CN114314432A - 一种全轮电子转向后双驱全向平衡重式叉车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全轮电子转向后双驱全向平衡重式叉车，包括车架；一对前轮，其对称设置在车架两侧，且具有独立转向功能；一对后轮，其对称设置在摆动桥两侧，且具有独立转向和驱动功能，所述摆动桥通过连接轴与车架可转动连接；以及控制器，其设置在车架上，用于控制前轮和后轮转向以及后轮驱动。本发明中由于两组后轮通过摆动桥与车架连接，在行驶至不平整的路面时，两组后轮能够在竖直平面内进行一定角度的摆动以适应路面，有效的避免了车辆出现侧倾，极大的提高了车辆的工况适应性、稳定性和负载能力。

Description

一种全轮电子转向后双驱全向平衡重式叉车

技术领域

本发明涉及叉车设备技术领域，具体为一种全轮电子转向后双驱全向平衡重式叉车。

背景技术

中国专利公开号：CN211198487U，公开了一种全向移动叉车，包括车体，门架和货叉，还包括：动力万向轮，其安装于车体底部，且动力万向轮可分别沿水平轴线滚动、沿竖直轴线转向，上述叉车通过在车架上设置三组具有驱动和转向功能的万向轮，使得叉车行驶灵活。但是上述装置在实际使用过程中存在以下较为明显的缺陷：

1、上述叉车后轮与车架为一体式连接，无法进行摆动，在面对不平整地面时，叉车稳定性差，易出现侧倾，工况适应性差；

2、上述叉车无法对各个万向轮位置进行实时监测，导致其控制精度和控制环境较差；同时，各个转向轮无法进行统一控制，在面对不同工况时，无法形成不同的行驶模式，导致叉车灵活性较差；

3、上述叉车为有人驾驶，无法实现自动驾驶，其智能化程度低，无法满足未来无人叉车的发展需求；

4、为叉车提供动力源的电池组均固定设置在叉车底盘上，无法进行拆卸，使得电池组无法进行快速更换，导致叉车在馈电状态下只能停车进行充电，极大的影响了工作效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全轮电子转向后双驱全向平衡重式叉车及后双驱全向平衡重式叉车，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种全轮电子转向后双驱全向平衡重式叉车，包括

车架；

一对前轮，其对称设置在车架两侧，且具有独立转向功能；

其中：所述前轮通过轮轴可转动的设置在前轮支架上，所述前轮支架与前回转支撑一端固定连接，所述前回转支撑另一端与车架可转动连接，所述车架对应位置上设置有前转向电机，所述前转向电机传动连接减速器输入端，所述减速器输出端上设置有前转向小齿轮，所述前转向小齿轮通过链条与前回转支撑上的前转向大齿轮传动连接；

一对后轮，其对称设置在摆动桥两侧，且具有独立转向和驱动功能，所述摆动桥通过连接轴与车架可转动连接；

控制器，其设置在车架上，用于控制前轮和后轮转向以及后轮驱动，并形成直行模式、侧行模式、原地回转模式和斜行模式；

导航仪，其设置在车架顶部，用于在叉车处于自动驾驶模式下实时判定叉车的行驶位置和叉车行驶姿态；以及

电池组，其可拆卸的设置在电池仓内，用于为整车供电。

优选的，所述后轮设置在齿轮箱输出端上，所述齿轮箱输入端与带有电磁制动器的驱动电机传动连接，所述齿轮箱通过后回转支撑可转动的设置在摆动桥两侧，所述摆动桥对应位置上设置有后转向电机，所述后转向电机与减速器输入端传动连接，所述减速器输出端上设置有后转向小齿轮，所述后转向小齿轮与后回转支撑上的后转向大齿轮啮合。

优选的，所述前转向电机和后转向电机上均设置有编码器。

优选的，所述车架前端对应位置上设置有电位计，所述电位计上设置有输入轴，所述输入轴与前轮支架固定连接，且与前轮支架保持同步转动。

优选的，所述所述车架后端对应位置上设置有后编码器，所述后编码器与反馈轴一端连接，所述反馈轴另一端设置有反馈齿轮，所述反馈齿轮与后转向大齿轮啮合。

优选的，所述控制器包括与前转向电机电性连接的前转向电机控制器、与驱动电机电性连接的驱动电机控制器、与后转向电机电性连接的后转向电机控制器、总控器和泵电机控制器，

其中：所述前转向电机控制器和后转向电机控制器分别用于控制两组前转向电机和后转向电机的旋向、扭矩和转速；所述驱动电机控制器用于控制两组驱动电机的旋向、扭矩和转速，所述总控器用于拟合算法给出两组两组驱动电机差速信号，所述泵电机控制器用于控制液压系统中的泵电机启停和转速。

优选的，所述导航仪通过支架设置在车架顶部，所述支架上还设置有控制手柄和显示器，所述控制手柄用于在人工驾驶状态下控制叉车行驶和执行起升动作，并兼顾有人工—自动驾驶模式切换按键，所述显示器用于显示车辆工作状态。

优选的，所述电池组设置在电池仓内部的电池架上，所述电池架为滑轨结构，所述电池架上设置有限位板，所述电池仓侧面和顶面分别设置有带有门锁的电池仓门和带有紧急断电开关的电池舱盖，所述车架相对于电池仓门另一侧上设置有用于给电池组充电的电池刷板。

优选的，所述电池组为锂电池或铅酸电池。

优选的，还包括设置在车架后部的泵电机，所述泵电机通过集成阀块与液压油箱和起升系统连通，用于为前部起升系统提供液压动力。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中由于两组后轮通过摆动桥与车架连接，在行驶至不平整的路面时，两组后轮能够在竖直平面内进行一定角度的摆动以适应路面，有效的避免了车辆出现侧倾，极大的提高了车辆的工况适应性、稳定性和负载能力；

2、本发明通过在前轮和后轮上设置对应的电位计、编码器以及相应的电机控制器，能够实时监测各个转向轮的位置，实现安全、精确控制各个转向轮，在面临不同工况时，能够通过总控器形成不同的行驶模式，极大的提高了整车的控制精度、灵活性以及后期改制的控制环境；

3、本发明通过在车顶上部设置导航仪，使得叉车具有无人自动驾驶功能，极大的提高了整车的智能化程度；

4、本发明中电池组通过电池架滑动设置在电池仓中，实现了电池组的可拆卸设置，使得在叉车在处于馈电状态时，能够通过更换电池组实现快速补电，有效避免了因等待充电而造成影响生产使用的情况。

附图说明

图1为本发明的叉车结构示意图；

图2为本发明的叉车另一角度结构示意图

图3为本发明的叉车侧视图；

图4为本发明的叉车仰视图；

图5为本发明的叉车正视图；

图6为图5中A区结构放大示意图；

图7为本发明的摆动桥结构示意图；

图8为本发明的摆动桥侧视图；

图9为图8中B区结构放大示意图；

图10为本发明的叉车直行模式状态示意图；

图11为本发明的叉车侧行模式状态示意图；

图12为本发明的叉车原地回转模式状态示意图；

图13为本发明的叉车斜行模式状态示意图。

图中：1车架、2前轮、3后轮、4轮轴、5前轮支架、6前回转支撑、7电位计、8前转向电机、9编码器、10减速器、11前转向小齿轮、12链条、13前转向大齿轮、14摆动桥、15连接轴、16齿轮箱、17后回转支撑、18后转向大齿轮、19驱动电机、20电磁制动器、21后转向电机、22后转向小齿轮、23后编码器、24反馈轴、25反馈齿轮、26前转向电机控制器、27驱动电机控制器、28后转向电机控制器、29总控器、30泵电机控制器、31导航仪、32支架、33控制手柄、34显示器、35电池组、36电池仓、37限位板、38电池架、39电池仓门、40门锁、41电池舱盖、42紧急断电开关、43电池刷板、44泵电机、45集成阀块、46液压油箱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-13，本发明提供一种技术方案：

一种全轮电子转向后双驱全向平衡重式叉车，包括

车架1；

一对前轮2，其设置在车架1前端，并沿车架1中心线呈独立对称布局，在本实施例的技术方案中，前轮2仅有独立转向而无驱动功能；

其中：前轮2通过轮轴4可转动的设置在前轮支架5上，前轮支架5与前回转支撑6一端固定连接，前回转支撑6另一端与车架1前支腿可转动连接，使得前轮2能够以前回转支撑6中心做360°旋转，在本实施例的技术方案中，为了提高整车负载能力，前轮2为双轮结构；车架1前支腿对应位置上固定设置有带有编码器9的前转向电机8，前转向电机8传动连接减速器10输入端，减速器10输出端上固定设置有前转向小齿轮11，前转向小齿轮11通过链条12与前回转支撑6上的前转向大齿轮13传动连接，前转向电机控制器26根据输入信号控制前转向电机8的旋向、扭矩和速度，在前转向小齿轮11、链条12和前转向大齿轮13的作用下，最终联动前轮2独立转动；车架1前支腿对应位置上设置有电位计7，电位计7上设置有输入轴，输入轴与前轮支架5固定连接，且与前轮支架5保持同步转动；随着前轮2的转动，联动电位计7输入轴同步转动，使得电位计7能够根据前轮2不同回转位置点输出电压信号，进而监控和判定前轮2实时位置；

一对后轮3，其对称设置在摆动桥14两侧，并沿车架1中心线呈独立对称布局，在本实施例的技术方案中，后轮3具有独立转向和驱动功能，摆动桥14通过连接轴15与车架1可转动连接，连接轴15和摆动桥14之间设有轴套，摆动桥14能够沿着连接轴15的轴线做小范围摆动，以便适应不同路面工况；后轮3设置在齿轮箱16输出端上，齿轮箱16输入端与带有电磁制动器20的驱动电机19传动连接，电磁制动器20为整车提供制动作用，驱动电机19为整车行驶提供动力输出；齿轮箱16通过后回转支撑17可转动的设置在摆动桥14两侧，使得后轮3能够以后回转支撑17中心做360°旋转，摆动桥14对应位置上固定设置有带有编码器9的后转向电机21，编码器9的设置使得整车具备电气双冗余安全保障设计，实现更精确、更安全的转向位置精度；后转向电机21与减速器10输入端传动连接，减速器10输出端上设置有后转向小齿轮22，减速器10固定设置在摆动桥14上，后转向小齿轮22与后回转支撑17上的后转向大齿轮18啮合，后转向电机控制器28根据控制信号控制后转向电机21的旋向、扭矩和速度，在后转向小齿轮22和后转向大齿轮18的作用下，最终联动后轮3独立转动；

车架1后端对应位置上设置有后编码器23，后编码器23与反馈轴24一端连接，反馈轴24另一端设置有反馈齿轮25，反馈齿轮25与后转向大齿轮18啮合，当后转向大齿轮18转动时，带动反馈齿轮25同步旋转，从而带动反馈轴24旋转，使得后编码器23能够根据后轮3不同回转位置点输出位置信号，进而监控和判定后轮3实时位置；以及

控制器，其设置在车架1上，用于控制前轮2和后轮3转向以及后轮3驱动，控制器包括与前转向电机8电性连接的前转向电机控制器26、与驱动电机19电性连接的驱动电机控制器27、与后转向电机21电性连接的后转向电机控制器28、总控器29和泵电机控制器30；

其中：前转向电机控制器26和后转向电机控制器28分别用于控制两组前转向电机8和后转向电机21的旋向、扭矩和转速；驱动电机控制器27用于控制两组驱动电机19的旋向、扭矩和转速，总控器29用于拟合算法给出两组两组驱动电机19差速信号，泵电机控制器30用于控制液压系统中的泵电机启停和转速；

导航仪31，其固定设置在车架1顶部，用于在叉车处于自动驾驶模式下实时判定叉车的行驶位置和叉车行驶姿态；导航仪31通过支架32设置在车架1顶部，支架32上还设置有控制手柄33和显示器34，控制手柄33用于在人工驾驶状态下控制叉车行驶和执行起升动作，并兼顾有人工—自动驾驶模式切换按键，显示器34用于显示车辆工作状态；通过设置导航仪31，使得叉车具有无人自动导航功能，极大的提高了整车的智能化程度，为后续的无人叉车、智能仓库提供了基础；

电池组35，其可拆卸的设置在电池仓36内，用于为整车供电，电池组35设置在电池仓36内部的电池架38上，电池架38为滑轨结构，电池架38上设置有限位板37，当需要更换电池组35时，只需要拆下限位板37，使得电池架38滑出电池仓36，即可方便的对电池组35进行更换；电池仓36侧面和顶面分别设置有带有门锁40的电池仓门39和带有紧急断电开关42的电池舱盖41，紧急断电开关42用于在紧急状态下实现叉车的制动，避免危险发生；车架1相对于电池仓门39另一侧上设置有用于给电池组35充电的电池刷板43，当叉车处于非使用状态下时，即可通过电池刷板43外接电源，给电池组35进行充电，电池组35为锂电池或铅酸电池；

车架1后部还设置有泵电机44，泵电机44通过集成阀块45与液压油箱46和起升系统连通，用于为前部起升系统提供液压动力；

两组前轮2及包设置在摆动桥14两侧的两组后轮3均采用电子转向方式，且可以分别独立执行转向动作，转向动作无机构相互干扰，且均可实现360°回转，其相互之前的回转角度配合由控制器算法实现。这就使得叉车不仅具备常规的前后方向的直行模式，还具备左右方向的侧行模式、绕车辆轮廓中心点回转的中心回转模式、任意角度方向平移的斜行模式；各行驶模式状态下，前轮和后轮分别呈现不同的角度状态，其轮胎转角角度由叉车的轴距、轮距及外轮廓尺寸决定；

参照图9所示，当叉车处于前、后方向的直行模式时，两组后轮3及两组前轮2的滚动方向与叉车对称中心线平行作为转向基准位；该模式下位于车架1前端的两组前轮2始终处于基准位状态，并处于角度锁定状态，不可转向；叉车转向动作角度由两组后轮3转角实现，同时根据不同转角要求，由控制器给出驱动电机19转速差，实现直行转弯下的差速驱动行驶，该模式下叉车仅能进行前、后行驶；

参照图10所示，当叉车处于所述的左、右方向侧行模式时，两组后轮3及两组前轮2的滚动方向与叉车对称中心线垂直作为转向基准位；该模式下叉车进行侧行转向时，位于车架1前端的两组前轮2呈同步包角转向方式，位于摆动桥14上的两组后轮3也呈同步包角转向方式，叉车转向动作角度由两组后轮3同步包角角度及两组前轮2的同步包角角度转角差配合实现，该模式下叉车仅能进行左、右侧向行驶；

参照图11所示，当叉车处于中心回转模式时，两组后轮3及两组前轮2与叉车轮廓中心点圆周切线做为转向基准位；该模式下两组后轮3及两组前轮2分别转动到固定包角状态并锁定转角，该模式下叉车仅能沿叉车轮廓中心点位置的顺时针或逆时针回转行驶；

参照图12所示，当叉车处于任意角度方向平移的斜行模式时，两组后轮3及两组前轮2的滚动方向与叉车对称中心线平行做为转向基准位；该模式下两组后轮3及两组前轮2分别进行实时同步，同角度转向，该模式下所述叉车可实现任意角度方向的平行移动行驶。

基于上述的各行驶模式特征，使得全轮电子转向方式的后双驱全向平衡重式叉车大幅提高了各种空间环境下的通过性，大幅减小了转弯半径，极大的提高了平衡重式叉车的灵活性。

本申请还提供一种全向平衡重式叉车，包括上述所述的一种全轮电子转向后双驱全向平衡重式叉车，还包括液压系统、起升系统、蓄电池总成、操作系统。其中液压系统用于为叉车工作系统提供动力，起升系统用于实现相关工作动作，蓄电池总成用于为叉车提供动力源，操作控制系统用人工或AGV遥控操作叉车，其操作方式可为直连手柄操控、线控手柄操控、无线手柄操控、乘驾式操控、AGV无人遥控等多种方式。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种全轮电子转向后双驱全向平衡重式叉车，其特征在于：包括

车架(1)；

一对前轮(2)，其对称设置在车架(1)两侧，且具有独立转向功能；

其中：所述前轮(2)通过轮轴(4)可转动的设置在前轮支架(5)上，所述前轮支架(5)与前回转支撑(6)一端固定连接，所述前回转支撑(6)另一端与车架(1)可转动连接，所述车架(1)对应位置上设置有前转向电机(8)，所述前转向电机(8)传动连接减速器(10)输入端，所述减速器(10)输出端上设置有前转向小齿轮(11)，所述前转向小齿轮(11)通过链条(12)与前回转支撑(6)上的前转向大齿轮(13)传动连接；

一对后轮(3)，其对称设置在摆动桥(14)两侧，且具有独立转向和驱动功能，所述摆动桥(14)通过连接轴(15)与车架(1)可转动连接；

控制器，其设置在车架(1)上，用于控制前轮(2)和后轮(3)转向以及后轮(3)驱动，并形成直行模式、侧行模式、原地回转模式和斜行模式；

导航仪(31)，其设置在车架(1)顶部，用于在叉车处于自动驾驶模式下实时判定叉车的行驶位置和叉车行驶姿态；以及

电池组(35)，其可拆卸的设置在电池仓(36)内，用于为整车供电。

2.根据权利要求1所述的一种全轮电子转向后双驱全向平衡重式叉车，其特征在于：所述后轮(3)设置在齿轮箱(16)输出端上，所述齿轮箱(16)输入端与带有电磁制动器(20)的驱动电机(19)传动连接，所述齿轮箱(16)通过后回转支撑(17)可转动的设置在摆动桥(14)两侧，所述摆动桥(14)对应位置上设置有后转向电机(21)，所述后转向电机(21)与减速器(10)输入端传动连接，所述减速器(10)输出端上设置有后转向小齿轮(22)，所述后转向小齿轮(22)与后回转支撑(17)上的后转向大齿轮(18)啮合。

3.根据权利要求2所述的一种全轮电子转向后双驱全向平衡重式叉车，其特征在于：所述前转向电机(8)和后转向电机(21)上均设置有编码器(9)。

4.根据权利要求3所述的一种全轮电子转向后双驱全向平衡重式叉车，其特征在于：所述车架(1)前端对应位置上设置有电位计(7)，所述电位计(7)上设置有输入轴，所述输入轴与前轮支架(5)固定连接，且与前轮支架(5)保持同步转动。

5.根据权利要求3所述的一种全轮电子转向后双驱全向平衡重式叉车，其特征在于：所述所述车架(1)后端对应位置上设置有后编码器(23)，所述后编码器(23)与反馈轴(24)一端连接，所述反馈轴(24)另一端设置有反馈齿轮(25)，所述反馈齿轮(25)与后转向大齿轮(18)啮合。

6.根据权利要求2-5任意一项所述的一种全轮电子转向后双驱全向平衡重式叉车，其特征在于：所述控制器包括与前转向电机(8)电性连接的前转向电机控制器(26)、与驱动电机(19)电性连接的驱动电机控制器(27)、与后转向电机(21)电性连接的后转向电机控制器(28)、总控器(29)和泵电机控制器(30)，

其中：所述前转向电机控制器(26)和后转向电机控制器(28)分别用于控制两组前转向电机(8)和后转向电机(21)的旋向、扭矩和转速；所述驱动电机控制器(27)用于控制两组驱动电机(19)的旋向、扭矩和转速，所述总控器(29)用于拟合算法给出两组两组驱动电机(19)差速信号，所述泵电机控制器(30)用于控制液压系统中的泵电机启停和转速。

7.根据权利要求6所述的一种全轮电子转向后双驱全向平衡重式叉车，其特征在于：所述导航仪(31)通过支架(32)设置在车架(1)顶部，所述支架(32)上还设置有控制手柄(33)和显示器(34)，所述控制手柄(33)用于在人工驾驶状态下控制叉车行驶和执行起升动作，并兼顾有人工—自动驾驶模式切换按键，所述显示器(34)用于显示车辆工作状态。

8.根据权利要求6所述的一种全轮电子转向后双驱全向平衡重式叉车，其特征在于：所述电池组(35)设置在电池仓(36)内部的电池架(38)上，所述电池架(38)为滑轨结构，所述电池架(38)上设置有限位板(37)，所述电池仓(36)侧面和顶面分别设置有带有门锁(40)的电池仓门(39)和带有紧急断电开关(42)的电池舱盖(41)，所述车架(1)相对于电池仓门(39)另一侧上设置有用于给电池组(35)充电的电池刷板(43)。

9.根据权利要求8所述的一种全轮电子转向后双驱全向平衡重式叉车，其特征在于：所述电池组(35)为锂电池或铅酸电池。

10.根据权利要求9所述的一种全轮电子转向后双驱全向平衡重式叉车，其特征在于：还包括设置在车架(1)后部的泵电机(44)，所述泵电机(44)通过集成阀块(45)与液压油箱(46)和起升系统连通，用于为前部起升系统提供液压动力。

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