CN101218412A - 车辆接近系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆接近系统。本发明涉及一种具有诸如梯子或扶梯的可收回的接近装置(10)和用于该接近装置的收回机构(25)的车辆接近系统和方法。施加到该接近装置的力足以使该接近装置从完全展开的位置收回到部分收回的位置，但在该收回的至少一部分期间不足而可以被使用者物理上克服。当该接近装置处于完全收回的位置时，施加在收回的接近装置上的力足以将该接近装置保持在收回位置，而无需辅助约束装置。

Description

车辆接近系统
技术领域
本发明涉及用于车辆的接近系统，尤其涉及用于大型推土设备的接近系统。
背景技术
用于大型推土设备的接近系统常常包括一组可展开的扶梯，使操作员可爬上该扶梯进入驾驶室而无需攀爬直梯，如果该推土设备没有停靠在水平地面上，直梯可能会具有负倾角。
一旦操作员位于机器上，操作员就收回该扶梯，使扶梯不会垂下并且增加该机器的离地距离，从而使在该机器运动时扶梯由于碰触岩石而损坏的可能性最小。
扶梯需要被收回以使其他人不会在操作员不知情的情况下攀爬到机器上。如果人在操作员不知情的情况下位于扶梯上，那么这个人受到伤害的可能性很大。可能的伤害也许是从人失去平衡到人在该设备的运动部件和设备的邻接车身之间受到挤压。
用于收回扶梯的系统可能不同，但是通常它们依赖于由操作员手动致动的电动或液压系统。
如果发生紧急情况(例如起火)，操作员就必须启动开关以降低扶梯而撤离该机器，或者找到一种可替代的离开机器或设备的方法。如果在扶梯操作开关附近起火，那么这尤其成问题。
如果操作员忘记收回扶梯并驾驶机器离开，那么可能会破坏扶梯，从而导致昂贵的维修、停工，并且由于紧急出口损害而发生安全问题。
现有技术的梯子收回系统的另一个已知问题是梯子在被收回时或者被例如通过提升缸提供的液压/气动压力保持收回，或者一旦被收回就使用锁定销将梯子锁定在合适位置。锁定销本身可被小的液压/气动缸驱动。
这种系统的问题通常与反弹有关。梯子在车辆运动期间会反弹，导致提升系统发生故障。另外，梯子反弹对锁定销造成的损害会导致锁定销机构发生故障。
当车辆具有诸如接近开关的互锁系统时，该接近开关连接到梯子收回机构或者锁定销致动机构，以防止在互锁系统操作之前车辆运动或者启动，梯子反弹会导致该开关操作，从而突然地使车辆停止或停车。这导致车辆过长的停工并且生产率降低。
考虑到上述问题，本发明的一个目的是提供一种用于收回梯子的系统，该系统允许使用者物理上暂停最初的收回，而且提供足够的力以在该梯子被收回时保持被收回。
发明内容
有鉴于此，提出了一种车辆接近系统，该车辆接近系统包括接近装置和用于该接近装置的收回机构，其中施加到该接近装置的力足以使该接近装置从完全展开位置收回到部分收回位置，但在收回的至少一部分期间不足而可以被使用者物理上阻止。
因此，有利地提供一种用于车辆的接近系统，该接近系统允许使用者在收回过程的至少一部分期间克服收回力，从而防止进一步收回，并任选地开始重新展开扶梯以避免人受伤的危险。应理解，希望阻止扶梯收回的使用者将能够安全地施加足够的力或重量以克服收回力，从而暂停或倒转收回过程。
应理解，术语“接近装置”可包括用于接近车辆的扶梯、阶梯和梯子。
本发明的另一个方面提供了一种用于车辆的可收回的接近系统，该接近系统包括接近装置和用于所述接近装置的收回机构，其中施加的动力被转换成变力以便收回所述接近装置，其中为收回所述接近装置而产生的转矩对于收回阶段的一部分比收回所述接近装置所需的转矩大出能够被使用者抵抗的量，并且对于收回阶段的后一部分增加到更大的力。优选地，当该接近装置完全收回时，可在被收回的接近装置上施加足以将该接近装置保持在收回位置的力而不需要辅助约束装置。
优选的是，被提供用于收回所述接近装置的转矩可在收回周期的至少一部分中改变。
产生的转矩可在整个收回周期中改变，使得在该收回周期的0-70％中，被提供用于收回该接近装置的转矩正好大于收回该接近装置所需的转矩，并且在该收回周期的70-100％中，产生的转矩可增加，使得当该接近装置被完全收回时，施加到该接近装置的转矩足以将该接近装置保持在收回位置而无需辅助约束装置。
这提供了以下优点，即，当所述接近装置在地面人员的触及范围内或者被地面人员使用时，使用者可克服收回该接近装置的力。当该接近装置在地面人员的触及范围之外时，通过所述收回机构施加的力增加，使得该接近装置被牢固地保持在收回位置。
优选的是，所述收回/展开系统可连接到车辆的液压导向控制回路和/或手制动器液压回路。这具有以下优点，即，当该手制动器被释放时，该接近装置被自动收回。当停车致动器被应用或者存在液压故障时，该接近装置被展开。
连杆的部件的几何形状被构造成提供所需的转矩曲线。
本发明的另一个方面提供了一种收回接近装置的方法，该方法包括以下步骤：
a)在被展开的接近装置的收回阶段的最初部分期间，施加第一提升力，该施加的第一提升力等于或大于提升该接近装置所需的最小力；以及
b)随后，在被展开的接近装置的收回阶段的第二部分期间，施加第二提升力，该第二提升力大于提升梯子所需的最小力。
优选的是，该第一提升力可小于阻止该接近装置的收回所需的手动力。优选的是，该手动力可足以倒转接近装置的收回并且开始接近装置的展开。
优选的是，在收回阶段的第二部分期间，与所需的提升力相比，所述第二提升力(转矩)可偏离(并增加)。
优选的是，收回阶段的最初部分可大约为从开始到完全收回的整个收回阶段的三分之二。
附图说明
图1是示出收回机构的机械布置的本发明的一个实施方式的侧视图。
图2是示出根据本发明的一个实施方式的将扶梯从+45°收回到-90°所需的转矩和施加的转矩的曲线图；
图3是示出根据本发明的一个实施方式的将扶梯从+60°收回到-120°所需的转矩和施加的转矩的曲线图；
图4示出根据本发明的一个实施方式的用于使梯子通过90°收回的过量提升转矩的曲线图；
图5示出根据本发明的一个实施方式的用于使梯子从展开45°到收回-90°的过量提升转矩的曲线图；
图6a到图6d示出根据本发明的一个实施方式的从展开位置收回到完全收回位置的一组车辆扶梯的一系列图像。
具体实施方式
下文将参照示出本发明的可能布置的附图和实施例方便地说明本发明。
在优选实施方式中，扶梯10通过围绕位于扶梯10的内侧端的固定点旋转而操作，对于本领域技术人员显而易见的是可存在其他可能的布置。
接近系统包括由收回机构25致动的一组接近扶梯10。
扶梯10对于大型推土设备是相对常用的，可具有相对于水平方向在45°和70°之间的正常操作角，并且通过在90°和180°之间的圆弧收回。扶梯10还可包括扶手27和织构踏板(未示出)以提供安全接近该设备的方式。
收回机构25已经选择为根据固定力线性输出向扶梯10提供独特的非线性转矩响应。在本实施例中，线性力由液压缸40提供。收回结构25被优化为根据扶梯10在收回圆弧内的位置提供变化转矩以提升扶梯10。当扶梯10处于完全展开位置以便操作员可使用扶梯10接近设备时，施加以收回扶梯10的扭力足以使扶梯10升高，但是施加的转矩仅比所需的转矩超出相对较少的量，从而人能够阻止扶梯10被收回。这具有以下优点，即如果在设备操作员收回扶梯10时人位于扶梯10上或者抓住扶梯10，那么扶梯10不会收回而伤害抓住扶梯10的人。
一旦扶梯10被收回到在可能会抓住扶梯10的任何地面人员或者设备的触及范围之上，则施加到扶梯10的转矩相对于所需的转矩增加。增加转矩的点由收回机构25的几何形状设定。增加转矩的点在收回机构25的设计期间被确定，并且可根据预期的应用改变。例如，小型推土机或推土设备可使得扶梯10在脱离地面人员的触及范围之前经过70°，因此可被设计成在此点附近增加转矩。如果扶梯10被装配在大型机器上，则扶梯10可以在脱离地面人员的触及范围之前仅需要被收回通过45°或更小的角度。
施加到扶梯10的转矩的增加提供了以下优点，即当扶梯10处于完全收回位置时，存在将该扶梯10保持在完全收回位置的较大的力。施加到扶梯10的增加的力使得不需要安装任何在设备操作时阻止扶梯10不受控制地运动的附加保持机构。
收回机构25的另一个优点是如果扶梯10由于与诸如岩石或其他车辆的固定物体接触而被约束，则收回机构25不会损坏，因为可用于收回扶梯10的扭力最初并不是远大于收回扶梯10所需的力。
图1示出收回机构25的总体布置。扶梯10在扶梯主枢轴30处枢转地安装在设备上。收回机构25包括液压缸40，该液压缸40的第一端45在液压缸枢轴46处枢转地连接到液压缸40的安装支架50。液压缸支架50在沿扶梯10远离位于推土设备(未示出)上的扶梯主枢轴30的一定距离处固定在扶梯10上。液压缸支架50被设计成使液压缸枢轴从扶梯10离开一定距离，该距离被称为液压缸偏移量100。
液压缸40的第二端47枢转地连接到两个连杆。一个连杆被称为缸-扶梯连杆55。缸-扶梯连杆55从液压缸40的第二端47延伸到中间枢轴56，该中间枢轴56在主枢轴30和液压缸安装支架50之间的位置处位于扶梯10上。
连接到液压缸40的第二端47上的第二连杆被称为缸-车身连杆57。缸-车身连杆47从液压缸40的第二端47延伸到车身枢轴点60，该车身枢轴点60在偏离扶梯主枢轴30的一定位置处位于推土设备上。
在操作时，液压缸40伸长并且通过缸-车身连杆57在缸枢轴46和设备之间施加力。当通过使用液压缸安装支架50使缸枢轴46偏移(液压缸偏移量100)，并且缸-车身连杆47在车身枢轴60(偏离主枢轴30)处安装在推土设备上时，伸长的液压缸40产生的力被转换成围绕扶梯主枢轴施加到扶梯10的转矩。
液压缸40施加的力可被调节为使得当扶梯10处于操作员可使用扶梯10的完全展开状态时，通过液压缸40施加的并且被转换成转矩的力足以抵消扶梯10的重量，从而扶梯10可被收回。但是，该扭力并没有高到足以提升一个人，因此扶梯10可由于被人抓住而停止升高。一旦收回圆弧已经前进使得扶梯10不在地面人员的触及范围内，那么施加到扶梯10的转矩增加使得一旦扶梯10完全被收回，施加到扶梯10的转矩足以将扶梯10保持在完全收回的位置，并且当推土设备操作时防止扶梯运动。
图2示出在+45°到-90°圆弧中操作的一组扶梯10的典型的力曲线图。在此曲线图中，虚线示出提升扶梯10所需的转矩，而实线代表施加的转矩。可见，通过+45°到-70°圆弧，提供的转矩比提升扶梯10所需的转矩超出大约10-20kgm。当扶梯10处于完全收回位置时，克服由收回机构25提供的扭力所需的力为大约80kgm。可通过调整液压缸40的力输出改变这些值。
图3示出在+60°到-120°圆弧中操作的一组扶梯10的典型的力曲线图。在此曲线图中，虚线示出提升接近扶梯10所需的转矩，而实线代表施加到扶梯10的力。可见，通过+60°到-60°圆弧，提供的转矩比所需的转矩超出大约5kgm。当扶梯10处于完全收回位置时，克服液压力所需的力明显更大。
通常，收回机构25设立为使得通过液压缸40的恒定输出，对于圆弧的大约2/3，施加到扶梯10的扭力超出提升扶梯10所需的力。在圆弧的接近完全收回位置的后1/3，产生的扭力增加，从而扶梯10被牢固地保持在收回位置，而且在设备操作时不会过多地运动。
表1中给出收回机构25的实施例。
表1
  说明   45℃到90℃的尺寸  60℃到120℃的尺寸
  扶梯主枢轴30到末端(未示出)   2000mm   700mm
  液压缸偏移量100   100mm   200mm
  液压缸安装支架50到扶梯主枢轴30   1030mm   550mm
  缸-扶梯连杆55(枢轴中心到枢轴中心)   255mm   150mm
  缸-车身连杆57(枢轴中心到枢轴中心)   220mm   150mm
  扶梯枢轴56到主枢轴30的距离   160mm   50mm
  扶梯主枢轴到车身枢轴60   200mm   65mm
用于收回机构25的液压缸40的控制可通过用于橡胶轮胎设备的停车制动器的导向回路或者用于履带式设备上的控制的导向回路进行操作。在大型推土设备中，停车制动器通常打开，并且使用液压力来释放制动器。可选择地，用于收回机构25的液压力可由主液压系统提供或者来自单独的液压泵。
图4中的曲线图示出车辆梯子或者扶梯通过90°(例如从被展开时的近似垂直到被完全收回时的近似水平)收回的过量提升转矩。该曲线图绘制出相对于该梯子的展开程度的超出或者高于在开始提升梯子所需的转矩的提升转矩(kgm)。即，例如图2和3内分别示出的虚线和实线之间的差的曲线图。
在所示实施方式中，过量提升转矩对于最初的提升(收回)最小(曲线的右手部分)，并且此后，一旦梯子已经被充分收回使得使用者或个人不会有被伤害的危险，或者梯子已经被认为充分收回使得使用者已经得到充分的收回警告或者梯子在触及范围之外，则该转矩增加。
应理解，尽管理想的是过量提升转矩在曲线的增加部分之前是线性的或接近线性的，即是直线，但是系统的物理特性、机械特性和力特性接近或逼近理想特性，这足以提供有效和高效的工作系统而无需过度工程化或更复杂的构造。
图5示出梯子从展开45°角(从水平方向)收回到收回-90°(垂直方向)的可选择的过量提升转矩曲线。同样，理想上，曲线图的右手侧部分(在陡斜率部分之前)将是线性的。
应理解，在每个曲线图的横跨角度范围的右手侧部分内，产生的转矩(图2和3内的实线)越接近所需的提升转矩，则暂停梯子的收回所需的手动力就越小。另外，在曲线图的左手侧(陡)部分，实线(施加的力)偏离虚线并且在虚线上方越多，则施加的力(转矩)越大，并且在梯子被完全收回时的保持力会越大。因此，对于收回过程的前面大约三分之二，所需的转矩和施加的转矩之间的差可最小(但是施加的转矩不应小于所需的转矩)，人手动停止梯子的收回(提升)也更容易。然而，一旦梯子要进行后面大约三分之一的收回行程，则提升力(转矩)可大大增加，因此加速收回并且还提供足够的力以保持被收回的梯子，而不需要附加的约束装置，例如锁定销机构(但是，如果需要的话可提供该装置)。
图6a到6d示出收回过程中的一系列阶梯。图6a示出完全伸展开的阶梯101(与水平方向成大致45°)。上端部102通常安装在车辆(未示出)上。该阶梯枢转到收回位置，而展开与收回相反，但是如果需要的话，展开的力曲线可以与收回的力曲线不同。图6b示出通过收回过程的大约三分之一的阶梯。下端部103几乎与上端部102水平。应理解，阶梯或梯子等等可表现为不同形式和布置，例如在中间枢转从而还折叠成更短的收回形式。另外，阶梯或梯子可向侧面收回，例如侧向枢转。但是，根据本发明的收回的力曲线特性保持不变。
经由致动缸104提供提升力，该致动缸104在位于阶梯的上端部处的连杆和在阶梯下大致一半长度处的连接部105之间施加力。应理解，致动器和连杆的布置可根据阶梯的形式和应用改变，尽管本发明保持不变。
图6c示出被收回大约三分之二的阶梯。因此，在此实施方式中，阶梯被认为充分收回以至于阶梯基本上在地面人员的触及范围之外，或者车辆/阶梯上的人已经有足够的收回阶梯的时间(警告)并且因此被认为或者离开阶梯，或者有足够的时间在最初的收回阶段施加力以暂停收回阶梯，或者通过克服施加的提升转矩手动地使阶梯重新展开。
图6d示出完全(垂直)收回的阶梯。在阶段6c和6d之间，施加到阶梯上的转矩增加，从而使施加的提升转矩的曲线脱离所需的提升转矩的曲线。在完全收回位置施加的力足以防止或减少梯子/阶梯反弹，从而减小(例如由使接近开关意外操作的反弹导致的)损坏、伤害或车辆故障的危险。
尽管已经通过示例性实施例说明了方法和装置，但是本领域技术人员应理解，在本发明的教义和范围内存在变化的实施方式和应用。文中给出的实施例仅作为示例，不应被理解为是限制本发明的范围。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
力，该施加的第一提升力等于或大于提升该接近装置所需的最小力；
b)随后，在被展开的接近装置的收回阶段的第二部分期间，施加第二提升力，该第二提升力大于提升该接近装置所需的最小力。
10、根据权利要求9所述的方法，其中，该第一提升力小于阻止该接近装置的收回所需的手动力。
11、根据权利要求10所述的方法，其中，该手动力足以倒转所述接近装置的收回并且开始重新展开该接近装置。
12、根据权利要求9到11中任一项所述的方法，其中，在收回阶段的第二部分中，与所需的提升力相比，该第二提升力偏离并增加。
13、根据权利要求9到12中任一项所述的方法，其中，该收回阶段的最初部分大约为从开始到完全收回的整个收回阶段的三分之二。

Claims (13)

1.一种车辆接近系统，该车辆接近系统包括接近装置和用于该接近装置的收回机构，其中施加到该接近装置的力足以使该接近装置从完全展开位置收回到部分收回位置，但在收回的至少一部分期间不足而可以被使用者物理上阻止。
2.一种用于车辆的可收回的接近系统，该接近系统包括接近装置和用于所述接近装置的收回机构，其中施加的动力被转换成变力以便收回所述接近装置，其中为收回所述接近装置而产生的转矩对于收回阶段的一部分比收回所述接近装置所需的转矩超出能够被使用者抵抗的量，并且对于收回阶段的后一部分增加为更大的力。
3.根据权利要求1或2所述的车辆接近系统，其中当该接近装置完全收回时，在被收回的接近装置上施加的力足以将扶梯保持在收回位置，而不需要辅助约束装置。
4.根据前面任一项权利要求所述的系统，其中被提供用于收回该接近装置的转矩在收回周期的至少一部分中改变。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，被提供用于收回所述接近装置的转矩在所述收回周期的0-70％中超出收回扶梯所必需的转矩，并且其中在该收回周期的70-100％中，产生的转矩可增加，使得当该接近装置被完全收回时，施加到该接近装置的转矩足以将该接近装置保持在收回位置。
6.根据前面任一项权利要求所述的系统，其中，所述收回机构连接到车辆的液压导向控制回路或手制动器液压回路。
7.根据前面任一项权利要求所述的系统，其中，该收回机构的部件的几何形状构造成提供所需的收回转矩曲线。
8.根据前面任一项权利要求所述的系统，该系统包括接近装置收回和展开机构。
9.一种收回接近装置的方法，该方法包括以下步骤：
a)在被展开的接近装置的收回阶段的最初部分期间，施加第一提升力，该施加的第一提升力等于或大于提升该接近装置所需的最小力；
b)随后，在被展开的接近装置的收回阶段的第二部分期间，施加第二提升力，该第二提升力大于提升梯子所需的最小力。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，该第一提升力小于阻止该接近装置的收回所需的手动力。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，该手动力足以倒转所述接近装置的收回并且开始重新展开该接近装置。
12.根据权利要求9到11中任一项所述的方法，其中，在收回阶段的第二部分中，与所需的提升力相比，该第二提升力偏离并增加。
13.根据权利要求9到12中任一项所述的方法，其中，该收回阶段的最初部分大约为从开始到完全收回的整个收回阶段的三分之二。
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