用于车辆的转向系统以及车辆的转向方法与流程

本申请是基于申请号为201380035190.4(国际申请号为pct/ep2013/063795)，申请日为2013年7月1日，发明名称为“用于车辆的转向系统以及车辆的转向方法”的中国专利申请提出的分案申请。

本发明涉及一种用于车辆的转向系统，该转向系统具有至少两个能相互独立转向的车轮和一个使车轮根据转向程序转向的转向设定值发出器，以及涉及一种车辆的转向方法。

背景技术：

转向系统尤其设置用于多用途运输车辆，该多用途运输车辆(尤其在车间中或在厂区上)用于运输货物。所述多用途运输车辆包括用于提起和放下货物的装置。所述装置可以是能上升或下降地设置在支柱上的运输叉或者是与要运输的货物相适配的装置。

为了能够尤其在通常相对较少位置可供使用的车间中使用这种运输车辆，所述运输车辆构成为所谓的多用途车辆，其中，它们的至少两个、优选三个、四个或者还更多车轮组中的所有车轮组被转向并且所述车轮组中的至少一个也被旋转驱动。

各个车轮组可以包括一个单个的或者也由多个、例如成对设置的车轮，其中，后者尤其当运输车辆用于相对重的负载时是有利的。

为了协调转向的车轮组的转向角度，多用途运输车辆通常包括转向系统，该转向系统例如可以包括如下不同转向程序，操作者可以不仅在纵向行驶中，而且在与此错开90°的角度的横向行驶中在所述转向程序之间选取：

—所有车轮沿纵向或横向方向定位，也就是运输车辆沿纵向或横向方向直线运动。

-全轮转向，也就是所有转向轮在借助于控制机构操纵转向装置时转向，从而得到正确的转向几何结构，这意味着，所有车轮的转动轴线相交于一点(所谓的转向点或转向中心)。

-对角转向，也就是车轮在转向过程中从所述车轮的纵向或横向方向沿同一旋转方向转向，从而转向中心(如也在纯纵向行驶或横向行驶时)处于无限远。

-前轴线转向或后轴线转向，也就是相对于相应的前进方向设置在前面的或后面的车轮转向，优选又涉及转向中心。

此外，转向系统还可以包括特殊转向程序，例如用于旋转行驶，其中，车轮如此转向，使得车辆绕竖直的轴线沿圆周转动，或者用于停车，其中，为了避免车辆溜行(wegrollen)，车轮的至少一部分的转动轴线相互垂直地取向。

在行驶期间可以在各个转向程序之间变换。由此，驾驶员可以不需要例如在离开长形货物货架通道(langgut-regalgang)之后(在所述长形货物货架通道中，运输车辆通常以车轮的直线定位来运行)为了转换到例如全轮转向而停止运输车辆，这随之带来显著的时间节省。

在由de20117198u1已知的转向系统中不利的是，在行驶期间转向程序的变换可能导致相当不连贯的方向变化，所述方向变化对于操作者来说相当难控制。

由ep1657140b1已知一种用于运输车辆的转向系统，该转向系统能够不依赖具体转向程序地以尽可能可变的并且由此调度友好的方式来转向。

对此，这种转向系统除了转向设定值发出器(例如方向盘)之外具有另外的用于连续地移动转向线的第一操作元件和另外的用于连续地控制车辆的主方向的第二操作元件。基于这种措施创造出如下的转向系统，利用该转向系统，直觉转向应导致转向系统的灵活性提高。

但在这种转向系统中不利的是，由于总共三个转向设定值发出器，该转向系统需要操作人员大量练习，以便能够足够精确地转向配备有这种转向系统的车辆。

技术实现要素：

本发明的任务在于，实现一种用于车辆的转向系统，该转向系统能实现非常可变的并且直觉的转向过程。

该任务通过在权利要求1中描述的转向系统以及通过在权利要求10中描述的转向方法来解决。

在根据本发明的转向系统中设有操作元件，所述车辆借助于该操作元件在行驶期间能置于绕转动中心的旋转中。在此，所述旋转应例如不是例如在处于静止(也就是没有行驶路段要完成的)车辆中进行，而是在处于行驶中的车辆中进行。由此，在开始绕转动中心的旋转之后处于行驶中的车辆仅仅沿行驶方向运动，而处于转动中心之外的车辆部分沿这样的方向运动，所述方向通过将转动中心的运动矢量(也称为“主运动矢量”)与由于绕转动中心的旋转行驶在相应位置处的方向矢量进行矢量相加而得到。

因此在该文献的范围内，尤其并不是将车辆的转向中心称为概念“转动中心”，所有车轮的转动轴线相交于所述转向中心。概念“转动中心”在该文献的范围内尤其表示与车辆的与(即便弯曲的)平移运动在想象中独立的旋转的转动点。

在该文献的范围内尤其将车辆的如下运动称为(即便弯曲的)平移运动，在所述运动中，车辆的所有点沿同一方向沿着轨迹运动，在所述轨迹中，车辆的主轴线的方向则不改变。

这种转向系统的转向程序这样构造，使得借助于转向设定值发出器(例如方向盘)能改变所述转动中心的主运动矢量的方向。

借助于转向额定值发送器则优选地能控制车辆的(即便弯曲的)平移运动的轨迹。

有利地，设有操作元件或操作元件的功能(优选刚好一个操作元件或操作元件的刚好一个功能)，借助于该操作元件或该功能(优选仅仅)能将车辆在行驶期间置于绕转动中心的旋转中。

将车辆在行驶期间置于绕转动中心的旋转中则优选能独立地控制。

优选地，当不操纵能将车辆在行驶期间置于绕转动中心的旋转中的操作元件时，不进行车辆的这种旋转。即使在主运动矢量的方向变化时，车辆也还总是保持相对于环境相同地取向，车辆的主轴线的方向因此相对于环境不改变。

能想到的是，设置有能调选的转向程序，只要不操纵能将车辆在行驶期间置于绕转动中心的旋转中的操作元件，该转向程序将车辆的主轴线在主运动矢量的方向变化时自动地取向到主运动矢量的新方向中。转向行为于是相应于或相似于一般机动车。

利用根据本发明的转向系统，对于操作者来说得到车辆的全新的转向可能性，因为借助于方向盘引起转动中心的运动的方向变化(换言之：主运动矢量的方向变化)，而车辆在这里可以绕转动中心转动。换句话说，车辆的所期望的运动可以按照全新的方式转向。

如果这个绕转动中心的转动相对慢地进行，也就是以这样的旋转速度进行，该旋转速度能使操作者实现：还是检测出或转向了通过主运动矢量表征的行驶方向，则能以一些练习良好地掌控利用新转向系统的转向过程。如果车辆包括总是相对于行驶方向耽搁相同角度的转向台或转向室的话，换言之：车辆由此旋转了所述角度，则能够简化尤其以增大的旋转速度绕转动中心的转向过程。

在根据本发明的转向系统的第一变型方案中，借助于操作元件仅能产生或中断绕转动中心的转动运动，其中，转动中心相对于车辆的投影平面占据固定的位置。该固定的位置可以不仅设在车辆的竖直投影面之外，而且也可以设置在同一投影面之内，例如与竖直投影面的几何重心至少大致重合。

然而同样可能的是，操作元件和转向程序这样构成，使得转动中心的位置能相对于车辆的投影面移位。基于这个扩展方案能够产生车辆的完全特别的调度运动。

有利地，设有操作元件或操作元件的功能(优选刚好一个操作元件或操作元件的刚好一个功能)，借助于该操作元件或该功能(优选仅仅)能使转动中心的位置相对于车辆的投影面移位。

转动中心的位置相对于车辆的投影面的移位则优选能独立地控制。已证实，这尽可能最好地符合驾驶员的直觉运动设想。

此外，所述转动中心的位置的移位也环境敏感地例如通过装入在底部中的设定值发出器或者例如通过借助于适用于环境标记的传感器光电地检测环境标记来产生，转向程序由所述设定值发出器通过适合的传感器获得相应的信息。

转向程序可以这样构成：绕转动中心的转向角度与主运动矢量的长度有关。对此指的是：绕转动中心的转速随着转动中心运动的速度增大或减小，例如车辆与行驶速度无关地在轨迹的确定位置处总是具有确定的取向，行驶运动沿着所述轨道进行。

特别优选的是，绕所述转动中心的旋转角度与所述主运动矢量的长度之间的相关性能改变。这样例如可以在转动中心的运动的加速时相对于此地放慢旋转运动，以便保持对操作者可掌控的行驶状态。

绕所述转动中心的旋转角度与所述主运动矢量的长度之间的相关性也可以通过所述转向系统环境敏感地、又例如通过利用适合传感器检测装入在底部中的设定值发出器或者也通过光电地检测环境标记在考虑所述主运动矢量变化的情况下自动进行。

本发明也包括车辆的转向方法，在所述方法中，所述车辆的所有车轮这样转向，使得所述车辆在行驶期间置于绕转动中心的旋转中并且所述转动中心的主运动矢量的方向变化，所述转动中心随着所述主运动矢量而运动。

优选地，独立地控制转动中心相对于车辆的投影面的移位。

附图说明

现在应借助附图进一步阐述本发明。图中：

图1(示意性地)以俯视图示出多用途运输车辆、例如多用途叉车；

图2示出设在根据本发明的多用途运输车辆中的控制系统的原理图；

图3a)至c)(示意性地)示出多用途运输车辆的能利用根据本发明的转向系统产生的不同运动过程，以及

图4示出在多用途运输车辆利用根据本发明的转向系统运动时确定车轮的转向角的矢量。

具体实施方式

在图1中作为整体以100标记的多用途运输车辆(在这里构造为多用途叉车)包括在俯视图中大致u形的底盘。所述底板在u的横梁2上承载处于竖直的支柱3，在该支柱上能上升和下降地设置有叉形组件4。该叉形组件这样构造，使得其尖齿部5、6能在图1中实线表示的移开位置和图1中虚线表示的相邻位置之间移位，以便如此能够将所述尖齿部的间距与相应地要运输的货物相适配。

此外，在u的横梁2上设置有壳体7，该壳体容纳用于运行多用途运输车辆100所必需的机构和装置的大部分以及容纳电池组件13。

根据图1在下方和在上方在横梁2上(后者被控制台8遮盖)分别表出一个车轮9，所述车轮通过在图中未示出的马达驱动。在车架1的图1中从横梁2向右延伸的区段10、11上，分别在端部区域中设有车轮布置结构12，该车轮布置结构在示出的实施例中构成为双轮。

所有车轮和车轮布置结构9、12绕垂直于图平面延伸的转向轴线s能转向至少180度的转向角度地设置。

图1中在横梁2的上端部上示出的控制台8包括为了运行多用途运输车辆100要由操作者(未示出)操纵的操作装置，方向盘14和构成为从操作者看来能向左或右摆动的操纵杆(如应通过图1的箭头p所表示的那样)的操作元件15属于所述操作装置，所述操作装置用于通过中央控制系统18来操控图中未详细示出的、常规构成的转向装置，如另外还要说明的那样。

此外，控制台包括未更详细示出的装置(例如“加速踏板”)，所述装置为图中未示出的牵引马达的驱动功率预定设定值，该驱动功率由控制单元16、17提供。

在多用途运输车辆100的图1中示出的实施例中，控制台8相对于车架1固定地构成。但同样可能的是，控制台8相对于车架1能旋转地构成，这样使得操作者可以相对于行驶方向总是占据确定的位置，该行驶方向可以通过主运动矢量表征并且如在下面还要详细示出的那样。

如图2中说明的那样，方向盘14与转向设定值发出器19连接，该转向设定值发出器将方向盘14的位置转化成相关联的电信号。所述电信号通过电导线20输送给中央控制系统18。该中央控制系统根据分别借助于通过导线20与控制系统18连接的键盘22所预定的转向程序将由设定值发出器19接收的数据转化成如下信号，所述信号通过导线23、24、25、26输送给液压阀27、28、29、30，以用于操纵多用途运输车辆100的车轮组的转向装置31、32、33、34。

每个所述转向装置31、32、33、34包括一个液压马达，该液压马达通过两个液压导线35、35’；36、36’；37、37’；38、38’与液压阀27、28、29、30连接并且根据控制系统18预定的设定角度加载液压液。

每个所述另外以常规方式构造的转向装置31、32、33、34包括转向角度传感器39、40、41、42，所述转向角度传感器通过电导线给控制系统18提供与相应的实际转向角度相关联的电信号，从而就更狭义而言地进行转向装置31、32、33、34的调节。

此外，通过信号发出器47和电导线48将构成为操纵杆的操作元件15与控制系统18连接。

如果选取图2中以圆表示的、以l标记的转向程序，该转向程序表征根据本发明的转向系统，则可以通过根据箭头p向左或右操纵操作元件15而将多用途运输车辆置于绕转动中心t的逆时针或顺时针的旋转中，更准确地说在保持车辆的行驶方向的情况下，该行驶方向通过主运动矢量51(尤其参见图3和图4)来表征。

在图中示出的实施例中，转动中心t至少大致与多用途运输车辆100的竖直投影面的几何重心重合。由此，最小化多用途运输车辆100在利用根据本发明的转向系统行驶时所必需的空间。但在图中示出的实施例中同样可能的是，使转动中心t平行于区段10、11的纵向延伸方向地移位，如果要利用多用途运输车辆100提供的调度活动能够有利地显示旋转和远离几何重心的转动中心。转动中心t的移位在图中示出的实施例中通过使操作元件15根据箭头倾斜p’来进行。

因此确切地设有操作元件的功能(即操作元件15根据箭头p’倾斜)，转动中心的位置借助于该功能仅仅能相对于车辆的竖直投影面移位。转动中心的位置则可以独立地控制。

在根据本发明的转向系统中也可以在多用途运输车辆100绕转动中心t旋转时改变主运动矢量51的取向，也就是改变主运动方向。通过方向盘向左偏转例如使主运动矢量51向左倾斜，因此，车辆行驶出左弧形，绕转动中心t的旋转运动与该左弧形叠加，在方向盘向右偏转时则行驶出相应的右弧形。

不同的运动过程示例性地在图3a)至3c)中示出。

在根据图3a)的运动过程中，主运动方向h是直线。方向盘14处于其直线方向中。在该直线行驶期间，多用途运输车辆100执行逆时针的旋转，通过箭头r表示。这个旋转通过根据箭头p向左操纵操作元件15而开始。车辆100在图3a)中示出的行驶中实施如下运行，在该运动中，主运动矢量51与主运动方向h重合。同时，车辆绕转动中心t以一种如同具有圆形的外圆周u的方式旋转，该外圆周在平行于主运动方向h延伸的面f上滚动。旋转速度(多用途运输车辆100在沿主运动方向h行驶时能够以该旋转速度绕转动中心t转动)可以通过具有外圆周u的圆的半径x来表示：转速相对于沿主运动方向h经过的路段的增大相应于半径x的减小，转速的减小相应于所述半径的增大。操作元件15可以为了使绕转动中心t的旋转速度相对于沿主运动方向h经过的路段改变而包括另一个图中未示出的调节件。或者如此构成，使得相对于主运动方向的转速与从中性位置的偏转有关。

在图3b)中示出的运动过程中，利用操作元件15以与根据图3a)的运行过程相同的方式操纵100。然而利用方向盘14沿左右左波形线地控制多用途运输车辆，从而主运动传感器51的方向由直线行驶连续地首先向左、然后向右并且最后又回到直线行驶中地变化。

在图3c)中示例性示出的运动过程中，主运动方向h描绘左弧线。方向盘14处于由中间位置向左偏转中，操作元件14处于与在根据图3a)和3b)的所述两个其他运动过程时相同的位置中。

为了能够实现这种运动过程，车轮9和车轮布置结构12在考虑根据图4加以说明的参量来转向：

首先，主运动方向是决定性的(ma序geblich)，该主运动方向通过主运动矢量51的方向来确定。该主运动矢量的长度是用于多用途运输车辆100沿主运动方向的速度的量度。

如果多用途运输车辆100实施与该主运动方向叠加的绕转动中心t的旋转，该转动中心与车轮9或车轮布置结构12的转向轴线s距离开半径y，则车轮9或车轮布置结构12必须置于如下转向角度，该转向角度考虑由旋转引起的运动分量，所述运动分量通过切向的运动矢量52来确定，该切向的运动矢量切向地作用在具有半径y的圆上在转向轴线s的位置处。该切向的运动矢量的长度是转动速度的量度。转向角度(车轮9或车轮布置结构12必须为此采用该转向角度)通过合成的车轮方向矢量53来确定。该车轮方向矢量的长度也是用于速度的量度，车轮9或车轮布置结构12在此刻以所述速度运动。如果车轮9或车轮布置结构12被转动驱动，则通过车轮方向矢量53的长度能确定如下转速，车轮9或车轮布置结构12必须以所述转速驱动。

附图标记列表

100多用途运输车辆

1车架

2横梁

3支柱

4叉形组件

5尖齿部

6尖齿部

7壳体

8控制台

9车轮

10区段

11区段

12车轮布置结构

13电池组件

14方向盘

15操作元件

16控制元件

17控制元件

18控制系统

19转向发出器

20导线

21导线

22键盘

23导线

24导线

25导线

26导线

27阀

28阀

29阀

30阀

31车轮组

32车轮组

33车轮组

34车轮组

35，35’液压导线

36，36’液压导线

37，37’液压导线

38，38’液压导线

39转向角度传感器

40转向角度传感器

41转向角度传感器

42转向角度传感器

43导线

44导线

45导线

46导线

47信号发送器

48导线

51主运动矢量

52方向矢量

53车轮方向矢量

f面

h主运动方向

l转向程序

p，p’箭头

r箭头

s转向轴线

t转动中心

x半径

y半径