CN103539032B - 一种双端楔盘同步摩擦制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双端楔盘同步摩擦制动装置，包括制动手轮、前端法兰盘、花键孔轴套、轴挡、制动楔盘、导向套、导向杆、左旋螺母、双螺纹丝杆轴、右旋螺母、支撑套、后端法兰盘，外锥摩擦环及绞盘和支撑箱体。装置采用在绞盘两端设置具有外锥面的制动环结构，由制动手轮通过双螺纹丝杆轴同时驱动一对在绞盘两端对称设置的制动楔盘，通过制动楔盘上的圆锥环形摩擦片压紧绞盘两端的外锥摩擦环，依靠双向丝杆轴一端的花键轴的轴向浮动保证同步制动，并将制动时一对制动楔盘所承受的方向相反大小相等的轴向力转变为双螺纹丝杆轴的拉伸内应力且相互抵消，该制动装置具有结构合理、支撑刚度好，制动力大、操作简便的特点。

Description

一种双端楔盘同步摩擦制动装置

技术领域

本发明涉及一种摩擦制动装置，尤其是一种具有双端楔盘的同步摩擦制动装置。

背景技术

摩擦制动装置常用于车轮或其它轮式结构的制动，汽车车轮制动通常采用鼓式制动或盘式制动，发明专利“液压操纵的部分圆盘摩擦制动器”（ZL88103080）提出了一种利用液压油推动活塞产生制动压紧力的摩擦制动器，目前这种制动方式广泛应用于轿车的车轮制动，即所谓盘式制动。发明专利“鼓式制动器”（ZL200680012563.6）由一对制动块通过液动或电动提供驱动装置施加于制动鼓，利用制动块与制动鼓之间的摩擦力使车轮制动。

由于汽车在制动时车轮已停止驱动（松开了油门），制动过程就是消耗车辆惯性能直至停车的过程，由液压驱动制动住车轮并依靠轮胎与地面的滑动摩擦耗尽汽车的惯性能而停车。而对于带载制动，如绞车制动，不仅需要克服惯性负载，而且还要克服驱动负载，如重力或浮力。这时需要制动器提供更大的制动力来克服惯性和负载。绞车的制动多采用手动制动器，一般用杠杆放大机构来制动轮毂外圆，制动手柄较长，且结构较大，在结构受限时不便采用。因此需要一种能提供更大摩擦制动力的紧凑型手动摩擦制动器。发明专利“一种具有楔块增力结构的摩擦制动装置”（ZL201110356539.7）提供了一种将摩擦制动装置集成于法兰套内的嵌入式结构，采用丝杆螺母和楔块双级力放大机构，具有结构紧凑、制动力较大、操作省力的特点。但是，该发明由于对绞盘实施的是单侧制动，在对绞盘施加制动摩擦转矩的同时，绞盘受到了一个很大的轴向力，加重了支撑轴承的轴向负载，并且制动装置的支撑法兰套因功能需要切去了一个扇形柱面而成为不完整结构的法兰套，一定程度上削弱了支撑刚性，当制动力过大时制动块会产生退让变形，从而影响制动效果。实际应用表明该发明适用于中等以下载荷的制动要求，并不适合需要更大制动转矩的场合。本发明针对以上发明的不足，提供了一种合理可行、制动效果更佳的摩擦制动结构方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种双端楔盘同步制动，制动力更大，轴向力平衡抵消的手动摩擦制动装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种双端楔盘同步摩擦制动装置，包括制动手轮1、前端法兰盘2、轴挡4、导向套6、导向杆7、支撑套11、后端法兰盘12，绞盘13.，支撑箱体16；其特征在于：还包括花键孔轴套3、制动楔盘5、左旋螺母8、双螺纹丝杆轴9、右旋螺母10、外锥摩擦环14，摩擦片15；所述前端法兰盘2和后端法兰盘12外形结构尺寸相同但中心轴线O处孔径及结构不同，两者分别安装于支撑箱体16前后端面同轴线的孔内，前端法兰盘2中心轴线O处设有直径依次由小到大的底部通孔、轴承沉孔2a和前端沉孔，轴承沉孔2a用于安装一对中间分别设有内外圈隔套的角接触轴承，底部通孔与轴承沉孔2a所形成的轴向台肩作为内侧轴承的轴向定位，前端沉孔装有用于外侧轴承轴向定位的轴承端盖17，后端法兰盘12中心轴线处设有安装支撑套11的通孔，在前端法兰盘2和后端法兰盘12两端面距中心轴O等距离的三个同轴位置（A、B、C）分别设有用于支撑三个导向杆7的通孔和安装轴挡4的沉孔，前端法兰盘2和后端法兰盘12分别安装于支撑箱体16距绞盘13轴线等距离的前后两侧的同轴线孔内；所述制动盘5为两个结构形状完全相同的盘形零件，对称设置在前端法兰盘2和后端法兰盘12的内侧，在制动盘5外圆一侧设有一个内锥面5a，该内锥面5a设置在轴线BC处导套孔5c外侧且其回转轴线在装配位置与支撑箱体16和绞盘13安装孔轴线重合，在两个制动盘5端面中心轴线O处设有分别安装左旋螺母8和右旋螺母10的螺母安装孔5b和一沉孔，并设有三个轴线（A、B、C）呈等腰三角形分布用于安装导向套6的导套孔5c，且该等腰三角形的底边BC装配时与制动楔盘5中心轴线和绞盘13轴线的连线垂直；所述花键孔轴套3为大中小直径三段圆柱形结构，在大端外圆端面中心处设有花键孔3a，外圆直径由大至小分别设有凸肩3b、轴承轴颈3c、锁紧螺纹3d和手轮轴颈3e，花键孔轴套3的轴承轴颈3c与前端法兰盘2轴承沉孔2a配合的一对角接触轴承的内孔配合安装，凸肩3b抵靠内侧轴承内圈端面，锁紧螺纹3d处旋入锁紧螺母压紧外侧轴承内圈端面，手轮轴颈3e与制动手轮1内孔配合，通过键连接传递扭矩；所述双螺纹丝杆轴9前端设有一段花键轴9a与花键孔轴套3的花键孔3a配合，后端设有一段圆柱面与后端法兰盘12中心轴线O处的支撑套11的内孔配合，在中间段光轴的前后两侧各设有一段螺距相同旋向相反的左旋螺纹9b和右旋螺纹9c，分别与两个制动楔盘上5的左旋螺母8和右旋螺母10啮合；所述外锥摩擦环14的外圆设有回转中心与中心轴线重合的摩擦外锥面14a，在外锥摩擦环14一侧端面设有短圆柱面与绞盘13端部的沉孔配合定心并用若干螺钉与绞盘紧固连接；所述摩擦片15为一部分圆锥套环结构，内圆为摩擦内锥面15a，外圆为外锥面15b，摩擦片15的弧长与制动楔盘5的内锥面5a弧长相当，采用沉头螺钉通过摩擦片上设置的若干沉头螺孔15d与制动楔盘5上的螺纹孔5f连接固定。

此外，所述制动楔盘5内锥面5a的大端设有一下沉圆弧端面5e，用于贴靠摩擦片15上的圆弧翻边15c，外圆柱面5d直径略小于前端法兰盘2和后端法兰盘12在支撑箱体16端面上的安装孔径，在外圆柱面5d的上下两侧对称切除了部分材料。

还有，所述三根导向杆7两端中心处各设有一螺钉孔，导向杆7的长度略小于装配后前端法兰盘2的轴挡沉孔2c底端与后端法兰盘12的轴挡沉孔2c底端之间的距离，以保证两端轴挡4上的螺钉对导向杆7施加拉伸预应力，提高导向杆7的支撑刚度。

另外，所述导向套6外圆与制动楔盘5的导套孔5c之间为紧配合，导向套6内孔与导向杆7外圆之间为滑动配合。

本发明的特点和有益效果是：采用在绞盘两端设置具有外锥面的制动环结构，由制动手轮通过双螺纹丝杆轴同时驱动一对在绞盘两端对称设置的制动楔盘，通过制动楔盘上的圆锥环形摩擦片压紧绞盘两端的外锥摩擦环，依靠双向丝杆轴一端的花键轴的轴向浮动保证同步制动，并将制动时一对制动楔盘所承受的方向相反大小相等的轴向力转变为双螺纹丝杆轴的拉伸内应力且相互抵消，该制动装置具有结构合理、支撑刚度好，制动力大、操作简便的特点。

附图说明

附图1是本发明的主剖视图；

附图2是图1左前轴测立体图（隐去支撑箱体）；

附图3是图1右前轴测立体图（隐去支撑箱体）

附图4是前端法兰盘的轴测立体图；

附图5是制动楔盘的轴测立体图；

附图6是花键轴套的轴测立体图；

附图7是双螺纹丝杆轴的轴测立体图；

附图8是摩擦片的轴测立体图。

图中：1、制动手轮，2、前端法兰盘，2a、轴承沉孔，2b、导杆孔，2c、轴挡沉孔，2d、定位圆柱面，3、花键孔轴套，3a、花键孔，3b、凸肩，3c、轴承轴颈，3d、锁紧螺纹，3e、手轮轴颈，4、轴挡，5、制动楔盘，5a、内锥面，5b、螺母安装孔，5c、导套孔，5d、外圆柱面，5e、圆弧端面，5f、螺纹孔，6、导向套，7、导向杆，8、左旋螺母，9、双螺纹丝杆轴，9a、花键轴，9b、左旋螺纹，9c、右旋螺纹，10、右旋螺母，11、支撑套，12、后端法兰盘，13、绞盘，14、外锥摩擦环，14a、摩擦外锥面，15、摩擦片，15a、摩擦内锥面，15b、外锥面，15c、圆弧翻边，15d、沉头螺孔,16、支撑箱体，17、轴承端盖。

具体实施方式

下面通过本发明用于一种利用缆绳收放气球的应急制动装置为实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本实施例为基于双绞盘缠绕缆绳的摩擦驱动绞车，通过绞盘驱动载有特殊装备的系留升空系留气球的收放，为了防止驱动元件（如电机或液压马达）的制动器失灵使气球在浮力作用下产生溜车而造成事故，必须设置可靠的安全防护措施。

图1为本装置主剖视图，表示了沿过制动装置中心轴线与被制动绞盘13回转轴线的剖视图，图中表示了摩擦制动装置的内部细节结构及相互位置关系。实线表示的零件为本制动装置的组成零件，包括制动手轮1、前端法兰盘2、花键孔轴套3、轴挡4、制动楔盘5、导向套6、导向杆7、左旋螺母8、双螺纹丝杆轴9、右旋螺母10、支撑套11、后端法兰盘12，外锥摩擦环14，摩擦片15以及未引出标识号的锁紧螺母、一对角接触轴承、紧固螺钉等；双点划线表示了与本制动装置外的相关零件和结构，如绞盘13、支撑箱体16以及未加标识号的绞盘支撑轴、两端支撑轴承、锁紧螺母、端盖、加油嘴等。靠近前端法兰盘2的制动楔盘5和靠近后端法兰盘12的制动楔盘5对称设置在绞盘13两端外锥摩擦环14的外侧，图1所示的状态为非制动状态，制动楔盘5上的摩擦片15的摩擦内锥面15a与外锥摩擦环14摩擦外锥面14之间存在距离d，这时绞盘13作为从动绞盘在制动装置左端的驱动绞盘通过两绞盘之间绳槽中缠绕的缆绳的摩擦力带动下（驱动绞盘和缆绳在图中未示出）转动。

前端法兰盘2和后端法兰盘12同轴线安装在支撑箱体16与绞盘13回转轴平行的箱体两端面的安装孔内，两零件的法兰内侧端面分别与支撑箱体16的安装孔端面通过螺钉连接紧固，作为整个制动装置的安装基准和制动转矩的支撑。前端法兰盘2和后端法兰盘12除了中心轴线处孔的结构及尺寸不同外，其余结构尺寸完全相同。

图2是图1隐去支撑箱体16后的左前轴测立体图，表示了制动手轮1、前端法兰盘2和后端法兰盘12之间零件与被制动绞盘13两端的外锥摩擦环14所形成的空间位置关系，两块制动楔盘5在绞盘13两端对称位置设置。穿过两块制动楔盘5各自三个导向套6的三根导向杆7在以制动楔盘5中心为圆心的同一圆周上呈等腰三角形分布（参见图4的轴线A、B、C），该三角形的底边BC靠近绞盘13，与制动楔盘5中心至绞盘13中心的连线垂直。三根导向杆7为制动楔盘5的移动提供支撑、导向、承压及制动反力矩，并且通过每个导向杆7两端的前端法兰盘2和后端法兰盘12上设置的轴挡4通过螺钉将导向杆7拉紧，使导向杆7承受预拉应力。增强导向和支撑的刚度和稳定性。当制动时由于制动楔盘5受力较大，使导向杆7产生弯曲，由于本装置两个制动楔盘5靠近导向杆7的支撑端部，大大减小了导向杆7在制动过程中的弯曲变形。

图3是图1隐去支撑箱体16后的右前轴测立体图，从另一角度表达了本制动装置空间位置关系，图2和图3所显示的状态为制动装置状态，从图中可看出摩擦片15上的摩擦内锥面15a与绞盘13两侧的摩擦锥环14的摩擦外锥面14a压紧，实现绞盘13的制动。

图4是前端法兰盘2的轴测立体图，其结构主要包括位于中心轴线O的轴承沉孔2a、分布于以中心轴线O为圆心的同一圆周上且与O轴平行的三个轴线（A、B、C）处的三个导杆孔2b和三个轴挡沉孔2c、定位圆柱面2d以及法兰圆周的螺钉沉孔。

图5是制动楔盘5的立体结构图，制动楔盘5的结构包括与AO连线对称设置的内锥面5a、中心轴线O处的螺母安装孔5b、轴线A、B、C处的三个导套孔5c、外圆柱面5d，在内锥面5a大端设有一下沉圆弧端面5e，用于贴靠摩擦片15上的圆弧翻边15c（参见图8），在内锥面5a上还设有与摩擦片15配作的螺孔，外圆柱面5d直径略小于前端法兰盘2和后端法兰盘12在支撑箱体16端面上的安装孔径，在外圆柱面5d的上下两侧对称切除了部分材料。

左旋螺母8和右旋螺母10的法兰安装面相对制动楔盘5上的的安装方位在各自制动楔盘5的外侧。这样安装可在制动时由两个螺母上的法兰端面承受轴向力，避免螺母与制动楔块5的连接螺钉承受过大轴向力。

图7所示的双螺纹丝杆轴9的前端设有花键轴9a，与花键轴套3的花键孔3a相配（参见图6），用于传递来自制动手轮1的扭矩，另一端的圆柱面轴颈与后端法兰盘12的支撑套11内孔相配。由于加工和装配误差的存在，不可能依靠提高精度来保证双螺纹丝杆轴9驱动两个制动楔盘5上的摩擦片15同时与外锥摩擦环14接触，因此，对双螺纹丝杆轴9两端支撑只实施径向定位而不实施轴向定位，这样做的好处是当制动过程中绞盘13两端的制动楔盘5不同时接触外锥摩擦环14时，双螺纹丝杆轴9会自动轴向浮动，以保证两制动楔盘5上的摩擦片15同时对外锥摩擦环14的摩擦外锥面14a实施双端同步制动。

图8为摩擦片15轴测立体图，摩擦片15与制动楔盘5之间的连接螺孔为沉头螺孔15d，安装后，螺钉沉头的顶面必须低于摩擦片15摩擦内锥面15a，避免制动时螺钉头部与外锥摩擦环14的摩擦外锥面14a碰擦而影响制动效果。

摩擦片15与制动盘5之间的螺钉连接只起连接作用，绝大部分的摩擦制动转矩由摩擦片15与制动楔盘5之间的贴合锥面所产生的摩擦力承受，摩擦片15上的圆弧翻边15c起阻止摩擦片15相对于制动楔盘5的轴向移动。

装配时，在两个外锥摩擦环14与绞盘13连成一体装入支撑箱体16后，先将花键轴套3、一对角接触轴承、轴承内外圈隔套、一对锁紧圆螺母和轴承端盖17安装于前端法兰盘2的轴承沉孔2a内，然后将3根导向杆7插入前端法兰盘2的三个导杆孔2b内并在另一侧用内六角螺钉将轴挡4与导向杆7连接；将左旋螺母8装入前侧制动楔盘5的螺母安装孔5b内并用螺钉紧固，将三个导向套6压入制动楔盘5的导套孔5c内，导向套6与制动楔盘5的导套孔5c之间为过盈配合，与导向杆7之间为滑动配合；将前端制动楔盘5的三个导套孔5c对准推入已与前端法兰盘2连接的三根导向杆7，然后将双螺纹丝杆轴9的左旋螺纹9b端的花键轴9a由后向前穿过前端制动楔盘5的左旋螺母8孔插入前端法兰盘2内的花键孔轴套3的花键孔3a中；将前端法兰盘2与前述已套装的零件一起从支撑箱体16的前端安装孔送入箱体，此时尙未配作支撑箱体16上与前端法兰盘2连接的螺钉孔，这样可使前端法兰盘2及其所连接的零件在安装孔内保持转动自由度；将位于后端的制动楔盘5上的右旋螺母10、三个导向套6装好后沿三根导向杆7推入，最后从支撑箱体16后端安装孔将后端法兰盘12的支撑套11的内孔和三个导杆孔2b分别对准双螺纹丝杆轴9和三根导向杆7送入；将制动手轮1内孔套入花键轴套3的手轮轴颈3e，顺时针转动制动手轮1并通过键传动带动双螺纹丝杆轴9转动，同时将左螺纹9b和右螺纹9c两端的制动楔盘5通过左旋螺母8和右旋螺母10旋入，一直转动制动手轮1直至两个制动楔盘5上的摩擦片15压紧外锥摩擦环14的摩擦外锥面14a为止，这是前端法兰盘2和后端法兰盘12已处于正确的位置，然后配作支撑箱体16两端安装孔端面的螺孔用内六角螺钉连接紧固，最后在前端法兰盘2和后端法兰盘12与支撑箱体16安装孔端面之间配作定位销实现两端支撑法兰盘的圆周定位。至此装配结束，可通过转动制动手轮1实现绞盘13的制动和松开

当需要对绞盘13实施制动时，按规定方向转动制动手轮1带动双向丝杆轴旋转，并分别由与左旋螺纹9b和右旋螺纹9c啮合的左旋螺母8和右旋螺母10将双向丝杆轴9的转动转为一对制动楔盘5同时向靠近绞盘13方向移动，直至摩擦片15压紧绞盘13两端的外锥摩擦环14的摩擦外锥面14a，使绞盘制动；松开制动时反向转动制动手轮1则一对制动楔盘5退出制动位置，使摩擦片15与绞盘13两端的外锥摩擦环14脱离接触。

Claims (4)

1.一种双端楔盘同步摩擦制动装置，包括制动手轮(1)、前端法兰盘(2)、轴挡(4)、导向套(6)、导向杆(7)、支撑套(11)、后端法兰盘(12)，绞盘(13)，支撑箱体(16)；其特征在于：还包括花键孔轴套(3)、制动楔盘(5)、左旋螺母(8)、双螺纹丝杆轴(9)、右旋螺母(10)、外锥摩擦环(14)，摩擦片(15)；所述前端法兰盘(2)和后端法兰盘(12)外形结构尺寸相同但中心轴线O处孔径及结构不同，两者分别安装于支撑箱体(16)前后端面同轴线的孔内，前端法兰盘(2)中心轴线O处设有直径依次由小到大的底部通孔、轴承沉孔(2a)和前端沉孔，轴承沉孔(2a)用于安装一对中间分别设有内外圈隔套的角接触轴承，底部通孔与轴承沉孔(2a)所形成的轴向台肩作为内侧轴承的轴向定位，前端沉孔装有用于外侧轴承轴向定位的轴承端盖(17)，后端法兰盘(12)中心轴线处设有安装支撑套(11)的通孔，在前端法兰盘(2)和后端法兰盘(12)两端面距中心轴O等距离的三个同轴位置(A、B、C)分别设有用于支撑三个导向杆(7)的通孔和安装轴挡(4)的沉孔，前端法兰盘(2)和后端法兰盘(12)分别安装于支撑箱体(16)距绞盘(13)轴线等距离的前后两侧的同轴线孔内；所述制动楔盘(5)为两个结构形状完全相同的盘形零件，对称设置在前端法兰盘(2)和后端法兰盘(12)的内侧，在制动楔盘(5)外圆一侧设有一个内锥面(5a)，该内锥面(5a)设置在轴线BC处导套孔(5c)外侧且其回转轴线在装配位置与支撑箱体(16)和绞盘(13)安装孔轴线重合，在两个制动楔盘(5)端面中心轴线O处设有分别安装左旋螺母(8)和右旋螺母(10)的螺母安装孔(5b)和一沉孔，并设有三个轴线(A、B、C)呈等腰三角形分布用于安装导向套(6)的导套孔(5c)，且该等腰三角形的底边BC装配时与制动楔盘(5)中心轴线和绞盘(13)轴线的连线垂直；所述花键孔轴套(3)为大中小直径三段圆柱形结构，在大端外圆端面中心处设有花键孔(3a)，外圆直径由大至小分别设有凸肩(3b)、轴承轴颈(3c)、锁紧螺纹(3d)和手轮轴颈(3e)，花键孔轴套(3)的轴承轴颈(3c)与前端法兰盘(2)轴承沉孔(2a)配合的一对角接触轴承的内孔配合安装，凸肩(3b)抵靠内侧轴承内圈端面，锁紧螺纹(3d)处旋入锁紧螺母压紧外侧轴承内圈端面，手轮轴颈(3e)与制动手轮(1)内孔配合，通过键连接传递扭矩；所述双螺纹丝杆轴(9)前端设有一段花键轴(9a)与花键孔轴套(3)的花键孔(3a)配合，后端设有一段圆柱面与后端法兰盘(12)中心轴线O处的支撑套(11)的内孔配合，在中间段光轴的前后两侧各设有一段螺距相同旋向相反的左旋螺纹(9b)和右旋螺纹(9c)，分别与两个制动楔盘(5)上的左旋螺母(8和右旋螺母(10)啮合；所述外锥摩擦环(14)的外圆设有回转中心与中心轴线重合的摩擦外锥面(14a)，在外锥摩擦环(14)一侧端面设有短圆柱面与绞盘(13)端部的沉孔配合定心并用若干螺钉与绞盘紧固连接；所述摩擦片(15)为一部分圆锥套环结构，内圆为摩擦内锥面(15a)，外圆为外锥面(15b)，摩擦片(15)的弧长与制动楔盘(5)的内锥面(5a)弧长相当，采用沉头螺钉通过摩擦片上设置的若干沉头螺孔(15d)与制动楔盘(5)上的螺纹孔(5f)连接固定。

2.根据权利要求1所述的一种双端楔盘同步摩擦制动装置，其特征在于：所述制动楔盘(5)内锥面(5a)的大端设有一下沉圆弧端面(5e)，用于贴靠摩擦片(15)上的圆弧翻边(15c)，外圆柱面(5d)直径略小于前端法兰盘(2)和后端法兰盘(12)在支撑箱体(16)端面上的安装孔径，在外圆柱面(5d)的上下两侧对称切除了部分材料。

3.根据权利要求1所述的一种双端楔盘同步摩擦制动装置，其特征在于：所述三根导向杆(7)两端中心处各设有一螺钉孔，导向杆(7)的长度略小于装配后前端法兰盘(2)的轴挡沉孔(2c)底端与后端法兰盘(12)的轴挡沉孔2c底端之间的距离，以保证两端轴挡(4)上的螺钉对导向杆(7)施加拉伸预应力，提高导向杆(7)的支撑刚度。

4.根据权利要求1所述的一种双端楔盘同步摩擦制动装置，其特征在于：所述导向套(6)外圆与制动楔盘(5)的导套孔(5c)之间为紧配合，导向套(6)内孔与导向杆(7)外圆之间为滑动配合。