一种多级伸缩机构及工程机械的制作方法

本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种多级伸缩机构及工程机械。

背景技术：

伸缩机构是诸如吊车、混凝土泵车等工程机械中的常用机构。在现有技术中，伸缩机构通常分为三种:独立油缸伸缩机构、排绳伸缩机构和自动插销式伸缩机构。

独立油缸伸缩机构的特点是伸缩臂和油缸的数量一样，臂的节数不能太多，伸缩机构占用截面面积大，重量重(相对于臂总成的重量)，一般伸缩臂的数量不超过3节。

排绳伸缩机构的特点是臂的节数一般只能做到5节以内，伸缩机构自重大(相对于臂总成的重量)。

自动插销式伸缩机构具有下述缺点：1、伸缩机构布置在臂内，占用的体积较大，臂截面大，臂整体重量较重；2、在超长臂节数，载重要求相对较小的的结构中，臂体积庞大，该结构不适用；3、要求结构精度高，对制造要求高，出现故障维修不方便。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

为实现上述目的，本发明提供一种多级伸缩机构，所述多级伸缩机构包括：

基本臂；

至少两个伸缩臂，其以可伸缩方式嵌套设置，且所述至少两个伸缩臂以可伸缩方式设置在所述基本臂内；以及

驱动装置，其用于驱动所述伸缩臂相对于所述基本臂做伸缩运动，

其特征在于，

所述驱动装置设置在所述伸缩臂之外。

优选地，所述基本臂包括：

主滑道，所述伸缩臂设置在所述主滑道内；以及

侧滑道，其设置在所述主滑道的外侧，所述驱动装置包括驱动臂，且所述驱动臂设置在所述侧滑道内，其中，所述驱动臂包括伸缩油缸和驱动臂本体，所述伸缩油缸用于驱动所述驱动臂本体进行伸缩运动。

优选地，每个所述伸缩臂上在朝向所述驱动臂本体的一侧固定设置有连接部；

所述驱动臂本体在朝向所述伸缩臂的一侧设置有连接件，所述连接件设置在所述伸缩臂的末端处，且能够横向运动，以与选定伸缩臂的连接部接合，而带动所述选定伸缩臂做伸缩运动。

优选地，所述连接部为片状体，所述片状体垂直于所述伸缩臂的伸缩方向；所述连接件带有卡槽，以插接配合所述片状体。

优选地，所述侧滑道的数量为两个，且左右对称设置在所述主滑道之外，

所述驱动臂包括左右对称设置的第一驱动臂和第二驱动臂，所述第一驱动臂和第二驱动臂各自设置在一个所述侧滑道中，所述第一驱动臂和第二驱动臂对选定伸缩臂进行同步驱动，其中，每个所述伸缩臂对称设置有两个连接部。

优选地，在相邻伸缩臂之间设置有相互锁止定位机构，在所述相互锁止定位机构的锁止状态，阻止相邻伸缩臂的相对伸缩运动，在所述相互锁止定位机构的释放状态，允许相邻伸缩臂的相对伸缩运动。

优选地，所述相互锁止定位机构包括设置在前一伸缩臂上的锁止销，与设置在后一伸缩臂上的锁销位置孔，以及控制所述锁止销的伸出与收缩运动的插销机构。

优选地，所述锁止销临近相应伸缩臂的末端设置，所述锁销位置孔的数量为多个，且在相应伸缩臂的长度方向上均匀分布。

优选地，所述多级伸缩机构进一步包括起始位置锁止机构，用于将相应伸缩臂锁止在起始位置，所述起始位置锁止机构包括：

单个原位锁止销，其能够在释放位置和多个锁止位置之间运动；

在每一伸缩臂的临近根部处设置的锁止孔；以及，

原位锁止销驱动单元，其用于根据控制器的指令驱动所述原位锁止销在释放位置和多个锁止位置之间的运动，

其中，在原位锁止销的释放位置，允许所有伸缩臂相对于基本臂做伸缩运动；在选定的锁止位置，锁止选定的伸缩臂及位于其外的全部伸缩臂，而释放位于其内的全部伸缩臂。

本发明还提供一种工程机械，所述工程机械包括如上所述的多级伸缩机构。

在发明的多级伸缩机构中，用于驱动所述伸缩臂相对于所述基本臂做伸缩运动的驱动装置，设置在基本臂的外侧。从而，避免了臂内布置伸缩机构占用空间大的缺点，且具有制造及维修方便等优点。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的多级伸缩机构的示意图。

图2是图1的多级伸缩机构中的左驱动臂的示意图。

图3是图1的多级伸缩机构中的基本臂的示意图，其中视角为前侧。

图4是基本臂的另一示意图，视角为后侧。

图5是伸缩臂的示意图，其中以五节伸缩臂为例。

附图标记：

具体实施方式

在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明中，伸缩机构是指在工程机械(诸如泵车、起重机、消防车等)中用于改变支腿、臂架等部分的长度的机构。伸缩机构的功能包括伸展及收缩，伸缩的节数一般为2到5节臂，6节臂以上就是超长节数。

在独立油缸伸缩机构中，伸缩臂直接由油缸驱动实现伸缩；也就是说，每个伸缩臂有一个独立的油缸驱动。排绳伸缩机构是通过油缸伸缩带动臂之间缠绕钢丝绳实现臂的伸缩运动。拔销伸缩机构包括基本臂和伸缩臂，利用单个油缸来实现所有伸缩臂的伸缩。

独立油缸伸缩机构和排绳伸缩机构在低载荷、伸缩臂节数少的产品中，基本能满足使用要求。拔销伸缩机构，在重载荷、多节伸缩臂产品中应用较有前景，但臂体重量重、精度高、制造要求高、维修困难等限制了其发展。

图1是根据本发明一实施例的多级伸缩机构的示意图。图1所示的多级伸缩机构包括：基本臂3；至少两个伸缩臂及驱动装置。所述伸缩臂其以可伸缩方式嵌套设置，且所述伸缩臂以可伸缩方式设置在所述基本臂3内。

图中示出了8个伸缩臂：一节伸缩臂4、二节伸缩臂5、三节伸缩臂6、四节伸缩臂7、五节伸缩臂8、六节伸缩臂9、七节伸缩臂10和八节伸缩臂11。“一节伸缩臂”是指第一节伸缩臂，以此类推，“八节伸缩臂”是指第八节伸缩臂。一节伸缩臂4套设在基本臂3内，且能够相对于基本臂3伸缩。二节伸缩臂5设置在一节伸缩臂4内，且能够相对于一节伸缩臂4伸缩。以此类推，八节伸缩臂11设置在七节伸缩臂10内，且能够相对于七节伸缩臂10伸缩。通常，各伸缩臂具有类似的横截面形状，且大小依次渐缩。其中，一节伸缩臂4是根端伸缩臂，而八节伸缩臂11是末端伸缩臂。也就是说，在本发明中，在完全伸出的情况下，临近基本臂3的一端或一侧(图1中的右端或右侧)为根端或根端侧，而远离基本臂3的一端或一侧(图1中的左端或左侧)为末端或末端侧。

需要指出的是，本发明的技术方案不限于8节伸缩臂的图示实施例，而是可以采用更少或更多的伸缩臂。有利的是，在本发明的技术方案中，伸缩臂的数量大于或超过5节。这个能够更好地体现本发明结构的优点。也就是说，最内侧伸缩臂之内以及各节伸缩臂之间不用布置伸缩结构，所以伸缩臂的节数可以设计为很多。而且，伸缩臂的横截面可以设计为较小的尺寸。

驱动装置用于驱动所述伸缩臂相对于所述基本臂做伸缩运动。可以理解的是，除了一节伸缩臂之外的其他伸缩臂相对于所述基本臂的运动，是通过直接相对于其外侧的伸缩臂而伸缩而间接实现的。

在图示实施例中，驱动装置包括左驱动臂1和右驱动臂2。左驱动臂1和右驱动臂2在基本臂的两侧左右对称设置。可以理解的是，也可以只设置一个驱动臂。而且，在两个驱动臂的情况下，也可以在基本臂的上下两侧对称设置，或者在基本臂3的其他部位对称设置。驱动臂的具体结构以及动力形式可以采用任何适当的方式。有利的是，采用伸缩油缸1.8(例如液压油缸)作为动力源。也就是说，驱动臂包括伸缩油缸和驱动臂本体，所述伸缩油缸用于驱动所述驱动臂本体进行伸缩运动。驱动臂上设置有安装轴孔1.9，以将伸缩油缸1.8的活塞铰接至基本臂3，具体地，铰接至左油缸座或右油缸座。

有利的是，伸缩油缸1.8的行程略大于单个伸缩臂的最大伸缩行程。例如，伸缩油缸1.8的行程为单个伸缩臂的最大伸缩行程的1.05-1.2倍的范围内。

图3是图1的多级伸缩机构中的基本臂的示意图，其中视角为前侧。图4是基本臂的另一示意图，视角为后侧。如图3和图4所示，基本臂3包括：主滑道3.7和左侧滑道3.4、右侧滑道3.2。一节伸缩臂4和其他伸缩臂都设置在主滑道3.7内，且能够在主滑道3.7内滑动。左驱动臂1和右驱动臂2分别设置在左侧滑道3.4和右侧滑道3.2中，且能够在其内滑动。

基本臂3上设置有伸缩臂门板3.1，用于增加伸缩臂口处的刚度及强度。伸缩臂门板3.1设置在基本臂3的外侧，且两个伸缩臂门板3.1左右对称设置。

如图所示，左侧滑道3.4、右侧滑道3.2均设置在主滑道3.7的外侧。从而，左驱动臂1和右驱动臂2也设置在主滑道3.7的外侧。也就是说，驱动臂设置在伸缩臂之外。这样，可以大大节省伸缩臂内部的空间；而且有利于对驱动臂进行维护。例如，在对驱动臂进行维护或修理时，无需将所有伸缩臂都拆下。进一步而言，该结构还有利于多级伸缩机构的设计与安装装配。

需要指出的是，主滑道3.7的内部容腔设置为适于容纳一节伸缩臂4。在图示实施例中，主滑道3.7的内部容腔的横截面大体为矩形，一方面便于制造，另一方面能够具有较高的强度，但是本发明不限于此。左侧滑道3.4的内部容腔设置为适于容纳左驱动臂1；右侧滑道3.2的内部容腔设置为适于容纳右驱动臂2。在图示实施例中，左侧滑道3.4和右侧滑道3.2的内部容腔的横截面大体为矩形，一方面便于制造，另一方面能够具有较高的强度，但是本发明不限于此。此外，在左侧滑道3.4中还设置有左油缸座3.5，以安装左驱动臂的驱动油缸。在右侧滑道3.2中还设置有右油缸座3.8，以安装右驱动臂的驱动油缸。

左驱动臂1和右驱动臂2对选定伸缩臂(例如五节伸缩臂8)进行同步驱动。有利的是，每个所述伸缩臂对称设置有两个连接部，一个用于与左驱动臂1连接，另一个用于与右驱动臂2连接。可以理解的是，所述连接部固定设置在伸缩臂的在朝向驱动臂本体的一侧上。

与之相适应，驱动臂本体在朝向伸缩臂的一侧(即朝向主滑道3.7的一侧，或者称为内侧)设置有连接件1.1(也称为臂销机构)。所述连接件1.1设置在所述驱动臂的末端处，且能够横向运动，以与选定伸缩臂的连接部接合，而带动所述选定伸缩臂做伸缩运动。

参见图5，所述连接部为片状体8.1，所述片状体8.1垂直于所述伸缩臂的伸缩方向；所述连接件带有卡槽，以插接配合所述片状体8.1。可以理解的是，所述连接部的形状不限于片状体，例如还可以采用销状凸起等形状。

优选地，在相邻伸缩臂之间设置有相互锁止定位机构，在所述相互锁止定位机构的锁止状态，阻止相邻伸缩臂的相对伸缩运动，在所述相互锁止定位机构的释放状态，允许相邻伸缩臂的相对伸缩运动。

优选地，所述相互锁止定位机构包括设置在前一伸缩臂上的锁止销，与设置在后一伸缩臂上的锁销位置孔，以及控制所述锁止销的伸出与收缩运动的插销机构。

优选地，所述锁止销临近相应伸缩臂的末端设置，所述锁销位置孔的数量为多个，且在相应伸缩臂的长度方向上均匀分布。

在图5所示的实施例中，所述相互锁止定位机构包括设置在前一伸缩臂(相邻伸缩臂中，位于根端侧的伸缩臂)上的锁止销8.2，以及设置在后一伸缩臂(相邻伸缩臂中，位于末端侧的伸缩臂)上的锁销位置孔8.4。有利的是锁止销8.2是一个在弹簧作用下的插销机构，实现和外侧相邻伸缩臂中的锁销位置孔8.4的锁紧与开启，在下一节伸缩臂(末端侧伸缩臂)的收回状态下，它是开启状态，在下一节伸缩臂伸出到需要的工作位置时，它和下一节伸缩臂中对应的锁销位置孔8.4处于锁紧状态。有利的是，锁止销8.2采用琴键开关结构，即按下后处于锁止位置，再次按动后，处于释放位置。在初始状态，锁止销8.2处于锁止状态。

有利的是，参见图5，在每个伸缩臂上设置有4个锁销位置孔8.4。从而，每个锁销位置孔8.4对应相邻伸缩臂之间的不同相对伸缩行程。有利的是，4个锁销位置孔8.4等间距设置，以分别对应于1/4、2/4、3/4、和4/4的行程。从而，能够更灵活地进行伸缩。例如，伸出不同的长度，或者以不同的方式来实现设定的伸出长度。

可以理解的是，锁止销8.2是用于锁止下一节伸缩臂。由于八节伸缩臂已经是最末端的伸缩臂，没有对应的下一节伸缩臂，所以，在八节伸缩臂上无需设置锁止销。

参见图3，在侧滑道上设置有锁销3.3。锁销3.3的功能与锁止销8.2的功能类似。其用于锁止一节伸缩臂4相对于侧滑道或基本臂3的伸缩位置。也就是说，可以将一节伸缩臂4看做是基本臂3的下一节伸缩臂。

锁止销8.2和锁销3.3由驱动臂上设置的插销驱动机构驱动。所述插销驱动机构包括一位插销机构1.3、二位插销机构1.4、三位插销机构1.5和四位插销机构1.6。每个具体位置的插销机构对应一个锁销位置孔8.4。

有利的是，在驱动臂上设置有位置感应器1.7，用于感应驱动臂在滑道内的位置。为伸缩控制程序提供信号，保证该发明伸缩机构的动作可靠、有效。

优选地，所述多级伸缩机构进一步包括起始位置锁止机构，用于将相应伸缩臂锁止在起始位置，所述起始位置锁止机构包括：

单个原位锁止销3.9，其能够在释放位置和多个锁止位置之间运动；

在每一伸缩臂(例如五节伸缩臂8)的临近根部处设置的锁止孔(即起始定位孔8.6)；以及

原位锁止销驱动单元3.6，其用于根据控制器的指令驱动所述原位锁止销在释放位置和多个锁止位置之间的运动。

在原位锁止销3.9的释放位置，允许所有伸缩臂相对于基本臂3做伸缩运动；在选定的锁止位置，锁止选定的伸缩臂及位于其外的全部伸缩臂，而释放位于其内的全部伸缩臂。例如，在第一锁止位置，原位锁止销3.9向上凸起的高度最小，仅仅锁止一节伸缩臂4；在第二锁止位置，原位锁止销3.9向上凸起的高度增加，锁止一节伸缩臂4和二节伸缩臂5；在第三锁止位置，原位锁止销3.9向上凸起的高度进一步增加，锁止一节伸缩臂4、二节伸缩臂5和三节伸缩臂6。

以此类推，最终，在第八锁止位置，原位锁止销3.9向上凸起的高度达到最大，穿过所有伸缩臂上设置的起始定位孔，将所有伸缩臂锁止在起始位置，即没有伸出的位置。

本发明还提供一种工程机械，所述工程机械包括如上所述的多级伸缩机构。

在发明的多级伸缩机构中，用于驱动所述伸缩臂相对于所述基本臂做伸缩运动的驱动装置，设置在基本臂的外侧。从而，避免了臂内布置伸缩机构占用空间大的缺点，且具有制造及维修方便等优点。

下面对本发明多级伸缩机构的展开步骤进行举例说明。在下面的例子中，展开的顺序为从内向外依次展开，先展开最内侧的伸缩臂：八节伸缩臂11。

1、工作开始，先给控制系统输入如下的指令：从八节伸缩臂到第几伸缩臂伸出，每节伸缩臂伸出量(即完整行程，还是1/4行程、2/4行程或4/3行程)。当然，也可以八节伸缩臂不相对伸缩，直接从其他伸缩臂开始伸缩，例如，直接从六节伸缩臂伸出。

2、连接件1.1(臂销机构)横向伸出，臂销机构1.1和八节伸缩臂的连接部(片状体8.1)夹紧，从而，能够将驱动装置的力传递至八节伸缩臂。

3、原位锁止销3.9先收缩至相应挡位，即与当前运动节臂(八节伸缩臂)对应的档位。保证八节伸缩臂从原位锁止销3.9脱离，允许八节伸缩臂伸出。其余伸缩臂则还处于由原位锁止销3.9锁止的锁止状态，保证其他伸缩臂不随八节伸缩臂伸出。

4、左驱动臂1与右驱动臂2同时动作，驱动八节伸缩臂伸展，到达设定的行程位置。

5、控制系统指令左、右驱动臂的与所述设定行程位置相应的位插销机构动作，使七节伸缩臂的锁止销锁止八节伸缩臂，保证和八节伸缩臂11中对应的锁销位置孔处于锁紧状态。即防止八节伸缩臂11相对于七节伸缩臂10伸缩。

6、连接件1.1收回，也就是说，臂销机构和八节伸缩臂11脱离。

7、左驱动臂1与右驱动臂2同时收缩，臂销机构在到达其臂销机构1.1正对七节伸缩臂的连接部的位置时停止收缩。

8、臂销机构伸出，臂销机构和七节伸缩臂10的连接部夹紧；

9、原位锁止销3.9再收缩一个档位，保证七节伸缩臂10从原位锁止销3.9脱离，其余伸缩臂还处于由原位锁止销3.9锁止的锁止状态，保证其他伸缩臂不随当前伸缩臂(七节伸缩臂10)伸出。

10、左驱动臂1与右驱动臂2同时动作，驱动七节伸缩臂10伸展，到设定的行程位置。

11、控制系统指令左、右驱动臂相应的插销机构动作，使当前伸缩臂(七节伸缩臂10)的外侧伸缩臂(六节伸缩臂9)的锁止销锁止，保证和七节伸缩臂10中对应的锁销位置孔处于锁紧状态。从而，锁定七节伸缩臂10和六节伸缩臂9的相对伸缩运动。

12、同样的步骤，按上述方法再展开其他伸缩臂。

收缩的过程是上述过程的相反过程。在此不在赘述。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。