具有欠驱动的伸缩翻转梯及其翻转轨迹优化方法

1.本发明涉及车载装置领域，特别涉及一种具有欠驱动的伸缩翻转梯及其翻转轨迹优化方法。


背景技术：

2.现有技术中，对于一些特殊的车辆，往往会在车辆门口底部设置可伸缩的折叠梯以方便现场使用，而传统的车用折叠梯大都是通过机械或人工将折叠梯从车辆内部取出，向车辆斜下方翻转展开，供人员上下车；而对于一些特殊需要的特种车辆，比如对于货载列车而言，由于其门槛高，列车门槛顶端距离第一节踏板还有一定的长度，给车辆工作人员上下车带来很多不便，而且列车距离站台之间的宽度有限，距离较为狭窄，由于站台的影响，传统的折叠梯向下展开过程中容易与站台发生碰撞，不再适用；除此之外，传统的折叠梯还有驱动数量多、空间占比大、操作起来较为繁琐等缺陷，而现有的列车又具有可操作空间小，空间占有率高的特点。因此，本发明提供一种具有欠驱动的伸缩翻转梯来解决上述技术问题。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的问题，本发明提供一种具有欠驱动的伸缩翻转梯及其翻转轨迹优化方法，将传动滑块的滑槽和折叠梯组件的滚子滑动连接，折叠梯组件的连接销和外端盖的第一连接端连接，外端盖的第二连接端和传动组件中传动滑块的安装端连接，通过控制驱动组件，使折叠梯组件中的第一滚子和第二滚子以及传动组件中的传动滑块分别沿着曲线滑槽、直线滑槽和矩形滑槽滑动，从而带动折叠梯组件和外端盖进行收紧和展开，适合应用在各种交通工具上。
4.本发明提供了一种具有欠驱动的伸缩翻转梯，其包括机架组件、传动组件、外端盖、驱动组件和折叠梯组件。所述机架组件，其包括车体和收纳箱体，所述收纳箱体位于所述车体的下端，并和所述车体的下端固连；所述传动组件，其包括传动滑槽和传动滑块，所述传动滑槽的固定端和所述收纳箱体内部的第一安装端固连，所述传动滑块的第一安装端和所述传动滑槽的矩形滑槽连接，所述传动滑块的第二安装端和第三安装端分别设有曲线滑槽和直线滑槽。所述折叠梯组件，其包括连杆、支撑杆、滚子、连接销、固定连杆和踏板，第三踏板的第一安装端和第二安装端分别与第一连杆和第二连杆的第一端连接，所述第一连杆和所述第二连杆的第二端分别与所述支撑杆的第一端和第二端连接，所述支撑杆的第三端和第二踏板的第一安装端固定连接，所述第一连杆和所述第二连杆的第三端分别设有第一滚子和第二滚子，所述第一滚子和所述第二滚子分别与所述曲线滑槽和所述直线滑槽滑动连接，所述支撑杆的第四端和第三连杆的第一端连接，所述第二连杆的第四端和所述第三连杆的第二端分别与所述固定连杆的第一端和第二端连接，所述固定连杆的第三端和所述第一踏板的第一安装端固定连接，所述固定连杆的第四端设有连接销，所述连接销和外端盖的第一连接端连接，所述外端盖的第二连接端和所述传动组件中传动滑块的安装端连
接。所述驱动组件，其包括电缸和电杆，所述电缸和所述收纳箱体内部的第二安装端，所述电杆和所述第一踏板的第二安装端连接，所述外端盖的第一连接端和第二连接端分别设有连接槽和圆孔，所述外端盖的连接槽和所述连接销滑动连接，所述外端盖的圆孔和所述传动滑块的第四安装端连接，所述驱动组件带动折叠梯组件中的第一滚子、第二滚子以及传动组件中的传动滑块分别沿着曲线滑槽和直线滑槽和矩形滑槽滑动，从而带动折叠梯组件和外端盖进行收紧和展开。
5.可优选的是，所述固定连杆的形状为l形，所述第二滚子的数量为两个，且所述第二滚子的轴线在同一水平面上。
6.可优选的是，所述传动组件对称分布在所述收纳箱体内部的两侧。
7.可优选的是，在所述折叠梯组件中，所述连杆、所述支撑杆和所述固定连杆对称分布在所述踏板的两侧，所述折叠梯组件两侧之间的距离小于对称分布在收纳箱体内部两侧的传动组件之间的距离。
8.本发明的另外一方面，提供一种具有欠驱动的伸缩翻转梯的翻转轨迹优化方法，包括以下步骤：
9.b1、根据折叠梯组件中第一滚子和第二滚子的水平距离a和垂直距离b分别确定曲线滑槽的第一端和直线滑槽的第一端的水平距离c和垂直距离d，令c＝a和d＝b；
10.b2、设折叠梯组件收缩后第二连杆和第三连杆的垂直距离为g，以曲线滑槽的第一端为起点，半径r＝d-g作1/4的曲线弧，在以曲线滑槽中设置的曲线弧的第二端为起点，作一条长度为e＝r的直线段，从而得到曲线滑槽；
11.b3、以直线滑槽的第二端为起点，做一条直线滑槽，所述直线滑槽的第二端和所述曲线滑槽中设置的直线段的第三端对齐，且直线滑槽的第二端和所述曲线滑槽中直线段的第三端的垂直距离f＝g，从而得到直线滑槽。
12.本发明与现有技术相比，具有如下优点：
13.1.本发明在满足车辆中人员上下车需要的同时，通过将折叠梯组件收缩在收纳箱体的内部，节省了箱体下半部分空间，同时解决了现有货载列车因门槛高而不方便上下列车的问题。
14.2.本发明通过多个相互交叉铰接的连杆与踏板组成折叠梯组件，并巧妙的通过滚子和传动滑块的滑动连接，使整个结构新颖且简单实用，通过将折叠梯组件向上展开，从而消除了现有蹬车梯向下展开与站台产生干涉的影响，整个装置操作方便，功能性强，适合应用在各种交通工具上。
15.3.本发明通过驱动组件、传动组件及折叠梯组件的协调配合，伸缩翻转梯在使用时可从收纳箱体中伸出，向上翻转到固定位置；并在不需使用时可及时收拢在收纳箱体中。
16.4.本发明中折叠梯组件相对传动滑槽水平移动的移动自由度以及折叠梯组件在传动滑块中展开时的展开自由度通过传动滑块进行连接，使二自由度的伸缩翻转梯在采用一个驱动的情况下便可以实现伸缩翻转梯的展开和翻转，通过这种驱动少于自由度的欠驱动结构设计，减少了整个装置上驱动的数量，从而降低了控制难度。
附图说明
17.图1为本发明具有欠驱动的伸缩翻转梯的整体结构图；
18.图2为本发明具有欠驱动的伸缩翻转梯的中间状态图；
19.图3为本发明具有欠驱动的伸缩翻转梯的收拢状态图；
20.图4为本发明具有欠驱动的伸缩翻转梯中传动组件的结构图；
21.图5为本发明具有欠驱动的伸缩翻转梯中滑槽的结构图；
22.图6为本发明具有欠驱动的伸缩翻转梯中折叠梯组件的结构图；
23.图7为本发明具有欠驱动的伸缩翻转梯的外端盖结构图；
24.图8为本发明具有欠驱动的伸缩翻转梯中驱动组件的结构图。
25.主要附图标记：
26.机架组件1，车体101，收纳箱体102，传动组件2，传动滑槽201，传动滑块202，直线滑槽203，曲线滑槽204，矩形滑槽205，外端盖3，圆孔301，连接槽302，驱动组件4，电缸401，电杆402，折叠梯组件5，第一连杆501，第二连杆502，支撑杆503，第一滚子504，第二滚子505，连接销506，固定连杆507，第一踏板508，第三连杆509，第二踏板510，第三踏板511，曲线滑槽第一端s1，曲线滑槽第二端s2，曲线滑槽第三端s3，直线滑槽第一端l1，直线滑槽第二端l2。
具体实施方式
27.为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。
28.一种具有欠驱动的伸缩翻转梯，通过驱动组件4、传动组件2及折叠梯组件5的协调配合，采用易控的欠驱动方式满足车辆中人员上下车需要的同时，节省了收纳箱体102下半部分空间，可通过定制传动组件2的滑槽以适应距离车辆不同宽度的站台，消除了现有蹬车梯向下展开与站台产生干涉的影响，同时也解决了现有货载列车门槛高，不方便上下列车的问题。
29.如图1并结合图2和图3所示，包括机架组件1、传动组件2、外端盖3、驱动组件4和折叠梯组件5，传动组件2中传动滑槽201和驱动组件4中电缸401分别与机架组件1中收纳箱体102的安装端连接，传动组件2中传动滑块202的滑槽和折叠梯组件5的滚子滑动连接，折叠梯组件5的连接销506和外端盖3的第一连接端连接，外端盖3的第二连接端和传动组件2中传动滑块202的安装端连接，驱动组件4中电杆402和折叠梯组件5的踏板连接。伸缩翻转梯在使用时可从收纳箱体102中伸出，并向上翻转到指定位置，且在不需使用时可及时收拢于收纳箱体102中。
30.机架组件1，如图4所示，包括车体101和收纳箱体102，收纳箱体102位于车体101的下端，并和车体101的下端固连。传动组件2对称分布在收纳箱体102内部的两侧，包括传动滑槽201和传动滑块202，传动滑槽201的固定端和收纳箱体102内部的第一安装端固连，传动滑块202的第一安装端和传动滑槽201的矩形滑槽205连接，矩形滑槽205截面尺寸及形状与传动滑块202的截面相匹配，传动滑块202可沿着矩形滑槽205滑动，传动滑块202的第二安装端和第三安装端分别设有由第一滚子504和第二滚子505分别沿着两条线运动时所包络形成的线槽，即曲线滑槽204和直线滑槽203，曲线滑槽204由两段组成，第一段为一条水平设置的直线段，第二段为一条与前面直线段相切的弧线段，直线滑槽203为一条水平设置的直线段。
31.在本发明的一个优选实施中，具有欠驱动的伸缩翻转梯的翻转轨迹优化方法，如图5所示，包括以下步骤：
32.曲线滑槽204的具体设计过程：
33.b1、根据折叠梯组件5中第一滚子504和第二滚子505的水平距离a和垂直距离b分别确定曲线滑槽第一端s1和直线滑槽第一端l1的水平距离c和垂直距离d，令c＝a和d＝b。
34.b2、设折叠梯组件5收缩后第二连杆502和第三连杆509的垂直距离为g，以曲线滑槽第一端s1为起点，半径r＝d-g作1/4的曲线弧，在以曲线滑槽204中设置的曲线滑槽第一端s2为起点，作一条长度为e＝r的直线段，从而得到曲线滑槽204。
35.直线滑槽203的具体设计过程：
36.b3、以直线滑槽第二端l2为起点，做一条直线滑槽203，得到直线滑槽第一端l1，直线滑槽第二端l2和曲线滑槽204中设置的曲线滑槽第三端s3对齐，且直线滑槽第二端l2和曲线滑槽204中曲线滑槽第三端s3的垂直距离f＝g，从而得到直线滑槽203。
37.折叠梯组件5，如图5所示，包括第一连杆501、第二连杆502、支撑杆503、第一滚子504、第二滚子505、连接销506、固定连杆507、第一踏板508、第三连杆509、第二踏板510和第三踏板511，固定连杆507的形状为l形。第三踏板511的第一安装端和第二安装端分别与第一连杆501和第二连杆502的第一端连接，第一连杆501和第二连杆502的第二端分别与支撑杆503的第一端和第二端连接，支撑杆503的第三端和第二踏板510的第一安装端固定连接，第一连杆501和第二连杆502的第三端分别设有第一滚子504和第二滚子505，第二滚子505的数量为两个，且第二滚子505的轴线在同一水平面上，第一滚子504和第二滚子505分别与曲线滑槽204和直线滑槽203滑动连接，支撑杆503的第四端和第三连杆509的第一端连接，第二连杆502的第四端和第三连杆509的第二端分别与固定连杆507的第一端和第二端连接，固定连杆507的第三端和第一踏板508的第一安装端固定连接，固定连杆507的第四端设有连接销506。连杆、支撑杆503和固定连杆507对称分布在踏板的两侧，折叠梯组件5两侧之间的距离小于对称分布在收纳箱体102内部两侧的传动组件2之间的距离。
38.驱动组件4，如图7和图8所示，包括电缸401和电杆402，电缸401和收纳箱体102内部的第二安装端，电杆402和第一踏板508的第二安装端连接，电杆402和电缸401形成移动副关系；如图6所示，外端盖3的第一连接端和第二连接端分别设有连接槽302和圆孔301，外端盖3的连接槽302和连接销506滑动连接，连接销506可以沿着连接槽302滑动，外端盖3的圆孔301和传动滑块202的第四安装端连接，驱动组件4带动折叠梯组件5中的第一滚子504、第二滚子505以及传动组件2中的传动滑块202分别沿着曲线滑槽204和直线滑槽203和矩形滑槽205滑动，从而带动折叠梯组件5和外端盖3进行收紧和展开。
39.本发明装置的具体工作原理为：驱动组件4收紧时，折叠梯组件5折叠后和传动滑块202一同沿着传动滑槽201的矩形滑槽205滑进车体101下方的收纳箱体102中，外端盖3立在收纳箱体102前；驱动组件4撑开时，传动滑块202连同折叠梯组件5和外端盖3先沿着传动滑槽201的矩形滑槽205滑动，传动滑块202滑动到矩形滑槽205的极限位置后，折叠梯组件5中的第一滚子504和第二滚子505沿着传动滑块202上的曲线滑槽204和直线滑槽203滚动，从而带动折叠梯组件5展开，连接销506在外端盖3上开有的直线槽中滑动使外端盖3整体向下翻转。
40.进一步的，在上述装置的具体工作过程中，折叠梯组件5具有三个极限位置，分别
为：折叠梯组件5在收拢状态下，第一滚子504与第二滚子505分别处于曲线滑槽第三端s3，即直线段的一端与直线滑槽第二端l2，此时处于装置的第一极限位置，如图3所示。折叠梯组件5中间状态下，第一滚子504处于曲线滑槽第二端s2，即曲线滑槽204中曲线段和直线端的交界处，第二滚子505处于直线滑槽203的中间位置，此时处于装置的第二极限位置，如图2所示。折叠梯组件5展开状态下，第一滚子504与第二滚子505分别处于曲线滑槽第一端s1(曲线段的一端)与直线滑槽第一端l1，此时处于装置的第三极限位置，如图1所示。
41.以下结合实施例对本发明一种具有欠驱动的伸缩翻转梯做进一步描述：
42.本发明装置在需要进行上下车的时候，打开驱动组件4的电源开关，驱动组件4开始伸长，传动组件2中的传动滑块202连同折叠梯组件5和外端盖3先沿着传动滑槽201滑动，传动滑块202滑动到传动滑槽201的极限位置后，折叠梯组件5中的第一滚子504和第二滚子505沿着传动滑块202上的曲线滑槽204和直线滑槽203滚动并带动外端盖3完成翻转，同时折叠梯组件5在第一滚子504和第二滚子505的带动下完成展开，驱动组件4伸长到极限位置时，折叠梯组件5完全展开，完成伸缩翻转梯的展开。
43.本发明装置在完成上下车的时候，驱动组件4收紧，折叠梯组件5先沿着传动组件2中的传动滑块202上开有的曲线滑槽204和直线滑槽203滑动并折叠同时带动外端盖3完成翻转，折叠梯组件5折叠后和传动滑块202一同沿着矩形滑槽205滑进车体101下方开有的收纳箱体102内，外端盖3立在收纳箱体102前，完成伸缩翻转梯的折叠和收纳。
44.本发明装置在该实施中的具体工作原理为：通过驱动组件4和传动组件2协调配合来调整折叠梯组件5的状态，主要分为收拢状态、中间状态和展开状态。
45.本发明装置的初始位置为收拢状态，此时驱动组件4缩短在第一极限位置，传动组件2中的传动滑块202相对传动滑槽201滑动到收拢极限位置，且折叠梯组件5中的第一滚子504和第二滚子505均处于传动滑块202上的曲线滑槽204和直线滑槽203的收拢极限位置，折叠梯组件5收拢时，连接销506在外端盖3上开有的连接槽302中滑动到收拢极限位置，外端盖3位于折叠梯组件5的前方。
46.本发明装置的初始位置为中间状态，驱动组件4伸长到中间位置，此时为收拢状态向展开状态运动的中间的位置，传动组件2中的传动滑块202连同折叠梯组件5和外端盖3沿着传动滑槽201滑动，传动滑块202相对传动滑槽201滑动到曲线滑槽第二端s2(曲线滑槽204中曲线段和直线端的交界处)。
47.本发明装置的末端位置为展开状态，驱动组件4伸长到极限位置，传动组件2中的传动滑块202相对传动滑槽201滑动到展开极限位置，且折叠梯组件5中的第一滚子504和第二滚子505均在传动滑块202上的曲线滑槽204和直线滑槽203的展开极限位置，折叠梯组件5展开，连接销506在外端盖3上开有的连接槽302中滑动到展开极限位置，外端盖3位于折叠梯组件5的下方。
48.通过本实施例中发明装置的应用过程，可以看出折叠梯组件5中第一滚子504和第二滚子505滚动到靠近收纳箱体102出口的两条线槽末端时可使折叠梯组件5完全展开，同时本装置的折叠梯组件5在运行过程中共具有两个自由度，一个是折叠梯组件5相对传动滑槽201水平移动的移动自由度，另一个是折叠梯组件5在传动滑块202中展开时的展开自由度，两个自由度由传动滑块202联系起来，这样在驱动组件4的伸长和收缩两个极限位置时，传动滑块202也会到达极限位置，使得折叠梯组件5的位置和折叠展开状态确定，满足蹬车
梯的使用和收纳要求，由于本发明装置结构的巧妙性，在折叠梯组件5上只需要装有一个驱动组件4，就实现了折叠梯组件5在两个运动自由度的欠驱动控制，降低了控制难度，提高了控制精度。
49.以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。