CN105217507B - 一种内嵌式双楔盘手动摩擦制动装置 - Google Patents

Abstract

一种内嵌式双楔盘手动摩擦制动装置，在被制动绞盘一侧端面设置具有对称双内锥面的制动环，将两块制动楔盘安装于箱体孔内的法兰套内，由制动手轮驱动双螺纹丝杆轴上的左旋螺纹和右旋螺纹并通过两个制动楔盘中心处的左旋螺母和右旋螺母驱动一对制动楔盘，使两块制动楔盘上的摩擦片外锥面压紧双内锥制动环的两个内锥面，通过穿过制动楔盘的三根导向杆导向并承受制动扭矩；依靠双螺纹丝杆轴一端花键轴的轴向浮动保证同步制动，制动装置集成安装于法兰套内并伸入被制动绞盘端面空腔，制动时一对制动楔盘所受方向相反大小相等的轴向力转为双螺纹丝杆轴的拉伸内应力，既满足制动要求，又不占制动对象外部空间。具有结构紧凑、制动力大、操作省力的特点。

Description

一种内嵌式双楔盘手动摩擦制动装置

技术领域

本发明涉及一种制动装置，尤其是一种内嵌式双楔盘手动摩擦制动装置。

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，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或液压缸驱动的制动器，一般用杠杆放大机构通过内敷摩擦材料的钢带制动轮毂外圆，当采用手动方式时，制动手柄较长，在结构受限时不便采用，且制动效率不高。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、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，并加重了支撑轴承的轴向负载，并可能由于轴向刚度不足影响制动效果。“一种双端楔盘同步摩擦制动装置”(申请号：201310377669.8)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面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，该制动装置结构合理、支撑刚度好，制动力大、操作简便。但是，由于该结构方案需占用被制动对象的外部空间，当结构尺寸受限时则不能采用。因此，本发明将根据上述两者的特点和不足，提出一种结构紧凑、受力合理的内嵌式双端楔盘手动摩擦制动装置。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，结合发明专利“一种具有楔块增力结构的摩擦制动装置”(ZL201110356539.7)和申请专利“一种双端楔盘同步摩擦制动装置”(申请号：201310377669.8)各自的特点，提供一种内嵌式双楔块手动摩擦制动装置。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种内嵌式双楔盘手动摩擦制动装置，包括手轮1、法兰套2、两个制动锲盘4、两块摩擦片5、双螺纹丝杆轴6、三根导向杆10、右旋螺母9、左旋螺母11和被制动的绞盘15；还包括支撑柱套3、双内锥制动环7、三个圆柱销12、三个压块13和接近开关14；所述法兰套2法兰端面中心设有大小直径的沉孔，沉孔底部中心设有一通孔并在该孔轴线同一圆周上设有三个位置呈等腰三角形布置的同直径通孔，在法兰套2的前部设有以绞盘15中心轴线旋转切除宽度为w的月牙形敞口形成的圆弧面2a；所述支撑柱套3外圆为圆柱，与法兰套2的大沉孔配合，在中心轴线处设有大小直径的阶梯孔，还设有三个与法兰套2底部三个通孔同轴线的通孔，支撑柱套3外圆与法兰套2沉孔间齐缝处均布设置了三个圆柱销12实现圆周固定，外端面设有三个挡块13实现轴向固定；所述制动楔盘4为在中心设有阶梯孔的不完整圆盘，其外圆一侧经旋转切除后形成一圆锥面，在端面中心圆周设有三个与法兰套2底部三个通孔同轴线的通孔；所述双内锥制动环7为内圈对称设有双内锥面7a的法兰盘，通过法兰内侧端面与外圆柱面与绞盘15端面及绞盘(15)端面的沉孔同心安装固连成一体；所述摩擦片5内外表面均为为圆锥面，内锥面与制动楔盘4外锥面通过螺钉连接，外锥面与双内锥制动环7的内锥面同轴线且锥角同为α；所述导向杆8为大端设有内螺纹孔的阶梯轴，三根导向杆10套装在法兰套2、制动楔盘4和支撑柱套3对应的孔内，通过导向杆10小圆柱端面和法兰套2底部对应孔内的轴承套端面实现轴向限位；所述花键孔轴套8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，外圆直径由大至小分别设有凸肩、轴承轴颈、锁紧螺纹和与制动手轮1内孔配合的带键槽的轴颈，轴承轴颈与支撑柱套3沉孔之间通过一对角接触轴承配合安装，凸肩抵靠内侧轴承内圈端面，锁紧螺纹处旋入锁紧螺母压紧外侧轴承内圈端面，制动手轮1与花键孔轴套8通过键连接传递扭矩；所述双螺纹丝杆轴6外端设有一段花键轴与花键孔轴套8的花键孔配合，内端设有一段圆柱面与后端法兰套2中心轴线处的支撑套的内孔配合，在中间段设有两段螺距相同旋向相反的左旋螺纹和右旋螺纹，分别与两个制动楔盘4上的左旋螺母11和右旋螺母9啮合。

所述支撑柱套3外圆与法兰套2大沉孔之间设有三个齐缝带螺孔的圆柱销12，在支撑柱套3端面上还设有一个用于安装接近开关14，且两端设有沉孔的螺纹孔。

所述支撑柱套3端面设有探测孔17，用于测量制动状态时制动楔盘4外侧端面与支撑柱套3外侧端面的距离。

所述右旋螺母9和左旋螺母11的法兰安装面相对制动楔盘5上的的安装位置位于两个制动楔盘4制动方向的外侧。

所述支撑柱套3端面的设置的螺纹通孔内安装接近开关14，用于探测制动松开时的状态。

本发明的特点和有益效果是：在被制动绞盘一侧端面设置具有对称双内锥面的制动环，通过将两块制动楔盘安装于箱体孔内的法兰套内，由制动手轮驱动双向丝杆轴上的左旋螺纹和右旋螺纹并通过两个制动楔盘中心处的左旋螺母和右旋螺母同时驱动一对制动楔盘，由两块制动楔盘上的摩擦片外锥面压紧双内锥制动环的两个内锥面，通过穿过制动楔盘的三根导向杆导向并承受制动扭矩；依靠双向丝杆轴一端的花键轴的轴向浮动保证同步制动，制动装置的组成件集成安装于法兰套内嵌入式结构并伸入被制动绞盘端面空腔，制动时将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向丝杆轴的拉伸内应力相互抵消，既满足较大的制动力要求，又不占用制动对象外部空间，且轴向力平衡抵消。具有结构紧凑、支撑刚度好，具有丝杆螺母和楔块双级力放大机构，制动力大、操作省力的特点。

附图说明

附图1是本发明的主剖视图(非制动状态)；

附图2是本发明的主剖视图(制动状态)；

附图3是图1本发明制动装置的轴测图；

附图4是图3右后侧轴测图；

图中：1、制动手轮，2、法兰套，2a、圆弧面，3、支撑柱套，4、制动楔盘，5、摩擦片，6、双螺纹丝杆轴，6a、花键轴，6b、左旋丝杆，6c、右旋丝杆，7、双内锥制动环，7a、内锥面，8、花键孔轴套，9、右旋螺母，10、导向杆，11、左旋螺母，12、圆柱销，13、挡块，14、接近开关，15、绞盘，16、支撑箱体，17、探测孔。

具体实施方式

下面通过本发明用于一种缆绳系留气球收放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气球升空的收放，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，通过在从动绞盘侧面设置嵌入式手动摩擦制动装置，提供一种当气球在空中滞留时防止驱动电机制动器故障或制动力衰减后的安全防护措施。

图1为本发明的主剖视图(非制动状态)，制动装置以法兰套2为安装母体，制动对象为固定于绞盘15一侧端面的双内锥制动环7内圆对称设置的两个内锥面7a，法兰套2安装于支撑箱体16靠近双内锥制动环7一侧的安装孔内，前部伸入绞盘15侧面的空腔内；安装于法兰套2内的零件由外而内包括制动手轮1、花键孔轴套8、支撑柱套3、双螺纹丝杆轴6、三根导向杆10、两个制动楔盘4、两块摩擦片5以及分别位于两个制动楔盘4中心通孔内的左旋螺母11和右旋螺母9；花键孔轴套8的外形结构为阶梯圆柱，由内而外分别为定位凸肩、轴承安装轴颈、一段锁紧螺纹和手轮安装轴颈，在定位凸肩端面中心处设有花键孔套装双螺纹丝杆轴6的花键轴6a，轴承轴颈与支撑柱套3沉孔之间通过一对角接触轴承配合安装，定位凸肩抵靠内侧轴承内圈端面，锁紧螺纹处旋入锁紧螺母压紧外侧轴承内圈端面，手轮安装轴颈与制动手轮1内孔配合通过键连接传递扭矩；在法兰套2的前部设有以绞盘15回转轴线为中心旋转切除后形成的具有一定宽度圆弧面2a的敞口，使两个安装于制动楔盘4外锥面上的摩擦片9位于敞口外双内锥制动环7的两个内锥面7a的两侧，在非制动状态时，两个制动楔盘4外侧端面分别贴靠法兰套2底部端面和支撑柱套3的内侧端面，这时两个制动楔盘4内侧距离为d；双螺纹丝杆轴6自外而内分别由花键轴6a、左旋丝杆6b、右旋丝杆6c和一段圆柱轴颈组成，花键轴6a与花键孔轴套8的花键孔配合，左旋丝杆6b与设于双内锥制动环7外侧制动锲盘4中心处的左旋螺母11啮合，右旋丝杆6c与设于双内锥制动环7内侧制动锲盘4中心处的右旋螺母9啮合，末端圆柱轴颈与法兰套2底部中心通孔内的轴套配合；三根导向杆10穿过支撑柱套3、两块制动楔盘4和法兰套2底部端面的对应孔内，作用是起两个制动楔盘4制动过程的导向和承受制动产生的制动力矩并通过支撑柱套3与法兰套2之间的三个齐缝圆柱销12传递至支撑箱体16。

图2为本发明在制动状态的主剖视图，与图1区别之处仅是两个制动楔盘4的位置发生了变化。本装置由非制动状态到制动状态是通过旋转制动手轮1使位于双螺纹丝杆轴6的左旋丝杆6b和右旋丝杆6c上的两个制动楔盘4上的摩擦片5的外锥面与双内锥制动环7的两个内锥面7a贴靠并压紧，从而实现对绞盘15的制动。为保证制动时两个制动楔盘4上的摩擦片5同步对双内锥制动环7的内锥面7a实加制动力，对双螺纹丝杆轴6只实施径向定位而未实施轴向定位，双螺纹丝杆轴6可在一定范围内轴向浮动，当一个摩擦片5先接触到双内锥制动环7的一个内锥面7a时，继续转动制动手轮1，通过双螺纹丝杆轴6的轴向浮动保证两块制动楔盘4上的摩擦片5对双内锥制动环7的两个内锥面7a实施大小相等方向相反的制动力。制动后，两个制动楔盘4内侧距离为d’，0<d’<d，只有当d’>0时才能保证可靠制动。在支撑柱套3端面空余处设置探测孔17，通过该孔可测量制动状态时外侧制动楔盘4端面与支撑柱套3外侧端面的距离，当换算得d’距离很小时，就需要更换两块制动楔盘4上的摩擦片5。

右旋螺母9和左旋螺母11的法兰安装面相对制动楔盘5上的的安装位置位于两个制动楔盘4制动方向的外侧，这样的安装结构可使制动时由两个螺母上的法兰端面承受轴向力，避免螺母与制动楔盘4的连接螺钉承受过大轴向力。

松开制动时，反向转动制动手轮1则一对制动楔盘4按分离方向相对反向运动，从而使一对制动楔盘4上的摩擦片5与双内锥制动环7脱离接触。通过在支撑柱套3端面的螺纹通孔内安装接近开关14，可感应制动楔盘完全退出制动状态的信号，控制系统只有在接近开关14感应到制动楔盘4完全退出制动状态时方能启动绞盘15旋转，避免由于制动后忘记退出而启动驱动电机。

图3和图4表达了本制动装置集成于法兰套2内零件的立体外形结构。图3可以看见法兰套2敞口露出的制动楔盘4、摩擦片5以及法兰套2底部端面的双螺纹丝杆轴6支撑孔和三个导向杆支撑孔及轴套。图4表达了本制动装置制动手轮1一侧外露的零件空间位置，包括支撑柱套3与法兰套2之间的齐缝圆柱销12、挡块13和接近开关14。在本制动装置加工过程中，要保证三根导向杆10穿过的支撑柱套3、两块制动楔盘4和法兰套底部端面分别对应的各孔同轴线，可利用先加工好的法兰套2底部中心孔、支撑柱套3的轴承孔和两块制动楔盘4的螺母安装孔，设计一根与之匹配的芯轴，将上述零件串接成一体，并在支撑柱套3与法兰套2之间用2-3个齐缝圆柱销12定位，加工出三个导向杆10在上述零件上的通孔，这样可保证拆除后重装各孔的相对位置不变。三个挡块13用于支撑柱套3与法兰套2之间的轴向定位。

Claims (4)

1.一种内嵌式双楔盘手动摩擦制动装置，包括制动手轮(1)、法兰套(2)、两个制动锲盘(4)、两块摩擦片(5)、双螺纹丝杆轴(6)、花键孔轴套(8)、三根导向杆(10)、右旋螺母(9)、左旋螺母(11)和被制动的绞盘(15)；其特征在于：还包括支撑柱套(3)、双内锥制动环(7)、三个圆柱销(12)、三个挡块(13)和接近开关(14)；所述法兰套(2)法兰端面中心设有大小直径的沉孔，沉孔底部中心设有一通孔并在该孔轴线同一圆周上设有三个位置呈等腰三角形布置的同直径通孔，在法兰套(2)的前部设有以绞盘(15)中心轴线旋转切除宽度为w的月牙形敞口形成的圆弧面(2a)；所述支撑柱套(3)外圆为圆柱，与法兰套(2)的大沉孔配合，在中心轴线处设有大小直径的阶梯孔，还设有三个与法兰套(2)底部三个通孔同轴线的通孔，支撑柱套(3)外圆与法兰套(2)沉孔间齐缝处均布设置了三个圆柱销(12)实现圆周固定，外端面设有三个挡块(13)实现轴向固定；所述制动楔盘(4)为在中心设有阶梯孔的不完整圆盘，其外圆一侧经旋转切除后形成一圆锥面，在端面中心圆周设有三个与法兰套(2)底部三个通孔同轴线的通孔；所述双内锥制动环(7)为内圈对称设有双内锥面(7a)的法兰盘，通过法兰内侧端面及法兰外圆柱面与绞盘(15)端面及绞盘(15)端面的沉孔同心安装固连成一体；所述摩擦片(5)内外表面均为圆锥面，内锥面与制动楔盘(4)外锥面通过螺钉连接，外锥面与双内锥制动环(7)的内锥面同轴线且锥角同为α；所述导向杆(10)为大端设有内螺纹孔的阶梯轴，三根导向杆(10)穿装在法兰套(2)、制动楔盘(4)和支撑柱套(3)对应的孔内，通过导向杆(10)小圆柱端面和法兰套(2)底部对应孔内的轴承套端面实现轴向限位；所述花键孔轴套(8)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，外圆直径由大至小分别设有凸肩、轴承轴颈、锁紧螺纹和与制动手轮(1)内孔配合的带键槽的轴颈，轴承轴颈与支撑柱套(3)沉孔之间通过一对角接触轴承配合安装，凸肩抵靠内侧轴承内圈端面，锁紧螺纹处旋入锁紧螺母压紧外侧轴承内圈端面，制动手轮(1)与花键孔轴套(8)通过键连接传递扭矩；所述双螺纹丝杆轴(6)外端设有一段花键轴与花键孔轴套(8)的花键孔配合，内端设有一段圆柱面与后端法兰套(2)中心轴线处的支撑套的内孔配合，在中间段设有两段螺距相同旋向相反的左旋螺纹和右旋螺纹，分别与两个制动楔盘(4)上的左旋螺母(11)和右旋螺母(9)啮合。

2.根据权利要求1所述的一种内嵌式双楔盘手动摩擦制动装置，其特征在于：所述支撑柱套(3)外圆与法兰套(2)大沉孔之间还设有三个齐缝带螺孔的圆柱销(12)，在支撑柱套(3)端面上还设有一个用于安装接近开关(14)，且两端设有沉孔的螺纹孔。

3.根据权利要求1所述的一种内嵌式双楔盘手动摩擦制动装置，其特征在于：所述支撑柱套(3)端面还设有一探测孔(17)，用于测量制动状态时制动楔盘(4)外侧端面与支撑柱套(3)外侧端面的距离。

4.根据权利要求1所述的一种内嵌式双楔盘手动摩擦制动装置，其特征在于：所述右旋螺母(9)和左旋螺母(11)的法兰安装面相对制动楔盘(4)上的安装位置位于两个制动楔盘(4)制动方向的外侧。