一种用于模块化运输车的伸缩式连接装置

本发明涉及运输装备，具体涉及一种用于模块化运输车的伸缩式连接装置。

背景技术：

1、随着重大装备、超大型构件等复杂运输场景需求持续增长，出现了基于现有制造工艺完善的模块化运输车。该类运输车由多台模块车集群编组，搭载分布式电驱动系统，能够独立管控各模块车的驱动单元和转向单元，进而实现多模块车协同行驶，适配大尺寸重载货物转运工况。

2、在多模块车集群协同运输过程中，模块车辆之间机械耦合程度不足，极易引发行驶动态失稳问题。对此，目前常见的解决方案有刚性连接方案和柔性连接方案。

3、1、采用刚性连接梁等构件将前后相邻模块化运输车固连，依靠刚性结构获得较强的机械耦合刚度；当刚性连接具备几何尺寸不可调的固有特性，仅能提供固定约束关系，无法灵活调整相邻模块车之间的间距。

4、2、采用拉绳等柔性构件连接前后相邻模块化运输车，具备良好的运动灵活性。但柔性连接结构刚度偏弱，难以提供可靠有效的几何约束。

5、综上，现有刚性连接方式与柔性连接方式均存在明显局限性，难以兼顾连接约束可靠性与车间距可调需求。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种用于模块化运输车的伸缩式连接装置，其不仅能够兼顾连接约束可靠性与车间距的可调需求，还能实现前后相邻模块化运输车之间的可靠锁紧和快速分离。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种用于模块化运输车的伸缩式连接装置，设置于前后相邻的两辆模块化运输车之间，其特征在于，所述伸缩式连接装置包括驱动传动机构、伸缩机构和对接机构；

4、所述驱动传动机构包括动力组件以及由所述动力组件驱动的传动组件；所述传动组件包括两个同步运动的传动件；

5、两套所述伸缩机构与两个所述传动件分别相连，在所述传动组件的驱动下两套所述伸缩机构同步执行轴向伸缩动作；

6、所述对接机构为径向膨胀连接机构，用于与目标车辆建立或解除刚性连接，包括膨胀保持架、膨胀块、伸缩杆、连接组件；所述膨胀保持架安装于所述伸缩机构末端，包括沿轴向贯穿的中心孔；所述伸缩杆一端与所述伸缩机构螺纹连接，另一端伸入所述中心孔内，在所述伸缩机构驱动下沿轴向伸缩；若干所述膨胀块沿所述膨胀保持架周向均匀布置；所述膨胀块一端与所述膨胀保持架滑动配合，所述膨胀块底面通过所述连接组件与所述伸缩杆传动连接；

7、在所述对接机构伸入目标车辆上的连接套内后，所述伸缩杆沿轴向伸缩运动，通过中间组件带动所述膨胀块径向运动，在所述膨胀块径向展开时与所述连接套胀紧，所述膨胀块径向收回时与所述连接套分离。

8、进一步地，所述膨胀保持架包括安装盘和导向架；所述安装盘上环绕均布若干沿径向延伸的径向导向槽；所述导向架的周向上环绕均布多个沿轴向设置的轴向导向槽；

9、所述膨胀块一端与连接件的一端转动连接，所述连接件的另一端穿过所述径向导向槽与所述安装盘滑动配合；所述膨胀块底面与所述连接组件一端转动连接，所述连接组件另一端穿过所述轴向导向槽与所述伸缩杆传动连接。

10、进一步地，所述连接组件包括立柱销和连接块；所述膨胀块底面与所述连接块的一端铰接，所述连接块的另一端与所述立柱销铰接；所述立柱销穿过所述轴向导向槽与所述伸缩杆铰接。

11、进一步地，所述安装盘上环绕均布若干安装孔，且所述安装孔与所述径向导向槽间隔交错布置；

12、所述对接机构还包括缓冲限位杆；若干所述缓冲限位杆分别通过所述安装孔螺丝固定于所述安装盘前侧，所述缓冲限位杆的前端与伸缩杆的阶梯面相接，用于限定所述伸缩杆的最大伸出行程。

13、进一步地，所述对接机构还包括视觉对接定位组件，所述视觉对接定位组件安装于所述伸缩机构末端。

14、进一步地，所述膨胀块为l型结构；所述膨胀块收缩状态下的外包络直径＜所述连接套内径＜所述膨胀块展开状态下的外包络直径。

15、进一步地，所述伸缩机构均包括伸缩机构外筒、推杆底座、推杆、直线导轨、丝杠螺母；

16、所述伸缩机构外筒与所述推杆底座均为中空筒体结构；所述伸缩机构外筒一端安装于所述传动组件的一侧，另一端与所述推杆底座固定配合围成轴向行程容纳腔；在所述伸缩机构外筒内壁上沿轴向设置所述直线导轨；

17、所述推杆包括光轴段和螺纹段；所述光轴段与所述传动组件的传动件相连，所述螺纹段置于所述轴向行程容纳腔内，与所述伸缩杆螺纹连接；

18、所述丝杠螺母固定于所述伸缩杆端部，并置于所述直线导轨上，与所述推杆的螺纹连接；

19、当所述推杆转动时，所述丝杠螺母和所述伸缩杆沿所述直线导轨轴向移动。

20、进一步地，所述传动组件包括主动轮、传动带、第一从动轮、第二从动轮；所述第一从动轮和所述第二从动轮对称布置于所述主动轮的两侧下方；环形的所述传动带依次环绕所述主动轮、所述第一从动轮、所述第二从动轮；所述动力组件驱动所述主动轮转动；所述第一从动轮和所述第二从动轮的中心与两根所述推杆分别相连；所述主动轮通过所述第一从动轮和所述第二从动轮带动两根所述推杆同步转动。

21、进一步地，所述第一从动轮和所述第二从动轮采用相同或相互匹配的节圆参数。

22、进一步地，所述传动组件还包括张紧惰轮；在所述主动轮的两侧对称设置两个所述张紧惰轮，用于调节所述传动带的预紧力。

23、本发明的有益效果：

24、本发明设计了一种用于模块化运输车的伸缩式连接装置，同步驱动两套对接机构同步胀紧与分离，并通过调节对接机构伸入连接套的深度调节相邻车辆之间的间距，解决了现有模块化运输车连接装置难以兼顾车距调节、双点同步、可靠锁紧和快速分离的问题，提高了多模块化运输车编组作业的适应性和安全性。

25、本发明采用单动力组件和一拖二的带传动机构对两套伸缩机构同步驱动，能够保证两套对接机构的伸出量和动作时序一致，提高双点对接的协调性。

26、本发明的对接机构采用径向膨胀连接机构，其通过伸缩杆、连接块和膨胀块构成轴向输入—径向输出的胀紧转换机构；若干膨胀块与目标车辆的连接套内壁形成多点接触，可提高连接承载面积、抗偏转能力和抗振动能力，并能够通过伸缩杆反向驱动，膨胀块主动收缩，解除与连接套的连接。

27、本发明通过丝杠螺母与推杆、以及推杆与伸缩杆的双重自锁能力，附加伺服电机的制动能力，维持膨胀块的压紧状态。

28、本发明采用两套平行设置的径向膨胀连接机构共同承受前后模块化运输车之间的拉压载荷、横向载荷和扭转载荷，可减小单点连接造成的应力集中和相对转动，降低偏载和扭转载荷对单个连接点的影响，提高连接受力的均匀性、抗偏转能力和重复对接可靠性。另外，本发明还通过视觉对接定位组件提高重复对接精度和复杂作业环境下的连接可靠性。

29、本发明采用模块化、封闭式结构设计，并通过一个动力组件为伸缩杆伸缩和膨胀块的胀紧动作提供动力，便于维护、重复使用和多模块运输车的快速编组。

1.一种用于模块化运输车的伸缩式连接装置，设置于前后相邻的两辆模块化运输车之间，其特征在于，所述伸缩式连接装置包括驱动传动机构、伸缩机构和对接机构；

2.根据权利要求1所述的用于模块化运输车的伸缩式连接装置，其特征在于，所述膨胀保持架（6）包括安装盘（6.1）和导向架（6.2）；所述安装盘（6.1）上环绕均布若干沿径向延伸的径向导向槽（6.5）；所述导向架（6.2）的周向上环绕均布多个沿轴向设置的轴向导向槽（6.6）；

3.根据权利要求2所述的用于模块化运输车的伸缩式连接装置，其特征在于，所述连接组件包括立柱销（25）和连接块（26）；所述膨胀块（7）底面与所述连接块（26）的一端铰接，所述连接块（26）的另一端与所述立柱销（25）铰接；所述立柱销（25）穿过所述轴向导向槽（6.6）与所述伸缩杆（24）铰接。

4.根据权利要求2所述的用于模块化运输车的伸缩式连接装置，其特征在于，所述安装盘（6.1）上环绕均布若干安装孔（6.4），且所述安装孔（6.4）与所述径向导向槽（6.5）间隔交错布置；

5.根据权利要求1所述的用于模块化运输车的伸缩式连接装置，其特征在于，所述对接机构还包括视觉对接定位组件（8），所述视觉对接定位组件（8）安装于所述伸缩机构末端。

6.根据权利要求1所述的用于模块化运输车的伸缩式连接装置，其特征在于，所述膨胀块（7）为l型结构；所述膨胀块（7）收缩状态下的外包络直径＜所述连接套内径＜所述膨胀块（7）展开状态下的外包络直径。

7.根据权利要求1所述的用于模块化运输车的伸缩式连接装置，其特征在于，所述伸缩机构均包括伸缩机构外筒（4）、推杆底座（5）、推杆（15）、直线导轨（16）、丝杠螺母（17）；

8.根据权利要求7所述的用于模块化运输车的伸缩式连接装置，其特征在于，所述传动组件包括主动轮（10）、传动带（11）、第一从动轮（12）、第二从动轮（13）；所述第一从动轮（12）和所述第二从动轮（13）对称布置于所述主动轮（10）的两侧下方；环形的所述传动带（11）依次环绕所述主动轮（10）、所述第一从动轮（12）、所述第二从动轮（13）；所述动力组件驱动所述主动轮（10）转动；所述第一从动轮（12）和所述第二从动轮（13）的中心与两根所述推杆（15）分别相连；所述主动轮（10）通过所述第一从动轮（12）和所述第二从动轮（13）带动两根所述推杆（15）同步转动。

9.根据权利要求8所述的用于模块化运输车的伸缩式连接装置，其特征在于，所述第一从动轮（12）和所述第二从动轮（13）采用相同或相互匹配的节圆参数。

10.根据权利要求8所述的用于模块化运输车的伸缩式连接装置，其特征在于，所述传动组件还包括张紧惰轮（14）；在所述主动轮（10）的两侧对称设置两个所述张紧惰轮（14），用于调节所述传动带（11）的预紧力。