CN113915256A - 一种弹性阻尼式换挡制动器 - Google Patents

一种弹性阻尼式换挡制动器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了换挡制动器技术领域中的一种弹性阻尼式换挡制动器,包括弹性阻尼式换挡机构和制动鼓,弹性阻尼式换挡机构中,执行电机带动弹性阻尼式换挡机构上下移动,制动组件的上表面与外壳组件围成的空间内设有油液,油液在制动组件周向转动过程中左右穿过制动组件上端的通孔并提供油液阻尼力,制动组件的端部设有用于对制动后的制动组件提供弹性恢复力的弹性件,弹性阻尼式换挡机构下移后,制动鼓外围的鼓齿与制动组件碰撞并带动制动组件周向转动。本发明解决了现有湿式多片离合器换挡结构复杂、尺寸大等缺陷,在满足小功率执行电机换挡需求的同时,减少制动过程中的冲击,且能够提升传动装置功率密度,减少传动装置能量损耗。

Description

一种弹性阻尼式换挡制动器
技术领域
本发明涉及换挡制动器技术领域,具体的说,是涉及一种弹性阻尼式换挡制动器。
背景技术
在电驱动履带车辆中,因为其重量较大、对动力性要求较高,因此需要配套的传动装置拥有更高功率密度,因此为了提升车辆动力性能,有效提高功率密度,需要在电驱动履带车辆的传动装置中添加结构紧凑、传动功率大的行星式变速器。该行星式变速器具有两个挡位,在低速挡时可使车辆获得较大的加速度和爬坡度,高速挡时车辆可在道路上高速行驶。行星变速器中的行星排在自由状态下拥有多个自由度,因此行星变速器的换挡依靠对部分行星排构件进行制动,使其自由度始终为1。通过对不同行星排构件(通常是齿圈)的制动,从而实现了传动比的改变。
现有行星变速器换挡装置采用湿式多片离合器,湿式多片离合器主要靠摩擦转矩传递动力,其中摩擦片与钢片交替布置,摩擦片作为主动元件通过内花键与主动齿轮相连接,对偶钢片和压板作为被动元件通过外花键与缸套相连接,缸套与被动轴固连。离合器的液压油路被分为润滑油路和控制油路:在润滑油路中,在压力作用下润滑油通过被动轴的轴孔流入摩擦表面,以对离合器进行润滑和散热;控制油路中,由电液比例阀控制润滑油进入离合器的油腔,向活塞施加液压力,从而克服弹簧力推动摩擦元件轴向移动。缸套末端开有凹槽,当摩擦元件间的间隙完全消失并且相互滑摩至速差为零,离合器完成了接合过程。
然而,由于湿式多片离合器需要添加摩擦元件,使得变速器径向尺寸大为增加,且依靠较大液压力来推动活塞实现摩擦元件同步,因此需要配备液压执行机构。液压执行机构包括油箱、液压泵以及液压管路等液压元器件,进一步加大了传动装置的复杂程度,使其重量体积大大增加,且应用于电动车辆中需要进行电能到液压能之间的能量转换,不免伴随着能量损失和效率降低,离合器本身存在的带排转矩更是进一步制约了传动装置效率的提高,因此该装置尤其不适用于电驱动车辆中。现有的电驱动车辆传动装置迫切需要一种依靠小功率执行电机即可完成换挡操纵的换挡机构。
发明内容
为了克服现有的技术的不足,本发明提供一种弹性阻尼式换挡制动器,在满足小功率执行电机换挡需求的同时,减少制动过程中的冲击,且能够提升传动装置功率密度,减少传动装置能量损耗。
本发明技术方案如下所述:
一种弹性阻尼式换挡制动器,其特征在于,包括:
弹性阻尼式换挡机构,所述弹性阻尼式换挡机构包括外壳组件、制动组件:
所述外壳组件的上端与执行电机连接,所述执行电机带动所述弹性阻尼式换挡机构上下移动,
所述制动组件的上表面与所述外壳组件围成的空间内设有油液,所述油液用于在所述制动组件周向转动过程中左右穿过所述制动组件上端的通孔,并提供油液阻尼力,所述制动组件的端部设有弹性件,所述弹性件用于对制动后的所述制动组件提供弹性恢复力;
及制动鼓,所述制动鼓的外围设有凸出的鼓齿,所述弹性阻尼式换挡机构下移后,所述鼓齿与所述制动组件碰撞并带动所述制动组件在所述外壳组件内周向转动。
根据上述方案的本发明,其特征在于,所述外壳组件包括制动器体和位于所述制动器体左右两端的压板。
进一步的,所述外壳组件还包括壳体,所述制动器体、所述压板均位于所述壳体内,所述油液位于所述壳体、所述制动器体、所述压板及所述制动组件围成的空间内。
根据上述方案的本发明,其特征在于,所述外壳组件的中部设有向内侧凸出的限位部,所述制动组件的上表面通过隔板与所述限位部的下表面连接。
进一步的,所述制动组件的上端设有向上凸出的径向槽位,所述隔板上开设有供所述径向槽位左右滑动的隔板槽口。
更进一步的,所述通孔位于所述径向槽位上,且所述通孔连接所述径向槽位左右两侧的空间。
更进一步的,所述径向槽位的上端设有向下凹陷的径向槽,所述径向槽内设有挡块,通过调节所述挡块的位置调节所述通孔的大小。
更进一步的,所述限位部内设有电磁铁,所述制动组件运动至端部位置时,所述电磁铁通电并与所述挡块磁吸连接,所述电磁铁与所述挡块磁吸后带动所述挡块上移并堵住所述通孔。
根据上述方案的本发明,其特征在于,所述制动组件包括制动块和位于所述制动块下表面的制动齿,所述制动齿凸出于所述外壳组件的壳体下表面并用于与所述鼓齿碰撞连接。
进一步的,所述制动齿通过连接件与所述制动块连接,所述壳体上设有供所述连接件穿过并滑动的壳体弧形槽。
根据上述方案的本发明,其有益效果在于:
本发明采用小功率执行电机便能满足换挡使用需要,相比于传统方案中采用的液压操纵机构,能够使得传动装置质量、体积大为缩小,同时提高能量使用效率,并进一步提高了车辆的传动功率密度,减少传动装置能量损耗。
本发明利用油液阻尼力使得制动力矩随制动鼓转速而进行调整,因此扩大了制动范围,有效吸收制动鼓能量,使得换挡制动过程中的冲击大为减小,进一步提高了可靠性和使用者的操作体验;同时可通过改变挡块高度和弹簧刚度,能够对不同应用场合下的制动力矩进行调整,扩大了制动器使用范围。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明的纵面剖视图;
图3为本发明中弹性阻尼式换挡机构的纵面剖视图;
图4为本发明壳体部分的分解图;
图5为本发明中压板的结构示意图;
图6为本发明中压板、制动块、制动齿连接的示意图;
图7为本发明中径向槽位与隔板位置关系示意图;
图8为本发明制动过程中接合前的纵面剖视图;
图9为图8的局部放大图;
图10为本发明制动过程接合后的纵面剖视图;
图11为图10的局部放大图。
在图中,各个附图标号为:
100-弹性阻尼式换挡机构;
110-壳体;
111-壳体弧形槽;112-第一密封垫;113-第二密封垫;114-密封圈;
1141-密封圈弧形槽;
120-制动器体;
121-传动螺母;122-螺杆;
130-压板;
131-连接臂;132-第一压板外壁;133-限位部;134-第二压板外壁;
140-制动块;
141-径向槽位;142-通孔;143-挡块;
1411-径向槽;
150-制动齿;
160-电磁铁;
171-第一螺旋弹簧;172-第二螺旋弹簧;
181-第一隔板;182-第二隔板;
1811-隔板槽口;
190-油液;
200-制动鼓;
210-鼓齿。
具体实施方式
下面结合附图以及实施方式对本发明进行进一步的描述:
如图1至图11所示,一种弹性阻尼式换挡制动器,包括弹性阻尼式换挡机构100和制动鼓200,通过弹性阻尼式换挡机构100对制动鼓200(在行星变速箱中,齿圈作为制动鼓)进行制动并使其停转,进而完成换挡操作。
制动鼓200的外围设有凸出的鼓齿210,本发明通过鼓齿210与弹性阻尼式换挡机构100进行碰撞,进而实现弹性阻尼式换挡制动器的制动。优选的,该制动鼓200的外围均匀分布有4个鼓齿210;鼓齿210的形状优选为梯形齿,也可为矩形齿、三角状齿等其他形状齿形;鼓齿210的宽度可以根据具体需要进行不同选择,例如可以选择40mm宽的鼓齿。
弹性阻尼式换挡机构100包括外壳组件、制动组件。其中外壳组件的上端与执行电机连接,执行电机带动弹性阻尼式换挡机构上下移动:当执行电机带动弹性阻尼式换挡机构向下移动时,促使制动组件与制动鼓200的鼓齿210碰撞,从而实现制动;当执行电机带动弹性阻尼式换挡机构向上移动时,使得制动组件与制动鼓200的鼓齿210脱离。本发明中的外壳组件内设有用于容纳制动组件左右滑动的空间,使得弹性阻尼式换挡机构100下移后,制动鼓200的鼓齿210与制动组件碰撞并带动制动组件在外壳组件内周向转动。本发明中的执行电机为小功率执行电机,可以充分减少传动装置的质量、体积。
本发明在制动过程中,制动鼓200的鼓齿210与制动组件碰撞后,制动鼓200带动制动组件周向转动,此时外壳组件对制动组件施加弹性力和液压阻尼力,进而实现制动鼓的逐渐停转。具体的:
一方面,制动组件的上表面与外壳组件围成的空间(即油腔)内设有油液,制动组件周向转动的过程中油液可左右穿过制动组件上端的通孔,并在此过程中提供油液阻尼力(即液压阻尼力)。具体的,制动组件的上端设有向上凸出的径向槽位,通孔位于径向槽位上,且通孔连接径向槽位左右两侧的油腔腔室。由于油液具有一定粘度,在通过狭窄通孔时对制动组件产生油液阻尼力,该阻尼力大小与制动组件移动的速度呈正比:当制动鼓及制动组件转速较高时,油液阻尼力也相应增大,能够更为有效地吸收制动鼓的能量。在一个优选实施例中,油液选用液压油,其填充满该油腔。
另一方面,制动组件端部设有弹性件(如制动组件的左右两端通过弹性件与外壳组件的端部连接),使得弹性件可以对周向转动过程中的制动组件提供缓冲,并对制动后的制动组件提供回复力。
1、外壳组件
如图1至图5所示,外壳组件的上端通过螺旋转动副(螺旋与螺纹牙面旋合来实现回转运动与直线运动转换的机械传动结构)与执行电机连接。具体的,螺旋转动副包括螺旋连接的螺杆122、传动螺母121,传动螺母121固定于外壳组件上端,螺杆122的上端与执行电机的输出轴(图中未示出)连接,当执行电机带动输出轴转动时一并带动螺杆122转动,并通过螺杆122与传动螺母121形成的螺旋转动副形成传动螺母121的上下平移运动,最终带动外壳组件沿着螺杆122上下平移运动。优选的,传动螺母121通过螺钉固定于外壳组件的上端。
本发明中的外壳组件包括制动器体120和位于制动器体120左右两端的压板130,制动器体120通过上述的螺旋转动副与执行电机连接。在第一个实施例中,制动器体和两个压板一体成型;在第二个实施例中,制动器体120和两个压板130为三个单独器件并固定连接,该实施例中,压板130位于制动器体120的侧面,并通过螺钉紧固。在第二个实施例中,制动器体120与两个压板130分别一体成型并通过螺钉紧固,可以使得制动器体120、压板130的制作工艺简单、精度更高,有利于油液的密封。
如图4所示,外壳组件还包括壳体110,制动器体120、压板130均位于壳体110内,油液位于壳体110、制动器体120、压板130及制动组件围成的空间内。具体的,壳体110的前后两侧通过螺柱与固定螺母固定于制动器体120上。
在一个优选实施例中,壳体110呈U型,使得壳体110包围于制动器体120和压板130的前后两侧及下部。壳体110的下表面呈弧形,以便适应制动鼓200的鼓齿210和制动组件的周向运动。壳体110的侧壁内表面设有密封垫(包括第一密封垫112和第二密封垫113),壳体110的底壁内表面设有密封圈114,通过密封垫和密封圈对外壳组件、制动组件内部的油液进行密封,防止其泄漏,以便有效控制油液处于该弹性阻尼式换挡机构内部。
如图5所示,外壳组件的中部设有向内侧凸出的限位部,上述具体实施例中,压板130向内侧凸出形成限位部133。在该实施例中,压板130还包括第一压板外壁132、第二压板外壁134,且第一压板外壁132的下端、第二压板外壁134的上端均通过连接臂131与限位部133连接并形成一体,其中第一压板外壁132用于与制动器体120连接并固定,第二压板外壁134用于对弹性件的外端进行固定。左右两个压板130的内侧表面(即限位部133)、制动器体120的下表面、壳体110的前后两侧的内表面、制动组件的上表面围成密封的空间(即油腔),油液位于该空间内,并随着制动组件的周向运动而穿过通孔,实现对制动组件的液压阻尼效果。
2、制动组件
如图1至图3、图6、图7所示,制动组件包括制动块140和位于制动块140下表面的制动齿150,制动齿150固定于制动块140上,且制动齿150凸出于外壳组件的壳体下表面并用于与鼓齿210碰撞连接。制动齿150的形状与鼓齿的形状相匹配,根据鼓齿210的形状设计不同,选择对应的制动齿150,以便鼓齿210能够与制动齿150之间良好接触并碰撞。优选的,制动齿150的宽度与鼓齿210宽度一致,保证良好的接触效果。
径向槽位141为凸出于制动块140上表面的结构体,径向槽位141的上端设有向下凹陷的径向槽1411,通孔142横向穿过该径向槽1411(径向槽位141的左右两个侧壁各有一个通孔142),使得通孔142连通径向槽位141的左侧空间、径向槽1411、径向槽位141的右侧空间,并且上述空间内填充有油液,通过油液在径向槽位141的左侧空间、径向槽1411、径向槽位141的右侧空间之间的流动实现油液阻尼进行缓冲。
径向槽1411内设有挡块143(挡块143的高度小于通孔142至径向槽1411底部的高度),通过调节挡块143的上下位置来调节通孔142的大小,使得挡块143可以部分露出或完全露出该通孔142使得油液可流动,也可以完全阻挡该通孔142实现油液的阻隔。为了实现挡块143的可调节,本发明中的限位部133内(即制动器体120与压板130之间的空隙内)设有电磁铁160,通过电磁铁160实现挡块位置的控制,同时通过电磁铁160实现自锁功能。当制动组件运动至端部位置时,由于压板130的厚度,使得电磁铁160在制动块140径向方向上“高于”挡块143,利用两者的高度差使得电磁铁160通电后与挡块143磁吸连接,电磁铁160与挡块143磁吸后带动挡块143上移并堵住通孔142。优选的,制动器体120上开设有用于穿线的孔位,电线穿过孔位后与电磁铁160连接用于为电磁铁160供电。
本实施例各个附图中的左右两侧的限位部133内均设有电磁铁160,可以实现制动鼓200的双向制动及自锁:当制动鼓200逆时针旋转时,图中左侧的电磁铁160实现制动鼓200的左转自锁;当制动鼓200顺时针旋转时,图中右侧的电磁铁160实现制动鼓200的右转自锁。在其他实施例中,若制动鼓仅需单向制动,则只需保留对应一侧的电磁铁,另一侧的电磁铁省去或未预留电磁铁的空间即可:如,制动鼓仅需逆时针制动,则只需保留图中左侧的电磁铁,实现制动鼓左转制动及自锁;制动鼓仅需顺时针制动,则只需保留图中右侧的电磁铁,实现制动鼓右转制动及自锁。
以实现制动鼓200左转自锁为例,在电磁铁160实现自锁的过程中:制动鼓200带动制动块140向左侧进行周向运动,使得制动块140与左侧的压板130完全压紧,此时制动块140受到两侧弹性件的弹力作用具有回位的趋势,并可能带动制动鼓200反转;此时向左侧的电磁铁160通电,使得电磁铁160对位于径向槽1411内的挡块143起到吸引作用,迫使挡块143向上运动,并通过挡块143对通孔142进行完全阻挡,径向槽位141两侧的油液无法流动,因此受到油液阻力的作用使得制动块140无法实现回位。本发明通过电磁铁160使得该弹性阻尼式换挡机构具有自锁功能,进而使得制动的状态更为可靠,车辆在当前挡位下自由行使,不用担心制动状态回位的问题。
制动组件的上表面(即制动块140的上表面)设有弧形的隔板,制动块140的上表面通过隔板与限位部133(即上述具体实施例中的压板130)的下表面连接。在制动过程中,制动组件周向转动,此时隔板位置固定,可以通过隔板有效防止油腔内的油液下渗。由于制动过程中,制动块140会进行周向转动,因此为配合制动块140的运动,本发明中的隔板上开设有供径向槽位141左右滑动的隔板槽口,由于制动过程中制动块140进行周向运动,始终能够将该隔板槽口完全覆盖,因此,油腔内的油液不会透过该隔板槽口下渗。优选的,隔板槽口的宽度与径向槽位的宽度一致,保证良好的防渗效果。
在一个具体实施例中,隔板包括第一隔板181和第二隔板182,制动块140的上表面左侧通过第一隔板181与左侧的限位部133连接,其上表面右侧通过第二隔板182与右侧的限位部133连接。在附图所示的实施例中(制动鼓逆时针制动),第一隔板181与第二隔板182的形状不同,其中第一隔板181上的隔板槽口1811长度大于第二隔板182上的隔板槽口长度,使得第一隔板181上的隔板槽口1811能够容纳径向槽位141左右滑动,而第二隔板182上的隔板槽口能够容纳径向槽位141复位状态;若制动鼓顺时针制动,则第一隔板与第二隔板的设置与上述描述相反;若制动鼓实现双向制动,则第一隔板与第二隔板的形状完全相同,第一隔板与第二隔板上的隔板槽口长度一致。
在其他实施例中,隔板可为一整体,隔板槽口的位置可根据制动方向选择位于该隔板的中部偏左位置、位于该隔板的中部偏右位置、位于隔板的中间位置并左右均分等。
本发明中的弹性件为螺旋弹簧(包括第一螺旋弹簧171、第二螺旋弹簧172),第一螺旋弹簧171、第二螺旋弹簧172分别位于制动块140的左右两侧,螺旋弹簧的内侧与制动块140的端部连接,其外侧与外壳组件中的压板内壁(即第二压板外壁134内侧)连接,通过两个螺旋弹簧共同提供制动块140的回复力,使得制动块140受力更加稳定。
根据制动鼓的制动方向不同,两个螺旋弹簧的初始状态可进行选择:
(1)若制动鼓实现双向制动:制动组件位于初始状态(未制动状态)时,左右两个弹性件均为挤压状态:制动(以左转制动为例)过程中,制动鼓200带动制动齿210、制动块140左转,位于左侧的螺旋弹簧(即图中第一螺旋弹簧171)逐渐压缩、位于右侧的的螺旋弹簧(即图中的第二螺旋弹簧172)逐渐拉伸,同时对制动块140形成弹性恢复力;
(2)若制动鼓实现单向制动,制动组件位于初始状态(未制动状态)时,与制动方向对应的一侧的弹性件为挤压状态,另一侧的弹性件可为挤压状态,也可为拉伸状态。若另一侧的弹性件为挤压状态,可以实现与制动方向对应一侧的弹性件的弹力平衡;若另一侧的弹性件为拉伸状态,则需要该侧的隔板对径向槽位进行阻挡,实现力的平衡。例如,若制动鼓实现逆时针的单向制动,则位于左侧的第一螺旋弹簧171为挤压状态,位于右侧的第二螺旋弹簧172为挤压状态,用以实现第一螺旋弹簧171的弹力平衡;或者位于右侧的第二螺旋弹簧172为拉伸状态,通过第二隔板182的隔板槽口边缘位置实现对径向槽位141的阻挡,以平衡第一螺旋弹簧171对其的作用力。
本发明中的制动齿150通过连接件与制动块140连接,壳体110(及密封圈114)上设有供连接件穿过并滑动的壳体弧形槽111(密封圈114上设有密封圈弧形槽1141),该壳体弧形槽111(包括密封圈弧形槽1411)的宽度与连接件的外径一致。在组装时,先将制动块140安装于壳体110内,安装完成后,制动器体120、压板130及其他构件均设置于壳体110内,再通过连接件(优选为沉头螺钉)将制动齿150固定在制动块140上,制动齿150露出壳体110表面用于与制动鼓200上的鼓齿210进行碰撞进而实现制动。
若制动鼓200实现双向制动(双向的周向运动),则壳体弧形槽111、密封圈弧形槽1141为左右对称的结构;若制动鼓200实现单向制动(单向周向运动),则壳体弧形槽111、密封圈弧形槽1141仅需保留对应一侧的开口,另一侧的开口可根据需要选择保留开口或选择实心结构。
在本发明具体应用过程中,本领域人员可根据需要保留或删除对应结构(包括壳体弧形槽、密封圈弧形槽、电磁铁、隔板、弹性件等)。
为了配合制动鼓200的转动,本发明中的壳体110、制动器体120的内表面、连接臂131的下表面、制动块140、制动齿150、隔板均为弧形,使得该弹性阻尼式换挡制动器的油液环境保持密封,且利于制动块的周向转动。
如图8至图11所示,本发明通过螺旋弹簧和油液阻尼元件(油液、带通孔的径向槽位),使得制动过程中弹性阻尼式换挡机构对制动鼓的制动力矩能够随着制动鼓的初始转速进行调整,并可以有效吸收制动鼓的能量,对制动过程具有良好的缓冲作用。并且,通过添加自锁系统实现制动状态的有效保持。以制动鼓200左转制动为例,本发明在实现换挡制动的过程中:
(1)执行电机带动其输出轴、螺杆转动,进而依次带动传动螺母、制动器体向下移动,并逐渐与制动鼓200贴合。
(2)制动鼓200上的鼓齿210与制动齿150接触,使得制动鼓200带动制动齿150、制动块140向左周向运动。在制动过程中:
A.左侧螺旋弹簧(即图中第一螺旋弹簧171)位于左侧压板与制动块140左端之间,受到制动块140的挤压逐渐压缩;右侧的螺旋弹簧(即图中的第二螺旋弹簧172)位于右侧压板与制动块140右端之间,受到制动块140的带动逐渐由压缩状态过渡到拉伸状态(如制动鼓200仅左转制动,则第二螺旋弹簧172可一直处于拉伸状态)。这个过程中,两侧的螺旋弹簧均对制动块140施加弹性作用力。
B.制动块140由中部向左侧转动过程中,位于径向槽位左侧空间的油液190穿过通孔142进入径向槽位141右侧的空间,油液190与制动块140之间产生油液阻尼力,并且油液190始终位于制动块140(隔板)的上方。油液阻尼力与两者之间的相对运动速度呈正比,相对速度高则油液阻尼力大,油液190穿过通孔的过程中吸收制动鼓的能量。
在制动块转动过程中,由于油液阻尼力与孔的形状、大小有关,因此可以通过控制挡块143的高度进而调整通孔142的形状和大小,进而控制油液阻尼力的大小。也可以通过控制各个螺旋弹簧的钢丝直径来控制弹簧的刚度,进而控制螺旋弹簧的弹性力大小。因此,本发明中整个制动系统可以应用于各种场合,具有较为广泛的应用场景。
(3)制动鼓200带动制动块140运动到端部位置后,左侧螺旋弹簧(即图中第一螺旋弹簧171)完全压缩,径向槽位与左侧压板接触并碰撞,碰撞力使得制动块140、制动鼓200迅速停止运动,并且位于径向槽位141左侧空间的油液190完全进入径向槽位141右侧的空间。此时,压板130起到限位作用。
同时,在此状态下,左侧的电磁铁通电,使得电磁铁吸引径向槽位141内的挡块143上移,挡块143将径向槽位141的通孔142完全堵住,径向槽位141左右两侧的油液190无法流通,使得制动块140无法回位。通过增加电磁铁使得该弹性阻尼式换挡机构具有自锁功能,进而使制动状态更为可靠,车辆可在当前挡位下自由行驶,不会担心制动件回位的问题。
本发明具有以下优势:
1、本发明采用小功率执行电机即可满足换挡需要,相比于传统方案采用的液压操纵机构,能够使得传动装置质量体积大为缩小,同时提高能量使用效率,并进一步提高了车辆的传动功率密度。
2、本发明利用油液阻尼力使得制动力矩随制动鼓转速而进行调整,因此扩大了制动范围,有效吸收制动鼓能量,同时可通过改变挡块高度和弹簧刚度,能够对不同应用场合下的制动力矩进行调整,扩大了制动器使用范围。
3、本发明可在制动状态下实现功能自锁,使得制动器具备了良好的自锁功能。
应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述,显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进,或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种弹性阻尼式换挡制动器,其特征在于,包括:
弹性阻尼式换挡机构,所述弹性阻尼式换挡机构包括外壳组件、制动组件:
所述外壳组件的上端与执行电机连接,所述执行电机带动所述弹性阻尼式换挡机构上下移动,
所述制动组件的上表面与所述外壳组件围成的空间内设有油液,所述油液用于在所述制动组件周向转动过程中左右穿过所述制动组件上端的通孔,并提供油液阻尼力,所述制动组件的端部设有弹性件,所述弹性件用于对制动后的所述制动组件提供弹性恢复力;
及制动鼓,所述制动鼓的外围设有凸出的鼓齿,所述弹性阻尼式换挡机构下移后,所述鼓齿与所述制动组件碰撞并带动所述制动组件在所述外壳组件内周向转动。
2.根据权利要求1所述的弹性阻尼式换挡制动器,其特征在于,所述外壳组件包括制动器体和位于所述制动器体左右两端的压板。
3.根据权利要求2所述的弹性阻尼式换挡制动器,其特征在于,所述外壳组件还包括壳体,所述制动器体、所述压板均位于所述壳体内,所述油液位于所述壳体、所述制动器体、所述压板及所述制动组件围成的空间内。
4.根据权利要求1所述的弹性阻尼式换挡制动器,其特征在于,所述外壳组件的中部设有向内侧凸出的限位部,所述制动组件的上表面通过隔板与所述限位部的下表面连接。
5.根据权利要求4所述的弹性阻尼式换挡制动器,其特征在于,所述制动组件的上端设有向上凸出的径向槽位,所述隔板上开设有供所述径向槽位左右滑动的隔板槽口。
6.根据权利要求5所述的弹性阻尼式换挡制动器,其特征在于,所述通孔位于所述径向槽位上,且所述通孔连接所述径向槽位左右两侧的空间。
7.根据权利要求6所述的弹性阻尼式换挡制动器,其特征在于,所述径向槽位的上端设有向下凹陷的径向槽,所述径向槽内设有挡块,通过调节所述挡块的位置调节所述通孔的大小。
8.根据权利要求7所述的弹性阻尼式换挡制动器,其特征在于,所述限位部内设有电磁铁,所述制动组件运动至端部位置时,所述电磁铁通电并与所述挡块磁吸连接,所述电磁铁与所述挡块磁吸后带动所述挡块上移并堵住所述通孔。
9.根据权利要求1所述的弹性阻尼式换挡制动器,其特征在于,所述制动组件包括制动块和位于所述制动块下表面的制动齿,所述制动齿凸出于所述外壳组件的壳体下表面并用于与所述鼓齿碰撞连接。
10.根据权利要求9所述的弹性阻尼式换挡制动器,其特征在于,所述制动齿通过连接件与所述制动块连接,所述壳体上设有供所述连接件穿过并滑动的壳体弧形槽。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114800612A (zh) * 2022-04-24 2022-07-29 苏州艾利特机器人有限公司 一种弹性制动器、机器人关节及机器人

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09166166A (ja) * 1995-12-13 1997-06-24 Nissan Motor Co Ltd ドラム式ブレーキ
JP2006342857A (ja) * 2005-06-08 2006-12-21 Hitachi Powdered Metals Co Ltd 回転ダンパ
CN203146687U (zh) * 2013-02-03 2013-08-21 湖北三环离合器有限公司 离合器从动盘总成专用弧形恒定阻尼油液缓冲器
CN111271404A (zh) * 2020-03-26 2020-06-12 科马智能悬架技术(青岛)有限公司 一种磁流变液减振器
CN112762110A (zh) * 2021-02-02 2021-05-07 北京理工大学 一种径向钳齿式制动器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09166166A (ja) * 1995-12-13 1997-06-24 Nissan Motor Co Ltd ドラム式ブレーキ
JP2006342857A (ja) * 2005-06-08 2006-12-21 Hitachi Powdered Metals Co Ltd 回転ダンパ
CN203146687U (zh) * 2013-02-03 2013-08-21 湖北三环离合器有限公司 离合器从动盘总成专用弧形恒定阻尼油液缓冲器
CN111271404A (zh) * 2020-03-26 2020-06-12 科马智能悬架技术(青岛)有限公司 一种磁流变液减振器
CN112762110A (zh) * 2021-02-02 2021-05-07 北京理工大学 一种径向钳齿式制动器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李亚熙;马彪;李和言;朱礼安;: "应用齿形制动器的行星变速箱换挡特性研究", 机械传动, no. 12 *
马彪;周如意;李和言;李亚熙;: "齿形换挡带式制动器接合过程研究", 华中科技大学学报(自然科学版), no. 09 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114800612A (zh) * 2022-04-24 2022-07-29 苏州艾利特机器人有限公司 一种弹性制动器、机器人关节及机器人
CN114800612B (zh) * 2022-04-24 2024-01-26 苏州艾利特机器人有限公司 一种弹性制动器、机器人关节及机器人

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