铰接式安全挂接装置

技术领域

本发明涉及用于车辆的牵引系统、尤其涉及一种铰接式安全挂接装置牵引系统，该系统在所有方向上铰接以提供用于轻型牵引至重型牵引的安全、可靠、灵活的挂接装置。

背景技术

典型的拖车挂接装置是附接到车辆底盘上用于牵引的装置。拖车挂接装置可以采用牵引球的形式，以允许被用于大型或农用车辆的拖车、牵引销或具有拖车环的牵引钩的旋转和铰接，其中在大型或农用车辆中，枢轴销的松弛允许类似的运动。

用于传统客车、轻型商用车辆、轻型卡车和多用途乘用车的拖车挂接装置主要有两种类型：接收器和保险杠/固定牵引杆。接收器型挂接装置由具有面向后开放的部分构成，该部分接受可移除的挂接装置安装附件，比如拖车挂接装置球形安装座、挂接装置自行车架、货物托架等。保险杠/固定牵引杆型挂接装置典型地是作为单件构建的，具有一个或多个用于拖车球形安装座的集成孔，并且通常与售后市场挂接装置安装的附件不兼容。

针对拖车或大篷车的正确牵引存在许多安全考虑因素，从车辆牵引能力开始，以及从均衡器挂接装置到正确合法地连接安全链。根据美国国家公路交通安全协会(UnitedStates National Highway Traffic Safety Association)的数据，每年发生超过50,000起与乘用车牵引拖车有关的碰撞。

因此，需要一种安全、可靠但灵活的替代品来替代目前用于轻型牵引到重型牵引的目前可用的挂接装置和球形牵引系统。

发明内容

本发明通过提供一种铰接式安全挂接装置来满足这种需求，相比于长期用于轻型牵引到重型牵引的常见挂接装置和球形牵引系统，该铰接式安全挂接装置是更可靠灵活的替代品，因而提高了安全性、寿命、强度、可用性和制造的容易性。代替常规的挂接装置和球形牵引系统中典型使用的单个球形件，本发明的安全挂接装置可以在所有方向上移动、而不会束缚或滑脱。此外，本发明的安全挂接装置易于构建，并且使用可用的现有部件作为耐磨物品，比如现有的拖车榫舌和球形联接器设计。

在本发明的一个方面，提供了一种用于中等负荷的铰接式安全挂接装置，该装置包括：一对相同的片状金属轭，每个金属轭具有轭基部和轭端部；一对相同的圆形管状轭，该对相同的圆形管状轭将该对片状金属轭在该对片状金属轭的轭基部处彼此连接，使得该对片状金属轭可枢转以形成侧倾轴线和侧倾枢轴；以及一对相同的圆形管，该对圆形管中的每一个位于该对轭端部之一处，相同的圆形管中的每一个被焊接至方形管，这些方形管中的每一个与牵引车辆或拖车的挂接装置接收器管对接(interfacing)以形成俯仰轴线和俯仰枢轴、以及偏摆轴线和偏摆枢轴，其中，偏摆枢轴、俯仰枢轴、和侧倾枢轴包括使用相同的螺栓，这些螺栓包括支承板垫圈和一对弹簧垫圈堆叠，该对弹簧垫圈堆叠位于一对相同的侧倾轴线轴承顶部。

在本发明的另一个方面中，提供了一种用于高负荷的铰接式安全挂接装置，该装置包括偏摆轴线凸台，该偏摆轴线凸台具有一对可润滑侧倾轴线轴承；管；偏摆枢轴螺栓；固定轴承间隔件；滑动支承座间隔件；偏摆/侧倾轭；螺纹轴承预负荷调节螺母；侧倾轴线枢转轴，该侧倾轴线枢转轴具有一对可润滑滚柱轴承；安全支承板垫圈；锁定螺母；俯仰枢轴，该俯仰枢轴包括可移除的销，该可移除的销在其可插入端上具有平坦部；俯仰凸台；以及附接板，其中，该偏摆轴线凸台以其一对可润滑侧倾轴线轴承附接至管，以与位于牵引车辆中的挂接装置接收器管对接，其中，偏摆轴线凸台使用偏摆枢轴螺栓作为偏摆枢轴，所述偏摆枢轴螺栓用于通过偏摆轴线凸台中的该对侧倾轴线轴承以及通过偏摆/侧倾轭内的滑动轴承间隔件来夹持固定轴承间隔件，所述偏摆枢轴螺栓用垫圈和锁紧螺母张紧，其中，螺纹轴承预负荷调节螺母位于偏摆/侧倾轭上的偏摆轴线孔中，其中，该螺纹轴承预负荷调节螺母拧到该偏摆/侧倾轭的对应孔中，该滑动轴承间隔位于该偏摆/侧倾轭内，该偏摆/侧倾轭被配置成接受该对可润滑轴承以便支承该侧倾轴线枢转轴，其中，该安全支承板垫圈位于该侧倾轴线枢转轴上，其中，侧倾轴线枢转轴以其一对用于该俯仰枢轴的可润滑滚柱轴承而垂直于该螺纹预负荷调节螺母地且在该螺纹预负荷调节螺母的相对端部处定位，所述俯仰枢轴被该俯仰凸台捕获，该俯仰凸台附接至拖车榫舌的接口。

在本发明另外的方面中，提供了一种用于非常高负荷的铰接式安全挂接装置，该装置包括机加工偏摆轴线凸台，该机加工偏摆轴线凸台具有一对可润滑锥形滚柱或滚珠轴承；偏摆轴线凸台；适配的凹部间隔件；固定轴承间隔件；滑动轴承间隔件；以及垫片堆叠，其中，具有该对可润滑锥形滚柱或滚珠轴承的机加工偏摆轴线凸台被附接至管，该管与位于牵引车辆中的挂接装置接收器管对接，其中，偏摆轴线凸台使用螺栓作为偏摆枢轴，所述偏摆轴线凸台安装在该对锥形滚柱或滚珠轴承上，其中，偏摆轴线凸台位于适配的凹部间隔件内，所述偏摆轴线凸台通过安装在该对锥形滚柱或滚珠轴承上的偏摆轴线凸台以及具有偏摆/侧倾轭的滑动轴承间隔件来夹持固定轴承间隔件，并且用垫圈和锁定螺母张紧，其中，垫片堆叠位于偏摆/侧倾轭上的偏摆轴线孔内、在滑动支承座间隔件与该垫圈之间，其中，垂直于螺纹预负荷调节螺母并且在螺纹预负荷调节螺母的相对端部处，侧倾轴线枢转轴具有一对用于俯仰枢轴的可润滑侧倾轴线轴承，所述俯仰枢轴被俯仰凸台捕获，该俯仰凸台附接至拖车球形联接器的下降可调节接口，所述俯仰枢轴在端头处具有引入部以便于在场地中挂接，并且所述俯仰凸台具有引入部以接受侧倾轴线枢转轴中的该对侧倾轴线轴承。

附图说明

为了容易理解并易于实践本披露内容，将结合以下附图出于说明而非限制的目的来描述本披露内容，其中相同的附图标记在各个单独的视图中指代相同的或功能相似的元件，在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的铰接式安全挂接装置的立体图。

图2是图1的铰接式安全挂接装置的截面视图。

图3是根据本发明的铰接式安全挂接装置的另一实施例的立体图。

图4是图3的铰接式安全挂接装置的截面视图。

图5是根据本发明的铰接式安全挂接装置的另外的实施例的立体图。

图6是图5的铰接式安全挂接装置的截面视图。

具体实施方式

现在参照图1和图2，在本发明的一个实施例中，铰接式安全挂接装置是非常低成本、中等负荷、对称的挂接装置，整个挂接装置具有平面轴承。铰接式安全挂接装置的本体包括一对相同的片状金属轭22和圆形管状轭23，这些片状金属轭通过它们在轭基部处的圆形管枢转并且连接以形成侧倾轴线，并且还穿过它们相应的轭端部进入相同的圆形管24中，这些圆形管焊接或型锻到方形管25中，这些方形管直接与牵引车辆和拖车中现有的挂接装置接收器管对接，以形成俯仰轴线和偏摆轴线。偏摆枢轴1、俯仰枢轴2、以及侧倾枢轴3包括使用相同的螺栓，这些螺栓包括支承板垫圈10以及一对弹簧垫圈堆叠9，该对弹簧垫圈堆叠位于一对相同的侧倾轴线轴承11上。每个堆叠9由偏摆枢轴1螺栓、俯仰枢轴2螺栓和侧倾枢轴3螺栓上的锁定螺母8和支承板垫圈10固持并张紧。所有圆形管壳体枢轴都具有润滑配件17。

在本发明的该实施例中，挂接装置通过传统的接收器管与牵引车辆断开连接，完全替代了球形件和接收器。该实施例轻、紧凑且廉价，并且旨在直接构建在被牵引车辆中。它是全地形车辆(ATV)、多用途任务车辆(UTV)和越野使用的理想选择，其中榫舌的重量是易管理的，并且可以容易地将挂接装置操纵到接收器中。此外，该实施例是对称的并且在越野使用中安装成使得俯仰轴线最靠近牵引车辆。

图3和图4所示为本发明的另一个实施例，该实施例是成本适中的机加工元件挂接装置，该装置在俯仰轴线和整个平面轴承中具有断开连接特征。为了更紧密的公差和更高的负荷，机加工偏摆轴线凸台16(其具有一对可润滑17安装的侧倾轴线轴承11)被附接至管20，以与牵引车辆中现有的挂接装置接收器管对接。该偏摆轴线凸台16使用螺栓作为偏摆枢轴1，通过在偏摆轴线凸台16中安装的一对侧倾轴线轴承11并通过偏摆/侧倾轭33内的滑动轴承间隔件28来夹持固定轴承间隔件27，并用垫圈32和锁定螺母31张紧。螺纹轴承预负荷调节螺母15是在偏摆/侧倾轭33上的偏摆轴线孔内，该螺母拧到偏摆/侧倾轭33的对应孔中，滑动轴承间隔件28位于该偏摆/侧倾轭内。该螺纹轴承预负荷调节器螺母15独立于施加在偏摆枢轴1的螺栓上的扭矩而设定轴承预负荷。该预负荷布置可以被如下所述的另外的实施例中所显示的间隔件和垫片堆叠替代。偏摆/侧倾轭33被配置成接受该对可润滑17侧倾轴线轴承11，以便支承侧倾轴线枢转轴34。侧倾轴线枢转轴34具有安全支承板垫圈10，使得在轴承故障的情况下，其不穿过偏摆/侧倾轭33的孔和锁定螺母31来预负荷该对侧倾轴线轴承11。垂直于螺纹预负荷调节螺母15并且在其相对端部处，侧倾轴线枢转轴34具有一对用于俯仰枢轴2的可润滑17锥形滚柱或滚珠轴承37。俯仰枢轴2被俯仰凸台21捕获，该俯仰凸台附接至拖车榫舌的下降可调节接口18。该接口18可以被球形联接器接口替代，再次如下所述的另外的实施例中所示。俯仰枢轴2包括可移除的销，该销在可插入端上具有平坦部以阻止旋转。该平坦部与俯仰凸台21的一部分或附接板29的一部分接合。可移除的销未被张紧并且可以通过销、快速释放、或通过其他传统的方式(包括次要安全特征)固定。俯仰枢轴销2具有引入部以便于在场地中挂接。俯仰凸台21具有引入部以接受侧倾轴线枢转轴34中的该对侧倾轴线轴承11，并且俯仰凸台的尺寸被确定为在该对侧倾轴线轴承11的凸缘与俯仰凸台21的内部之间留有少量间隙以有助于挂接。

图5和图6所示为本发明的另外的实施例，与其他两个实施例相比，该实施例是成本更高的机加工元件铰接式安全挂接装置。铰接式安全挂接装置在俯仰轴线上具有断开连接特征，并且在偏摆轴线和侧倾轴线上具有一对锥形滚柱轴承，相比于其他两个实施例，具有更紧密的公差、更高的负荷、以及更小的摩擦。机加工偏摆轴线凸台30(其具有一对可润滑17锥形滚柱或滚珠轴承37)被附接至管20，该管与牵引车辆中现有的挂接装置接收器管对接。偏摆轴线凸台30使用螺栓作为偏摆枢轴1。偏摆轴线凸台30是在适配的凹部间隔件4中并且通过安装在该对锥形滚柱或滚珠轴承37上的偏摆轴线凸台30以及具有偏摆/侧倾轭33的滑动轴承间隔件13来夹持固定轴承间隔件38，并用垫圈32和锁定螺母8张紧。

垫片堆叠14是在偏摆/侧倾轭33上的偏摆轴线孔内、在滑动轴承间隔件13与垫圈32之间，该垫片堆叠用于独立于偏摆枢轴1螺栓张力地设定轴承预负荷。该预负荷布置可以被螺纹轭和调节器替代，如前述实施例所讨论的。偏摆/侧倾轭33被配置成接受该对可润滑17滚柱或滚珠轴承37，以便支承侧倾轴线枢转轴34。侧倾轴线枢转轴34具有安全轴承间隔件39，使得在轴承故障的情况下，其不穿过轭33的孔和锁定螺母31来预负荷该对锥形滚柱或滚珠轴承37。垂直于螺纹预负荷调节螺母15并且在其相对端部处，侧倾轴线枢转轴34具有一对用于俯仰枢轴2的可润滑17侧倾轴线轴承11。俯仰枢轴2被俯仰凸台21捕获，该俯仰凸台附接至拖车球形联接器的下降可调节接口19。接口19可以被拖车榫舌接口替代，如前述实施例中所述。俯仰枢轴2是可移除的销，该销在可插入端上具有平坦部以阻止旋转。该平坦部与俯仰凸台21的一部分或附接板29的一部分接合。该销未被张紧并且可以通过销、快速释放、或通过其他传统的方式(包括次要安全特征)固定。俯仰枢轴2销在其端头处具有引入部以便于在场地中挂接。俯仰凸台21具有引入部以接受侧倾轴线枢转轴34中的该对侧倾轴线轴承11，并且俯仰凸台的尺寸被确定为在该对侧倾轴线轴承11的凸缘与俯仰凸台21的内部之间留有少量间隙以有助于挂接。

在该实施例中，牵引挂接装置采用以不同方式实现的现有枢轴方案的简单机构，以将铰接分离成三个离散的轴线。这增加了装置在单个枢轴点上的长度，但在成本和易用性方面使机械铰接范围和可用性最大化。

为了简化制造，各种实施例的挂接装置的铰接被分离成包括类似部件的离散轴线：侧倾轴线联轴器、偏摆轴线、和俯仰轴线。从牵引车辆到被牵引车辆，它们通常按照偏摆-侧倾-俯仰的顺序。在越野情况下使用时，俯仰和偏摆在顺序上颠倒，使得俯仰是最靠近牵引车辆的优先轴线，而在铺设好的道路上，车辆之间的俯仰间隙的优先级低于偏摆间隙。

通过增加被牵引车辆侧倾而不会将这种侧倾转移到牵引车辆的能力以及挂接装置自身不能断开连接的能力，本发明为牵引车辆提供了主要的安全改进。在剧烈事故中，被牵引车辆和牵引车辆保持连接，但铰接将枢转运动与两个车辆分离。

本发明的枢转轴线各自使用分离的、一对预负荷轴承、滚珠、滚柱、或一对平面轴承来围绕特定轴线枢转。因此，所涉及的力也是分离的，并且易于计算，这允许设计容易定制用于独特的负荷或不同的比例。轴承的预负荷机构和润滑点提供了可忽略不计的游隙，这使联轴器中的磨损和噪音最小化，并且允许使用密封件或密封轴承以增加使用寿命。

本领域技术人员应理解，可以对上述实施例做出改变而不背离其宽泛的发明构思。因此，应理解，本发明不限于所披露的特定实施例，而是意图涵盖如所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的更改。

权利要求书：