CN109253193B - 一种定滞后角逐级离合制动器 - Google Patents

Abstract

一种定滞后角逐级离合制动器，包括两个结构相同的离合制动机构：离合制动机构Ⅰ和离合制动机构Ⅱ；所述每个离合制动机构均包括花键轴，花键轴沿轴向从前到后依次设置有花键Ⅰ、花键Ⅱ、花键Ⅲ，花键轴通过花键Ⅰ与输入齿轮的花键接合、通过花键Ⅱ与鼓形轮连接、通过花键Ⅲ与轴连接，且离合制动机构Ⅱ的花键Ⅱ比离合制动机构Ⅰ的花键Ⅱ长出距离S；所述离合制动机构Ⅰ和离合制动机构Ⅱ的输入齿轮相互啮合，离合制动机构Ⅰ和离合制动机构Ⅱ的鼓形轮的附属齿轮相互啮合；本发明使用机械连锁实现了两轴的定滞后角逐级离合制动，无需两套控制机构分别控制两套独立的离合制动器，可靠性高；能实现对滞后角的精确控制。

Description

一种定滞后角逐级离合制动器

技术领域

本发明涉及一种定滞后角逐级离合制动器，属于齿轮传动离合制动技术领域。

背景技术

将离合器与制动器有机组合成一个整体，使其同时具备离合与制动功能，就是离合制动器。某预研可靠性课题齿轮传动装置中，需要先对轴Ⅰ进行离合制动，轴Ⅱ继续旋转某特定角度后再离合制动，这就需要一种定滞后角逐级离合制动器。

通常，实现两轴的定滞后角逐级离合制动需要两套独立的离合制动器。在给出轴Ⅰ离合制动信号使其开始离合制动后，根据轴的转速和预设的轴Ⅱ相对轴Ⅰ的滞后角，晚一定时间再给出轴Ⅱ离合制动信号。由于轴的转速并不恒定，通过该方式难以实现滞后角的精确控制；且使用两套独立的离合制动器及控制机构，组成复杂、成本高、可靠性差。

中国实用新型CN201621201593.9一种逐级离合风力发电机系统和CN201621202848.3一种逐级离合电动机系统公开了一种超低风速风力发电系统，采用逐级离合和分级发电技术，在风力小的时候小功率负荷加载，风速逐步加大时负荷逐级加大，当风速达到满负荷时才加载所有负荷，实现了风速低时进行小功率发电，风速高时进行大功率发电。该两项专利所述逐级离合并不涉及“定滞后角”和“制动”内容及相关机械结构。

发明内容

本发明提供一种纯机械结构的定滞后角逐级离合制动器，以解决现有技术存在的问题。

一种定滞后角逐级离合制动器，包括两个结构相同的离合制动机构：离合制动机构Ⅰ和离合制动机构Ⅱ；

所述每个离合制动机构均包括花键轴，花键轴沿轴向从前到后依次设置有花键Ⅰ、花键Ⅱ、花键Ⅲ，花键轴通过花键Ⅰ与输入齿轮的花键接合、通过花键Ⅱ与鼓形轮连接、通过花键Ⅲ与轴连接，且离合制动机构Ⅱ的花键Ⅱ比离合制动机构Ⅰ的花键Ⅱ长出距离S；

所述离合制动机构Ⅰ和离合制动机构Ⅱ的输入齿轮相互啮合，离合制动机构Ⅰ和离合制动机构Ⅱ的鼓形轮的附属齿轮相互啮合；

当离合制动机构Ⅰ的鼓形轮在外力作用下止转时，离合制动机构Ⅱ的鼓形轮同样止转，离合制动机构Ⅰ的花键轴在输入齿轮的作用下继续向前运动距离L1后与输入齿轮分离并被锁止装置锁止，离合制动机构Ⅱ的花键轴在输入齿轮的作用下继续向前运动距离L2后与输入齿轮分离并被锁止装置锁止；

其中：

S=L2-L1。

所述每个离合制动机构的轴的内部均设置对花键轴后部施加压力的弹簧。

所述鼓形轮内壁具有沿花键轴转动方向设置的螺旋槽，当鼓形轮在外力作用下止转时，花键轴的花键Ⅱ在输入齿轮的作用下沿鼓形轮内壁的螺旋槽继续向前运动。

所述离合制动机构Ⅰ的鼓形轮外壁上具有卡槽，鼓形轮外部设置止转销（3），止转销（3）卡入卡槽对鼓形轮止转。

所述锁止装置包括套接在花键Ⅰ、花键Ⅱ之间的花键轴外部的制动基座（1），所述制动基座1与花键轴相邻的内侧面设置螺旋齿；

当离合制动机构的鼓形轮在外力作用下止转时，花键轴在输入齿轮的作用下继续向前运动并与输入齿轮分离后，花键轴的花键Ⅰ的一侧与螺旋齿相撞并被锁止。

所述制动基座1与花键轴相邻的部位具有开口，开口处转动连接有制动卡锁，制动卡锁上连接有卡锁簧；

当鼓形轮在外力作用下止转时，花键轴在输入齿轮的作用下继续向前运动并与输入齿轮分离后，花键轴的花键Ⅰ顶起制动卡锁后继续运动，然后花键Ⅰ的一侧与螺旋齿相撞，同时制动卡锁在卡锁簧的作用下下落并与花键Ⅰ的另一侧相撞。

离合制动机构Ⅰ的鼓形轮在外力作用下止转到离合制动机构Ⅰ和离合制动机构Ⅱ的花键轴被锁止，离合制动机构Ⅱ的花键轴比离合制动机构Ⅰ的花键轴多转角度φ；

其中，φ=360s/ L ；

L为鼓形轮的螺旋槽和花键轴的花键的导程。

本发明的有益效果：本发明使用机械连锁实现了两轴的定滞后角逐级离合制动，无需两套控制机构分别控制两套独立的离合制动器，可靠性高；能实现对滞后角的精确控制。

附图说明

图1是本成果两轴均处于正常运转状态的局部剖视轴测图。

图2是本成果轴Ⅰ鼓形轮2的结构示意图。

图3是本成果轴Ⅰ花键轴8的结构示意图。

图4是本成果轴Ⅱ鼓形轮14的结构示意图。

图5是本成果轴Ⅱ花键轴9的结构示意图。

图6是本成果轴Ⅰ处于制动状态的局部剖视轴测图。

图7是本成果轴Ⅱ处于制动状态的局部剖视轴测图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

本发明提供一种定滞后角逐级离合制动器，包括两个结构相同的离合制动机构：离合制动机构Ⅰ和离合制动机构Ⅱ。每个离合制动机构均包括花键轴，花键轴沿轴向从前到后依次设置有花键Ⅰ、花键Ⅱ、花键Ⅲ，花键轴通过花键Ⅰ与输入齿轮的花键接合、通过花键Ⅱ与鼓形轮连接、通过花键Ⅲ与轴连接。且离合制动机构Ⅰ和离合制动机构Ⅱ的输入齿轮相互啮合，离合制动机构Ⅰ和离合制动机构Ⅱ鼓形轮的附属齿轮相互啮合。外力带动离合制动机构Ⅰ的输入齿轮转动时，能够同时带动离合制动机构Ⅱ的输入齿轮转动。

当离合制动机构Ⅰ的轴Ⅰ鼓形轮被止转时，离合制动机构Ⅱ的轴Ⅱ鼓形轮也同时止转。离合制动机构Ⅰ的轴Ⅰ花键轴在输入齿轮的作用下向前运动与输入齿轮分离后继续运动，然后被锁定，实现离合制动。离合制动机构Ⅱ的轴Ⅱ花键轴和输入齿轮上的花键比轴Ⅰ花键轴和传动齿轮上的花键长出预设长度S，使轴Ⅱ花键轴比轴Ⅰ花键轴继续转一个预设角度后才与传动齿轮分离，然后被制动基座上的制动齿和制动卡锁共同锁定，实现离合制动，即实现了两轴的定滞后角逐级离合制动。

即在上述的过程中，当离合制动机构Ⅰ的鼓形轮在外力作用下止转时，离合制动机构Ⅱ的鼓形轮同样止转，离合制动机构Ⅰ的花键轴在输入齿轮的作用下继续向前运动距离L1后与输入齿轮分离并被锁止装置锁止，离合制动机构Ⅱ的花键轴在输入齿轮的作用下继续向前运动距离L2后与输入齿轮分离并被锁止装置锁止；其中S=L2-L1。该距离S对应一个预设的角度，即滞后角。

上述的每个离合制动机构均通过花键Ⅲ连接花键轴后部的轴内部的齿轮，而轴的内部设置弹簧，该弹簧顶在花键轴后部，对花键轴施加压力，使花键轴的各花键与输入齿轮、鼓形轮的连接更加可靠。

上述的离合制动机构Ⅰ和离合制动机构Ⅱ的鼓形轮均包括设置在内壁的螺旋槽，盖螺旋槽的螺旋方向与花键轴的旋转方向相一致，使得当鼓形轮在外力作用下止转时，花键轴的花键Ⅱ在输入齿轮的作用下沿鼓形轮内壁的螺旋槽继续向前运动，每个鼓形轮的螺旋槽的数目与花键轴的花键Ⅱ的数目相等或者多与花键Ⅱ的数目。而至少在离合制动机构Ⅰ的鼓形轮外壁上设置卡槽，卡槽数目不少于一个，同时鼓形轮外部设置止转销3，当按下止转销3时，止转销3的下部能够卡入其中一个卡槽对鼓形轮止转。

本发明还包括对在按下止转销后，对花键轴的转动进行锁止的锁止装置。该锁止装置包括套接在花键Ⅰ、花键Ⅱ之间部分的花键轴外部的制动基座1，制动基座1具有两个致动件，每个致动件设置在一个花键轴旋转方向的外侧，致动件的内侧面为弧形，与花键轴部分相邻，致动件与花键轴相邻的内侧面设置螺旋齿；当离合制动机构的鼓形轮在外力作用下止转时，花键轴在输入齿轮的作用下继续向前运动并与输入齿轮分离后，花键轴的花键Ⅰ的一侧与螺旋齿相撞并能够被螺旋齿锁止。

上述的制动基座1上还连接有与致动件相配合，对花键轴进行锁止的制动卡锁，该制动卡锁与致动件相邻设置，且均设置在花键轴的外侧，该制动卡锁可转动安装在制动基座1上，且制动卡锁上连接有对制动卡锁的位置进行回复的卡锁簧，该卡锁簧同样可连接在制动基座1上。当鼓形轮在外力作用下止转时，花键轴在输入齿轮的作用下继续向前运动并与输入齿轮分离后，花键轴的花键Ⅰ顶起制动卡锁后继续向前运动，然后花键Ⅰ的一侧与螺旋齿相撞，同时制动卡锁在卡锁簧的作用下下落，与花键Ⅰ的另一侧相撞，通过螺旋齿和制动卡锁对花键轴进行锁止。

下面，根据图1~7的实施方式对本发明的工作过程进行详述。

如图1所示，本发明的定滞后角逐级离合制动器包括制动基座1。而离合制动机构Ⅰ包括轴Ⅰ鼓形轮2、止转销3、轴Ⅰ卡锁簧4、轴Ⅰ制动卡锁5、轴Ⅰ齿轮6、轴Ⅰ轴套7、轴Ⅰ花键轴8、和轴Ⅰ弹簧19、轴Ⅰ17；离合制动机构Ⅱ包括轴Ⅱ花键轴9、轴Ⅱ轴套10、轴Ⅱ齿轮11、轴Ⅱ卡锁簧12、轴Ⅱ制动卡锁13、轴Ⅱ鼓形轮14、轴Ⅱ弹簧15、轴Ⅱ16、轴承18。

如图1~5所示，正常运转时，止转销3处于抬起状态，外部动力通过轴Ⅰ齿轮6输入。轴Ⅰ齿轮6通过花键与轴Ⅰ花键轴8的花键8c接合，带动轴Ⅰ花键轴8、轴Ⅰ鼓形轮2和轴Ⅰ17同步运转。轴Ⅰ弹簧19始终向后方压轴Ⅰ花键轴8，使轴Ⅰ花键轴8与轴Ⅰ齿轮6通过花键在运转中可靠接合。轴Ⅱ齿轮11与轴Ⅰ齿轮6始终啮合，轴Ⅱ齿轮11通过花键与轴Ⅱ花键轴9的花键9c接合，带动轴Ⅱ花键轴9和轴Ⅱ16同步运转。轴Ⅱ弹簧15始终向后方压轴Ⅱ花键轴9，使轴Ⅱ花键轴9与轴Ⅱ齿轮11通过花键在运转中可靠接合。

如图6所示，离合制动时，止转销3下落，其凸起部3a随机卡入轴Ⅰ鼓形轮2的某一卡槽2a内，使轴Ⅰ鼓形轮2停止转动。由于轴Ⅰ花键轴8的螺旋齿8b与轴Ⅰ鼓形轮2的螺旋槽2c配合在一起，因此当轴Ⅰ鼓形轮2停止转动时，轴Ⅰ花键轴8在轴Ⅰ齿轮6的带动下会向前移动，继而花键8c脱离与轴Ⅰ齿轮6的连接。轴Ⅰ花键轴8继续惯性前移，花键8c螺旋面顶起轴Ⅰ制动卡锁5后与对应的制动基座1的螺旋齿1a发生碰撞。同时轴Ⅰ制动卡锁5在轴Ⅰ卡锁簧4的作用下下落，其制动面5a顶住花键8c的侧平面。至此轴Ⅰ花键轴8与制动基座1锁为一体，轴Ⅰ17完成制动。

如图7所示，轴Ⅰ鼓形轮2停止转动时，由于轴Ⅱ鼓形轮14通过附属齿轮14a与轴Ⅰ鼓形轮2附属齿轮2b啮合，因此轴Ⅱ鼓形轮14也同步停转。由于轴Ⅱ花键轴9的螺旋齿9b与轴Ⅱ鼓形轮14的螺旋槽14b配合在一起，因此当轴Ⅱ鼓形轮14停止转动时，轴Ⅱ花键轴9在轴Ⅱ齿轮11的带动下会向前移动，继而花键9c脱离与轴Ⅱ齿轮11的连接。轴Ⅱ花键轴9继续惯性前移，花键9b螺旋面顶起轴Ⅱ制动卡锁13后与对应的制动基座1的螺旋齿1b发生碰撞。同时轴Ⅱ制动卡锁13在轴Ⅱ卡锁簧12的作用下下落，其制动面13a顶住花键9c的侧平面。至此轴Ⅱ花键轴9与制动基座1锁为一体，轴Ⅱ16完成制动。

设计轴Ⅱ花键轴9的花键9c比轴Ⅰ花键轴8的花键8c长s，则花键8c与轴Ⅰ齿轮6的花键分离后，花键9c将继续向前移动距离s后才与轴Ⅱ齿轮11的花键分离，制动状态时花键轴9将比花键轴8多转

φ=360s/ L °

其中L为轴Ⅰ鼓形轮2、轴Ⅱ鼓形轮14螺旋槽和轴Ⅰ花键轴8、轴Ⅱ花键轴9的导程。

L为鼓形轮的螺旋槽和花键轴的花键的导程。

综上所述，本发明的定滞后角逐级离合制动器实现了轴Ⅰ17和轴Ⅱ16的逐级离合制动，且制动状态时轴Ⅱ16比轴Ⅰ17滞后一个预设角度φ。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种定滞后角逐级离合制动器，其特征在于：包括两个结构相同的离合制动机构：离合制动机构Ⅰ和离合制动机构Ⅱ；

所述每个离合制动机构均包括花键轴，花键轴沿轴向从前到后依次设置有花键Ⅰ、花键Ⅱ、花键Ⅲ，花键轴通过花键Ⅰ与输入齿轮的花键接合、通过花键Ⅱ与鼓形轮连接、通过花键Ⅲ与轴连接，且离合制动机构Ⅱ的花键Ⅱ比离合制动机构Ⅰ的花键Ⅱ长出距离S；

所述离合制动机构Ⅰ和离合制动机构Ⅱ的输入齿轮相互啮合，离合制动机构Ⅰ和离合制动机构Ⅱ的鼓形轮的附属齿轮相互啮合；

当离合制动机构Ⅰ的鼓形轮在外力作用下止转时，离合制动机构Ⅱ的鼓形轮同样止转，离合制动机构Ⅰ的花键轴在输入齿轮的作用下继续向前运动距离L1后与输入齿轮分离并被锁止装置锁止，离合制动机构Ⅱ的花键轴在输入齿轮的作用下继续向前运动距离L2后与输入齿轮分离并被锁止装置锁止；

其中：

S=L2-L1。

2.根据权利要求1所述的一种定滞后角逐级离合制动器，其特征在于：

所述每个离合制动机构的轴的内部均设置对花键轴后部施加压力的弹簧。

3.根据权利要求1所述的一种定滞后角逐级离合制动器，其特征在于：

所述鼓形轮内壁具有沿花键轴转动方向设置的螺旋槽，当鼓形轮在外力作用下止转时，花键轴的花键Ⅱ在输入齿轮的作用下沿鼓形轮内壁的螺旋槽继续向前运动。

4.根据权利要求1所述的一种定滞后角逐级离合制动器，其特征在于：

所述离合制动机构Ⅰ的鼓形轮外壁上具有卡槽，鼓形轮外部设置止转销（3），止转销（3）卡入卡槽对鼓形轮止转。

5.根据权利要求1所述的一种定滞后角逐级离合制动器，其特征在于：

所述锁止装置包括套接在花键Ⅰ、花键Ⅱ之间的花键轴外部的制动基座（1），所述制动基座（1）与花键轴相邻的内侧面设置螺旋齿；

当离合制动机构的鼓形轮在外力作用下止转时，花键轴在输入齿轮的作用下继续向前运动并与输入齿轮分离后，花键轴的花键Ⅰ的一侧与螺旋齿相撞并被锁止。

6.根据权利要求5所述的一种定滞后角逐级离合制动器，其特征在于：

所述制动基座（1）与花键轴相邻的部位具有开口，开口处转动连接有制动卡锁，制动卡锁上连接有卡锁簧；

当鼓形轮在外力作用下止转时，花键轴在输入齿轮的作用下继续向前运动并与输入齿轮分离后，花键轴的花键Ⅰ顶起制动卡锁后继续运动，然后花键Ⅰ的一侧与螺旋齿相撞，同时制动卡锁在卡锁簧的作用下下落并与花键Ⅰ的另一侧相撞。

7.根据权利要求3所述的一种定滞后角逐级离合制动器，其特征在于：

离合制动机构Ⅰ的鼓形轮在外力作用下止转到离合制动机构Ⅰ和离合制动机构Ⅱ的花键轴被锁止，离合制动机构Ⅱ的花键轴比离合制动机构Ⅰ的花键轴多转角度φ；

其中，φ=360s/ L ；

L为鼓形轮的螺旋槽和花键轴的花键的导程。

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