CN110282032B - 驾驶室举升系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种驾驶室举升系统和车辆，驾驶室举升系统包括：气动人工肌肉装置(2)，用于驱动驾驶室(1)相对于车架转动，以举升所述驾驶室(1)；以及气源(11)，与所述气动人工肌肉装置(2)连通，用于为所述气动人工肌肉装置(2)提供气体。应用本申请的技术方案，车辆采用气动人工肌肉装置举升驾驶室，从而改善了现有技术中存在的驱动驾驶室举升的系统存在液压脉动的问题。

Description

驾驶室举升系统和车辆

技术领域

本发明涉及机械设备领域，具体而言，涉及一种驾驶室举升系统和车辆。

背景技术

相关技术中，工程车辆（例如滑移式装载机）的驾驶室通常能够举升，以便于对工程车辆的相关零部件进行检修。驾驶室举升关系到操作者的生命安全，所以安全可靠的装置至关重要。如今国内滑移装载机有些没有举升装置，或有些采用液压举升，在举升驾驶室时必须先将连接驾驶室和悬置的螺栓拧掉，因此操作过程中存在费时费力的问题，难以智能控制，具有一定的风险，而且滑移装载机驾驶室舒适性差，液压举升装置无法对驾驶室进行辅助支撑，降低了驾驶室的稳定性。

图1示出了一种相关技术的工程车辆，图2示出了相关技术的工程车辆的驾驶室举升系统的结构示意图。结合图1和2液压式汽车驾驶室举升系统包括液压油箱1、液压油泵2、控制手柄3、液压分配器4、辅助油缸5、辅助油缸活塞杆7、压力杠杆6、举升油缸8、举升油缸活塞杆9、固定座10、高压油管路11、单向阀12和13、低压油管路14构成，该液压油泵2可以是车辆本身的转向助力油泵或自卸油泵，其输出端通过高压油管路11经液压分配器与该举升油缸8地缸筒下部连通，该举升油缸8置于驾驶室15下方，其缸体下部铰接于与车体连接的固定座10上，其活塞杆9上端与驾驶室15铰接；该辅助油缸5的缸筒下部通过低压油管路14经单向阀12与该液压油箱1连通，并通过高压油管路11经单向阀13与该举升油缸8的缸筒下部连通，该辅助油缸同样装于与车体连接的固定座10上，其活塞杆7上端与压力杠杆6铰接，该压力杠杆6的支点装于该固定座10上。

工作原理：当车辆可以起动时，搬动控制手柄3，利用车辆自身的液压油泵2，将其输出的高压油经液压分配器4、高压油管路11送入举升油缸8的缸筒内，高压油顶起活塞杆9，从而顶起与活塞杆9铰接的驾驶室15，由于举升油缸8上下与驾驶室15和固定座10均采用铰接式连接，因此可随驾驶室15向一侧倾斜(打开)。当车辆在无法起动时，利用辅助举升装置，即人工压动压力杠杆6，上提压力杠杆6则提起辅助油缸活塞杆7，液压油通过单向阀12进入辅助油缸5，此时单向阀13关闭；压下压力杠杆7，单向阀12关闭，单向阀13打开，液压油经高压油管路11进入举升油缸8的缸筒内，如此反复，使进入举升油缸8缸筒内的高压油顶起活塞杆9，从而顶起与活塞杆9铰接的驾驶室15，完成举升作业；放下驾驶室15时，只需搬动控制手柄3，打开液压分配器4，依靠驾驶室15的自重压下举升油缸8的活塞杆9，使驾驶室15自动回位。

现有液压式的驾驶室举升系统存在液压脉动，举升过程不够平稳，举升时间长，并且速度与位置无法精确控制。举升装置在滑移装载机行驶中不能对驾驶室起到缓冲作用，无法对驾驶室进行辅助支撑。为了驾驶室举升，需要专门设置液压源，额外增加结构与成本，急需要一种滑移装载机用驾驶室举升装置来解决上述出现的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种驾驶室举升系统和车辆，以改善相关技术中存在的驱动驾驶室举升的系统存在液压脉动的问题。

根据本发明实施例的一个方面，本发明提供了一种车辆，驾驶室举升系统包括：

气动人工肌肉装置，用于驱动驾驶室相对于车架转动，以举升驾驶室；以及

气源，与气动人工肌肉装置连通，用于为气动人工肌肉装置提供气体。

可选地，气动人工肌肉装置包括用于拉动驾驶室相对于车架转动的收缩型气动人工肌肉装置。

可选地，气动人工肌肉装置包括：

弹性管状部件，具有进气口；以及

柔性包裹部件，包裹在弹性管状部件的外周。

可选地，弹性管状部件包括橡胶管。

可选地，柔性包裹部件包括：

第一绳状部件,沿第一方向在弹性管状部件的周向上螺旋地延伸；以及

第二绳状部件,沿第二方向在弹性管状部件的周向上螺旋地延伸，第一方向与第二方向相反，以使第一绳状部件和第二绳状部件相交叉形成网状结构。

可选地，驾驶室举升系统还包括：

流量控制阀，包括与气源连通的进口和与气动人工肌肉装置连通的出口；以及

控制器，与流量控制阀连接。

可选地，控制器包括脉冲信号输出端子，脉冲信号输出端子与流量控制阀连接。

可选地，驾驶室举升系统还包括用于检测气动人工肌肉装置的位移的位移检测部件，位移检测部件与控制器连接，控制阀根据检测部件检测到的气动人工肌肉装置的位置控制流量控制阀。

可选地，驾驶室举升系统还包括用于检测气源输出的气体的压力的压力检测部件，控制器与压力检测部件连接，以监测气源的压力。

可选地，流量控制阀包括比例阀。

根据本发明的另一方面，还提供了一种车辆，该车辆包括上述的驾驶室举升系统。

应用本申请的技术方案，车辆采用气动人工肌肉装置举升驾驶室，从而改善了现有技术中存在的驱动驾驶室举升的系统存在液压脉动的问题。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了相关技术的车辆的驾驶室的结构示意图；

图2示出了相关技术的车辆的驱动驾驶室翻转的液压系统的结构示意图；

图3示出了本发明的实施例的车辆的结构示意图；

图4示出了本发明的实施例的车辆的驱动驾驶室翻转的气动人工肌肉装置的结构示意图；

图5示出了本发明的实施例的车辆的气动人工肌肉装置的另一状态的结构示意图；

图6示出了本发明的实施例的车辆的气动人工肌肉装置的内部结构示意图；以及

图7示出了本发明的实施例的车辆的驱动驾驶室翻转的系统的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图3示出了本发明的实施例的车辆的驾驶室处的结构示意图，如图3所示，本发明的车辆包括车架、可转动地安装在车辆的车架上的驾驶室1和用于驱动驾驶室1相对于车架转动的气动人工肌肉装置2。

本实施例中，车辆采用气动人工肌肉装置2驱动驾驶室1相对于车架转动以举升驾驶室1，从而改善了相关技术中存在的驱动驾驶室转动的系统存在液压脉动的问题。

本实施例中，气动人工肌肉装置2包括用于拉动驾驶室1相对于车架转动的收缩型气动人工肌肉装置。

驾驶室1的前部与车架通过第一铰接部件连接，以使驾驶室1可相对于车架转动。气动人工肌肉装置2的第一端与驾驶室1通过第二铰接部件连接。气动人工肌肉装置2的第二端与车架连接于驾驶室的后部。驾驶室1的主体和第二铰接部件分别位于第一铰接部件的两侧，因此在气动人工肌肉装置在收缩时驱动驾驶室的主体举升。

结合图4至6所示，气动人工肌肉装置2包括具有进气口的弹性管状部件3和包裹在弹性管状部件3的外周的柔性包裹部件4。

在一些实施例中，弹性管状部件3包括橡胶管。

结合图4至6所示，柔性包裹部件4包括第一绳状部件4a和第二绳状部件4b, 第一绳状部件4a沿第一方向在弹性管状部件3的周向上螺旋地延伸；第二绳状部件4b沿第二方向在弹性管状部件3的周向上螺旋地延伸，第一方向与第二方向相反，以使第一绳状部件4a和第二绳状部件4b相交叉形成网状结构。

可选地，第一绳状部件4a和第二绳状部件4b为高强度纤维。

气动人工肌肉装置2还包括用于连接驾驶室1或车架的连接端5。

气动人工肌肉装置主要由橡胶管、高强度纤维编织成的网状结构和连接端5三部分组成。橡胶管是一端密封而另一端设有通气孔的薄壁中空管件，橡胶管由具有良好弹性的特殊材料制成。当橡胶管内通入一定压力的压缩空气时它会在径向上产生膨胀。网状结构是由具有一定柔性的高强度纤维材料制成，并以若干层正反螺旋的方式贴附在橡胶管的外侧，形成一个与橡胶管相似的薄壁圆筒。

当气动人工肌肉装置2的弹性管状部件3内充气后，弹性管状部件3开始变形膨胀，纤维材质的柔性包裹部件4的刚度大于弹性管状部件3，因此柔性包裹部件4对弹性管状部件3的约束使得气动人工肌肉装置径向膨胀和轴向收缩。反之当弹性管状部件3中的气体排出时，柔性包裹部件4的弹性迫使气动人工肌肉恢复为原型，也即气动人工肌肉装置伸长。

在另一些实施例中，气动人工肌肉装置2包括可伸长型气动人工肌肉装置。可伸长型气动人工肌肉装置的一端与驾驶室1连接，另一端与车架连接，气动人工肌肉装置在伸长时驱动驾驶室1相对于车架转动。

如图7所示，本实施例中，车辆还包括用于为气动人工肌肉装置提供气体的气源11和流量控制阀7，流量控制阀7包括与气源11连通的进口和与气动人工肌肉装置2连接的出口。流量控制阀7用于控制气动人工肌肉装置2的进气量和进气速度等参数。

车辆还包括控制器，控制器与流量控制阀7连接，以通过控制流量控制阀7控制气动人工肌肉装置2的进气量和进气速度等参数，从而控制气动人工肌肉装置2的运动。

其中，控制器包括下位机8a和与上位机8b通信连接的上位机8b。其中，下位机8a与流量控制阀7连接，以控制流量控制阀7。可选地，下位机8a为PLC。可选地，上位机8b为工控机或PC机。

优选地，流量控制阀7为比例阀。

气动人工肌肉装置2的控制系统是由PLC、比例阀组成；气动人工肌肉装置的负载为驾驶室1。气动人工肌肉装置为该动态系统的执行元件，也是系统的被控对象。PLC产生的信号通过控制比例阀的开启/关闭状态，达到控制气动人工肌肉装置2的进气压力之目的，从而实现控制气动人工肌肉装置的工作频率、收缩量和驱动力。工作频率控制可以直接由PLC输出脉冲的频率来控制。

与气动人工肌肉装置2的收缩量相关的控制因素主要有两个：一个是充气压力，另一个是充气时间。前者可以直接由压力调节阀进行调试，后者主要是通过控制PLC脉冲信号的占空比来实现。举升装置的位置通过位移传感器反馈控制。

PLC的输出信号经转换成脉冲电压信号后进入高速比例阀，而高速比例阀通过改变流经气动人工肌肉容腔的气体流量来控制气动人工肌肉驱动特性。气动人工肌肉为该系统的驱动元件，也是系统的被控对象，控制的目的是希望气动人工肌肉输出位移、频率和驱动力能满足举升的工作要求。

本实施例中，下位机8a具有脉冲信号输出端子，脉冲信号输出端子与流量控制阀7连接，以通过脉冲信号的占空比和脉冲信号的强度以控制流量控制阀7的流量。

车辆还包括用于检测气动人工肌肉装置2的位移的位移检测部件6，位移检测部件6与控制器连接，控制器根据位移检测部件6检测到的气动人工肌肉装置2的位移控制流量控制阀7。

车辆还包括用于检测气源11输出的气体的压力的压力检测部件12。压力检测部件12与控制器连接，以便于控制器监控气源11的压力。

车辆还包括用于将位移检测部件6和/或压力检测部件12输出的模拟信号转换为数字信号的模数转换器13。

本实施例中，位移检测部件6和压力检测部件12与上位机8b连接。模数转换器13包括与位移检测部件6和/或压力检测部件12的信号输入端子和与控制器连接的信号输出端子。

在另一些实施例中，位移检测部件6和/或压力检测部件12与下位机8a连接。下位机8a根据位移检测部件6检测到的信号控制流量控制阀7，并用于监控气源11的压力。

车辆还包括储气罐9和气体分流部件10。气体分流部件10包括与气源11连通的进口、与流量控制阀7的进口连通的第一出口和与储气罐9连通的第二出口。

在另一些实施例中，储气罐9和与流量控制阀7的进口连通，以为气动人工肌肉装置2提供气体。

与现有技术相比，本实施例具有如下优点：

1.减少了液压源，滑移装载机系统节约能源、降低成本，消除了液压脉动，提高了举升过程的稳定性。

2.增加了驾驶室辅助支撑，提高驾驶室抗冲击性和平顺性。

3.驾驶室举升可以达到速度与位置精确控制。

以上所述仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种驾驶室举升系统，其特征在于，包括：

气动人工肌肉装置(2)，用于驱动驾驶室(1)相对于车架转动，以举升所述驾驶室(1)；以及

气源(11)，与所述气动人工肌肉装置(2)连通，用于为所述气动人工肌肉装置(2)提供气体,

所述气动人工肌肉装置(2)包括：

弹性管状部件(3)，具有进气口；以及

柔性包裹部件(4)，包裹在所述弹性管状部件(3)的外周,

所述柔性包裹部件(4)包括：

第一绳状部件(4a),沿第一方向在所述弹性管状部件(3)的周向上螺旋地延伸；以及

第二绳状部件(4b),沿第二方向在所述弹性管状部件(3)的周向上螺旋地延伸，所述第一方向与所述第二方向相反，以使所述第一绳状部件(4a)和第二绳状部件(4b)相交叉形成网状结构。

2.根据权利要求1所述的驾驶室举升系统，其特征在于，所述气动人工肌肉装置(2)包括用于拉动所述驾驶室(2)相对于所述车架转动的收缩型气动人工肌肉装置。

3.根据权利要求1所述的驾驶室举升系统，其特征在于，所述弹性管状部件(3)包括橡胶管。

4.根据权利要求1所述的驾驶室举升系统，其特征在于，还包括：

流量控制阀(7)，包括与所述气源(11)连通的进口和与所述气动人工肌肉装置(2)连通的出口；以及

控制器(8a、8b)，与所述流量控制阀(7)连接。

5.根据权利要求4所述的驾驶室举升系统，其特征在于，所述控制器(8a、8b)包括脉冲信号输出端子，所述脉冲信号输出端子与所述流量控制阀(7)连接。

6.根据权利要求4所述的驾驶室举升系统，其特征在于，还包括用于检测所述气动人工肌肉装置(2)的位移的位移检测部件(6)，所述位移检测部件(6)与所述控制器(8a、8b)连接，所述控制阀(8a、8b)根据所述检测部件(6)检测到的所述气动人工肌肉装置(2)的位置控制所述流量控制阀(7)。

7.根据权利要求4所述的驾驶室举升系统，其特征在于，还包括用于检测气源(11)输出的气体的压力的压力检测部件(12)，所述控制器(8a、8b)与所述压力检测部件(12)连接，以监测所述气源(11)的压力。

8.根据权利要求4所述的驾驶室举升系统，其特征在于，所述流量控制阀(7)包括比例阀。

9.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的驾驶室举升系统。