一种径向钳齿式制动器
阅读说明：本技术 一种径向钳齿式制动器 (Radial clamp tooth type brake ) 是由 马彪 王赫 张子豪 郑长松 张斌 于 2021-02-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种径向钳齿式制动器,包括制动鼓、制动钳、制动外齿、制动内齿、螺旋弹簧、拨叉轴和执行电机,制动鼓的两侧均径向对称布置有制动钳,每个制动钳的内侧均安装有两个制动内齿,且制动内齿设置在制动钳和制动鼓之间,制动钳的外壁设有制动外齿,第二环状耳孔上穿有螺旋弹簧,本发明采用功率不大的执行电机来取代液压执行机构,使得制动器执行机构大大简化,减少了庞杂液压系统带来的体积与重量偏大的问题,通过弹簧力与螺栓紧固力产生的摩擦转矩吸收制动鼓能量,减小碰撞带来的冲击,提高了制动器的可靠性与工作寿命,同时应用于行星变速箱当中也可以使得换挡过程更为平顺,换挡性能、驾驶舒适度有了明显改善。(The invention discloses a radial jaw tooth type brake, which comprises a brake drum, brake calipers, brake outer teeth, brake inner teeth, a spiral spring, a shifting fork shaft and an actuating motor, wherein the brake calipers are radially and symmetrically arranged on two sides of the brake drum, the inner side of each brake caliper is provided with two brake inner teeth, the brake inner teeth are arranged between the brake calipers and the brake drum, the outer walls of the brake calipers are provided with the brake outer teeth, and the second annular lug hole is penetrated with the spiral spring. The gear shifting performance and the driving comfort are obviously improved.)
技术领域
本发明涉及一种制动器，特别涉及一种径向钳齿式制动器，属于制动器技术领域。
背景技术
行星式变速箱的换挡有赖于对行星排中的部分旋转构件（一般为齿圈）进行制动，为尽可能缩短行星变速箱体积，通常在径向对齿圈进行制动。目前常用的径向制动方法主要为摩擦片式制动器和带式制动器，摩擦片式制动器依靠摩擦片压紧后摩擦副间的压力产生的摩擦转矩进行制动，带式制动器则依靠收紧后制动带与被制动件间的压力产生的摩擦力来进行制动。不论是带式制动器还是摩擦片式制动器，都需要操纵机构产生足够大的压力才能保证有效可靠的制动，而这一操纵力目前只能通过液压执行机构实现。
液压执行机构结构较为复杂，需要添加如油箱、液压管路、液压泵、活塞、过滤器等的大量液压元件，不仅使得执行机构重量体积大为增加，而且需要进行多种能源之间的转换（液压泵需要依靠电机或发动机进行拖动，需要将机械能转换为液压能），这一转换过程必定带来能量的损失。
另外，上述两种制动方案均依靠摩擦来产生制动力矩，在长期使用的过程中，摩擦片与制动带表面摩擦衬层容易脱落或者磨损，从而使制动行程增加，甚至无法有效地产生足够大的摩擦力，机构并不十分可靠，因此，需要开发一种能够在较小执行力下就可以有效完成制动的操纵执行机构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种径向钳齿式制动器，以解决上述背景技术中提出的在长期使用的过程中，摩擦片与制动带表面摩擦衬层容易脱落或者磨损，从而使制动行程增加，甚至无法有效地产生足够大的摩擦力，机构并不十分可靠以及无需液压操纵机构提供较大的压力，仅需要小功率执行电机即可完成制动的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种径向钳齿式制动器，包括制动鼓、制动钳、制动外齿、制动内齿、螺旋弹簧、拨叉轴和执行电机，所述制动鼓的两侧均径向对称布置有制动钳，每个制动钳的内侧均安装有两个制动内齿，且所述制动内齿设置在制动钳和制动鼓之间，所述制动钳的外壁设有制动外齿，所述制动外齿的两侧设有第一环状耳孔，所述制动钳的径向伸出位置加工有第二环状耳孔，所述第二环状耳孔上穿有螺旋弹簧，所述螺旋弹簧的一端与第一环状耳孔连接，通过所述螺旋弹簧将制动外齿与制动钳连接，两个所述制动钳均连接有拨叉轴和电机螺母，其中所述电机螺母与制动钳通过螺栓固连，而拨叉轴仅穿过制动钳中心的通孔，所述制动钳可在拨叉轴上活动，所述电机螺母与执行电机的螺杆连接，所述拨叉轴和执行电机均与变速器壳体通过螺钉固连。
作为本发明的一种优选技术方案，所述制动钳的中部开设有通槽，所述通槽的内部设有沉头螺栓，且所述沉头螺栓的两端均穿过制动钳分别与制动内齿和制动外齿固连在一起，使得制动内齿、制动外齿和沉头螺栓都可在制动钳进行一定范围内的浮动。
作为本发明的一种优选技术方案，所述制动钳的宽度为40mm，制动内齿、制动外齿以及制动鼓上的制动齿宽度均为40mm，制动钳上的通槽宽度为10mm。
作为本发明的一种优选技术方案，所述制动鼓的表面加工有四个制动鼓齿，且所述制动鼓齿为梯形齿，所述制动鼓齿的数目与制动内齿的数目一致，该制动器的主要原理如下：
依靠制动钳上的制动内齿与制动鼓齿进行接触碰撞从而进行制动。
作为本发明的一种优选技术方案，所述沉头螺栓的规格为M10，制动鼓齿的高度为8mm，制动内齿的高度略大于制动鼓齿的高度为10mm。
作为本发明的一种优选技术方案，所述拨叉轴的一端直接穿过制动钳中部的通孔，所述拨叉轴的另一端为板状结构，板状结构上加工有两个内孔，内孔内部穿过螺钉，使得拨叉轴与变速器壳体固连。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明一种径向钳齿式制动器，采用功率不大的执行电机来取代液压执行机构，使得制动器执行机构大大简化，减少了庞杂液压系统带来的体积与重量偏大的问题。
2.本发明一种径向钳齿式制动器，通过弹簧力与螺栓紧固力吸收制动鼓能量，减小碰撞带来的冲击，提高了制动器的可靠性与工作寿命，同时应用于行星变速箱当中也可以使得换挡过程更为平顺，换挡性能、驾驶舒适度有了明显改善。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明制动器的正面结构示意图；
图3为本发明执行电机的结构示意图。
图中：1、制动外齿；2、沉头螺栓；3、制动内齿；4、螺旋弹簧；5、制动钳；6、电机螺母；7、拨叉轴；8、制动鼓；9、执行电机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供了一种径向钳齿式制动器的技术方案：
一种径向钳齿式制动器，包括制动鼓8、制动钳5、制动外齿1、制动内齿3、螺旋弹簧4、拨叉轴7和执行电机9，制动鼓8的两侧均径向对称布置有制动钳5，每个制动钳5的内侧均安装有两个制动内齿3，且制动内齿3设置在制动钳5和制动鼓8之间。
制动钳5的外壁设有制动外齿1，制动外齿1的两侧设有第一环状耳孔，制动钳5的径向伸出位置加工有第二环状耳孔，第二环状耳孔上穿有螺旋弹簧4，螺旋弹簧4的一端与第一环状耳孔连接，通过螺旋弹簧4将制动外齿1与制动钳5连接，螺旋弹簧4为弹性元件，同时沉头螺栓2与螺母的连接紧固力使得制动内齿3、制动外齿1与制动钳5表面产生摩擦，该摩擦力与弹簧弹力可以在制动鼓8与制动内齿3接触时起到缓冲、吸收制动鼓8转动能量的作用，避免制动内齿3与制动鼓8碰撞时产生过大的冲击力，若制动内齿3直接与制动钳8固连，必然在制动时产生很大的冲击力，很容易损坏制动器。
制动钳5上的径向伸出部位不仅可以固定弹簧，还能使制动鼓8完全停转，方案中选用的螺旋弹簧4刚度不大，一般在1N/mm—3N/mm左右，螺旋弹簧4的作用主要是缓冲和吸收制动鼓8能量，其刚度并不足以使得制动鼓8完全停转。
因此，要使制动鼓8完全停止转动，需要使一侧弹簧压缩量达到最大（完全压紧），此时制动外齿1、弹簧完全碰撞到制动钳5上，制动鼓8也便停止了转动，因此，本制动器对制动鼓8制动前的转速有一定要求，若制动鼓8转速过大，弹簧吸收转动能量的作用有限，使得制动鼓8发生碰撞时的碰撞力过大损坏制动器，若制动鼓8转速过小，制动鼓8还未发生碰撞便在弹簧力和摩擦力的作用下停止转动，此时的制动状态并不稳定，很容易使制动鼓8随制动内齿3浮动，因此，在制动前需要对制动鼓8转速进行控制（一般行星变速器的动力输入端即电机可有效调节齿圈的转速），当符合转速要求时才能进行制动，两个制动钳5均连接有拨叉轴7和电机螺母6，其中电机螺母6与制动钳5通过螺栓固连，而拨叉轴7仅穿过制动钳5中心的通孔，制动钳5可在拨叉轴7上活动，电机螺母6与执行电机9的螺杆连接，拨叉轴7和执行电机9均与变速器壳体通过螺钉固连。
具体的，拨叉轴7的主要作用为承载，因为螺杆作为传动部件其强度不高，不能承受制动鼓8与制动钳5碰撞时产生的较大的冲击载荷，一旦因载荷过大发生形变，就不能有效传动，因此需要直径更大的拨叉轴7来承载，拨叉轴7一端直接穿过制动钳5中部的通孔，另一端为板状结构，板状结构上加工有两个内孔，里面穿过螺钉，使得拨叉轴7与变速器壳体固连。
制动钳5的中部开设有通槽，通槽的内部设有沉头螺栓2，且沉头螺栓2的两端均穿过制动钳5分别与制动内齿3和制动外齿1固连在一起，使得制动内齿3、制动外齿1和沉头螺栓2都可在制动钳5进行一定范围内的浮动。
制动钳5的宽度为40mm，制动内齿3、制动外齿1以及制动鼓8上的制动齿宽度均为40mm，制动钳5上的通槽宽度为10mm。
制动鼓8的表面加工有四个制动鼓齿，且制动鼓齿为梯形齿，制动鼓齿的数目与制动内齿3的数目一致，该制动器的主要原理如下：
依靠制动钳5上的制动内齿3与制动鼓齿进行接触碰撞从而进行制动。
沉头螺栓2的规格为M10，制动鼓齿的高度为8mm，制动内齿3的高度略大于制动鼓齿的高度为10mm，因为制动完成时制动内齿3内表面要完全与制动鼓接触，制动内齿3略高可避免因加工误差引起的接触不完全的现象。
拨叉轴7的一端直接穿过制动钳5中部的通孔，拨叉轴7的另一端为板状结构，板状结构上加工有两个内孔，内孔内部穿过螺钉，使得拨叉轴7与变速器壳体固连。
具体使用时，本发明一种径向钳齿式制动器，执行电机9的四周加工有通孔，螺钉穿过其中与变速器壳体固连，执行电机9中心的螺杆则伸入变速器壳体内与电机螺母连接，螺杆与壳体间应有轴承与密封结构，因为本制动器不涉及到具体的变速器结构，因此未表示其他零件，电机螺母中间加工有与电机螺杆导程相同的螺旋孔，与电机螺杆一起共同构成螺旋传动副，因此，当执行电机9转动时，电机螺母便沿着电机螺杆做平移运动，因为电机螺母固定在制动钳5上，故而会带动制动钳5运动，制动钳5的平移运动相对于制动鼓8而言是沿直径方向，因此称该设备为径向钳齿式制动器，因为制动行程主要与制动内齿3的高度有关，该齿高度不大，因此制动钳5的移动距离仅为15mm左右即可完全闭合，整个制动过程时间很短，同时，由于螺杆的导程不大，当执行电机9输出较小的力矩时就可以产生足够的推力推动制动钳5径向移动，相比与液压执行机构，执行电机9所需的功率较小。
在本发明的描述中，需要理解的是，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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。