CN108001132B - 轮辋夹紧装置以及带有该装置的轮胎拆装机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轮辋夹紧装置，还涉及一种带有该夹紧装置的轮胎拆装机。该轮辋夹紧装置包括卡爪、滑块、上盘、连杆、小齿轮、大齿轮、轴、气缸,工作时，气缸直接驱动大齿轮转动，大齿轮进而驱动小齿轮转动，小齿轮通过连杆驱动所有滑块运动，实现对轮辋的夹紧。当滑块与上盘中心的距离减小时，气缸对大齿轮的驱动力矩逐渐减小，夹爪的夹紧力是夹爪径向位移的凹函数，夹紧力最大值出现在夹爪从中心向外位移最远处。本发明的各夹爪的夹紧刚度相同，夹紧力相同，且在一个圆周上，能够实现对轮辋的可靠夹紧。本发明的夹紧力在很大范围内随着被夹持轮辋直径减小而减小，能防止过大的夹紧力损伤轮辋。

Description

轮辋夹紧装置以及带有该装置的轮胎拆装机
技术领域
本发明属于轮辋夹紧技术领域，涉及一种轮辋夹紧装置，特别涉及一种通过夹持轮辋内周边或外周边来固定轮辋以便安装和拆卸汽车轮胎的装置，还涉及一种带有该夹紧装置的轮胎拆装机。
背景技术
轮胎拆装机用于安装和拆卸汽车轮胎，为汽车维修和保养必备设备。通常，轮胎拆装机包括机座，立柱、轮辋夹紧装置、轮辋转动装置，一个或多个操作工具。轮辋夹紧装置、轮辋转动装置和立柱都安装在机座上，操作工具安装在机座或立柱上。轮辋夹紧装置是在拆装轮胎过程中对轮辋进行夹紧固定的装置。轮辋转动装置是在拆装轮胎过程中使轮辋绕其中心轴线转动的装置。操作工具用于将轮胎装配到轮辋上和（或）将轮胎从轮辋上拆除。
通常，轮胎拆装机采用四爪式轮辋夹紧装置，即采用四个卡爪夹持轮辋内周边或外周边来固定轮辋。四爪式轮辋夹紧装置由四个卡爪、四个滑块、一个上盘、一个下盘、两个第一连杆、两个第二连杆和气缸等零部件组成。上盘沿径向开设四个周向均布的直线滑道，四个滑块分别装在直线滑道上，四个卡爪分别紧固在四个滑块上，下盘套在上盘上，并能绕上盘中心转动，一组相对的两个滑块通过销轴与气缸的两端直接连接，与气缸直接连接的这两个滑块分别通过一个第一连杆与下盘连接，下盘通过两个第二连杆与其余两个滑块连接。工作时，气缸直接驱动与之直接相连的一组滑块运动，该组滑块同时还通过第一连杆驱动下盘绕上盘转动，下盘转动时通过第二连杆驱动其余两个滑块运动，这样气缸就能够带动四个卡爪同步地朝向上盘中心或远离上盘中心移动，实现对轮辋的夹紧。
上述轮辋夹紧装置还存在不足。
例如，由于四个滑块中的两个与气缸直接连接，紧固在这两个滑块上的夹爪的夹紧刚度比较大，相反，没有与气缸直接连接的两个滑块需要借助于与气缸直接连接的滑块依次经过第一连杆、下盘和第二连杆才能传递气缸驱动力，紧固在这两个滑块上的卡爪的夹紧刚度比较小，由于夹紧刚度不同，气缸的驱动力不能均匀分配给四个卡爪。会产生四爪不在一个圆周上、夹紧时轮毂变形、夹紧不牢固等问题。夹紧时轮辋变形量过大不仅影响轮胎的拆装，还会对轮胎寿命产生不利影响。而为了防止夹紧不牢固，往往需要较大的夹紧力，这可能夹伤轮辋。
例如，在上述轮辋夹紧装置中，由于两个滑块与气缸直接连接，气缸驱动力直接作用在这两个滑块上，由此导致夹持大直径轮辋和夹持小直径轮辋时的夹紧力基本相同，可能产生对小直径轮辋夹紧力过大，而对大直径轮辋夹紧力偏小的问题。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种所有夹爪的夹紧刚度相同且夹紧力相同的轮辋夹紧装置，从而能够实现对轮辋的可靠夹紧。
本发明的另一个目的在于提供一种夹紧力在很大范围内随着被夹持轮辋直径减小而逐渐减小的轮辋夹紧装置，从而防止过大的夹紧力损伤轮辋。
本发明的另一个目的在于提供一种轮胎拆装机，该机器能够克服背景技术中的所述缺陷。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种轮辋夹紧装置，是通过夹持轮辋内周边或外周边来固定轮辋以便安装和拆卸汽车轮胎的装置，该轮辋夹紧装置包括：卡爪、滑块、上盘、连杆、小齿轮、大齿轮、轴、气缸。
上盘沿径向开设周向均布的直线滑道，每个直线滑道上安装一个滑块，每个滑块上紧固一个卡爪，小齿轮套在上盘上，小齿轮可以绕上盘中心转动，大齿轮通过轴固定在大盘上，大齿轮可以绕该轴转动，大齿轮与小齿轮啮合，滑块通过圆柱销与连杆连接，连杆通过圆柱销与小齿轮连接，气缸一端通过销轴连接到大盘上，另一端通过销轴连接到大齿轮上。
工作时，气缸直接驱动大齿轮转动，大齿轮驱动小齿轮转动，小齿轮通过连杆驱动所有滑块运动，从而带动所有卡爪同步地朝向上盘中心或远离上盘中心运动，实现对轮辋的夹紧。
滑块在直线滑道内滑动，当滑块处于直线滑道最外端时，气缸对大齿轮的驱动力矩最大，当滑块与中心的距离减小时，气缸对大齿轮的驱动力矩逐渐减小，大齿轮的转角不大于80度。
气缸对大齿轮的驱动力矩是滑块径向位移的凸函数，夹爪的夹紧力是夹爪径向位移的凹函数，夹紧力最大值出现在夹爪从中心向外位移最远处。
作为一种优选方案，夹紧力在夹爪从外向中心位移的前四分之三区间内是逐渐减小，夹紧力最小值出现在后四分之一区间内。
作为一种优选方案，上盘沿径向开设周向均布的直线滑道数量为四条，采用四个夹爪夹紧轮辋。
作为另一种优选方案，上盘沿径向开设周向均布的直线滑道数量为三条，采用三个夹爪夹紧轮辋。
作为另一种优选方案，从上向下看，定义大齿轮中心为点A，定义用于连接气缸和大齿轮的柱销的中心为点B，定义用于连接气缸与大盘的销轴的中心为点C，滑块在直线滑道内滑动时，∠ABC在90度与20度之间。
本发明的第二个方面是提供了一种轮胎拆装机，该机器包括机座，立柱、轮辋夹紧装置、轮辋转动装置，一个或多个操作工具，其轮辋夹紧装置为本发明所述的轮辋夹紧装置。
本发明的有益效果主要表现在：
本发明各夹爪的夹紧刚度相同，夹紧力相同，且在一个圆周上，能够实现对轮辋的可靠夹紧。本发明的夹紧力在很大范围内随着被夹持轮辋直径变小而变小，能防止过大的夹紧力损伤轮辋。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
图1是轮胎拆装机示意图。
图2是通常的四爪式轮辋夹紧装置示意图。
图3 是图2所示四爪式轮辋夹紧装置的仰视图。
图4是本发明一个实施方式的轮辋夹紧装置的俯视图和仰视图。
图5是本发明图4所示实施方式中的夹紧力与径向距离函数关系曲线。
在图4中，1为滑块，2为气缸，3为大齿轮，4为上盘，5为连杆，6为小齿轮，7为夹爪。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
一种轮辋夹紧装置，是通过夹持轮辋内周边或外周边来固定轮辋以便安装和拆卸汽车轮胎的装置，如图4所示，该轮辋夹紧装置包括：四个相同的卡爪、四个相同的滑块、一个上盘、四个相同的连杆、一小齿轮、两个相同的大齿轮、两个相同的轴、两个相同的气缸。
上盘沿径向开设四个周向均布的直线滑道，每个直线滑道上安装一个滑块，每个滑块上紧固一个卡爪，小齿轮套在上盘上，小齿轮可以绕上盘中心转动，两个大齿轮各自通过一个轴对称地固定在大盘上，大齿轮可以绕各自的轴转动，两个大齿轮同时与小齿轮啮合，四个滑块通过圆柱销分别与四个连杆连接，连杆通过圆柱销与小齿轮连接，两个气缸一端通过销轴分别连接到大盘上，另一端通过销轴分别连接到大齿轮上。
工作时，气缸直接驱动大齿轮转动，大齿轮进而驱动小齿轮转动，小齿轮通过连杆驱动所有滑块运动，这样气缸就能够带动四个卡爪同步地朝向上盘中心或远离上盘中心滑动，实现对轮辋的夹紧。由于四个卡爪的驱动方式完全相同，驱动机构完全相同，因而夹紧刚度完全相同，夹紧力相同，且在一个圆周上，能够实现对轮辋的可靠夹紧。
小齿轮有28齿，大齿轮有52齿，模数为4。
从上向下看，定义大齿轮中心为点A，定义用于连接气缸和大齿轮的柱销的中心为点B，定义用于连接气缸与大盘的销轴的中心为点C，滑块在直线滑道内滑动时，∠ABC在65度与30度之间，大齿轮的转角为50度。
根据力学知识可知，滑块在直线滑道内滑动，当滑块处于直线滑道最外端时，气缸对大齿轮的驱动力矩最大，当滑块与中心的距离减小时，气缸对大齿轮的驱动力矩逐渐减小。
夹紧力在夹爪从外向中心位移的前四分之三区间内是逐渐减小，夹紧力最小值出现在后四分之一区间内，如图5所示。由于夹紧力在夹爪从外向中心位移的前四分之三区间内逐渐减小，能防止过大的夹紧力损伤轮辋。

Claims (6)

1.一种轮辋夹紧装置，包括卡爪、滑块、上盘、连杆、气缸，其特征是还包括大齿轮和小齿轮；
上盘沿径向开设周向均布的直线滑道，每个直线滑道上安装一个滑块，每个滑块上紧固一个卡爪，小齿轮套在上盘上，小齿轮可以绕上盘中心转动，大齿轮通过轴固定在大盘上，大齿轮可以绕该轴转动，大齿轮与小齿轮啮合，滑块通过圆柱销与连杆连接，连杆通过圆柱销与小齿轮连接，气缸一端通过销轴连接到大盘上，另一端通过销轴连接到大齿轮上；
工作时，气缸直接驱动大齿轮转动，大齿轮驱动小齿轮转动，小齿轮通过连杆驱动所有滑块运动，从而带动所有卡爪同步地朝向上盘中心或远离上盘中心运动，实现对轮辋的夹紧；
滑块在直线滑道内滑动，当滑块处于直线滑道最外端时，气缸对大齿轮的驱动力矩最大，当滑块与中心的距离减小时，气缸对大齿轮的驱动力矩逐渐减小，大齿轮的转角不大于80度；
气缸对大齿轮的驱动力矩是滑块径向位移的凸函数；
夹爪的夹紧力是夹爪径向位移的凹函数，夹紧力最大值出现在夹爪从中心向外位移最远处。
2.根据权利要求1所述的轮辋夹紧装置，其特征在于，夹紧力在夹爪从外向中心位移的前四分之三区间内是逐渐减小，夹紧力最小值出现在后四分之一区间内。
3.根据权利要求1所述的轮辋夹紧装置，其特征在于，上盘沿径向开设周向均布的直线滑道数量为四条，采用四个夹爪夹紧轮辋。
4.根据权利要求1所述的轮辋夹紧装置，其特征在于，上盘沿径向开设周向均布的直线滑道数量为三条，采用三个夹爪夹紧轮辋。
5.根据权利要求1所述的轮辋夹紧装置，其特征在于，从上向下看，定义大齿轮中心为点A，定义用于连接气缸和大齿轮的柱销的中心为点B，定义用于连接气缸与大盘的销轴的中心为点C，滑块在直线滑道内滑动时，∠ABC在90度与20度之间。
6.一种轮胎拆装机，其特征在于，其采用权利要求1至5任意一项所述的轮辋夹紧装置。
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