CN116715175A - 适用于工业车辆的全向行走装置和工业车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动化机械设备领域，具体涉及工业车辆的转向设计。本发明是通过以下技术方案得以实现的：适用于工业车辆的全向行走装置，包含车架，每个所述车腿上安装有转向轮总成，所述转向轮总成包含与所述车腿活动连接的转动盘、安装在所述转动盘上的轮体和驱动所述转动盘在水平方向上转动的驱动总成，所述驱动总成包含驱动装置和减速机，所述驱动装置、所述减速机和所述转动盘三者在所述车腿的长度方向上排布。本发明的目的是提供适用于工业车辆的全向行走装置和工业车辆，在能满足车辆侧向直线行驶的基础上，使得行走装置结构稳定、生产制造成本可控，且不改变车腿和货叉的宽度，增加车辆的通用性和实用性。

Description

适用于工业车辆的全向行走装置和工业车辆

技术领域

本发明涉及自动化机械设备领域，具体涉及工业车辆的转向设计。

背景技术

工业车辆是指用来搬运、推顶、牵引、起升、堆垛或码放各种货物的动力驱动的机动车辆。常见的工业车辆有叉车、侧叉车、牵引车、搬运车、堆高车等等。

如公开号为CN201220551277.X的中国专利文件公开了一种工业车辆，其包含主车身，主车身上设置有车腿和货叉，货叉位于车腿上方，用于直接放置货物或用于插取托盘。货叉通过升降装置起升和下降，从而带动货物或托盘的升降。

工业车辆的行走、转向是通过车辆上的行走装置来实现。如公开号为CN102133848B的中国专利文件公开了一种工业车辆的行走装置，行走装置包含驱动轮和转向轮，驱动轮安装在主车体上，作为主要的行走动力提供。而转向轮作为从动，安装在车脚上，作为辅助支撑、辅助行走之用。一般的，为了更好的稳定性，每个车脚上都安装两个转向轮。

然而，该种行走结构虽然行走平稳，正常转向，但是其转向时为圆弧形转弯轨迹，转弯半径较大，在巷道设计越来越窄的如今，更是会引发碰撞。此外，该种行走结构无法做到车辆直接的侧向平移，当工业车辆在巷道内需要调整与左右货架的间距时，是一个蛇形走位，使得工业车辆的位置移动不够灵活快捷。

于是，为了让工业车辆拥有更小的转弯半径和更灵活的侧向移动能力，市场上研发了全向型工业车辆。全向型工业车辆能实现原地转向和侧方向的直线移动。其结构改进是车辆的行走装置的结构改进，具体的，其驱动轮的结构和工作方式不做更改，改进在车腿上的转向轮。一个车腿上设置的两个转向轮，每个转向轮设置一个单独的电机，通过控制两个电机的正转反转和速度差速，实现转向轮的转向。

然而，该种技术方案存在以下缺陷：首先，由于是两套驱动装置，驱动装置包含电机和减速机，结构复杂，部件众多，且两套驱动装置布置在车脚的宽度方向，这就使得车脚的宽度尺寸增加了。而货叉是套设在车脚上的，货叉的宽度尺寸也随之增加，这就使得加宽后的货叉无法去适配现有的、标准尺寸的托盘，大大降低了工业车辆的实用性。其次，在这样的空间布局下设置，为了尽量减少宽度尺寸，电机、减速机、传动装置、齿轮等部件都需要选用小型部件，其可靠性、质量、速度都会下降。再次，该种结构由于部件众多，造型复杂，生成制造和维护成本也较大。

发明内容

本发明的目的是提供适用于工业车辆的全向行走装置和工业车辆，在能满足车辆侧向直线行驶的基础上，使得行走装置结构稳定、生产制造成本可控，且不改变车腿和货叉的宽度，增加车辆的通用性和实用性。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：适用于工业车辆的全向行走装置，包含车架，所述车架包含主车身和车腿，所述主车身上安装有驱动轮总成，每个所述车腿上安装有转向轮总成，所述转向轮总成包含与所述车腿活动连接的转动盘、安装在所述转动盘上的轮体和驱动所述转动盘在水平方向上转动的驱动总成，所述驱动总成包含驱动装置和减速机，所述驱动装置、所述减速机和所述转动盘三者在所述车腿的长度方向上排布。

作为本发明的优选,所述减速机的输出端包含输出轮，所述转动盘包含主轮，所述转向轮总成还包含位于所述输出轮和所述主轮之间的传动装置。

作为本发明的优选,所述输出轮在竖直方向转动， 所述传动装置包含与所述输出轮啮合的伞齿轮和与所述伞齿轮通过连接轴连接的齿轮一，所述齿轮一在水平方向延伸，与所述主轮啮合。

作为本发明的优选,所述转向轮总成包含中介轮，所述中介轮位于所述齿轮一和所述主轮之间，且传动连接所述齿轮一和所述主轮。

作为本发明的优选,所述齿轮一位于所述伞齿轮的下方，所述齿轮一、所述中介轮和所述主轮位于同一平面上。

作为本发明的优选,所述转向轮总成还包含安装在所述车腿上的连接座，所述转动盘转动连接在所述连接座的下方。

作为本发明的优选,所述转动盘下表面上开设有下槽，所述轮体安装在安装轴上，所述安装轴安装在下槽中。

作为本发明的优选,所述转动盘下表面开设有供连接件伸入的下孔。

作为本发明的优选,所述连接座的侧壁包含贴合平面，所述贴合平面用于与所述车腿的内侧壁贴合。

作为本发明的优选,所述驱动轮总成包含驱动轮，所述驱动轮为差分舵轮。

一种工业车辆，包含所述的适用于工业车辆的全向行走装置，所述车架上安装有用于货叉和用于驱动所述货叉升降的升降装置，所述货叉位于所述车腿上方。

作为本发明的优选,所述车架上安装有用于测量所述货叉相对插取物位置的传感装置。

作为本发明的优选, 所述主车身上连接有升降架，所述货叉和所述传感装置均安装在所述升降架上。

综上所述，本发明具有如下有益效果：

1、无需设置两套驱动总成，降低了生产和维护成本，也降低了安装过程的空间要求。

2、驱动总成、传动装置和转动盘这三个部件并非在车腿的宽度方向上安装排布，而是三者在车腿的长度方向，即前后方向排布。不会使得车腿和货叉的宽度尺寸增加，从而无法使用标准尺寸的托盘。也不会使得为了控制车腿和货叉的宽度，必须选择小规格、小尺寸的驱动传动零部件，从而造成转向不平稳、品质不稳定的情况。

3、伞齿轮的存在使得原本的竖直转向变为水平转动，更加便于后续的动力传输。

4、齿轮一、中介轮和主轮这三个部件都安装在下层，而伞齿轮和连接座安装在上层，这样的上下分层的空间布局设计使得空间利用率更高，从而有效控制了车辆的转弯半径。

5、减速机的一次减速，齿轮一和主轮的二次减速，实现轮体转向平稳，速度可控。

6、中介轮的存在可进一步助于车腿的宽度控制。

7、做了切削处理的贴合平面与车腿的内侧壁更为贴合，一方面利于安装结构稳定不松动，另一方面也是进一步助于车腿的宽度控制。

附图说明：

图1是实施例1的示意图；

图2是图1另一个角度的示意图；

图3是转向轮总成的示意图；

图4是图3的放大示意图。

图中：

1、车架，11、主车身，13、升降架，12、车腿，2、货叉，3、驱动轮总成，4、转向轮总成，41、驱动总成，411、驱动装置，412、减速机，4121、输出轮，42、传动装置，421、伞齿轮，422、齿轮一，43、连接座，431、贴合平面，44、转动盘，441、主轮，442、下槽，443、下孔，45、轮体，46、安装轴，47、中介轮，5、传感装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1，一种工业车辆，可以是叉车、堆高车、分拣车、AGV等不同种类的车辆类型，本技术方案以AGV为例。

如图1和图2所示，工业车辆包含车架1，车架1为整个车辆的主要框架，往往为金属材料。车架1包含主车身11和车腿12，一般的车腿12为两个，固定连接在主车身11的前端。货叉2在升降装置的驱动下升降，用于插取货物或托盘。升降装置可采用现有技术中的常见部件，例如油缸、链条、链轮等配合部件。货叉2的尺寸与车腿12的尺寸配合，当货叉2降低时，可以完全覆盖住车腿12的表面，提升车辆的整体性和美观性。

驱动轮总成3安装在主车身11上，负责整个车辆的行走、转向，为行走和转向动作的主要动力来源。其往往包含驱动轮、电机，若是需要工人操作，还会匹配操作手柄，若是无人操作的自动化AGV，还需要配置用于控制驱动轮的智能控制器。而转向轮总成4设置在车腿12中，每个车腿12都单独配置有一套转向轮总成4。

在本发明中，主要的改进点在于整个转向轮总成4的设计，如图3所示，一套转向轮总成4包含提供动力的驱动总成41和提供传动作用的传动装置42。而连接座43可视为一个不动件，与车腿12固定连接。转动盘44与连接座43转动连接，例如通过轴承之类的部件转动连接，而轮体45则安装在转动盘44上。整套装置中，驱动总成41提供动力，传动装置42将动力传递到转动盘44上，实现转动盘44在水平方向上转动，进而使得轮体45在水平方向转动。轮体45和驱动轮的偏转角度一致时，就可以实现车辆相对某一个方向的直线移动。例如，当轮体45和驱动轮的偏转角度都向右打90°，工业车辆就可以实现在巷道里向右侧以直线轨迹的直接移动，而非蛇形移动。

如图3所示，一套转向轮总成4中同样是两个轮体45，但是其转向方式并不是每个轮体45单独配置一个驱动电机来实现差速转向，而是通过转动盘44的转向，这使得整个轮体转向的过程更均匀稳定，无抖动。进一步的，无需设置两套驱动总成41，而是只需要一套，降低了生产和维护成本，也降低了安装过程的空间要求。而驱动总成41、传动装置42和连接座43这三个部件并非在车腿12的宽度方向上安装排布，而是三者在车腿12的长度方向，即前后方向排布。这就使得不会使得车腿12和货叉2的宽度尺寸增加，从而无法使用标准尺寸的托盘。也不会使得为了控制车腿12和货叉2的宽度，必须选择小规格、小尺寸的驱动传动零部件，从而造成转向不平稳、品质不稳定的情况。

在本发明中，三者排布方式为车腿12的长度方向，而车腿12在长度方向上的距离是宽裕的，各个驱动传动零部件都可以很便捷地进行安装和排布。

具体的，如图3和图4所示，驱动总成41包含驱动装置411和与之连接的减速机412，这两个部件都可以采用现有技术中的部件，例如驱动装置411为驱动电机，减速机412里面安装着各种由齿轮组合形成的减速器。在减速机412的输出端为输出轮4121，其在竖直方向排布和转动。输出轮4121与传动装置42连接。

具体的，输出轮4121与伞齿轮421啮合传动，在伞齿轮421的下方通过连接轴连接着齿轮一422，齿轮一422通过中介轮47将动力传递给主轮441，从而实现转动盘44的水平方向的转动。

整个动力输出的结构如此设置，首先，伞齿轮的存在使得原本的竖直转向变为水平转动，更加便于后续的动力传输。其次，齿轮一422、中介轮47和主轮441这三个部件都安装在下层，而伞齿轮421和连接座43安装在上层，这样的上下分层的空间布局设计使得空间利用率更高，从而有效控制了车辆的转弯半径。第三，减速机412的一次减速，齿轮一422和主轮441的二次减速，实现了从驱动装置411到最终的轮体45转向的两次减速，从而实现轮体45转向平稳。第四，由于中介轮47的存在，使得主轮441无需直径很大。否则，由于连接座43的尺寸和安装位置，主轮441为了要和齿轮一422啮合，就必须做成大直径。而大直径的主轮441就会同时增加车腿12的宽度。故，中介轮47的存在可进一步助于车腿12的宽度控制。

此外，连接座43可固定安装在车腿12中，连接座43的两个侧面做了切削处理，即表面呈平面的贴合平面431。做了切削处理的贴合平面431与车腿12的内侧壁更为贴合，一方面利于安装结构稳定不松动，另一方面也是进一步助于车腿12的宽度控制。

在本发明中，轮体45的安装采用下空间安装的方式。具体的，在转动盘44的下表面开设有下槽442，而轮体45连接在安装轴46上，安装轴46安装在下槽442中。这是由于轮体45与地面接触，会收到地面给轮体45的向上方向的支撑力。该支撑力使得轮体45相对转动盘44有一个向上的趋势，这个向上趋势使得轮体45、安装轴46在与转动盘44安装的时候更为便捷稳定，在螺丝螺栓之类的连接件进行连接时无需用很大的拧紧力。同理，在转动盘44的下表面设有多个下孔443，供螺栓之类的连接件进入。使得螺栓将转动盘44与轴承之类的转动件在连接时无需用很大拧紧力。

驱动轮总成3包含驱动轮，驱动轮选用现有技术中已有的差分舵轮，这是因为，在本案中，转向轮总成4的轮体45只存在转向动力，不存在行走动力。这就会使得整个工业车辆在侧向移动时会出现略微的摆动现象，需要驱动轮来调整整个车辆，尤其是货叉2的延伸角度。而差分舵轮这种结构由于自身具有一定的力臂存在，更容易来调整该延伸角度。

实施例2，与实施例1相比，增设了传感装置5。如图1所示，主车身11上连接有升降架13，货叉2安装在升降架13上，传感装置5安装在升降架13上。

由于该工业车辆具备了全向行驶的功能，在进叉时无需蛇形走位，而是可以直线倾斜走位，这就使得工业车辆可以实时调整自身位置和角度，从而使得货叉2的位置和托盘更为吻合。传感器5可以为角度传感器、红外距离传感器或者是摄像头，检测到自身与插取物（托盘）之间的距离和偏向，传感器5获得的数据通过通信网络如CAN传输给车辆的控制器，控制器控制驱动轮总成3的运行参数来实时调整车辆的位置和角度。

Claims (13)

1.适用于工业车辆的全向行走装置，包含车架（1），所述车架（1）包含主车身（11）和车腿（12），所述主车身（11）上安装有驱动轮总成（3），每个所述车腿（12）上安装有转向轮总成（4），其特征在于：所述转向轮总成（4）包含与所述车腿（12）活动连接的转动盘（44）、安装在所述转动盘（44）上的轮体（45）和驱动所述转动盘（44）在水平方向上转动的驱动总成（41），所述驱动总成（41）包含驱动装置（411）和减速机（412），所述驱动装置（411）、所述减速机（412）和所述转动盘（44）三者在所述车腿（12）的长度方向上排布。

2.根据权利要求1所述的适用于工业车辆的全向行走装置，其特征在于：所述减速机（412）的输出端包含输出轮（4121），所述转动盘（44）包含主轮（441），所述转向轮总成（4）还包含位于所述输出轮（4121）和所述主轮（441）之间的传动装置（42）。

3.根据权利要求2所述的适用于工业车辆的全向行走装置，其特征在于：所述输出轮（4121）在竖直方向转动， 所述传动装置（42）包含与所述输出轮（4121）啮合的伞齿轮（421）和与所述伞齿轮（421）通过连接轴连接的齿轮一（422），所述齿轮一（422）在水平方向延伸，与所述主轮（441）啮合。

4.根据权利要求3所述的适用于工业车辆的全向行走装置，其特征在于：所述转向轮总成（4）包含中介轮（47），所述中介轮（47）位于所述齿轮一（422）和所述主轮（441）之间，且传动连接所述齿轮一（422）和所述主轮（441）。

5.根据权利要求4所述的适用于工业车辆的全向行走装置，其特征在于：所述齿轮一（422）位于所述伞齿轮（121）的下方，所述齿轮一（422）、所述中介轮（47）和所述主轮（441）位于同一平面。

6.根据权利要求1所述的适用于工业车辆的全向行走装置，其特征在于：所述转向轮总成（4）还包含安装在所述车腿（12）上的连接座（43），所述转动盘（44）转动连接在所述连接座（43）的下方。

7.根据权利要求6所述的适用于工业车辆的全向行走装置，其特征在于：所述转动盘（44）下表面上开设有下槽（442），所述轮体（45）安装在安装轴（46）上，所述安装轴（46）安装在下槽（442）中。

8.根据权利要求7所述的适用于工业车辆的全向行走装置，其特征在于：所述转动盘（44）下表面开设有供连接件伸入的下孔（443）。

9.根据权利要求6所述的适用于工业车辆的全向行走装置，其特征在于：所述连接座（43）的侧壁包含配合平面（431），所述配合平面用于与所述车腿（12）的内侧壁配合。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的适用于工业车辆的全向行走装置，其特征在于：所述驱动轮总成（3）包含驱动轮，所述驱动轮为差分舵轮。

11.一种工业车辆，其特征在于，包含如权利要求1-10任意一项所述的适用于工业车辆的全向行走装置，所述车架（1）上安装有用于货叉（2）和用于驱动所述货叉（2）升降的升降装置，所述货叉（2）位于所述车腿（12）上方。

12.根据权利要求11所述的工业车辆，其特征在于：所述车架（1）上安装有用于测量所述货叉（2）相对插取物位置的传感装置（5）。

13.根据权利要求12所述的工业车辆，其特征在于： 所述主车身（11）上连接有升降架（13），所述货叉（2）和所述传感装置（5）均安装在所述升降架（13）上。