CN115366941A - 一种刹车蓄能装置 - Google Patents
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Abstract
一种刹车蓄能装置，属于能量回收领域。本发明是为了解决现有的巡检小车或者移动机器人在刹车并马上返航的过程中，往往通过自身的驱动电机进行制动并反向驱动实现返航，增加了电机在启停时的功率消耗；且以往的刹车块占用空间大的问题。本发明包括舵机、转动支撑架和若干个同轴设置的蓄能组件；所述舵机的舵盘与转动支撑架铰连接，所述的若干个蓄能组件安装在转动支撑架上并可相对于转动支撑架进行转动，且所述的蓄能组件在舵机与转动支撑架的作用下可以实现上抬与下放；所述的蓄能组件可以将巡检小车的动能转化成弹性势能，并且在巡检小车无动力输入的情况下实现巡检小车的刹车与返航。本发明主要用于巡检小车或者移动机器人的刹车和返航。
Description
技术领域
本发明属于能量回收领域，尤其涉及一种刹车蓄能装置。
背景技术
巡检小车或移动机器人可用于巡检、监视和搬运货物，当巡检小车或移动机器人在规划路线中需要停下并同时返航时，往往通过自身的驱动电机进行制动并反向驱动实现返航，增加了电机在启停时的功率消耗；而有轨小车一般采用大的刹车块配合滑轨直接摩擦轨道或地面或者需要刹停的物体，但是需要在滑轨附近预留出足够的空间供刹车块运动，需要空间较大。因此，本申请提供一种占用空降小，且即适用于普通路面，又可以适用于轨道或地面的一种刹车蓄能装置，来实现启停。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是：现有的巡检小车或者移动机器人在刹车并马上返航的过程中，往往通过自身的驱动电机进行制动并反向驱动实现返航，增加了电机在启停时的功率消耗；且以往的刹车块在往复运动时所占用的空间较大；进而本申请提供一种刹车蓄能装置，用于巡检小车或者移动机器人的自动停止和快速返航。
本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：
一种刹车蓄能装置，它包括舵机、转动支撑架和若干个同轴设置的蓄能组件；所述舵机的舵盘与转动支撑架固连，所述的若干个蓄能组件安装在转动支撑架上并可相对于转动支撑架进行转动，且所述的蓄能组件在舵机与转动支撑架的作用下可以实现上抬与下放；所述的蓄能组件可以将巡检小车的动能转化成弹性势能，并且在巡检小车无动力输入的情况下实现巡检小车的刹车与返航。
进一步的，所述的转动支撑架包括横向连杆、竖向连杆、支撑套环、转轴和两块固定连接板；所述的支撑套环上径向设置有两个连接杆，分别为连接杆Ⅰ和连接杆Ⅱ，所述的两块固定连接板安装在车体上，且转轴安装在两块固定连接板上；所述横向连杆的一端与舵机的舵盘进行固定连接；横向连杆的另一端与竖向连杆的一端铰链接，竖向连杆的另一端与支撑套环上的连接杆Ⅰ铰链接，支撑套环上的连接杆Ⅱ的端部与转轴铰连接；所述的蓄能组件安装在支撑套环上。
进一步的，所述的转动支撑架还包括支撑板和支撑铝柱；所述的支撑板与支撑套环相对设置，且二者之间通过支撑铝柱进行连接，所述的蓄能组件通过支撑套环与支撑板共同进行支撑。
进一步的，所述连接杆Ⅰ和连接杆Ⅱ之间的中心距离记为L1，所述横向连杆301的长度记为L2，L2/L1＝1/2。
进一步的，所述的蓄能组件为两个，且二者之间串联连接。
进一步的，两个蓄能组件分别为蓄能组件Ⅰ和蓄能组件Ⅱ；所述的蓄能组件Ⅰ包括外摩擦滚动轮、外绞盘、内中空轴、钢丝绳Ⅰ和弹性元件Ⅰ，所述的外摩擦滚动轮与外绞盘之间通过内中空轴进行连接；所述钢丝绳Ⅰ的一端连接在外绞盘上，钢丝绳Ⅰ的另一端连接在弹性元件Ⅰ的一端，弹性元件Ⅰ的另一端连接在巡检小车上；
所述的蓄能组件Ⅱ包括内摩擦滚动轮、内绞盘、外中空轴、钢丝绳Ⅱ和弹性元件Ⅱ；所述的内摩擦滚动轮与内绞盘之间通过外中空轴进行连接；所述钢丝绳Ⅱ的一端连接在内绞盘上，钢丝绳Ⅱ的另一端连接在弹性元件Ⅱ的一端，弹性元件Ⅱ的另一端连接在巡检小车上；
所述的内摩擦滚动轮、外中空轴和内绞盘同轴套在内中空轴上，且外中空轴与内中空轴之间转动连接；所述的外摩擦滚动轮与内摩擦滚动轮并排设置，且外摩擦滚动轮处于内摩擦滚动轮的外侧；所述的外绞盘与内绞盘并排设置，且外绞盘处于内绞盘的外侧。
进一步的，所述钢丝绳Ⅰ与外绞盘的连接方式和钢丝绳Ⅱ与内绞盘的连接方式相同；以钢丝绳Ⅰ与外绞盘的连接为例进行详细说明：所述外绞盘上周向均匀开有多组穿线孔，每组穿线孔为三个，外绞盘的两侧耳上分别开有一个穿线孔，外绞盘的盘面上靠近边缘的位置处开有一个穿线孔，所述钢丝绳Ⅰ的一端依次穿过其中一侧耳上的穿线孔、盘面上穿线孔和另一侧耳上的穿线孔，再利用8字钢丝绳夹头进行夹紧固定。
进一步的，所述蓄能组件Ⅱ的外中空轴上还套装有一个轴承外壳，所述的轴承外壳与外中空轴转动连接，所述的支撑套环套在外中空轴上并安装在轴承外壳的一侧。
进一步的，所述内中空轴的一端还同轴安装有一个支撑轴座，支撑轴座的一端与内中空轴固连，支撑轴座的另一端与支撑板转动连接。
进一步的，所述的支撑套环上还径向设置一个连接杆，所述的连接杆处于连接杆Ⅰ和连接杆Ⅱ之间的位置处，所述连接杆的端部垂直安装一根铝柱，所述的铝柱上套有一个动滑轮，所述的动滑轮处于内绞盘的正上方；所述钢丝绳Ⅱ的中间段抵接在动滑轮表面上。
本发明与现有技术相比产生的有益效果是：
1、本发明利用舵机与转动支撑架实现蓄能组件的上抬与下放，蓄能组件将巡检小车或者移动机器人最后的动能转化成弹性势能，实现了能量的收集，并且实现巡检小车或者移动机器人的刹车；待巡检小车或者移动机器人完全停止后，蓄能组件自动释放弹性势能并驱动巡检小车或者移动机器人反向运动，给巡检小车或者移动机器人一个初始的速度，在巡检小车或者移动机器人整个停、启的过程中，都无需巡检小车或者移动机器人自身提供制动与启动，减少电机在启停时的功率消耗，同时也增加了电机的使用寿命。
2、本发明专利主要是针对小型的车体或者移动机器人进行设计的，并且适用场景广，既可以应用于轨道小车，也可以应用于路面小车等，可以很好的为其提供刹车蓄能效果。
3、本发明的刹车蓄能装置，由于蓄能组件的设计形式，通过特有的旋转带动钢丝绳拉动皮筋伸缩蓄能设计，节约体积，整套回复机构所占用空间有限，且不会有大的结构往复运动，有利于做更紧密更紧凑的结构设计。且本发明使用皮筋作为蓄能元件，相比于弹性元件更轻质、体积更小，且易于更换、价格便宜。
附图说明
附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解。
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的侧视图；
图3为本发明的主视图；
图4为图3中A-A处的剖视图；
图5为图2中B-B处的剖视图。
附图标记说明：1、舵机固定板；2、舵机；3、转动支撑架；301、横向连杆；302、竖向连杆；303、支撑套环；304、支撑板；305、支撑铝柱；306、转轴；307、连接杆Ⅰ；308、连接杆Ⅱ；309、连接杆Ⅲ；310、连接杆Ⅳ；311、塞打螺栓；312、超薄垫片；313、深沟球轴承；314、连接杆；315、铝柱；316、动滑轮；401、外摩擦滚动轮；402、外绞盘；403、内中空轴；404、支撑轴座；405、塞打螺栓；406、平面轴承；407、法兰轴承；408、超薄垫片；409、钢丝绳Ⅰ；501、内摩擦滚动轮；502、内绞盘；503、外中空轴；504、钢丝绳Ⅱ；6、滚针轴承Ⅰ；7、超薄深沟球轴承；8、轴承外壳；9、滚针轴承Ⅱ；10、固定连接板。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
首先需要说明的是，本申请针对的是体积较小、动力较小的巡检小车或者移动机器人进行设计，而不是针对大型车辆进行设计的，下面就以巡检小车为例进行说明。
参见图1至图5，本申请实施例提供一种刹车蓄能装置，所述的刹车蓄能装置安装在巡检小车上，且刹车蓄能装置的动力输出方向与小车的运动方向一致；所述的刹车蓄能装置包括舵机2、转动支撑架3和若干个同轴设置的蓄能组件A；所述舵机2的舵盘与转动支撑架3固连，所述的若干个蓄能组件A安装在转动支撑架3上并可相对于转动支撑架3进行转动，且所述的蓄能组件A在舵机2与转动支撑架3的作用下可以实现上抬与下放；所述的蓄能组件A可以将巡检小车的动能转化成弹性势能，并且在巡检小车无动力输入的情况下实现巡检小车的刹车与返航。
本实施例中，所述的巡检小车在运行到某一位置处预停下并返航时，巡检小车的电机不再为其提供动力，舵机2驱动转动支撑架3顺时针旋转，转动支撑架3带动其上的蓄能组件A下放，所述的蓄能组件A与轨道或地面之间产生制动，并将小车的动能转化成弹性势能，直至巡检小车停止运动，蓄能组件A不再蓄能，并释放弹性势能反向驱动巡检小车的行走，直至所有的弹性势能释放完毕，舵机2驱动转动支撑架3逆时针旋转，蓄能组件A抬起，不再与轨道或地面之间产生接触，故不再蓄能；此时，所述的巡检小车具有一个初始的加速度，然后巡检小车在自身的动力驱动下继续行走，减小了巡检小车上电机在启停时的功率消耗。
本实施例中，如图1所示，所述的刹车蓄能装置还包括两块固定连接板10和一块舵机固定板1，所述的两块固定连接板10用于刹车蓄能装置与巡检小车的连接，并用来支撑刹车蓄能装置；其可以是任意形状的连接板，只要所占体积较小、能起到连接和支撑作用即可。所述的舵机固定板1即可以用于支撑舵机2，也可以作为固定连接板用于刹车蓄能装置与巡检小车的连接，其优选为一个L形的连接板，舵机固定板1中横向连接板的端部与舵机2的机壳通过若干根螺栓固定连接，舵机固定板1中竖向板的中间位置开有多个安装孔，并通过若干根螺栓安装在巡检小车上，舵机固定板1中竖向连接板的端部与其中一块固定连接板10进行连接。
本实施例中，如图1和图3所示，所述的转动支撑架3包括横向连杆301、竖向连杆302、支撑套环303、碳纤维材质的支撑板304、两根支撑铝柱305、转轴306和两组铰接组件Ⅰ；所述的支撑套环303上径向设置有两个一体制成的连接杆，分别为连接杆Ⅰ307和连接杆Ⅱ308，所述的支撑板304上径向设置有两个连接杆，分别为连接杆Ⅲ309和连接杆Ⅳ310；所述的支撑套环303与支撑板304用于支撑固定蓄能组件A；
如图2所示，所述横向连杆301的一端与舵机2的舵盘为可拆卸连接，优选为通过螺栓进行连接；横向连杆301的另一端与竖向连杆302的一端通过其中一组铰接组件Ⅰ铰链接，竖向连杆302的另一端与支撑套环303上的连接杆Ⅰ307通过另一组铰接组件Ⅰ铰链接；所述的支撑板304与支撑套环303同轴相对设置，且支撑板304与支撑套环303之间通过两根支撑铝柱305进行固连，即其中一根支撑铝柱305的一端与支撑板304上的连接杆Ⅲ309的端部连接，支撑铝柱305的另一端与支撑套环303的板面连接，另一根支撑铝柱305的一端与支撑板304上的连接杆Ⅳ310的端部连接，支撑铝柱305的另一端与支撑套环303上连接杆Ⅰ307的杆体进行连接；所述转轴306插装在两块固定连接板10上，且转轴306的一端伸出其中一块固定连接板10，支撑套环303上的连接杆Ⅱ308的端部与转轴306伸出的端部铰连接；其中所述的舵机固定板1、横向连杆301、竖向连杆302和支撑套环303共同构成四连杆机构。
本实施例中，如图4所示，所述的铰接组件Ⅰ包括塞打螺栓311、超薄垫片312和两个深沟球轴承313；具体安装方式以横向连杆301与竖向连杆302的连接为例进行说明，其余部分铰接组件Ⅰ的使用与此处安装方式相同；具体为：所述竖向连杆302的端部、超薄垫片312、其中一个深沟球轴承313、横向连杆301的端部和另一个深沟球轴承313依次套在塞打螺栓311上，所述的竖向连杆302与塞打螺栓311螺纹连接，所述的两个深沟球轴承313对向设置并处于横向连杆301的安装孔中，与横向连杆301过度配合，不可独立转动。
本实施例中，如图4所示，所述的连接杆Ⅰ307和连接杆Ⅱ308之间存在一定的夹角，且二者之间的横向中心距离记为L1；所述横向连杆301两端中心点之间的距离记为L2，L2/L1＝1/2；这样在横向连杆301的长度固定的情况下，舵机2输出的扭矩被放大了2倍；具体原理如下：设舵机2输出的扭矩为M，横向连杆301与竖向连杆302的铰接点受力大小记为F2，支撑套环303上的连接杆Ⅰ307与竖向连杆302的铰接点受力大小记为F3，则F2＝F3＝M/L2，支撑套环303对两个摩擦滚动轮的正压力的大小记为F1；当蓄能组件A下放且摩擦滚动轮贴合轨道或地面时，横向连杆301处于水平状态，且支撑套环303上的连接杆Ⅰ307和连接杆Ⅱ308的中心连线也处于水平状态，竖向连杆302处于竖直状态，由杠杆原理可以得出，F2*L1＝F1*L1/2，所以F1＝2F2＝2M/L2。
通过此种布置方式，在舵机2输出力矩不变的情况下，相比于直接将蓄能组件安装在横向连杆的末端，传递到摩擦滚动轮上的正压力扩大了二倍，从而增加了摩擦滚动轮与轨道或者地面之间的摩擦力；反过来说，由于刹车蓄能装置不仅需要巡检小车停下还同时需要蓄能来反向驱动巡检小车，那么摩擦滚动轮与轨道或者地面之间的摩擦力就需要控制在一定的范围值之内，因为巡检小车在无动力输入的情况下，初始动能是一定的，巡检小车的动能一部分除了被自身消耗掉一部分，剩余的动能是弹性元件所蓄能量以及刹车蓄能装置与地面的之间的摩擦所消耗掉的能量之和，如果摩擦滚动轮的正压力过大，那么摩擦滚动轮与地面或者轨道之间的摩擦力就过大，根据能量守恒定律，摩擦力消耗的能量越多，那么弹性元件所蓄能量就越少，即巡检小车剩余的动能被摩擦滚动轮与地面或者轨道之间的摩擦力大部分消耗掉用于刹车，弹性元件蓄的能量就很小，导致巡检小车无法立即返航；如果摩擦力过小，摩擦滚动轮有可能无法产生滚动运动，而是出现“打滑”的现象，那么弹性元件仍然无法实现蓄能，巡检小车的动能都被自身消耗掉，无法在期望位置刹车停止；因此摩擦滚动轮与地面或者轨道之间的摩擦力既不能过大也不能过小，需要保证巡检小车既可以在期望位置刹车，也可以实现弹性元件的拉伸蓄能；那么也就是说，支撑套环303对两个摩擦滚动轮的正压力F1也需要在一定的范围值之内，从而可以减小舵机2输出扭矩，保证舵机2的使用寿命，其中舵机2输出的扭矩M可以根据巡检小车的重量、运行速度、工作环境等进行调节。
本实施例中，所述的转动支撑架3可以转轴306的中轴线为轴转动，进而实现蓄能组件A的抬起与下放；具体运动过程如下：所述的舵机2带动横向连杆301的一端以舵盘的中轴线为轴转动，横向连杆301的另一端向上抬起，从而带动与其连接的竖向连杆302向上移动，竖向连杆302带动与其连接的支撑套环303上的连接杆Ⅰ307向上运动，由于支撑套环303通过连接杆Ⅱ308连接在转轴306上，而转轴306保持固定不动，所以支撑套环303和支撑板304整体发生逆时针摆动，即支撑套环303和支撑板304带动蓄能组件A以转轴306的中轴线为轴逆时针转动，蓄能组件A重心上移被抬起；同理，舵机2的输出轴反向旋转，蓄能组件A的重心下移被下放。所述的转动支撑架3采用以上的结构形式仅是本申请的一个实施例，也可以采用其他的结构形式进行实现，只要能实现转动并稳定的支撑蓄能组件A即可。
本实施例中，如图1和图2所示，所述蓄能组件A的个数可以根据轨道的宽度或地面空间的大小而定，优选为两个；两个蓄能组件A之间可以并联连接，也可以选择串联的方式进行连接，本申请本实施例以串联连接为例进行说明：两个蓄能组件A分别设为蓄能组件Ⅰ4和蓄能组件Ⅱ5；所述的蓄能组件Ⅰ4包括外摩擦滚动轮401、外绞盘402、内中空轴403、钢丝绳Ⅰ409和弹性元件Ⅰ，所述的外摩擦滚动轮401与外绞盘402之间通过内中空轴403进行连接；所述内中空轴403为变截面结构，外摩擦滚动轮401套装在内中空轴403截面较大的一端，外绞盘402通过若干个螺钉连接在内中空轴403截面较小的一端端面上，所述钢丝绳Ⅰ409的一端连接在外绞盘402上，钢丝绳Ⅰ409的另一端连接在弹性元件Ⅰ的一端，弹性元件Ⅰ的另一端连接在巡检小车上；
如图1和图2所示，所述的蓄能组件Ⅱ5包括内摩擦滚动轮501、内绞盘502、外中空轴503、钢丝绳Ⅱ504和弹性元件Ⅱ；所述的内摩擦滚动轮501与内绞盘502之间通过外中空轴503进行连接；所述的内摩擦滚动轮501套装在外中空轴503的一端，内绞盘502通过若干个螺钉连接在外中空轴503的另一端端面上，所述钢丝绳Ⅱ504的一端连接在内绞盘502上，钢丝绳Ⅱ504的另一端连接在弹性元件Ⅱ的一端，弹性元件Ⅱ的另一端连接在巡检小车上，所述的弹性元件Ⅰ与弹性元件Ⅱ可以选择弹簧或者橡皮筋，优选橡皮筋，橡皮筋更轻质、体积更小，且易于更换、价格便宜。
所述外中空轴503的长度短于内中空轴403的长度，内摩擦滚动轮501、外中空轴503和内绞盘502同轴套在内中空轴403上，且外中空轴503与内中空轴403之间通过轴承进行连接，即外中空轴503与内中空轴403的一端通过滚针轴承Ⅰ6进行连接，外中空轴503与内中空轴403的另一端通过两个超薄深沟球轴承7进行连接；所述的外摩擦滚动轮401与内摩擦滚动轮501并排设置并互不干涉，且外摩擦滚动轮401处于内摩擦滚动轮501的外侧；所述的外绞盘402与内绞盘502并排设置并互不干涉，且外绞盘402处于内绞盘502的外侧。
如图5所示，所述钢丝绳Ⅰ409与外绞盘402的连接方式和钢丝绳Ⅱ504与内绞盘502的连接方式相同，以钢丝绳Ⅰ409与外绞盘402的连接为例进行详细说明：所述外绞盘402上周向均匀开有多组穿线孔，每组穿线孔为三个，外绞盘402的两侧耳上分别开有一个穿线孔，外绞盘402的盘面上靠近边缘的位置处开有一个穿线孔，所述钢丝绳Ⅰ409的一端依次穿过其中一侧耳上的穿线孔、盘面上穿线孔和另一侧耳上的穿线孔，再利用8字钢丝绳夹头进行夹紧固定，使得钢丝绳Ⅰ409处于外绞盘402的两侧耳的中间位置，保证内绞盘502无论顺时针旋转还是逆时针旋转，钢丝绳Ⅰ409都可以顺利的缠绕在内绞盘502上。
本实施例中，如图3所示，当巡检小车预刹车并返航时，巡检小车不再为自身提供动力，巡检小车由于惯性会继续前进，此时将蓄能组件A下放，所述的外摩擦滚动轮401和内摩擦滚动轮501与轨道或地面接触，并在舵机2的作用下产生摩擦力，摩擦力的大小与舵机2的输出力矩成正比；外摩擦滚动轮401和内摩擦滚动轮501在摩擦力的作用下做滚动运动，从而带动与其连接的外绞盘402与内绞盘502旋转，钢丝绳Ⅰ409缠绕在外绞盘402上进行收线，钢丝绳Ⅱ504缠绕在内绞盘502上进行收线，因此弹性元件Ⅰ与弹性元件Ⅱ被拉伸蓄能；同时，由于外摩擦滚动轮401和内摩擦滚动轮501与轨道或地面之间存在摩擦力，所以增加了巡检小车与轨道或地面之间的摩擦力，巡检小车在摩擦力的作用下逐渐停止运动，而不需要自身的电机进行制动，一方面减小电机功率的输出，另一方面增加电机的使用寿命；当小车完全刹车时，此时弹性元件Ⅰ与弹性元件Ⅱ已经蓄满弹性势能并释放，钢丝绳Ⅰ409从外绞盘402上放线，进而带动外绞盘402反向旋转，钢丝绳Ⅱ504从内绞盘502上放线，进而带动内绞盘502反向旋转，外绞盘402与内绞盘502分别带动各自连接的外摩擦滚动轮401和内摩擦滚动轮501反向旋转，进而带动巡检小车反向运动，实现返航。
本实施例如果应用到轨道上，所述外摩擦滚动轮401和内摩擦滚动轮501的外径小于外绞盘402与内绞盘502的外径；如果应用到地面上，所述外摩擦滚动轮401和内摩擦滚动轮501的外径大于外绞盘402与内绞盘502的外径；可以根据需求更换外绞盘402与内绞盘502。
本实施例中，两个蓄能组件A采用串联的方式进行连接，整体体积、尺寸较小，可以减小蓄能组件A所占空间，适用于有限空间的场地使用。
本实施例采用双轮设计，由于现有弹性元件的生产技术，导致弹性元件的k值无法无线增大，当所使用的弹性元件k值增大到一定程度时，继续通过给予预紧的x0来提高变向效率的做法会失效，到达一定程度后皮筋极易疲劳且容易断裂。因此通过使用双轮设计，每一个摩擦滚动轮和绞盘连接一个单独的弹性元件，在变相过程中，两个弹性元件单独受力蓄能，在释放能量时，作用在小车上的力是以加和的形式体现的，起到皮筋并联的效果。
k1、k2是皮筋的弹性系数，x1、x2是皮筋的预紧距离，r1、r2是内、外绞盘的半径，r0是摩擦滚动轮的半径；当x1＝x2时，作用在小车上的力便是F＝F1+F2，对公式简单的整理便可以得出皮筋的弹性系数k1、k2的和的关系式，如果把r1、r2看作对皮筋的放大系数，这可以得出皮筋并联并且放大k值的效果。通过这种的设计可以使得这个机构积蓄更多的能量，释放时框架的加速性能也会更好。
本实施例中，如图5所示，为了保证蓄能组件A中的外摩擦滚动轮401和内摩擦滚动轮501的正常滚动，所述的转动支撑架3与蓄能组件A为转动连接，其中，所述的支撑套环303用于支撑蓄能组件A绞盘的一端，所述的支撑板304用于支撑蓄能组件A摩擦滚动轮的一端，蓄能组件A由支撑套环303与支撑板304共同进行支撑并始终保持水平；具体连接方式如下：所述蓄能组件Ⅱ5的外中空轴503上还套装有一个轴承外壳8，所述的轴承外壳8与外中空轴503之间通过滚针轴承Ⅱ9进行连接，所述的支撑套环303套在外中空轴503上并通过若干个螺钉安装在轴承外壳8的一侧，实现了支撑套环303与蓄能组件A的转动连接；所述内中空轴403截面较大的一端还同轴安装有一个支撑轴座404，支撑轴座404的一端与内中空轴403固连，支撑轴座404的另一端与支撑板304通过铰接组件Ⅱ进行转动连接，实现了支撑板304与蓄能组件A的转动连接。
如图5所示，所述的铰接组件Ⅱ包括塞打螺栓405、平面轴承406、法兰轴承407和超薄垫片408，所述的平面轴承406、支撑板304、法兰轴承407和超薄垫片408依次套装在塞打螺栓405上，所述的塞打螺栓405的端部螺接在支撑轴座404上。
本实施例中，如图1和图2所示，所述的支撑套环303上还径向设置一个连接杆314，所述的连接杆314处于连接杆Ⅰ307和连接杆Ⅱ308之间的位置处，所述连接杆314的端部垂直安装一根铝柱315，所述的铝柱315上套有一个动滑轮316，所述的动滑轮316处于内绞盘502的正上方；所述钢丝绳Ⅱ504的中间段抵接在动滑轮316表面上；设置动滑轮316的目的是为了改变钢丝绳Ⅱ504的受力方向，作为一个过渡结构，可以保证无论内绞盘502是顺时针转动还是逆时针转动，从弹性元件Ⅱ到动滑轮316和从动滑轮316到内绞盘502这两段钢丝绳Ⅱ504的变化是类似的，不会因为内绞盘502的顺逆旋转的问题造成弹性元件Ⅱ蓄能的大小有过大差异；同时动滑轮316的存在可以避免钢丝绳Ⅱ504的力过多的传递到舵机2上，可以减少舵机2的压力，避免舵机2的发热(钢丝绳与动滑轮之间的夹角θ越小，钢丝绳的力传递到舵机上的力越小)；同时动滑轮316的存在可以使得这个蓄能机构对弹性元件的安装位置的要求减少，也就是说对θ角的具体要求变少，无论多大都可以使用，这样方便了设计，更有利于适应小车结构的设计。
以下对本发明的工作过程做进一步的说明，以进一步展示本发明的工作原理和优点：
所述的巡检小车在运行到某一位置处预停下并返航时，巡检小车的电机不再为其提供动力，所述的舵机2带动横向连杆301的一端以舵盘的中轴线为轴转动，横向连杆301的另一端向下转动，从而带动与其连接的竖向连杆302向下移动，竖向连杆302带动与其连接的支撑套环303上的连接杆Ⅰ307向下运动，进而支撑套环303和支撑板304带动蓄能组件A以转轴306的中轴线为轴顺时针转动，蓄能组件A重心下移被下放，蓄能组件A中的外摩擦滚动轮401和内摩擦滚动轮501与轨道或地面接触，并在舵机2的作用下产生摩擦力；外摩擦滚动轮401和内摩擦滚动轮501在摩擦力的作用下做滚动运动，从而带动与其连接的外绞盘402与内绞盘502旋转，钢丝绳Ⅰ409缠绕在外绞盘402上进行收线，钢丝绳Ⅱ504缠绕在内绞盘502上进行收线，因此弹性元件Ⅰ与弹性元件Ⅱ被拉伸蓄能；同时，由于外摩擦滚动轮401和内摩擦滚动轮501与轨道或地面之间存在摩擦力，所以增加了巡检小车与轨道或地面之间的摩擦力，巡检小车在摩擦力的作用下逐渐停止实现刹车；当小车完全刹车时，此时弹性元件Ⅰ与弹性元件Ⅱ已经蓄满弹性势能并释放，钢丝绳Ⅰ409从外绞盘402上放线，进而带动外绞盘402反向旋转，钢丝绳Ⅱ504从内绞盘502上放线，进而带动内绞盘502反向旋转，外绞盘402与内绞盘502分别带动各自连接的外摩擦滚动轮401和内摩擦滚动轮501反向旋转，进而带动巡检小车反向运动，实现返航；当弹性元件Ⅰ与弹性元件Ⅱ的所有的弹性势能释放完毕，舵机2驱动转动支撑架3逆时针旋转，蓄能组件A抬起，不再与轨道或地面之间产生接触，故不再蓄能；此时，所述的巡检小车具有一个初始的加速度，然后巡检小车在自身的动力驱动下继续行走，减小了巡检小车上电机在启停时的功率消耗。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (10)
1.一种刹车蓄能装置，其特征在于：它包括舵机(2)、转动支撑架(3)和若干个同轴设置的蓄能组件(A)；所述舵机(2)的舵盘与转动支撑架(3)固连，所述的若干个蓄能组件(A)安装在转动支撑架(3)上并可相对于转动支撑架(3)进行转动，且所述的蓄能组件(A)在舵机(2)与转动支撑架(3)的作用下可以实现上抬与下放；所述的蓄能组件(A)可以将巡检小车的动能转化成弹性势能，并且在巡检小车无动力输入的情况下实现巡检小车的刹车与返航。
2.根据权利要求1所述的一种刹车蓄能装置，其特征在于：所述的转动支撑架(3)包括横向连杆(301)、竖向连杆(302)、支撑套环(303)、转轴(306)和两块固定连接板(10)；所述的支撑套环(303)上径向设置有两个连接杆，分别为连接杆Ⅰ(307)和连接杆Ⅱ(308)，所述的两块固定连接板(10)安装在车体上，且转轴(306)安装在两块固定连接板(10)上；所述横向连杆(301)的一端与舵机(2)的舵盘进行固定连接；横向连杆(301)的另一端与竖向连杆(302)的一端铰链接，竖向连杆(302)的另一端与支撑套环(303)上的连接杆Ⅰ(307)铰链接，支撑套环(303)上的连接杆Ⅱ(308)的端部与转轴(306)铰连接；所述的蓄能组件(A)安装在支撑套环(303)上。
3.根据权利要求2所述的一种刹车蓄能装置，其特征在于：所述的转动支撑架(3)还包括支撑板(304)和支撑铝柱(305)；所述的支撑板(304)与支撑套环(303)相对设置，且二者之间通过支撑铝柱(305)进行连接，所述的蓄能组件(A)通过支撑套环(303)与支撑板(304)共同进行支撑。
4.根据权利要求2所述的一种刹车蓄能装置，其特征在于：所述连接杆Ⅰ(307)和连接杆Ⅱ(308)之间的中心距离记为L1，所述横向连杆(301)的长度记为L2，L2/L1＝1/2。
5.根据权利要求1所述的一种刹车蓄能装置，其特征在于：所述的蓄能组件(A)为两个，且二者之间串联连接。
6.根据权利要求5所述的一种刹车蓄能装置，其特征在于：两个蓄能组件(A)分别为蓄能组件Ⅰ(4)和蓄能组件Ⅱ(5)；所述的蓄能组件Ⅰ(4)包括外摩擦滚动轮(401)、外绞盘(402)、内中空轴(403)、钢丝绳Ⅰ(409)和弹性元件Ⅰ，所述的外摩擦滚动轮(401)与外绞盘(402)之间通过内中空轴(403)进行连接；所述钢丝绳Ⅰ(409)的一端连接在外绞盘(402)上，钢丝绳Ⅰ(409)的另一端连接在弹性元件Ⅰ的一端，弹性元件Ⅰ的另一端连接在巡检小车上；
所述的蓄能组件Ⅱ(5)包括内摩擦滚动轮(501)、内绞盘(502)、外中空轴(503)、钢丝绳Ⅱ(504)和弹性元件Ⅱ；所述的内摩擦滚动轮(501)与内绞盘(502)之间通过外中空轴(503)进行连接；所述钢丝绳Ⅱ(504)的一端连接在内绞盘(502)上，钢丝绳Ⅱ(504)的另一端连接在弹性元件Ⅱ的一端，弹性元件Ⅱ的另一端连接在巡检小车上；
所述的内摩擦滚动轮(501)、外中空轴(503)和内绞盘(502)同轴套在内中空轴(403)上，且外中空轴(503)与内中空轴(403)之间转动连接；所述的外摩擦滚动轮(401)与内摩擦滚动轮(501)并排设置，且外摩擦滚动轮(401)处于内摩擦滚动轮(501)的外侧；所述的外绞盘(402)与内绞盘(502)并排设置，且外绞盘(402)处于内绞盘(502)的外侧。
7.根据权利要求6所述的一种刹车蓄能装置，其特征在于：所述钢丝绳Ⅰ(409)与外绞盘(402)的连接方式和钢丝绳Ⅱ(504)与内绞盘(502)的连接方式相同；以钢丝绳Ⅰ(409)与外绞盘(402)的连接为例进行详细说明：所述外绞盘(402)上周向均匀开有多组穿线孔，每组穿线孔为三个，外绞盘(402)的两侧耳上分别开有一个穿线孔，外绞盘(402)的盘面上靠近边缘的位置处开有一个穿线孔，所述钢丝绳Ⅰ(409)的一端依次穿过其中一侧耳上的穿线孔、盘面上穿线孔和另一侧耳上的穿线孔，再利用8字钢丝绳夹头进行夹紧固定。
8.根据权利要求6所述的一种刹车蓄能装置，其特征在于：所述蓄能组件Ⅱ(5)的外中空轴(503)上还套装有一个轴承外壳(8)，所述的轴承外壳(8)与外中空轴(503)转动连接，所述的支撑套环(303)套在外中空轴(503)上并安装在轴承外壳(8)的一侧。
9.根据权利要求6所述的一种刹车蓄能装置，其特征在于：所述内中空轴(403)的一端还同轴安装有一个支撑轴座(404)，支撑轴座(404)的一端与内中空轴(403)固连，支撑轴座(404)的另一端与支撑板(304)转动连接。
10.根据权利要求6所述的一种刹车蓄能装置，其特征在于：所述的支撑套环(303)上还径向设置一个连接杆(314)，所述的连接杆(314)处于连接杆Ⅰ(307)和连接杆Ⅱ(308)之间的位置处，所述连接杆(314)的端部垂直安装一根铝柱(315)，所述的铝柱(315)上套有一个动滑轮(316)，所述的动滑轮(316)处于内绞盘(502)的正上方；所述钢丝绳Ⅱ(504)的中间段抵接在动滑轮(316)表面上。
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