[发明专利]一种外抱带式浮动齿形换挡制动器

说明书

本发明公开了一种外抱带式浮动齿形换挡制动器，包括制动带、浮动带齿、弹簧、制动鼓、限位机构、自锁装置及驱动机构；当制动器不工作时，两个制动带的活动端处于分离状态，浮动带齿与制动鼓齿处于脱离状态，弹簧处于拉伸状态；当制动器制动时，两套驱动机构带动两个制动带的活动端同步相向运动，使浮动带齿与制动鼓齿啮合，浮动带齿在制动鼓齿的带动下沿制动带周向移动，由限位机构限位此时制动鼓停转，同时浮动带齿由自锁装置锁定，限制浮动带齿的反向运动；当自锁装置解锁时，浮动带齿在弹簧的作用下复位。本发明在制动时可保证所有带齿均能与制动鼓齿啮合，能避免碰撞时因非全齿啮合造成的各齿制动力矩分配不均、局部零件应力过大的问题。

技术领域

本发明涉及车辆传动技术领域，具体涉及一种外抱带式浮动齿形换挡制动器。

背景技术

目前开发的电驱动履带车辆受限于电机与电池技术，为满足履带车辆动力性能技术要求的需要，履带车辆配备的电机需加装两挡行星变速箱，通过改变传动比来实现较大的爬坡度和较高的最高车速的目的，并减轻电机与电池的负担，能够使电机持续工作在最佳效率范围内，提升电驱动履带车辆的动力性和经济性。传统的履带车辆行星变速箱通常采用湿式摩擦片式换挡机构，通过液压装置压紧主被动端摩擦片，利用摩擦片间的摩擦转矩实现对行星构件的制动，从而改变传动比。

然而该方案中摩擦片为易损件，使用经验表明传统的湿式摩擦片式换挡制动器存在摩擦片易烧蚀、磨损、翘曲变形的问题，在恶劣工况下可能导致摩擦片断裂和破碎的严重情况，并使制动器失效。另外，湿式摩擦片式制动器在工作过程中存在不可忽略的带排损失，制约传动系统效率的提高，而为该装置配备的液压部件由于包括油箱、泵、马达和管路等结构，导致整个操纵装置结构体积偏大，重量较重，不便于布置在以电能为动力的履带车辆上。为提高电驱动履带车辆的可靠性、工作效率以及车体轻量化的实现，亟需为电驱动履带车辆两挡变速箱开发一种结构简单，布置方便，能源获取便捷且传动效率高的换挡制动器。基于此应用背景，现有中国发明专利中公开了一种外抱带式齿形制动器(公布号：CN110439940A)，制动带采用分段对称结构，使得制动带能够同心同步收紧，且采用丝杠螺母作动机构完成对称齿带的收紧动作，使得制动力矩全部由零件机械强度承担，制动时无需持续做功输出制动力源，如图1所示。该方案能够解决现有制动器在接合后执行电机持续做功的问题，依靠梯形丝杠螺母副的自锁特性即可保持制动带活动端的位置，使得换挡制动器能耗大幅下降；能够减少执行电机的重量与体积，避免电机持续堵转带来的发热烧坏风险。

但在实际使用过程中，上述方案在工作可靠性等方面依然有一定的问题，可行性差。首先，采用外抱对称带式齿形制动器并不能彻底根除制动过程中的非全齿啮合问题，原因在于实际接合过程中，制动带齿所对制动鼓圆心角在不断发生变化，与制动鼓齿所对圆心角并不完全相等，若制动带尚未移动至最终位置时制动带齿就已经与制动鼓发生碰撞，则同样会产生非全齿啮合的问题。非全齿啮合会极大增加接触啮合部位的应力，不仅使制动机构无法受力平衡，加重制动机构连接部位的负担，更无法实现制动过程的可靠和稳定性，影响制动件的工作可靠性和使用寿命，甚至会直接损坏制动件。

对于采用滚动螺旋传动的丝杠螺母机构而言，其结构复杂，制造精度要求高，抗冲击性能差。该结构中制动带顶部需依靠丝杠螺母机构保持固定，而在制动过程中尽管制动齿以及弹性齿套吸收了大量的制动冲击能量，仍无法避免制动齿碰撞产生的冲击力矩将对丝杠造成过大的剪切力，容易使丝杠产生弯曲变形。一旦丝杠发生形变，将极大地影响执行机构传递运动的精确性，更可能使制动执行机构失效。因此直接采用丝杠螺母传动的执行机构将进一步限制制动器的工作可靠性。

综上所述，虽然上述方案相比现有技术有了一定的进步，但依然存在不可忽略的问题，并直接影响到制动器工作性能和使用寿命，距实际投入使用存在一定的距离，因此对上述缺陷进行优化与改进十分必要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种外抱带式浮动齿形换挡制动器，在制动时可保证所有带齿均能与制动鼓齿啮合，能够避免碰撞时因非全齿啮合现象造成的各齿制动力矩分配不均、局部零件应力过大的问题。