CN111422246B - 工业车辆的转向车轴及具有转向车轴的工业车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业车辆的转向车轴及具有转向车轴的工业车辆。为了检测能转向的车轮的转向位置，通常在转向车轴上设置有定位测量装置。本发明的任务是：提供一种转向车轴，其特征在于具有改进的用于检测转向角度的传感器装置。为此，提出了一种用于工业车辆的转向车轴，转向车轴具有车轴桥身、第一和第二轮架，第一和第二轮架分别以能摆动运动的方式支承在车轴桥身的端部上，并且转向车轴还具有转向杆，转向杆与两个轮架以铰接方式连接以传递转向运动，转向车轴还具有用于检测两个轮架的转向位置的传感器装置，转向杆具有实物量具，其中，转向杆在实施转向运动时相对传感器装置运动，并且通过传感器装置探测实物量具以检测转向位置。

Description

工业车辆的转向车轴及具有转向车轴的工业车辆

技术领域

本发明涉及用于工业车辆的转向车轴。此外，本发明涉及具有转向车轴的工业车辆。

背景技术

公知的是，借助液压或电的转向装置来使叉车的后车轴的车轮转向。为了检测能转向的车轮的转向位置，通常在转向车轴上设置有定位测量装置，该定位测量装置例如在发生转向过程时探查车轮的转向头上的相对运动。

可能形成最接近的现有技术的文献DE 299 23 362U1公开了一种工业车辆，尤其是堆垛车辆，其具有转向车轴和用于检测转向车轴上的能转向的车轮的转向位置的定位测量装置。在此，在转向车轴的第一车轴部分上设置有传感器设备，其形式为一组彼此处于预先确定的几何上的关系地沿定位测量路径布置的接近开关元件，这些接近开关元件分别具有对能沿定位测量路径运动的磁性的定位编码器元件的接近做出响应的磁场传感器。磁性的定位编码器元件布置在转向车轴的在转向过程中相对第一车轴部分运动的第二车轴部分上，其中，在电网络中给每个磁场传感器分别配属有电阻，该电阻与在定位编码器元件接近相关的磁场传感器时相关的接近开关元件的转变为低欧姆的导通状态的电子开关串联在提供网络输出电压作为分压的分压器电路的分压器电阻支路中。

发明内容

本发明的任务是：提供一种开头提及类型的转向车轴，其特征在于具有改进的用于进行转向角度检测的传感器装置。此外，本发明的任务是：提出一种具有转向车轴的工业车辆。

根据本发明，此任务通过下文所述的用于工业车辆的转向车轴以及具有该转向车轴的工业车辆来解决。有利的构造由附图和/或说明书得出。

根据本发明的用于工业车辆的转向车轴具有：

车轴桥身，

第一轮架和第二轮架，

其中，第一轮架和第二轮架分别以能摆动运动的方式支承在车轴桥身的端部上，

转向杆，

其中，转向杆与两个轮架以铰接方式连接，用以传递转向运动，

传感器装置，传感器装置用于检测两个轮架的转向位置，

其中，

转向杆具有实物量具，其中，转向杆连同实物量具在实施转向运动时沿轴向方向相对传感器装置运动，并且通过传感器装置探测实物量具，用以检测转向位置。

本发明主题是转向车轴，该转向车轴被构造成用于和/或适合于工业车辆。尤其地，转向车轴被构造为工业车辆的转向的前车轴或后车轴。可选地，转向车轴可以被构造为受驱动的车轴，其中，工业车辆的例如为内燃发动机和/或电动马达的驱动机的驱动力矩能传递和/或被传递到转向车轴的车辆车轮上。转向车轴尤其可以被构造为摆式车轴(Pendelachse)。

转向车轴包括具有第一轮架和第二轮架的车轴桥身，第一轮架和第二轮架分别以能摆动运动的方式支承在车轴桥身的端部上。尤其地，两个轮架分别用于容纳车辆车轮。优选地，两个轮架分别经由转动铰接部以能摆动的方式支承在车轴体上。车轴桥身尤其形成了转向车轴的刚性的部分，该部分与工业车辆的底盘连接。

转向车轴具有转向杆，其中，转向杆与两个轮架以铰接方式连接，用于传递转向运动。尤其地，两个轮架分别经由转向横拉杆接驳在转向杆的一个端部上。原则上，转向杆可以机械地与工业车辆的方向盘耦合以用于传递转向运动。然而，转向运动优选地以电子方式从方向盘传递到转向横拉杆上。由此，可以在没有与方向盘机械连接的情况下实现所谓的“线控转向(steer-by-wire)”。尤其地，转向杆和车轴桥身关于主轴线相互同轴和/或同心地布置。

此外，转向车轴具有传感器装置，传感器装置被构造成用于和/或适合于检测两个轮架的转向位置。优选地，工业车辆具有控制装置，控制装置被构造成用于和/或适合于基于检测到的转向位置来确定转向角度。尤其地，控制装置用于当在方向盘与转向杆之间传递转向运动时考虑到由传感器装置提供的关于轮架或转向的车辆车轮的各自的转向位置的信息。

在本发明的范围内提出的是，转向杆具有实物量具尤其地，实物量具用于复现相对的或绝对位置信息，该位置信息可以通过传感器装置来检测。在实施转向运动时，带有实物量具的转向杆相对传感器装置运动，其中，传感器装置对实物量具进行探测以用于检测转向位置。尤其地，传感器装置在转向运动期间、优选相对车轴桥身静止不动。尤其地，传感器装置被构造成用于和/或适合于对实物量具进行磁性和/或光学的和/或机械的和/或电的和/或声学的探测。优选地，传感器装置无接触式地对实物量具进行探测。然而，替选地也能想到的是，传感器装置可以与实物量具接触以用于探测。实物量具在关于主轴线的轴向方向上至少在面向传感器装置的侧上沿转向杆布置或者整合到该转向杆内。

本发明的优点尤其在于：通过所提出的传感器装置可以使用特别简单和/或稳定的传感器装置。尤其地，传感器装置和实物量具可以相互协调，从而使它们对于灰尘、湿气、温度等不敏感。另外的优点在于，可以基于通过传感器装置检测到的转向杆的位置来获知两个车辆车轮的转向位置。

在本发明的一个优选实施方案中设置的是，传感器装置被构造为增量式编码器，其中，实物量具被构造为增量式模型。尤其地，增量式模型可以由多个在关于主轴线的轴向方向上彼此均匀间隔开的隆起部和/或凹陷部形成。尤其地，可以通过转向杆的已经存在的外轮廓和/或设计结构元件来形成增量式模型。

因此，本发明的构思是：提出一种传感器装置，其特征在于具有特别简单的设计方案。尤其地，可以对传感器装置进行改装，其中，可以通过使用现有的设计结构元件、尤其是转向杆，来探查转向位置。

在另一具体方案中设置的是，转向杆具有螺纹区段。尤其地，转向杆被构造为齿条或螺纹丝杠，其中，螺纹区段由相应的外齿部形成。在此，实物量具和/或增量式模型通过螺纹区段形成。尤其地，传感器装置根据齿轮式编码器的类型来构造，其中，传感器装置被构造成用于和/或适合于非接触式地探测螺纹区段，尤其是螺纹梯形。

提出了一种传感器装置，其可以特别廉价地实现，这是因为实物量具/增量式模型通过转向杆的已经存在的螺纹区段形成。此外，可以在不很费力的情况下将传感器装置改装在现有的转向车轴上。此外，通过螺纹区段形成特别稳定的实物量具。

在一个优选改进方案中设置的是，转向车轴具备带有促动器壳体的转向促动器。转向杆在此以如下方式布置和/或能布置在促动器壳体中，即，使得转向促动器与转向杆在驱动技术上耦合和/或能耦合。转向促动器原则上可以被构造为能液压地或优选能电地被促动的转向驱动器。

转向杆以实物量具至少以区段形式布置在促动器壳体内，其中，传感器装置静止不动地、尤其是相对壳体固定地紧固在促动器壳体上。优选地，转向杆在关于主轴线的轴向方向上被引导穿过促动器壳体。传感器装置尤其形状锁合地(formschlüssig)和/或力锁合地(kraftschlüssig)装配在促动器壳体上。优选地，在转向杆沿着主轴线移动时，传感器装置牢固地保持在促动器壳体上。

本发明的构思是：提出一种传感器装置，其特征在于装配特别简单。通过将传感器装置布置在促动器壳体上，此外还可以提供适合于不同地构造的转向车轴的促动器壳体，其中，传感器装置总是对着转向杆布置以用于检测转向位置。

在一个具体实现方案中设置的是，促动器壳体具有第一壳体区段和第二壳体区段。尤其地，第一和第二壳体区段可以被构造为形状锁合地和/或力锁合地和/或摩擦锁合地(reibschlüssig)相互连接的两个分开的壳体区段。第一和/或第二壳体区段在粗略形状中优选被至少近似中空柱体形地构成。传感器装置关于主轴线径向布置在两个壳体区段之一中。尤其地，径向布置应理解为如下，即，使传感器装置关于主轴线沿转向杆、尤其是沿实物量具的方向径向取向。尤其地，转向杆在关于主轴线的轴向方向上至少以区段形式被引导穿过两个壳体区段。优选地，第一和/或第二壳体区段关于主轴线与转向杆同轴和/或同心地布置。

在另一具体方案中设置的是，两个壳体区段中的至少一个具有用于容纳传感器装置的传感器容纳部，其中，传感器装置以防脱落的方式被容纳在传感器容纳部内。尤其地，传感器装置可以形状锁合地和/或力锁合地保持在传感器容纳部内。尤其地，传感器装置可以在关于主轴线的径向方向上以能移动的方式布置在传感器容纳部内，从而例如能调节转向杆与传感器装置之间的径向距离。

因此，提出一种传感器装置，其特征在于装配特别简单。此外，通过传感器容纳部可以保证对传感器装置的正确布置。

在一个改进方案中设置的是，传感器装置被构造为径向引入第一壳体区段内的开口。尤其地，该开口被构造为孔或缺口。优选地，传感器容纳部形成相对传感器装置的轮廓配合件。传感器装置以如下方式被容纳在构造为开口的传感器容纳部中，即，使得传感器装置以区段形式伸入到第一壳体区段内并且/或者对着转向杆的螺纹区段布置。为了沿径向方向调节径向距离，传感器装置可以关于主轴线以能移动的方式布置在开口内。

在一个具体实施方案中，转向促动器具有电动马达和传动装置。尤其地，电动马达与控制装置在信号技术上连接，其中，在控制电动马达时考虑由传感器装置检测到的转向位置。为了传递转向运动，电动马达经由传动装置与转向杆在传动技术上连接。电动马达可以关于主轴线与转向杆同轴地和/或同心地和/或径向地和/或轴向地平行地布置。尤其地，电动马达经由至少一个齿轮级或恰好一个传动级与转向杆耦合。优选地，传动装置容纳在第一和/或第二壳体区段内。原则上，传动装置例如可以构造为锥齿轮传动装置或蜗轮蜗杆传动装置，从而使电动马达可以与转向杆成角度布置并且/或者沿工业车辆的行驶方向布置。替选地，传动装置可以例如构造为圆柱齿轮。因此，电动马达可以平行于转向杆和/或横向于工业车辆的行驶方向地取向。

在一个优选设计方案中设置的是，转向杆构造为螺纹丝杠。尤其地，转向杆具有滚珠用螺纹或梯形螺纹等作为螺纹区段。传动装置具有丝杠螺母，丝杠螺母与被构造为螺纹丝杠的转向杆的螺纹区段嵌接。尤其地，丝杠螺母与转向杆同轴地和/或同心地布置。可选地，在转向杆与螺纹丝杠之间可以布置有多个滚动体，尤其是滚珠。电动马达在传动技术上与丝杠螺母相连，其中，当通过电动马达传递转向运动时，丝杠螺母围绕主轴线扭转，从而执行了转向杆的平移运动并且使两个轮架枢转。

本发明的另一主题涉及一种具有如上所描述的转向车轴的工业车辆。工业车辆被构造为四轮叉车。尤其地，通过转向车轴实施机电式的转向。在所提出的转向车轴的被电操纵的情况中，转向运动优选可以由电动马达实现。优选地，在此，通过检测转向杆的定位进行转向角度监测，其中，控制装置识别转向角度，并且使用转向角度来控制电动马达。

附图说明

本发明的其它特征、优点和效果从本发明的优选实施例的以下描述得出。其中：

图1示出作为本发明的实施例的用于工业车辆的转向车轴的示意性的截面图。

具体实施方式

图1示出了用于工业车辆的转向车轴1的示意性的截面图。工业车辆例如被构造为四轮叉车，其中，转向车轴1形成四轮叉车的转向的后车轴。

转向车轴1具有车轴桥身2，该车轴桥身形成转向车轴1的刚性部分并且可以与工业车辆的底盘牢固连接。关于主轴线H，在车轴桥身2的两个轴向端部上布置有轮架3a、3b(仅示意性地示出)，这些轮架分别经由转动铰接部(未图示)与能摆动运动的方式紧固在车轴桥身2上。两个轮支架3a、3b被用于分别容纳四轮叉车的车轮。

为了传递转向运动，转向车轴1具有转向杆4，其中，转向杆4将两个轮架3a、3b以铰接方式相互连接。为此，例如两个轮架3a、3b可以分别经由转向横拉杆与转向杆4的各一个轴向端部以铰接方式连接。例如，主轴线H通过转向杆4的纵向轴线来限定。转向杆4能沿轴向方向运动以用于传递转向运动，从而使转向杆4的平移运动经由所配属的转动铰接部被转换为两个轮架3a、3b的转向运动。

为了产生转向运动，转向车轴1具有转向促动器5，其中，转向促动器5在驱动技术上与转向杆4耦合。转向促动器5包括电动马达6和传动装置7，其中，电动马达6在传动技术上经由传动装置7与转向杆4耦合。因此，通过转向促动器5实现了转向车轴1的机电式的转向。

为了将转向运动传递到转向杆4上，传动装置7具有螺纹丝杠8，而转向杆4具有螺纹区段9，其中，螺纹丝杠8与螺纹区段9同轴和/或同心布置并与该螺纹区段嵌接。例如，螺纹区段9被构造为滚珠用螺纹，其中，在螺纹丝杠8与转向杆4之间布置有多个滚珠。电动马达6可以经由至少一个传动级与螺纹丝杠8耦合，其中，电动马达6轴线平行于主轴线H地布置。为了实施转向运动，电动马达6使螺纹丝杠8围绕主轴线H扭转，其中，使转向杆4尤其在关于主轴线H的轴向方向上进行平移运动，并且使两个轮架3a、3b枢转。

转向促动器5具有促动器壳体10，促动器壳体用于容纳电动马达6和传动装置7。促动器壳体10两件式地构成，并且具有第一和第二壳体区段10a、10b。两个壳体区段10a、10b在粗略形状中观察地至少近似空心柱体形地构成。例如，两个壳体区段10a、10b在关于主轴线H的轴向方向上相互螺接。转向杆4在关于主轴线H的轴向方向上被引导穿过两个壳体区段10a、10b，其中，转向杆4在端部侧分别从第一或第二壳体区段10a、10b伸出，并且与各自的轮架3a、3b连接。为了防止污染，在两个壳体区段10a、10b的端部侧上分别布置有波纹管11a、11b，波纹管分别与转向杆4的端部连接。

传动装置7布置在促动器壳体10内部，尤其是布置在两个壳体区段10a、10b之间，其中，电动马达6在外部地被装配在促动器壳体10上，尤其是第一壳体区段10a上，并且至少以区段形式伸入到促动器壳体10内以用于与传动装置7耦合。螺纹丝杠8经由轴承装置、尤其是滚子轴承支承地支撑在第一壳体区段10a的内圆周上。

转向车轴1具有传感器装置12，其中，传感器装置12用于检测两个轮架3a、3b的转向位置。第一壳体区段10a具有用于容纳传感器装置12的传感器容纳部13。传感器容纳部被构造为关于主轴线H径向引入的开口，其中，传感器装置12经由传感器容纳部13径向地伸入促动器壳体10内，并且对着螺纹区段9间隔开地布置。转向杆4具有实物量具14，其中，在实施转向运动时，转向杆4相对传感器装置12运动，并且通过实物量具14被传感器装置12探测。例如，传感器装置12可以按照齿轮式编码器的类型构成，其中，螺纹区段9形成实物量具14。在此，传感器装置12可以经由螺纹区段9的螺距直接探查转向杆4的定位。因此，当转向促动器5是自适应的时，则可以实现四轮转向的转向角度监测，其中，可以将具有传感器装置12的转向促动器5出售给具有不同的摆式车轴系统的不同的制造商。

传感器装置12和电动马达6与工业车辆的控制装置15(示意性地示出)在信号技术上连接。控制装置15用于基于检测到的转向位置来控制电动马达6。例如，在将转向运动从电动马达6传递到转向杆4时，可以考虑检测到的转向杆4的转向位置，其中，通过传感器装置12来监测不同的转向位置(转向角度)。

例如，转向车轴1可以与四轮叉车的仅示意性示出的方向盘16电连接，其中，实施了所谓的“线控转向”转向。为此，方向盘16经由控制装置15与电动马达6在信号技术上连接，以用于传递转向指令。

附图标记列表

1 转向车轴

2 车轴桥身

3a、3b 轮架

4 转向杆

5 转向促动器

6 电动马达

7 传动装置

8 丝杠螺母

9 螺纹区段

10 促动器壳体

10a、10b 壳体区段

11a、11b 波纹管

12 传感器装置

13 传感器容纳部

14 实物量具

15 控制装置

16 方向盘

H 主轴线

Claims (10)

1.用于工业车辆的转向车轴(1)，所述转向车轴具有：

车轴桥身(2)，

第一轮架和第二轮架(3a、3b)，

其中，所述第一轮架和所述第二轮架(3a、3b)分别以能摆动运动的方式支承在所述车轴桥身(2)的端部上，

转向杆(4)，

其中，所述转向杆(4)与两个轮架(3a、3b)以铰接方式连接，用以传递转向运动，

传感器装置(12)，所述传感器装置用于检测所述两个轮架(3a、3b)的转向位置，

其特征在于，所述转向杆(4)具有实物量具(14)，其中，所述转向杆(4)连同所述实物量具(14)在实施转向运动时沿轴向方向相对所述传感器装置(12)运动，并且通过所述传感器装置(12)探测所述实物量具(14)，用以检测转向位置，

其中，所述转向杆(4)具有螺纹区段(9)，其中，所述实物量具(14)由所述螺纹区段(9)形成，

其中，所述传感器装置(12)在关于主轴线(H)的径向方向上以能移动的方式布置在传感器容纳部(13)内，从而能调节所述转向杆(4)与所述传感器装置(12)之间的径向距离。

2.根据权利要求1所述的转向车轴(1)，其特征在于，所述传感器装置(12)构造为增量式编码器，其中，所述实物量具(14)构造为增量式模型。

3.根据权利要求2所述的转向车轴(1)，其特征在于，所述增量式模型由所述螺纹区段(9)形成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的转向车轴(1)，其特征在于具备带有促动器壳体(10)的转向促动器(5)，其中，带有实物量具(14)的转向杆(4)至少以区段形式布置在所述促动器壳体(10)内，并且其中，所述传感器装置(12)静止不动地紧固在所述促动器壳体(10)上。

5.根据权利要求4所述的转向车轴(1)，其特征在于，所述促动器壳体(10)具有第一壳体区段和第二壳体区段(10a、10b)，其中，所述传感器装置(12)在关于主轴线(H)的径向方向上至少以区段形式布置在两个壳体区段(10a、10b)中的一个壳体区段上。

6.根据权利要求4所述的转向车轴(1)，其特征在于，所述促动器壳体(10)具有用于容纳所述传感器装置(12)的传感器容纳部(13)，其中，所述传感器装置(12)以防脱落的方式容纳在所述传感器容纳部(13)中。

7.根据权利要求6所述的转向车轴(1)，其特征在于，所述传感器容纳部(13)构造为径向引入所述促动器壳体(10)中的开口，其中，所述传感器装置(12)容纳在构造为开口的传感器容纳部(13)中，使得所述传感器装置(12)至少以区段形式伸入所述促动器壳体(10)中并且/或者对着所述转向杆(4)的实物量具(14)布置。

8.根据权利要求4所述的转向车轴(1)，其特征在于，所述转向促动器(5)具有电动马达(6)和传动装置(7)，其中，所述电动马达(6)经由所述传动装置(7)与所述转向杆(4)在传动技术上连接，用以传递转向运动。

9.根据权利要求8所述的转向车轴(1)，其特征在于，所述转向杆(4)构造为螺纹丝杠，其中，所述传动装置(7)具有丝杠螺母(8)，所述丝杠螺母与构造为螺纹丝杠的转向杆(4)的螺纹区段(9)嵌接。

10.具有根据权利要求1至9中任一项所述的转向车轴(1)的工业车辆，其特征在于，所述工业车辆构造为四轮叉车。