CN103692854A - 汽车备胎自动更换系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽车备胎自动更换系统，其包括有车架、安装于车架上的备胎的夹持与移出机构、轮胎的移位机构以及智能扳手，其中，该夹持与移出机构安装于车架上侧，该移位机构安装于车架下侧，该车架上设置有一连接杆，上述智能扳手安装于该连接杆上。藉此，通过利用夹持与移出机构实现备胎的水平移出和翻转，利用移位机构实现轮胎的搬运，利用扳手装置实现轮胎上螺母的拆装，从而，通过夹持与移出机构、移位机构和扳手装置的相互配合实现更换轮胎自动化，减少人力劳动，操作简单、快捷，能够满足人们行驶途中急需更换轮胎的需求，方便出行。

Description

汽车备胎自动更换系统

技术领域

本发明涉及汽车领域技术，尤其是指一种汽车备胎自动更换系统。

背景技术

目前，大多备胎只是应用在小型汽车上，需要人工手动拆卸和安装，并要求人员爬到车架上面或钻到车架底下进行备胎的装卸和安装，人工手动装卸装置成本较低，但是在人工操作时既耗时又耗力。此外，对于那些普通小轿车和小货车而言依靠人力可以完成，但是对于重型载重汽车的装卸和安装备胎就是个大问题。现在对一些大型机械设备的更换备胎是通过搬运车和相关机械设备进行拆卸和安装，此种只适用于汽车维修站和固定更换轮胎的地方，无法达到时效性，不能满足在行驶途中因需求及时更换备胎的效果。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种汽车备胎自动更换系统，其通过利用夹持与移出机构、移位机构和扳手装置的相互配合实现汽车更换轮胎自动化，减少人力劳动，操作简单、快捷，能够满足人们行驶途中急需更换轮胎的需求，方便出行。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种汽车备胎自动更换系统，其包括有车架、安装于车架上的备胎夹持与移出机构、轮胎移位机构以及智能扳手，其中，该备胎夹持与移出机构安装于车架上侧，该轮胎移位机构安装于车架下侧，该车架上设置有一连接杆，上述智能扳手安装于该连接杆上，换备胎时，智能扳手将轮胎上螺母拆卸下来，轮胎移位装置夹持住已拆掉螺母的轮胎将其移到一边，然后，备胎夹持与移出机构将备胎直立放于地面上，轮胎移位装置将备胎移动到智能扳手的连接架上，智能扳手将备胎装上，最后由轮胎移位装置把废旧轮胎搬运到备胎夹持与移出机构上。

作为一种优选方案：所述备胎夹持与移出机构包括驱动部、底板、两推杆和安装于底板上的两卡持部，其中，该卡持部可翻转式悬于底板上方，该两推杆分别与两卡持部下端连接，该驱动部包括第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸、第四液压缸、第一杆和第二杆，该第一液压缸底部固定于车架上，第一液压缸之缸轴与上述第一杆相连，该第二液压缸两端连接于第一杆和第二杆之间，该第三液压缸底部固定于第二杆上，第三液压缸之缸轴与上述两推杆相连，该第一杆和第二杆一端铰接，另一端分别与底板相连。

作为一种优选方案：所述卡持部为弧形。

作为一种优选方案：所述轮胎移位机构包括滑动部、伸缩部、推动部和夹持部，其中，该伸缩部连接于夹持部和推动部之间，该滑动部设置于推动部上端，并该滑动部可滑动式与上述车架连接。

作为一种优选方案：所述夹持部包括有轮胎夹板、连接板、第一圆柱销和第五液压缸，该连接板一端与轮胎夹板连接，另一端与连接板相连，该连接板及第五液压缸轴通过第一圆柱销形成铰接。

作为一种优选方案：所述伸缩部包括有两滑槽移动杆、两挡块、复数个第一伸缩杆和第二伸缩杆及第二圆柱销，该复数个第一伸缩杆分别与复数个第二伸缩杆依次由中部和端部通过第二圆柱销相铰接，相邻第一伸缩杆和第二伸缩杆之间展开呈菱形，上述两挡块分别可滑动式安装于滑槽移动杆之滑槽中，上述位于伸缩部两端的第一伸缩杆端部与该挡块相连。

作为一种优选方案：所述推动部为第六液压缸，该第六液压缸底部与车架相连，其轴端与位于伸缩部其中一端的挡块相连。

作为一种优选方案：所述智能扳手包括、定位盘、风动扳手、卡爪和持胎爪手，其中，该风动扳手轴端与定位盘相连，该风动扳手安装于定位盘偏离圆心处，该卡爪与风动扳手相连，该持胎卡爪环设于定位盘外侧。

作为一种优选方案：所述卡爪内设置有用于将螺母弹出的弹簧以及用于控制定位盘动作的行程开关。

作为一种优选方案：所述智能扳手上设置有判断螺母是否锁紧的扭力传感器，并设置有与该智能扳手相连用于输入不同旋转角度的人机交互界面。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，通过利用夹持与移出机构实现备胎的水平移出和翻转，利用移位机构实现轮胎的搬运，利用扳手装置实现轮胎上螺母的拆装，从而，通过夹持与移出机构、移位机构和扳手装置的相互配合实现更换轮胎自动化，并且，移位机构中的伸缩部采用直线运动伸缩方式，避免了由车底运动出来路径的复杂性和干涉，提高了其移动稳定性，此外，为实现螺母拆装的自动化，对已拆下螺母的存储采用的是将其压入卡手内（如同手枪子弹梭子的原理），并且在需要取出螺母进行安装时能够由卡手腔内的弹簧使其自动压出，设计新颖，操作简单，方便，能够满足人们行驶途中急需更换轮胎的需求，方便出行。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。

附图说明

图1为本发明之初始位置主视示意图；

图2为本发明之初始位置俯视示意图；

图3为本发明之备胎夹持和移出机构及轮胎移位机构左视示意图；

图4为本发明之展开位置的主视示意图（不含智能扳手）；

图5为本发明之展开位置的俯视示意图（不含智能扳手）；

图6为本发明之展开位置的左视示意图（不含智能扳手）；

图7为本发明之智能扳手左视示意图；

图8为本发明之智能扳手的立体示意图；

图9为本发明之备胎夹持和移出机构结构示意图；

图10为本发明之轮胎移位机构示意图；

图11为本发明之智能扳手总体结构示意图；

图12为本发明之智能扳手局部示意图；

图13为本发明之行程开关原理示意图。

附图标识说明：

1、车架                       2、夹持与移出机构

3、移位机构                   4、连接杆

5、智能扳手                   6、焊接板

7、第一液压缸                 8、第一杆

9、第二杆                     10、第二液压缸

11、第三液压缸                12、第四液压缸

13、推杆                      14、底板

15、卡持部                    16、连接架

17、轮胎夹板                  18、连接板

19、第一圆柱销                20、第五液压缸

21、内六角螺钉                22、滑槽移动杆

23、挡块                      24、第一伸缩杆

25、第二伸缩杆                26、第二圆柱销

27、滑动部                    28、第六液压缸

29、定位盘                    30、风动扳手

31、卡爪                      32、弹簧

33、持胎爪手                  34、行程开关

a、驱动部                     b、伸缩部

c、推动部                     d、夹持部

具体实施方式

本发明如图1至图13所示，一种汽车备胎自动更换系统包括车架1、备胎夹持与移出机构2、轮胎移位机构3以及智能扳手5，其中：

该车架1上设置有用于安装智能扳手5的连接杆4。

该备胎夹持与移出机构2用于备胎的夹持与移出，其安装于车架1的上侧，该夹持与移出机构2包括驱动部a、底板14、两推杆13和安装于底板14上的两弧形卡持部15，其中，该卡持部15可翻转式悬于底板14上方，该两推杆13分别与两卡持部15下端连接，该驱动部a包括第一液压缸7、第二液压缸10、第三液压缸11、第四液压缸12、第一杆8和第二杆9，该第一液压缸7底部固定于车架1上，第一液压缸7之缸轴与上述第一杆8相连，该第二液压缸10两端连接于第一杆8和第二杆9之间，该第三液压缸11底部固定于第二杆9上，第三液压缸11之缸轴与上述两推杆13相连，该第一杆8和第二杆9一端铰接，该铰接端与第三液压缸11之缸轴相连，该第一杆8和第二杆9另一端分别与卡持部15相连。

该轮胎移位机构3用于轮胎的移位，其安装于车架1下侧，该移位机构3包括有滑动部27、伸缩部b、推动部c和夹持部d，其中，该伸缩部b连接于夹持部d和推动部c之间，该滑动部27设置于推动部上端，该滑动部27可滑动式与上述车架1连接；该伸缩部b包括有两滑槽移动杆22、两挡块23、复数个第一伸缩杆24和第二伸缩杆25及第二圆柱销26，该复数个第一伸缩杆24分别与复数个第二伸缩杆25依次由中部和端部通过第二圆柱销26相铰接，相邻第一伸缩杆24和第二伸缩杆25之间展开呈菱形，上述两挡块23分别可滑动式安装于滑槽移动杆22之滑槽中，上述位于伸缩部b两端的第一伸缩杆24端部分别与挡块23相连；该推动部c为第六液压缸28，该第六液压缸28底部与车架1相连，其轴端与位于伸缩部b其中一端的挡块23相连；该夹持部d包括有轮胎夹板17、连接板18、第一圆柱销19和第五液压缸20，该连接板18一端与轮胎夹板17连接，另一端与连接板18相连，该连接板18及第五液压缸20轴通过第一圆柱销19形成铰接；该轮胎移位机构3实现的是搬运轮胎的过程，为实现此机构从车底运动出来避免其运动路径的复杂或产生干涉，采用直线运动伸缩机构可以大大提高其性能；机构前端是一个有两片挡手组成的约束机构可以实现对轮胎在地面上滚动前进或后退，还可进行夹持搬运。

该智能扳手5安装于上述车架1之连接杆4上，其包括有定位盘29、风动扳手30、卡爪31和持胎爪手33，其中，该风动扳手30轴端与定位盘29相连，该风动扳手30安装于定位盘29偏离圆心处，该卡爪31与风动扳手30相连，于该卡爪31内设置有用于将螺母弹出的弹簧32以及用于控制定位盘29动作的行程开关34；该持胎爪手33环设于定位盘29外侧，此外，于智能扳手5上设置有判断螺母是否锁紧的扭力传感器，并设置有与该智能扳手5相连用于输入不同旋转角度的人机交互界面。为了满足不同轮胎上螺母离旋转轴的距离，卡爪31可以在定位盘29上实现径向无级连续运动；为实现对第一个螺母拆装的定位，分别在定位盘29上和卡爪31上安装一个定位传感器带动卡爪31运动到准确定位位置和卡爪31与螺母的配合位置，后通过气动驱动来实现逆时针旋转拆卸和顺时针旋转安装的动作（安装时通过扭力传感器实现判断是否达到螺母的紧合度）；另外，驱动上述定位盘29转动的是步进电机，以达到高精度定位。

为满足不同汽车轮胎上螺母的数量，可以通过人机交互面板输入不同的最小旋转角度（比如：以十个螺母为例输入的角度则为36°）；为实现螺母拆装的自动化，对已拆下螺母的存储采用的是将其压入卡爪31腔内（如同手枪子弹梭子的原理），并且在需要取出螺母进行安装时能够由卡爪31腔内的弹簧32使其自动压出。

本发明原理如下：当换胎系统启动后，首先，连接杆4载着智能扳手5运动到指定位置，然后，智能扳手5上的两个持胎爪手33会紧紧地将轮胎夹持住，并在定位传感器的协助下卡爪31会在360/n（轮胎有n个螺母）的角度内寻找到能准确卡在第一个螺母上的位置，然后卡爪31将夹紧螺母进行逆时针旋转，当螺母触动行程开关34后，由定位盘29带动进行后退并顺时针旋转360/n度,重复以上操作将所有螺母拆下后并储存在卡爪31体内；

然后，启动轮胎移位机构3，先通过滑动部27将移位装置侧向移动到指定位置，由第六液压缸28带动挡块23于滑槽移动杆22之滑槽中移动，推动伸缩部向前伸，将轮胎夹板17移动到已拆除螺母的轮胎上并启动第五液压缸20推动轮胎夹板17将轮胎夹持住，移动到一边；

接下来，启动备胎夹持和移出机构2，先启动第一液压缸7将推杆13和卡持部15侧向移动到指定位置，再由第二液压缸10将推杆13和卡持部15直线移出，然后，在第四液压缸12的驱动下，将备胎由水平状态变为直立状态，第三液压缸11驱动推杆13将卡持部15由夹持状态变为松开状态，从而，使备胎直立的放在地面上；再次启动移位机构3，将备胎移动到智能扳手5的连接架16上，在定位传感器的协助下，在360°/n的角度内旋转至配合位置安装在汽车半轴上，启动智能扳手5通过两个持胎爪手33夹持住轮胎，由定位传感器将卡爪31准确对准第一个螺栓，启动行程开关34，并在弹簧32的推力下释放第一个螺母至卡爪31口将其顺时针紧固在对应螺栓上，扭力传感器判断是否达到紧固要求，当达到要求后再转动定位盘29到360°/n的角度，重复以上将第二个螺母拧紧，以此类推将剩余螺母依次安装上，再将持胎爪手33人工拆下；

最后由轮胎移位机构3把废旧轮胎搬运到备胎夹持与移出机构2上有卡持部15将轮胎夹紧，所有机构恢复最初状态，轮胎更换完毕。

本发明的设计重点在于，通过利用夹持与移出机构实现备胎的水平移出和翻转，利用移位机构实现轮胎的搬运，利用扳手装置实现轮胎上螺母的拆装，从而，通过夹持与移出机构、移位机构和扳手装置的相互配合实现更换轮胎自动化，并且，移位机构中的伸缩部采用直线运动伸缩方式，避免了由车底运动出来路径的复杂性和干涉，提高了其移动稳定性，此外，为实现螺母拆装的自动化，对已拆下螺母的存储采用的是将其压入卡手内（如同手枪子弹梭子的原理），并且在需要取出螺母进行安装时能够由卡手腔内的弹簧使其自动压出，设计新颖，操作简单，方便，能够满足人们行驶途中急需更换轮胎的需求，方便出行。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种汽车备胎自动更换系统，其特征在于：包括有车架、安装于车架上的备胎夹持与移出机构、轮胎移位机构以及智能扳手，其中，该备胎夹持与移出机构安装于车架上侧，该轮胎移位机构安装于车架下侧，该车架上设置有一连接杆，上述智能扳手安装于该连接杆上，换备胎时，智能扳手将轮胎上螺母拆卸下来，轮胎移位装置夹持住已拆掉螺母的轮胎将其移到一边，然后，备胎夹持与移出机构将备胎直立放于地面上，轮胎移位装置将备胎移动到智能扳手的连接架上，智能扳手将备胎装上，最后由轮胎移位装置把废旧轮胎搬运到备胎夹持与移出机构上。

2.根据权利要求1所述汽车备胎自动更换系统，其特征在于:所述备胎夹持与移出机构包括驱动部、底板、两推杆和安装于底板上的两卡持部，其中，该卡持部可翻转式悬于底板上方，该两推杆分别与两卡持部下端连接，该驱动部包括第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸、第四液压缸、第一杆和第二杆，该第一液压缸底部固定于车架上，第一液压缸之缸轴与上述第一杆相连，该第二液压缸两端连接于第一杆和第二杆之间，该第三液压缸底部固定于第二杆上，第三液压缸之缸轴与上述两推杆相连，该第一杆和第二杆一端铰接，另一端分别与底板相连。

3.根据权利要求2所述汽车备胎自动更换系统，其特征在于:所述卡持部为弧形。

4.根据权利要求1所述汽车备胎自动更换系统，其特征在于:所述轮胎移位机构包括滑动部、伸缩部、推动部和夹持部，其中，该伸缩部连接于夹持部和推动部之间，该滑动部设置于推动部上端，并该滑动部可滑动式与上述车架连接。

5.根据权利要求4所述汽车备胎自动更换系统，其特征在于:所述夹持部包括有轮胎夹板、连接板、第一圆柱销和第五液压缸，该连接板一端与轮胎夹板连接，另一端与连接板相连，该连接板及第五液压缸轴通过第一圆柱销形成铰接。

6.根据权利要求4所述汽车备胎自动更换系统，其特征在于:所述伸缩部包括有两滑槽移动杆、两挡块、复数个第一伸缩杆和第二伸缩杆及第二圆柱销，该复数个第一伸缩杆分别与复数个第二伸缩杆依次由中部和端部通过第二圆柱销相铰接，相邻第一伸缩杆和第二伸缩杆之间展开呈菱形，上述两挡块分别可滑动式安装于滑槽移动杆之滑槽中，上述位于伸缩部两端的第一伸缩杆端部与该挡块相连。

7.根据权利要求6所述汽车备胎自动更换系统，其特征在于:所述推动部为第六液压缸，该第六液压缸底部与车架相连，其轴端与位于伸缩部其中一端的挡块相连。

8.根据权利要求1所述汽车备胎自动更换系统，其特征在于:所述智能扳手包括、定位盘、风动扳手、卡爪和持胎爪手，其中，该风动扳手轴端与定位盘相连，该风动扳手安装于定位盘偏离圆心处，该卡爪与风动扳手相连，该持胎卡爪环设于定位盘外侧。

9.根据权利要求8所述汽车备胎自动更换系统，其特征在于:所述卡爪内设置有用于将螺母弹出的弹簧以及用于控制定位盘动作的行程开关。

10.根据权利要求8所述汽车备胎自动更换系统，其特征在于:所述智能扳手上设置有判断螺母是否锁紧的扭力传感器，并设置有与该智能扳手相连用于输入不同旋转角度的人机交互界面。

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