得适当的控制信号可从控制器60输出到转向马达52，以将车轮14相 对于舵杆或底盘的转向角旋转。

优选地设置在舵杆头部(图12中未示出)上的控制板62包含四个控制区，即牵引马达控制区、退耦/重耦控制区70；手动转向区74；以及自动对齐控制区78。

牵引马达控制区64具有前向和反向控制按钮66、68并且直接连接到牵引马达。当按压按钮66、68时，控制信号发送到转向马达以分别在正向或反向上绕车轮的轴线26驱动车轮。尽管如所示牵引控制是单速控制，但本领域技术人员应认识到控制机构允许累进的速度控制，例如可采用允许在全速前向和全速反向之间的任何程度的速度的标度盘，或低速拨动开关可与图12所示类型的简单前向/反向控制按钮组合采用以允许紧凑空间中的较慢操纵。

另外参考图8，描述“正常”操作模式，其中操作员简单操作牵引控制区64，并且不操作另外控制区70、74、78。

在步骤100中货车处于正常操作模式。如果不激活退耦模式(决定102，导致图9)；不激活手动转向模式(决定104，导致图10)；以及不激活自动对齐模式(决定106，导致图11)，则货车保持在该模式。在正常操作模式中，操作员使用前向和反向按钮在前向和反向上驾驶货车。转向通过将舵杆绕其垂直轴线转动来实现，并且如上描述，角度传感器确定在驱动轮(绕其垂直轴线)和舵杆之间的相对角度。该信号在步骤108中接收。

设置在控制器中或控制器可访问的寄存器或存储器区(未示出)为传感器信号存储“期望角度”。在大多数情况下和将系统初始化时，期望角度为零，即舵杆和车轮对齐，并且舵杆的任何移动致使需要车轮绕其垂直轴线旋转以重获对齐并回复到零期望角度。

因此，操作反馈环路，其中传感器信号在步骤108中接收，并且在决定110做出所检测角度是否与存储器中存储的期望角度相同的 检查。如是，则在步骤112，没有到转向马达的输出并且反馈过程回到步骤108。

然而如果注意到差异，即舵杆已移动到与期望不同的角度，则在步骤114中向舵杆马达提供输出，以将车轮绕其垂直轴线旋转直到再次重获期望角度。

如先前描述，在图3a到图3c的实施例中，可通过按压按钮40将舵杆从车轮退耦，或在图12中，如果涉及退耦/重耦控制区70，则该控制区70具有单个开/关按钮72，其在按压时相似地将舵杆从车轮退耦，并在释放时将舵杆重耦到车轮。该按钮72直接替代图3a到图3c所示的按钮40。

现在参考图9，在步骤116，当按压按钮72时，这导致“退耦”信号由控制器60接收。在步骤118，控制器然后撤销正常模式(即，如图8所示的操作)，结果是在步骤120，自动对齐和手动转向功能性不再可用；在步骤122，没有到转向马达的进一步输出；并且在步骤124忽略来自转向角传感器的输入(或传感器暂时停用直到控制器重新进入正常模式)。货车现在处于退耦模式。

在该模式中，直到退耦信号停用，或接收到重耦信号——这取决于用于退耦按钮的设计和机构——舵杆可独立于车轮旋转。在该模式中，牵引马达控制装置仍有效且不受影响。如早先描述，舵杆可因此相对于车轮偏移，并且只要车轮和舵杆退耦则不尝试将车轮与舵杆重对齐。

在步骤126，一旦退耦停用或接收到重耦信号，则在步骤128再次接收并处理传感器信号。在大多数情况下舵杆在处于退耦模式时具有偏移并且不再处于期望角度。因此例如如果在舵杆和车轮对齐的情况下初始期望角度为零，并且舵杆然后退耦并逆时针旋转90度离开与车轮的对齐，则传感器报告相对于舵杆的90度顺时针旋转的车轮角。在步骤130，新的舵杆-车轮角度关系的该初始指示用来将存储在 存储器中的期望角度重设成该新角度，并且在步骤132，货车然后返回正常操作模式。

从此，正常操作模式回到如先前描述的图8的过程，但其中期望角度现在设定在90度，使得在传感器、控制器和马达之间的反馈环路现在力求将偏移维持在该相同的90度角。即，舵杆和车轮现在“锁定”在离开对齐90度。

当转向是如先前描述的舵杆往复“渐进”通过小角度时，转向控制器在图8的正常模式(按钮释放并且舵杆锁定到车轮)和图9的退耦模式(舵杆自由并且可独立于车轮旋转)之间重复地翻转，其中每当按钮释放时期望角度重设到新的角度关系。

现在参考图10，并另外参考图12的手动转向区74，可见设置了拨动开关76，其偏向如图12所示的中间位置，但其可顺时针或逆时针旋转以致动车轮14的手动转向(动作上相似于在弹簧锁中在任一方向上转动钥匙)。在步骤134，当开关在任一方向上拨动时，手动转向信号(顺时针的或逆时针的，取决于开关怎样拨动)由转向控制器接收。

在步骤136控制器撤销正常模式，并且在步骤138停用控制板的自动对齐和退耦功能性。货车现在处于手动转向模式。

在该模式中，只要从拨动开关76接收手动转向信号，则转向马达控制器输出左和右(或顺时针和逆时针)转向信号到转向马达。应认识到代替简单转向开关，转向轮、左/右踏板控制装置或任何其他已知且合适的转向控制装置可用来将车轮绕其垂直轴线独立旋转。

在步骤142手动转向信号停止时，在步骤144接收传感器角度指示，并且在步骤146，期望角度重设到舵杆和车轮之间的新的角度关系。在步骤148，货车然后返回到正常模式。

使用该机构，驱动轮可旋转到新角度而不使舵杆渐进或操纵舵 杆。例如在将车轮与舵杆重对齐中这是有用的。再次，在手动转向模式时牵引控制是完全有效的。

图11示出图12的自动对齐控制区78的功能性。自动对齐控制区78具有三个按钮，即“与舵杆对齐”按钮80、“向右90度”按钮82和“向左90度”按钮84。操作员可使用这些按钮将车轮与舵杆自动对齐，或在向左或向右90度的偏移将车轮对齐。显然，如果期望频繁地将舵杆在不同角度诸如45度、60度或80度从车轮偏移，则可提供另外的或另选的控制装置。可另外地或另选地放置具有角度标记的标度盘或钟面，并且允许操作员从连续范围中选择角度，或通过将旋钮切换到若干预设角度位置中的任何角度位置来选择角度。

在图11中，在步骤110，货车在正常模式，在步骤150，当按压三个按钮80、82、84中的一个(图12)时，导致自动对齐信号从控制板接收。根据操作员选择三个按钮中的哪个来接收不同信号。

在步骤152，转向控制器撤销正常模式，并且在步骤154停用上面描述的退耦和手动转向功能。然后，根据挑选了哪个按钮，在决定156发生不同的结果。(实际上，控制器根据其操作的编程的或硬件化的逻辑在这点上不可实施决定，但代替地具有用于三个按钮的三个平行功能。当然，图8到图11的流程图中的任何流程图可以若干另选方式实施，并且特别流程图描述实施系统设计师可挑选在给定产品中使用、修改或完全省去的不同功能的最优已知方法。)

如果在步骤158选择“与舵杆对齐”按钮，则控制器将存储在分配给该用途的存储器或寄存器中的“期望角度”重设成与零度角对应的值。相似地，如果在步骤160选择向右90度按钮，或在步骤162选择向左90度按钮，则期望角度因此设定成等效于车轮以所选择角度偏移的值。(无论使用的术语是否为“右/左”、“顺时针/逆时针”、角度的图形指示或任何其他术语，都是系统设计师优选的，同样也是关于其是否为舵杆或车轮的偏移旋转方向的惯例的选择。)

在任何情况下，在步骤158、160、162中设定期望角度到适当值以匹配由操作员挑选的期望偏移之后，控制器然后在步骤164返回到正常模式。

假设舵杆还没有处于指定的偏移(例如，假定当操作员挑选“与舵杆对齐”时舵杆从车轮方向偏移10度)，则正常模式的效果是遵循如关于图8描述的步骤108、110和114以输出信号到转向马达，直到所感测的角度与存储器中存储的角度匹配。这导致图11的流程图用来重设期望角度，并且图8的流程图然后做出转向校正直到舵杆与车轮对齐(或偏移90度等)。

本发明不限于在本文中描述的实施例，这些实施例可在不背离本发明的保护范围的情况下修改或变更。

Claims (21)

1.一种具有舵杆的机动化货车，其包括：

(a)具有多个接地轮的底盘，所述多个接地轮中的至少一个是转向轮以将所述货车转向；

(b)用于驱动所述接地轮中的至少一个以将所述货车移动越过地面的驱动马达；

(c)可旋转地连接到所述底盘的舵杆，其能够从一侧摆动到另一侧以将所述货车转向；

(d)用于变更所述转向轮的角度的转向马达；

(e)转向马达控制器，其在正常操作模式中接收舵杆角的指示作为输入，并且响应于此输出控制信号到所述转向马达以变更所述转向轮的角度，使得在所述舵杆和所述转向轮之间的角度维持预定角度偏移；

其中在所述舵杆和所述转向轮之间的角度偏移能够调整，并且所述经调整的角度偏移随后用作所述预定角度偏移；

其中所述角度偏移的所述调整由所述转向马达控制器在重对齐操作模式中执行，其中所述转向马达控制器输出控制信号到所述转向马达以将所述转向轮转向到不同的角度偏移。

2.根据权利要求1所述的具有舵杆的机动化货车，其中在所述重对齐操作模式中，所述转向马达控制器可操作以执行所述转向轮平行于所关注的两条主要轴线，即所述舵杆轴线和所述货车底盘的主要轴线中的任一条的自动对齐。

3.根据权利要求1所述的具有舵杆的机动化货车，其中在所述重对齐操作模式中，所述转向马达控制器可操作以将所述预定角度在以下两个角度之间改变(i)零舵杆角，其中所述转向轮平行于所述舵杆对齐，以及(ii)零底盘角，其中所述转向轮平行于所述底盘的轴线对齐，并且以与在所述重对齐操作模式期间所述舵杆从所述底盘偏移的角度相同的角度从所述舵杆偏移。

4.根据权利要求2所述的具有舵杆的机动化货车，其中所述底盘的所述轴线选自以下轴线：当所述舵杆在中间转向位置时由所述舵杆的所述轴线限定的轴线；所述货车的前-后轴线；所述货车的左-右轴线；以及在所述货车具有提升叉的情况下，由所述提升叉限定的轴线。

5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的具有舵杆的机动化货车，其进一步包括当致动时利用所述重对齐操作模式的一个或多个手动控制装置。

6.根据权利要求5所述的具有舵杆的机动化货车，其中所述手动控制装置能够在至少两个状态之间选择，即(i)零舵杆角，其中所述转向轮平行于所述舵杆对齐，以及(ii)零底盘角，其中所述转向轮与所述底盘的轴线平行对齐，并以与在所述重对齐操作期间所述舵杆从所述底盘偏移的角度相同的角度从所述舵杆偏移。

7.根据权利要求5所述的具有舵杆的机动化货车，其中所述舵杆具有在其自由端处的舵杆头部，所述舵杆头部具有所述手动控制装置。

8.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的具有舵杆的机动化货车，其中当所述转向马达控制器处于所述重对齐操作模式时，所述舵杆从所述转向轮退耦。

9.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的具有舵杆的机动化货车，其中所述转向马达控制器经配置在完成将所述转向轮转向以改变所述预定角度偏移的操作后从所述重对齐模式自动回到所述正常操作模式，并且进一步地，其中在从所述重对齐模式回到所述正常模式时，所述预定角度偏移根据在所述重对齐模式中实现的所述偏移来更新。

10.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的具有舵杆的机动化货车，其中所述转向马达控制器接收相对于所述底盘、所述转向轮或所述转向马达中的一个或多个的所述舵杆角的指示作为输入。

11.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的具有舵杆的机动化货车，其进一步包括一个或多个传感器的角度传感器系统，所述传感器检测并输出在所述舵杆、所述转向轮、所述转向马达和所述底盘中的两个或更多个之间的相对角度的一个指示或多个指示。

12.根据权利要求11所述的具有舵杆的机动化货车，其中由所述角度传感器系统输出的所述一个指示或多个指示向所述转向马达控制器提供信息，以在所述重对齐操作模式期间确定在所述舵杆与所述转向轮之间的所述角度和/或在所述转向轮与所述底盘之间的所述角度。

13.根据权利要求11所述的具有舵杆的机动化货车，其中当所述转向马达控制器操作以将所述预定角度偏移改变成零舵杆角时，其从所述角度传感器系统接收信息作为输入以确定在所述舵杆和所述转向轮之间的所述角度，并且当所述转向马达控制器操作以将所述预定角度偏移改变成零底盘角时，其从所述角度传感器系统接收信息作为输入以确定在所述转向轮和所述底盘之间的所述角度。

14.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的具有舵杆的机动化货车，其进一步包括所述转向马达控制器可访问的存储器，所述预定角度偏移的指示存储在所述存储器中。

15.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的具有舵杆的机动化货车，其中具有舵杆的所述机动化货车选自叉车、托盘运输车和拣选车。

16.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的具有舵杆的机动化货车，其中所述底盘支撑在后端的舵杆，并且所述货车进一步包括位于所述底盘的前端的叉子，并且其中所述转向轮在所述后端。

17.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的具有舵杆的机动化货车，其中所述货车是三轮货车，所述三轮货车具有不受驱动并且不受转向的两个前轮，以及单个受驱动的、受转向的后轮，所述后轮通常定位在所述舵杆的转轴下面。

18.一种操纵根据权利要求1-17中任一项所述的具有舵杆的机动化货车的方法，其包括以下步骤：

(a)用与所述货车的转向轮基本对齐的舵杆在通道内驾驶货车；

(b)将所述货车的前端邻近所述货车将要沿所述通道被操纵进入的空间定位；

(c)调整在所述舵杆和所述转向轮之间的角度偏移，使得所述转向轮以大于45度从所述舵杆的直线偏移；以及

(d)将所述货车的前部驾驶进入所述空间中，同时维持在所述转向轮和所述舵杆之间的大于45度的偏移。

19.根据权利要求18所述的方法，其中在步骤(a)和(b)中，所述转向轮与所述舵杆的直线在5度或更小之内对齐。

20.根据权利要求19所述的方法，其中在步骤(c)和(d)中，所述转向轮以60度或更大从所述舵杆的直线偏移。

21.根据权利要求20所述的方法，其中在步骤(c)和(d)中，所述转向轮以80度或更大从所述舵杆的直线偏移。