CN1098992A - 一种可充气气袋及由其构成的倾卸装置 - Google Patents

Abstract

一种可充气气袋(14)，它能由车辆的废气充气并 且被设置在车辆底盘(12)和倾卸托架(11)之间，这样 当充气时，倾卸托架(11)能被举升或放下。气袋(14) 因此可用来替代液压和气压缸。气袋(14)的特征是 有两个显然不同的形状，即一个圆筒或椭圆形下部和 一个锥形或斜截正锥形上部。这种特别的形状使可 充气气袋(14)具有较小的尺寸并由此使体积缩小，同 时还获得较大的倾卸角。

Description

本发明涉及一种可充气气袋，它可被设置在底盘和倾卸托架之间（如在车辆上或翻斗箱上的）并且在充气和泄气的情况下使倾卸托架相对于底盘翻转。

这种可充气气袋被认为是能用来代替目前正在使用的来举升或降下倾卸托架的已知的液压或气压缸。

目前，诸如专用车、卡车、拖车、小型货运卡车、翻斗箱、侧卸式及类似的自卸式车辆被装置有液压或气压缸，它们通常被设置在底盘和倾卸平台或托架之间。缸体的动作导致倾卸托架在倾斜的倾卸位置与平放置位置之间转动。这种压力缸的缺点是装配成本较高，并且需要一个单独的包括泵、高压管、软管以及这类部件组成的液压或气压系统。

最近，可充气气袋已被用于替代上述压力缸。这种袋是可充气的（通常充空气或由排出的废气充气），并且有一个相对于底盘固定的下端和一个相对于倾卸托架固定的上端。通过一个在排气系统中的分流阀用车辆的排气系统给这些袋充气也是已知的，分流阀通过一个适用的软管将排出的废气分流到气袋中。

这种现有的气袋我们已于1984年在澳大利亚申请的专利579830和619811中所公开，并且另一类型的气袋在Trowland的美国专利5067774中被说明。

以前的关于气袋的申请有许多缺点，这些缺点使得目前已制成的气袋在商业上没有吸引力，并且实际上也不适于安置在小型运输车和侧卸式轻型卡车上。

例如，在工业上使用的专用车、卡车和拖车，其安装气袋的区域是较小的。这是因为底盘上有许多障碍物，它们包括汽油箱、底盘梁及类似部件，其对于复位是困难的并且不实用。此外，车辆碰撞的设计规则限制了底盘构件的布局。在实践中发现，唯一容易可行的位置相对地接近倾卸托架与车辆底盘铰接的后铰接点。

然而，靠近铰接点放置可充气气袋的障碍是在载货状态下给气袋充气及特别是使倾卸托架转动需要较大的气压。根据一般的经验，气袋越靠近转动点，所需压力越高，制成气袋的材料必须更结实而其制造成本越高。这已经是妨碍许多已知气袋商业化生产的原因。然而如上所述，这个位置是妨碍最少的位置，并且在此气袋能被最容易地安装在车体上。

至今，对于现有气体或空气袋的其它顾虑是，由于车辆的设计要求使其在倾卸托架和底盘之间可利用的间隔空间较小。这意味着要求气袋具有较小的尺寸，以致可以使折叠状态的充气袋安装在相对小的空间内，例如安装在底盘梁之间，在离倾卸托架铰接点较远处所安装的气袋要求较大的尺寸，以使该托架能被倾斜到一有用的角度，该角度应是45度或更大。此外，在这样的倾卸角下，气袋应是稳定的，特别是在载货状态下，并且应没有变形和弯折的倾向。

另一个顾虑是倾翻率，即倾卸托架能被举升和落下的速率。这是由流入气袋的气体体积和气袋本身的容量所决定的。很显然，为了获得一个令人满意的倾卸速度，气袋的体积应保持尽可能的小和/或充入气袋的气体的体积应增加。可以通过增加发动机的转速来增加气体体积（如利用废气），然而，就噪声污染而言这是不能被接受的。大多数操作人员更喜欢在车辆怠速运转或在发动机的速度略超过怠速时使气袋充气。此外，其它的顾虑是尽量减小气袋的体积，这与将气袋用在远离铰接点处而需要较大的体积和尺寸的气袋的用意正好相反。

我们现在已经确定，当倾卸托架被举升时，在气袋和托架上作用有不同的力这取决倾卸角度。我们已经发现，在充气过程中，一形状均匀的气袋不能达到最佳的倾卸过程，这就要求增加其压力和气体体积，或增加尺寸和容积，而这些都是不希望的。

我们现在已开发出了一种具有特殊外形的可充气气袋，它能够优化倾卸过程。

我们通过有由两个不同形状的部分构成的一个气袋来完成上述目的。这两个不同形状的部分是：最适合在小倾卸角度时（即倾卸托架初始倾斜时）的第一气袋和最适合于在较大倾卸角度时的第二气袋。

我们发现，本发明的第一气袋最适合于从0°到大约20°之间的倾卸角，第二气袋最适合于大约在20°和60℃（或更大）之间的倾卸角。第一气袋适当的形状是，有一个或多个侧壁，在充气气袋被撑起时，它们与底盘基本上是直角延伸。这样的形状包括圆筒形、矩形、椭圆形、多边形。第二气袋适宜的形状是，有一个或多个侧壁相互相对聚拢。

我们发现所有的气袋形状中特别好的是第一气袋为一个普通圆筒形，而第二气袋是普通斜截正锥形。当充气时，圆筒形一般是下部气袋，而普通斜截正锥是上部气袋。这样的气袋不管倾卸角如何，都能对倾卸托架提供正推力。

由于一个气袋有至少两种不同外形，我们能够在离铰接点较近处设置气袋，同时还允许用一般压缩气和来自汽车的废气为它充气，并且我们还能将气袋尺寸减至最小，同时也可得到一个较佳的倾卸角。

本发明的普通的圆筒形气袋最好有一个能相对车辆底盘固定的下端面，在图1中由点D-C筒便地示出。该圆筒形气袋可以有一个略成椭圆形的上端，其可由点E-B筒便限定。

相应地，斜截正锥有一个基本上与普通圆筒形的上端（E-B）相同的下端，并相应地有一个可相对于倾卸托架固定的上端，它由点F-A标示出来。

相应地，点A、B和C在倾卸托架相对底盘铰接后与铰接点相距相同的距离。

点D、E和F的适宜的长度应使气袋在排气时使其以一种稳定的方式收缩，并尽可能减少弯折。

气袋可以被固定到端板上，这些端板可以起到把气袋支撑于倾卸托架和底盘上的作用，也可以起推力平板作用。

该气袋适于充入车辆的废气。此外，其它充气介质的气源，如压缩空气和/或其它气体也可以被使用。相应地，气袋具有一个通过一适宜的导管可连接于充气介质的气源的充气口。一个压力安全阀可以包含在其中，以防止气袋充气过量。

为使气袋泄气，气袋可具有一个泄气口。充气口和泄气口最好是同一口，由此使泄出气体通过导管及车辆排气管或一个安全阀。

一个支撑总成也可以被提供，以防止由于可充气气袋突然失去压力（如破裂）使倾卸托架或车厢跌落。该支撑总成可包括一个在倾卸托架和车辆底盘之间的构件，它能像托架一样被举升，如果气袋损坏时它能支撑托架。该支撑总成也能够在气袋慢泄气的情况下支撑托架。相应地，支撑总成包括一个支杆，它能铰链地连接在底盘或托架上，以在举升和落下位置之间移动。该支杆有一个自由端，它与托架或底盘滚动或滑动接触。一个锁止机构用来防止支杆的意外降落。

参照下面结合附图说明的实施例，本发明将被描述，其中：

图1表示了一个根据本发明的装在一辆倾卸车上的气袋；

图2是图1所示气袋的一个透视图；

图3是气袋在55°的典型角度时的剖视图；

图4是怎样将气袋安装在端板上的示意图；

图5是车辆排气分流系统把废气分流到气袋的示意图；

图6和7示出了支撑总成的实施例；

图8示出了一种可充气气袋的织物图形；

图9示出了将气袋安装在支撑板上的方法；

图10示出了一个安装在可充气气袋上的阀。

参见实施例，特别是图1，其中示出了一辆倾卸车10，它具有一个倾卸托架11和一个由车轮13支撑着的车辆底盘12。在倾卸托架11和车辆底盘12之间装有一个本发明的气袋14。倾卸托架11通过一个铰接锁15安装在车辆底盘12上。

气袋有两个明显不同的形状，一个由点D、C、B和E简便限定的斜截圆筒或椭圆形状的下部16和一个由点E、B、A和F简便限定的斜截正锥上部17。

圆筒形下部16有一个最好如图4所示的连接到一个端板19上的下端面18。

斜截正锥17有一个最好也如图4所示的连接到一个上端板21的上端20。

点A、B和C与铰接点15的距离相等。里面的D、E和F到铰接点距离也制成比需要的略长，以确保使初始气压总是在这一区域向外扩涨气袋，由此实现在倾斜角被减小时气袋的平稳收缩。其它结构可能使气袋产生不希望有的弯曲。

角B在理论上是不连续的，当为减少在充气的气袋上的应力集中而削去这一气袋的图形时它被弄圆。这将确保气袋的较长的使用周期。

气袋织物是由结实的、柔韧的并且气密的材料制成，如涂PVC的编织的酯纤维、增强异丁橡胶或乙烯树脂及各种工业化生产的适用的材料。

一旦气袋依一定尺寸被制造，并依图3所示形状被剪裁，纵向的边缘可沿接缝25被连接（见图2）。可以理解，这种特殊气袋形状的另一个优点是它能将三维形状展开成平面织物，这样大大地方便了它的制造。

现在参考图4，这里显示了气袋14怎样被分别安装到端板19、21上。由于气袋充气或泄气时生产倾斜，这些端板还能起推力板的作用。

上端板21被安装在倾卸托架11的下面，同时下端板19被安装在一个或一对底盘横向部件上（图中未示出）。气袋18、20的每一端通过一个与气袋14材料相同的条带26被连接到相应的端板19、21上。条带26跨过气袋端部的大部分被安装，并被折叠成大致为矩形截面的形状，条带26的端部27被固定到各自的端板上。对应于叠层两端的条带26的侧边28被焊接到气袋的相邻的端部，并且支撑条带29、30在气袋的各侧边上一端被焊接到气袋上，而另一端与条带26的侧边焊接。一个相同的布置被提供在另一端板上。每一个端板19、21开有缝，以使条带穿过该缝，并被安装到各自的端板上。当气袋被充气时，其端壁自然要极力变成一个圆形，而如果使它这样变了，它将从端板19和21上脱落。这些倾向由被安装在气袋的每一端的较大区域上的条带克服，并且在充气时保持该端部为方形，而在充气时由限制气袋所产生的应力在气袋上分布在较大的区域上。

气袋14的下端具有一个以软管延伸穿过一个在端板19上的孔并被密封在气袋端部的形式构成的充气口31。

软管沿车辆底盘的下侧并朝车辆排气系统方向延伸。如果倾卸总成是一个拖车，该软管延伸到牵引车辆的排气系统。

车辆的排气系统35（见图5）具有一个阀件36，典型的阀为一个“蝶形”阀，它通过一个伸到车辆驾驶室的摇控线37在开关位置之间转动。这样，当气袋需要充气时，摇控线37被操纵以将“蝶形”阀36转动到关闭位置，而后废气通过第二出口38并通过一个适宜的导管（图中未示出）进入气袋14的充气口31。以这种方式气袋可以被充气。

当气袋需要泄气时，“蝶形”阀可以转到开的位置，而无负载的倾卸托架11的重量足以慢慢地迫使空气从气袋14中通过充气口31及第二出口38和排气尾管39排出。以这样的方式，在气袋泄气时气体仅通过尾管排出。

图1显示了一个可被汽车拖带的倾卸拖车。在这种布置中，气袋14与软管40相连。软管40含有一个释放过高压力的安全阀41，以防止气袋的破裂。软管40的端部包括一个能固定到汽车尾管上的锥形连接器42。连接器42可以包括一个夹钳或其它连接件（未示出），以防止它与尾管分离。这些连接件的型式是已知的。

为防止气袋过量充气，一个压力安全阀41可以加到其上，安全阀设定的压力低于气袋的理论破裂压力。另一方面可以安装内连接件40（见图4），以防止气袋的过量充气。

图6和7表示了一个实施例，表示车辆45具有一个通过铰接销47与车辆底盘48连接的倾卸托架46。底盘48支撑着一个按上面所述而设计的气袋49，同样还有一个支撑组件50。该支撑组件起到在气袋49中的压力突然失去（如由于气袋破损）时防止倾卸托架46跌落的作用。

如图6和7所示，支撑组件50包括一个具有由一对纵向构架件通过横向支杆相互连接组成的基架51，和由一对平行臂件52A，52B组成旋转支撑臂52。一个横杆52C与臂部件52A，52B相交并有与在倾卸托架46底部上的滑轨60、61枢轴地连接的端部。另一个下横杆62在臂部件52A，52B的下端之间延伸，并能沿基架51滑动。一个惯性卷筒式座椅安全锁止总成63被安装在基架51的其中一个横向支杆上，并且皮带被连接到杆62上。如果充了气的气袋损坏了，倾卸托架46将突然下跌，使杆62突然沿基架51向驾驶室滑动。皮带锁止总成将锁住，导致皮带64的锁紧，进而阻止杆62的进一步移动，进而使臂部件52A、52B维持向上竖起而支撑托架。使用一个座椅安全带锁紧的优点是，如果托架被慢慢地举升或降下时，它将不锁住皮带，但是，如果这些运动是突然发生时，皮带将被锁紧。其它机构，如棘轮机构也可以被使用。

图8以设计图的方式说明了用于可充气气袋的一半图形。该图形绕左侧垂直边是镜面对称的，这样才构成一个完整的形状。

图9表示了一个根据本发明的一个实施例的气袋70，它连接到在一个下止推板72上的一个安装环71上。安装环71和止推板72能够用塑料整体地制成。气袋70的织物缠绕在安装环71上，然后被焊接在其上。焊接在一个平面上完成，这样将产生附加强度。通过选择适当的塑料，一种热焊接能被提供。

图10表示的是，压力安全阀75被结合到焊接在可充气气袋77的底部上的法兰76上。充入的废气通过进气口78进入阀和法兰，进气口78上有一个可连接于漏斗形排气装置的软管（图中未示出），使废气从排气管到达进气口78。一个阀79被用来设定压力，当过压时，废气将通过阀79并被排入大气。

这种袋的优点有许多。例如，该气袋形状使其适于利用原有设备制造的工业化产生的车辆。这种车辆很容易装有铰接地连接在底盘上的尾倾托架。在托架和滑轨之间极小的空间可利用来安装一个气袋，并且我们的具有紧凑设计的气袋能被安装。

该气袋在容积上比现有的气袋小，因此在发动机提供特定废气流速的情况下，其举升时间比现有的短。

本发明的气袋的形状能够在可能最低的排气压力和采用最少的织物材料的情况下，举升额定的车辆负载，并且还能达到50°的举升角或更大的举升角。

气袋内的最大压力由确保安全的必要条件所限定，这些条件包括制造气袋的织物强度、车辆排气系统及连接件所能经受的压力和在举升工作过程中作用在发动机上的背压。

气袋的下部和上部的尺寸是这样确定的，普通的圆筒形状仅用于从0°到20°的倾卸角，倾卸角超过20°主要为斜截正锥。这样，在角度越过大约20°时，下部普通的圆筒形应基本上被充气。在倾斜角从大约20°开始增加时，由于点A、B和C与铰点距离相等，保证了气袋织物从铰点进一步伸出。实际上由于气袋面积较大，并且在远离铰点的特殊点设置，这样能够有一个比现有气袋更大的倾卸力矩。这使气袋在给定量的气袋材料及气压的条件下负载达到最大。

由于气袋的上部有斜截正锥形状并体积减少。我们发现，当倾卸托架被倾斜时，气压是恒定的并且也可以减少（即使有的话）。在上述的气袋中，当气袋进一步充气时，有一个增加气压的需要。这需要特别是对在美国专利5067774中描述的那种气袋。

上述专利所给出的气袋，当在泄气状态呈现出较小的表面，当初始充气（在低倾卸角）时，与本发明气袋形状相反。

我们发现，对于给定的排气压力，本发明的气袋设计有一个大的举升能力，由此该气袋能更靠近铰接点设置，这样可减少用气量，并减少气袋材料的用量。少用材料意味着当气袋完全泄气时有一个较小的缩合体积，也意味着它们能被安装在小间隔空间内。

我们还发现在气袋排气过程中，排气最初发生在顶部锥形位置，这样改善了倾卸托架的下降速率。而后，我们发现下部普通的圆筒形部位开始排气，这使倾卸托架的下降运动减慢。这本身又可防止倾卸托架撞击到车辆底盘上，这是个有利的结果，同时还允许倾卸托架在初始时快速运动。

显然，在不脱离本发明的实质和范围下，可以对描述的实施例作出不同的变化和改进。

Claims (12)

1、一种安置在车辆底盘和倾卸托架之间的可充气气袋，其特征在于该气袋具有两个不同形状的部分，即一个有平行侧壁的下部第一气袋和一个侧壁可集中于一点的上部第二气袋。

2、根据权利要求1所述的气袋，其特征在于第一气袋的形状在充气后为一普通圆形或椭圆形。

3、根据权利要求2所述的气袋，其特征在于第一气袋邻接底盘安装。

4、根据权利要求3所述的气袋，其特征在于第二气袋直接连接到第一气袋的上部。

5、根据权利要求4所述的气袋，其特征在于第二气袋的形状在充气后为一普通的斜截正锥形。

6、根据权利要求5所述的气袋，其特征在于气袋的下部连接在一个下端板上，气袋的上部连接在一个上端板上，下端板连接底盘，上端板连接倾卸托架上。

7、根据权利要求5所述的气袋，其特征在于包括一个防止气袋过量充气的压力安全阀。

8、根据权利要求7所述的气袋，其特征在于可充气气袋由车辆废气充气。

9、一种倾卸托架总成，其特征在于包括一个下部底盘；一个上部倾卸托架，所说托架枢轴地连接到底盘上，以使其能够在上部倾斜的倾卸位置和下部水平位置之间运动；以及一个安置在底盘和倾卸托架之间的可充气气袋，该气袋具有两个不同的形状，即一个具有平行侧壁的下部第一气袋和一个侧壁可集中于一点的上部第二气袋。

10、根据权利要求9所述的总成，其特征在于包括一个防止倾卸托架由于气袋损坏而跌落的支撑组件。

11、根据权利要求10所述的总成，其特征在于支撑组件包括一个与托架铰接地连接的臂，该臂使托架在举升和落下位置之间运动，该臂有一个装有一能与底盘连接的滑块的下端。

12、根据权利要求11所述的总成，其特征在于进一步包括一个在气袋损坏时将臂锁定的锁止机构。

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