用于叉车的转向系统的制作方法

本发明涉及用于叉车(lift trucks)的转向系统，尤其涉及能够在前进模式和侧向模式下进行转向的叉车。

背景技术：

1、wo03/059799描述了一种具有前进和侧向操作模式的叉车。文献描述并示出了一种三轮运载车(truck)，其具有两个前轮和一个后轮，所有车轮均可驱动和转向。

2、在前进操作模式下(或“前进-后退模式”，因为无论运载车是向前还是向后行驶，转向设置都是相同的)，两个前轮固定在与货叉和底盘的主纵轴平行的直行角位置，并且转向机构与后轮连接，使运载车转向。在侧向操作模式下，三个车轮转向与纵向轴线垂直，并且后轮的转向角固定在该位置，同时转向机构与前轮耦合，前轮同步转向，以引导运载车。

3、这种运载车中的车轮从上方转向定位，即带有车轮的转向架安装在底盘上的枢轴上，所述枢轴垂直位于车轮中心的上方，并且转向马达对转向架进行转动，使得车轮可以在地面上的位置上转动90度。在模式的转换期间，制动器作用于车轮上，使得如果运载车例如位于纵向轴线与斜坡垂直的斜坡上，则当车轮侧向转动时，运载车不会开始侧向滚动。模式转换完成后，即可对车轮施加驱动力并松开制动器。

4、由于转向架上方需要空间来容纳转向机构，因此这种布置很不利。在一些专用运载车中，例如车载叉车(叉车由货车运载)，底盘和车轮机构的高度应尽可能降低。

技术实现思路

1、在本发明的第一独立方面，提供了一种用于叉车的转向系统，所述叉车具有带有纵向轴线的底盘，所述转向系统包括：

2、成对车轮组件，每个车轮组件在各自的枢转点处安装在底盘上，车轮组件在所述纵向轴线的相对侧上沿横向方向彼此间隔开；

3、每个车轮组件都具有可在各自轴上旋转的相应的接地轮，接地轮从车轮组件安装到底盘上的枢轴点横向偏移；

4、其中，当叉车支撑在地面上时，每个车轮组件可在平行于地面的平面中围绕其枢轴点旋转，并可在前进模式和侧向模式之间自由旋转至少90度，在前进模式中，轮轴横向地指向纵向轴线，在侧向模式中，轮轴则平行于纵向轴线，其中

5、当车轮在前进模式和侧向模式之间转换时，车轮从枢轴点的横向偏移导致车轮在地面上描绘出弧形路径；

6、致动器，其作用在每个车轮组件并可操作地控制车轮组件围绕枢轴点的角度方向；

7、驱动装置，其可在每个所述车轮上运行，以在地面上驱动车轮；和

8、控制器，可通过同时致动车轮组件的致动器，使所述车轮组件围绕其枢转点进行枢转，以及致动在所述车轮组件的车轮上运行的驱动装置，向所述车轮提供正向驱动力，并沿所述弧形路径驱动所述车轮，以辅助由致动器引起的枢转，从而可操作地使每个车轮组件在前进模式和侧向模式之间进行过渡。

9、通过使车轮从安装有车轮组件的枢轴点横向偏移，转向致动器不再需要位于组件或转向架上方。这使得机构的高度能够降低。然而，车轮的横向偏移会使所述车轮无法改变角度方向，同时保持在相同的固定位置：即它们必须在地面上行驶。通过对车轮施加正向驱动力，使车轮沿着车轮从车轮组件与底盘的枢轴点的横向偏移所产生的路径所确定的弧形路径进行驱动，车轮的驱动力可协助由致动器引起的枢转。这样可以减少对枢转机构的压力，降低运载车在模式转换操作期间无意中滚动或移动位置的几率。

10、如果运载车位于斜坡上，驱动装置对车轮的正向驱动力将有助于防止运载车滚下斜坡。

11、此外，由于转向致动器由动力车轮驱动装置来辅助，这就减少了模式的转换时系统内的力，以允许促动器的体积更小且更紧凑，同时也减少了磨损，以及减少在车轮转换时遇到阻力时致动器发生故障的可能性。

12、对致动器和驱动装置同时进行互补控制，具有减少轮胎摩擦，从而减少轮胎磨损的效果。

13、优选地，对驱动装置进行控制，以与由致动器引起的枢转相匹配的速度沿着所述弧形路径对车轮进行驱动。

14、速度匹配不必精确：只要车轮获得正向驱动力的速度能避免车轮擦伤，并能抵消在斜坡地面上进行操作时的任何滚动趋势即可，这取决于车辆的重量和设计用于操作的坡度范围。不过，优选地精确完成速度匹配。例如，控制器可以优选设计为使车轮在地面上的行驶速度与枢转机构在地面上传递给所述车轮的速度相匹配，相差不超过10％或5％。

15、优选地，对驱动装置进行控制，使其对车轮进行驱动的距离与所述弧形路径的长度相匹配。

16、前进模式和侧向模式之间的过渡可以是从前进模式到侧向模式，也可以是从侧向模式到前进模式。

17、控制器优选地以操作顺序进行配置或编程，以受控和协调的方式执行成对车轮组件的致动器和驱动装置的致动，从而实现过渡。

18、可以控制成对车轮组件围绕各自枢轴点的旋转为同时进行，或按受控顺序进行，或彼此独立进行。

19、优选地，控制器可操作以进一步控制叉车的制动系统，从而可独立施加或解除每个所述车轮的制动。

20、在优选的实施例中，在过渡期间，控制器配置为对所述的每个车轮施加制动，使得每个所述车轮不会因相关联的车轮组件围绕其枢转点的枢转而移动。

21、进一步优选地，控制器配置为在相关联的车轮组件枢转时松开每个车轮的制动器。

22、如此，如果前轮组件在不同时间进行枢转，则可通过在枢转前轮过渡时对不枢转前轮进行制动来获得额外的稳定性，制动器根据车轮当前是否枢转而依次松开或施加。

23、优选地，控制器在开始过渡的初期和完成过渡时在每个所述车轮上施加制动。

24、优选地，当有第三车轮与成对轮组件间隔开时，当车轮组件枢转时，也对此第三车轮进行制动。

25、运载车通常是三轮或四轮运载车(尽管本领域技术人员很容易理解可以有更多的车轮)。

26、优选地，每对车轮的驱动装置都是独立的电驱动马达。

27、与传统车辆中的液压驱动或由驱动杆提供动力的差速器相比，使用电动马达进行驱动可在过渡期间实现更好的控制。这是因为在液压驱动装置中，液压流体采用阻力最小的路径，并且倾向于平衡每个从动轮所受的力。如果两个车轮在转弯时遇到的外部阻力不同，例如当车辆在操纵期间处于斜坡上时，则施加在每个车轮上的转弯功率也会不同。类似的考虑也适用于差速器将动力分配给两个车轮的情况。

28、优选地，每个车轮组件的致动器都是液压致动器。

29、此外，优选地，成对车轮组件各自的液压致动器是联动的，其中一个致动器是主致动器，另一个是从动致动器，使得两个液压致动器的位移相同，并且每个车轮的转向角都大小相等。

30、优选地，在过渡期间，车轮的角度位置以相等且相反的方向变化。

31、在运载车是三轮运载车的情况下，第三车轮通常安装在底盘上，所述底盘在纵向方向上与车轮组件间隔开。

32、优选地，第三车轮设置在底盘的纵向轴线上。

33、优选地，第三车轮可在前进模式和侧向模式之间转向至少90度，在前进模式下，第三车轮的轮轴横向地指向纵向轴线，在侧向模式下，第三车轮的轮轴平行于纵向轴线。

34、此外，优选地，对第三车轮进行控制，以使其与成对车轮组件协同在前进模式和侧向模式之间转换。

35、此外，优选地，作为编程操作顺序的一部分，所述控制器可操作地使所述第三车轮在前进模式和侧向模式之间的过渡与成对车轮组件协同进行。

36、在某些实施例中，第三车轮枢转地安装在底盘上，以便在前进模式和侧向模式之间过渡时在原地旋转而不发生平移。例如，可将枢轴安装在第三车轮与地面之间的接触点的正上方(当运载车在水平地面上处于正常方向时)。

37、优选地，在这种情况下，控制器还适于在整个过渡过程中对第三车轮进行制动。

38、车轮的制动可以是机械制动，或者可以通过例如电动马达的电动制动或液压马达的液压制动来实现。

39、在其它实施例中，第三车轮以与所述成对车轮组件相同的方式安装在第三车轮组件上，第三车轮组件枢转地安装在底盘上，并且第三车轮偏离第三车轮组件的枢转安装点。

40、在这样的实施例中，第三车轮上的制动器优选地在第三车轮组件的枢转期间松开，并且在过渡期间的其他时间施加。

41、优选地，转向系统还包括第三致动器，其作用于第三车轮组件以控制第三车轮组件围绕枢轴点的角度方位；驱动装置，其设置在第三车轮以在地面上驱动第三车轮；以及控制器，所述控制器可同时致动第三致动器以使第三车轮组件绕其枢转点进行枢转，以及致动第三车轮驱动装置以向第三车轮提供正向驱动力，并以与第三致动器引起的枢转相匹配的速度沿弧形路径驱动第三车轮。

42、在运载车是四轮运载车的情况下，第四车轮优选设置在纵向轴线的相对侧，与第三车轮间隔开，第三车轮和第四车轮在纵向方向上与成对车轮组件间隔开。

43、在有第四车轮的情况下，以上应用于第三个轮子的转向和控制的所有特征可以等同地和附加地应用于第四车轮。因此：

44、-优选地，第四车轮可在前进模式和侧向模式之间转向至少90度，在前进模式下，第四车轮的轮轴横向地指向纵向轴线，在侧向模式下，第四车轮的轮轴平行于纵向轴线。

45、-此外，优选地，对第四车轮进行控制，以使其与成对车轮组件协同在前进模式和侧向模式之间转换。

46、-此外，优选地，作为编程操作顺序的一部分，所述控制器可操作地使所述第四车轮在前进模式和侧向模式之间的过渡与成对车轮组件协同进行。

47、-在某些实施例中，第四车轮枢转地安装在底盘上，以便在前进模式和侧向模式之间过渡时在原地旋转而不发生平移。

48、-优选地，在这种情况下，控制器还适于对第四车轮进行制动，直到每个车轮的过渡完成。

49、-在其它实施例中，第四车轮以与所述成对车轮组件相同的方式安装在第四车轮组件上，第四车轮组件枢转地安装在底盘上，并且第四车轮偏离第四车轮组件的枢转安装点。

50、-优选地，转向系统还包括第四致动器，其作用于第四车轮组件以控制第四车轮组件围绕枢轴点的角度方位；驱动装置，其设置在第四车轮以在地面上驱动第四车轮；以及控制器，所述控制器可同时致动第四致动器以使第四车轮组件绕其枢转点进行枢转，以及致动第四车轮驱动装置以向第四车轮提供正向驱动力，并以与第四致动器引起的枢转相匹配的速度沿弧形路径驱动第四车轮。

51、应当理解，在将功能分配给控制器的所有情况下，这包括由多个控制器共同提供上述功能的分布式体系结构。

52、还提供了本发明的第二独立方面，即用于叉车的转向系统，所述叉车具有带有纵向轴线的底盘，所述转向系统包括：

53、第一车轮组件和第二车轮组件，每个车轮组件在各自的枢转点处安装在底盘上，第一车轮组件和第二车轮组件在所述纵向轴线的相对侧上沿横向方向彼此间隔开；

54、每个车轮组件都具有可在各自轴上旋转的相应的接地轮，接地轮从车轮组件安装到底盘上的枢轴点横向偏移；

55、每个车轮组件都具有各自的制动器，所述制动器能够响应于控制输入而选择性地对各自的接地轮施加制动；

56、其中，当叉车支撑在地面上时，每个车轮组件可在平行于地面的平面中围绕其枢轴点旋转，并可在前进模式和侧向模式之间自由旋转至少90度，在前进模式中，轮轴横向地指向纵向轴线，在侧向模式中，轮轴则平行于纵向轴线，其中

57、当车轮在前进模式和侧向模式之间转换时，车轮从枢轴点的横向偏移导致车轮在地面上描绘出弧形路径；

58、致动器，其作用在每个车轮组件并可操作地控制车轮组件围绕枢轴点的角度方向；

59、驱动装置，其可在每个所述车轮上运行，以在地面上驱动车轮；和

60、控制器，其可操作以通过以下方式使每个车轮组件在前进模式和侧向模式之间进行过渡：(i)同时致动第一车轮组件的致动器，使第一车轮组件在第一车轮组件的车轮未制动的情况下绕其枢转点进行枢转，并在第一车轮组件的枢转期间对第二车轮组件的车轮施加制动，随后(ii)同时致动第二车轮组件的致动器，使第二车轮组件在第二车轮组件的车轮未制动的情况下绕其枢转点进行枢转，并且在第二车轮组件的枢转期间对第一车轮组件的车轮进行制动。

61、通过依次对车轮组件进行枢转，在另一个车轮组件枢转的同时，对不枢转的车轮组件进行制动，从而获得额外的牵引力和阻力，以防止运载车发生意外移动。

62、在下文描述的实施例中，未制动且枢轴转动的车轮处于惯性滑行状态(freewheelstate)，这就简化了模式转换操作，因为在转换期间无需对车轮施加正向驱动力。

63、然而，在本发明的这一方面，作为一种替代方案，如前所述，车轮组件的枢转也可选地通过在地面上驱动枢转轮子组件的车轮来辅助。

64、此外，上文列出的与本发明第一独立方面相关的优选特征以及与该方面相关的从属权利要求同样适用于本发明的第二独立方面。本领域技术人员将会理解，只要控制车轮组件彼此依次旋转，相同的实施例就能支持这两个方面。

65、因此，有利地，在第二独立方面中，还可以存在以下特征：

66、优选地，所述控制器同时致动车轮组件的致动器，使所述车轮组件围绕其枢转点进行枢转，以及致动在所述车轮组件的车轮上运行的驱动装置，向所述车轮提供正向驱动力，并沿所述弧形路径驱动所述车轮，以辅助由致动器引起的枢转。

67、优选地，对驱动装置进行控制，以与由致动器引起的枢转相匹配的速度沿着所述弧形路径对车轮进行驱动。

68、优选地，对驱动装置进行控制，使其对车轮进行驱动的距离与所述弧形路径的长度相匹配。

69、控制器优选地以操作顺序进行配置或编程，以受控和协调的方式执行成对车轮组件的致动器和驱动装置的致动，从而实现过渡。

70、前进模式和侧向模式之间的过渡可以是从前进模式到侧向模式，也可以是从侧向模式到前进模式。

71、运载车通常是三轮或四轮运载车(尽管本领域技术人员很容易理解可以有更多的车轮)。

72、优选地，每对车轮的驱动装置都是独立的电驱动马达。

73、每个车轮组件的致动器都可以是液压致动器。然而，由于在此实施例中车轮组件不会被同时致动，因此替代地，枢转可以由电动马达独立驱动。

74、优选地，在完成过渡时，车轮的角度位置以相等且相反的方向变化。

75、在运载车是三轮运载车的情况下，第三车轮通常安装在底盘上，所述底盘在纵向方向上与车轮组件间隔开。

76、优选地，第三车轮设置在底盘的纵向轴线上。

77、优选地，第三车轮可在前进模式和侧向模式之间转向至少90度，在前进模式下，第三车轮的轮轴横向地指向纵向轴线，在侧向模式下，第三车轮的轮轴平行于纵向轴线。

78、此外，优选地，对第三车轮进行控制，以使其与成对车轮组件协同在前进模式和侧向模式之间转换。

79、此外，优选地，作为编程操作顺序的一部分，所述控制器可操作地使所述第三车轮在前进模式和侧向模式之间的过渡与成对车轮组件协同进行。

80、在某些实施例中，第三车轮枢转地安装在底盘上，以便在前进模式和侧向模式之间过渡时在原地旋转而不发生平移。

81、优选地，在这种情况下，控制器还适于对第三车轮进行制动，直到每个车轮的过渡完成。

82、当第三车轮安装成围绕穿过车轮与地面的接触点的轴线上进行枢转时，第三车轮可在枢转期间保持制动。

83、车轮的制动可以是机械制动，或者可以通过例如电动马达的电动制动或液压马达的液压制动来实现。

84、在其它实施例中，第三车轮以与所述成对车轮组件相同的方式安装在第三车轮组件上，第三车轮组件枢转地安装在底盘上，并且第三车轮偏离第三车轮组件的枢转安装点。

85、优选地，在这些实施例中，转向系统还包括第三致动器，所述第三致动器作用在第三车轮组件上，以控制第三车轮组件围绕枢转点的角度方向；

86、驱动装置，其设置在第三车轮以在地面上驱动第三车轮；以及控制器，所述控制器可同时致动第三致动器以使第三车轮组件绕其枢转点进行枢转，以及致动第三车轮驱动装置以向第三车轮提供正向驱动力，并以与第三致动器引起的枢转相匹配的速度沿弧形路径驱动第三车轮。

87、可选地，当第三车轮枢转时可以处于惯性滑行状态，在这种情况下，另外两个车轮优选地是静止的，并且在第三车轮过渡期间被制动。

88、在运载车是四轮运载车的情况下，第四车轮优选设置在纵向轴线的相对侧，与第三车轮间隔开，第三车轮和第四车轮在纵向方向上与成对车轮组件间隔开。

89、在有第四车轮的情况下，以上应用于第三个轮子的转向和控制的所有特征可以等同地和附加地应用于第四车轮。因此：

90、-优选地，第四车轮可在前进模式和侧向模式之间转向至少90度，在前进模式下，第四车轮的轮轴横向地指向纵向轴线，在侧向模式下，第四车轮的轮轴平行于纵向轴线。

91、-此外，优选地，对第四车轮进行控制，以使其与成对车轮组件协同在前进模式和侧向模式之间转换。

92、-此外，优选地，作为编程操作顺序的一部分，所述控制器可操作地使所述第四车轮在前进模式和侧向模式之间的过渡与成对车轮组件协同进行。

93、-在某些实施例中，第四车轮枢转地安装在底盘上，以便在前进模式和侧向模式之间过渡时在原地旋转而不发生平移。

94、-优选地，在这种情况下，控制器还适于对第四车轮进行制动，直到每个车轮的过渡完成。

95、-在其它实施例中，第四车轮以与所述成对车轮组件相同的方式安装在第四车轮组件上，第四车轮组件枢转地安装在底盘上，并且第四车轮偏离第四车轮组件的枢转安装点。

96、-优选地，转向系统还包括第四致动器，其作用于第四车轮组件以控制第四车轮组件围绕枢轴点的角度方位；驱动装置，其设置在第四车轮以在地面上驱动第四车轮；以及控制器，所述控制器可同时致动第四致动器以使第四车轮组件绕其枢转点进行枢转，以及致动第四车轮驱动装置以向第四车轮提供正向驱动力，并以与第四致动器引起的枢转相匹配的速度沿弧形路径驱动第四车轮。

97、-可选地，允许第四个车轮在惯性滑行状态下进行角度方向的改变，而其他车轮组件最好处于制动和静止状态，以防止运载车在进一步的车轮转换期间发生滚动。