本发明涉及运输车技术领域，具体而言，涉及一种气液复合悬挂缸、液压系统及运输车。
背景技术：
agv(automatedguidedvehicle，自动导引运输车)小车指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员的搬运车。一般可通过电脑来控制其行进路线以及行为，或利用电磁轨道来设立其行进路线。agv小号侧上可安装其他控制机构，用于机器人施工或运输。
agv小车可以依靠液压系统驱动液压缸对agv车体进行支撑，通过液压系统控制液压缸内的活塞杆的伸出量，可以调整agv车体的浮动高度，从而维持整个车体的平衡。然而，现有的液压缸的刚度较大，减震效果差，导致agv小车的刚度及减震效果差，不能满足运输要求。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种气液复合悬挂缸、液压系统及运输车，以解决上述问题。本发明实施例通过以下技术方案来实现上述目的。
第一方面，本发明提供一种气液复合悬挂缸，包括缸体、缸体活塞和活塞杆。缸体活塞设置于缸体内以在缸体内形成第一油腔和有杆腔，缸体活塞内并排设置有单向阀和阻尼器。活塞杆固定连接于缸体活塞远离第一油腔的一侧并延伸出有杆腔外，活塞杆内具有第二油腔、浮动活塞和气腔，浮动活塞可移动地阻隔在第二油腔和气腔之间，阻尼器允许第一油腔和第二油腔双向连通，单向阀选择性地允许第一油腔单向连通第二油腔。
在一种实施方式中，阻尼器包括第一阻尼和第二阻尼，第一阻尼和第二阻尼并排设置，第一阻尼和第二阻尼均允许第一油腔和第二油腔双向连通。
在一种实施方式中，第一阻尼是固定阻尼，第二阻尼是可变液阻。
在一种实施方式中，气腔内预充有惰性气体。
第二方面，本发明还提供一种液压系统，包括液压泵、至少一个比例换向阀以及至少一个上述任一气液复合悬挂缸，液压泵用于向气液复合悬挂缸提供压力油，比例换向阀连接于液压泵和气液复合悬挂缸之间的连通管路上，并用于控制活塞杆的伸出量。
在一种实施方式中，液压系统还包括至少两个液控单向阀，每个比例换向阀和气液复合悬挂缸之间并联有两个液控单向阀，分别连接于气液复合悬挂缸的第一油腔和比例换向阀之间以及气液复合悬挂缸的有杆腔和比例换向阀之间。
在一种实施方式中，液压系统还包括压力补偿器，压力补偿器连接于液压泵和比例换向阀之间的连通管路上。
在一种实施方式中，液压系统还包括溢流阀、电磁球阀和压力传感器，溢流阀、电磁球阀和压力传感器依次连接于连接于液压泵和压力补偿器之间，溢流阀和电磁球阀还与液压系统的回油路相连通，压力传感器用于检测液压系统的压力值。
第三方面，本发明还提供一种运输车，包括车轮、悬挂架、平衡臂以及上述任一液压系统，平衡臂铰接于车轮和悬挂架之间，液压系统中的气液复合悬挂缸安装于悬挂架和平衡臂之间。
在一种实施方式中，运输车还包括信号连接的倾角仪和控制器，倾角仪用于检测运输车的倾角，控制器用于根据检测到的倾角控制至少一个比例换向阀的方向以及开口，从而通过控制至少一个气液复合悬挂缸的活塞杆的伸出量而调整运输车的倾角。
相较于现有技术，本发明提供的气液复合悬挂缸、液压系统及运输车，压力油可以通过阻尼器和单向阀从第一油腔进入第二油腔，实现了气液复合悬挂缸的缓冲作用，压力油还可以通过阻尼器从第二油腔进入第二油腔，实现了气液复合悬挂缸的减震作用。
本发明的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
为了更清楚地说明本实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的气液复合悬挂缸的结构示意图。
图2是本发明实施例提供的阻尼器的结构示意图。
图3是本发明实施例提供的液压系统(包括一个气液复合悬挂缸)的结构示意图。
图4是本发明实施例提供的液压系统(包括四个气液复合悬挂缸)的结构示意图。
图5是本发明实施例提供的运输车的结构示意图。
图6是本发明实施例提供的移动底盘、悬挂架、平衡臂以及液压系统之间的连接关系示意图。
具体实施方式
为了便于理解本实施例，下面将参照相关附图对本实施例进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实施例中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
请参阅图1，本发明提供一种气液复合悬挂缸100，包括缸体120、缸体120活塞和活塞杆130。缸体120活塞设置于缸体120内以在缸体120内形成第一油腔122和有杆腔124，缸体120活塞内并排设置有单向阀113和阻尼器111。活塞杆130固定连接于缸体120活塞远离第一油腔122的一侧并延伸出有杆腔124外，活塞杆130内具有第二油腔132、浮动活塞134和气腔136，浮动活塞134可移动地阻隔在第二油腔132和气腔136之间，阻尼器111允许第一油腔122和第二油腔132双向连通，单向阀113选择性地允许第一油腔122单向连通第二油腔132。
具体地，缸体120大致为中空的圆柱形。缸体120内部的腔体分为第一油腔122和有杆腔124，其中第一油腔122为无杆腔，也就是第一油腔122内无活塞杆130。缸体120要承受很大的液压力，因此，应具有足够的强度和刚度，在本实施例中，缸体120的材质可以选用45号钢，以保证缸体120具有良好的调制性能、强度以及刚度。作为一种示例，缸体120采用45号钢调制后的硬度可达241-285hb。缸体120还可以采用锻钢，铸铁或铸铁件。其中，铸铁可采用ht200-ht350之间的铸铁或者球墨铸铁。在其他需要保证缸体120具有较轻质量的情况下还可以采用铝合金或者钛合金等材料。为了防止腐蚀和提高寿命，缸体120内表面应镀以厚度为30-40μm的铬层，镀层后需要进行衍磨或抛光处理。缸体120的厚度可以根据油压以及缸体120的重量进行设定，例如，需要较大油压时可以采用选用较大的缸体120厚度，需要缸体120较轻时可以采用较小的缸体120厚度。
在本实施例中，缸体120靠近第一油腔122的一端设置有缸体铰接轴承126，缸体铰接轴承126可以用于与运输车的滚轮连接。缸体铰接轴承126可以采用焊接工艺安装于缸体120。
为了将第一油腔122内的压力油与有杆腔124内的压力油隔开，需要保证缸体120活塞与缸体120之间具有良好的密封性能，其中密封的形式可以是间隙密封、活塞环密封、o型密封圈密封或者y型密封圈密封。缸体120活塞的材料可以是耐磨铸铁、灰铸铁(ht300、ht350)、钢及铝合金等，也可以是与缸体120具有相同材料的45号钢。
在本实施例中，缸体120活塞大致为圆柱形，缸体120活塞内需要开设防止阻尼器111以及单向阀113的收容腔，阻尼器111与缸体120活塞之间、单向阀113与缸体120活塞之间也需要具有良好的密封性能，防止压力油从第一油腔122(有杆腔124)经阻尼器111与缸体120活塞之间的缝隙或者单向阀113与缸体120活塞之间的缝隙进入有杆腔124(第一油腔122)。缸体120活塞的直径大小可以根据运输车的质量进行设计，然后根据实验数据修正，以保证气液复合悬挂缸100具有良好的减震效果。
阻尼器111的作用是降低反弹速度,减少车轮与地面的冲击,并且减少车体20的振荡频次。修改阻尼器111的相关参数就可以改变运输车的减震效果和特性。
请参阅图2，在本实施例中，阻尼器111包括第一阻尼1112和第二阻尼1114，第一阻尼1112和第二阻尼1114并排设置，第一阻尼1112和第二阻尼1114均允许第一油腔122和第二油腔132双向连通。也就是说，第一阻尼1112和第二阻尼1114并联。第一阻尼1112可以是固定阻尼，是常开的，且开口固定，不会随着油压的变化而变化，以实现减震无死区，对外部冲击力的响应速度快。固定阻尼的尺寸也可以根据运输车的质量进行设计。第二阻尼1114可以是可变液阻，可变液阻的开口大小由内部的液阻弹簧刚度和外部冲击力的决定，作为一种示例，当外部冲击力较大导致油压较高时，可变液阻的开口变大，单位时间内从第一油腔122进入第二油腔132内的油量增加，以形成缓冲。液阻弹簧刚度较大时，可变液阻的开口大小变化较小。
在其他实施方式中，阻尼器111包括第一阻尼1112和第二阻尼1114，第一阻尼1112和第二阻尼1114相互连通，第一油腔122和第二油腔132通过第一阻尼1112和第二阻尼1114双向连通。也就是第一阻尼1112和第二阻尼1114串联，压力油从第一油腔122需要经过第一阻尼1112和第二阻尼1114进入第二油腔132。
请继续参阅图1，活塞杆130连接于活塞，其中，连接方式可以是整体连接，也就是活塞杆130与活塞一体设置。还可以是螺纹连接或者半环连接。活塞杆130以及浮动活塞134的材质可以与缸体120以及缸体120活塞的材质相同，浮动活塞134与活塞杆130之间同样需要具有良好的密封性能，防止第二油腔132与气腔136相连通。浮动活塞134可以根据第二油腔132和气腔136的压力大小进行移动，例如，第二油腔132内的压力大于气腔136压力时，浮动活塞134向靠近气腔136的方向移动，并对气腔136进行压缩。第二油腔132也为无杆腔。
在本实施例中，活塞杆130远离缸体120活塞的一端设置有活塞杆铰接轴承138，活塞杆铰接轴承138可以用于与运输车的车体连接。活塞杆铰接轴承138也可以采用焊接工艺安装于缸体120。
在本实施例中，气腔136内预充有惰性气体，例如氮气。气腔136的初始容积可以较大，即气液复合悬挂缸100在停止工作时的气腔136容积可以较大，以减小气液复合悬挂缸100的刚度,降低振动频率,提高平顺性。
本实施例中的气液复合悬挂缸100具有良好的减震性能，以下对气液复合悬挂缸100的减震原理进行说明。
在静态时,气液复合悬挂缸100内的压力和车载负荷平衡,气液复合悬挂缸100的第一油腔122和第二油腔132都充满液压油且油压相等,此时气腔136处于被压缩的状态。当装有气液复合悬挂缸100的运输车行驶遇到路面冲击时车轮与车体相对压缩,第一油腔122内压力增大,压力油通过单向阀113和阻尼器111进入第二油腔132并推动浮动活塞134压缩气体,由于气体分子之间的间隙较大，因此通过压缩减小气体分子之间的间隙可以起到缓冲作用。当外部冲击力减小，气腔136反弹,推动浮动活塞134向靠近第二油腔132的方向运动，单向阀113关闭,第二油腔132液体只能通过阻尼器111流向第一油腔122,阻尼器111产生的阻尼吸收部分的冲击能量使车体平稳回弹,达到柔和减震的目的。
综上，本发明提供的气液复合悬挂缸100，压力油可以通过阻尼器111和单向阀113从第一油腔122进入第二油腔132，实现了气液复合悬挂缸100的缓冲作用，压力油还可以通过阻尼器111从第二油腔132进入第二油腔132，实现了气液复合悬挂缸100的减震作用。
请参阅图3至图5，本发明还提供一种液压系统10，应用于运输车1，液压系统10包括液压泵11、至少一个比例换向阀12以及至少一个气液复合悬挂缸100，液压泵11用于向气液复合悬挂缸100提供压力油，比例换向阀12连接于液压泵11和气液复合悬挂缸100之间的连通管路上，并用于控制活塞杆130的伸出量。
液压系统10还包括油箱13，油箱13与液压泵11相邻，油箱13连接于第一油腔122和有杆腔124，压力油可以从油箱13进入第一油腔122，并从有杆腔124回到油箱13，使活塞杆130伸出；或者从油箱13进入有杆腔124，并从第一油腔122回到油箱13，使活塞杆130收回。
液压泵11用于将压力油从油箱13运输至气液复合悬挂缸100内。液压系统10还包括伺服电机14，伺服电机14与液压泵11连接，以驱动液压泵11为气液复合悬挂缸100提供压力油。在本实施例中，伺服电机14还可以变速驱动液压泵11，以精确控制向气液复合悬挂缸100提供的压力油的流量。
液压系统10还包括溢流阀15、电磁球阀16和压力传感器18，溢流阀15、电磁球阀16和压力传感器18依次连接于液压泵11和压力补偿器19之间，其中，溢流阀15和电磁球阀16还与液压系统100的进油路和回油路连接。进油路指的是从油箱13经液压泵11、过滤器17、压力补偿器19、比例换向阀12、液控单向阀101至气液复合悬挂缸100的油路，回油路指的是从气液复合悬挂缸100经液控单向阀101和比例换向阀12到油箱13的油路。溢流阀15可以用于设定液压系统10的最高压力，当液压力超设定的最高压力值时，溢流阀15会进行卸荷，以降低液压力，保证液压系统10的工作稳定性。电磁球阀16相对溢流阀15远离液压泵11。电磁球阀16可以用于液压系统10的卸荷。压力传感器18用于检测液压系统10的压力值。
液压系统10还包括过滤器17，过滤器17连接于液压泵11和比例换向阀12之间的连通管路上，过滤器17可以用于滤除液压油杂质。
液压系统10还包括至少一个压力补偿器19，压力补偿器19的数量与比例换向阀12的数量以及气液复合悬挂缸100的数量相同。压力补偿器19连接于液压泵11和比例换向阀12之间的连通管路上，具体位于压力传感器18和比例换向阀12之间，设置压力补偿器19可以确保比例换向阀12在同一开口度、不同负载下都能输出基本相等的流量，减少负载压力对液压系统10的冲击。
比例换向阀12与第一油腔122和有杆腔124连接，比例换向阀12连通第一油腔122和油箱13，或连通有杆腔124和油箱13，或关闭第一油腔122和油箱13。在本实施例中，比例换向阀12包括相对的a端和b端，且两端均设置有电磁铁以及相应的开关。当a端的开关闭合时，a端的电磁铁通电，比例换向阀12切换到a端，液压油从油箱13经液压泵11和比例换向阀12进入气液复合悬挂缸100的有杆腔124，活塞杆130收回。当b端的开关闭合时，b端的电磁铁通电，比例换向阀12切换到b端，液压油从油箱13经液压泵11和比例换向阀12进入气液复合悬挂缸100的第一油腔122，活塞杆130伸出。通过控制比例换向阀12的通电端可以控制活塞杆130的伸出或者收回。
液压系统10还包括至少两个液控单向阀101，且液控单向阀101的数量为比例换向阀12的数量的两倍。在本实施例中，每个气液复合悬挂缸100对应两个液控单向阀101，两个液控单向阀101分别位于进油路和回油路上，两个液控单向阀101并联设置于比例换向阀12和气液复合悬挂缸100之间。其中一个液控单向阀101连接于气液复合悬挂缸的第一油腔和比例换向阀之间，另一个液控单向阀101连接于气液复合悬挂缸的有杆腔和比例换向阀之间。液控单向阀101可以在比例换向阀12处于中间位置(即关闭第一油腔122和油箱13的连通管路)时，锁紧并将气液复合悬挂缸100固定在特定位置，减少能耗。
在本实施例中，运输车1的多个车轮30例如四个车轮30对应于同一个气液复合悬挂缸100。也就是说运输车1可以通过控制一个气液复合悬挂缸100的活塞杆130的伸长长度，控制整个运输车1的抬高或降低，提升运输车1的缓冲及减震效果。
请参阅图4，在其他实施方式中，液压系统10中的压力补偿器19、比例换向阀12以及气液复合悬挂缸100的数量为四个，液控单向阀101数量为八个，其他例如油箱13、液压泵11、伺服电机14、溢流阀15、电磁球阀16、过滤器17以及压力传感器18的数量均为一个。每个车轮30均对应于一个气液复合悬挂缸100，可以保证每个车轮30均可以分别得到调整，从而可以具有足够的对地压力和优秀的过坎能力。通过控制各个气液复合悬挂缸100的活塞杆130的伸长长度，可以控制运输车1的每个车轮30的抬高、降低以及倾斜等动作，使得运输车1可以根据地面情况自主调整伸缩，实现车体20的悬挂与调平，从而提升了运输车1的负载能力和地形适应能力以及越障能力。
请参阅图1、图5和图6，本发明还提供一种运输车1，包括车体20、车轮30、悬挂架40、平衡臂50以及液压系统10，车轮30和悬挂架40均与车体20机械连接，车轮30用于车体20的移动。悬挂架40可以用于转向。平衡臂50铰接于车轮30和悬挂架40之间。液压系统10中的气液复合悬挂缸100安装于悬挂架40和平衡臂50之间，具体而言，缸体120靠近第一油腔122的一端与平衡臂50铰接，活塞杆130与悬挂架40铰接。
运输车1还包括信号连接的控制器102和倾角仪103，倾角仪103用于检测运输车1的倾角，控制器102还与比例换向阀12信号连接，控制器102用于根据倾角仪103检测到的倾角控制至少一个比例换向阀12的方向以及开口，从而通过控制至少一个气液复合悬挂缸100的活塞杆130的伸出量而调整运输车1的倾角。具体地，运输车1设置有预设倾角，当倾角仪103检测到的倾角位于预设倾角范围之外，控制器102发出控制信号，比例换向阀12根据控制信号切换方向以及开口，以控制多个气液复合悬挂缸100的缸体120活塞的移动，从而调整运输车1的倾角，当运输车1的倾角位于预设倾角范围内，控制器102停止发出控制信号。
控制器102还与压力传感器18信号连接，控制器102可以根据压力传感器18检测到的压力值发出控制信号，比例换向阀12根据该控制信号换向，以带动活塞杆130移动。
请参阅图3至图5，以下对运输车1的悬挂模式进行说明：
当运输车1的车体20需要抬高时，电磁球阀16得电，液压泵11由伺服电机14驱动向系统输送压力油，压力传感器18检测系统压力，控制器102根据压力传感器18检测到的第一压力值发出第一控制信号，比例换向阀12b端的开关根据第一控制信号闭合，b端的电磁铁通电，比例换向阀12切换到b端，液压油从第一油腔122进入气液复合悬挂缸100,压力油经单向阀113和阻尼器111进入第二油腔132并推动浮动活塞134压缩气腔136内的气体使压力升高,当油气压力超过车的负载时活塞杆130伸出，推动车体20升高。
当运输车1的车体20需要降低时，控制器102根据压力传感器18检测到的第二压力值发出第二控制信号，比例换向阀12a端的开关根据第二控制信号闭合，a端的电磁铁通电，比例换向阀12切换到a端，液压油从有杆腔124进入气液复合悬挂缸100，活塞杆130收回，车体20下降。通过对液压系统10的每个比例换向阀12独立调整，可以控制每个气液复合悬挂缸100的活塞杆130的伸缩，实现根据不同路况调节车体20升降和行车姿态，因此提升了运输车1的承载能力和越障性能，扩大了运输车1的应用范围。
以下对运输车1的调平模式进行说明：
当需要保持运输车1的车体20基本水平时，电磁球阀16得电，液压泵11由伺服电机14驱动向系统输送压力油，倾角仪103检测运输车1的倾角，当检测到的倾角位于预设倾角范围之外，控制器102发出控制信号，比例换向阀12根据控制信号切换方向以及开口，以控制多个气液复合悬挂缸100的缸体120活塞的移动，从而调整运输车1的倾角。当运输车1的倾角位于预设倾角范围内，控制器102停止发出控制信号，运输车1上的执行机构即可进入作业状态。因此该运输车1能适应较高精度应用的需求，如瓷砖铺贴等应用场景。
综上，本实施例的运输车1采用气液悬挂复合缸作为悬挂缓冲装置，且气液复合悬挂缸100应用液压系统10，可以根据地面情况自主调整伸缩，实现运输车1的车体20的平衡，保证每个驱动轮足够的对地压力和优秀的过坎能力，提升了运输车1的负载能力和地形适应能力以及越障能力。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
1.一种气液复合悬挂缸，其特征在于，包括：
缸体；
缸体活塞，设置于所述缸体内以在所述缸体内形成第一油腔和有杆腔，所述缸体活塞内并排设置有单向阀和阻尼器；及
活塞杆，固定连接于所述缸体活塞远离所述第一油腔的一侧并延伸出所述有杆腔外，所述活塞杆内具有第二油腔、浮动活塞和气腔，所述浮动活塞可移动地阻隔在所述第二油腔和所述气腔之间，所述阻尼器允许所述第一油腔和所述第二油腔双向连通，所述单向阀选择性地允许所述第一油腔单向连通所述第二油腔。
2.根据权利要求1所述的气液复合悬挂缸，其特征在于，所述阻尼器包括第一阻尼和第二阻尼，所述第一阻尼和所述第二阻尼并排设置，所述第一阻尼和所述第二阻尼均允许所述第一油腔和所述第二油腔双向连通。
3.根据权利要求2所述的气液复合悬挂缸，其特征在于，所述第一阻尼是固定阻尼，所述第二阻尼是可变液阻。
4.根据权利要求1所述的气液复合悬挂缸，其特征在于，所述气腔内预充有惰性气体。
5.一种液压系统，其特征在于，包括液压泵、至少一个比例换向阀以及至少一个如权利要求1-4任一项所述的气液复合悬挂缸，所述液压泵用于向所述气液复合悬挂缸提供压力油，所述比例换向阀连接于所述液压泵和所述气液复合悬挂缸之间的连通管路上，用于控制所述活塞杆的伸出量。
6.根据权利要求5所述的液压系统，其特征在于，所述液压系统还包括至少两个液控单向阀，每个所述比例换向阀和所述气液复合悬挂缸之间并联有两个所述液控单向阀，分别连接于所述气液复合悬挂缸的第一油腔和所述比例换向阀之间以及所述气液复合悬挂缸的有杆腔和所述比例换向阀之间。
7.根据权利要求5所述的液压系统，其特征在于，所述液压系统还包括压力补偿器，所述压力补偿器连接于所述液压泵和所述比例换向阀之间的连通管路上。
8.根据权利要求7所述的液压系统，其特征在于，所述液压系统还包括溢流阀、电磁球阀和压力传感器，所述溢流阀、所述电磁球阀和所述压力传感器依次连接于所述液压泵和所述压力补偿器之间，所述溢流阀和所述电磁球阀还与所述液压系统的回油路相连通，所述压力传感器用于检测所述液压系统的压力值。
9.一种运输车，其特征在于，包括车轮、悬挂架、平衡臂以及如权利要求5-8任一项所述的液压系统，所述平衡臂铰接于所述车轮和所述悬挂架之间，所述液压系统中的所述气液复合悬挂缸安装于所述悬挂架和所述平衡臂之间。
10.根据权利要求9所述的运输车，其特征在于，所述运输车还包括信号连接的倾角仪和控制器，所述倾角仪用于检测所述运输车的倾角，所述控制器用于根据检测到的倾角控制所述至少一个比例换向阀的方向以及开口度，从而通过控制所述至少一个气液复合悬挂缸的活塞杆的伸出量而调整所述运输车的倾角。
技术总结