一种球形牵引装置、半挂汽车及球形牵引装置使用方法

技术领域

本发明涉及车辆牵引装置技术领域，具体涉及一种球形牵引装置、半挂汽车及球形牵引装置使用方法。

背景技术

由牵引车与半挂车组合成的半挂汽车列车在货运方面有着重要地位。半挂车的牵引器是用来连接牵引车和挂车的部件。

由于半挂车设备吨位大，移运过程中存在冲击、摆动频繁等工况，再加上锁舌与牵引销间隙如果不可控，无法将牵引销锁紧，将会造成抗冲击性能差的问题；而且，在运输过程中，由于半挂车与牵引车通过圆柱状牵引销与鞍座连接，为了便于安装，销轴及其轴孔之间的间隙较大，车辆行驶中因碰撞而产生较大的噪音；而且，销轴及其轴孔配合安装过程中找正较困难，增加了安装难度；而且，销轴及其轴孔配合后的自由度较小，对不同路况的适应性较差；而且，半挂车侧倾时容易将侧倾力矩传递给牵引车，造成使车辆运行不稳定甚至是侧翻的危险。

另外，牵引车半挂车组成的列车在轨道上行驶时，由于出现加速、制动、转弯等情况，半挂车会出现各个方向的惯性力，半挂车的底部也会与鞍座的顶面产生剧烈的磨损，从而影响了鞍座、半挂车寿命。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种球形牵引装置、半挂汽车及球形牵引装置使用方法，通过设置可以调节高度的球形牵引销实现便于挂车与摘车，通过设置可以闭合和打开的鞍座，与球形牵引销实现连接或分离，增强半挂车与牵引车之间的连接稳定性的同时实现球形牵引销与鞍座之间的多自由度，避免半挂车侧倾时容易将侧倾力矩传递给牵引车，对不同的路况适应性包容度更强。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种球形牵引装置，包括：

球形牵引器，包括牵引销球，牵引销球与鞍座主体的球形槽球面副连接；

鞍座，包括底板，位于底板上的鞍座主体相对开合的两端对称连接相对底板滑动的引导齿，引导齿分别连接有贯穿于底板的限位板、限定板；

动作系统，包括推顶气缸，推顶气缸推动两侧限位板带动引导齿将鞍座主体两端打开；第二回位弹簧的两端分别连接限定板，通过限定板拉紧引导齿将鞍座主体闭合；

锁止系统，通过信号系统控制电磁铁通断电，将电磁铁内的锁止销伸入或脱离鞍座主体的锁止孔中，用于在底板上将鞍座主体锁紧或分离。

作为进一步的实现方式，所述球形牵引器包括牵引销底板，连接圆柱一端固定于牵引销底板另一端与牵引销球螺纹连接。

作为进一步的实现方式，所述鞍座包括底板，底板一侧设置可相对开合的鞍座主体，底板另一侧设置动作系统。

作为进一步的实现方式，所述鞍座主体包括第一鞍座体和第二鞍座体，第一鞍座体和第二鞍座体可相对开合运动，第一鞍座体和第二鞍座体顶角通过圆形螺杆转动连接于底板上；第一鞍座体和第二鞍座体上分别对称设置半球型槽，两半球型槽闭合呈一球型槽。

作为进一步的实现方式，所述第一鞍座体和第二鞍座体两侧对称设置润滑脂注孔。

作为进一步的实现方式，所述底板上开设有引导滑槽；引导齿一端固定连接于第一鞍座体、第二鞍座体上，另一端底面通过限定板、限位板沿着引导滑槽滑动。

作为进一步的实现方式，所述底板上设置有固定孔，用于通过锁止螺栓贯穿固定孔内通过锁止螺母与牵引车固定连接。

作为进一步的实现方式，所述鞍座主体上设置有凹槽，信号系统位于底板上鞍座主体设有凹槽的一侧；所述信号系统包括垂直固定于底板上的开关支架，传导圆杆通过第一回位弹簧垂直连接于开关支架上，传导圆杆外套设有套筒，位于套筒内底板上设置按键开关，鞍座主体闭合推动传感圆杆触动按键开关。

作为进一步的实现方式，锁止系统位于底板上未安装鞍座主体的一侧；所述锁止系统包括电磁铁，电磁铁内腔固定连接套接于锁止销外的第二回位弹簧的一端，第二回位弹簧的另一端抵接于锁止销的台阶上，触动按键开关向锁止系统的电磁铁发出信号进行断电，锁止系统的第二回位弹簧推动锁止销伸入锁止孔内将鞍座主体定位锁紧。

作为进一步的实现方式，还设置有防侧倾装置，防侧倾装置包括对称设置于牵引车大梁的防侧倾支架。

第二方面，本发明的实施例还提供了一种半挂汽车，采用所述的一种球形牵引装置。

第三方面，本发明的实施例还提供了一种球形牵引装置使用方法，采用所述的一种球形牵引装置，具体步骤如下：

球形牵引装置的牵引销底板安装于半挂车的底部，鞍座安装于牵引车大梁；

上挂时，推动鞍座主体两侧的引导齿将鞍座主体打开，牵引销球安装于鞍座主体球形槽内，牵引销球顶出传导圆杆并关闭按键开关，电磁铁断电，锁止销弹出并伸入至锁止孔内固定鞍座；

摘挂时，推顶气缸通过活塞杆推动限位板驱动两边的引导齿以使鞍座主体分开一定间隙，牵引销球脱离鞍座主体，鞍座主体在第二回位弹簧的回缩带动下，回归到初始位置。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明的球形牵引装置中球形牵引器的牵引销球与鞍座主体的球形槽球面副连接，并且设置可开合的鞍座主体及其实现鞍座主体开合运动的运动机构，实现半挂车与牵引车之间的多个自由度运动，从而实现适应不同工况，可以多角度调节牵引车与半挂车之间连接位置，防止侧倾力矩传递给牵引车造成较大的冲击力。

(2)本发明位于底板上的鞍座主体相对开合的两端对称连接相对底板滑动的引导齿，并且引导齿分别连接有贯穿于底板的限位板、限定板，通过推动、拉动限位板、限定板实现鞍座主体相对开合。

(3)本发明的动作系统设置推顶气缸、第二回位弹簧；其中推顶气缸推动两侧限位板带动引导齿将鞍座主体两端打开；其中第二回位弹簧的两端分别连接限定板，通过限定板拉紧引导齿将鞍座主体闭合，实现鞍座主体的第一鞍座体和第二鞍座体之间的开合运动，从而实现对球形牵引销的连接与分离。

(4)本发明的锁止系统通过设置电磁铁，在电磁铁内设置通过弹簧固定于电磁铁内的锁止销，通过通断电或通电实现锁止销伸入或脱离鞍座主体的锁止孔中，用于在底板上将鞍座主体锁紧或分离，防止鞍座主体在闭合的时候发生相对底板的滑动，并进行定位，当需要鞍座主体相对开合运动时，将锁止销脱离锁止孔即可。

(5)本发明的信号系统设置传导圆杆，传导圆杆位于鞍座主体的凹槽中上方，当牵引销球完全置于鞍座主体槽内时，推动传导圆杆触发底部的按键开关，向锁止系统发送信号进行断电，实现锁止销伸入锁止孔内对鞍座主体进行锁紧。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的鞍座闭合时整体结构主视图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的鞍座打开时整体结构主视图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的整体结构的侧视图；

图4是图3的A部分的局部放大图；

图5是限位板的结构示意图；

图6是本发明根据一个或多个实施方式的整体结构另一角度侧视图；

图7是本发明根据一个或多个实施方式的球形牵引销结构图；

图8是本发明根据一个或多个实施方式的信号系统的结构图；

图9是本发明根据一个或多个实施方式的锁止系统结构示意图；

图10是本发明根据一个或多个实施方式的防侧倾支架示意图；

其中，1.开关支架，2.传导圆杆，3.圆形螺杆，4.鞍座主体，41.第一鞍座体，42.第二鞍座体，5.引导齿，6.套筒，7.按键开关，8.第一回位弹簧，9.锁止销，10.弹簧，11.第二回位弹簧，12.限定板，13.推顶气缸，14.限位板，15.电磁铁，16.固定孔，17.润滑脂注孔，18.底板，19.引导滑槽，20.牵引销底板，21.连接圆柱，22.牵引销球，23.防侧倾支架。

具体实施方式

实施例一：

本实施例提供了一种球形牵引装置，包括球形牵引器、鞍座、信号系统、锁止系统和动作系统以及防侧倾装置。

球形牵引器与鞍座配合安装于鞍座中，球形牵引器与半挂车连接，鞍座安装于牵引车上，通过球形牵引器与鞍座的连接或分离实现半挂车挂接或摘离于牵引车上。

信号系统用于实现当球形牵引器安装于鞍座正确位置后或者脱离鞍座时产生信号发送至锁止系统中，当球形牵引器在鞍座中安装到位后，信号系统产生的信号使得锁止系统中的锁止销推入锁止孔实现防止闭合的鞍座打开转动，当球形牵引器需要脱离鞍座时，信号系统产生的信号使得锁止系统中的锁止销脱离锁止孔实现打开鞍座将球形牵引器脱离。

动作系统实现具体的打开或闭合鞍座的动作过程。防侧倾装置安装于牵引车的两侧大梁上用于防止半挂车从牵引车上侧翻，起到一定的支撑作用。

球形牵引器包括牵引销底板20、连接圆柱21、牵引销球22。其中，牵引销底板20为板状结构，具体可以为圆形或者矩形或其他形状，牵引销底板20上设置螺纹通孔，用于将牵引销底板20固定连接于半挂车的牵引销底板上，以实现将球形牵引器整体固定于半挂车的底板上；

牵引销底板20与连接圆柱21的一端固定连接，连接圆柱21的另一端与牵引销球22螺纹连接，位于连接圆柱21上外圆周面上设置外螺纹，位于牵引销球22与连接圆柱21连接的位置处开设螺纹孔，螺纹孔不是通孔，牵引销球22上的螺纹孔的轴线方向沿着牵引销球22的径向方向，通过连接圆柱21伸入牵引销球22的螺纹孔内与牵引销球22实现螺纹配合。通过连接圆柱21与牵引销球22的螺纹连接实现牵引销球22与牵引销底板20之间的移动距离可调，间接实现牵引销球22与鞍座主体4之间的高度差可调，便于半挂车与牵引车的上挂与摘挂。

球形牵引器中的牵引销球22的直径尺寸与鞍座主体4内设置的球形槽的直径尺寸相适配，并且采用间隙配合，用于实现牵引销球22在鞍座主体4内多自由度转动，避免刚性冲击同时还能适应各种路况。

鞍座包括鞍座主体4，鞍座主体4固定位于底板18的一面上；位于设置有鞍座主体4的一面上，且位于鞍座主体4的一端设置信号系统，另一端设置动作系统。位于底板18未设置鞍座主体4的另一面上设置锁紧系统。

底板18固定于牵引车车架上，底板18上靠近四角位置处设置有固定孔16，固定孔16用于通过螺栓固定于牵引车底板上。

鞍座主体4包括第一鞍座体41和第二鞍座体42；第一鞍座体41和第二鞍座体42可以相对开合，第一鞍座体41和第二鞍座体42形状不做具体要求，本实施例中采用矩形块状结构，位于第一鞍座体41和第二鞍座体42对称设置于底板18上，其中第一鞍座体41和第二鞍座体42远离对方的顶角上对称设置圆孔，圆孔为通孔结构，位于圆孔内固定圆形螺杆3，圆形螺杆3的一端垂直固定连接于底板18上，另一端贯穿第一鞍座体41和第二鞍座体42的圆孔，此处圆形螺杆3可以伸出圆孔之外或者与圆孔的高度齐平。第一鞍座体41和第二鞍座体42可以分别绕着圆形螺杆3在底板18上转动，实现第一鞍座体41和第二鞍座体42之间的分离或闭合。圆形螺杆3有两个作用：一、防止鞍座在底板上滑动；二、第一鞍座体和第二鞍座体可以分别绕其旋转。

第一鞍座体41和第二鞍座体42上分别设置有对称的半球型槽，半球型槽位于第一鞍座体41和第二鞍座体42的中心位置处，第一鞍座体41和第二鞍座体42的半球型槽共同组成鞍座主体4的球形槽，组合后的球形槽位于整个鞍座主体4的中心位置处。鞍座主体4的球形槽用于固定球形牵引器，所以鞍座主体4的球形槽的尺寸与球形牵引器相适配并且两者需要间隙配合。

第一鞍座体41和第二鞍座体42与底板18的连接面上分别对称开设锁止孔，锁止孔用于锁止系统的锁止销进出于锁止孔中，实现球形牵引器完全安装于鞍座主体4后，鞍座主体4的第一鞍座体41和第二鞍座体42与底板18位置的固定，防止第一鞍座体41和第二鞍座体42在底板18上转动，同样的当需要将球形牵引器脱离鞍座主体4时，将锁止销退出锁止孔中，此时鞍座主体4的第一鞍座体41和第二鞍座体42可以在底板18上绕着圆形螺杆3产生相对转动。

第一鞍座体41和第二鞍座体42一端设置凹槽，另一端固定连接有引导齿5。位于第一鞍座体41和第二鞍座体42上分别对称设置有引导齿5，第一鞍座体41和第二鞍座体42上的引导齿5对称组成呈八字形结构，两引导齿5相靠近的一侧成圆弧面，另一侧成平面结构。引导齿5中部位置处可以沿着底板18上引导滑槽19与底板18滑动连接，当第一鞍座体41和第二鞍座体42相对开合运动时，两侧的引导齿5沿着引导滑槽19的下滑道相对实现开合运动。限位板14与引导齿5连接，限位板14位于底板18上未设置鞍座主体4的一面且穿过底板18与引导齿5固定连接，通过限位板14的位置移动带动引导齿5在底板18的引导滑槽19的下滑道上产生位移。引导滑槽19的目的为实现限位板、限定板能穿过底板。

第一鞍座体41和第二鞍座体42上位于设置信号系统的一端的中心位置处开设有凹槽，凹槽用于信号系统的传导圆杆2穿过。

进一步的，球形槽的高度应在65％-80％牵引销球22直径范围内。鞍座主体4通过球状的包覆部件很好地将牵引销球22固定，减少行车中的横向和纵向跳动。

进一步的，鞍座主体4的第一鞍座体41和第二鞍座体42非相对侧上对称设置润滑脂注孔17，便于向鞍座主体4的球形槽内注入润滑脂。

进一步的，鞍座主体4中第一鞍座体41和第二鞍座体42相配合的一侧切有圆角防止旋转时干涉。

锁止系统包括电磁铁15、锁止销9和弹簧10。其中，电磁铁15固定于底板18上未设置鞍座主体4的一面；电磁铁15为中空的圆柱形结构，弹簧10套设于锁止销上且弹簧10的一端固定连接于电磁铁15的内腔底端上，另一端抵接于锁止销台阶位置处。当电磁铁15未通电时弹簧10处于伸展状态将锁止销9推入底板18的预留孔中，并延伸到鞍座主体4底面的锁止孔中，用于防止鞍座主体4的转动。

锁紧销9设置的结构形式为一端为锥形体，实现锁紧销9与锁止孔更能很好配合；另一端为圆柱杆状结构；圆柱杆状结构的一端位于电磁铁15的内腔中，锥形体的一端位于电磁铁15顶部，锥形体可以伸出于电磁铁15的内腔之外。当锁止系统的锁紧销9脱离鞍座主体4上的锁止孔时，锁止销9的锥形体进入电磁铁15的内腔中，当锁止系统的锁紧销9进入鞍座主体4上的锁止孔时，锁止销9的锥形体伸出于电磁铁15的内腔外。

信号系统包括传导圆杆2、开关支架1、按键开关7、和套筒6以及第一回位弹簧8。其中开关支架1为柱状结构或杆状结构或其他结构，仅用于支撑。开关支架1垂直固定连接于牵引车的底板18上。开关支架1靠近鞍座主体4的一端面上垂直连接有套筒6，套筒6内设置有带有台阶的传导圆杆2，传导圆杆2通过套筒6和第一回位弹簧8安装于开关支架1上；第一回位弹簧8安装于套筒6内且第一回位弹簧8的一端套接固定连接于传导圆杆2轴向方向上靠近开关支架1的一端外圆周上，第一回位弹簧8的另一端固定连接于开关支架1上，按键开关7固定于开关支架1上且位于第一回位弹簧8内。

当牵引球销安装到位后会将传导圆杆2推向按键开关7，触动按键开关7后会产生一个信号发送给电磁铁15，启动电磁铁15断电，弹簧将锁止销推入锁止孔。

动作系统包括推顶气缸13、第二回位弹簧11、限位孔座、活塞杆和限位板14以及限定板12。其中，推顶气缸13固定安装于底板18未安装有鞍座主体4的一面，且推顶气缸13位于底板18的中部位置处，推顶气缸13沿气缸体长度方向的两侧各设置一个活塞杆，活塞杆的外端设有推块，推块在一定范围内可以与限位板14接触，活塞杆与限位板不是连接的，而是在一定范围内可以接触，限位板14与引导齿5固定连接，通过活塞杆推动引导齿5连接的限位板14移动从而带动引导齿5移动，从而推开第一鞍座体41和第二鞍座体42，使得鞍座主体4发生相对打开运动。

限位孔座设置于底板18上位于底板18中部位置且位于推顶气缸13一侧，限位孔座上设置通孔用于贯穿第二回位弹簧11，第二回位弹簧11穿过限位孔座，第二回位弹簧11的两端分别与限定板12固定，限定板12一端伸出引导滑槽之外另一端与鞍座主体固定连接，两侧的限定板12分别与第一鞍座体和第二鞍座体的引导齿相连接，限定板12可以沿着底板上的引导滑槽中的上滑道进行滑动，引导滑槽中的上滑道与下滑道均为曲线结构，可以带动第一鞍座体和第二鞍座体的引导齿，以实现第一鞍座体和第二鞍座体作相对闭合运动。即，第二回位弹簧11拉紧限定板12用于拉动第一鞍座体41和第二鞍座体42相闭合实现将鞍座主体4进行闭合。

防侧倾装置有包括两个安装在牵引车两侧大梁上的防侧倾支架23组成，防侧倾支架23与上挂后的半挂车底板预留一定间隙。

实施例二：

本实施例提供了一种半挂汽车，采用实施例1中所述的一种球形牵引装置。

实施例三：

本实施例提供了一种球形牵引装置的使用方法，采用实施例1中的球形牵引装置，具体步骤如下：

S1：球形牵引装置的牵引销底板安装于半挂车的底部，鞍座安装于牵引车大梁；

S2:上挂：

S21:上挂前，将半挂车固定并调整好高度。驾驶员在驾驶室打开信号开关，使电磁铁通电，固定鞍座主体构造的锁止销落回定位电磁铁内部，鞍座主体由固定状态变为活动状态；

牵引车后退，直到牵引销球与引导齿相接触，牵引车继续后退推动鞍座主体两侧的引导齿带动鞍座主体同时绕圆形螺杆旋转，同时固定在引导齿底面的限定板沿着引导滑槽拉开第二回位弹簧；

当牵引销球安装至鞍座主体构造的中心位置时，在第二回位弹簧的带动下，引导齿以及鞍座主体回归到最初位置，使鞍座主体底面的锁止孔与底板上对应的锁止孔同轴线。

S22：鞍座主体构造中心位置的牵引销球，顶出传导圆杆并关闭按键开关，电磁铁断电，锁止销弹出并伸入至锁止孔内固定鞍座，上挂完成。

S3:摘挂：

S31:摘挂时，把半挂车固定好，驾驶员在驾驶室打开信号开关，定位电磁铁通电，固定鞍座主体的锁止销落回电磁铁内，引导齿与鞍座主体构造由固定状态变为活动状态；

驾驶员在驾驶室内打开开关给推顶气缸内输送高压气体，使两侧活塞杆推动限位板，推动两边的引导齿以使鞍座主体分开一定间隙，同时固定在引导齿上面的限位板沿着引导滑槽拉开第二回位弹簧；

S32：牵引车前进，牵引销球退出鞍座主体的凹槽，牵引车与半挂车明显分离后在驾驶室内关闭推顶气缸高压气体，两侧鞍座主体在回位弹簧的回缩带动下，回归到初始位置；

驾驶员关闭信号开关，使电磁铁断电，定位销弹出，固定鞍座主体结构，摘挂完成。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。