一种无人集装箱运输车车架总成及无人集装箱运输车

摘要

本发明公开了一种无人集装箱运输车车架总成及无人集装箱运输车，包括主梁、电池架托臂，所述主梁包括依次连接的腹板及下翼板，电池架托臂与腹板固定连接，且电池架托臂与下翼板抵接，抵接面法线方向与腹板法线方向夹角大于零；所述主梁为铝合金材质。实现了无人集装箱运输车车架总成的轻量化的同时保证车辆行驶过程的稳定性的有益效果。

说明书

技术领域

本发明涉及无人车技术领域，特别涉及一种无人集装箱运输车车架总成及无人集装箱运输车。

背景技术

随着5G通讯、无人驾驶技术的快速发展，码头的集装箱运输车辆从有人向无人逐步变迁；特别是受码头工况、人员以及货运能力等因素的影响，对无人化码头的需求愈发加剧。由此，自动导向车辆(Automated Guided Vehicle，下文简称AGV)技术以其作业自动化、柔性化和准时化等优势获得了较为显著的技术优势。

传统的码头AGV，车架基本采用传统的钢结构，主要以高强钢作为原材料，基于矿卡或其余重载车辆底盘制作；此类底盘横梁、支架等采用焊接工艺，难以控制质量且耗时长；其次整体底盘自重较大，增加车辆充电频次，使用能耗更高需要频繁充电或配置复杂且昂贵的换电站设施；车架表面使用多层油漆喷涂，不利于环保要求，而且为保证港口使用的防锈需要频繁保养，否则易出现腐蚀，导致车架整体强度下降，影响使用寿命。以Kalmar品牌的AGV为例，整备质量为25T，最大载荷为70T，整备自重超过最大载荷总重量的25％，对有效负载的提升产生了制约；且受体型限制其电池容量仅为36千瓦时，双电版本仅为72千瓦时，此参数难以满足港口吞吐量日益增长的需求。

随着新能源的不断推广，越来越多的货车采用新能源动力，减少排放污染等。这也促使了加大推广新能源轻量化汽车，只有将新能源和轻量化相结合才能够将效益最优化。因此，车身轻量化成为了市场的迫切需求，也成为了轻量化汽车厂的重要课题；无人集装箱运输车因为其工况严峻，在轻量化设计的过程中，尤其是车架总成的设计中，面临着更大的挑战，本专利由此产生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题至少包括：如何实现AGV车架总成的轻量化的同时保证车辆行驶过程的稳定性，更具体地包括：如何解决轻量化车架总成的高强度低重心设计问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

第一方面，一种无人集装箱运输车车架总成，包括主梁、电池架托臂，所述主梁包括依次连接的腹板及下翼板，电池架托臂与腹板固定连接，且电池架托臂与下翼板抵接，抵接面法线方向与腹板法线方向夹角大于零；所述主梁为铝合金材质。

进一步地，抵接面法线方向与腹板法线方向夹角为45～90°、60～90°、80～90°或85～90°，以90°为最佳。

进一步地，所述主梁包括第一主梁和第二主梁，电池架托臂包括第一电池架托臂组，所述第一电池架托臂组包括第一电池架托臂和第二电池架托臂，第一电池架托臂与第一主梁的腹板固定连接且与第一主梁的下翼板抵接；第二电池架托臂与第二主梁的腹板固定连接且与第一主梁的下翼板抵接。

更进一步地，所述第一电池架托臂与所述第二电池架托臂固定连接。

具体地，所述第一电池架托臂与所述第二电池架托臂由托臂连接件固定连接。

进一步地，电池架托臂与腹板拉铆连接。

进一步地，下翼板厚度大于等于30mm，优选为大于等于35mm，更优选为35mm-45mm，以35mm-40mm为最优。

进一步地，车架总成还包括电机支架和横梁，所述横梁与主梁垂直固定连接，电机支架与横梁固定连接且与下翼板固定连接。

更进一步地，电机支架包括第一电机支架组，所述第一电机支架组包括第一电机支架和第二电机支架。

更进一步地，所述电池架托臂还包括第二电池架托臂组，所述电机支架还包括第二电机支架组，所述第一电池架托臂组、第一电机支架组、第二电池架托臂组、第二电机支架组沿主梁延伸方向依次布置。

第二方面，提供一种无人集装箱运输车，包括上述的无人集装箱运输车车架总成。

进一步地，还包括电池架和电机，所述电池架与所述电池架托臂固定连接，所述电机与所述电机支架固定连接。

本发明的有益效果在于：本发明的技术方案中针对全新设计的铝合金车架主体的力学和结构特性，将原有的钢制车架主体所采用的电池支架直接依托大梁竖直腹板固定连接方式，改用电池架托臂与腹板和下翼板分别连接的形式，重新分配载荷，适应了铝合金制车架的特殊力学性能，即由腹板承载方式变为下翼板与腹板分布承载，尤其是铝合金下翼板厚度易调、负荷能力强的特性是钢制工字梁等传统车架用材所不及的，针对这一特性，本方案的安装方式减少了腹板的承载及固定所需拉力，尤其是拉铆负荷，同时，创造性地采用接触面传导方式设置电池架托臂与下翼板的的力传导方式，既能保证下翼板提供完整无机械钻孔的承载面的优良力学性能，又能减少连接件的使用。电池架托臂的灵活性高，长度易调整，对实现低重心设计提供了新的技术手段。整体上，本方案实现了AGV车架总成的轻量化的同时保证车辆行驶过程的稳定性的有益效果。

附图说明

图1示出了按照本发明的一个实施例的无人集装箱运输车车架总成的立体结构图。

图2示出了按照本发明的一个实施例的无人集装箱运输车车架总成的使用状态下的侧视图；

图3示出了按照本发明的一个实施例的无人集装箱运输车车架总成的使用状态下的仰视图；

图4示出了按照本发明的一个实施例的无人集装箱运输车车架总成的使用状态下的另一侧视图；

图5示出了按照图4中A-A处的剖视图；

图6示出了按照本发明的一个实施例的无人集装箱运输车车架总成的使用状态下的俯视图；

图7示出了按照本发明的一个实施例的无人集装箱运输车车架总成的电池架及电池架托臂结构图；

图8示出了按照本发明的一个实施例的无人集装箱运输车车架总成的另一立体结构图。

图9示出了按照本发明的一个实施例的无人集装箱运输车车架总成的装配状态下的侧视图；

图10示出了按照本发明的一个实施例的无人集装箱运输车车架总成的装配状态下的俯视图；

图11示出了按照本发明的一个实施例的无人集装箱运输车车架总成的电机支架及安装结构图；

图12示出了按照本发明的一个实施例的无人集装箱运输车车架总成的一种装配结构图；

图13示出了按照本发明的又一个实施例的无人集装箱运输车车架总成的主梁结构图；

图14示出了按照本发明的又一个实施例的无人集装箱运输车车架总成的主梁侧视图。

标号说明：

1、车架主体；11、主梁；12、上翼板；13、腹板；131、上腹板；132、下腹板；14、下翼板；15、横梁；

2、电池架托臂；21、第一电池架托臂组；22、第二电池架托臂组；

3、托臂连接件；

4、电机支架；41、第一电机支架组；42、第二电机支架组。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

诸如“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。诸如“第一”和“第二”之类的用语并不表示单元在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元之用。

请参照图1～14，本发明实施例提供了一种无人集装箱运输车车架总成，包括主梁、电池架托臂，所述主梁包括依次连接的腹板及下翼板，电池架托臂与腹板固定连接，且电池架托臂与下翼板抵接，抵接面法线方向与腹板法线方向夹角大于零；所述主梁为铝合金材质。

从上述描述可知，本方案中针对全新设计的铝合金车架主体尤其是其包含的主梁的力学和结构特性，将原有的钢制车架主体所采用的电池支架直接依托大梁竖直腹板固定连接方式，改用电池架托臂与腹板和下翼板分别连接的形式，重新分配载荷，适应了铝合金制车架的特殊力学性能，即由腹板承载方式变为下翼板与腹板分布承载，尤其是铝合金下翼板厚度易调、负荷能力强的特性是钢制工字梁等传统车架用材所不及的，针对这一特性，本方案的安装方式减少了腹板的承载及固定所需拉力，尤其是拉铆负荷，同时，创造性地采用接触面传导方式设置电池架托臂与下翼板的的力传导方式，既能保证下翼板提供完整无机械钻孔的承载面的优良力学性能，又能减少连接件的使用。电池架托臂的灵活性高，长度易调整，对实现低重心设计提供了新的技术手段。整体上，本方案实现了AGV车架总成的轻量化的同时保证车辆行驶过程的稳定性的有益效果。

对于“主梁”及其组成“上翼板、腹板及下翼板”，一般地理解为车架中常见的“大梁”等等同的表述方式。如在钢制大梁中，本领域中常常采用工字梁的形式制成，本领域通常讲工字梁的上下两部分称为翼板，将连接翼板的竖直部分称为“腹板”。当然，本方案中并不意味着限定本方案的主梁仅仅采用特定的成型方式形成一体化的上翼板、腹板及下翼板，仅为方便本领域技术人员理解，在结构特征上、并非成型特征上对主梁的三个部分进行表述上的划分。例如，对于“依次连接”，也仅表示其连接关系和顺序，并不意味着三者一体成型。具体的，本方案的一种形成主梁的结构可以为：所述腹板包括上腹板和下腹板，所述上翼板和所述上腹板连接，所述下翼板和所述下腹板连接，所述上腹板和所述下腹板扣接。在某些情况下，所述上翼板和所述上腹板一体成型，所述下翼板和所述下腹板一体成型。在另一些情况下，所述上腹板和所述下腹板采用拉铆连接。尤其是，抵接面法线方向与腹板法线方向夹角为45～90°，以90°为最佳。当夹角为90°时，下翼板将承担绝大部分的电池架负载，有效地减少了拉铆结构的水平拉力，这对铝合金材质形成的主梁是十分重要的，如此，拉铆结构即可适应拉力对主梁上开孔的塑性变形，有效地提升了结构的稳定性。

进一步地，所述主梁包括第一主梁和第二主梁，电池架托臂包括第一电池架托臂组，所述第一电池架托臂组包括第一电池架托臂和第二电池架托臂，第一电池架托臂与第一主梁的腹板固定连接且与第一主梁的下翼板抵接；第二电池架托臂与第二主梁的腹板固定连接且与第一主梁的下翼板抵接。

从上述描述可知，为保证车架总成的平衡，一般情况下，常采用双主梁及双电池架的设计，因此，优选的，将两个电池架分别布置于两根主梁上的设计方式。保证了车身两侧重量平衡，实现负荷的对称分布。

更进一步地，所述第一电池架托臂与所述第二电池架托臂固定连接。

具体地，所述第一电池架托臂与所述第二电池架托臂由托臂连接件固定连接。

从上述描述可知，本方案的设置方式改变了传统车架结构中两个电池支架之间没有联系，两侧支架容易因单独震动造成标准件松脱或结构件疲劳与塑性变形。尤其是采用所述第一电池架托臂与所述第二电池架托臂由托臂连接件固定连接后，相互形成支撑力，既保证了电池架托臂与腹板连接的稳定性，又有效减少了因电池装载导致的横向扭矩。

进一步地，电池架托臂与腹板拉铆连接。

由于本方案采用铝合金主体的型材加工而成，经过发明人反复试验与多种方式对比，以拉铆方式连接电池架托臂与腹板在结构强度、加工难度和部件间耐用性测试中均表现优异。

进一步地，下翼板厚度大于等于30mm，优选为大于等于35mm，更优选为35mm-45mm，以35mm-40mm为最优。在某些实施方案中，下翼板采用非对称的结构，即下翼板与电池架托臂抵触的一侧厚度为35mm，另一侧厚度为40mm。

从上述描述可知，一般情况下，通过增加大梁整体高度的方式提高腹板的负荷能力是传统钢制主梁的设计方向，然而，本方案采用整体铝合金轻量化主梁的方式后，如何提升其承载强度，尤其是对电池安装部的承载强度称为新的亟待解决的技术问题之一，发明人创造性地提出以腹板和下翼板分布载荷的技术方案后，更进一步地载荷模拟和反复设计后，发现以传统增加大梁整体高度的方式不再适用，而是采用增加主梁下翼板的厚度得以解决该技术问题，尤其是，有效避免了整体高度的增加带来的重心上移问题，截然相反地，仅增加下翼板的厚度至特定的数值范围内，既能保证整体承载负荷能力，有能将重心进一步下移，从而为整车运行稳定性尤其是避免转弯侧翻或失去抓地力提供更优的解决方式。该厚度的发现既能避免用料的不必要浪费，又能避免主梁整体高度的增加，是系统性解决车辆重心问题的整体解决手段之一。当然，常规情况下，上翼板的厚度及腹板的厚度不做特殊要求，即，可以选取与下翼板相适应的厚度要求，例如，上翼板厚度为大于等于30mm，优选为大于等于35mm，更优选为35mm-45mm，以35mm-40mm为最优。在某些实施方案中，上翼板采用非对称的结构，即上翼板对应于下翼板与电池架托臂抵触的一侧厚度为35mm，另一侧厚度为40mm。腹板的厚度为大于等于15mm，优选为大于等于20mm。在某些实施方案中，尤其是“腹板包括上腹板和下腹板，所述上翼板和所述上腹板连接，所述下翼板和所述下腹板连接，所述上腹板和所述下腹板扣接”的技术实现情形中，上腹板的厚度可以为大于等于15mm，优选为大于等于20mm，更优选为20mm，下腹板的厚度可以为大于等于15mm，优选为大于等于20mm，更优选为20mm；更优选的，上下腹板扣接后连接处总厚度为35mm。

进一步地，车架总成还包括电机支架和横梁，所述横梁与主梁垂直固定连接，电机支架与横梁固定连接且与下翼板固定连接。

在车架总成中能够影响重心分布的另一因素还包括电机的布置位置。本方案中采用电机支架的挂载方式，尤其是，为了实现载荷的有效分布，将电机支架与所述横梁固定连接且与所述下翼板固定连接的方式，进一步实现了载荷分散的效果。

更进一步地，电机支架包括第一电机支架组，所述第一电机支架组包括第一电机支架和第二电机支架。所述电池架托臂还包括第二电池架托臂组，所述电机支架还包括第二电机支架组，所述第一电池架托臂组、第一电机支架组、第二电池架托臂组、第二电机支架组沿主梁延伸方向依次布置。

在采用双电机驱动的情况下，由于双电机支架的设置，将带来进一步的载荷分布问题，发明人根据主梁、横梁的载荷分布要求及结构设计合理性，通过一系列模拟计算，确定了第一电池架托臂组、第一电机支架组、第二电池架托臂组、第二电机支架组沿车架主体延伸方向依次布置的方案。在载荷分布上，以侧重电池载荷为主、兼顾电机载荷为辅的设计考量，解决了电池架托臂与电机支架相互干涉的问题，同时更合理的实现了载荷均布的要求。

第二方面，提供一种无人集装箱运输车，包括上述的无人集装箱运输车车架总成。

进一步地，还包括电池架和电机，所述电池架与所述电池架托臂固定连接，所述电机与所述电机支架固定连接。

本发明上述的一种无人集装箱运输车车架总成及无人集装箱运输车，以下通过具体的实施方式进行说明：

实施例一

请参照图1-12，本实施例提供了一种无人集装箱运输车车架总成。

车架总成包括车架主体1、电池架托臂2。

其中，车架主体包括主梁11，主梁11包括依次连接的上翼板12、腹板13及下翼板14。车架主体11为铝合金材质。具体的，主梁包括第一主梁和第二主梁，采用铝合金车架主体后，整车整备重量不变的情况下，车辆自重相比于钢制车架主体有了明显降低。

其中，电池架托臂2与腹板13固定连接且与下翼板14抵接。抵接面法线方向与腹板法线方向夹角大于零。具体的，电池架托臂包括第一电池架托臂组，所述第一电池架托臂组包括第一电池架托臂和第二电池架托臂，第一电池架托臂与第一主梁的腹板固定连接且与第一主梁的下翼板抵接；第二电池架托臂与第二主梁的腹板固定连接且与第一主梁的下翼板抵接。更具体地，抵接面法线方向与腹板法线方向夹角为45～90°，以90°为最佳。针对全新设计的铝合金车架主体的力学和结构特性，将原有的钢制车架主体所采用的电池支架直接依托大梁竖直腹板固定连接方式，改用电池架托臂与腹板和下翼板分别连接的形式，重新分配载荷，适应了铝合金制车架的特殊力学性能。相比于钢制车架主体的传统形式，由腹板承载方式变为下翼板与腹板分布承载，减少了腹板的承载及固定所需拉力，尤其是拉铆负荷。

更具体的，第一电池架托臂与第二电池架托臂由托臂连接件3固定连接。该方式改变了传统车架结构中两个电池支架之间没有联系，两侧支架容易因单独震动造成标准件松脱或结构件疲劳与塑性变形。两者相互形成支撑力，既保证了电池架托臂与腹板连接的稳定性，又有效减少了因电池装载导致的横向扭矩。

车架总成还包括电机支架4，具体的，电机支架4包括第一电机支架组41和第二电机支架组42，车架主体1还包括横梁15，横梁15与主梁11垂直固定连接，电机支架4与横梁15固定连接且与下翼板14固定连接。为了实现载荷的有效分布，将电机支架与所述横梁固定连接且与所述下翼板固定连接的方式，进一步实现了载荷分散的效果。

在载荷分布上，根据主梁、横梁的载荷分布要求及结构设计合理性，通过一系列模拟计算，确定了所述第一电池架托臂组21、第一电机支架组41、第二电池架托臂组22、第二电机支架组42沿所述车架主体即主梁的延伸方向依次布置的方案。解决了电池架托臂与电机支架相互干涉的问题，同时更合理的实现了载荷均布的要求。

实施例二

请参照图13-14，与实施例一不同的是，本实施例中，形成主梁的结构可以为：所述腹板13包括上腹板131和下腹板132，所述上翼板12和所述上腹板131连接，所述下翼板14和所述下腹板132连接，所述上腹板131和所述下腹板132扣接。

实施例三

本实施例还提供了一种无人集装箱运输车，包括上述实施例中的无人集装箱运输车车架总成。具体的，还包括电池架和电机，电池架与电池架托臂固定连接，电机与电机支架固定连接。

本方案中针对全新设计的铝合金车架主体的力学和结构特性，将原有的钢制车架主体所采用的电池支架直接依托大梁竖直腹板固定连接方式，改用电池架托臂与腹板和下翼板分别连接的形式，由腹板承载方式变为下翼板与腹板分布承载，尤其是铝合金下翼板厚度易调、负荷能力强的特性是钢制工字梁等传统车架用材所不及的，针对这一特性，重新分配载荷，适应了铝合金制车架的特殊力学性能，即本方案的安装方式减少了腹板的承载及固定所需拉力，尤其是拉铆负荷。同时，本方案中仅增加下翼板的厚度至特定的数值范围内，既能保证整体承载负荷能力，有能将重心进一步下移，从而为整车运行稳定性尤其是避免转弯侧翻或失去抓地力提供更优的解决方式。在载荷分布上，以侧重电池载荷为主、兼顾电机载荷为辅的设计考量，解决了电池架托臂与电机支架相互干涉的问题，同时更合理的实现了载荷均布的要求。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。