用於車輛的轉向系統以及車輛的轉向方法與流程

2023-07-03 02:56:07 1

本申請是基於申請號為201380035190.4(國際申請號為pct/ep2013/063795)，申請日為2013年7月1日，發明名稱為「用於車輛的轉向系統以及車輛的轉向方法」的中國專利申請提出的分案申請。

本發明涉及一種用於車輛的轉向系統，該轉向系統具有至少兩個能相互獨立轉向的車輪和一個使車輪根據轉向程序轉向的轉向設定值發出器，以及涉及一種車輛的轉向方法。

背景技術：

轉向系統尤其設置用於多用途運輸車輛，該多用途運輸車輛(尤其在車間中或在廠區上)用於運輸貨物。所述多用途運輸車輛包括用於提起和放下貨物的裝置。所述裝置可以是能上升或下降地設置在支柱上的運輸叉或者是與要運輸的貨物相適配的裝置。

為了能夠尤其在通常相對較少位置可供使用的車間中使用這種運輸車輛，所述運輸車輛構成為所謂的多用途車輛，其中，它們的至少兩個、優選三個、四個或者還更多車輪組中的所有車輪組被轉向並且所述車輪組中的至少一個也被旋轉驅動。

各個車輪組可以包括一個單個的或者也由多個、例如成對設置的車輪，其中，後者尤其當運輸車輛用於相對重的負載時是有利的。

為了協調轉向的車輪組的轉向角度，多用途運輸車輛通常包括轉向系統，該轉向系統例如可以包括如下不同轉向程序，操作者可以不僅在縱向行駛中，而且在與此錯開90°的角度的橫向行駛中在所述轉向程序之間選取：

—所有車輪沿縱向或橫向方向定位，也就是運輸車輛沿縱向或橫向方向直線運動。

-全輪轉向，也就是所有轉向輪在藉助於控制機構操縱轉向裝置時轉向，從而得到正確的轉向幾何結構，這意味著，所有車輪的轉動軸線相交於一點(所謂的轉向點或轉向中心)。

-對角轉向，也就是車輪在轉向過程中從所述車輪的縱向或橫向方向沿同一旋轉方向轉向，從而轉向中心(如也在純縱向行駛或橫向行駛時)處於無限遠。

-前軸線轉向或後軸線轉向，也就是相對於相應的前進方向設置在前面的或後面的車輪轉向，優選又涉及轉向中心。

此外，轉向系統還可以包括特殊轉向程序，例如用於旋轉行駛，其中，車輪如此轉向，使得車輛繞豎直的軸線沿圓周轉動，或者用於停車，其中，為了避免車輛溜行(wegrollen)，車輪的至少一部分的轉動軸線相互垂直地取向。

在行駛期間可以在各個轉向程序之間變換。由此，駕駛員可以不需要例如在離開長形貨物貨架通道(langgut-regalgang)之後(在所述長形貨物貨架通道中，運輸車輛通常以車輪的直線定位來運行)為了轉換到例如全輪轉向而停止運輸車輛，這隨之帶來顯著的時間節省。

在由de20117198u1已知的轉向系統中不利的是，在行駛期間轉向程序的變換可能導致相當不連貫的方向變化，所述方向變化對於操作者來說相當難控制。

由ep1657140b1已知一種用於運輸車輛的轉向系統，該轉向系統能夠不依賴具體轉向程序地以儘可能可變的並且由此調度友好的方式來轉向。

對此，這種轉向系統除了轉向設定值發出器(例如方向盤)之外具有另外的用於連續地移動轉向線的第一操作元件和另外的用於連續地控制車輛的主方向的第二操作元件。基於這種措施創造出如下的轉向系統，利用該轉向系統，直覺轉向應導致轉向系統的靈活性提高。

但在這種轉向系統中不利的是，由於總共三個轉向設定值發出器，該轉向系統需要操作人員大量練習，以便能夠足夠精確地轉向配備有這種轉向系統的車輛。

技術實現要素：

本發明的任務在於，實現一種用於車輛的轉向系統，該轉向系統能實現非常可變的並且直覺的轉向過程。

該任務通過在權利要求1中描述的轉向系統以及通過在權利要求10中描述的轉向方法來解決。

在根據本發明的轉向系統中設有操作元件，所述車輛藉助於該操作元件在行駛期間能置於繞轉動中心的旋轉中。在此，所述旋轉應例如不是例如在處於靜止(也就是沒有行駛路段要完成的)車輛中進行，而是在處於行駛中的車輛中進行。由此，在開始繞轉動中心的旋轉之後處於行駛中的車輛僅僅沿行駛方向運動，而處於轉動中心之外的車輛部分沿這樣的方向運動，所述方向通過將轉動中心的運動矢量(也稱為「主運動矢量」)與由於繞轉動中心的旋轉行駛在相應位置處的方向矢量進行矢量相加而得到。

因此在該文獻的範圍內，尤其並不是將車輛的轉向中心稱為概念「轉動中心」，所有車輪的轉動軸線相交於所述轉向中心。概念「轉動中心」在該文獻的範圍內尤其表示與車輛的與(即便彎曲的)平移運動在想像中獨立的旋轉的轉動點。

在該文獻的範圍內尤其將車輛的如下運動稱為(即便彎曲的)平移運動，在所述運動中，車輛的所有點沿同一方向沿著軌跡運動，在所述軌跡中，車輛的主軸線的方向則不改變。

這種轉向系統的轉向程序這樣構造，使得藉助於轉向設定值發出器(例如方向盤)能改變所述轉動中心的主運動矢量的方向。

藉助於轉向額定值發送器則優選地能控制車輛的(即便彎曲的)平移運動的軌跡。

有利地，設有操作元件或操作元件的功能(優選剛好一個操作元件或操作元件的剛好一個功能)，藉助於該操作元件或該功能(優選僅僅)能將車輛在行駛期間置於繞轉動中心的旋轉中。

將車輛在行駛期間置於繞轉動中心的旋轉中則優選能獨立地控制。

優選地，當不操縱能將車輛在行駛期間置於繞轉動中心的旋轉中的操作元件時，不進行車輛的這種旋轉。即使在主運動矢量的方向變化時，車輛也還總是保持相對於環境相同地取向，車輛的主軸線的方向因此相對於環境不改變。

能想到的是，設置有能調選的轉向程序，只要不操縱能將車輛在行駛期間置於繞轉動中心的旋轉中的操作元件，該轉向程序將車輛的主軸線在主運動矢量的方向變化時自動地取向到主運動矢量的新方向中。轉向行為於是相應於或相似於一般機動車。

利用根據本發明的轉向系統，對於操作者來說得到車輛的全新的轉向可能性，因為藉助於方向盤引起轉動中心的運動的方向變化(換言之：主運動矢量的方向變化)，而車輛在這裡可以繞轉動中心轉動。換句話說，車輛的所期望的運動可以按照全新的方式轉向。

如果這個繞轉動中心的轉動相對慢地進行，也就是以這樣的旋轉速度進行，該旋轉速度能使操作者實現：還是檢測出或轉向了通過主運動矢量表徵的行駛方向，則能以一些練習良好地掌控利用新轉向系統的轉向過程。如果車輛包括總是相對於行駛方向耽擱相同角度的轉向臺或轉向室的話，換言之：車輛由此旋轉了所述角度，則能夠簡化尤其以增大的旋轉速度繞轉動中心的轉向過程。

在根據本發明的轉向系統的第一變型方案中，藉助於操作元件僅能產生或中斷繞轉動中心的轉動運動，其中，轉動中心相對於車輛的投影平面佔據固定的位置。該固定的位置可以不僅設在車輛的豎直投影面之外，而且也可以設置在同一投影面之內，例如與豎直投影面的幾何重心至少大致重合。

然而同樣可能的是，操作元件和轉向程序這樣構成，使得轉動中心的位置能相對於車輛的投影面移位。基於這個擴展方案能夠產生車輛的完全特別的調度運動。

有利地，設有操作元件或操作元件的功能(優選剛好一個操作元件或操作元件的剛好一個功能)，藉助於該操作元件或該功能(優選僅僅)能使轉動中心的位置相對於車輛的投影面移位。

轉動中心的位置相對於車輛的投影面的移位則優選能獨立地控制。已證實，這儘可能最好地符合駕駛員的直覺運動設想。

此外，所述轉動中心的位置的移位也環境敏感地例如通過裝入在底部中的設定值發出器或者例如通過藉助於適用於環境標記的傳感器光電地檢測環境標記來產生，轉向程序由所述設定值發出器通過適合的傳感器獲得相應的信息。

轉向程序可以這樣構成：繞轉動中心的轉向角度與主運動矢量的長度有關。對此指的是：繞轉動中心的轉速隨著轉動中心運動的速度增大或減小，例如車輛與行駛速度無關地在軌跡的確定位置處總是具有確定的取向，行駛運動沿著所述軌道進行。

特別優選的是，繞所述轉動中心的旋轉角度與所述主運動矢量的長度之間的相關性能改變。這樣例如可以在轉動中心的運動的加速時相對於此地放慢旋轉運動，以便保持對操作者可掌控的行駛狀態。

繞所述轉動中心的旋轉角度與所述主運動矢量的長度之間的相關性也可以通過所述轉向系統環境敏感地、又例如通過利用適合傳感器檢測裝入在底部中的設定值發出器或者也通過光電地檢測環境標記在考慮所述主運動矢量變化的情況下自動進行。

本發明也包括車輛的轉向方法，在所述方法中，所述車輛的所有車輪這樣轉向，使得所述車輛在行駛期間置於繞轉動中心的旋轉中並且所述轉動中心的主運動矢量的方向變化，所述轉動中心隨著所述主運動矢量而運動。

優選地，獨立地控制轉動中心相對於車輛的投影面的移位。

附圖說明

現在應藉助附圖進一步闡述本發明。圖中：

圖1(示意性地)以俯視圖示出多用途運輸車輛、例如多用途叉車；

圖2示出設在根據本發明的多用途運輸車輛中的控制系統的原理圖；

圖3a)至c)(示意性地)示出多用途運輸車輛的能利用根據本發明的轉向系統產生的不同運動過程，以及

圖4示出在多用途運輸車輛利用根據本發明的轉向系統運動時確定車輪的轉向角的矢量。

具體實施方式

在圖1中作為整體以100標記的多用途運輸車輛(在這裡構造為多用途叉車)包括在俯視圖中大致u形的底盤。所述底板在u的橫梁2上承載處於豎直的支柱3，在該支柱上能上升和下降地設置有叉形組件4。該叉形組件這樣構造，使得其尖齒部5、6能在圖1中實線表示的移開位置和圖1中虛線表示的相鄰位置之間移位，以便如此能夠將所述尖齒部的間距與相應地要運輸的貨物相適配。

此外，在u的橫梁2上設置有殼體7，該殼體容納用於運行多用途運輸車輛100所必需的機構和裝置的大部分以及容納電池組件13。

根據圖1在下方和在上方在橫梁2上(後者被控制臺8遮蓋)分別表出一個車輪9，所述車輪通過在圖中未示出的馬達驅動。在車架1的圖1中從橫梁2向右延伸的區段10、11上，分別在端部區域中設有車輪布置結構12，該車輪布置結構在示出的實施例中構成為雙輪。

所有車輪和車輪布置結構9、12繞垂直於圖平面延伸的轉向軸線s能轉向至少180度的轉向角度地設置。

圖1中在橫梁2的上端部上示出的控制臺8包括為了運行多用途運輸車輛100要由操作者(未示出)操縱的操作裝置，方向盤14和構成為從操作者看來能向左或右擺動的操縱杆(如應通過圖1的箭頭p所表示的那樣)的操作元件15屬於所述操作裝置，所述操作裝置用於通過中央控制系統18來操控圖中未詳細示出的、常規構成的轉向裝置，如另外還要說明的那樣。

此外，控制臺包括未更詳細示出的裝置(例如「加速踏板」)，所述裝置為圖中未示出的牽引馬達的驅動功率預定設定值，該驅動功率由控制單元16、17提供。

在多用途運輸車輛100的圖1中示出的實施例中，控制臺8相對於車架1固定地構成。但同樣可能的是，控制臺8相對於車架1能旋轉地構成，這樣使得操作者可以相對於行駛方向總是佔據確定的位置，該行駛方向可以通過主運動矢量表徵並且如在下面還要詳細示出的那樣。

如圖2中說明的那樣，方向盤14與轉向設定值發出器19連接，該轉向設定值發出器將方向盤14的位置轉化成相關聯的電信號。所述電信號通過電導線20輸送給中央控制系統18。該中央控制系統根據分別藉助於通過導線20與控制系統18連接的鍵盤22所預定的轉向程序將由設定值發出器19接收的數據轉化成如下信號，所述信號通過導線23、24、25、26輸送給液壓閥27、28、29、30，以用於操縱多用途運輸車輛100的車輪組的轉向裝置31、32、33、34。

每個所述轉向裝置31、32、33、34包括一個液壓馬達，該液壓馬達通過兩個液壓導線35、35』；36、36』；37、37』；38、38』與液壓閥27、28、29、30連接並且根據控制系統18預定的設定角度加載液壓液。

每個所述另外以常規方式構造的轉向裝置31、32、33、34包括轉向角度傳感器39、40、41、42，所述轉向角度傳感器通過電導線給控制系統18提供與相應的實際轉向角度相關聯的電信號，從而就更狹義而言地進行轉向裝置31、32、33、34的調節。

此外，通過信號發出器47和電導線48將構成為操縱杆的操作元件15與控制系統18連接。

如果選取圖2中以圓表示的、以l標記的轉向程序，該轉向程序表徵根據本發明的轉向系統，則可以通過根據箭頭p向左或右操縱操作元件15而將多用途運輸車輛置於繞轉動中心t的逆時針或順時針的旋轉中，更準確地說在保持車輛的行駛方向的情況下，該行駛方向通過主運動矢量51(尤其參見圖3和圖4)來表徵。

在圖中示出的實施例中，轉動中心t至少大致與多用途運輸車輛100的豎直投影面的幾何重心重合。由此，最小化多用途運輸車輛100在利用根據本發明的轉向系統行駛時所必需的空間。但在圖中示出的實施例中同樣可能的是，使轉動中心t平行於區段10、11的縱向延伸方向地移位，如果要利用多用途運輸車輛100提供的調度活動能夠有利地顯示旋轉和遠離幾何重心的轉動中心。轉動中心t的移位在圖中示出的實施例中通過使操作元件15根據箭頭傾斜p』來進行。

因此確切地設有操作元件的功能(即操作元件15根據箭頭p』傾斜)，轉動中心的位置藉助於該功能僅僅能相對於車輛的豎直投影面移位。轉動中心的位置則可以獨立地控制。

在根據本發明的轉向系統中也可以在多用途運輸車輛100繞轉動中心t旋轉時改變主運動矢量51的取向，也就是改變主運動方向。通過方向盤向左偏轉例如使主運動矢量51向左傾斜，因此，車輛行駛出左弧形，繞轉動中心t的旋轉運動與該左弧形疊加，在方向盤向右偏轉時則行駛出相應的右弧形。

不同的運動過程示例性地在圖3a)至3c)中示出。

在根據圖3a)的運動過程中，主運動方向h是直線。方向盤14處於其直線方向中。在該直線行駛期間，多用途運輸車輛100執行逆時針的旋轉，通過箭頭r表示。這個旋轉通過根據箭頭p向左操縱操作元件15而開始。車輛100在圖3a)中示出的行駛中實施如下運行，在該運動中，主運動矢量51與主運動方向h重合。同時，車輛繞轉動中心t以一種如同具有圓形的外圓周u的方式旋轉，該外圓周在平行於主運動方向h延伸的面f上滾動。旋轉速度(多用途運輸車輛100在沿主運動方向h行駛時能夠以該旋轉速度繞轉動中心t轉動)可以通過具有外圓周u的圓的半徑x來表示：轉速相對於沿主運動方向h經過的路段的增大相應於半徑x的減小，轉速的減小相應於所述半徑的增大。操作元件15可以為了使繞轉動中心t的旋轉速度相對於沿主運動方向h經過的路段改變而包括另一個圖中未示出的調節件。或者如此構成，使得相對於主運動方向的轉速與從中性位置的偏轉有關。

在圖3b)中示出的運動過程中，利用操作元件15以與根據圖3a)的運行過程相同的方式操縱100。然而利用方向盤14沿左右左波形線地控制多用途運輸車輛，從而主運動傳感器51的方向由直線行駛連續地首先向左、然後向右並且最後又回到直線行駛中地變化。

在圖3c)中示例性示出的運動過程中，主運動方向h描繪左弧線。方向盤14處於由中間位置向左偏轉中，操作元件14處於與在根據圖3a)和3b)的所述兩個其他運動過程時相同的位置中。

為了能夠實現這種運動過程，車輪9和車輪布置結構12在考慮根據圖4加以說明的參量來轉向：

首先，主運動方向是決定性的(ma序geblich)，該主運動方向通過主運動矢量51的方向來確定。該主運動矢量的長度是用於多用途運輸車輛100沿主運動方向的速度的量度。

如果多用途運輸車輛100實施與該主運動方向疊加的繞轉動中心t的旋轉，該轉動中心與車輪9或車輪布置結構12的轉向軸線s距離開半徑y，則車輪9或車輪布置結構12必須置於如下轉向角度，該轉向角度考慮由旋轉引起的運動分量，所述運動分量通過切向的運動矢量52來確定，該切向的運動矢量切向地作用在具有半徑y的圓上在轉向軸線s的位置處。該切向的運動矢量的長度是轉動速度的量度。轉向角度(車輪9或車輪布置結構12必須為此採用該轉向角度)通過合成的車輪方向矢量53來確定。該車輪方向矢量的長度也是用於速度的量度，車輪9或車輪布置結構12在此刻以所述速度運動。如果車輪9或車輪布置結構12被轉動驅動，則通過車輪方向矢量53的長度能確定如下轉速，車輪9或車輪布置結構12必須以所述轉速驅動。

附圖標記列表

100多用途運輸車輛

1車架

2橫梁

3支柱

4叉形組件

5尖齒部

6尖齒部

7殼體

8控制臺

9車輪

10區段

11區段

12車輪布置結構

13電池組件

14方向盤

15操作元件

16控制元件

17控制元件

18控制系統

19轉向發出器

20導線

21導線

22鍵盤

23導線

24導線

25導線

26導線

27閥

28閥

29閥

30閥

31車輪組

32車輪組

33車輪組

34車輪組

35，35』液壓導線

36，36』液壓導線

37，37』液壓導線

38，38』液壓導線

39轉向角度傳感器

40轉向角度傳感器

41轉向角度傳感器

42轉向角度傳感器

43導線

44導線

45導線

46導線

47信號發送器

48導線

51主運動矢量

52方向矢量

53車輪方向矢量

f面

h主運動方向

l轉向程序

p，p』箭頭

r箭頭

s轉向軸線

t轉動中心

x半徑

y半徑