CN106507744B - 多自由度牵引装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种多自由度牵引装置，包括外壳(2)、牵引钩(3)、伸缩控制装置(6)和摆动限位装置(1)。外壳(2)中部的两个轴套分别套装在车架(10)上、下架上的两个支座(5)的凸台上；牵引钩(3)的牵引轴依次穿过装在外壳(2)腔体内的前套环(4)、减振弹簧(9)及伸缩控制装置(6)的后套环(17)的内筒；拉杆(11)穿过位于外壳(2)上的耳片及裙板，通过销轴与耳环(12)连接在“Z”形杠杆(13)的一端；摆动限位装置(1)通过定位销支座(25)固定在车架(10)上，并使定位销(27)下端落入外壳(2)的定位槽中。本发明通过伸缩控制装置(6)和摆动限位装置(1)实现了多自由度牵引，使汽车挂接被牵引装备时无需多次回车，即可实现快速挂接。

Description

多自由度牵引装置

一、技术领域

本发明涉及车辆牵引，具体是一种多自由度牵引装置。

二、背景技术

现用于车辆的牵引装置大多数为单自由度，即牵引钩主轴穿过牵引装置的外壳，两者之间形成间隙配合；牵引钩主轴的尾部装有开槽螺母，用于限制牵引钩轴向自由运动；外壳通过螺栓固定在车架上，使牵引钩只能绕牵引钩轴线转动。这样，汽车在挂接牵引装备时，由于车回不到合适的位置而使牵引钩难以挂上牵引装备，汽车需要多次反复的回车，费时费力。

三、发明内容

为克服现有技术中存在的需要多次反复的回车才能使牵引钩挂上牵引装备的不足，本发明提出了一种多自由度牵引装置。

本发明包括牵引钩和外壳，还包括有伸缩控制装置和摆动限位装置，并且：

外壳中部圆周上的两个轴套分别套装在固定于上、下车架上的两个支座的支撑凸台上；牵引钩的牵引轴依次穿过装在外壳腔体内的前套环、减振弹簧及伸缩控制装置的后套环的内筒，装上牵引钩螺母并固定；拉杆依次穿过外壳上的耳片及裙板，通过销轴与耳环连接“Z”形杠杆的一端；摆动限位装置通过定位销支座裙板上的连接孔固定在车架上，并使定位销下端落入外壳的定位槽中；

摆动限位装置包括定位销、定位销弹簧、定位销支座、上盖、手环及销轴；定位销一端与外壳上的定位槽间隙配合，另一端穿过定位销支座和上盖，嵌装在手环的夹板之间，并通过销轴固定；

伸缩控制装置包括后套环、两个传动轴、两个半圆键、两个抱爪、“L”形杠杆、杠杆簧销、杠杆弹簧和“Z”形杠杆，两个抱爪的弧形块内弧面相对分别装入两个抱爪安装座中；装入半圆键的两个传动轴分别依次穿过两个抱爪安装座的圆轴孔、两个抱爪连接块的通孔和“Z”形杠杆及“L”形杠杆上的方形通孔，并使“L”形杠杆一端的圆柱体与“Z”形杠杆的圆弧形叉环相配合；两个开口销分别装入两个传动轴端头的销孔内；杠杆弹簧两端的挂钩分别挂在两个杠杆簧销上的圆形凹槽内；

外壳中部圆周上对称的有一对贯通筒壁的圆孔而形成的轴套；外壳筒体圆周中部耳片和筒体底部裙板上分别有同轴的安装通孔；在外壳筒体一端圆周表面上有圆弧形限位平板，该限位平板的中心线与轴套同轴，限位板中部有定位凹槽，平板两端有夹角等于60度的限位凸台。

本发明的第一个自由度是这样实现的：由于外壳上的两个轴套分别套装在固定于上、下车架上的两个支座的凸台上；摆动限位装置通过定位销支座裙板上的连接孔固定在车架上，并使定位销下端落入外壳的定位槽中；提起手环，定位销从定位槽中脱出，这样就实现了牵引装置整体绕支撑凸台的轴线旋转，并使旋转的角度控制在60度的范围内。

本发明的第二个自由度是这样实现的：牵引钩的牵引轴依次穿过装在外壳腔体内的前套环、减振弹簧及伸缩控制装置的后套环的内筒。由于牵引钩的牵引轴与前套环和后套环均为滑动配合，因此牵引钩的牵引轴可绕牵引轴的轴线360度旋转。

本发明的第三个自由度是这样实现的：牵引钩的牵引轴穿过伸缩控制装置后装上牵引钩螺母，则抱爪卡住牵引钩螺母限制牵引钩沿牵引钩轴线的运动。由于“Z”形杠杆的一端通过耳环与销轴连接拉杆，当手力拉动拉杆时，“Z”形杠杆转动，“Z”形杠杆的圆弧形叉环拨动“L”形杠杆向另一方转动，使两个传动轴各自通过半圆键带动两个抱爪向相反的方向转动，使两个抱爪张开，牵引钩螺母摆脱束缚，使牵引钩可沿其牵引轴方向手力拉出，牵引钩则实现了轴向直线运动。

使用本发明的汽车在挂接被牵引装备时汽车无需多次回车，只需使牵引钩到达牵引位置附近，即可实现人力操作多自由度牵引装置，实现快速挂接。当汽车挂接好被牵引装备后行驶过程中，还可以实现自动回位功能及缓冲汽车和挂车的冲击。

四、附图说明

下面结合附图和本发明的实施方式作进一步详细说明。

图1为多自由度牵引装置的主视图；

图2为多自由度牵引装置的俯视图；

图3为多自由度牵引装置的轴侧图；

图4为图1的A向视图；

图5为伸缩控制装置装配示意图；

图6为传动轴零件主视图；

图7为传动轴零件附视图；

图8为抱爪零件主视图；

图9为抱爪零件左视图；

图10为“L”形杠杆轴侧图；

图11为“L”形杠杆主视图；

图12为“Z”形杠杆轴侧图；

图13为“Z”形杠杆主视图；

图14为后套环俯视图；

图15为后套环主视图；

图16为摆动控制装置装配示意图；

图17为定位销支座主视图；

图18为定位销支座俯视图；

图19为外壳轴侧图；

图20为后盖板轴侧图；

图21为前套环零件示意图；

图22为支座轴侧图；

图23为后盖轴侧图；

图24为牵引钩螺母左视图；

图25为牵引钩螺母主视图；

图26为牵引钩零件示意图。其中：

1.摆动限位装置 2.外壳 3.牵引钩 4.前套环

5.支座 6.伸缩控制装置 7.后盖 8.后盖板

9.减振弹簧 10.车架 11.拉杆 12.耳环

13.“Z”形杠杆 14.牵引钩螺母 15.“L”形杠杆 16.抱爪

17.后套环 18.杠杆弹簧 19.传动轴 20.半圆键

21.杠杆簧销 22.销轴 23.手环 24.上盖

25.定位销支座 26.定位销弹簧 27.定位销

五、具体实施方式

本实施例是一种可实现汽车对被牵引装备快速挂接的多自由度牵引装置，包括外壳2、牵引钩3、伸缩控制装置6及摆动限位装置1。其中牵引钩3见图26，为按GJB196-86选用的8.0t或18.0t牵引钩，其牵引轴为两段阶梯轴，其末段较细，该轴末端被加工成螺栓，并在其径向开有一销孔。

图19为外壳2的轴侧图。外壳2为薄壁筒体，其一端底部有一裙板，另一端有底，且底部开有中心孔，该中心孔的内径大于前套环4内筒的外径；裙板上有6个连接孔和一个用于安装拉杆11的通孔。外壳2中部圆周上对称的有一对贯通筒壁的圆孔形成的轴套。轴套与固定在车架10的上、下架的两个支座5的轴滑动配合；薄壁筒体圆周中部有一与筒体相垂直的耳片，该耳片上开有一个与底部裙板上拉杆孔同轴的贯通孔；在外壳2筒体另一端圆周表面上，有一圆弧形光滑平板，该平板的中心线与轴套同轴，其宽度稍大于定位销27下端的直径；限位板外圆弧顶与筒体端面平齐，限位板中部有一与定位销27下端平面配合的定位凹槽，平板两端有限位凸台，并且该两端限位凸台之间的夹角等于60度。

图16为摆动限位装置1的装配示意图。摆动限位装置1包括定位销27、定位销弹簧26、定位销支座25、上盖24、手环23及销轴22。

定位销27为实心圆柱体，其外形为阶梯状，其中直径较大一端两侧对称的外表面被加工成为与外壳2上的定位槽间隙配合的配合平面，并且端面光滑，可在外壳2上的光滑平板上滑动；定位销27另一端两侧对称的外表面亦被加工成为与手环23的两夹板配合的平面，形成扁平的连接杆，并在与平面垂直的方向上开有连接销孔；定位销27两端的配合平面均相互平行。

定位销支座25见图17和图18，为空心圆柱体，其内径略大于定位销27的最大外径，其长度应大于定位销27销孔轴线到阶梯面的距离；定位销支座25筒壁一端的端头上均布有4个螺纹连接孔；定位销支座25的下部有矩形裙板，该裙板四周有连接孔用于固定在车架10上。上盖24为中心有通孔的圆形板件，该通孔与定位销27扁平连接杆为间隙配合，上盖表面有与定位销支座25对应的连接孔，通过螺栓固定在定位销支座25上端面。手环23由两夹板和手柄组成，夹板上有相互对应的销轴孔，两夹板之间的宽度略大于定位销27扁平连接杆的厚度；两夹板与上盖24接触的下表面为凸轮面，以保证在提起手柄的同时，夹板体在上盖24上滚动，起到凸轮的作用，使定位销27被抬起。

摆动限位装置1的装配过程：将定位销弹簧26套装在定位销27的扁平连接杆上，并使连接杆通过定位销支座25，穿过上盖24中心的通孔，嵌入手环21的两个夹板之间，通过销轴22固定在一起。

图5是伸缩控制装置6的装配示意图。伸缩控制装置6包括后套环17、传动轴19、半圆键20、抱爪16、杠杆簧销21、杠杆弹簧18、“L”形杠杆15和“Z”形杠杆13。其中后套环17见图14和图15，为平底双层圆筒且底部有两个抱爪安装座；外筒的外圆周和外壳2内壁形成滑动配合，内、外筒之间的环形空腔用于安装减震弹簧9，内筒中心为台阶状通孔，形成了限位平台；直径较小的孔径与牵引钩3的牵引轴的直径较小段轴外径为滑动配合，引导牵引钩3的牵引轴；直径较大的孔径稍大于牵引钩螺母14的外径；在后套环17底部的两个抱爪安装座由相互平行的四个耳片组成，每两个正对的耳片组成一个抱爪安装座，并且两个正对的耳片有等径同轴的圆孔，圆孔与传动轴19为滑动配合；两个抱爪安装座同侧的两个耳片圆孔均有安装半圆键20的工艺槽。

抱爪16有两个，见图8和图9；抱爪16为整体加工而成，包括圆柱形的连接块和圆弧形的爪体，弧形块的轴线与连接块中心通孔的轴线相互垂直；圆弧形的爪体两侧面均为平行的平面，内弧面曲率同牵引钩3的直径较小段牵引轴的曲率，圆柱形连接块的高度要满足装在抱爪安装座内；圆弧形爪体的外弧面与圆柱形连接块的外侧圆周过渡联接，并且靠近连接块一侧的内弧面被加工成锥面；圆柱形的连接块内侧被加工为平面，其延伸面与圆弧形的爪体有锥面的一侧的侧表面相联并垂直；圆柱形连接块轴向有一与传动轴19滑动配合的通孔，并且该通孔的内圆上有一与半圆键20配合的矩形键槽。

“L”形杠杆15为平板体，见图10和图11；其中“L”形两端均为圆形，其中一端开有与杠杆簧销21过盈配合的圆孔，另一端与“Z”杠杆13的圆弧形叉环滑动配合；“L”形转角处加工有贯通方孔，用于与传动轴19的方轴间隙配合。

“Z”形杠杆13为平板体，见图12和图13；一转角处开有与杠杆簧销21过盈配合，另一转角处开有与传动轴19的方轴间隙配合的方形贯通孔；方形贯通孔一端的端部为圆弧形叉体，该叉体的内弧面与“L”形杠杆的一端滑动配合，另一端部开有一贯通圆销孔，用于连接拉杆11。

传动轴19有两个，见图6和图7，起连接传动作用，其外形为阶梯形，一端为限位凸台，另一端为径向开有销孔的圆轴；传动轴19的中部为与抱爪安装座圆孔和抱爪连接块中心通孔滑动配合的圆轴，圆轴上与抱爪16连接块通孔上矩形键槽对应的位置加工有一个用于安装半圆键20的键槽；两段圆轴中间还有一段方轴，分别用于与“Z”形杠杆13和“L”形杠杆15上的方形通孔配合。

杠杆簧销21有两个，为周向开有一圆形凹槽的实心圆柱体。杠杆弹簧18为拉伸弹簧，在该杠杆弹簧18的两端有挂钩，并且挂钩方向相反。

伸缩控制装置6的装配过程：将两个抱爪16圆弧形的爪体内弧面相对分别装入后套环17上的抱爪安装座中，使抱爪16的连接块的通孔与抱爪安装座的圆孔重合；将装入半圆键20的传动轴19依次分别穿过两个抱爪安装座的圆轴孔、两个抱爪16连接块的通孔和“Z”形杠杆13及“L”形杠杆15上的方形通孔，并使“L”形杠杆15一端与“Z”形杠杆13圆弧形叉环相配合；将两个销轴分别装入两个传动轴19的销孔内，以防止两个杠杆的脱落；将杠杆弹簧18两端的挂钩分别挂在两个杠杆簧销21上的圆形凹槽内。

本实施例还包括拉杆11、耳环12、支座5及牵引钩螺母14。拉杆11为“L”形金属圆杆，拉杆11长杆端的端部为长方体，上开一贯通连接孔。耳环12有两个，为开有两个销轴孔的平板。支座5有两个，见图22，且结构为底板中心直立一圆形凸台，圆形凸台与外壳2的轴套为滑动配合；底板上有连接孔用于固定在支架10上。牵引钩螺母14为开槽螺母，见图24和图25；螺母顶端被加工成锥面，与抱爪16圆弧形爪体内弧面的锥面相配合。后盖7(见图23)固定在后盖板8(见图20)上，用于密封伸缩控制装置6，并起到防尘保护作用。

前套环4为双层圆筒，见图21；其中外筒在内筒腰部且外筒的筒底面与内筒外壁相联；外筒筒壁与内筒筒壁之间形成环形空腔，用于安装减震弹簧9；外筒与外壳2的内腔为滑动配合；内筒引导牵引钩3直径较大的一段牵引轴。

图1-图4为各部件的组装关系图。将外壳2的两轴套分别套在固定在车架10上、下架上的两个支座5的圆形凸台上；牵引钩3的牵引轴依次穿过装在外壳2腔体内的前套环4、减振弹簧9及后套环17的内筒，在牵引轴末端装上牵引钩螺母14并用开口销固定，则牵引钩螺母14被抱爪16卡住；将拉杆11依次穿过位于外壳2上的耳片及裙板，通过销轴与耳环12连接在“Z”形杠杆13的一端。将摆动限位装置1通过定位销支座25裙板上的连接孔固定在车架10上，保证定位销27下端落入外壳2的定位槽中。

本实施例的工作原理：由于牵引钩3的牵引轴与前套环4及后套环17均为滑动配合，因此在挂接被牵引装备时能够用手力使牵引钩3绕牵引轴线作360度的转动；当提起手环23使定位销27从外壳2的定位槽中脱出后，定位销27的下端面可在外壳2的圆弧形平板上滑动，进而实现外壳2、牵引钩3及伸缩控制装置6整体绕上、下支座5的凸台轴线作60度左右摆动。当手力拉动拉杆11使“Z”形杠杆13转动时，通过“Z”形杠杆13的圆弧形叉环拨动“L”形杠杆15向另一方转动，使两个传动轴19各自通过半圆键20带动两个抱爪16向相反的方向转动，使两个抱爪16张开，牵引钩螺母14摆脱束缚，牵引钩3可沿其主轴方向手力拉出，其拉出量是牵引钩螺母14至后套环17内筒的限位平台处的距离，牵引钩螺母14运动长度可达110mm，牵引钩3则实现了轴向直线运动。这样，本实施例实现了既能够绕牵引钩3的牵引轴做360度转动，也能够沿牵引钩3的牵引轴做直线运动，还能够相对车架做左右60度范围的摆动。

本实施例还具有自动回位功能：当汽车运行导致牵引装置摆动时，定位销27在摆动限位装置1内部定位销弹簧26的作用下自动卡入外壳2的定位槽内，限制牵引装置摆动；当汽车运行中牵引钩3向前窜动时，尾部带锥面的牵引钩螺母14将两个抱爪16顶开回归原始位置，抱爪16即在杠杆弹簧18的作用下回位，将牵引钩3卡住，限制牵引钩3自由串动。牵引装置通过套装在前套环4和后套环17环形空间内的减震弹簧9，有效缓和汽车和挂车之间的冲击。

Claims (10)

1.一种多自由度牵引装置，包括牵引钩(3)和外壳(2)，其特征在于还包括伸缩控制装置(6)和摆动限位装置(1)，并且：

a.外壳(2)圆周上的两个轴套分别套装在固定于上、下车架(10)上的两个支座(5)的凸台上；牵引钩(3)的牵引轴依次穿过装在外壳(2)腔体内的前套环(4)、减振弹簧(9)及后套环(17)的内筒，在牵引轴末端装上牵引钩螺母(14)并用开口销固定；拉杆(11)依次穿过外壳(2)上的耳片及裙板，通过销轴与耳环(12)连接“Z”形杠杆(13)的一端；摆动限位装置(1)通过定位销支座(25)裙板上的连接孔固定在车架(10)上，并使定位销(27)下端落入外壳(2)的定位槽中；

b.摆动限位装置(1)包括定位销(27)、定位销弹簧(26)、定位销支座(25)、上盖(24)、手环(23)及销轴(22)；定位销(27)一端与外壳(2)上的定位槽间隙配合，另一端穿过定位销支座(25)和上盖(24)，嵌装在手环(23)的夹板之间，并通过销轴(22)固定；

c.伸缩控制装置(6)包括后套环(17)、两个传动轴(19)、两个半圆键(20)、两个抱爪(16)、“L”形杠杆(15)、杠杆簧销(21)、杠杆弹簧(18)和“Z”形杠杆(13)，两个抱爪(16)的弧形块内弧面相对分别装入两个抱爪安装座中；装有半圆键(20)的两个传动轴(19)分别依次穿过两个抱爪安装座的圆孔、两个抱爪(16)连接块的通孔和“Z”形杠杆(13)及“L”形杠杆(15)上的方形通孔，并使“L”形杠杆(15)一端的圆柱体与“Z”形杠杆(13)的圆弧形叉体相配合；两个开口销分别装入两个传动轴(19)端头的销孔内；杠杆弹簧(18)两端的挂钩分别挂在两个杠杆簧销(21)上的圆形凹槽内。

2.如权利要求1所述的多自由度牵引装置，其特征在于外壳(2)为薄壁筒体，其一端底部有一裙板，裙板上有6个连接孔和一个用于安装拉杆(11)的通孔；筒体中部对称的有一对由贯通筒壁的圆孔而形成的轴套；筒体上还有一个开有通孔的耳片并且该通孔和底部裙板上安装拉杆(11)的通孔同轴；外壳(2)的另一端有底，且底部开有中心孔，在这一端圆周表面上有圆弧形光滑平板，该平板的中心线与轴套同轴，平板中部有定位槽，平板两端有限位凸台，该限位凸台之间的夹角为60度。

3.如权利要求1所述的多自由度牵引装置，其特征在于后套环(17)为平底双层圆筒且底部有两个抱爪安装座；外筒的外圆周和外壳(2)内壁为滑动配合，内、外筒之间的环形空腔用于安装减震弹簧(9)，内筒中心为台阶状通孔，形成了限位平台；直径较小的孔径与牵引钩(3)的牵引轴的末段轴外径为滑动配合，引导牵引钩(3)的牵引轴；直径较大的孔径稍大于牵引钩螺母(14)的外径；后套环(17)底部的两个抱爪安装座由相互平行的四个耳片组成，每两个正对的耳片组成一个抱爪安装座，并且两个正对的耳片有等径同轴的圆孔，圆孔与传动轴(19)为滑动配合；两个抱爪安装座同侧的两个耳片圆孔均有安装半圆键(20)的工艺槽。

4.如权利要求1所述的多自由度牵引装置，其特征在于摆动限位装置(1)中的定位销(27)为实心圆柱体，其外形为阶梯状，其中一端两侧对称的外表面被加工成为与外壳(2)上的定位槽间隙配合的配合平面；定位销(27)的另一端两侧对称的外表面亦被加工成为与手环(23)两个夹板配合的平面，形成扁平的连接杆并在其径向开有连接销孔；定位销支座(25)的下部有矩形裙板，该裙板上有连接孔；上盖(24)中心有通孔与定位销(27)扁平端间隙配合，上盖(24)表面有与定位销支座(25)对应的连接孔；手环(23)由两个夹板和手柄组成，两个夹板与上盖(24)接触的下表面为凸轮面，两个夹板之间的宽度略大于定位销(27)连接杆的厚度。

5.如权利要求1所述的多自由度牵引装置，其特征在于伸缩控制装置(6)中的抱爪(16)有两个，包括连接块和弧形块，为整体加工而成；弧形块的轴线与连接块中心通孔的轴线相互垂直；弧形块的外弧面与连接块的外缘过渡连接，内弧面曲率同牵引钩(3)的末段牵引轴的曲率，靠近连接块一侧被加工成锥面。连接块的内缘为平面，其延伸面与弧形块有锥面一侧的侧表面连接并垂直；连接块中心有一与传动轴(19)滑动配合的通孔，并且该通孔的内圆上有一与半圆键(20)配合的矩形键槽。

6.如权利要求1所述的多自由度牵引装置，其特征在于前套环(4)为双层圆筒，其中外筒在内筒腰部且筒底平面与内筒外壁相联；外筒筒壁与内筒筒壁之间形成环形空腔；外筒与外壳(2)的内腔为滑动配合；内筒引导牵引钩(3)直径较大的一段牵引轴。

7.如权利要求1所述的多自由度牵引装置，其特征在于伸缩控制装置(6)中的“L”形杠杆(15)为平板体，其中“L”形两端均为圆形，其中一端开有与杠杆簧销(21)过盈配合的圆孔，另一端与“Z”杠杆(13)的圆弧形叉环滑动配合；“L”形转角处加工有贯通方孔，用于与传动轴(19)的方轴间隙配合。

8.如权利要求1所述的多自由度牵引装置，其特征在于伸缩控制装置(6)中的“Z”形杠杆(13)为平板体，一转角处开有与杠杆簧销(21)过盈配合的圆形贯通孔，另一转角处开有与传动轴(19)的方轴间隙配合的方形贯通孔；方形贯通孔一端的端部为圆弧形叉体，该叉体的内弧面与“L”形杠杆(15)的一端滑动配合，另一端部开有一贯通圆销孔，用于连接拉杆(11)。

9.如权利要求1所述的多自由度牵引装置，其特征在于伸缩控制装置(6)中的传动轴(19)的外形为阶梯形，一端有限位凸台；传动轴(19)的另一端部为圆形轴体，其径向有销孔；传动轴(19)的中部为与抱爪安装座圆轴孔和抱爪连接块中心通孔相配合的圆形轴体，并且传动轴(19)与抱爪安装座滑动配合；传动轴(19)的中部圆形轴体上与抱爪(16)连接块通孔上矩形键槽对应的位置加工有一个用于安装半圆键(20)的键槽；传动轴(19)两段圆形轴体中间还有一段方形轴体，分别用于与“Z”形杠杆(13)和“L”形杠杆(15)上的方形通孔配合。

10.如权利要求1所述的多自由度牵引装置，其特征在于牵引钩螺母(14)顶端为锥面，该锥面与抱爪(16)弧形块一侧的锥面相配合。