CN100333947C - 用于车辆的浮动驱动器 - Google Patents

Abstract

一种车辆，包括：具有车轮的负载架，驱动架，驱动轮，非驱动式固定脚轮，以及枢轴联接组件。驱动轮和非驱动式固定脚轮均被装配为与驱动架一起运动。枢轴联接组件将驱动架与负载架连接，以使驱动架相对于负载架垂直运动。枢轴联接组件还具有第一枢轴，驱动架绕该第一枢轴相对于负载架可旋转。

Description

用于车辆的浮动驱动器

相关申请的交叉参考

本申请是在2001年3月12日提交的美国专利申请序列号09/803,864的部分连续申请，其全部公开内容被视为本申请公开内容的一部分，在此通过参考的方式将其援引。

背景技术

本发明一般涉及一种物料输送车辆，更具体地，涉及一种具有垂直浮动驱动组件的车辆。

在整个物料输送工业中使用自动导引车辆(AGV)来运送货载。术语AGV通常用来指具有任一种可用自动导引系统的稳固车辆的设计。术语自动导引卡特车(AGC)通常用来指用于类似但较小规模应用范围的次稳固车辆。当前的AGC设计通常包括一个车架，在该车架的四个拐角处设有旋转脚轮。其他的特点可包括用于卡特车(cart)的方向控制的一个驱动轮组件和多个固定(rigid)脚轮。在一种当前设计中，两个固定脚轮装配到框架上，并且基本位于在卡特车车架的每条边上的旋转脚轮的中间。两对旋转脚轮轴和固定脚轮轴通常彼此平行。可驾驶的驱动单元通常通过与卡特车车架铰接并且受到卡特车车架的弹簧载荷的板而附着到卡特车车架上，以确保可驾驶的驱动轮保持相对支撑表面的充分牵引力。

尽管上述设置对于平坦的支撑表面通常可以令人满意，但是在地面不平的情况下会增大在卡特车的方向控制上的损耗。更特别地，当卡特车遇到不平坦的表面时，将旋转和固定脚轮直接安装到卡特车车架上会导致三组脚轮中的一组或多组与支撑表面分离。由于固定脚轮用于对卡特车的方向控制，因此固定脚轮与地面之间的接触损耗可导致对卡特车的方向控制的损耗。与地面有效均匀接触的车轮仅是被铰接并且受到弹簧载荷的可驾驶驱动轮。

发明内容

鉴于上述问题，需要一种可更有效地保持对卡特车或AGV的方向控制的AGC设计。更特别地，需要保持可驾驶驱动轮和至少一个固定脚轮总是与地面相接触。

为了满足这些需求以及基于本说明书和附图内容对于本领域技术人员将是显而易见的其它需求，本发明旨在提供一种物料搬运车辆，其具有：负载轴承架，其具有与支撑表面滚动地啮合的车轮；以及驱动组件，其具有支撑驱动轮和固定脚轮的驱动架。可旋转地连接到负载架和驱动架的枢轴联接组件使得驱动架垂直地浮动并且改变相对于驱动架的角定向，由此确保驱动轮和固定脚轮即使在不平坦的地势上也能保持与支撑表面的有效接触。

从下述详细说明、权利要求书和附图中，本发明的进一步的应用范围将会更明显。然而应当理解，鉴于落入本发明的精神和范围内的各种变化和改型对于本领域技术人员来说是显而易见的，因此表示出本发明优选实施例的具体描述和特定实例只是通过举例说明的方式给出。

附图说明

从下面的详细说明、所附权利要求书和附图中，将会充分理解本发明，其中：

图1是按照本发明的AGC的底面透视图；

图2是图1中所示的驱动组件和浮动连接组件的上部透视图；

图3是驱动组件的透视图；

图4是枢轴联接组件的透视图；

图5是图1所示的AGC的侧面透视图，其中为了清楚起见去除了侧部负载架管；

图6是图5所示的卡特车的侧面正视图，驱动组件位于其中央位置；

图7是图5所示的卡特车的侧面正视图，驱动组件位于其最上方的位置并且逆时针旋转；

图8是图5所示的卡特车的侧面正视图，驱动组件位于其最下方的位置并且顺时针旋转；

图9是沿图6所示的9-9线的剖视图；

图10是按照本发明的AGC的透视图，其中示出了第二实施例的枢轴联接组件；

图11是沿图10所示的11-11线的剖视图；以及

图12是图10所示的枢轴联接组件的正视图，其示出了凸轮从动件和导块的啮合。

具体实施方式

参照图1-图5解释和说明按照本发明的自动导引卡特车10。应当理解，按照本发明的垂直浮动驱动单元可用于除了所示出的AGC之外的多种应用中。例如，本发明可以与多种结构的自动导引车辆以及允许车辆沿不平坦的地势表面以较高精度运行的其他物料输送车辆一起使用。

AGC 10包括通过旋转脚轮14在其每个拐角处支撑的负载架12。驱动组件16包括驱动架18、驱动轮20以及一对固定脚轮22。驱动轮20和固定脚轮22均被装配以与驱动架18一起运动。如传统所知，驱动轮20可绕着驱动轴24和转向轴26旋转。每个固定脚轮22仅可绕着与AGC的纵轴30垂直定向的单轴28旋转。因此，当固定脚轮与卡特车支撑表面啮合时，脚轮易于在其轴向上保持对卡特车的方向控制。

枢轴联接组件36通过两个枢轴将驱动组件16与负载架12互相连接，由此使得驱动组件相对于负载架垂直浮动。枢轴联接组件36还被构造为使得驱动组件16的角定向在相对于负载架12的预定范围内变化。本发明的一个替换实施例如下面将会具体描述的图10-12所示，其包括枢轴联接组件136，该枢轴联接组件136具有使得驱动组件16相对于负载架12垂直枢轴运动的凸轮结构。在这两个实施例中，即使在支撑表面具有不平坦的地势时，枢轴联接组件36、136也提供可保持驱动轮单元20和固定脚轮22与卡特车支撑表面相接触的垂直和角度的自由度。

在第一实施例中，枢轴联接组件36包括通过支撑板42相互连接的第一和第二侧杆38和40(图4)。这些杆在其各个端部处经由车架轴承座44枢轴联接到负载架12，并且经驱动单元轴承座46枢轴联接到驱动架18。第一枢轴50将杆38、40和支撑板42的后端可旋转地连接到车架轴承座44。以类似的方式，杆3 8、40的前端可旋转地连接到各驱动单元轴承座46。枢轴50和52优选地彼此平行且平行于固定脚轮轴28。

枢轴联接组件36可具有多种结构，所示出的实施例在支撑板42中具有切口5 6，用以接收固定脚轮22。驱动组件的垂直浮动和角再定向性能、以及驱动轮和固定脚轮的三轮结构，使得可驾驶驱动轮和至少一个固定脚轮保持与具有不平坦地势的地面相接触。结果，AGC的驱动/方向控制的完整性优于以前的卡特车设计。在图6-图8中给出关于本发明的浮动和角再定向性能的说明。具体地，图6是卡特车10的侧面正视图，驱动组件16位于其中央位置，即，驱动轮20、固定脚轮22和旋转脚轮14的轴承面处于相同的高度。当卡特车遇到不平坦的表面时，驱动组件16可绕着轴50、52相对于负载架12枢轴运动，从而进行垂直浮动以及角再定向。例如，在图7中所示的驱动组件16位于最上方的位置且逆时针旋转，在图8中的驱动组件16位于最下方的位置且顺时针旋转。应当理解，这些定向都是示范性的，驱动组件的运动范围不必限制于在此示出和描述的特定定向或范围。

优选地通过适当构造和定位的枢轴止挡件来限制枢轴联接组件36所允许的垂直浮动和枢轴运动的范围。在所示实施例中，垂直浮动范围限于一英寸，其中在图6所示的中央位置的上、下方各允许半英寸的浮动。此外，在负载架和驱动架之间优选地设置偏置机构，用以对三轮驱动组件16施加向下的弹簧载荷。这种附加的载荷加强了驱动轮20和固定脚轮22相对支撑表面的牵引力。最后，也优选地包含一个或多个旋转止挡件来防止驱动架18的过度旋转。如图2中最清楚地所示，驱动轮20及其关联的限位开关和致动器59通常位于驱动架18的前端。电源比如所示的电池对58位于中央隔室，后部隔室则容置用于控制卡特车的电子装置。在这种结构中，在驱动架18上的载荷易于使驱动组件绕着轴52以逆时针方向旋转，如箭头54所示。旋转止挡件用于限制这种旋转。

本领域的技术人员应当理解，可使用多种枢轴和旋转止挡件结构例如支架、螺栓等来限制驱动组件的垂直浮动和旋转，并且可使用多种弹簧或其他偏置机构来保持驱动牵引力。例如，所示的实施例包括止挡组件60，其紧接着驱动单元轴承座46设置(图5-9)并且用作驱动组件16的枢轴止挡件和偏置机构。每个止挡组件60包括固定于负载架12的弹簧支架62和绕着螺栓设置的卷簧64。在支架62和枢轴板42之间压缩弹簧64，以在板上施加向下的偏压。通过间隔管68使一下挡垫圈66与支架62通常隔开预定距离。由此，驱动组件16能够从其中央位置向下绕枢轴转动(图6)，直到垫圈移动预定距离并且与支架62邻接为止(图8)。通过止挡凸缘70提供向上枢轴止挡件(图5和9)，其固定于驱动架18并且包括支腿72，在驱动组件16位于其最上方的位置时(图7)，该支腿72与负载架12或支架62邻接。

最后，在所示实施例中，紧接着驱动组件16的前端放置旋转止挡组件76。旋转止挡件(图5)包括具有槽80的旋转支架78，在该槽80内设置用于运动的止动销82。支架78和销82均固定于驱动架18和负载架12的其中之一，以便通过支架/销的邻接来限制相对车架运动。尽管上述仅描述了止挡组件60、弹簧64和止挡组件76，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的范围的条件下，可使用本领域公知的多种等效机构来提供止挡和偏置功能。

使用浮动驱动单元的另一优点是负载架12和驱动架18被独立装载。由此，由负载架12和旋转脚轮14支撑的有效载荷可基于业务目标而变化，同时在驱动单元上的载荷主要依赖于驱动单元的负重和由卷簧62提供的任何偏压。此外，如果想使驱动组件用作自控机车，则通过包含自控运动所需的板上电源、控制和机械组件，驱动组件可与负载架12和枢轴联接组件36断开连接。这种自控使用的可能应用可包括在空间的局限性阻碍了较大负载架12的有效运动时用作小型牵引装置或者轻负重的卡特车。

按照本发明第二实施例的自动导引卡特车如图10-12所示，其包括具有导向构件138和凸轮140的枢轴联接组件136。如图1-9所示的卡特车10相同，图10-12的卡特车110包括驱动组件16，其具有驱动架18、驱动轮、以及被装配用以与驱动架18一起运动的一对固定脚轮(未示出)。导向构件138附着于负载架12或驱动架18中的一个，并包括垂直槽142。凸轮140附着于负载架12和驱动架18中的另一个，并被设置为在槽142内垂直运动。凸轮和槽的啮合使得驱动组件相对于负载架12垂直浮动，并且绕着轴144相对于负载架12枢轴运动。

在所示实施例中，凸轮140包括通常圆柱形的从动件146，其具有凸缘148(图11和12)。销150和螺帽152可用来将从动件146附着到驱动架18上，且优选为使得从动件146绕着销轴144旋转。螺帽152在驱动架的内侧上，并且在螺帽和架之间设置座154以提供适当的间隔。从动件上的凸缘148用于辅助驱动组件相对于负载架12适当定心。导块156(图10)优选为固定到驱动架18和负载架12中的一个，以进一步辅助定心。导块156优选地但不是必需地由低摩擦系数材料比如UHMW制成，并且具有平滑的啮合表面。

图中示出的导向构件138作为具有垂直槽142的单个组件，该垂直槽142具有开放的上端160和辐射式封闭的下端162。封闭端限制了驱动架相对于负载架的向下浮动，同时开放的上端160允许驱动组件的选择性分离。导向构件优选地由抗磨损材料例如刚制成。尽管上述仅给出了示范性说明，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的范围的条件下，可以改变导向构件的具体材料和结构。

与枢轴联接组件36相同，组件136使得驱动架18在角定向不变或改变的条件下相对负载架垂直运动，由此使得驱动组件的驱动轮和固定脚轮与支撑表面有效地保持有效接触。为了描述完整性，注意具有枢轴联接组件136的车辆由于组件的稳固性特别适用于较重负载应用的情况。此外，组件136使驱动组件易于与负载输送架分离，并且是一种能有效节约制造成本的简单设计。而且，凸轮140和导块138之间的啮合限制了驱动架18相对负载架12的纵向运动。

前述讨论公开并描述了本发明的示范性实施例。从这些讨论以及附图和权利要求书中，本领域的技术人员可以意识到在不脱离所附权利要求书限定的本发明的实质精神和合理范围的条件下可进行各种变化、改型和改变。

Claims (14)

1.一种车辆，包括：

具有车轮的负载架；

驱动架；

驱动轮和非驱动式脚轮，其均被装配为与所述驱动架一起运动，其中所述驱动轮可绕第一轴旋转以提供驱动力，并且可绕第二轴旋转以进行转向调整；以及

枢轴联接组件，其将该驱动架与该负载架连接，以使所述驱动架相对于所述负载架垂直运动，所述枢轴联接组件具有第一枢轴和与所述第一枢轴隔开的第二枢轴，其中所述枢轴联接组件在所述第二枢轴处与所述负载架连接，并且在所述第一枢轴处与所述驱动架连接，所述驱动架可绕该第一枢轴相对于所述负载架旋转。

2.如权利要求1所述的车辆，其中所述枢轴联接组件包括一对枢轴杆，每个枢轴杆具有与该负载架枢轴连接的第一端和与该驱动架枢轴连接的第二端。

3.如权利要求1所述的车辆，其中所述非驱动式脚轮仅可绕旋转单轴旋转。

4.如权利要求3所述的车辆，其中所述枢轴联接组件包括一对枢轴杆，每个枢轴杆具有与该负载架枢轴连接的第一端和与该驱动架枢轴连接的第二端。

5.一种车辆，包括：

具有车轮的负载架；

驱动架；

驱动轮和非驱动式脚轮，其均被装配为与所述驱动架一起运动；以及

枢轴联接组件，其将该驱动架与该负载架连接，以使所述驱动架相对于所述负载架垂直运动，所述枢轴联接组件具有第一枢轴，所述驱动架可绕该第一枢轴相对于所述负载架旋转，其中所述枢轴联接组件包括导向构件和凸轮，所述导向构件具有垂直槽，并且所述凸轮可移动地设置在所述垂直槽中。

6.如权利要求5所述的车辆，其中所述凸轮包括可绕轴旋转的从动件。

7.如权利要求6所述的车辆，其中所述从动件包括定心凸缘。

8.如权利要求5所述的车辆，其中所述非驱动式脚轮仅可绕旋转单轴旋转。

9.如权利要求5所述的车辆，其中所述驱动轮可绕第一轴旋转以提供驱动力，并且可绕第二轴旋转以进行转向调整。

10.一种车辆，包括：

具有车轮的负载架；

驱动架；

驱动轮和非驱动式脚轮，其均被装配为与所述驱动架一起运动；

枢轴联接组件，其将该驱动架与该负载架连接，以使所述驱动架相对于所述负载架垂直运动，所述枢轴联接组件具有第一枢轴，所述驱动架可绕该第一枢轴相对于所述负载架旋转；和

第二非驱动式固定脚轮，其仅可绕单轴旋转并被安装到所述驱动架上，放置所述驱动轮和所述固定脚轮以形成一个三角形，其中，所述脚轮设置在所述驱动轮和所述负载架上的所述车轮之间的所述驱动架上。

11.如权利要求10所述的车辆，其中所述驱动轮可绕第一轴旋转以提供驱动力，并且可绕第二轴旋转以进行转向调整。

12.一种车辆，包括：

具有车轮的负载架；

驱动架；

驱动轮和非驱动式脚轮，其均被装配为与所述驱动架一起运动，所述驱动轮可绕第一轴和第二轴旋转，所述非驱动式脚轮仅可绕单轴旋转；以及

枢轴连接器装置，其将所述驱动架与所述负载架连接，所述枢轴连接器装置包括第一枢轴，其被固定于所述驱动架和负载架中的一个，并且相对于所述驱动架和负载架中的另一个可垂直运动，其中所述驱动架可绕所述第一枢轴旋转，其中所述枢轴连接器装置包括枢轴联接组件，其具有导向构件和凸轮，其中所述导向构件具有垂直槽，且其中所述凸轮可运动地设置在所述垂直槽中并限定所述第一枢轴。

13.如权利要求12所述的车辆，其中所述凸轮包括从动件，其具有定心凸缘。

14.如权利要求13所述的车辆，其中所述从动件可绕所述第一枢轴旋转。

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