CN220482983U - 一种多自由度换胎车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多自由度换胎车，涉及特种车辆技术领域，包括车架、设置于所述车架底部的行走系统、设置于所述车架上的升降机构、与所述升降机构的输出端相连的横移机构、与所述横移机构的输出端相连的旋转机构、与所述旋转机构的输出端相连并用于夹紧轮胎的夹紧机构。本实用新型分别通过行走系统、升降机构、横移机构、旋转机构实现轮胎的空间三维运动和旋转运动，其中，通过升降机构实现轮胎的高度位置的精细调节，通过横移机构实现轮胎的水平横向位置的精细调节，通过旋转机构实现轮毂安装孔的角度位置的精细调节，满足轮胎与车轴之间的精确对位要求，在拆换轮胎过程中实现轮胎位置的精细化调节，进一步降低人工劳动负荷，提高作业效率。

Description

一种多自由度换胎车

技术领域

本实用新型涉及特种车辆技术领域，特别涉及一种多自由度换胎车。

背景技术

目前，对于换轮胎作业主要以人工操作为主，多采用千斤顶支撑车体，而后操作力矩扳手或风炮工具拆装螺栓，辅以撬棍将轮胎与车桥分离，最后依靠人工或者无动力平板小拖车把轮胎搬离现场。在装轮胎过程中，相比拆轮胎较为麻烦，主要在于轮胎与轮轴的装配过程，需要不断细微调整，对于小车轮胎，采用人工为主的调整，能够实现换胎。但对于货车、卡车等专用车的轮胎，一个轮胎的直径达到1500mm，起重量达到了300kg，此时若没有3个人以上是无法完成轮胎的装卸，且如此之重的轮胎在装配调整对正的过程中，极易出现安全隐患，对于操作人员来说费时费力，效率又低下，且消耗操作人员体力，长久以往，很容易对操作人员身体造成不可逆的损伤。

在现有技术中，部分大型矿区维修厂采用矿卡自卸车等特种车辆进行作业。矿卡自卸车轮胎根据吨位不同，分为一般大型轮胎或超大型轮胎；对于超大型轮胎需使用专用的换胎车为宽体矿卡自卸车更换轮胎，矿卡专用换胎车采用大、中型装载机为底盘，加装专用机械夹具夹抱轮胎，可结合底盘行走承接、夹抱、转运、安装轮胎。然而，传统的轮胎换胎车，运动自由度较少，且大部分通过被动式调节，通常只能实现叉车的功能，无法精细调节轮胎位置。而在轮胎的拆装过程中，具有如轮胎与轮轴需要精确对准、轮毂安装孔与车桥螺栓需要精确对准等多个精细要求，这要求更高的主动调节自由度，而传统的换胎车难以实现，往往还需要人工介入进行手动辅助调节，导致操作人员的劳动负荷仍然较大，且工作效率还有待提高。

因此，如何提高换胎车的运动自由度，在拆换轮胎过程中实现轮胎位置的精细化调节，同时进一步降低人工劳动负荷，提高作业效率，是本领域技术人员面临的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多自由度换胎车，能够提高换胎车的运动自由度，在拆换轮胎过程中实现轮胎位置的精细化调节，同时进一步降低人工劳动负荷，提高作业效率。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种多自由度换胎车，包括车架、设置于所述车架底部的行走系统、设置于所述车架上的升降机构、与所述升降机构的输出端相连的横移机构、与所述横移机构的输出端相连的旋转机构、与所述旋转机构的输出端相连并用于夹紧轮胎的夹紧机构。

优选地，所述行走系统包括设置于所述车架底部的驱动轮、设置于所述车架底部两侧的支腿梁、设置于所述支腿梁上的支重轮。

优选地，所述支腿梁的端部通过旋转件与所述车架形成旋转连接，以翻转所述支腿梁进行折叠或展开。

优选地，所述升降机构包括设置于所述车架上的主门架、设置于所述主门架上的升降驱动部件、可滑动地嵌设于所述主门架上的外升降门架，所述升降驱动部件的输出端与所述外升降门架动力连接；所述横移机构与所述外升降门架相连。

优选地，所述升降机构还包括可滑动地嵌设于所述外升降门架上的内升降门架、设置于所述外升降门架顶部的导向滑轮、套设于所述导向滑轮上的升降链条，所述升降链条的一端与所述车架相连，所述升降链条的另一端与所述内升降门架相连；所述横移机构与所述内升降门架相连。

优选地，所述横移机构包括沿水平横向穿设在所述内升降门架上的丝杠、与所述丝杠形成螺纹连接的平移板、连接于所述丝杠端部的操作手柄；所述旋转机构设置于所述平移板上。

优选地，所述旋转机构包括安装于所述平移板表面的旋转支承、可旋转地套设于所述旋转支承上的旋转盘；所述夹紧机构设置于所述旋转盘上。

优选地，所述夹紧机构包括若干根连接于所述旋转盘外缘上的固定杆、与各根所述固定杆的末端相连的延伸杆，各根所述延伸杆均沿与所述旋转盘的表面垂直的方向延伸，且各根所述延伸杆至所述旋转盘的圆心的距离可调。

优选地，还包括俯仰机构；所述俯仰机构包括设置于所述车架上的俯仰座、可转动地设置于所述车架底部的俯仰油缸，所述主门架的顶部与所述俯仰座转动连接，所述俯仰油缸的活塞杆末端与所述主门架的底部转动连接。

优选地，还包括拔胎机构；所述拔胎机构包括连接于所述旋转盘上的支撑杆、连接于所述支撑杆上的夹持杆、设置于所述夹持杆末端的夹紧板、插设于所述旋转支承内的顶销，所述夹紧板用于夹紧轮胎的外侧面，所述顶销用于顶紧轮毂的内侧面。

本实用新型所提供的多自由度换胎车，主要包括车架、行走系统、升降机构、横移机构、旋转机构和夹紧机构。其中，车架为换胎车的主体结构，主要用于安装和承载其余零部件。行走系统设置在车架的底部位置，主要用于实现车架的行走功能，通常包括平面移动、爬坡下坡、转向控制、驻车控制等。升降机构设置在车架上，具有升降运动自由度，能够在车架上进行或输出垂向升降运动，主要用于带动轮胎进行垂向升降运动，以调节轮胎的垂向位置。横移机构设置在车架上，并与升降机构的输出端相连，具有水平横向(以车架的平面尺寸为基准)运动自由度，能够在车架上进行或输出水平横向运动，主要用于带动轮胎进行水平横向运动，以调节轮胎的水平横向位置。旋转机构设置在车架上，并与横移机构的输出端相连，具有旋转运动自由度，能够在车架上进行或输出(垂直面内的)旋转运动，主要用于带动轮胎进行周向旋转，以调节轮毂上的各个安装孔的角度位置。夹紧机构设置在车架上，并与旋转机构的输出端相连，主要用于夹紧轮胎，将轮胎固定，防止在换轮胎作业过程中出现轮胎掉落情况。

如此，本实用新型所提供的多自由度换胎车，通过夹紧机构将待换轮胎或待装轮胎夹紧固定后，分别通过行走系统、升降机构、横移机构、旋转机构实现轮胎的空间三维运动和旋转运动，其中，通过升降机构实现轮胎的高度位置的精细调节，通过横移机构实现轮胎的水平横向位置的精细调节，通过旋转机构实现轮毂安装孔的角度位置的精细调节，满足轮胎与车轴之间的精确对位要求。相比于现有技术，本实用新型所提供的多自由度换胎车，能够提高换胎车的运动自由度，在拆换轮胎过程中实现轮胎位置的精细化调节，同时进一步降低人工劳动负荷，提高作业效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。

图2为图1的主视图。

图3为图2的右视图。

其中，图1—图3中：

车架—1，行走系统—2，升降机构—3，横移机构—4，旋转机构—5，夹紧机构—6，俯仰机构—7，拔胎机构—8，操纵杆—9；

第一安装孔—11，第二安装孔—12；

驱动轮—21，支腿梁—22，支重轮—23，旋转件—24；

主门架—31，升降驱动部件—32，外升降门架—33，内升降门架—34，导向滑轮—35，升降链条—36；

丝杠—41，平移板—42，操作手柄—43；

旋转支承—51，旋转盘—52；

固定杆—61，延伸杆—62；

俯仰座—71，俯仰油缸—72；

支撑杆—81，夹持杆—82，夹紧板—83，顶销—84。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1、图2、图3，图1为本实用新型所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图，图2为图1的主视图，图3为图2的右视图。

在本实用新型所提供的一种具体实施方式中，多自由度换胎车主要包括车架1、行走系统2、升降机构3、横移机构4、旋转机构5和夹紧机构6。

其中，车架1为换胎车的主体结构，主要用于安装和承载其余零部件。

行走系统2设置在车架1的底部位置，主要用于实现车架1的行走功能，通常包括平面移动、爬坡下坡、转向控制、驻车控制等。

升降机构3设置在车架1上，具有升降运动自由度，能够在车架1上进行或输出垂向升降运动，主要用于带动轮胎进行垂向升降运动，以调节轮胎的垂向位置。

横移机构4设置在车架1上，并与升降机构3的输出端相连，具有水平横向(以车架1的平面尺寸为基准)运动自由度，能够在车架1上进行或输出水平横向运动，主要用于带动轮胎进行水平横向运动，以调节轮胎的水平横向位置。

旋转机构5设置在车架1上，并与横移机构4的输出端相连，具有旋转运动自由度，能够在车架1上进行或输出(垂直面内的)旋转运动，主要用于带动轮胎进行周向旋转，以调节轮毂上的各个安装孔的角度位置。

夹紧机构6设置在车架1上，并与旋转机构5的输出端相连，主要用于夹紧轮胎，将轮胎固定，防止在换轮胎作业过程中出现轮胎掉落情况。

如此，本实施例所提供的多自由度换胎车，通过夹紧机构6将待换轮胎或待装轮胎夹紧固定后，分别通过行走系统2、升降机构3、横移机构4、旋转机构5实现轮胎的空间三维运动和旋转运动，其中，通过升降机构3实现轮胎的高度位置的精细调节，通过横移机构4实现轮胎的水平横向位置的精细调节，通过旋转机构5实现轮毂安装孔的角度位置的精细调节，满足轮胎与车轴之间的精确对位要求。

相比于现有技术，本实施例所提供的多自由度换胎车，能够提高换胎车的运动自由度，在拆换轮胎过程中实现轮胎位置的精细化调节，同时进一步降低人工劳动负荷，提高作业效率。

至于轮胎的水平纵向位置，由于该方向通常为轮胎在拆装时的拔出方向或插进方向，也就是以车轴的轴向方向为基准，因此，通常无需通过换胎车对轮胎的水平纵向位置进行精细调节，只需在安装轮胎时通过紧固件将其锁紧在车轴上的预设位置即可。

在关于行走系统2的一种可选实施例中，该行走系统2主要包括驱动轮21、支腿梁22和支重轮23。其中，驱动轮21设置在车架1的底部位置，通常位于车架1的底部中心区域，具有动力，能够主动旋转和转向，且通常通过安装在车架1上的操纵杆9供操作人员对驱动轮21进行前进、后退、转向、驻车等驾驶操作。支腿梁22设置在车架1的底部两侧位置，一般沿水平纵向方向延伸，并延伸到车架1的前方两侧位置。支重轮23设置在支腿梁22上，一般设置在支腿梁22的前端位置处，主要用于对支撑腿、车架1进行承重。如此设置，两侧的支重轮23与中间的驱动轮21形成三轮式行走结构。

此外，为实现行走系统2的折叠收纳功能，减小换胎车在存放状态下对空间的占用，本实施例中，支腿梁22的后端部设置有旋转件24，并通过该旋转件24与车架1相连，从而使得支腿梁22与车架1之间形成翻转连接。一般的，该旋转件24可采用旋转插销、销轴等部件，同时在车架1的侧壁中部位置开设了第一安装孔11，在车架1的侧壁底部位置开设了第二安装孔12，以在工作状态下，将旋转件24插入到第一安装孔11中，使得支腿梁22保持水平状态，并由支重轮23进行支撑；在存放状态下，将旋转将插入到第二安装孔12中，使得支腿梁22进行垂直翻转运动，从水平状态翻转至竖直折叠状态，从而减小换胎车的长度方向尺寸，易于收纳和存放。

在关于升降机构3的一种可选实施例中，该升降机构3主要包括主门架31、升降驱动部件32和外升降门架33。其中，主门架31设置在车架1上，一般呈矩形框架结构，且两侧侧边的内壁形成滑轨结构。升降驱动部件32设置在主门架31上，也可以设置在车架1上，一般采用液压缸、气压缸、电动缸或驱动电机等部件，能够通过其输出端(比如活塞杆、伸缩杆等)输出垂向升降运动，且该输出端与外升降门架33相连，以将垂向升降动力传递至外升降门架33上。而外升降门架33嵌设在主门架31内，具体嵌设在主门架31的两侧内壁的滑轨结构中，能够进行垂向升降运动，且同样呈矩形框架结构。如此设置，当升降驱动部件32的输出端沿垂向朝上伸出时，即可带动外升降门架33在主门架31上进行同步垂向上升运动。

进一步的，为提高轮胎的垂向运动行程和运动稳定性，本实施例中增设了内升降门架34、导向滑轮35和升降链条36。其中，内升降门架34嵌设在外升降门架33内，并保持垂向运动自由度，能够进行垂向升降运动，该内升降门架34与外升降门架33的相对运动关系，同外升降同价与主门架31的相对运动关系。导向滑轮35设置在外升降门架33的顶部，具体为定滑轮。升降链条36套设在导向滑轮35上，且升降链条36的一端连接在车架1上，另一端连接在内升降门架34上。如此设置，当外升降门架33垂向上升时，导向滑轮35同步上升，升降链条36的一端固定不动，另一端卷动上升，并拉动内升降门架34上升；反之，当外升降门架33垂向下降时，导向滑轮35同步下降，升降链条36的一端固定不动，另一端卷动下降，并带动内升降门架34同步下降。

在关于横移机构4的一种可选实施例中，该横移机构4主要包括丝杠41、平移板42和操作手柄43。其中，丝杠41穿设在内升降门架34中，并沿水平横向方向延伸。操作手柄43连接在丝杠41的端部，主要用于供手动操作，以带动丝杠41进行旋转运动。平移板42的内侧面具有凸起部，并通过凸起部上开设的螺纹孔套设在丝杠41上，与丝杠41形成螺纹传动连接，而平移板42的外侧面用于安装后续的旋转机构5。如此设置，操作工人通过手动转动操作手柄43，即可通过丝杠41带动平移板42沿其轴向方向进行直线运动，从而实现轮胎在水平横向方向上的位置精细调节。

在关于旋转机构5的一种可选实施例中，该旋转机构5主要包括旋转支承51和旋转盘52。其中，旋转支承51设置在平移板42的外侧面上，具体呈圆形，一般可采用轴承等部件。旋转盘52套设在旋转支承51上，并保持旋转运动自由度，能够围绕旋转支承51进行旋转运动。如此设置，操作工人通过对旋转盘52的扳动或转动，即可方便地带动轮胎进行旋转运动，进而精细调节轮毂上的各个安装孔的周向角度位置(相对于车轴而言)。

在关于夹紧机构6的一种可选实施例中，该夹紧机构6主要包括固定杆61和延伸杆62。其中，固定杆61连接在旋转盘52的外缘上，一般同时设置有多根，比如3根、4根或更多等，各根固定杆61在旋转盘52的周向上均匀分布。延伸杆62连接在各根固定杆61的末端上，并朝与旋转盘52的表面相垂直的方向延伸，也就是沿水平纵向方向延伸，其具体的延伸长度不定，但大于轮胎的厚度。各根延伸杆62主要用于压紧轮胎的外圆面的不同位置，以将轮胎从周向上夹紧固定，轮胎与各根延伸杆62的相对位置关系，相当于多点共圆，比如4点共圆等，由4根呈周向分布的延伸杆62决定对应大小的轮胎。

同时，为提高夹紧机构6对于不同尺寸轮胎的适应性，本实施例中，延伸杆62与固定杆61的末端形成活动连接，即延伸杆62可在固定杆61的末端上进行伸缩运动，从而调节延伸杆62与旋转盘52的圆心的间距，进而调节各根延伸杆62共同决定的圆形大小，实现对于不同尺寸的轮胎的通用性。

此外，考虑到在部分作业场景下，比如地面不平等情况，可能还需要调节轮胎相对于车轴的俯仰关系，以保证轮胎与车轴保持轴向对齐。针对此，本实施例中增设了俯仰机构7，该俯仰机构7主要包括俯仰座71和俯仰油缸72。其中，俯仰座71设置在车架1上，一般位于车架1的顶部位置，而升降机构3中的主门架31的顶部侧壁与该俯仰座71形成转动连接，类似铰支座连接关系。俯仰油缸72设置在车架1的底部位置，并与车架1形成转动连接，一般的，俯仰油缸72的缸体通过铰支座与车架1的底部相连，而俯仰油缸72的活塞杆的末端与主门架31的底部侧壁相连，并同样形成转动连接。如此设置，当俯仰油缸72的活塞杆伸缩时，即可从主门架31的底部位置向外推动或向内拉动主门架31相对于俯仰座71进行翻转运动，进而实现轮胎在车架1上的俯仰位置精细调节，保证轮胎的轴向与车轴的轴向对齐。

不仅如此，考虑到在拆卸旧轮胎时，可能会由于摩擦等因素出现旧轮胎难以从车轴上滑出的情况，针对此，本实施例中增设了拔胎机构8，该拔胎机构8主要包括支撑杆81、夹持杆82、夹紧板83和顶销84。其中，支撑杆81的底部连接在旋转机构5的旋转盘52上，并沿垂向或旋转盘52的径向方向延伸一定长度。夹持杆82连接在支撑杆81的末端位置，并与支撑杆81保持垂直关系，即与各根延伸杆62保持互相平行状态。夹紧板83设置在夹持杆82的末端，主要用于压紧或夹紧轮胎的外侧面(在夹紧机构6已夹紧轮胎的基础上)。顶销84插设在旋转机构5的旋转支承51内，主要用于顶紧轮胎的轮毂的内侧面，与夹紧板83对轮胎的外侧面的夹紧配合，实现轮胎的轴向固定。如此设置，通过顶销84与夹紧板83对轮胎的轴向内外两侧的同时夹紧，结合各根延伸杆62对轮胎的周向外缘各处位置的同时夹紧，将轮胎稳定地固定在车架1上，此时再通过行走系统2的水平纵向移动，即可将轮胎从车轴上逐渐拔出。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种多自由度换胎车，其特征在于，包括车架(1)、设置于所述车架(1)底部的行走系统(2)、设置于所述车架(1)上的升降机构(3)、与所述升降机构(3)的输出端相连的横移机构(4)、与所述横移机构(4)的输出端相连的旋转机构(5)、与所述旋转机构(5)的输出端相连并用于夹紧轮胎的夹紧机构(6)；

所述升降机构(3)包括设置于所述车架(1)上的主门架(31)；

还包括俯仰机构(7)；所述俯仰机构(7)包括设置于所述车架(1)上的俯仰座(71)、可转动地设置于所述车架(1)底部的俯仰油缸(72)，所述主门架(31)的顶部与所述俯仰座(71)转动连接，所述俯仰油缸(72)的活塞杆末端与所述主门架(31)的底部转动连接。

2.根据权利要求1所述的多自由度换胎车，其特征在于，所述行走系统(2)包括设置于所述车架(1)底部的驱动轮(21)、设置于所述车架(1)底部两侧的支腿梁(22)、设置于所述支腿梁(22)上的支重轮(23)。

3.根据权利要求2所述的多自由度换胎车，其特征在于，所述支腿梁(22)的端部通过旋转件(24)与所述车架(1)形成旋转连接，以翻转所述支腿梁(22)进行折叠或展开。

4.根据权利要求1所述的多自由度换胎车，其特征在于，所述升降机构(3)还包括设置于所述主门架(31)上的升降驱动部件(32)、可滑动地嵌设于所述主门架(31)上的外升降门架(33)，所述升降驱动部件(32)的输出端与所述外升降门架(33)动力连接；所述横移机构(4)与所述外升降门架(33)相连。

5.根据权利要求4所述的多自由度换胎车，其特征在于，所述升降机构(3)还包括可滑动地嵌设于所述外升降门架(33)上的内升降门架(34)、设置于所述外升降门架(33)顶部的导向滑轮(35)、套设于所述导向滑轮(35)上的升降链条(36)，所述升降链条(36)的一端与所述车架(1)相连，所述升降链条(36)的另一端与所述内升降门架(34)相连；所述横移机构(4)与所述内升降门架(34)相连。

6.根据权利要求5所述的多自由度换胎车，其特征在于，所述横移机构(4)包括沿水平横向穿设在所述内升降门架(34)上的丝杠(41)、与所述丝杠(41)形成螺纹连接的平移板(42)、连接于所述丝杠(41)端部的操作手柄(43)；所述旋转机构(5)设置于所述平移板(42)上。

7.根据权利要求6所述的多自由度换胎车，其特征在于，所述旋转机构(5)包括安装于所述平移板(42)表面的旋转支承(51)、可旋转地套设于所述旋转支承(51)上的旋转盘(52)；所述夹紧机构(6)设置于所述旋转盘(52)上。

8.根据权利要求7所述的多自由度换胎车，其特征在于，所述夹紧机构(6)包括若干根连接于所述旋转盘(52)外缘上的固定杆(61)、与各根所述固定杆(61)的末端相连的延伸杆(62)，各根所述延伸杆(62)均沿与所述旋转盘(52)的表面垂直的方向延伸，且各根所述延伸杆(62)至所述旋转盘(52)的圆心的距离可调。

9.根据权利要求7所述的多自由度换胎车，其特征在于，还包括拔胎机构(8)；所述拔胎机构(8)包括连接于所述旋转盘(52)上的支撑杆(81)、连接于所述支撑杆(81)上的夹持杆(82)、设置于所述夹持杆(82)末端的夹紧板(83)、插设于所述旋转支承(51)内的顶销(84)，所述夹紧板(83)用于夹紧轮胎的外侧面，所述顶销(84)用于顶紧轮毂的内侧面。