一种便携式车辆举升机的制作方法

本发明涉及机械电子领域，具体涉及一种便携式车辆举升机。

背景技术：

近年来，由于人类活动对世界气候的影响，灾害性天气频发，其中对于中国内陆影响最大的就是台风以及其带来的暴雨甚至特大暴雨。像特大暴雨为24小时累计降雨量超过250mm的降水,多数城市的基础设施不够完善，地下排水网络设计不够合理，导致排水系统负荷过小，无法在短时间内将如此巨大的水量排出城市，这就会造成城市内涝，而城市内涝造成的最直接的经济损失就是其对小型汽车的损害。改革开放以来，我国经济发展迅速，小型家用汽车保有量已经突破两亿，这种重量在1.5吨左右的小型汽车由于底盘比较低，很容易被内涝雨水浸泡。一旦暴雨来袭，内涝水位会急速上涨，车辆如果没有在短时间内转移到安全的区域，就会被内涝雨水所浸泡，然而一旦内涝出现，保险公司和救援公司的拖车均供不应求，这样就会导致绝大多数车辆的救援不及时，这种长时间的深水浸泡会对汽车的各种零部件造成无法修复的损失。据统计，每年中国因城市内涝造成的车辆损毁或直接报废量达到数十万辆，经济损失达上百亿。因此，设计一种便携式车辆举升机是必要的和迫切的。

车辆一旦被雨水浸泡，最有效的方式就是将车辆抬离水面，这种大质量物体的抬升主要有两种方式即起重机吊升和电动升降平台抬升。起重机为重型机械，使用调度不方便，很难进行及时的救援，且其一般需要比较大的工作空间，另外吊升难免会对车辆金属结构和表面喷漆造成一定的损害，并对车辆内部结构造成不可预估的损伤，这种救援方式不适用于暴雨被淹车辆；电动升降平台是一种多功能起重装卸机械设备、电动升降平台升降系统，一般是靠液压驱动，现阶段市面上应用于大重量物体的升降平台主要有以下两种：一种是固定式液压升降平台，这种升降台由于不需要移动，设计承重一般在吨量级甚至更高，起升高度在米量级，如汽车修理厂使用的固定式升降平台，这种升降平台由于无法移动而不能用于车辆被水浸泡时的救援；另一种是移动式液压升降平台，这种平台的设计承重可达2吨，起升高度在0.5-1米，但是这种升降平台支撑面积过小，多应用于特定形状的大重量物体，其在抬升车辆时很容易造成车辆失稳而倾覆，这是得不偿失的，并且这种移动式升降平台质量和体积均较大，运输不方便，在车辆被淹时很难在第一时间将车辆抬离水面。

技术实现要素：

为了解决城市内涝造成的小型车辆被内涝雨水浸泡的问题，能在车辆涉水时第一时间将车辆抬高离开水面，以及在内涝多发地区的暴雨天气下提前将车辆抬离地面以避免车辆被内涝雨水浸泡，本发明提出了一种便携式车辆举升机。

本发明的便携式车辆举升机包括：控制系统、电源以及多个升降结构；其中，升降结构的个数n由单个升降机构的承重f和车辆的总重量g决定，f×n＞g；每一个升降机构包括动力系统、底座、剪式结构和顶部支撑面，剪式结构的底端设置在底座的上表面，剪式结构的顶端设置在顶部支撑面的下表面，动力系统连接至剪式结构；电源分别连接至控制系统和动力系统；每一个升降结构的动力系统连接至控制系统；控制系统控制多个升降结构实现同时同步升降，即同时实现每一个升降结构的上升和下降的距离相等，实现同时升降采用单开关式、单信号接收器式或多信号接收器式；当发现车辆有泡水的危险时，将多个升降结构置于车辆的底盘下，固定后，通过控制系统控制多个升降结构同时升起，升降机构中的动力系统驱动剪式结构将水平运动转化为竖直运动，将车辆抬离水面，当水退去后，通过控制系统控制多个升降结构同时下降，将车辆落回地面，从而降低城市内涝对车辆的影响，n≥2。

如果采用两个升降结构，则两个升降结构置于被困车辆的底盘下，关于车辆的重心对称的位置；如果采用三个以上升降结构，则升降结构置于被困车辆的底盘下，车辆的重心位于多个升降结构所围成的多边形内。

单开关式中，控制系统包括一个双向控制开关和一个限位开关，双向控制开关和限位开关串联，多个升降结构的动力系统均连接至同一个双向控制开关，双向控制开关的闭合具有两个不同的方向，由同一个双向控制开关的闭合的两个不同的方向控制多个升降结构的同时同步上升或下降。双向控制开关采用双刀双掷开关、机械开关、单刀双掷开关、换相开关、半导体固态开关、继电器开关、场效应管开关和组合开关中的一种。限位开关控制升降结构上升到最大高度阈值或下降到最低高度阈值时电流断开，升降结构停止上升或下降，限位开关安装在升降结构的底座、剪式结构或顶部支撑面上，动力系统带动剪切结构上升或下降时，剪切结构的行程到达设定行程时触发限位开关工作，限位开关将机械运动信号转换为电信号，实现闭合的接点断开或断开的接点闭合，从而控制动力系统的旋转方向和通断，最终实现了控制剪式结构的行程和终端限位保护的功能。

限位开关使用接触式或非接触式。

单信号接收器式中，控制系统包括一个信号发生器和一个信号接收器，每一个升降结构的动力系统均连接至同一个信号接收器，信号接收器与信号发生器无线连接，即信号发生器为遥控器，由同一个信号接收器的线控和遥控结合的方式控制多个升降系统的同时同步上升或下降。

多信号接收器式中，控制系统包括一个信号发生器和多个信号接收器，每一个升降结构的动力系统分别连接一个独立的信号接收器，多个信号接收器与同一个信号发生器无线连接，即信号发生器为遥控器，由同一个遥控器同时控制多个信号接收器的线控和遥控结合的方式控制多个升降系统的同时同步上升或下降。

双向控制开关中包括顺序排列的第一至第三组接线柱，每组接线柱均包含两个接线柱，共六个接线柱，位于中间的第二组接线柱分别通过导线与动力系统的两个输入端相连，第一和第三组接线柱通过导线彼此交叉连接，三组接线柱的连接导线之间互相绝缘，电源的正极和负极分别连接至第一组接线柱上；第二组接线柱上设置双刀开关，双刀开关之间绝缘，双刀开关有左掷、右掷和打开三种状态，左掷时，双刀开关连接第三组接线柱和第二组接线柱，电流导通，流向为正向，动力系统正向旋转；右掷时，双刀开关连接了第二组接线柱和第一组接线柱，电流导通，流向为反向，动力系统反向旋转；打开状态时双刀开关与第一组和第三组接线柱断开，电流断开，动力系统停转。

信号发生器包括顺次连接的指令键、指令编码电路、调制电路、驱动电路和发射电路；其中，指令编码电路产生相应的指令编码信号，指令编码电路对指令编码信号进行调制，再由驱动电路进行功率放大后，由发射电路将调制的指令编码信号发射出去。

信号接收器包括接收电路、放大电路、解调电路、指令译码电路、驱动电路、双向控制开关和限位开关；其中，接收电路、放大电路、解调电路、指令译码电路、驱动电路和双向控制开关依次连接，双向控制开关和限位开关串联，限位开关连接至驱动电路；接收电路将信号发生器发射的调制的指令编码信号接收下来，经放大电路进行发大后发送至解调电路；解调电路进行解调，还原为指令编码信号；指令译码器将指令编码信号进行译码，最后由驱动电路来驱动双向控制开关的状态，实现同时控制多个动力系统的正反转和通断；当剪切结构上升或下降时，剪切结构的行程到达设定行程时触发限位开关工作，限位开关将机械运动信号转换为电信号，传输至驱动电路，控制双向控制开关，实现断开或闭合，从而控制动力系统的旋转方向和通断，最终实现了控制剪式结构的行程和终端限位保护的功能。

电源为移动电源，采用外接电源或内置电源，为动力系统提供能源；采用外接电源，电源为独立结构，使用时外接电源连接至控制系统和动力系统，形成闭合回路，不使用时断开外接电源，这种供电方式对电源防水保护等级要求较低且所需电源数量较少，但使用略有繁琐；采用内置电源，电源被内置于升降机构中，使用时直接对控制系统和动力系统供电，这种供电方式下电源一般在水下工作，电源采用具备防水功能的电源，对电源防水保护等级要求较高，且需要的电源数量较多，但使用方便。

升降机构包括动力系统、底座、剪式结构和顶部支撑面；其中，在底座和顶部支撑面相对应的位置分别设置有导引槽；底座和顶部支撑面之间设置一个或多个剪式结构，每一个剪切结构包括一级或多级的剪切交叉单元，每一级剪切交叉单元包括两组支撑杆，每一组支撑杆中包括一个或多个支撑杆，每一组中的各个支撑杆的轴线互相平行，两组支撑杆的中心交叉，交叉点由转轴连接；相邻的两级剪切交叉单元的端点之间通过转轴连接；每一个剪式结构中最上一级剪切交叉单元的一组支撑杆的顶端为固定端，与顶部支撑面通过转轴连接，另一组支撑杆的顶端为自由端，顶部支撑面的导引槽与自由端的一组支撑杆相对应，引导槽与自由端的一组支撑杆位于同一个平面；每一个剪式结构中最下一级剪切交叉单元的一组支撑杆的底端为固定端，与底座通过转轴连接，另一组支撑杆的底端为自由端，底座的导引槽与自由端的一组支撑杆相对应，引导槽与自由端的一组支撑杆位于同一个平面；底端和顶端的自由端位于同侧，并且底端和顶端的固定端位于同侧，自由端沿着底座或顶部支撑面的引导槽水平移动；每一个剪式结构中的一个自由端连接至动力系统。动力系统带动自由端水平运动，剪式结构将水平运动转换为竖直运动，实现升降机构的竖直升降。支撑杆的固定端通过销钉分别与底座和顶部支撑面固顶连接。如果剪切结构只有一级剪切交叉单元，那么最上一级剪切交叉单元和最下一级剪切交叉单元为同一个剪切交叉单元。

进一步，在支撑杆的自由端设置转轴或滚轮，转轴或滚轮沿着引导槽水平移动，减少摩擦阻力。

动力系统与支撑杆的自由端的连接采用传动螺纹杆、齿轮和螺纹连接轴，传动螺纹杆设置在底座或顶部支撑面上，并且与导引槽平行，传动螺纹杆的一端通过齿轮连接动力系统，传动螺纹杆的表面具有外螺纹，螺纹连接轴包括连接块和连接杆，连接块的中间具有通孔，通孔与传动螺纹杆的外螺纹相匹配具有内螺纹，连接块与连接杆固定连接为一个整体，传动螺纹杆与连接块螺纹连接，连接杆通过转轴连接支撑杆的自由端。动力系统通过齿轮带动传动螺纹杆转动，传动螺纹杆的转动带动螺纹连接轴沿着传动螺纹杆移动，从而带动支撑杆的自由端沿着引导槽移动。

动力系统通过齿轮带动传动螺纹杆转动，根据公式：

p＝g·v

其中，p为动力系统的有效输出功率，g为车辆的总重量，v为升降机构的起升速度，在相同有效输出功率下，通过齿轮，可降传动螺纹杆的转动速度从而降低结构整体的起升速度，因此能够提高结构起重重量。

动力系统采用电动机或液压缸，电动机使用直流电动机或交流电动机，电动机供电方式为移动电源供电。

采用直流电动机，电源为直流电源时，直流电源电压小于等于60v；电源为交流电源时，使用交流转直流变压器，转换之后的直流电压小于等于60v；采用交流电动机，电源为直流电源时，使用交流转直流变压器，转换之后交流电压有效值小于等于220v；电源为交流电源时，交流电源电压有效值小于等于220v。

本发明的便携式车辆举升机单个升降结构质量不超过25kg；升降结构下降到最低点时顶部支撑面的高度范围在3cm～25cm，升降结构可上升到最大安全高度时顶部支撑面的高度范围在40cm～150cm；单个升降结构的底座和顶部支撑面的边长不超过80cm；重量低体积小，易于携带，可常备于车辆后备箱中；当发现车辆有泡水的危险时，可在第一时间将升降结构置于车辆的底盘下，固定后，只需要通过控制系统，就能够控制升降结构升起，将车辆抬离水面，能够最大程度地降低城市内涝对车辆的影响。

本发明的优点：

本发明采用多个升降结构共用一个控制系统，能够精确控制每个升降结构上升或下降距离相同，实现车辆的平稳抬升和下降；能够根据车辆的重量调整升降结构的数量；采用多个升降结构，极大地提高了支撑的稳定性，降低了单个支撑结构升降时车辆重心不稳而造成倾覆的可能性；通过使用限位开关可实现控制升降结构行程和终端限位保护，避免了升降结构超过限制行程而造成的结构变形和失稳；采用独立电源的方式，可在没有市电的情况下随时随地使用，亦可在车辆被浸泡车载电源无法工作时使用；结构简单、重量低体积小，易于携带，在雨水多发季节常备于车辆后备箱，在车辆被困水中的第一时间将车辆抬离水面，极大的降低了因救援不及时水浸泡给车辆带来的结构破坏以及给车主带来的经济损失；可多次重复使用，在水面下降之后将车辆平稳放下，使用成本较低；对于暴雨多发城市的公共停车区域例如小区地下停车场、各大商场的地下停车场以及地势低洼处的露天停车场均可作为应急救灾物资进行储备。

附图说明

图1为本发明的便携式车辆举升机的实施例一的整体结构示意图；

图2为本发明的便携式车辆举升机的实施例一的升降结构的示意图；

图3为本发明的便携式车辆举升机的实施例一的底座的示意图；

图4为本发明的便携式车辆举升机的实施例一的顶部支撑面的示意图；

图5为本发明的便携式车辆举升机的实施例一的支撑杆的示意图；

图6为本发明的便携式车辆举升机的实施例一的螺纹连接轴的示意图；

图7为本发明的便携式车辆举升机的实施例一的双刀双掷开关的示意图；

图8为本发明的便携式车辆举升机的实施例二的升降结构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例一

如图1所示，本实施例采用多信号接收器式，便携式车辆举升机包括：控制系统、电源c以及四个升降结构d；其中，电源c分别连接至控制系统和升降结构的动力系统；本实施例中，采用多信号接收器式，即控制系统包括一个信号发生器a和四个信号接收器b，每一个升降结构d的动力系统分别连接一个独立的信号接收器b，四个信号接收器与同一个信号发生器a无线连接，即信号发生器为遥控器。

如图2所示，每一个升降机构d包括动力系统5、底座1、传动螺纹杆2、剪式结构3、顶部支撑面4、减速齿轮和螺纹连接轴6；其中，底座1和顶部支撑面4之间设置两个剪式结构3，每一个剪切结构3包括一级剪切交叉单元；动力系统5通过传动螺纹杆2连接至剪式结构3；在底座1和顶部支撑面4相对应的位置分别设置有导引槽，如图3和4所示；每一个剪切交叉单元包括两组支撑杆，每组支撑杆包括一个支撑杆，如图5所示，两组支撑杆的中心交叉，交叉点由转轴连接，图中的通孔为安装转轴的连接孔，底座和顶部支撑面的导引槽与一组支撑杆相对应，引导槽与一组支撑杆位于同一个平面；每一个剪切结构中一组支撑杆的底端为固定端，与底座通过转轴连接，7为设置转轴的连接孔，另一组支撑杆的底端为自由端，沿着底座的引导槽水平移动；每一组支撑杆的顶端为固定端，与顶部支撑面通过转轴连接另一组支撑杆的顶端为自由端，沿着顶部支撑面的引导槽水平移动；每一个剪式结构的底端的自由端连接至动力系统；传动螺纹杆2设置在底座1上，并且与导引槽平行，传动螺纹杆2的一端通过齿轮连接动力系统5，传动螺纹杆的表面具有外螺纹；如图6所示，螺纹连接轴6包括连接块61和连接杆62，连接块61的中间具有通孔，通孔与传动螺纹杆2的外螺纹相匹配具有内螺纹，连接块61与连接杆62固定连接为一个整体，传动螺纹杆与连接块螺纹连接，连接杆固定连接支撑杆的自由端。

如图7所示，双刀双掷开关中包括顺序排列的第一至第三组接线柱，每组接线柱均包含两个接线柱，共六个接线柱，位于中间的第二组接线柱分别通过导线与动力系统的两个输入端相连，第一和第三组接线柱通过导线彼此交叉连接，三组接线柱的连接导线之间互相绝缘，电源的正极和负极分别连接至第一组接线柱上；第二组接线柱上设置双刀开关，双刀开关之间绝缘，双刀开关有左掷、右掷和打开三种状态，左掷时，双刀开关连接第三组接线柱和第二组接线柱，电流导通，流向为正向，动力系统正向旋转；右掷时，双刀开关连接了第二组接线柱和第一组接线柱，电流导通，流向为反向，动力系统反向旋转；打开状态时双刀开关与第一组和第三组接线柱断开，电流断开，动力系统停转。

本实施例中，设计单个升降机构的承重为500kg，总承重设计为2000kg，可满足市面上绝大多数车辆的起重要求，设计可抬升高度为35cm。如图3所示，底座的长度为44cm，宽度为12cm，连接孔7的直径10mm，使用的材料为q690碳素结构钢(屈服强度690mpa)；如图4所示，顶部支撑面的长度为44cm，宽度为12cm，连接孔的直径10mm，材料为q690碳素结构钢；如图5所示，剪式结构的支撑杆的长度为43cm，三个通孔直径均为10mm，使用材料为q690碳素结构钢；传动滚珠丝杆长度为29cm，直径为12mm，螺纹螺距为1mm，导程为1mm，材料为q690碳素结构钢；本实施例使用的电源为内置电源，额定输出电压为24v、电容量为2600mah的直流锂离子聚合物电池，这种电池可重复充电，并能够承受较大的功率突变；动力系统为日本山社电机生产的大扭矩防水型57闭环步进电动机，防水等级ip68(完全防止外物及灰尘侵入、在深度超过1米的水中防持续浸泡影响)，可在水下一米处正常工作。

本实施例的便携式车辆举升机可常备于车辆后备箱中；当发现车辆有泡水的危险时，可在第一时间将升降结构置于车辆的底盘下，固定后，只需要通过控制系统的信号发生器，就能够遥控升降结构升起，将车辆抬离水面，能够最大程度地降低城市内涝对车辆的影响。

实施例二

在本实施例中，每一个剪切结构包括二级剪切交叉单元，两级剪切交叉单元的端点之间通过转轴连接，如图8所示，其他同实施例一。

最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。