CN108591314B - 一种复合制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程机械领域，尤其是一种复合制动系统，包括一座体，所述座体与变速箱主体固连，所述传动轴的端部伸出变速箱主体的壳体并与一输出法兰盘固连，所述传动轴与输出法兰盘的外端通过连接螺栓紧固连接，所述输出法兰盘的内端套接在传动轴的外侧壁上，所述变速箱主体的壳体与传动轴之间形成一主腔，在主腔内的传动轴上固连一双向活塞，在双向活塞外侧的主腔内设有一后段内侧壁与双向活塞的外侧壁相配合的油缸体，所述油缸体的内端与变速箱主体固连，在座体与双向活塞之间设有一缓冲辅助装置。它结构设计合理，在降低了制造成本的基础上，实现车辆紧急制动、驻车制动，行车制动、微动功能；使用时安全系数高。

Description

一种复合制动系统

技术领域

本发明涉及工程机械领域，尤其是一种复合制动系统。

背景技术

现有的装载机用变速箱驻车制动时多采用鼓式或钳盘式制动，行车制动时采用驱动桥上的干式制动器制动。对于一些在井下等有防爆要求的工作场所，上述制动方式是严禁使用的，主要是防止引起易燃气体爆炸；因此在上述的工作环境中驱动桥制动通常采用湿式制动，因驱动桥中间带差速功能，所以驱动桥必须要带左右制动器，一般车辆有前后驱动桥，所以制动器要四组，即需要在驱动桥上增加4组湿式制动离合器，因驱动桥液压系统压力高、散热效果差，因此对于需要增加的对离合器的性能要求很高、造成额外制造成本大幅度增加、推高了具有防爆要求的车辆制造成本，因此目前只在一些高端机型使用该种离合器。而且，驱动桥增加四组离合器的技术方案，属于传动系统末端制动，制动的一致性需要同步，对四组离合器控制一致性要求高，离合器数量越多一致性越难把握。如果在使用的过程中出现单侧制动力大的情况时，车辆制动过程中就会容易出现跑偏现象，导致偏离行驶路线、存在安全隐患；而且驱动桥本身没有专门的散热系统，导致离合器散热效果差，在使用的过程中为了保证制动效果，因此对离合器质量要求较高，使得制造成本提高。同时该种结构使用的离合器数量多，增加了驱动桥的结构复杂程度及制造成本，进一步提高了驱动桥的制造成本。变速箱停车制动采用的盘式制动或鼓式制动，单纯的考虑停车制动是可以满足使用要求，但在具有防爆要求的工况中，为了防止紧急制动产生的火花引起爆炸，带来更大的危险，因此上述的制动方式是严禁在具有防爆要求的工况中作为紧急制动使用的；为了提高在具有防爆要求的工况中的行驶车辆的制动效果并保证制动的安全性，需要设计一种新的制动系统。

发明内容

本发明为至少解决上述技术问题之一所采用的技术方案是：一种复合制动系统，包括一座体，所述座体与变速箱主体固连，一传动轴的端部活动穿过所述座体中部的连通腔体并通过轴承相配合，所述传动轴的端部伸出变速箱主体的壳体并与一输出法兰盘固连，所述传动轴与输出法兰盘的外端通过连接螺栓紧固连接，所述输出法兰盘的内端套接在传动轴的外侧壁上，所述变速箱主体的壳体外部的通孔内设有一端部轴承，所述端部轴承的内环套接在所述输出法兰盘内端的外侧壁上，所述变速箱主体的壳体与传动轴之间形成一主腔，在主腔内的传动轴上固连一双向活塞，在双向活塞外侧的主腔内设有一后段内侧壁与双向活塞的外侧壁相配合的油缸体，所述油缸体的内端与变速箱主体固连，在座体与双向活塞之间设有一缓冲辅助装置，在双向活塞的左侧的主腔内设有一制动装置，在主腔外侧的变速箱主体的壳体的观察口上设有一观察盖板。

所述缓冲辅助装置包括一插装设置在座体外端面中部的所述连通腔体内的弹簧组，所述弹簧组的外端与所述双向活塞的中部端面相抵紧。

所述制动装置包括一钢片组和一可与钢片组配合使用的摩擦片组，所述钢片组的外端与所述油缸体内壁相连，所述摩擦片组的内端与所述传动轴相连。

所述钢片组包括若干个间隔设置的钢片，各钢片均通过固连在其端部的外花键与对应位置上的油缸体内壁上的键槽相插接配合，所述摩擦片组包括一通过键槽套接插装在传动轴外侧壁上的花键套，在各相邻的钢片之间分别设有一与钢片相平行靠近的摩擦片，各摩擦片均通过其内端的内齿固连在所述花键套的外侧壁上，在最外端的钢片外侧设有一环状的挡板，所述挡板与油缸体固连。

在各摩擦片的外侧壁上套设有一与传动轴同轴设置的波形弹簧。

所述摩擦片与相邻的钢片之间采用湿式摩擦，相邻的摩擦片与钢片之间的侧壁上具有油膜。

所述双向活塞的内外两端分别向两侧伸出，所述双向活塞内端活动插装在座体端部外侧壁与油缸体内壁之间形成的右侧腔体内，所述双向活塞外端活动插装在油缸体中部向双向活塞一侧伸出的环状凸缘与油缸体后段的内壁之间形成的左侧腔体内；所述左侧腔体与所述右侧腔体分别可与外部的供油系统相连通。

在左侧腔体对应的油缸体中部端面上设有一与双向活塞的左端面相配合的位移传感器，所述位移传感器与外部通用的限位检测用的控制器的信号接收端相连。

在右侧腔体内的双向活塞的内外侧壁上分别设有与座体外端的外侧壁相配合的内制动密封环、与油缸体后段的内侧壁相配合的外制动密封环。

在左侧腔体内的双向活塞的内侧壁上设有与所述环状凸缘外侧壁相配合的解锁密封环。

本发明所具有的有益效果是，结构设计合理，通过在变速箱传动轴增加双向离合器，代替了目前变速箱输出法兰盘上连接的干式制动器或变速箱内部的湿式制动器、驱动桥上的干式制动器，在降低了制造成本的基础上，实现车辆紧急制动、驻车制动，行车制动、微动功能，能有效地解决有防爆要求的装载机等井下车辆的制动问题，具备停车常闭湿式制动，无需外部动力，刹车时采用液力制动；使用时安全系数高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的局部结构示意图。

图中，1、传动轴； 2、法兰盘；3、花键套； 4、挡板； 5、摩擦片；6、钢片；7、观察盖板；8、波形弹簧；9、位移传感器；10、解锁密封环；11、油缸体；12、双向活塞；13、弹簧组；14、内制动密封环；15、外制动密封环；16、座体；17、壳体；18、轴承；19、主腔；20、右侧腔体；21、左侧腔体；22、端部轴承。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。

如图1-2中所示，一种复合制动系统，包括一座体16，所述座体16与变速箱主体固连，一传动轴1的端部活动穿过所述座体16中部的连通腔体并通过轴承18相配合，所述传动轴1的端部伸出变速箱主体的壳体17并与一输出法兰盘2固连，所述传动轴1与输出法兰盘2的外端通过连接螺栓紧固连接，所述输出法兰盘2的内端套接在传动轴1的外侧壁上，所述变速箱主体的壳体17外部的通孔内设有一端部轴承22，所述端部轴承22的内环套接在所述输出法兰盘2内端的外侧壁上，所述变速箱主体的壳体17与传动轴1之间形成一主腔19，在主腔19内的传动轴1上固连一双向活塞12，在双向活塞12外侧的主腔19内设有一后段内侧壁与双向活塞12的外侧壁相配合的油缸体11，所述油缸体11的内端与变速箱主体固连，在座体16与双向活塞12之间设有一缓冲辅助装置，在双向活塞12的左侧的主腔19内设有一制动装置，在主腔19外侧的变速箱主体的壳体17的观察口上设有一观察盖板7；通过设置缓冲辅助装置与双向活塞12对应的外部液压系统的综合作用可以实现对制动装置的快速有效地制动。

所述缓冲辅助装置包括一插装设置在座体16外端面中部的所述连通腔体内的弹簧组13，所述弹簧组13的外端与所述双向活塞12的中部端面相抵紧，弹簧组13与双向活塞12的综合推动作用可以实现对制动装置的快速推动与制动。

所述制动装置包括一钢片组和一可与钢片组配合使用的摩擦片组，所述钢片组的外端与所述油缸体11内壁相连，所述摩擦片组的内端与所述传动轴1相连。

所述钢片组包括若干个间隔设置的钢片6，各钢片6均通过固连在其端部的外花键与对应位置上的油缸体11内壁上的键槽相插接配合，所述摩擦片组包括一通过键槽套接插装在传动轴1外侧壁上的花键套3，在各相邻的钢片6之间分别设有一与钢片6相平行靠近的摩擦片5，各摩擦片5均通过其内端的内齿固连在所述花键套3的外侧壁上，在最外端的钢片6外侧设有一环状的挡板4，所述挡板4与油缸体11固连。

在各摩擦片5的外侧壁上套设有一与传动轴1同轴设置的波形弹簧8，波形弹簧8不仅可以起到缓冲的作用，同时能够将来自双向活塞12或者弹簧组13的推力要传递到后续的钢片6上，从而保证更好地对摩擦片5进行制动。

所述摩擦片5与相邻的钢片6之间采用湿式摩擦，相邻的摩擦片5与钢片6之间的侧壁上具有油膜，钢片6与摩擦片5进行抵紧制动时，通过剪切油馍降低车速，降速过程平稳。

所述双向活塞12的内外两端分别向两侧伸出，所述双向活塞12内端活动插装在座体16端部外侧壁与油缸体11内壁之间形成的右侧腔体20内，所述双向活塞12外端活动插装在油缸体11中部向双向活塞12一侧伸出的环状凸缘与油缸体11后段的内壁之间形成的左侧腔体21内；所述左侧腔体21与所述右侧腔体20分别可与外部的供油系统相连通，外部供油系统在后续工作时可以根据需要来控制供油量，控制相对方便。

在左侧腔体21对应的油缸体11中部端面上设有一与双向活塞12的左端面相配合的位移传感器9，所述位移传感器9与外部通用的限位检测用的控制器的信号接收端相连，位移传感器9实时采集到的双向活塞12压紧摩擦片5、钢片6时的位置并反馈给外部控制器，从而保证钢片6、摩擦片5在合理的磨损范围内使用，提高使用的安全性。

在右侧腔体20内的双向活塞12的内外侧壁上分别设有与座体16外端的外侧壁相配合的内制动密封环14、与油缸体11后段的内侧壁相配合的外制动密封环15，能够保证双向活塞12对应的额腔体的内部的密封的良好性。

在左侧腔体21内的双向活塞12的内侧壁上设有与所述环状凸缘外侧壁相配合的解锁密封环10，能够保证双向活塞12对应的额腔体的内部的密封的良好性。

本发明设计双向活塞12，通过弹簧组13、双向活塞12、摩擦片5、钢片6等核心零部件的共同作用，实现了车辆的行车制动、驻车制动，并实现了在线检测制动工作状态，安全可靠。

工作原理：

（1）驻车制动：各钢片6通过外花键与油缸体11固定，当停车需要驻车制动时，通过控制油路上的液压阀，切断双向活塞12左侧供油，此时活塞左侧压力降低，同时弹簧组13压缩活塞左移，压紧摩擦片5、钢片6，摩擦片5、钢片6通过静摩擦力固定成一个整体，摩擦片5的内齿固定在花键套3上，当摩擦片5不转动时花键套3就会随着停止转动，花键套3锁止传动轴1，变速箱输出法兰盘2固定，从而达到制动的目的。

（2）行驶作业：发动机启动后，通过控制油路上的液压阀，给双向活塞12左侧腔体21供油，活塞左侧产生压力，活塞在压力油作用下右移，摩擦片5、钢片6脱离，花键套3自由旋转，传动轴1锁止解除，车辆在档位下行走作业。

（3）行车制动和微动状态：在行驶过程中，当需要减速时，通过控制双向活塞12左、右侧腔体20压力油压差，与弹簧组13一同推动活塞施加在摩擦片5、钢片6上合适的压力，旋转的摩擦片5受到不旋转的钢片6的摩擦力而减速，摩擦片5通过内花键同步降低花键套3转速，通过花键套3降低传动轴1转速，实现行驶减速；由于摩擦片5和钢片6之间是湿式摩擦，摩擦片5与钢片6通过剪切油馍降低车速，降速过程平稳，通过逐步提高双向活塞12左侧压力，加大摩擦片5、钢片6之间的摩擦力，通过固定的钢片6降低摩擦片5的旋转速度，可快速的实现车辆的低速运行或微动功能；当需要制动时，双向活塞12右侧通入较高的压力油，左侧压力油切断，右侧压力油与弹簧组13双重作用推动双向活塞12左移，压紧摩擦片5、钢片6，摩擦片5与钢片6无相对运动，摩擦片5停止旋转，摩擦片5通过内花键限制花键套3旋转，进而通过花键套3锁止传动轴1、输出法兰盘2，变速箱输出停止，实现车辆行驶过程的制动。

另外，本申请的一种改进方案，在上述技术方案的基础上，本装置还可以与外部的通用检测控制器相结合实现在线监测功能。

如图2中所示，摩擦片5钢片6在驻车初始状态时，双向活塞12压紧摩擦片5、钢片6时的位置为设计时设定的距离a；当摩擦片5、钢片6正常磨损到设计更换状态时，双向活塞12压紧摩擦片5、钢片6的位置为b；摩擦片5、钢片6磨损到必须更换状态时，活塞压紧摩擦片5、钢片6的位置为c。在工作过程中，当摩擦片5、钢片6磨损，双向活塞12压紧摩擦片5、钢片6达到位b时，设置报警信号，提醒驾驶员该更换摩擦片5、钢片6；如不及时更换，当摩擦片5、钢片6进一步磨损，达到位置c时，设置控制信号，锁止车辆，强制停车，确保车辆驾驶安全。此处设置的位移传感器9在初始状态下启动车辆时，位移传感器9的线路就会接通，其将实时采集到的双向活塞12压紧摩擦片5、钢片6时的位置，采集到的距离数据会通过与控制器的信号接收端相连的信号线路传送至控制器内，控制器采用目前市面上常用的控制器即可，对控制器的功能相对较为简单，在其内部预先设置警报数值b和强制制动的距离c，其内部的数值比较模块程序就可以将位移传感器9穿送过来的数值与b、c数值进行比较，当采集到的数值x，其为：当x＜b时，控制器不执行后续操作；当b≤x＜c时，控制器的其中一个与警报器相连的信号输出端会控制警报器的电路开关闭合，从而触发报警信号提醒驾驶员该更换摩擦片5、钢片6；如果驾驶员对警报信号忽略不管，继续行驶车辆的时，摩擦片5、钢片6继续磨损，当x≥c时，此时控制器的其中一个与车辆的制动刹车系统直接相连的信号输出端口就会启动，从而触发对车辆进行刹车制动，锁止车辆，强制停车，确保车辆驾驶安全，本申请的控制器只要满足具有接收距离信号、对比接收信号与设定值的大小并分别根据对比结果进行控制输出信号的功能即可，控制器选择时其具体型号和厂家并不作具体要求，本领域的技术人员可以自行选择，控制器不属于本申请的发明点，属于现有技术中非常简单常用的器件，在此不作赘述。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.一种复合制动系统，其特征在于：包括一座体，所述座体与变速箱主体固连，一传动轴的端部活动穿过所述座体中部的连通腔体并通过轴承相配合，所述传动轴的端部伸出变速箱主体的壳体并与一输出法兰盘固连，所述传动轴与输出法兰盘的外端通过连接螺栓紧固连接，所述输出法兰盘的内端套接在传动轴的外侧壁上，所述变速箱主体的壳体外部的通孔内设有一端部轴承，所述端部轴承的内环套接在所述输出法兰盘内端的外侧壁上，所述变速箱主体的壳体与传动轴之间形成一主腔，在主腔内的传动轴上固连一双向活塞，在双向活塞外侧的主腔内设有一后段内侧壁与双向活塞的外侧壁相配合的油缸体，所述油缸体的内端与变速箱主体固连，在座体与双向活塞之间设有一缓冲辅助装置，在双向活塞的左侧的主腔内设有一制动装置，在主腔外侧的变速箱主体的壳体的观察口上设有一观察盖板。

2.根据权利要求1所述的一种复合制动系统，其特征在于：所述缓冲辅助装置包括一插装设置在座体外端面中部的所述连通腔体内的弹簧组，所述弹簧组的外端与所述双向活塞的中部端面相抵紧。

3.根据权利要求2所述的一种复合制动系统，其特征在于：所述制动装置包括一钢片组和一可与钢片组配合使用的摩擦片组，所述钢片组的外端与所述油缸体内壁相连，所述摩擦片组的内端与所述传动轴相连；所述钢片组包括若干个间隔设置的钢片，各钢片均通过固连在其端部的外花键与对应位置上的油缸体内壁上的键槽相插接配合，所述摩擦片组包括一通过键槽套接插装在传动轴外侧壁上的花键套，在各相邻的钢片之间分别设有一与钢片相平行靠近的摩擦片，各摩擦片均通过其内端的内齿固连在所述花键套的外侧壁上，在最外端的钢片外侧设有一环状的挡板，所述挡板与油缸体固连。

4.根据权利要求3所述的一种复合制动系统，其特征在于：在各摩擦片的外侧壁上套设有一与传动轴同轴设置的波形弹簧。

5.根据权利要求4所述的一种复合制动系统，其特征在于：所述摩擦片与相邻的钢片之间采用湿式摩擦，相邻的摩擦片与钢片之间的侧壁上具有油膜。

6.根据权利要求5所述的一种复合制动系统，其特征在于：所述双向活塞的内外两端分别向两侧伸出，所述双向活塞内端活动插装在座体端部外侧壁与油缸体内壁之间形成的右侧腔体内，所述双向活塞外端活动插装在油缸体中部向双向活塞一侧伸出的环状凸缘与油缸体后段的内壁之间形成的左侧腔体内；所述左侧腔体与所述右侧腔体分别可与外部的供油系统相连通。

7.根据权利要求6所述的一种复合制动系统，其特征在于：在左侧腔体对应的油缸体中部端面上设有一与双向活塞的左端面相配合的位移传感器，所述位移传感器与外部通用的限位检测用的控制器的信号接收端相连。

8.根据权利要求7所述的一种复合制动系统，其特征在于：在右侧腔体内的双向活塞的内外侧壁上分别设有与座体外端的外侧壁相配合的内制动密封环、与油缸体后段的内侧壁相配合的外制动密封环。

9.根据权利要求8所述的一种复合制动系统，其特征在于：在左侧腔体内的双向活塞的内侧壁上设有与所述环状凸缘外侧壁相配合的解锁密封环。

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