CN109703289A - 一种脚轮自动制动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械装置技术领域，尤其是一种脚轮自动制动装置。它包括轮架、转动连接于轮架上的脚轮及一置于脚轮的周面侧的刹车片，轮架上装设有一与刹车片相连的电控驱动器，电控驱动器驱动驱动刹车片沿脚轮的径向方向作进给运动以抵靠于脚轮的周面上或远离脚轮。本发明通过对电控驱动器的自动化或智能化控制来实现对刹车片动作的自动化或智能化操控，不但可以为整个脚轮应用于自动化移动设备上创造了条件，而且也为改进传统脚轮的刹车制动结构提供了拓展空间，有利于规避传统脚轮的刹车制动结构所带来的系列弊端。
Description
技术领域
本发明涉及机械装置技术领域，尤其是一种脚轮自动制动装置。
背景技术
随着科技的不断发展，为了兼顾设备的移动性、功能性及安全性等等，脚轮已经成为了越来越多的移动设备上不可或缺的部件；而针对不同行业中使用的移动设备，脚轮的功能和种类也在不断发生变化，如：传统的脚轮大多应用于如办公桌椅等家具产品、如医疗床等医疗器械、如手推车等工装器具上；而随着诸如电动滑板车、学步车、助力箱包、智能轮椅等自动化或智能化产品的出现，也为脚轮提供了更为广阔的应用空间。
然而，无论脚轮在何种领域的移动设备上进行应用，针对其刹车制动性能的改进无疑是影响脚轮本身性能、乃至移动设备的性能的关键因素之一。目前，脚轮的刹车结构主要分为面刹(即：刹住轮体周面)、边刹(即：刹住轮体端面或转盘)、面刹与边刹相结合等三种方式。其中，面刹一般是将刹车片安装在脚轮的周侧，在需要刹车时，由操作人员依靠脚部踩踏刹车踏板，使刹车踏板上的刹车片与脚轮的周面产生摩擦，进而实现脚轮的刹车制动功能，但在制动过程中，由于脚轮安装位置的局限性，操作人员有时无法准确快速地踩踏刹车踏板，从而造成操作困难、甚至导致因不能实现及时刹车制动而产生安全隐患；同时，此种刹车制动结构大多无法适用于自动化或智能化的移动设备，极大地限制了脚轮的应用场景。而边刹或边刹与面刹相结合的刹车制动结构，虽然可以依靠刹车拉线等部件的配合并采用手部操控的方式对脚轮进行刹车制动，但此种方式无疑会增加脚轮本身的结构复杂性，不但其生产和组装成本偏高，而且会导致脚轮的应用场景受到极大地限制。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种脚轮自动制动装置。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种脚轮自动制动装置，它包括轮架以及转动连接于轮架上的脚轮；它还包括一置于脚轮的周面侧的刹车片，所述轮架上装设有一与刹车片相连的电控驱动器，所述电控驱动器驱动驱动刹车片沿脚轮的径向方向作进给运动以抵靠于脚轮的周面上或远离脚轮。
优选地，所述轮架上且位于脚轮的周面侧设置有一装配腔，所述电控驱动器包括装设于装配腔内的动力马达、装设于装配腔内并与动力马达作传动连接以在动力马达的驱动下沿脚轮的径向方向作往复进给运动的传动平衡板以及若干个设置于传动平衡板的底面上且沿脚轮的径向方向和/或平行于脚轮的径向方向贯穿于装配腔的腔壁分布的平衡塞柱，所述刹车片位于装配腔的外侧并装设于平衡塞柱的末端。
优选地，所述电控驱动器还包括装设于装配腔内且动力输入端与动力马达的输出轴相连的齿轮变速组件，所述传动平衡板上且位于齿轮变速组件的动力输出端的周侧设置有用于与齿轮变速组件的动力输出端相啮合的传动齿条板。
优选地，所述电控驱动器包括两个相对于脚轮的径向中心分界面呈对称错位分布的动力马达以及两个相对于脚轮的轴向中心分界面呈对称错位分布的传动齿条板，每个所述动力马达均通过一个与其对应的齿轮变速组件与传动齿条板作传动连接。
优选地，所述轮架上且位于脚轮的周面侧设置有一装配腔，所述电控驱动器包括装设于装配腔内并在脚轮的径向方向与刹车片呈并排分布的传动平衡板、若干个设置于传动平衡板的底面上且沿脚轮的径向方向和/或平行于脚轮的径向方向贯穿于装配腔的腔壁分布的平衡塞柱以及至少一个装设于装配腔内的电磁驱动组件，每个所述电磁驱动组件均包括一电磁线圈以及一沿电磁线圈的中轴线穿设于电磁线圈内的电磁芯棒，所述电磁芯棒的端部连接于传动平衡板的表面上，所述刹车片位于装配腔的外侧并装设于平衡塞柱的末端。
优选地，所述电控驱动器包括至少两个沿平行于脚轮的轴向方向呈直线均匀分布或相对于传动平衡板呈阵列均匀分布的电磁驱动组件。
优选地，所述装配腔内设置有若干个与平衡塞柱呈平行分布的导向滑轨，所述传动平衡板上开设有用于供导向滑轨对位嵌合的导向槽/孔。
优选地，每个所述平衡塞柱上均套设有一助力压簧，所述助力压簧夹持于传动平衡板的底面与装配腔的腔壁之间。
优选地，所述刹车片包括固定板和刹车板，所述固定板的表面连接于平衡塞柱的末端，且所述固定板的底面上开设有若干条定位榫槽，所述刹车板的表面上设置有对位嵌合于定位榫槽内的定位榫卯。
优选地，所述刹车板的底面为与脚轮的周面的弧度相同的弧面结构。
由于采用了上述方案，本发明利用电控驱动器所产生的动力来驱动刹车片在脚轮的径向方向作往复进给运动，当刹车片靠近并抵靠于脚轮的周面上时，即可利用刹车片与脚轮的周面之间所产生的摩擦力来阻止脚轮相对于轮架进行转动，从而实现对脚轮进行刹车制动的目的；反之，则可解除刹车。基于此，通过对电控驱动器的自动化或智能化控制来实现对刹车片动作的自动化或智能化操控，不但可以为整个脚轮应用于自动化移动设备上创造了条件，而且也为改进传统脚轮的刹车制动结构提供了拓展空间，有利于规避传统脚轮的刹车制动结构所带来的系列弊端；其结构简单紧凑、自动化或智能化程度高，具有很强的实用价值和市场推广价值。
附图说明
图1是本发明实施例在采用第一种轮架时的结构装配示意图；
图2是本发明在采用实施例一的电控驱动器时的截面结构示意图；
图3是本发明在采用实施例一的电控驱动器时的结构分解示意图(一)；
图4是本发明在采用实施例一的电控驱动器时的结构分解示意图(二)；
图5是本发明在采用实施例二的电控驱动器时的截面结构示意图；
图6是本发明在采用实施例二的电控驱动器时的结构分解示意图；
图7是本发明实施例在采用第二种轮架时的结构装配示意图；
图8是本发明实施例在采用第二种轮架时的结构分解示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1至图8所示，本实施例提供的一种脚轮自动制动装置，它包括用于将整个脚轮装设于诸如滑板车、学步车、助力箱包、轮椅、推车等等移动设备上的轮架10、转动连接于轮架10上的脚轮20以及通过与轮架10的机械连接结构置于脚轮20的周面侧的刹车片30，在轮架10上装设有一与刹车片30相连的电控驱动器，利用电控驱动器来驱动驱动刹车片30沿脚轮20的径向方向作进给运动以抵靠于脚轮30的周面上或者远离脚轮30。由此，利用电控驱动器所产生的动力来驱动刹车片30在脚轮20的径向方向作往复进给运动，当刹车片30靠近并抵靠于脚轮30的周面上时，即可利用刹车片30与脚轮20的周面之间所产生的摩擦力来阻止脚轮20相对于轮架10进行转动，从而实现对脚轮20进行刹车制动的目的；反之，当电控驱动器带动刹车片30远离脚轮20时，则可解除刹车作业。基于此，通过对电控驱动器的自动化或智能化控制来实现对刹车片30动作的自动化或智能化操控，不但可以为整个脚轮应用于自动化移动设备上创造了条件，而且也为改进传统脚轮的刹车制动结构提供了拓展空间，有利于规避传统脚轮的刹车制动结构所带来的系列弊端。
为保证对刹车片30的自动或智能化驱动效果，电控驱动器可根据实际情况选择电控电动式或电控电磁式的方案，具体为：
实施例一，如图1至图4所示，在轮架10上(本实施例优选为在轮架10的内部，当然也可在轮架10的外部)且位于脚轮20的周面侧设置有一装配腔a，电控驱动器包括装设于装配腔内的动力马达41、装设于装配腔a内并与动力马达41作传动连接以在动力马达41的驱动下沿脚轮20的径向方向作往复进给运动的传动平衡板42以及若干个(如四个呈矩形阵列分布)设置于传动平衡板42的底面上且沿脚轮20的径向方向和/或平行于脚轮20的径向方向贯穿于装配腔a的腔壁(即：邻近刹车片30的方位)分布的平衡塞柱43，而刹车片30则位于装配腔a的外侧并装设于平衡塞柱43的末端。由此，即可形成电控电动式的驱动结构，即：通过对动力马达41的正反转控制以及利用其与传动平衡板42之间的传动连接关系(如啮合传动、皮带传动、链条传动等等)，使动力马达41能够带动传动平衡板42在装配腔a内沿脚轮20的径向方向进行往复移动，在传动平衡板42在运动的过程中则会通过平衡塞柱43同步带动刹车片30作同向运动，从而使刹车片30抵靠在脚轮20上以实现刹车制动或远离脚轮20以实现解除刹车制动的作用；同时，采用传动平衡板42以及平衡塞柱43之间的结构及布局关系，也可将动力马达41所产生的动力以大面积且均衡地方式施加于刹车片30上，从而有利于提升刹车片30对脚轮20的刹车制动效果。
在此基础上，为合理地对动力马达41所输出的动力进行转换利用，本实施例的电控驱动器还包括装设于装配腔a内且动力输入端与动力马达41的输出轴相连的齿轮变速组件44(其可根据实际情况由若干个相互啮合的齿轮构成，也可采用目前市面上成型的齿轮减速箱)，在传动平衡板42上且位于齿轮变速组件44的动力输出端的周侧设置有用于与齿轮变速组件44的动力输出端相啮合的传动齿条板45。由此，利用设置的齿轮变速组件44不但可以在传动齿条板45的配合下实现动力马达41与传动平衡板42之间的间接啮合传动连接，以保证传动平衡板42能最终精确稳定地带动刹车片30进行运动，而且可实现对动力马达41所产生的动力进行降速、增扭力的处理，保证刹车片30能够在脚轮20上产生较大的摩擦力，从而提升刹车制动效应。
作为优选方案，为最大限度地增强刹车片30运动的稳定性，本实施例的电控驱动器包括两个相对于脚轮20的径向中心分界面呈对称错位分布的动力马达41以及两个相对于脚轮20的轴向中心分界面呈对称错位分布的传动齿条板45，每个动力马达41均通过齿轮变速组件44与对应的一个传动齿条板45作传动连接。由此，通过动力马达41、齿轮变速组件44和传动齿条板45之间的一一对应及啮合关系，可保证对传动平衡板42的均衡施力，进而使传动平衡板42能够通过平衡塞柱43平稳地带动刹车片30进行位置移动。需要注意的是，此时的齿轮变速组件44最好采用具有一个动力输出端(即：利用一个齿轮的周面作为与传动齿条板45相啮合的动力输出面)的齿轮结构；当然，也可利用具有两个动力输出端的齿轮变速组件44，此时只需将两个传动齿条板45分别置于齿轮变速组件44的对称周侧即可。
实施例二，如图1、图5和图6所示，在轮架10上(本实施例优选为在轮架10的内部，当然也可在轮架10的外部)且位于脚轮20的周面侧设置有一装配腔a，而电控驱动器则包括装设于装配腔a内并在脚轮20的径向方向与刹车片30呈并排分布的传动平衡板42、若干个设置于传动平衡板42的底面上且沿脚轮20的径向方向和/或平行于脚轮20的径向方向贯穿于装配腔a的腔壁分布的平衡塞柱43以及至少一个装设于装配腔a内的电磁驱动组件，每个电磁驱动组件均包括一电磁线圈46以及一沿电磁线圈46的中轴线穿设于电磁线圈46内的电磁芯棒47，电磁芯棒47的端部连接于传动平衡板42的表面上，刹车片30则位于装配腔a的外侧并装设于平衡塞柱43的末端。由此，即可形成电控电磁式的驱动结构，即：通过对电磁线圈46的通断电控制以及施加正反电流的操作，即可利用电生磁的原理使电磁芯棒47沿电磁线圈46的中轴线在电磁线圈46内作往复进给运动，当电磁芯棒47由电磁线圈46伸出时，即可推动传动平衡板42远离电磁线圈46，从而通过平衡塞柱43同步带动刹车片30抵靠于脚轮20的周面上以实现刹车制动，反之则解除刹车制动。在具体实施时，电磁线圈46可由外筒壳46-1、由外筒壳46-1的其中一个端面沿其轴向方向作延伸后形成并由外筒壳46-1的另一个端面伸出的内管壳46-2以及封装于由内管壳46-2的外壁与外筒壳46-1的内壁所形成的腔体空间的线圈构成，而电磁芯棒47则穿设于内管壳46-2中。
在此基础上，为能够对传动平衡板42进行平稳施力以保证传动平衡板42对刹车片30的驱动效果，作为优选方案，本实施例的电控驱动器包括至少两个沿平行于脚轮20的轴向方向呈直线均匀分布或相对于传动平衡板42呈阵列均匀分布的电磁驱动组件。
在实施例一和二的电控驱动器的结构基础上，为保证传动平衡板42能够通过平衡塞柱43带动刹车片30进行平稳定向地往复运动，同时增强装配腔a内各个组成部件之间的结构紧凑性，在装配腔a内(如内周壁上和/或底面壁等等位置)设置有若干个与平衡塞柱43呈平行分布的导向滑轨48，相应地，在传动平衡板42上开设有用于供导向滑轨48对位嵌合的导向槽/孔(图中未示出，导向槽或导向孔的选择由导向滑轨48的位置来决定，如当导向滑轨48设置于装配腔a的内周侧壁上时，则采用导向槽与其配合，如果导向滑轨48是设置于装配腔a的底面壁上，此时则可采用导向孔与其配合)。由此，利用导向滑轨48与导向槽/孔之间的对位关系，不但可以将传动平衡板42稳固地装配于装配腔a内，而且可保证平衡板42只能沿着脚轮20的径向方向进行往复定向移动。
在实施例一和二的电控驱动器的结构基础上，为保证在解除刹车制动时，刹车片30能够顺畅地复位(即：传动平衡板42被顺畅复位)，在每个平衡塞柱43上均套设有一助力压簧49，助力压簧49夹持于传动平衡板42的底面与装配腔a的腔壁之间。由此，在进行刹车制动时，由于动力元件的作用，助力压簧49会受压压缩，而一旦需要解除刹车制动，助力压簧49则会产生弹力释放效应，从而通过使传动平衡板42迅速复位来带动刹车片30与脚轮20相分离，进而可有效避免对脚轮20的正常运转产生阻力。
鉴于刹车片30属于易损部件，为便于用户能够适时更换刹车片30，作为优选方案，本实施例的刹车片30包括固定板31和刹车板32(其可根据实际情况采用诸如橡胶等材料制作而成)，固定板31的表面连接于平衡塞柱43的末端，同时，在固定板31的底面上开设有若干条定位榫槽33，相应地，在刹车板32的表面上设置有对位嵌合于定位榫槽33内的定位榫卯34。由此，以固定板31作为刹车片30与电控驱动器进行固定连接的部件，以刹车板32作为可拆装更换的易损件，利用定位榫槽33和定位榫卯34之间的对位关系，可便于将刹车板32和固定板31进行拆解装配。当然，需要注意的是，本实施例的定位榫槽33和定位榫卯34的结构构造可根据实际情况进行选择，如燕尾形等异形结构。
作为优选方案，为保证刹车片30能够与脚轮20的周面进行大面积基础，以增强摩擦力的产生效果，从而提升刹车制动性能，本实施例的刹车板32的底面采用与脚轮20的周面的弧度相同的弧面结构。
基于本实施例所述及的制动装置的主体结构，在具体实施时，可根据装置在移动设备上安装位置、实现功能的不同，对轮架10和脚轮20的本体结构作具体的选择或设置，具体为：
1、当整个装置作为行进轮体使用时(如作为折叠车、学步车、滑板车等移动设备的前轮(即装设于车体立把的底部)，作为箱包、推车、轮椅等移动设备的底轮；总体而言，即相当于轮架10与脚轮20之间的方位关系是处于竖直状态的)，轮架10可采用如图1-6中所示的结构构造，即：包括位于脚轮20的端面的两侧并供脚轮20作转动连接的叉臂11以及与横置于两个叉臂11之间的横梁12，其中，装配腔a设置于横梁12内，而刹车片30则通过电控驱动器吊装于横梁12与脚轮20之间；同时在横梁12上且位于脚轮20的周向(即转动方向)的两侧还设置有防护罩板13；而脚轮20可根据实际情况采用传动的机械式脚轮或者通过在轮体内装设内置电机形成自驱动式脚轮。
2、当整个装置作为支撑轮使用时(如作为折叠车、学步车、滑板车等移动设备的后轮(即：装设于车体踏板的底部)；总体而言，相当于轮架10与脚轮20的方位关系是处于水平状态的)，轮架10可采用如图7和图8所示的结构构造，即：包括横梁12、由横梁12的后端沿接近水平方向作延伸后形成的防护罩板13以及由防护罩板13的两侧作竖直延伸后成型并位于脚轮20的端面的两侧的叉臂11；其中，装配腔a设置于横梁12内，而刹车片30则通过电控驱动器吊装于横梁12与脚轮20之间。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种脚轮自动制动装置，它包括轮架以及转动连接于轮架上的脚轮；其特征在于：它还包括一置于脚轮的周面侧的刹车片，所述轮架上装设有一与刹车片相连的电控驱动器，所述电控驱动器驱动驱动刹车片沿脚轮的径向方向作进给运动以抵靠于脚轮的周面上或远离脚轮。
2.如权利要求1所述的一种脚轮自动制动装置，其特征在于：所述轮架上且位于脚轮的周面侧设置有一装配腔，所述电控驱动器包括装设于装配腔内的动力马达、装设于装配腔内并与动力马达作传动连接以在动力马达的驱动下沿脚轮的径向方向作往复进给运动的传动平衡板以及若干个设置于传动平衡板的底面上且沿脚轮的径向方向和/或平行于脚轮的径向方向贯穿于装配腔的腔壁分布的平衡塞柱，所述刹车片位于装配腔的外侧并装设于平衡塞柱的末端。
3.如权利要求2所述的一种脚轮自动制动装置，其特征在于：所述电控驱动器还包括装设于装配腔内且动力输入端与动力马达的输出轴相连的齿轮变速组件，所述传动平衡板上且位于齿轮变速组件的动力输出端的周侧设置有用于与齿轮变速组件的动力输出端相啮合的传动齿条板。
4.如权利要求3所述的一种脚轮自动制动装置，其特征在于：所述电控驱动器包括两个相对于脚轮的径向中心分界面呈对称错位分布的动力马达以及两个相对于脚轮的轴向中心分界面呈对称错位分布的传动齿条板，每个所述动力马达均通过一个与其对应的齿轮变速组件与传动齿条板作传动连接。
5.如权利要求1所述的一种脚轮自动制动装置，其特征在于：所述轮架上且位于脚轮的周面侧设置有一装配腔，所述电控驱动器包括装设于装配腔内并在脚轮的径向方向与刹车片呈并排分布的传动平衡板、若干个设置于传动平衡板的底面上且沿脚轮的径向方向和/或平行于脚轮的径向方向贯穿于装配腔的腔壁分布的平衡塞柱以及至少一个装设于装配腔内的电磁驱动组件，每个所述电磁驱动组件均包括一电磁线圈以及一沿电磁线圈的中轴线穿设于电磁线圈内的电磁芯棒，所述电磁芯棒的端部连接于传动平衡板的表面上，所述刹车片位于装配腔的外侧并装设于平衡塞柱的末端。
6.如权利要求5所述的一种脚轮自动制动装置，其特征在于：所述电控驱动器包括至少两个沿平行于脚轮的轴向方向呈直线均匀分布或相对于传动平衡板呈阵列均匀分布的电磁驱动组件。
7.如权利要求2-6中任一项所述的一种脚轮自动制动装置，其特征在于：所述装配腔内设置有若干个与平衡塞柱呈平行分布的导向滑轨，所述传动平衡板上开设有用于供导向滑轨对位嵌合的导向槽/孔。
8.如权利要求2-6中任一项所述的一种脚轮自动制动装置，其特征在于：每个所述平衡塞柱上均套设有一助力压簧，所述助力压簧夹持于传动平衡板的底面与装配腔的腔壁之间。
9.如权利要求2-6中任一项所述的一种脚轮自动制动装置，其特征在于：所述刹车片包括固定板和刹车板，所述固定板的表面连接于平衡塞柱的末端，且所述固定板的底面上开设有若干条定位榫槽，所述刹车板的表面上设置有对位嵌合于定位榫槽内的定位榫卯。
10.如权利要求9所述的一种脚轮自动制动装置，其特征在于：所述刹车板的底面为与脚轮的周面的弧度相同的弧面结构。
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