本發(fā)明涉及一種制動裝置，特別涉及一種用于線性驅(qū)動器的制動裝置。該線性驅(qū)動器用于推動或拉動外部負載。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有技術(shù)的驅(qū)動器中，對于具有螺紋但沒有自鎖功能的螺桿或滾珠絲杠來說，它們需要制動裝置產(chǎn)生制動扭矩以防止外部負載反向驅(qū)動驅(qū)動器。這種制動扭矩的產(chǎn)生是通過在鋼制摩擦彈簧和塑料制動扭矩套筒之間的摩擦實現(xiàn)的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)目前的制動裝置無法保障產(chǎn)生所需要的制動扭矩。

為了進一步提高制動扭矩，本領域技術(shù)人員設計具有更大直徑尺寸的鋼制摩擦彈簧和塑料制動扭矩套筒。但是，這一設計帶來了制動裝置的體積變大的缺陷并且在應用空間狹小的情況下難以實施。

此外，由于現(xiàn)有技術(shù)的制動裝置需要將由塑料制成的制動扭矩套筒設置在由鋁制成的制動座中，需要利用彈性擋圈以保持制動扭矩套筒就位，所以組裝過程復雜且部件數(shù)量較多。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明提供一種用于線性驅(qū)動器(linear actuator)的新型的制動裝置(brake device)。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面提出一種用于線性驅(qū)動器的制動裝置，包含：用于正向傳遞驅(qū)動扭矩的扭矩傳動機構(gòu)，所述扭矩傳動機構(gòu)包含驅(qū)動扭矩輸入軸和與該驅(qū)動扭矩輸入軸可靠連接并且能夠同步轉(zhuǎn)動的第一連接卡爪，以及驅(qū)動扭矩輸出軸和與該驅(qū)動扭矩輸出軸可靠連接并且能夠同步轉(zhuǎn)動的第二連接卡爪，所述第一連接卡爪和第二連接卡爪彼此匹配接合，用于將驅(qū)動扭矩從驅(qū)動扭矩輸入軸正向傳遞至驅(qū)動扭矩輸出軸；用于阻斷負載扭矩逆向傳遞的彈簧摩擦機構(gòu)，所述彈簧摩擦機構(gòu)包含制動座和彈性設 置在所述制動座的圓筒形內(nèi)孔中的摩擦螺旋彈簧，所述摩擦螺旋彈簧在其軸向上的兩端形成有端部，用于勾掛第一連接卡爪和第二連接卡爪，第一連接卡爪被設置為沿圓周順著摩擦螺旋彈簧的螺旋方向勾掛端部；第二連接卡爪被設置為沿圓周逆著摩擦螺旋彈簧的螺旋方向勾掛所述端部；所述摩擦螺旋彈簧接觸所述制動座的所述圓筒形內(nèi)孔的內(nèi)表面，兩者之間沒有設置額外的摩擦組件。

所述制動座被設置為其內(nèi)表面的材質(zhì)與所述摩擦螺旋彈簧之間的摩擦系數(shù)大于塑料材質(zhì)與鋼材之間的摩擦系數(shù)。

所述摩擦螺旋彈簧和所述制動座均采用鋼制材料。

所述制動座采用45號碳鋼材質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面提出一種線性驅(qū)動器，采用如上所述的制動裝置，其中驅(qū)動扭矩輸入軸為該線性驅(qū)動器中用于扭矩傳遞的末端齒輪輸出軸，或者與該末端齒輪輸出軸同步相連；驅(qū)動扭矩輸出軸為該線性驅(qū)動器中的螺桿軸，或者與該螺桿軸同步相連。

基于本發(fā)明的上述構(gòu)造，制動扭矩的產(chǎn)生是通過在由鋼制材料制成的摩擦螺旋彈簧和由45號碳鋼材質(zhì)制成的制動座之間的直接接觸摩擦實現(xiàn)的。實驗表明根據(jù)本發(fā)明的制動裝置可以保障產(chǎn)生所需要的制動扭矩，并且不需要制動扭矩襯套。

基于本發(fā)明的上述構(gòu)造，本領域技術(shù)人員無需設計具有更大直徑尺寸的鋼制摩擦彈簧和塑料制動扭矩襯套。本發(fā)明的設計避免了制動裝置的體積變大的缺陷并且在應用空間狹小的情況下也是可以實施的。

基于本發(fā)明的上述構(gòu)造，由于制動座自身直接向摩擦螺旋彈簧提供制動扭矩，所以不再需要將由塑料制成的制動扭矩襯套設置在由鋁制成的制動座中，也不需要利用彈性擋圈以保持制動扭矩襯套就位，所以組裝過程得以簡化且減少了部件的數(shù)量。

附圖說明

本發(fā)明的所有技術(shù)特征基于這里所附的附圖將會是顯而易見的。

圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的制動裝置的剖面圖；

圖2示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的制動裝置的立體分解圖；

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的制動裝置的剖面圖；

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的制動裝置的立體分解圖；

圖5A示出根據(jù)本發(fā)明的連接卡爪與摩擦螺旋彈簧的裝配圖；

圖5B和圖5C分別示出根據(jù)本發(fā)明的摩擦螺旋彈簧在其直徑減小和增加方向上的工作狀態(tài)示意圖。

圖6示出采用本發(fā)明的制動裝置的線性驅(qū)動器。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖對根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例進行詳細說明。

為了更清楚地理解本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)之間的區(qū)別，首先根據(jù)圖1和圖2對現(xiàn)有技術(shù)作簡要的說明。

如圖1和圖2所示的用于驅(qū)動器的制動裝置包括齒輪軸1、兩個卡爪2，3、套設在兩個卡爪上的摩擦螺旋彈簧4、制動座5、制動扭矩套筒(brake torque bushing)6和彈性擋圈(snap ring)7，其中在圖1的剖面圖中，所述制動扭矩套筒6通過彈性擋圈7被保持在所述制動座5的制動座通孔中，所述制動扭矩套筒6的外表面上設置有防轉(zhuǎn)動肋條，用于防止其相對于所述制動座的轉(zhuǎn)動，所述摩擦螺旋彈簧4位于所述制動扭矩套筒6和所述卡爪之間，所述齒輪軸1與其中一個卡爪2連接并且能夠同步旋轉(zhuǎn)，所述驅(qū)動器的螺桿軸14(參見圖6)與另一個卡爪3連接并且能夠同步旋轉(zhuǎn)，所述卡爪2的旋轉(zhuǎn)能夠?qū)е滤瞿Σ谅菪龔椈傻闹睆阶冃?，所述卡?的旋轉(zhuǎn)能夠?qū)е滤瞿Σ谅菪龔椈傻闹睆阶兇螅涮卣髟谟?，套設在兩個卡爪上的所述摩擦螺旋彈簧4被容納在所述制動座的制動座通孔中，當所述卡爪3的旋轉(zhuǎn)導致所述摩擦螺旋彈簧的直徑變大時，所述摩擦螺旋彈簧4與所述制動扭矩套筒6直接接觸并且摩擦進而產(chǎn)生制動扭矩。所述制動扭矩套筒6由塑料材料制成，所述制動座5由鋁制成，所述摩擦螺旋彈簧4由彈簧鋼制成，所述制動扭矩套筒6與所述摩擦螺旋彈簧4之間的摩擦系數(shù)為0.04。

為了簡化現(xiàn)有技術(shù)中的制動裝置的結(jié)構(gòu)并且提高制動扭矩，本發(fā)明提出一種新型的制動裝置。

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的制動裝置的剖面圖；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的制 動裝置的立體分解圖。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于線性驅(qū)動器的制動裝置包含用于正向傳遞驅(qū)動扭矩的扭矩傳動機構(gòu)，所述扭矩傳動機構(gòu)包含驅(qū)動扭矩輸入軸7(driving torque input shaft)和與該驅(qū)動扭矩輸入軸7可靠連接并且能夠同步轉(zhuǎn)動的第一連接卡爪(a first coupled part)8，以及驅(qū)動扭矩輸出軸14(見圖6)和與該驅(qū)動扭矩輸出軸(driving torque output shaft)可靠連接并且能夠同步轉(zhuǎn)動的第二連接卡爪(a second coupled part)9，所述第一連接卡爪8和第二連接卡爪9彼此匹配接合，用于將驅(qū)動扭矩從驅(qū)動扭矩輸入軸7正向傳遞至驅(qū)動扭矩輸出軸；還包括用于阻斷負載扭矩逆向傳遞的彈簧摩擦機構(gòu)，所述彈簧摩擦機構(gòu)包含制動座(brake housing)11和彈性設置在所述制動座11的圓筒形內(nèi)孔11-1中的摩擦螺旋彈簧(friction coil spring)10，所述摩擦螺旋彈簧10在其軸向上的兩端形成有端部10-1，10-2，用于勾掛第一連接卡爪8和第二連接卡爪9，第一連接卡爪8被設置為沿圓周順著摩擦螺旋彈簧10的螺旋方向勾掛端部10-1，10-2；第二連接卡爪9被設置為沿圓周逆著摩擦螺旋彈簧10的螺旋方向勾掛所述端部10-1，10-2；所述摩擦螺旋彈簧10接觸所述制動座11的所述圓筒形內(nèi)孔11-1的內(nèi)表面，兩者之間沒有設置額外的摩擦組件。

上述正向傳遞的含義在于：如圖4所示，所述驅(qū)動扭矩輸入軸7的旋轉(zhuǎn)帶動所述第一連接卡爪8的旋轉(zhuǎn)，從而所述第一連接卡爪8沿圓周順著所述摩擦螺旋彈簧10的螺旋方向勾掛端部10-1，10-2，引發(fā)所述摩擦螺旋彈簧10順其螺旋方向收縮(變得細長、徑向直徑變小)，從而減小所述摩擦螺旋彈簧10與所述制動座11之間的摩擦，允許將驅(qū)動扭矩從所述第一連接卡爪8傳遞至所述第二連接卡爪9。

上述逆向傳遞的含義在于：如圖4所示，在負載扭矩的作用下，所述驅(qū)動扭矩輸出軸14(參見圖6)的旋轉(zhuǎn)帶動所述第二連接卡爪9的旋轉(zhuǎn)，從而所述第二連接卡爪9沿圓周逆著所述摩擦螺旋彈簧10的螺旋方向勾掛端部10-1，10-2，引發(fā)所述摩擦螺旋彈簧10逆其螺旋方向膨脹(變得短粗、徑向直徑變大)，從而增大所述摩擦螺旋彈簧10與所述制動座11之間的摩擦，阻斷負載扭矩從所述第二連接卡爪9逆向傳遞至所述第一連接卡爪8。

為了提高制動扭矩，所述制動座11被設置為其內(nèi)表面的材質(zhì)與所述 摩擦螺旋彈簧10之間的摩擦系數(shù)大于現(xiàn)有技術(shù)中塑料扭矩套筒6與鋼制螺旋彈簧4之間的摩擦系數(shù)。

因此，本公開采用了所述摩擦螺旋彈簧10和所述制動座11均由鋼制材料制成，例如其中所述制動座11采用45號碳鋼材質(zhì)。

由鋼制材料制成的所述制動座與所述摩擦螺旋彈簧之間的摩擦系數(shù)為0.09至0.19。

所述摩擦螺旋彈簧10呈圓柱狀，所述摩擦螺旋彈簧的兩個端部10-1、10-2沿直徑方向彼此相向內(nèi)彎。

所述第一卡爪8包括第一卡爪基部8-1和沿著所述第一卡爪基部8-1的外部圓周以等圓周間距設置的三個第一卡爪分支8-2，所述第二卡爪9包括第二卡爪基部9-1和沿著所述第二卡爪基部9-1的外部圓周以等圓周間距設置的三個第二卡爪分支9-2。

如圖5A所示，當所述第一卡爪8、所述第二卡爪9以及所述摩擦螺旋彈簧10裝配在一起時，所述第一卡爪分支8-2與所述第二卡爪分支9-2交錯設置。

圖5B和圖5C分別示出根據(jù)本發(fā)明的摩擦螺旋彈簧在其直徑減小和增加方向上的工作狀態(tài)的示意圖，其中所述第一卡爪分支8-2中的兩個分別能夠與所述摩擦螺旋彈簧10的兩個端部10-1、10-2接觸，能夠在所述第一卡爪8旋轉(zhuǎn)時(如圖5B中的順時針或逆時針箭頭)，導致所述摩擦螺旋彈簧10的直徑變小，此時所述摩擦螺旋彈簧10與所述圓筒形內(nèi)孔11-1的內(nèi)圓周表面之間的摩擦力減少，從而允許彈簧10自由旋轉(zhuǎn)；所述第二卡爪分支9-2中的兩個分別能夠與所述摩擦螺旋彈簧10的兩個端部10-1、10-2接觸，能夠在所述第二卡爪9旋轉(zhuǎn)時(如圖5C中的順時針或逆時針箭頭)導致所述摩擦螺旋彈簧10的直徑變大，此時所述摩擦螺旋彈簧10與所述圓筒形內(nèi)孔11-1的內(nèi)圓周表面之間的摩擦力急劇增大，從而產(chǎn)生制動扭矩。

如圖3所示，在所述制動座11的所述圓筒形內(nèi)孔11-1的一端內(nèi)部設置支撐軸承12，用于滾動支撐所述驅(qū)動扭矩輸入軸7。

如圖4所示，所述第一卡爪分支8-2的每一個與所述第二卡爪分支9-2的每一個分別設置有第一卡爪分支保持肩部8-2-1和第二卡爪分支保持肩 部9-2-1，所述摩擦螺旋彈簧10被限定在第一卡爪分支保持肩部8-2-1和第二卡爪分支保持肩部9-2-1之間。

如圖6所示，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例公開一種線性驅(qū)動器，包括電機轉(zhuǎn)軸(motor shaft)15、第一級輸入齒輪(first stage input gear)16、第一級輸出齒輪(first stage output gear)17、第二級輸入齒輪(second stage input gear)18、第二級輸出齒輪(second stage output gear)19、離合器(clutch)20、末端齒輪輸出軸(ending gear output shaft)13、螺桿軸(screw shaft)14以及如上所述的制動裝置，其中所述第二級輸出齒輪19通過軸套筒(shaft sleeve)和鍵(key)與末端齒輪輸出軸13連接并且同步旋轉(zhuǎn)，所述制動裝置的驅(qū)動扭矩輸入軸7是所述線性驅(qū)動器中用于扭矩傳遞的末端齒輪輸出軸13，或者與該末端齒輪輸出軸13同步相連；所述制動裝置的驅(qū)動扭矩輸出軸是所述線性驅(qū)動器中的螺桿軸14，或者與該螺桿軸14同步相連。

圖6中還示出包括所述摩擦螺旋彈簧10在內(nèi)的本發(fā)明的制動裝置，該制動裝置可以將驅(qū)動扭矩從末端齒輪輸出軸13正向傳遞至螺桿軸14，并且可以用于阻斷負載扭矩的逆向傳遞，即防止來自于所述螺桿軸14的負載扭矩逆向傳遞到末端齒輪輸出軸13。

通過比較圖2與圖4的構(gòu)造，可以看出的是基于本發(fā)明的構(gòu)造，制動扭矩的產(chǎn)生是通過在由鋼制材料制成的摩擦螺旋彈簧10和由45號碳鋼制成的制動座11之間的直接接觸摩擦實現(xiàn)的，在圖4中的兩者之間的摩擦系數(shù)(0.09至0.19)明顯大于在圖2中的摩擦螺旋彈簧4和制動扭矩套筒6之間的摩擦系數(shù)(0.04)。實驗表明根據(jù)本發(fā)明的制動裝置可以保障實踐中所需要的制動扭矩，并且不需要制動扭矩襯套。

基于本發(fā)明的上述構(gòu)造，本領域技術(shù)人員無需設計具有更大直徑尺寸的鋼制摩擦彈簧和塑料制動扭矩襯套。本發(fā)明的設計避免了制動裝置的體積變大的不利局面，在應用空間狹小的情況下也是可以實施的。

基于本發(fā)明的上述構(gòu)造，由于制動座11自身直接向摩擦螺旋彈簧10提供制動扭矩，所以不再需要將由塑料制成的制動扭矩襯套設置在由鋁制成的制動座中，不需要利用彈性擋圈以保持制動扭矩襯套就位，同樣也不需要在制動座的內(nèi)表面上設置與制動扭矩襯套的防轉(zhuǎn)動肋條相對應的配合結(jié)構(gòu)，所以組裝過程和加工過程得以簡化且減少了部件的數(shù)量。

應當理解，有關制動裝置的各種變更和改進，只要符合隨附權(quán)利要求書的限定，均屬于本發(fā)明的保護范圍。