一种可实现共轴轴筒离合与制动装置的制作方法

1.本发明属于车辆离合设备领域，特别涉及一种可实现共轴轴筒离合与制动装置及运用。


背景技术：

2.离合器是传递或分离动力源与执行机构之间传动的一种装置，其作为一种动力传递的开关，根据《中国离合器制造行业产销需求与投资预测分析报告前瞻》分析，离合器分为电磁离合器、磁粉离合器、摩擦式离合器和液力离合器四种。制动器是具有使运动部件(或运动机械)减速、停止或保持停止状态等功能的装置，制动器因现代工业机械的发展而出现多种新的结构形式，其中钳盘式制动器、磁粉制动器以及电磁制动器的应用最为广泛。就现阶段发展状况来看，离合器与制动器的相关技术成熟，但无法通过一种装置同时实现离合/制动功能。
3.如今，战争、自然灾害时有发生，小型移动机器人依托其体积小、机动灵活的优势可快速进入搜救人员无法到达的危险区域完成搜救，单一的轮式、履带式、腿式机器人已无法适应灾后/战后复杂的地形环境，而且机器人平台体积小与高地形适应性本就相悖，所以，提升小型机器人平台的地形适应性一直是当今各位学者研究的重点，为此异形轮、重构轮、仿生轮等结构应运而生，但复杂的机构变形需要一种离合-制动装置进行控制，虽通过已有的制动器、离合器可以实现其功能，但此类机器人一直处于实验室阶段，无法实现工程化与落地应用。根据小型机器人机构变换的迫切需求，重点解决变换过程中的离合与制动问题，设计了一种共线(共轴)内轴-外筒之间的离合与制动装置，可实现内轴旋转时外筒固定、内轴与外筒同步旋转的功能，此装置体积小、安装方便，可广泛应用于复杂机构变换中的离合/制动系统中，推动地形高适应性小型机器人的发展。


技术实现要素：

4.针对小型移动机器人中异性轮、重构轮、仿生轮等复杂结构变换问题，以共线(共轴)内轴-外筒的为结构模型，本发明提供一种可实现共轴轴筒离合与制动装置，包括：
5.外套筒、传动轴、外固定板、挡环、音圈电机、支撑底座、外连接键槽、第一摩擦片、第二摩擦片、运动构件、第三摩擦片、第四摩擦片、内连接键槽和旋转体；
6.所述运动构件包括可移动挡板、推力球轴承和轴承支撑架；
7.所述外套筒套在所述传动轴上，所述外套筒靠近所述传动轴第二端；
8.所述外固定板套在所述外套筒上，所述外固定板靠近所述外套筒第一端；
9.所述可移动挡板套在所述外套筒上，所述可移动挡板靠近所述外套筒第一端，所述外套筒与可移动挡板能够同步旋转；
10.所述挡环套在所述可移动挡板上；
11.所述支撑底座套在所述传动轴上，所述支撑底座靠近所述传动轴第一端；
12.所述传动轴设置有所述内连接键槽，所述内连接键槽靠近所述传动轴第一端；
13.所述旋转体套在所述传动轴上，所述传动轴通过所述内连接键槽与所述旋转体连接，所述传动轴能够带动所述旋转体旋转；
14.所述旋转体第一端与支撑底座第二端结构匹配，所述旋转体第一端与支撑底座第二端连接；
15.所述轴承支撑架设置有第一凹槽，第二凹槽，所述第二凹槽靠近所述可移动挡板第一端，所述第一凹槽远离所述可移动挡板第一端，所述第一凹槽固定安装有第三摩擦片，所述第二凹槽安装有推力轴承；
16.所述可移动挡板第一端与轴承支撑架第二端固定连接，所述可移动挡板第二端设置有第三凹槽，所述第三凹槽内固定安装有第二摩擦片；
17.所述挡环与运动构件配合连接；
18.所述音圈电机有两个，两个所述音圈电机对称设置在所述传动轴两侧；所述音圈电机第一端与所述支撑底座连接，所述音圈电机第二端与所述挡环固定连接，所述音圈电机能够沿轴线做往复直线运动，所述音圈电机能够带动挡环进行运动；
19.所述外固定板远离所述传动轴第二端一侧设置有第四凹槽，所述第四凹槽内安装有第一摩擦片，所述第一摩擦片与所述第二摩擦片相对配合；
20.所述旋转体第二端设置有第五凹槽，所述第五凹槽内固定安装有所述第四摩擦片，所述第三摩擦片与第四摩擦片相对配合。
21.进一步地，所述可移动挡板第一端与轴承支撑架第二端通过螺栓固定连接。
22.进一步地，所述可移动挡板第二侧内壁设置有导向键槽，所述外套筒第一端设置有外连接键槽，所述导向键槽与所述外连接键槽配合连接。
23.进一步地，所述第一凹槽设置有螺丝孔，所述第三摩擦片通过螺栓固定安装在所述第一凹槽内。
24.进一步地，所述第五凹槽设置有螺丝孔，所述第四摩擦片通过螺栓固定安装在所述第五凹槽内。
25.进一步地，所述第一摩擦片与所述第二摩擦片相对面分别设置有摩擦纹，所述第一摩擦片与所述第二摩擦片能够产生摩擦。
26.进一步地，所述第一摩擦片与所述第二摩擦片相对面分别设置有锯齿纹，所述第一摩擦片与所述第二摩擦片能够啮合。
27.进一步地，所述第三摩擦片与第四摩擦片相对面分别设置有摩擦纹，所述第三摩擦片与第四摩擦片能够产生摩擦。
28.进一步地，所述第三摩擦片与第四摩擦片相对面分别设置有锯齿纹，所述第三摩擦片与第四摩擦片能够啮合。
29.本发明还提供一种可实现共轴轴筒离合与制动装置在机器人上的运用。
30.本发明所设计的可实现共轴轴筒离合与制动装置，体积小、机构简单、可靠性高、摩擦力大、可实现离合与制动双功能，完成离合-制动的过程时间短，效率高。
附图说明
31.图1示出了本发明实施例的一种可实现共轴轴筒离合与制动装置三维结构示意图；
32.图2示出了本发明实施例的一种可实现共轴轴筒离合与制动装置侧示图；
33.图3示出了本发明实施例的一种可实现共轴轴筒离合与制动装置主示图；
34.图4示出了本发明实施例的一种可实现共轴轴筒离合与制动装置剖面图。
35.图中：1、外套筒；2、传动轴；3、外固定板；4、挡环；5、音圈电机；6、支撑底座；7、外连接键槽；8、第一摩擦片；9、第二摩擦片；10、可移动挡板；11、推力球轴承；12、轴承支撑架；13、第三摩擦片；14、第四摩擦片；15、内连接键槽；16、旋转体。
具体实施方式
36.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
37.本发明提供了一种可实现共轴轴筒离合与制动装置，所述离合与制动装置包括：外套筒1、传动轴2、外固定板3、挡环4、音圈电机5、支撑底座6、外连接键槽7、第一摩擦片8、第二摩擦片9、运动构件、第三摩擦片13、第四摩擦片14、内连接键槽15和旋转体16；所述运动构件包括可移动挡板10、推力球轴承11和轴承支撑架12。
38.示例性的，本发明所设计的可实现共轴轴筒离合与制动装置，立体效果图如图1所示，图2为其侧示图，图3为其主示图。如图4所示，离合与制动装置包括：外套筒1、传动轴2、外固定板3、挡环4、音圈电机5、支撑底座6、外连接键槽7、第一摩擦片8、第二摩擦片9、可移动挡板10、推力球轴承11和轴承支撑架12、第三摩擦片13、第四摩擦片14、内连接键槽15和旋转体16。其中，可移动挡板10、推力球轴承11和轴承支撑架12统称为运动构件。
39.具体的，所述外套筒1套在所述传动轴2上，所述外套筒1靠近所述传动轴2第二端；所述外固定板3套在所述外套筒1上，所述外固定板3靠近所述外套筒1第一端；所述可移动挡板10套在所述外套筒1上，所述可移动挡板10靠近所述外套筒1第一端，所述外套筒1与可移动挡板10能够同步旋转；所述挡环4套在所述可移动挡板10上；所述支撑底座6套在所述传动轴2上，所述支撑底座6靠近所述传动轴2第一端；所述传动轴2设置有所述内连接键槽15，所述内连接键槽15靠近所述传动轴2第一端；所述旋转体16套在所述传动轴2上，所述传动轴2通过所述内连接键槽15与所述旋转体16连接，所述传动轴2能够带动所述旋转体16旋转；所述旋转体16第一端与支撑底座6第二端结构匹配，所述旋转体16第一端与支撑底座6第二端连接。所述可移动挡板10第二侧内壁设置有导向键槽，所述外套筒1第一端设置有外连接键槽7，所述导向键槽与所述外连接键槽7配合连接。
40.示例性的，本发明所设计离合与制动装置动力由传动轴2第一端方向传入，即靠近支撑底座6的方向。本文中以动力传入方向为第一端，远离动力传入方向为第二端。所述外套筒1套在所述传动轴2上，所述外套筒1靠近所述传动轴2第二端；所述外固定板3套在所述外套筒1上，所述外固定板3靠近所述外套筒1第一端。所述可移动挡板10套在所述外套筒1上，所述可移动挡板10靠近所述外套筒1第一端，所述可移动挡板10第二侧内壁设置有导向键槽，所述外套筒1第一端设置有外连接键槽7，所述导向键槽与所述外连接键槽7配合连接，这使得所述外套筒1与可移动挡板10能够同步旋转。所述挡环4套在所述可移动挡板10上。所述支撑底座6套在所述传动轴2上，所述支撑底座6靠近所述传动轴2第一端。当动力传
入后，传动轴2始终做旋转运动，所述传动轴2设置有所述内连接键槽15，所述内连接键槽15靠近所述传动轴2第一端；所述旋转体16套在所述传动轴2上，所述传动轴2通过所述内连接键槽15与所述旋转体16连接，这使得所述传动轴2能够带动所述旋转体16作同步旋转。通过支撑底座6可以将本离合与制动装置固定在机器人靠近动力输出相应的侧板上，如通过螺丝固定等。所述旋转体16第一端与支撑底座6第二端结构匹配，保证旋转体16固定与支撑。所述旋转体16第一端与支撑底座6第二端连接。所述可移动挡板10第二侧内壁设置有导向键槽，所述外套筒1第一端设置有外连接键槽7，所述导向键槽与所述外连接键槽7配合连接。这使得外套筒1与可移动挡板10同步运动。
41.具体的，所述轴承支撑架12设置有第一凹槽，第二凹槽，所述第二凹槽靠近所述可移动挡板10第一端，所述第一凹槽远离所述可移动挡板10第一端，所述第一凹槽固定安装有第三摩擦片13，所述第二凹槽安装有推力轴承11；所述可移动挡板10第一端与轴承支撑架12第二端固定连接，所述可移动挡板10第二端设置有第三凹槽，所述第三凹槽内固定安装有第二摩擦片9；所述挡环4与运动构件配合连接；所述音圈电机5有两个，两个所述音圈电机5对称设置在所述传动轴2两侧；所述音圈电机5第一端与所述支撑底座6连接，所述音圈电机5第二端与所述挡环4固定连接，所述音圈电机5能够沿轴线做往复直线运动，所述音圈电机5能够带动挡环4进行运动；所述外固定板3远离所述传动轴2第二端一侧设置有第四凹槽，所述第四凹槽内安装有第一摩擦片8，所述第一摩擦片8与所述第二摩擦片9相对配合；所述旋转体16第二端设置有第五凹槽，所述第五凹槽内固定安装有所述第四摩擦片14，所述第三摩擦片13与第四摩擦片14相对配合。
42.示例性的，所述轴承支撑架12分别设置有第一凹槽，第二凹槽，其中第一凹槽远离所述可移动挡板10第一端，第二凹槽靠近所述可移动挡板10第一端。所述第一凹槽固定安装有第三摩擦片13，所述第二凹槽安装有推力轴承11。推力轴承11另一侧为挡环4。由于与轴承支撑架12接触的挡环4无法旋转，推力轴承14可保证在传递力或运动的同时使轴承支撑架12稳定旋转，减少摩擦。所述可移动挡板10第一端与轴承支撑架12第二端固定连接，所述可移动挡板10第二端设置有第三凹槽，所述第三凹槽内固定安装有第二摩擦片9。挡环4与运动构件之间有配合空间，即与可移动挡板10、轴承支撑架12及推力轴承11有配合空间。所述音圈电机5有两个，两个所述音圈电机5对称设置在所述传动轴2两侧；此处设计两个音圈电机5，且采用对称布置，使得与其接触的部件受力均匀，可靠性高。所述音圈电机5第一端与所述支撑底座6连接，所述音圈电机5第二端与所述挡环4固定连接，优选的，音圈电机5通过螺栓与挡环4进行连接。所述音圈电机5能够沿轴线做往复直线运动，这使得所述音圈电机5能够带动挡环4进行运动。当音圈电机5运动时，通过挡环4将运动传递到运动构件，完成相应的运动。通过外固定板3可以将本离合与制动装置固定在机器人远离动力输出相应的侧板上，如通过螺丝进行固定。外固定板3与传动轴2或外套筒1相对独立，不随着传动轴2或外套筒1旋转而旋转。所述外固定板3远离所述传动轴2第二端一侧设置有第四凹槽，所述第四凹槽内安装有第一摩擦片8，所述第一摩擦片8与所述第二摩擦片9相对配合；所述旋转体16第二端设置有第五凹槽，所述第五凹槽内固定安装有所述第四摩擦片14，所述第三摩擦片13与第四摩擦片14相对配合。
43.具体的，所述可移动挡板10第一端与轴承支撑架12第二端通过螺栓固定连接。所述第一凹槽设置有螺丝孔，所述第三摩擦片13通过螺栓固定安装在所述第一凹槽内。所述
第五凹槽设置有螺丝孔，所述第四摩擦片14通过螺栓固定安装在所述第五凹槽内。
44.示例性的，可移动挡板10第一端与轴承支撑架12第二端可以有多种固定连接方式，本实用使用的通过螺栓固定连接。所述第一凹槽设置有螺丝孔，所述第三摩擦片13通过螺栓固定安装在所述第一凹槽内。所述第五凹槽设置有螺丝孔，所述第四摩擦片14通过螺栓固定安装在所述第五凹槽内。这种连接方式，使用更换摩擦片更为便利。
45.具体的，所述第一摩擦片8与所述第二摩擦片9相对面分别设置有摩擦纹，所述第一摩擦片8与所述第二摩擦片9能够产生摩擦。所述第一摩擦片8与所述第二摩擦片9相对面分别设置有锯齿纹，所述第一摩擦片8与所述第二摩擦片9能够啮合。所述第三摩擦片13与第四摩擦片14相对面分别设置有摩擦纹，所述第三摩擦片13与第四摩擦片14能够产生摩擦。所述第三摩擦片13与第四摩擦片14相对面分别设置有锯齿纹，所述第三摩擦片13与第四摩擦片14能够啮合。
46.示例性的，第一摩擦片8与所述第二摩擦片9之间，第三摩擦片13与第四摩擦片14之间，可以使用摩擦或啮合的方式，使两者之间能够产生足够的摩擦力。可根据实际计算力的大小选用不同类型的摩擦片，安装到本发明放置摩擦片的位置。当使用摩擦方式时，所述第一摩擦片8与所述第二摩擦片9相对面分别设置有摩擦纹，所述第一摩擦片8与所述第二摩擦片9能够产生摩擦。所述第三摩擦片13与第四摩擦片14相对面分别设置有摩擦纹，所述第三摩擦片13与第四摩擦片14能够产生摩擦。当使用啮合方式时，所述第一摩擦片8与所述第二摩擦片9相对面分别设置有锯齿纹，所述第一摩擦片8与所述第二摩擦片9能够啮合。所述第三摩擦片13与第四摩擦片14相对面分别设置有锯齿纹，所述第三摩擦片13与第四摩擦片14能够啮合。
47.本发明采用如下方式实现共轴内轴-外筒之间的离合与制动。
48.将支撑底座6与外固定板3进行固定，动力由传动轴2第一侧方向传入，使得传动轴2做旋转运动，带动旋转体16同步运动。在摩擦片未发生作用时，传动轴16与外套筒1分离。此时外套筒1的运动方式不确定。启动音圈电机5使其向传动轴2第一侧方向运动，进而通过挡环4带动运动构件(可移动挡板10、推力球轴承11和轴承支撑架12)向右运动。此时第三摩擦片13向右运动，与第四摩擦片14产生摩擦或啮合(不同摩擦片的作用方式不同)。两者之间产生的摩擦力使运动构件与旋转体16同步运动。由于外套筒1与可移动挡板10(运动构件中的一部分)通过外连接键槽7相连接，此时外套筒1与传动轴2作同步运动。改变音圈电机5的运动方向使其向左运动，音圈电机5通过挡环4带动运动构件向左运动，第三摩擦片13与第四摩擦片14分离。此时第一摩擦片8与第二摩擦片9产生摩擦或啮合。由于与第一摩擦片8连接的外固定板3固定，所以可移动挡板10固定，从而外套筒1亦固定，传动轴2作旋转运动。
49.本发明通过音圈电机5的左右运动，带动运动构件左右运动，从而分别使第一摩擦片8与第二摩擦片9、第三摩擦片13与第四摩擦片14分离或啮合，实现外套筒1固定时传动轴2继续作旋转运动，及外套筒1和传动轴2同步旋转。由于运动构件左右运动行程小，所以完成此离合-制动的过程时间短，效率高。
50.本发明所设计的离合与制动装置，能在机器人上，尤其是小型机器人上运用。
51.本发明所设计的可实现共轴轴筒离合与制动装置，体积小、机构简单、可靠性高、摩擦力大、可实现离合与制动双功能，完成离合-制动的过程时间短，效率高。
52.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，
本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。

技术特征：
1.一种可实现共轴轴筒离合与制动装置，其特征在于，所述离合与制动装置包括：外套筒(1)、传动轴(2)、外固定板(3)、挡环(4)、音圈电机(5)、支撑底座(6)、外连接键槽(7)、第一摩擦片(8)、第二摩擦片(9)、运动构件、第三摩擦片(13)、第四摩擦片(14)、内连接键槽(15)和旋转体(16)；所述运动构件包括可移动挡板(10)、推力球轴承(11)和轴承支撑架(12)；所述外套筒(1)套在所述传动轴(2)上，所述外套筒(1)靠近所述传动轴(2)第二端；所述外固定板(3)套在所述外套筒(1)上，所述外固定板(3)靠近所述外套筒(1)第一端；所述可移动挡板(10)套在所述外套筒(1)上，所述可移动挡板(10)靠近所述外套筒(1)第一端，所述外套筒(1)与可移动挡板(10)能够同步旋转；所述挡环(4)套在所述可移动挡板(10)上；所述支撑底座(6)套在所述传动轴(2)上，所述支撑底座(6)靠近所述传动轴(2)第一端；所述传动轴(2)设置有所述内连接键槽(15)，所述内连接键槽(15)靠近所述传动轴(2)第一端；所述旋转体(16)套在所述传动轴(2)上，所述传动轴(2)通过所述内连接键槽(15)与所述旋转体(16)连接，所述传动轴(2)能够带动所述旋转体(16)旋转；所述旋转体(16)第一端与支撑底座(6)第二端结构匹配，所述旋转体(16)第一端与支撑底座(6)第二端连接；所述轴承支撑架(12)设置有第一凹槽，第二凹槽，所述第二凹槽靠近所述可移动挡板(10)第一端，所述第一凹槽远离所述可移动挡板(10)第一端，所述第一凹槽固定安装有第三摩擦片(13)，所述第二凹槽安装有推力轴承(11)；所述可移动挡板(10)第一端与轴承支撑架(12)第二端固定连接，所述可移动挡板(10)第二端设置有第三凹槽，所述第三凹槽内固定安装有第二摩擦片(9)；所述挡环(4)与运动构件配合连接；所述音圈电机(5)有两个，两个所述音圈电机(5)对称设置在所述传动轴(2)两侧；所述音圈电机(5)第一端与所述支撑底座(6)连接，所述音圈电机(5)第二端与所述挡环(4)固定连接，所述音圈电机(5)能够沿轴线做往复直线运动，所述音圈电机(5)能够带动挡环(4)进行运动；所述外固定板(3)远离所述传动轴(2)第二端一侧设置有第四凹槽，所述第四凹槽内安装有第一摩擦片(8)，所述第一摩擦片(8)与所述第二摩擦片(9)相对配合；所述旋转体(16)第二端设置有第五凹槽，所述第五凹槽内固定安装有所述第四摩擦片(14)，所述第三摩擦片(13)与第四摩擦片(14)相对配合。2.根据权利要求1所述的离合与制动装置，其特征在于，所述可移动挡板(10)第一端与轴承支撑架(12)第二端通过螺栓固定连接。3.根据权利要求1所述的离合与制动装置，其特征在于，所述可移动挡板(10)第二侧内壁设置有导向键槽，所述外套筒(1)第一端设置有外连接键槽(7)，所述导向键槽与所述外连接键槽(7)配合连接。4.根据权利要求1所述的离合与制动装置，其特征在于，
所述第一凹槽设置有螺丝孔，所述第三摩擦片(13)通过螺栓固定安装在所述第一凹槽内。5.根据权利要求1所述的离合与制动装置，其特征在于，所述第五凹槽设置有螺丝孔，所述第四摩擦片(14)通过螺栓固定安装在所述第五凹槽内。6.根据权利要求1所述的离合与制动装置，其特征在于，所述第一摩擦片(8)与所述第二摩擦片(9)相对面分别设置有摩擦纹，所述第一摩擦片(8)与所述第二摩擦片(9)能够产生摩擦。7.根据权利要求1所述的离合与制动装置，其特征在于，所述第一摩擦片(8)与所述第二摩擦片(9)相对面分别设置有锯齿纹，所述第一摩擦片(8)与所述第二摩擦片(9)能够啮合。8.根据权利要求1或4或5所述的离合与制动装置，其特征在于，所述第三摩擦片(13)与第四摩擦片(14)相对面分别设置有摩擦纹，所述第三摩擦片(13)与第四摩擦片(14)能够产生摩擦。9.根据权利要求1或4或5所述的离合与制动装置，其特征在于，所述第三摩擦片(13)与第四摩擦片(14)相对面分别设置有锯齿纹，所述第三摩擦片(13)与第四摩擦片(14)能够啮合。

技术总结
本发明公开了一种可实现共轴轴筒离合与制动装置，装置包括：外套筒、传动轴、外固定板、挡环、音圈电机、支撑底座、外连接键槽、第一摩擦片、第二摩擦片、运动构件、第三摩擦片、第四摩擦片、内连接键槽和旋转体；传动轴、外套筒、外固定板、可移动挡板、挡环套依次套接；支撑底座、旋转体套在传动轴上，传动轴与旋转体、旋转体与支撑底座连接；轴承支撑架安装有第三摩擦片、推力轴承；可移动挡板安装有第二摩擦片；挡环与运动构件配合连接；音圈电机设置在传动轴两侧；外固定板安装有第一摩擦片；旋转体安装有第四摩擦片。本发明体积小、机构简单、可靠性高、摩擦力大、可实现离合与制动双功能，完成离合-制动的过程时间短，效率高。效率高。效率高。


技术研发人员：苏卫华
受保护的技术使用者：国科卫华（天津）智能科技有限公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/8/9