阅读说明：本技术 一种渐进式滚子离心制动器 (Progressive roller centrifugal brake ) 是由 金徐凯 许玉凯 于 2019-12-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种渐进式滚子离心制动器,包括壳体以及转轴,壳体内设置有轴套,转轴上设置有能够在离心力的作用下驱动轴套转动的离心机构、以及对轴套进行轴向限位的制动机构,离心机构包括离心圆台、滚子以及弹性件,离心圆台设置有与滚子相配合的弧形滑槽；初始时,滚子在弹性件的作用下位于弧形滑槽的起端；制动时,滚子在离心力的作用下,逐渐向弧形滑槽的终端移动,直至滚子与轴套相抵接,轴套随同转轴转动并向制动机构的方向移动,直至转轴停止转动,以实现制动。本发明的渐进式滚子离心制动器不仅结构紧凑、体积小巧,而且采用渐进式的制动,使得制动器的制动更加平稳均衡,提高了结构的可靠性和使用寿命。(The invention discloses a progressive roller centrifugal brake, which comprises a shell and a rotating shaft, wherein a shaft sleeve is arranged in the shell, a centrifugal mechanism capable of driving the shaft sleeve to rotate under the action of centrifugal force and a braking mechanism for axially limiting the shaft sleeve are arranged on the rotating shaft, the centrifugal mechanism comprises a centrifugal circular table, a roller and an elastic piece, and the centrifugal circular table is provided with an arc-shaped sliding groove matched with the roller; initially, the roller is positioned at the starting end of the arc-shaped sliding groove under the action of the elastic piece; during braking, the roller gradually moves towards the terminal of the arc-shaped sliding groove under the action of centrifugal force until the roller is abutted against the shaft sleeve, and the shaft sleeve rotates along with the rotating shaft and moves towards the direction of the braking mechanism until the rotating shaft stops rotating, so that braking is realized. The progressive roller centrifugal brake has the advantages of compact structure and small volume, and adopts progressive braking, so that the braking of the brake is more stable and balanced, the reliability of the structure is improved, and the service life is prolonged.)

一种渐进式滚子离心制动器

技术领域

本发明涉及制动器技术领域，尤其涉及一种渐进式滚子离心制动器。

背景技术

现有技术中的离心制动器，用于被连接物体的旋转方向的制动，其广泛应用于电梯和升降机行业。现有技术中的离心制动器，一般采用甩块式离心结构，离心制动器的甩块随离心力甩出，甩出后的甩块卡接在制动盘上形成限位，从而实现紧急制动，避免乘客因电梯坠落而发生危险。

但现有的离心制动器为瞬间刹车方式，该形式不仅会影响和损坏电梯的轿厢和传动部分的结构，并且在电梯停止时，若乘客处于轿厢内，会产生严重的震荡，给乘客带来不适感，此外，现有的离心制动器长度较长，体积大，空间利用率不高，无法实现小型化。

因此，有必要研发一种结构紧凑、体积较小的渐进式离心制动器，以实现小型化，同时避免瞬间制动对传动部分的影响和损坏。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种渐进式滚子离心制动器，其不仅结构紧凑、体积小巧，而且采用渐进式的制动，使得制动器的制动更加平稳均衡，提高了结构的可靠性和使用寿命。

本发明采用如下技术方案实现：

一种渐进式滚子离心制动器，包括壳体以及设置于壳体内的转轴，壳体内设置有与其螺纹连接的轴套，转轴上设置有能够在离心力的作用下与轴套相配合以驱动轴套转动的离心机构、以及对轴套进行轴向限位以实现制动的制动机构，离心机构包括固设于转轴上且与轴套间隙配合的离心圆台、设置于离心圆台与轴套之间且与离心圆台滑动连接的滚子、以及设置于滚子与离心圆台之间的弹性件，离心圆台的外周面沿其周向设置有与滚子相配合的弧形滑槽，弧形滑槽从起端到终端的槽深逐渐减小；初始时，滚子在弹性件的作用下位于弧形滑槽的起端；制动时，滚子在离心力的作用下，逐渐向弧形滑槽的终端移动，直至滚子与轴套的内侧面相抵接，轴套随同转轴转动并相对壳体向制动机构的方向移动，直至制动机构产生的制动力使转轴停止转动，以实现制动。

进一步地，滚子包括滚轴以及设置于滚轴上的滚体，弧形滑槽的起端的槽深大于滚体的直径，弧形滑槽的终端的槽深小于滚体的直径。

进一步地，当滚体与弧形滑槽的底面以及轴套的内侧面均相抵接时，滚体与轴套的内侧面的切线设为M线，滚体与弧形滑槽的底面的切线设为N线，M线与N线之间的夹角设为α，2°≤α≤4°。优选地，α可以为2°、2.2°、2.4°、2.6°、2.8°、3.0°、3.2°、3.4°、3.6°、3.8°、4.0°等数值。

进一步地，离心圆台在滚体的两端均设置有盖板，盖板设置有与滚轴相配合的导向槽，导向槽的位置与弧形滑槽的位置相对应，导向槽从起端到终端与离心圆台的轴线之间的距离逐渐增大。

进一步地，滚子的两端均设置有弹性件，弹性件的一端固定在离心圆台上，弹性件的另一端固定在滚轴上。

进一步地，滚子和弧形滑槽的数量均为四组，四组滚子沿离心圆台的周向均匀设置。

进一步地，制动机构包括与转轴滑动连接的滑动套、以及设置于滑动套与轴套之间且与两者相套接的环形弹簧。

进一步地，环形弹簧由多个带有外圆锥面的内圆环和多个带有内圆锥面的外圆环依次套接而成，滑动套的内侧面、轴套的内侧面均设置有与外圆锥面相配合的锥形面。

进一步地，锥形面的锥角等于外圆锥面的锥角，外圆锥面的锥角设为β，7°≤β≤30°。优选地，β为7°、10°、12°、15°、18°、20°、22°、25°、28°、30°等数值。

进一步地，外圆锥面的摩擦系数为0.12～0.16。优选地，外圆锥面的摩擦系数为0.12、0.13、0.14、0.15、0.16等数值。

进一步地，滑动套与壳体之间设置有导向组件，导向组件包括多个沿滑动套的周向均布的导向杆。

进一步地，壳体的端部设置有用于固定导向杆的支撑部，滑动套与支撑部之间设置有预紧弹簧；初始时，滑动套在预紧弹簧的作用力下与环形弹簧紧密配合；制动时，环形弹簧在轴套的轴向力下驱动滑动套移动，并压缩预紧弹簧，直至环形弹簧的外圆锥面在轴套的扭转力下产生的圆周摩擦力使得转轴停止转动，以实现制动。

进一步地，壳体内在轴套靠近制动机构的一端设置有传感器，传感器与控制系统相连接。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

通过在壳体内设置与其螺纹连接的轴套，转轴上设置有能够在离心力的作用下与轴套相配合以驱动轴套转动的离心机构、以及对轴套进行轴向限位以实现制动的制动机构，离心机构包括固设于转轴上且与轴套间隙配合的离心圆台、设置于离心圆台与轴套之间且与离心圆台滑动连接的滚子、以及设置于滚子与离心圆台之间的弹性件，离心圆台的外周面沿其周向设置有与滚子相配合的弧形滑槽，弧形滑槽从起端到终端的槽深逐渐减小的技术手段，使得初始时，滚子在弹性件的作用下位于弧形滑槽的起端；制动时，滚子在离心力的作用下，逐渐向弧形滑槽的终端移动，直至滚子与轴套的内侧面相抵接，轴套随同转轴转动并相对壳体向制动机构的方向移动，直至制动机构产生的制动力使转轴停止转动，以实现制动，在此过程中，轴套相对壳体向制动机构方向的移动是渐进式的，对转轴的制动也是渐进式的，使得制动器的制动更加平稳均衡，避免了因紧急制动而产生的危险，此外，采用了离心圆台及滚子的离心方式，外径较小，不仅结构简单，体积小巧，而且滚子与轴套之间的接触面更大，使得两者的联动更加可靠，且滚子的使用寿命更高，避免了因离心部件磨损而影响结构的使用寿命，提高了结构的可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例的渐进式滚子离心制动器的立体分解图；

图2为本发明实施例的渐进式滚子离心制动器的立体图；

图3为本发明实施例的渐进式滚子离心制动器的主视图；

图4为本发明实施例的渐进式滚子离心制动器的左视图；

图5为图4中的渐进式滚子离心制动器初始时在CC剖面的剖视图；

图6为图4中的渐进式滚子离心制动器制动时在CC剖面的剖视图；

图7为图3中的渐进式滚子离心制动器初始时在AA剖面的剖视图；

图8为图3中的渐进式滚子离心制动器制动时在AA剖面的剖视图；

图9为图3中的渐进式滚子离心制动器初始时在BB剖面的剖视图；

图10为图3中的渐进式滚子离心制动器制动时在BB剖面的剖视图；

图11为本发明实施例的滚体与离心圆台、轴套的配合示意图；

图12为本发明实施例的环形弹簧的结构示意图；

图13为本发明实施例的离心机构的立体图；

图14为本发明实施例的离心机构的立体分解图。

图中：10、壳体；11、支撑部；20、转轴；30、轴套；40、离心机构；41、离心圆台；411、弧形滑槽；42、滚子；421、滚轴；422、滚体；43、弹性件；44、盖板；441、导向槽；50、制动机构；51、滑动套；52、环形弹簧；521、内圆环；522、外圆环；53、导向杆；54、预紧弹簧；60、传感器。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1-14所示的渐进式滚子离心制动器，包括壳体10以及设置于壳体10内的转轴20，壳体10内设置有与其螺纹连接的轴套30，转轴20上设置有能够在离心力的作用下与轴套30相配合以驱动轴套30转动的离心机构40、以及对轴套30进行轴向限位以实现制动的制动机构50，离心机构40包括固设于转轴20上且与轴套30间隙配合的离心圆台41、设置于离心圆台41与轴套30之间且与离心圆台41滑动连接的滚子42、以及设置于滚子42与离心圆台41之间的弹性件43，离心圆台41的外周面沿其周向设置有与滚子42相配合的弧形滑槽411，弧形滑槽411从起端到终端的槽深逐渐减小；初始时，滚子42在弹性件43的作用下位于弧形滑槽411的起端；制动时，滚子42在离心力的作用下，逐渐向弧形滑槽411的终端移动，直至滚子42与轴套30的内侧面相抵接，轴套30随同转轴20转动并相对壳体10向制动机构50的方向移动，直至制动机构50产生的制动力使转轴20停止转动，以实现制动。

通过在壳体10内设置与其螺纹连接的轴套30，转轴20上设置有能够在离心力的作用下与轴套30相配合以驱动轴套30转动的离心机构40、以及对轴套30进行轴向限位以实现制动的制动机构50，离心机构40包括固设于转轴20上且与轴套30间隙配合的离心圆台41、设置于离心圆台41与轴套30之间且与离心圆台41滑动连接的滚子42、以及设置于滚子42与离心圆台41之间的弹性件43，离心圆台41的外周面沿其周向设置有与滚子42相配合的弧形滑槽411，弧形滑槽411从起端到终端的槽深逐渐减小的技术手段，使得初始时，滚子42在弹性件43的作用下位于弧形滑槽411的起端；制动时，滚子42在离心力的作用下，逐渐向弧形滑槽411的终端移动，直至滚子42与轴套30的内侧面相抵接，轴套30随同转轴20转动并相对壳体10向制动机构50的方向移动，直至制动机构50产生的制动力使转轴20停止转动，以实现制动，在此过程中，轴套30相对壳体10向制动机构50方向的移动是渐进式的，对转轴20的制动也是渐进式的，使得制动器的制动更加平稳均衡，避免了因紧急制动而产生的危险，此外，采用了离心圆台41及滚子42的离心方式，外径较小，不仅结构简单，体积小巧，而且滚子42与轴套30之间的接触面更大，使得两者的联动更加可靠，且滚子42的使用寿命更高，避免了因离心部件磨损而影响结构的使用寿命，提高了结构的可靠性。

本实施例以单向制动为例进行介绍，即轴套30的单侧设置制动机构50，离心机构40为单向离心。在其他实施例中，也可在轴套30的两侧均设置制动机构50，以实现双向制动，同时离心机构40为两组，以实现与轴套30的双向联动。作为优选的实施方式，滚子42包括滚轴421以及设置于滚轴421上的滚体422，弧形滑槽411的起端的槽深大于滚体422的直径，弧形滑槽411的终端的槽深小于滚体422的直径。因起端的槽深大于滚体422的直径，因此滚体422与轴套30间隔设置，滚体422在离心力的作用下，从弧形滑槽411的起端向弧形滑槽411的终端移动的过程中，弧形滑槽411的槽深逐渐减小，当滚体422移动到槽深等于滚体422直径处时，滚体422与轴套30的内侧面相抵接，离心力进一步增大，在摩擦力的作用下，滚体422与离心圆台41卡死并随同离心圆台41一起转动，同时带动轴套30一起转动，轴套30转动的同时相对壳体10向制动机构50的方向移动。

作为优选的实施方式，如图11所示，当滚体422与弧形滑槽411的底面以及轴套30的内侧面均相抵接时，滚体422与轴套30的内侧面的切线设为M线，滚体422与弧形滑槽411的底面的切线设为N线，M线与N线之间的夹角设为α，2°≤α≤4°。滚体422与弧形滑槽411的底面以及轴套30的内侧面均相抵接时，滚体422的直径等于弧形滑槽411的槽深，而2°≤α≤4°，使得滚体422与轴套30之间能够形成较大的摩擦力，且能实现滚体422的自锁，避免滚体422打滑，使得滚体422与轴套30之间实现联动。在本实施例中，α＝3°。在其他实施例中，α也可以为2°、2.2°、2.4°、2.6°、2.8°、3.2°、3.4°、3.6°、3.8°、4.0°等其他数值。

作为优选的实施方式，如图13和图14所示，离心圆台41在滚体422的两端均设置有盖板44，盖板44设置有与滚轴421相配合的导向槽441，导向槽441的位置与弧形滑槽411的位置相对应，导向槽441从起端到终端与离心圆台41的轴线之间的距离逐渐增大。滚轴421在离心力的作用下，能够从导向槽441的起端向终端移动，并带动滚轴421上的滚体422一起移动。盖板44的设置，对滚体422起到轴向限位作用，防止滚体422的轴向移动。

作为优选的实施方式，如图13和图14所示，滚子42的两端均设置有弹性件43，弹性件43的一端固定在离心圆台41上，弹性件43的另一端固定在滚轴421上。弹性件43的设置，对滚子42起到复位作用，滚子42在离心力的作用下从弧形滑槽411的起端到终端移动时，需要克服弹性件43的弹力，启动制动的转轴20转速取决于弹性件43的弹力和滚子42受到的离心力，在不同的情况下，可以根据需要选择合适的弹性件43。

作为优选的实施方式，如图13所示，滚子42和弧形滑槽411的数量均为四组，四组滚子42沿离心圆台41的周向均匀设置，使得制动时，滚子42与轴套30之间的摩擦力更大，提高了结构的可靠性。在其他实施例中，也可以根据需要设置其他数量的滚子42。

作为优选的实施方式，如图1、图5和图6所示，制动机构50包括与转轴20滑动连接的滑动套51、以及设置于滑动套51与轴套30之间且与两者相套接的环形弹簧52。环形弹簧52由多个带有外圆锥面的内圆环521和多个带有内圆锥面的外圆环522依次套接而成，滑动套51的内侧面、轴套30的内侧面均设置有与外圆锥面相配合的锥形面。

环形弹簧52应用于空间受限且需要弹力缓冲的场合，外圆环522的对数根据承受载荷的大小和变形的要求而定。环形弹簧52由许多对内圆环521、外圆环522组成，若损坏或磨损后不需要全部更换，只需将报废的个别圆环更换即可，修理较容易，也比较经济。由于外圆环522和内圆环521沿配合圆锥相对滑动时，接触表面具有很大的摩擦力。环形弹簧52是一种高摩擦系数的弹簧钢制作而成，截面呈锥形，可以承受较大的轴向载荷，在圆周方向旋转时，也能产生很大的摩擦力。

制动时，轴套30转动的同时相对壳体10向环形弹簧52的方向移动，环形弹簧52受到轴套30的轴向力以及扭转力逐步增大，环形弹簧52的内圆环521与外圆环522之间、环形弹簧52与轴套30之间、环形弹簧52与滑动套51之间的摩擦力逐渐增大，直至转轴20停止转动，以实现制动。环形弹簧52的设置，不仅使得制动更加可靠，而且体积小巧，使得制动器的整体外径及长度较小，外径可以控制在180mm以内，实现了制动器的小型化。

作为优选的实施方式，如图5、图6和图12所示，锥形面的锥角等于外圆锥面的锥角，外圆锥面的锥角设为β，7°≤β≤30°，能够防止环形弹簧52发生自锁。优选地，β为7°、10°、12°、15°、18°、20°、22°、25°、28°、30°等数值。在本实施例中，β为12°。在其他实施例中，β也可以为7°、10°、15°、18°、20°、22°、25°、28°、30°等其他数值。

作为优选的实施方式，外圆锥面的摩擦系数为0.12～0.16。优选地，外圆锥面的摩擦系数为0.12、0.13、0.14、0.15、0.16等数值。根据制动需求，可以选择不同的摩擦系数。本实施例中，外圆锥面的摩擦系数为0.12。在其他实施例中，外圆锥面的摩擦系数也可以为0.13、0.14、0.15、0.16等其他数值。

作为优选的实施方式，如图1、图5和图6所示，滑动套51与壳体10之间设置有导向组件，导向组件包括多个沿滑动套51的周向均布的导向杆53。导向杆53的设置对滑动套51起到导向的作用，同时能够防止滑动套51的转动，以便保证环形弹簧52的圆周方向产生足够大的摩擦力。

作为优选的实施方式，如图1、图5和图6所示，壳体10的端部设置有用于固定导向杆53的支撑部11，滑动套51与支撑部11之间设置有预紧弹簧54；初始时，滑动套51在预紧弹簧54的作用力下与环形弹簧52紧密配合，以防止环形弹簧52在常态时不同心的问题；制动时，环形弹簧52在轴套30的轴向力下驱动滑动套51移动，并压缩预紧弹簧54，直至环形弹簧52的外圆锥面在轴套30的扭转力下产生的圆周摩擦力使得转轴20停止转动，以实现制动。

作为优选的实施方式，如图1、图5和图6所示，壳体10内在轴套30靠近制动机构50的一端设置有传感器60，传感器60与控制系统相连接。当轴套30相对壳体10移动时，会触发传感器60，传感器60可以将信号输出至控制系统，提高了结构的可靠性。

本发明实施例的渐进式滚子42离心制动器的工作原理：当转轴20的转速达到一定的数值时，滚子42在离心作用下克服弹性件43的弹力，逐渐从弧形滑槽411的起端向终端移动，滚子42在摩擦力的作用下与轴套30发生联动，并带动轴套30一起转动，轴套30同时相对壳体10移动，并推动环形弹簧52、滑动套51向预紧弹簧54的方向移动，摩环形弹簧52受到轴套30的轴向力及扭转力逐渐增大，环形弹簧52产生的圆周摩擦力也逐渐增大，直至转轴20停止转动，以实现制动。

本发明实施例的渐进式滚子42离心制动器的复位原理：确保外部的被制动物体有足够的安全措施，才能对制动器进行复位。轴套30连接有复位盖板44，复位盖板44上设置有多个复位孔，转轴20的一端设置有外六角。首先，采用扳手卡住转轴20外六角的一端，反方向旋转1/3～1/2圈，滚子42在弹性件43的作用下，与轴套30组件脱离，逐步从弧形滑槽411的终端移动到起端；然后将专用的复位工装***复位孔，反向旋转轴20套，实现复位。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。