一种应用新型转向模式的四支点电动叉车转向系统及方法

摘要

本发明公开了一种应用新型转向模式的四支点电动叉车转向系统及方法，涉及转向系统技术领域，该转向系统包括两个前轮和两个后轮，以及转向桥总成，转向桥总成包括桥架、转向节、主销和支撑件，其中：每个前轮分别连接一个行走电机；桥架的两端分别与一个主销转动连接，主销的中心轴线为竖直轴线；每个主销分别由一个转向节驱动转动，主销和转向节均位于后轮的上方；每个主销分别通过一个支撑件与一个后轮的轮毂轴固连。本发明能够令四支点电动叉车具有较大的转角范围，甚至能够实现原地转动，从而增强了四支点叉车机动性与通过性。

说明书

技术领域

本申请涉及转向系统技术领域，特别涉及一种应用新型转向模式的四支点电动叉车转向系统及方法。

背景技术

叉车在企业的物流系统中扮演着非常重要的角色，是物料搬运设备中的主力军。特别是随着世界经济的快速发展，大部分企业的物料搬运已经脱离了原始的人工搬运，取而代之的是以叉车为主的机械化搬运。在叉车作业时，转向是操作频繁的一个动作。

请参见图1，目前传统四支点电动叉车为单驱，一个电机一个变速箱带动两个轮胎转动，转向桥的桥架位于两个轮胎之间，转向节靠近轮毂位置。该结构中，虽然驱动桥中含有差速器可使两个轮胎在同一时间不同速转动，但是靠此实现两个轮胎转动方向相反尤为困难，极限状态下为一个轮胎不转动，另一个轮胎转动。因此，叉车在进行最大转弯时的转弯中心点往往处于前轮轮胎中心外侧(极限情况下处于前轮轮胎中心)，这也使得配套的转向桥内外转角均在90°以下。在这种布置方式下如果转角过大，会使得轮胎总成与桥体发生干涉，从而限制了转角范围，一般均在90°以下叉车无法实现原地转向。

因此，目前四支点叉车存在转角偏小、转弯半径偏大的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种应用新型转向模式的四支点电动叉车转向系统及方法，具有较大的转角范围，甚至能够实现原地转动，从而增强了四支点叉车机动性与通过性。其具体方案如下：

一种应用新型转向模式的四支点电动叉车转向系统，包括两个前轮和两个后轮，以及转向桥总成，所述转向桥总成包括桥架、转向节、主销和支撑件，其中：

每个所述前轮分别连接一个行走电机；

所述桥架的两端分别与一个所述主销转动连接，所述主销的中心轴线为竖直轴线；

每个所述主销分别由一个所述转向节驱动转动，所述主销和所述转向节均位于所述后轮的上方；

每个所述主销分别通过一个所述支撑件与一个所述后轮的轮毂轴固连。

可选地，所述支撑件为连接弯板，所述连接弯板的第一连接端与所述轮毂轴固连，第二连接端位于所述后轮的上方与所述销轴固连。

可选地，所述连接弯板中，位于所述第一连接端与所述第二连接端之间的竖直支撑部位于所述后轮的内侧。

可选地，所述主销的中心轴线与所述轮毂轴的中心轴线垂直且共面。

可选地，所述桥架的两端分别设置有连接爪，所述连接爪包括第一连接部和第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部均与所述主销转动连接，所述转向节位于所述第一连接部和所述第二连接部之间。

可选地，所述第一连接部和所述主销之间设置有第一轴承；所述第二连接部和所述主销之间设置有第二轴承，所述第二轴承的两侧设置有密封圈；所述第一连接部位于所述第二连接部的上方，且设置有用于储存润滑油的储油腔。

可选地，两个所述转向节均通过转向油缸驱动转动；

和/或，所述主销与所述转向节之间花键连接。

可选地，还包括车辆控制器和用于测量所述后轮的转向角度的角度传感器；

两个所述行走电机所连接的电机控制器均与所述角度传感器信号连接，以通过所述角度传感器反馈的后轮转角信号，来控制所述前轮的转速。

一种应用新型转向模式的四支点电动叉车转向方法，所述四支点电动叉车转向方法适用于上文中所述的应用新型转向模式的四支点电动叉车转向系统，所述四支点电动叉车转向方法包括以下步骤：

步骤S1：通过方向盘调节后轮转向；

步骤S2：角度传感器将检测到的所述后轮的转向角度转换成后轮转角信号，并反馈给电机控制器，所述电机控制器与两个行走电机连接，两个所述行走电机分别用于控制一个前轮的转向和转速；

步骤S3：所述电机控制器通过所述后轮转角信号和车辆行进速度来调节与所述前轮的转向和转速。

其中：

当所述后轮转向角度大于第一预设值且小于或等于第二预设值时，所述后轮转角信号大于或等于第一信号值且小于或等于第二信号值，所述电机控制器控制两个所述行走电机向相反的方向转动，且位于外转角的所述行走电机的转速大于为位于内转角的所述行走电机的转速；

当所述后轮转向角度大于第二预设值时，所述后轮转角信号大于第二信号值，所述电机控制器两个控制所述行走电机向相反的方向转动，且转速相等。

通过以上方案可知，本发明提供了一种应用新型转向模式的四支点电动叉车转向系统及方法，该应用新型转向模式的四支点电动叉车转向系统具有以下有益效果：

a、由于叉车的两个前轮分别连接一个行走电机，因此其转速分别可调，转向可以相同，也可不同。由于两个前轮转向可以不同，从而可以减少了叉车的转弯半径，达到显著提升叉车机动性与通过性的目的。

b，又由于主销和转向节均位于后轮的上方，从而转向节和桥架距离后轮较远，后轮可在任意角度内自由转动(每个后轮的转向角度均可超过90°)。通过上述对前轮和后轮驱动系统的改变，从而能够令四支点叉车具有较大的转角范围，甚至能够实现原地转动，从而增强了四支点叉车机动性与通过性。

进一步地，该转向系统中：

通过角度传感器将后轮的转向角度反馈给电机控制器，能够实现转角检测和转弯自动减速；

通过转向油缸的伸缩带动连杆，以使得连杆带动转向节旋转，进而在花键连接主销与转向节时，实现主销同步旋转并带动后轮转动的目的，而此时轮胎旋转有效避免与无关物体碰触，以进行大于90°的稳定转向；

通过由两个电机控制器分别控制相应的行走电机的转速，从而分别控制两个相应的前轮的转速，从而达到叉车稳定转向的效果；

通过具备大于90°稳定转向的转向桥的设置，使得叉车转弯中心处于前轮两侧轮胎的中心内侧，并当内转角θ1与θ2的和为180°时，转弯中心处于两个前轮的连接线中点，此时两个前轮的转向方向相反且转速相等，以实现叉车原地转向的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的一种电动叉车转向系统的结构示意图；

图2为本发明具体实施例提供的应用新型转向模式的四支点电动叉车转向系统的转向原理示意图；

图3为本发明具体实施例提供的应用新型转向模式的四支点电动叉车转向系统的总体结构示意图；

图4为本发明具体实施例提供的转向桥总成与后轮的组装结构示意图；

图5为本发明具体实施例提供的转向桥总成与后轮在连接位置的剖视图。

附图标记说明：

1、前轮；2、变速箱；3、行走电机；

4、后轮；5、电机控制器；6、转向桥总成(可简称为转向桥)；

61、桥架；611、主销；62、油缸；63、连杆；

64、角度传感器；65、转向节；66、支撑件(即连接弯板)；

67、轮毂轴；68、轮毂。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

请参见图2至图3，本发明具体实施例提供了一种应用新型转向模式的四支点电动叉车转向系统，该系统包括两个前轮1以及两个后轮4，以及转向桥总成6，转向桥总成6包括桥架61、转向节65、主销611和支撑件66。其中：每个前轮1分别连接一个行走电机3；桥架61的两端分别与一个主销611转动连接，主销611的中心轴线为竖直轴线；每个主销611分别由一个转向节65驱动转动，主销611和转向节65均位于后轮3的上方；每个主销611分别通过一个支撑件66与一个后轮(4)的轮毂轴67固连。

该应用新型转向模式的四支点电动叉车转向系统中：

a、由于叉车的两个前轮分别连接一个行走电机，因此其转速分别可调，转向可以相同，也可不同。由于两个前轮转向可以不同，从而可以减少了叉车的转弯半径，达到显著提升叉车机动性与通过性的目的。

b，又由于主销和转向节均位于后轮的上方，从而转向节和桥架距离后轮较远，后轮可在任意角度内自由转动(每个后轮的转向角度均可超过90°)。通过上述对前轮和后轮驱动系统的改变，从而能够令四支点叉车具有较大的转角范围，甚至能够实现原地转动，从而增强了四支点叉车机动性与通过性。

具体地，主销611的中心轴线与轮毂轴67的中心轴线垂直且共面。

具体地，请参见图4和图5，支撑件66为连接弯板，连接弯板的第一连接端与轮毂轴67固连，第二连接端位于后轮的上方与销轴611固连。优选地，连接弯板中，位于第一连接端与第二连接端之间的竖直支撑部位于后轮4的内侧。

具体地，请参见图5，桥架61的两端分别设置有连接爪，连接爪包括第一连接部和第二连接部，第一连接部和第二连接部均与主销611转动连接，转向节65位于第一连接部和第二连接部之间。

其中，第一连接部和主销611之间设置有第一轴承；第二连接部和主销611之间设置有第二轴承，第二轴承的两侧设置有密封圈；第一连接部位于第二连接部的上方，且设置有用于储存润滑油的储油腔。

具体地，请参见图3和图4，两个转向节65均通过转向油缸62驱动转动。其中，油缸62的两端的连杆63分别连接一个转向节65，主销611与转向节65之间花键连接。

进一步地，请参见图3和图4，在上述应用新型转向模式的四支点电动叉车转向系统中，还包括车辆控制器和用于测量后轮4的转向角度的角度传感器64；两个行走电机3所连接的电机控制器5均与角度传感器64信号连接，以通过角度传感器64反馈的后轮转角信号，来控制前轮1的转速。

此外，本发明具体实施例还提供了一种四支点电动叉车转向方法，该方法适用于上述应用新型转向模式的四支点电动叉车转向系统。该四支点电动叉车转向方法包括主要以下步骤：

步骤S1：通过方向盘调节后轮4转向；

步骤S2：角度传感器64将检测到的后轮4的转向角度转换成后轮转角信号，并反馈给电机控制器5，电机控制器5与两个行走电机3连接，两个行走电机3分别用于控制一个前轮1的转向和转速；

步骤S3：电机控制器5通过后轮转角信号和车辆行进速度来调节与前轮1的转向和转速。

其中：

当后轮4转向角度大于第一预设值且小于或等于第二预设值时，后轮转角信号大于或等于第一信号值且小于或等于第二信号值，电机控制器5控制两个行走电机3向相反的方向转动，且位于外转角的行走电机3的转速大于为位于内转角的行走电机3的转速，以实现大角度转角；

当后轮4转向角度大于第二预设值时，后轮转角信号大于第二信号值，电机控制器5控制两个行走电机3向相反的方向转动，且转速相等，以实现原地转向。

综上可见，本发明具体实施例提供的应用新型转向模式的四支点电动叉车转向系统中，每个前轮1分别连接有一个行走电机3，行走电机3起到控制相应的前轮1转速的作用，且通过由两个电机控制器5分别控制相应的行走电机3的转速，从而分别控制两个相应的前轮1的转速，从而达到叉车稳定转向的效果。与此同时，每个前轮1均连接有变速箱2，以达到有效控制前轮1的变速变矩的目的。需要说明的是，行走电机3连接有电机控制器5；且后轮4连接有用于实现内转角大于90°的转向桥6。因此，将使得叉车转弯中心处于前轮1两侧轮胎的中心内侧，位于左侧的后轮4的轴线与位于右侧的前轮1的轴线之间的夹角为θ1，且θ1大于90°；位于右侧的后轮4的轴线与位于右侧的前轮1的轴线之间的夹角为θ2，且当θ1与θ2的和为180°时，转向系统的转弯中心位于两个前轮1的正中间位置，以实现实现叉车的原地转向，且由于后轮4的左右侧旋转方向相反，进而减少了叉车的转弯半径，达到显著提升叉车机动性与通过性的目的。

需要提及的是，每个转向桥6均设置有用于监测相应的后轮4的转向角度的角度传感器64。角度传感器64与电机控制器5连接，并将监测的角度传感反馈值传输至电机控制器5。因此，通过角度传感器64将后轮4的转向角度反馈给电机控制器5，实现转角检测和转弯自动减速。

如图4、图5所示，转向桥6包括桥架61。在桥架61的中心位置设置有转向油缸62，以用于驱动后轮4的转动。在转向油缸62的两端均设置有连杆63，以用于与后轮4连接，并实现力的传递以及驱动后轮4的转动运动。需要说明的是，两个后轮4分别位于桥架61的两端下侧，且每个后轮4均连接有连接弯板66。连接弯板66的上端设置有与桥架61转动连接的主销611。主销611套接有与相应的连杆63连接的转向节65，以通过转向节65将转向油缸62传递至连杆63的作用力作用在相应的后轮4上并驱动转动。为了实现后轮4与桥架61的稳定连接，在连接弯板66的下端设置有轮毂轴67，轮毂轴67连接固定有与相应的后轮4匹配的轮毂68。与此同时，转向节65与主销611之间设置有花键，并同步旋转。而主销611、连接弯板66与轮毂轴67焊接连接，以实现稳定的连接状态的目的。因此，通过转向油缸62的伸缩带动连杆63，以使得连杆63带动转向节65旋转，进而在花键连接主销611与转向节65时，实现主销611同步旋转并带动后轮4转动的目的，而此时轮胎旋转有效避免与无关物体碰触，以进行大于90°的稳定转向。

在使用该应用新型转向模式的四支点电动叉车转向系统时，需要通过电机控制器5进行控制，且电机控制器5的控制策略为首先接收角度传感反馈值，计算转向角度；再接收行进速度值后根据转向角度计算相应的前轮1所需的转速；并将计算得出的转速输出至行走电机3，以控制相应的前轮1转速。

需要说明的是，在电机控制器5的控制策略中，当转向角度达到设定初始阈值时，两个电机控制器5分别控制相应的行走电机3做相对反向的方向转动；且当角度传感反馈值达到设定极限阈值时，两个电机控制器5分别控制相应的行走电机3做相同的转速，且相对反向的方向转动，以实现叉车原地转向的目的。

综上，本申请通过具备大于90°稳定转向的转向桥6的设置，使得叉车转弯中心处于前轮1两侧轮胎的中心内侧，并当内转角θ1与θ2的和为180°时，转弯中心处于两个前轮1的连接线中点，此时两个前轮1的转向方向相反且转速相等，以实现叉车原地转向的效果；且由于后轮4的左右侧旋转方向相反，进而减少了叉车的转弯半径，达到显著提升叉车机动性与通过性的目的。

本申请涉及的“第一”、“第二”是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，在本申请中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。