CN110155166A - 一种全角度转向系统 - Google Patents

Abstract

一种全角度转向系统，涉及运输技术领域，其包括用于安装在转运车上的行走机构、驱动机构、转向机构、制动机构、液压机构、电气机构以及蓄电池，行走机构包括安装在转运车底部的主动轮和从动轮，驱动机构包括驱动电机，驱动电机通过减速机与主动轮传动连接，驱动电机与蓄电池电连接，转向机构包括分别安装在主动轮和从动轮上的轮体连接块，轮体连接块的顶部固定连接有一块圆盘，圆盘可转动地连接于转运车，圆盘上铰接有可摆动的连杆，连杆的一端铰接有摆板，摆板的一端铰接于转运车，摆板连接有转向油缸。本发明可应用于转运车上，使转运车能够在狭窄的车间通道内转向自如，便于辅助大型设备器械的流水线式生产，提高生产效率。

Description

一种全角度转向系统

技术领域

本发明涉及运输技术领域，尤其指一种全角度转向系统。

背景技术

对于大型设备器械的生产而言，生产方式大多都是集中式的，例如航天发动机、飞机舱体等，通常在工厂车间中设置一个集中工位，然后所有工人携带工装零件和操作设备集中去往该工位进行生产，相比流水线生产方式而言，上述生产方式的生产效率较低，若要对这些大型设备器械实现流水线生产，则需要利用到转运车进行运输，运输过程会面临诸多问题，例如相对于大型设备器械而言，工厂车间会存在很多狭窄的车间通道，这些通道都不便于转运车进行转弯和通过，导致阻碍了大型设备器械的流水线式生产。

发明内容

本发明所要解决的问题是，提供一种全角度转向系统，可应用于转运车上，使转运车能够在狭窄的车间通道内转向自如，便于辅助大型设备器械的流水线式生产，提高生产效率。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种全角度转向系统，包括用于安装在转运车上的行走机构、驱动机构、转向机构、制动机构、液压机构、电气机构以及蓄电池；所述行走机构包括安装在转运车底部的主动轮和从动轮；所述驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机通过减速机与主动轮传动连接，所述驱动电机与蓄电池电连接；所述转向机构包括分别安装在主动轮和从动轮上的轮体连接块，所述轮体连接块的顶部固定连接有一块圆盘，所述圆盘可转动地连接于转运车，所述圆盘上铰接有可摆动的连杆，所述连杆的一端铰接有摆板，所述摆板的一端铰接于转运车，所述摆板连接有转向油缸，所述转向油缸活塞杆的一端连接摆板并可推动或拉动摆板，从而推动或拉动所述连杆，进而使所述圆盘带动主动轮或从动轮各自转动至任意角度；所述制动机构包括安装在驱动电机上的电磁制动装置；所述液压机构包括安装在转运车内的液压泵站，所述液压泵站与转向油缸连接；所述电气机构包括安装在转运车内的控制器、设置在转运车侧面的开关板，所述开关板上设有多个与控制器连接的开关；所述控制器分别与行走机构、驱动机构、转向机构、制动机构、液压机构以及蓄电池连接。

进一步地，所述主动轮和从动轮均包括两个平行设置的轮体，两个轮体通过轮体轴同步传动连接，所述轮体连接块安装在轮体轴上，所述驱动电机安装在轮体连接块上并通过减速机与轮体轴传动连接。

其中，所述轮体为采用实心胎制成。

优选地，所述主动轮的数量为两个，所述从动轮的数量为两个，其中一个主动轮和一个从动轮组成前轮组，另一个主动轮和另一个从动轮组成后轮组。

更优选地，所述液压机构还包括油箱、过滤器、液压泵、电动机、先导型电磁溢流阀、调速阀、蓄能器、两个三位四通电液比例换向阀、八个单向阀、四个同步阀、四个转向油缸。

更优选地，所述蓄电池的容量为440Ah，电压为80V。

本发明的有益效果在于：将该全角度转向系统应用到转运车上后，转运车在转运待加工的大型设备器械的过程中，若遇到狭窄的车间通道，可改变各个主动轮和从动轮的转向，由于可调整各个轮子在360度的范围内进行独立转向，因此可使整个转运车轻松切换出多种行走模式，例如除直行外的横向行驶、斜向行驶、原地转向或者以车身外一个点作为转向中心，绕其旋转或转弯等行走模式，从而使转运车很好地适应狭窄的车间通道并在其中通畅自如，这使得转运车可运载待加工的大型设备器械在车间内轻松实现流水线式生产，即运送到各个固定的工位进行相应的加工，而无需再使所有工人频繁移动或更换位置集中到一处进行生产加工，大大提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明应用于转运车时的整体结构示意图；

图2为实施例中转运车底面的整体结构示意图；

图3为实施例中转运车直行行驶时各轮组的调整的角度示意图；

图4为实施例中转运车横向行驶时各轮组的调整的角度示意图；

图5为实施例中转运车斜向行驶时各轮组的调整的角度示意图；

图6为实施例中转运车原地转向行驶时各轮组的调整的角度示意图；

图7为实施例中转运车八字转向行驶时各轮组的调整的角度示意图；

图8为实施例中主动轮的结构示意图；

图9为实施例中全角度转向系统的液压系统的原理示意图。

附图标记为：

1——转运车 2a——主动轮 2b——从动轮

2c——轮体 3——驱动电机 4a——轮体连接块

4b——圆盘 4c——连杆 4d——摆板

4e——转向油缸 5——开关板。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

需要提前说明的是，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定” 等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、 “外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系， 仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-2所示，一种全角度转向系统，包括用于安装在转运车1上的行走机构、驱动机构、转向机构、制动机构、液压机构、电气机构以及蓄电池；行走机构包括安装在转运车1底部的主动轮2a和从动轮2b；驱动机构包括驱动电机3，驱动电机3通过减速机与主动轮2a传动连接，驱动电机3与蓄电池电连接；所述转向机构包括分别安装在主动轮2a和从动轮2b上的轮体连接块4a，轮体连接块4a的顶部固定连接有一块圆盘4b，圆盘4b可转动地连接于转运车1，圆盘4b上铰接有可摆动的连杆4c，连杆4c的一端铰接有摆板4d，摆板4d的一端铰接于转运车1，摆板4d连接有转向油缸4e，转向油缸4e活塞杆的一端连接摆板4d并可推动或拉动摆板4d，从而推动或拉动连杆4c，进而使圆盘4b带动主动轮2a或从动轮2b各自转动至任意角度；制动机构包括安装在驱动电机3上的电磁制动装置；液压机构包括安装在转运车1内的液压泵站，液压泵站与转向油缸4e连接；电气机构包括安装在转运车1内的控制器、设置在转运车1侧面的开关板5，开关板上设有多个与控制器连接的开关；控制器分别与行走机构、驱动机构、转向机构、制动机构、液压机构以及蓄电池连接。

上述实施方式提供的全角度转向系统应用到转运车1上后，转运车1在转运待加工的大型设备器械的过程中，若遇到狭窄的车间通道，可改变各个主动轮2a和从动轮2b的转向，由于可调整各个轮子在360度的范围内进行独立转向，因此可使整个转运车1轻松切换出多种行走模式，例如除直行外的横向行驶、斜向行驶、原地转向或者以车身外一个点作为转向中心，绕其旋转或转弯等行走模式，从而使转运车1很好地适应狭窄的车间通道并在其中通畅自如，这使得转运车1可运载待加工的大型设备器械在车间内轻松实现流水线式生产，即运送到各个固定的工位进行相应的加工，而无需再使所有工人频繁移动或更换位置集中到一处进行生产加工，大大提高了生产效率。

下面对上述使用了全角度转向系统的转运车的多种行走模式进行详细说明，首先是直行模式，如图3所示，通过直行模式进行转向也就是车辆正常行驶的方式，既无转向的情况，假设车辆轴线方向为基准方向，则直行模式进行转向可定义为各个车轮绕其各自的转向中心转动零角度。

然后是横向行驶模式进行转向，如图4所示，假设车身轴线方向为基准方向，横向行驶模式进行转向是各轮组绕其各自中心旋转90度，该转向模式下，车辆行驶的方向与车身垂直，在该转向模式下车辆可以在横向自由的移动，增加了车辆运动的灵活性。

然后是斜向模式，如图5所示，斜向模式进行转向是各轮组绕其各自中心旋转相同的角度(该角度不等于0度和90度)，此时各个转向轮组的轴线相互平行。

然后是原地（中心）转向模式，如图6所示，各轮组绕其各自的转向中心转动一定的角度，各个转向轮组的轴线交于车身的中心，即转弯半径为零的情况，这时车辆绕其自身的中心在原地旋转。

最后是八字转向模式，如图7所示，即车辆以车身外一点作为转向中心，绕其旋转或者转弯，这时各轮组绕其各自的转向中心转动一定的角度，各轮组的轴线交于一点（即车身外的转向中心），该点到车身中心的水平距离即为转向半径或者说转弯半径，在八字转向模式下各轮组绕其各自中心转过的角度各不相同，这样才能保证在该转向模式下各个轮均为纯滚动，减少轮胎的磨损。

进一步，如图8所示，主动轮2a和从动轮2b均包括两个平行设置的轮体2c，两个轮体2c通过轮体轴同步传动连接，轮体连接块4a安装在轮体轴上，驱动电机3安装在轮体连接块4a上并通过减速机与轮体轴传动连接，其中，轮体2c为采用实心胎制成，并选用胶轮材质，可实现减小路面承压的作用。

在上述基础上，作为优选地，主动轮2a的数量为两个，从动轮2b的数量为两个，其中一个主动轮2a和一个从动轮2b组成前轮组，另一个主动轮2a和另一个从动轮2b组成后轮组，保证前后轮组都具备动力驱动，使得转运车1行驶平稳有效，同时又不必过多耗能。

在本实施例中，液压机构还包括油箱、过滤器、液压泵、电动机、先导型电磁溢流阀、调速阀、蓄能器、两个三位四通电液比例换向阀、八个单向阀、四个同步阀、四个转向油缸4e，具体地，全角度转向系统中的液压系统的原理如图9所示，在工作时，同步阀和一对转向液压缸组成前轮（一主动轮2a搭配一从动轮2b）、后轮（一主动轮2a搭配一从动轮2b）转向执行机构，通过两个电液比例换向阀控制前、后轮转向执行机构实现车轮转向，前、后轮转向机构用同步阀来实现两个转向油缸4e的同步。当电液比例换向阀位于左位时，液压泵供油经电液比例换向阀、分流阀向两个转向油缸4e无杆腔输入等量的油液，两转向油缸4e的活塞杆同步向外伸出，有杆腔的油液经单向阀及电液比例换向阀流回油箱；当电液比例换向阀右位工作时，液压泵供油经电液比例换向阀，分流阀向转向油缸4e有杆腔输入等量的油液，两转向油缸4e的活塞杆同步向内缩回，无杆腔的油液经单向阀及电液比例换向阀流回油箱。先导型电磁溢流阀设定系统的供油压力（基本可以保证在工作状态下，保持泵的出口压力恒定）。当发出转向指令（可以是方向盘或者无线遥控或者拖线手柄操控）后经过电位传感器向控制器输入电压信号，控制器经过计算、分析，向电液比例换向阀组施加电信号，电信号经过放大，控制电液比例换向阀的开口，通过电液比例换向阀来控制流入转向油缸4e的流量与阀的开口成正比，从而控制转向油缸4e活塞杆的伸长量，间接达到控制各个转向轮的偏转角度的目的。为了提高控制精度，四个转向轮上均装有非接触式霍尔效应传感器，并通过传感器把各轮的实际转角反馈给控制器，控制器再经过计算、分析，重新发出指令信号，纠正希望转角与实际转角的偏差。

需要说明的是，本实施例中的电气机构还包括主电路和控制电路，驱动电机3采用隔爆型驱动电机，电源电压80V，控制电路电压为24V。整个运行驱动电路采用Curtis控制器控制，具体地，选用Curtis1236电机速度控制器，通过先进的控制软件保证了驱动电机3在不同的模式下，都能平稳运行，包括全速和大扭矩状态下的再生制动，零速以及扭矩控制，专有的输入/输出端口及软件，保证了控制器对电磁制动控制的经济性和高效率。

上述Curtis1236控制器使用矢量控制技术，结合运算法则，保证了控制器能始终提供峰值扭矩和最佳效率。扭矩和速度的工作区域非常宽广，再生性能也非常完美。内部闭环控制的速度和扭矩模式保证了最优性能，而不需要任何其它的装置。通过编程参数设置，调节驱动和制动性能至最佳。扭矩控制模式提供独特的性能，保证了平稳转换，并在任何状态下都可以积极响应。

另外，制动机构中的电磁制动器具体的工作原理是通过直流电来控制旋转动力轴的制动和脱开，断电时，摩擦片被压紧，驱动电机3的动力轴被制动固定；通电时，摩擦片分离脱开，动力轴可自由旋转，并且，还可设置手动释放杆，可在断电状态下通过人工拨动释放杆，使得摩擦片分离脱开，该制动机构的反应时间灵敏，低噪音，使用寿命长。

另外，作为优选的方案，使用该转向系统的转运车1的整车的载重质量可达40T，其蓄电池的容量选为440Ah，电压为80V，一次充电运行距离可达10km以上，驱动电机3为功率7.5Kw的交流电机，额定转速为1500r/min，减速机为意大利PMP轮边减速机。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

为了让本领域普通技术人员更方便地理解本发明相对于现有技术的改进之处，本发明的一些附图和描述已经被简化，并且为了清楚起见，本申请文件还省略了一些其它元素，本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本发明的内容。

Claims (6)

1.一种全角度转向系统，其特征在于：包括用于安装在转运车（1）上的行走机构、驱动机构、转向机构、制动机构、液压机构、电气机构以及蓄电池；

所述行走机构包括安装在转运车（1）底部的主动轮（2a）和从动轮（2b）；

所述驱动机构包括驱动电机（3），所述驱动电机（3）通过减速机与主动轮（2a）传动连接，所述驱动电机（3）与蓄电池电连接；

所述转向机构包括分别安装在主动轮（2a）和从动轮（2b）上的轮体连接块（4a），所述轮体连接块（4a）的顶部固定连接有一块圆盘（4b），所述圆盘（4b）可转动地连接于转运车（1），所述圆盘（4b）上铰接有可摆动的连杆（4c），所述连杆（4c）的一端铰接有摆板（4d），所述摆板（4d）的一端铰接于转运车（1），所述摆板（4d）连接有转向油缸（4e），所述转向油缸（4e）活塞杆的一端连接摆板（4d）并可推动或拉动摆板（4d），从而推动或拉动所述连杆（4c），进而使所述圆盘（4b）带动主动轮（2a）或从动轮（2b）各自转动至任意角度；

所述制动机构包括安装在驱动电机（3）上的电磁制动装置；

所述液压机构包括安装在转运车（1）内的液压泵站，所述液压泵站与转向油缸（4e）连接；

所述电气机构包括安装在转运车（1）内的控制器、设置在转运车（1）侧面的开关板（5），所述开关板上设有多个与控制器连接的开关；

所述控制器分别与行走机构、驱动机构、转向机构、制动机构、液压机构以及蓄电池连接。

2.根据权利要求1所述的全角度转向系统，其特征在于：所述主动轮（2a）和从动轮（2b）均包括两个平行设置的轮体（2c），两个轮体（2c）通过轮体轴同步传动连接，所述轮体连接块（4a）安装在轮体轴上，所述驱动电机（3）安装在轮体连接块（4a）上并通过减速机与轮体轴传动连接。

3.根据权利要求2所述的全角度转向系统，其特征在于：所述轮体（2c）为采用实心胎制成。

4.根据权利要求3所述的全角度转向系统，其特征在于：所述主动轮（2a）的数量为两个，所述从动轮（2b）的数量为两个，其中一个主动轮（2a）和一个从动轮（2b）组成前轮组，另一个主动轮（2a）和另一个从动轮（2b）组成后轮组。

5.根据权利要求4所述的全角度转向系统，其特征在于：所述液压机构还包括油箱、过滤器、液压泵、电动机、先导型电磁溢流阀、调速阀、蓄能器、两个三位四通电液比例换向阀、八个单向阀、四个同步阀、四个转向油缸（4e）。

6.根据权利要求1-5中任一所述的全角度转向系统，其特征在于：所述蓄电池的容量为440Ah，电压为80V。