步行式堆高车转向的制作方法

本发明涉及步行式堆高车诸如托盘式堆高车，并且具体地讲，涉及具有舵柄转向的步行式堆高车。

背景技术：

步行式堆高车是本领域众所周知的并且最常见的类型为步行式托盘堆高车。此类堆高车具有一对前叉，这些前叉用于与托盘啮合并将托盘提升离开地面。操作员使用后舵柄控制一个或多个后转向轮而使堆高车转向。舵柄任选地具有操作员控件，这些操作员控件用于啮合并控制驱动马达(如果堆高车为动力从动堆高车)、叉的操作等。

图1示出了用于搬运托盘化且紧凑的载荷的常规步行式动力控制堆高车10。堆高车在后端14装有转向从动轮12。转向经由舵柄臂16控制。堆高车在右手侧22在前端20装有非从动脚轮18。堆高车还在左手前侧26装有非从动轮24。该非从动前轮24耦接到液压缸28，该液压缸使轮子24保持平行于叉30(即，呈一定角度，在本文也称为0度)。

堆高车10装有电动转向件(未示出)。舵柄围绕舵柄的垂直枢转轴线的顺时针或逆时针旋转直接转变为后轮12的转向角，该垂直枢转轴线大致垂直地位于后转向从动轮12的上方。(舵柄还可围绕水平轴线枢转，从而允许舵柄在近似垂直位置与水平位置之间倾斜，但此类移动不会影响转向，除非舵柄也围绕它的垂直转向轴线枢转)。图1的堆高车被配置成以第一操作模式操作，即前向和反向驱动方向朝向前端20和后端14对准，如箭头32所指出的那样。(如本文所使用，前向意指当堆高车处于第一操作模式时，朝向叉的端部；当堆高车处于下文所述的第二侧向模式时，前向处于远离舵柄的操作员端部的方向上，其中舵柄落后于堆高车)。

图2示出了以第二操作模式操作时的同一堆高车。液压缸28现在已使左手前轮24垂直于叉(即，90度)旋转。左手前轮24仅具有2个位置，0度和90度。操作员可利用舵柄34上的开关选择这2个位置中的任一个。操作员也已经通过舵柄16将后轮12转动90度，该舵柄现在大致垂直于叉30设置。右手脚轮将自由遵循行进方向。

当处于该操作模式时，堆高车可用于轻松搬运长的载荷。“前向”和“反向”行进方向现在也如箭头32所指出的那样垂直于叉。

舵柄转向可能有些不直观，特别是当舵柄正用于转向安装在堆高车一侧的轮子时(如同在图2的配置中一样)，而不是如同在图1的配置中一样成为中心后转向轮。虽然操作可通过反复试验学习如何操纵图2的堆高车，但在搬运任一侧从叉伸出或许几米的长载荷时，这种现场学习可能是危险的，这通常是其他工人和其他机械也在操作中的工业环境或作业环境。

操作员坐在固定位置的车辆的转向装置往往由于步行操作员的非常不同的观点而没有帮助，步行操作员在堆高车后面行走并认为在将堆高车向前驱动领先于他或她自己时“推动”堆高车并且利用大的物理舵柄移动而转向。

技术实现要素：

提供了一种步行式堆高车，包括：

后转向轮，所述后转向轮大致沿所述堆高车的前后中心线设置在所述堆高车的后端；

舵柄，所述舵柄提供操作员输入以通过使所述舵柄围绕舵柄轴旋转而使所述后轮转向；

转向控制器，所述转向控制器用于响应于所述舵柄旋转而使所述后轮转向；

可控前轮，所述可控前轮设置在所述堆高车的前端并且偏向所述中心线的一侧；

前脚轮，所述前脚轮设置在所述堆高车的所述前端并且偏向所述中心线的另一侧；

对准机构，所述对准机构用于使所述可控前轮在所述堆高车以第一操作模式操作时与所述堆高车的前后中心线大致平行对准，或在所述堆高车以第二操作模式操作时与所述堆高车的所述前后中心线大致垂直对准；以及

驱动机构，所述驱动机构用于响应于操作员控制而沿前向方向或反向方向驱动所述堆高车的至少一个轮子；

其中所述转向控制器可以正常转向模式操作以使所述后转向轮与所述舵柄旋转在相同指向上(顺时针或逆时针)转向并且以交替转向模式操作以使所述后转向轮与所述舵柄旋转在相反指向上转向；

该堆高车还包括转向模式选择器，该转向模式选择器用于在堆高车处于第二操作模式时自动啮合转向控制器的交替转向模式并且(i)舵柄与可控前轮一样被定位在中心线的同一侧上并且驱动方向导致舵柄领先于堆高车，或者(ii)舵柄与前脚轮一样被定位在中心线的同一侧上并且驱动方向导致舵柄落后于堆高车。

与本领域已知的舵柄转向装置不同，本发明在堆高车处于第二模式时在特定情况下反转舵柄与转向轮之间的正常转向关系(由此使得可控前轮与堆高车的前后中心线垂直)。具体地讲，当舵柄领先于堆高车并且与可控前轮一样位于中心线的同一侧上，舵柄落后于堆高车并且与前脚轮一样位于中心线的同一侧上时，转向关系反转。

已经发现，这为在舵柄后面行走的操作员提供了更直观且更自然的转向感觉。当堆高车处于更有用的第一操作模式时，那么转向优选地未反转，而不管堆高车的行进方向如何，即，不管舵柄是领先于堆高车还是落后于堆高车。

优选地，该堆高车还包括堆高车主体，在堆高车主体上设置有所述后转向轮，并且在堆高车主体上安装有所述舵柄，由此使得舵柄围绕与后转向轮的转向轴线大体对准的轴线旋转。

后转向轮和舵柄优选地在该主体上沿堆高车的中心线设置。

优选地，所述堆高车主体具有一对向前延伸支脚，这对向前延伸支脚各自设置在中心线的相应一侧上，并且各自承载所述前轮中的相应一个前轮。

该堆高车优选地还包括一个或多个向前延伸叉，该一个或多个向前延伸叉可操作成升高和降低并且设置在所述向前延伸支脚之间。

优选地，所述支脚大体平行并且彼此间隔开以限定由所述支脚在任一侧上并且由所述主体在后部包含的区域，该区域在前端开口，从而允许堆高车通过驱向载荷而与载荷啮合，由此使得载荷被接纳于所述区域内。

优选地，所述支脚间隔开的间隙为至少800mm，更优选地，至少1000mm，最优选地，至少1100mm。

此类间隙的尺寸设定成容纳工业中使用的更常见的托盘，并且它们限定典型的载荷尺寸。

优选地，所述前轮被设置在所述支脚的前端或朝向所述支脚的前端，远离堆高车主体。

优选地，所述前轮被设置成在300mm的距离内朝向所述支脚的前端，更优选地相对于所述支脚的端部在150mm内，如从车轮轴线到臂端部来测量。

优选地，所述后轮的旋转轴线与连接所述前轮的旋转轴线的假想线之间的距离为至少800mm，更优选地，至少1000mm。

优选地，所述转向模式选择器被配置成脱离所述交替转向模式并且在检测到舵柄已经从一侧到另一侧经过中心线时重新啮合正常转向模式。

堆高车还包括舵柄角检测器，该舵柄角检测器向所述转向控制器和/或所述转向模式选择器提供输入。

优选地，所述转向控制器和/或所述转向模式选择器为处理器的已编程功能，该处理器接收舵柄转向角以及任选地后轮当前转向角作为输入，并且提供转向马达控制信号作为输出。

附图简述

本发明将参考以下仅通过示例并且参考附图给出的本发明实施方案的描述而进行进一步说明，在附图中：

图1为从常规步行控制式电动叉式堆高车的下面观察的透视图；

图2为图1所示堆高车呈侧向驱动模式时的视图；

图3为根据本发明的堆高车的平面图；

图4至图18示出了经历各种转向和驱动操作的图3的堆高车；以及

图19为图3的堆高车的转向系统的操作的流程图。

具体实施方式

图3示出了根据本发明的堆高车50的从上方观察的平面图。与图1和图2的堆高车一样，该堆高车50可以正常第一操作模式和(如图3所示)第二操作模式这两种操作模式操作。

与图1和图2的堆高车一样，图3的堆高车在后端54具有转向从动轮52。转向经由舵柄臂56来控制。堆高车在右手侧62在前端60装有非从动脚轮58。堆高车还在左手侧66装有非从动轮64。前轮58、64被安装成它们的轴与每个臂的前端60相距116mm。轮距(从后轮轴到连接前轮轴的线的距离)为1120mm。

非从动前轮64耦接到液压缸68，该液压缸可以使轮子64在处于第一操作模式时与叉70平行对准，或如图3所示，在处于第二操作模式时与叉70垂直对准。0度或90度角的选择由舵柄74上的操作员控件76进行。

在第一操作模式中，堆高车50在正常动力转向下操作，由此使得舵柄围绕舵柄的垂直枢转轴线78的顺时针或逆时针旋转直接转变为后轮52的转向角。为了获得最大直观性，车轮52位于同一垂直轴线78上。

右手脚轮58，如图1和图2中一样，将自由遵循行进方向。

操作员控件还确定了从动后轮52的驱动方向。在舵柄如图2或图3中一样伸出到叉的右边并且操作员位于舵柄后面的情况下，选择“前向”驱动会沿左侧叉的方向并且远离操作员侧向驱动堆高车，如箭头80所指出的那样，由此使得操作员向前走以便与堆高车齐行。“反向”驱动是使堆高车沿与箭头80相反的方向朝向操作员的驱动方向。

与传统的动力转向(或机械转向)一样，舵柄角不会直接控制堆高车50的后轮52的转向角。而是，提供了转向控制器(未示出)，该转向控制器可以正常转向模式操作以使后转向轮与舵柄旋转在相同指向上(顺时针或逆时针)转向并且以交替转向模式旋转以使后转向轮与舵柄旋转在相反指向上转向。

转向模式选择器(未示出)在堆高车以第二模式操作时，并且根据舵柄在堆高车上所处的一侧和驱动方向(前向或反向)而自动地啮合转向控制器的交替转向模式。

对于图3的堆高车来说，当堆高车处于第二模式，舵柄落后于堆高车(驱动机构正沿箭头80的方向前向驱动从动轮)并且舵柄位于堆高车的与可控前轮64相对的一侧上时，选择交替转向模式。

图4示出了图3的堆高车，该堆高车在处于所述操作模式时，“前向”驱动(从操作员的视角)并且朝向操作员的左边转向，即，堆高车遵循箭头82所指出的逆时针弯曲路径。转向模式选择器，其感测到第二模式和前向驱动方向已均被选择，导致转向控制器以交替转向模式操作，由此使得后轮52遵循转向角，该转向角的符号与舵柄的转向角相反。当舵柄56如图4中的箭头84所示逆时针转向例如20度时，转向轮52如箭头86所示围绕它的转向轴线顺时针旋转20度。请注意，轮子的转向角和舵柄的转向角的量值无需完全相同。舵柄转向角可在转变为车轮52的转向角时放大或减小。重要的是，在交替操作模式中，转向方向的符号在舵柄与转向轮之间相反。

图5示出了处于相同操作模式(侧向或第二模式)和相同转向模式(交替)的同一堆高车50，但其中操作员转向堆高车以遵循顺时针曲线88。舵柄56顺时针89旋转，并且转向轮52逆时针91旋转，以导致堆高车遵循顺时针曲线。

图6示出了在操作员选择反向驱动方向时再次呈第二模式的同一堆高车50，其中舵柄56处于直线向前或中性转向位置。呈第二模式的堆高车对反向驱动方向90的选择导致转向模式选择器控制转向控制器以使其呈正常转向模式操作，因为舵柄56现在领先于堆高车50，同时仍然位于与可控前轮64的侧66相对的侧62上。

因此，在图7中可以看出，当操作员使舵柄56逆时针94移动时，转向轮52遵循舵柄并且也逆时针96旋转，并且堆高车反向转向以遵循逆时针曲线98。

图8示出了其中舵柄56顺时针100旋转的同一堆高车，并且转向轮52也顺时针102旋转，由此使得堆高车以反向第二模式操作以遵循顺时针曲线104。

图9至图14示出了同一堆高车，其中舵柄56位于与可控前轮相同的一侧上，即已顺时针转过中性位置到达操作员的左手边。在图9至图11中，堆高车正在前向106驱动，其中舵柄56落后于堆高车，并且因此呈正常转向模式。因此，当操作员逆时针108(图10)或顺时针110(图11)移动舵柄时，后轮52遵循相同的转向角。在图12至图14中，堆高车正被反向112驱动，其中舵柄56领先于堆高车(图12)并且因此堆高车呈交替转向模式。因此，当操作员逆时针114转向舵柄56时(图13)，转向轮52顺时针旋转，反之亦然(图14)。

图15至图18示出了操作员和舵柄从堆高车的一侧到另一侧的过渡。

在图15中，堆高车如图4中一样以交替模式转向。如果操作员通常在堆高车停止时将舵柄56移动到另一侧，那么随着舵柄如图16所示接近中心线，轮子52几乎180度失准。这意味着当舵柄56到达中心线时(图17)，转向控制器已将轮子52置于180度失准并且因此再次与舵柄线对准，尽管“前向”驱动方向与预期方向相反。转向控制器此时脱离交替转向模式，并且重新校准轮子的驱动方向，由此使得车轮被认为与舵柄完全对准。

假设操作员没有使选择器从第二模式发生变化，并且继续顺时针摆动舵柄，那么轮子将在其移动到堆高车主体的左边66时遵循舵柄(图18)。当选择了驱动方向时，转向模式选择器将通过以下操作相应地作用，即如果选择了前向驱动，则维持正常模式，或如果选择反向驱动，则啮合交替模式。

虽然上面的例子假设操作员在选择驱动方向之前使舵柄达到恰好90度，但在现实中这可能发生也可能不发生。该系统可设置成具有用于操作变化侧面的锁定件，由此在该过程中禁用驱动器，并且直到舵柄达到图18的+90位置(在图17中，从舵柄位于的中心线开始在正向顺时针指向上测量角度)。这种锁定件确保了转向轮和舵柄均如图18所示从中性位置开始(操作员可以得到以下指示，即锁定件与例如红灯啮合并且例如绿灯或图形显示器已到达正确位置)。另选地，转向控制器可被设置用于一旦驱动器被啮合即初始化转向轮52的角，由此使得如果在舵柄例如位于图17与图18的位置中间时选择了反向驱动，那么转向控制器将感测到舵柄角为例如+45度(相对于中心线)，推断出在交替转向模式下，转向轮应当呈例如+135度的角，并且相应地使轮子转向。

图19是图3至图18的堆高车的转向系统的操作的流程图。在步骤120中，操作员啮合按键开关以启动堆高车。转向控制器利用后轮引导序列而初始化(122)，由此感测到后轮相对于底盘的角度，感测到舵柄相对于底盘的角度，并且转向马达使这两个角度对准。还可以检查可控前轮是否与堆高车的前后中心线对准，即堆高车是否处于第一操作模式。如果发生故障，则清除故障(124)并且在步骤120中再次开始启动序列。

操作具有用于选择第一模式126或第二模式128的选择器开关。初始化序列将堆高车置于前一种模式，并且这首先进行描述。

节流阀杆由操作员用于控制行进方向和行进速率。可将杆在不同程度上推动到中性位置之前或在不同程度上推动到中性位置之后，以通过向与后轮相关的驱动马达发送节流阀信号而控制堆高车的速度，从而将堆高车前向130或反向132驱动。

如134处所指出的那样，不管已经选择了哪个驱动方向130、132，堆高车都以正常转向模式操作。这意味着接收节流阀驱动选择(前向或反向)、舵柄角和选择器开关选择作为输入的转向模式选择器(在这种情况下，选择器开关选择被设置为第一模式)确定输入的组合应当导致正常转向模式。可以看出的是，在该实施方案中，当堆高车处于第一模式时，始终选择正常转向模式。

转向模式选择器输出被转向控制器接收，该转向控制器接收舵柄角传感器信号和后轮转向角传感器信号作为输入，并且提供转向马达控制信号作为输出。在正常转向模式下，转向控制器操作反馈机制以确保转向轮的角度与舵柄的输入匹配并且因此当舵柄顺时针或逆时针移动时，启动转向轮马达以使后轮在相同指向上(顺时针或逆时针)转向，直到后轮转向角传感器的输入与舵柄角传感器的输入匹配。舵柄和转向轮以这种方式在反馈机制和马达速度的限制范围内保持对准。

如果操作员选择以第二模式操作，那么流程图的过程移动到步骤128。转向前轮围绕它的垂直轴线旋转90度，由此使得转向前轮垂直于堆高车的前后中心线取向。转向模式控制器随后等待舵柄角输入信号，该舵柄角输入信号指出舵柄相对于堆高车的左侧或右侧的决定性移动。(左意味着舵柄顺时针摆动；右意味着舵柄逆时针摆动。)

当舵柄向左移动时(136)，舵柄与可控前轮位于同一侧上(参看图9)，并且因此如果选择了前向驱动方向(138)，那么转向模式选择器执行正常转向模式140，并且堆高车如图10和图11中一样操作。如果选择了反向驱动(142)，那么转向模式控制器将啮合交替转向模式(144)并且堆高车将根据图12至图14操作。

相反，如果舵柄在呈第二模式(146)时移动到中心线的右侧，那么在前向驱动方向(148)上，堆高车将如图3至图5所示以交替模式操作(150)。如果选择了反向驱动(152)，那么堆高车将以正常模式操作(154)，如图6至图8所示。

每当操作员切换回第一模式，转向轮也将与舵柄对准，并且转向模式选择器将重新啮合正常模式。