CN114562523A - 一种自反馈多功能制动器、凸轮机构及凸轮连杆机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自反馈多功能制动器、凸轮机构及凸轮连杆机构，该制动器包括制动器部分(1)包括线圈(5)、轭铁(6)、衔铁(7)、摩擦盘(8)、盖板(9)、连接杆(11)、推动块(12)和压簧(13)；凸轮机构(2)，包括凸轮(16)、轴A(17)和轴B(19)；所述凸轮(16)安装于所述轴A(17)的外周，所述轴A(17)包括内孔，所述轴B(19)安装于所述轴A(17)的内孔内且可相互传递扭转和凸轮机构(2)。本发明制动器含凸轮机构，通过旋转凸轮部分实现了手动解锁，手动解锁可以自锁在解制动状态或制动状态，无需持续施加解制动力矩，轻松方便，安全可靠；手动解锁在制动状态时，不影响制动器加电激励解制动的功能。

Description

一种自反馈多功能制动器、凸轮机构及凸轮连杆机构

技术领域

本发明属于低电压领域，尤其是涉及一种自反馈多功能制动器、凸轮机构及凸轮连杆机构。

背景技术

电磁制动器，是具有使运动部件或运动机械减速、停止或保持停止状态等功能的装置。在航空航天等领域，除了要求制动器体积小、重量轻、扭矩大、功耗低等基本要求外，在一些重要领域还要求对制动器制动状态进行反馈，然而因为电磁制动器自身动程很小，实现自动状态检测反馈困难；近年来，各种武器、装备等使用环境要求越来越复杂，为适应复杂的环境要求，对制动器提出了越来越严酷的要求，如系统不能加电激励状态下解制动的情况下，要求制动器能提供手动解锁功能，且手动解锁不得影响系统的密封性，解锁方便，解锁后能自锁等。

发明内容

本发明为了解决现有技术所存在的技术方案，在此的目的在于提供一种既能电动解制动，又能在制动器线圈不加电且手动解制定的自动反馈多功能制动器。

为实现本发明的目的，在此提供的自动反馈多功能制动器包括：

制动器部分，包括线圈、轭铁、衔铁、摩擦盘、盖板、连接杆、推动块和压簧，所述连接杆的一端与所述推动块固定连接，另一端贯穿所述衔铁；

凸轮机构，包括凸轮、轴A和轴B；所述凸轮安装于所述轴A的外周，所述轴A包括内孔，所述轴B安装于所述轴A的内孔内且可相互传递扭转；

所述轴B旋转时所述凸轮作用于所述推动块使所述推动块带动所述连接杆动作，进而带动衔铁动作。

本发明提供的制动器线圈不加电且手动解锁处于制动状态时，制动器处于制动状态，该制动器可以通过两种方式实现解锁功能，第一种解制动方式为：制动器线圈加电后，轭铁与衔铁间产生电磁吸力，该电磁吸力克服压簧作用于衔铁上的力，使衔铁向轭铁方向运动与轭铁贴合，实现制动器解制动；第二种解制动方式为：通过凸轮机构，旋转轴B，轴B、轴A之间传递扭转，使凸轮旋转，凸轮推动推动块，推动块带动连接杆拉动衔铁使其与轭铁贴合，实现手动解制动。

进一步的，所述制动器部分还包括用于限定所述推动块向所述衔铁方向运动的顶块。连接杆、推动块、顶块、凸轮、轴A形成凸轮连杆机构，由于顶块的限制，推动块不能向左运动，轴A旋转带动凸轮旋转过程中推动推动块以顶块为支点，顺时针转动，从而带动连接杆向右运动；由于连接杆的力臂比凸轮的力臂短，连杆机构形成省力杠杆，使得凸轮推动推动块更轻松。

进一步的，所述制动器部分还包括用于检测所述衔铁位置的位置检测开关，所述位置检测开关的信号输出端与外部设备连接，将其接通、断开状态反馈至外部设备从而反馈制动与解锁状态信息。

进一步的，所述凸轮机构还包括弹性元件、轴套和定位螺钉，所述弹性元件安装于所述轴A的内孔内，所述轴B可沿所述轴A的内孔上下滑动且其底端可接触所述弹性元件；所述定位螺钉安装于所述轴B上，所述轴套上开设有用于所述定位螺钉滑动的轨道和用于所述定位螺钉定位的缺口。通过轴套上的定位缺口实现了将凸轮初始位置方向和终止位置方向自锁，实现了手动解锁的制动位置和解制动位置自锁。

进一步的，所述凸轮机构包括安装于所述轴A和所述轴套之间的减摩垫。通过减摩垫，在轴A与轴套受压旋转时，能有效地减小摩擦力及增加耐磨性能。

进一步的，该制动器还包括用于所述制动器部分和所述凸轮机构安装的安装基座。

进一步的，所述凸轮机构与所述安装基座之间采用密封圈密封。凸机构与安装基座间通过密封圈密封，避免了传统搬拉手动解锁密封困难的缺陷。

本发明的另一个目的在于提供一种凸轮机构，该凸轮机构包括凸轮、轴A和轴B；所述凸轮安装于所述轴A的外周，所述轴A包括内孔，所述轴B安装于所述轴A的内孔内且可相互传递扭转。

本发明第三个目的在于提供一种凸轮连杆机构，包括连接杆、推动块、顶块、凸轮和轴A，所述连接杆的一端与所述推动块固定连接，另一端贯穿所述衔铁；所述顶块用于限定所述推动块向所述衔铁方向运动；所述轴A旋转时所述凸轮作用于所述推动块使所述推动块带动所述连接杆动作，进而带动衔铁动作。

本发明的有益效果包括：

1)本发明制动器含凸轮机构，通过旋转凸轮部分实现了手动解锁，手动解锁可以自锁在解制动状态或制动状态，无需持续施加解制动力矩，轻松方便，安全可靠；手动解锁在制动状态时，不影响制动器加电激励解制动的功能；

2)本发明连杆机构形成省力杠杆，与凸轮机构形成2级省力结构，解锁更轻松方便；

3)制动器自身集成位置检测开关，通过监测位置检测开关的状态，实现了制动状态或解制动状态的反馈；

4)本发明中凸轮机构实现了状态自锁，凸轮机构解制动或制动状态均能自我保持，无需持续施加外力，操作简单方便省力；

5)凸轮机构可与安装基座密封，而传统手动解锁机构实现密封非常困难。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合发明的实施例，并与说明书一起用于解释发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

附图1为本发明的内部结构示意图；

附图2-3为本发明的制动器部分内部结构示意图；

附图4-6为本发明的凸轮机构的结构示意图；

附图7-8为本发明的凸轮连杆原理结构示意图；

附图9-10为本发明的凸轮机构与凸轮连杆机构的组合示意图；

附图11-13为本发明的轴套结构示意图；

附图标记说明：

1-制动器部分、2-凸轮机构、3-螺钉、4-安装基座、5-线圈、6-轭铁、7-衔铁、8-摩擦盘、9-盖板、10-导向管、11-连接杆、12推动块、13-压簧、14-顶块、15-位置检测开关、16-凸轮、17-轴A、18-压簧、19-轴B、20-轴套、21-定位螺钉、22-减摩垫、201-轨道、202-缺口。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践发明的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、实现或者操作以避免模糊发明的各方面。

参照图1-图6所示，本文提供的制动器包括：

制动器部分1，包括线圈5、轭铁6、衔铁7、摩擦盘8、盖板9、用于确保衔铁7移动方向的导向管10、连接杆11、推动块12、压簧13、顶杆14和用于检测衔铁7位置的位置检测开关15；连接杆11的一端与推动块12固定连接，另一端设置有台阶，并贯穿衔铁7，连接杆11可沿衔铁相应的孔向左运动(以图2及其坐标为参考)，但连接杆11向右运动的时候，连接杆11上的台阶会推动衔铁一起向右运动；

凸轮机构2，包括凸轮16、轴A17和轴B19；凸轮16安装于轴A17的外周，轴A17包括内孔，轴B19安装于轴A17的内孔内且可相互传递扭转；

安装基座4，用于制动器部分1和凸轮机构2安装，凸轮机构2通过螺钉3安装于安装基座4上，制动器部分1处于制动状态时，凸轮机构2的凸轮16与制动器部分1的推动块12之间存在间隙。凸轮机构2与安装基座4之间采用密封圈密封，避免水、汽、灰尘等环境污染物进入基座内部。

非激励条件下，压簧13提供的反力使得衔铁7和盖板9抱紧摩擦盘8，摩擦盘8处于制动状态，位置检测开关15接通；激励条件下，电磁吸力克服弹簧反力做功，衔铁7向右运动，运动过程中触动位置检测开关15，位置检测开关15断开，衔铁7运动至于轭铁6贴合，衔铁7和盖板9与摩擦盘8间存在间隙，摩擦盘8处于解制动状态。

通过位置检测开关15的接通与断开状态，反馈制动与解锁状态信息，开关类型为常闭触点，制动器处于制动状态时，位置检测开关处于闭合导通状态，制动器处于解制动状态时，位置检测开关处于断开状态。在此，位置检测开关最大负载为28V,500mA，其最小检测0.1mm，当然也可以选择其它参数的开关作为位置检测开关。

本文中，手动解锁采用旋转的方式，通过凸轮机构，旋转轴B，轴B、轴A之间传递扭转，使凸轮旋转，凸轮推动推动块，推动块带动连接杆拉动衔铁使其与轭铁贴合，实现手动解制动。本发明中说描述的“手动解锁”仅是区别于制动器线圈加电解制动的描述，显而易见的，“手动解锁”是指除制动器线圈加电解制动以外的，外力通过驱动凸轮部分动作，实现制动器解制动的所有方法。

本文中连接杆11、推动块12、顶块14、凸轮16、轴A17形成凸轮连杆机构(如图7-10所示)。由于顶块14的限制，推动块不能向左运动，轴A17旋转带动凸轮16旋转过程中推动推动块以顶块14为支点，顺时针转动，从而带动连接轴11向右运动。由于连接杆11的力臂比凸轮的力臂短，连杆机构形成省力杠杆，使得凸轮推动推动块更轻松。显而易见的，推动块12和顶块14可合并为一个零件，连接方式可以是刚性连接，也可以是铰接；凸轮16和轴A17也可合并为一个零件。

参照图4-6、11-13，本文的凸轮机构2还包括弹性元件18、轴套20和定位螺钉21，弹性元件18安装于轴A17的内孔内，轴B19可沿轴A17的内孔上下滑动且其底端可接触弹性元件18；定位螺钉21安装于轴B19上，轴套20上开设有用于定位螺钉21滑动的轨道201和用于定位螺钉21定位的缺口202。弹性元件18提供作用力，使安装于轴B19上的定位螺钉21紧压轴套20的缺口202。

在弹性元件18提供的反力下，定位螺钉21自锁于轴套20的缺口202中，轴B19受定位螺钉21的约束，不能旋转，实现凸轮方向的锁定；解除轴B19的旋转锁定需要外力克服弹性元件18做功，将定位螺钉21从轴套20的缺口202中推出至轨道201中，由于轨道201的存在，定位螺钉21可沿轨道201运动，从而解除轴套20对定位螺钉21的约束，轴B19可沿轨道201实现方向旋转。

在此，轴A17与轴B19的配合采用内六方孔与外六方轴配合，轴B19将扭矩传递给轴A17，带动轴A17旋转从而带动凸轮16旋转，推动凸轮连杆机构动作；当定位螺钉21旋转至轨道的另一缺口后，解除施加在轴B19上的外力，弹性元件18弹力推动轴B19向上运动，定位螺钉21插入缺口202中，在弹性元件18的弹力下自锁于缺口202中，实现凸轮终止位置方向锁定。本发明实施例中，弹性元件18为压簧，当然也可以采用其它弹性元件，其作用是提供弹性力，将轴A17与轴B19推向各自的约束位置，显然推力或拉力均可实现这一功能，本行业技术员无需经过创造性的工作能获得的本发明的实施例的相同功能均应该在本发明的保护范围。

本文中轴A17与轴B19的配合采用内六方孔与外六方轴配合，其核心思想为轴B19可沿轴A17内孔上下直线运动且可相互传递扭矩，即旋转轴B19则带动轴A17旋转，旋转轴A17也必然带动轴B19旋转。显然六方轴孔配合仅是其中一种实施例，任何在此思想下，不经过创造性的工作能获得的实施例，均应该在本发明的保护范围，其实施例包含但不限于：多边形轴孔配合(如三角形、四边形、五边形等等)，轴孔配合加键、键槽传递扭矩，花键配合、扁轴扁孔配合、异形轴孔配合等等。

本文中轴套20轨道201与缺口202的核心思想是缺口提供约束，轨道201提供运动空间，显而易见的，缺口202向上开、向下开、向左开、向右开，轨道201顺时针开、逆时针开、向上开、向下开都属于本发明的实施例的变种，受本发明保护。

本发明的实施例轴套20中轨道(含两侧缺口)为双侧对称布局，显然单个轨道(含两侧缺口)也能实现其功能；为适应不同的约束力，多个轨道配合多个定位螺钉也能实现相同功能，无论是单个轨道或多个轨道，均是本发明的实施例的变种，应该受本发明保护。

本发明的实施例轴套20中轨道含有2个缺口，显然，中间增加缺口会获得不同的定位位置，然其思想任然为以缺口提供约束，无论轨道中缺口是1个或者多个，均是本发明的实施例的变种，受本发明保护。

本发明的实施例中凸轮机构2属于本发明的一部分，然其具有独立的功能与结构，凡引用本发明的实施例凸轮部分2及不经过创造性的工作能获得的实施例变种，均应受本发明的保护。

本发明的实施例中，由连接杆11、推动块12、顶块14、凸轮16、轴A17形成凸轮连杆机构(如图7-8所示)具有独立的功能，在本发明的制动器中，其功能是为制动器解制动提供驱动力和恢复制动制动器制动的功能。显而易见的，对于加电制动失电解制动的制动器，实施例中凸轮连杆机构可提供制动器的制动力与恢复制动器解制动的功能。更进一步的，实施例中凸轮连杆机构可提供驱动力与恢复的功能。以上应用均应受本发明保护。

本实施例在轴A17与轴套20间，有一片减摩垫22，在弹性元件18的反作用力下使得轴A17紧压减摩垫22贴紧轴套20；此外，轴A17与轴套20在受压旋转时，减摩垫22能够有效减小摩擦力及增加耐磨性能。

本发明中制动器内集成了与外部设备通信连接的位置检测开关15，制动状态，位置检测开关15处于导通状态；解制动状态，衔铁7运动过程中触动位置检测开关15，位置检测开关15处于断开状态。通过外部设备检测位置检测开关15的通断状态，可实现对制动器制动状态或解制动状态的反馈监测。本发明中的位置检测开关15检测位移为0.1mm～1mm，为常闭触点类型位置检测开关15；凸轮机构2安装在安装基座4内，通过密封圈密封。非激励状态，凸轮机构2的凸轮16与推动块12间存在间隙，旋转轴B19时，轴B19带动轴A17旋转从而带动凸轮16旋转，凸轮16旋转过程中推动推动块12向右运动，由于顶块14受轭铁6端面约束，不能向左运动，故推动块12在凸轮16的推动下，以顶块14为支点顺时针旋转，从而带动连接轴11向右运动，连接轴11向右运动过程中，带动衔铁7向右运动，实现解制动。凸轮16轮廓为相切的半圆和半椭圆组成，通过椭圆、以及顶块14、推动块12和凸轮16组成的杠杆原理，极大的降低了解锁操作力矩，使得解制动所需要的旋转力矩极低，操作轻松方便。

凸轮机构2中，弹性元件18推动轴B19，使得安装在轴B19的定位螺钉21卡入轴套20轨道的初始位置缺口中，轴B19不能旋转；向下按压轴B19，带动定位螺钉21进入轴套20的轨道中，旋转轴B19，轴B19与轴A17通过正多边形轴和正多边形孔(实施例为正六方)配合，轴B19旋转带动轴A17旋转，轴A17和凸轮16通过正多边形轴和正多边形孔(实施例为正六方)配合或直接为一体，故轴A17旋转带动凸轮16旋转；当轴B19旋转到预定位置时，取消施加于轴B19的压力，在弹性元件18的推力下，装在轴B19的定位螺钉21卡入轴套20轨道的终止位置缺口202中，在弹性元件18的推力下保持自锁。

本公开已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本公开的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本公开的范围。相反，在不脱离本公开的精神和范围内所作的变动与润饰，均属本公开的专利保护范围。

Claims (11)

1.一种自反馈多功能制动器，其特征在于，该制动器包括：

制动器部分(1)，包括线圈(5)、轭铁(6)、衔铁(7)、摩擦盘(8)、盖板(9)、连接杆(11)、推动块(12)和压簧(13)，所述连接杆(11)的一端与所述推动块(12)固定连接，另一端贯穿所述衔铁(7)；

凸轮机构(2)，包括凸轮(16)、轴A(17)和轴B(19)；所述凸轮(16)安装于所述轴A(17)的外周，所述轴A(17)包括内孔，所述轴B(19)安装于所述轴A(17)的内孔内且可相互传递扭转；

所述轴B(19)旋转时所述凸轮(16)作用于所述推动块(12)使所述推动块(12)带动所述连接杆(11)动作，进而带动衔铁(7)动作。

2.根据权利要求1所述的自反馈多功能制动器，其特征在于：所述制动器部分(1)还包括用于限定所述推动块(12)向所述衔铁(7)方向运动的顶块(14)。

3.根据权利要求1所述的自反馈多功能制动器，其特征在于：所述制动器部分(1)还包括用于检测所述衔铁(7)位置的位置检测开关(15)，所述位置检测开关(15)的信号输出端与外部设备连接，将其接通、断开状态反馈至外部设备从而反馈制动与解锁状态信息。

4.根据权利要求1所述的自反馈多功能制动器，其特征在于：所述凸轮机构(2)还包括弹性元件(18)、轴套(20)和定位螺钉(21)，所述弹性元件(18)安装于所述轴A(17)的内孔内，所述轴B(19)可沿所述轴A(17)的内孔上下滑动且其底端可接触所述弹性元件(18)；所述定位螺钉(21)安装于所述轴B(19)上，所述轴套(20)上开设有用于所述定位螺钉(21)滑动的轨道(201)和用于所述定位螺钉(21)定位的缺口(202)。

5.根据权利要求4所述的自反馈多功能制动器，其特征在于：所述凸轮机构(2)包括安装于所述轴A(17)和所述轴套(20)之间的减摩垫(22)。

6.根据权利要求1所述的自反馈多功能制动器，其特征在于：该制动器还包括用于所述制动器部分(1)和所述凸轮机构(2)安装的安装基座(4)。

7.根据权利要求6所述的自反馈多功能制动器，其特征在于：所述凸轮机构(2)与所述安装基座(4)之间采用密封圈密封。

8.一种凸轮机构，其特征在于：该凸轮机构包括凸轮(16)、轴A(17)和轴B(19)；所述凸轮(16)安装于所述轴A(17)的外周，所述轴A(17)包括内孔，所述轴B(19)安装于所述轴A(17)的内孔内且可相互传递扭转。

9.根据权利要求8所述的凸轮机构，其特征在于：还包括弹性元件(18)、轴套(20)和定位螺钉(21)，所述弹性元件(18)安装于所述轴A(17)的内孔内，所述轴B(19)可沿所述轴A(17)的内孔上下滑动且其底端可接触所述弹性元件(18)；所述定位螺钉(21)安装于所述轴B(19)上，所述轴套(20)上开设有用于所述定位螺钉(21)滑动的轨道(201)和用于所述定位螺钉(21)定位的缺口(202)。

10.根据权利要求9所述的凸轮机构，其特征在于：所述轨道(201)和所述缺口(202)在所述轴套(20)上双侧对称布局。

11.一种用于权利要求1-7任意一项所述的自反馈多功能制动器的凸轮连杆机构，其特征在于：包括连接杆(11)、推动块(12)、顶块(14)、凸轮(16)和轴A(17)，所述连接杆(11)的一端与所述推动块(12)固定连接，另一端贯穿所述衔铁(7)；所述顶块(14)用于限定所述推动块(12)向所述衔铁(7)方向运动；所述轴A(17)旋转时所述凸轮(16)作用于所述推动块(12)使所述推动块(12)带动所述连接杆(11)动作，进而带动衔铁(7)动作。

Images