专利名称：制动装置以及包括这种制动装置的离合系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种制动装置以及包括这种制动装置离合系统。
背景技术：
由现有技术已知的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。俗称为刹车、闸。制动器主要由、制动件和操纵装置等组成。一些已知的制动器还装有制动件间隙的自动调整装置。为了减小制动力矩和结构，制动器通常装在设备的高速轴上，但对安全性要求较高的大型设备(如矿井提升机、电梯等)则应装在靠近设备工作部分的低速轴上。根据现有技术的制动器主要分为摩擦式制动器和非摩擦式致动器。摩擦式制动器靠制动件与运动件之间的摩擦力制动。常用的摩擦式制动器由于其工作环境，摩擦片常常受到高温和强度极高的摩擦，由此经常需要更换。并且对于已知的制动 器在高转速高转矩情况下的制动效果不佳。离合器通常位于动力发生装置，例如发动机与变速箱之间，用于切断和接通动力传输。传统的摩擦式离合器由摩擦片、弹簧片、压盘以及动力输出轴组成。在离合器的各个配件中，压盘弹簧的强度、摩擦片的摩擦系数、离合器的直径、摩擦片的位置以及离合器的数目是决定离合器性能的关键因素。弹簧的刚度越大，摩擦片的摩擦系数越高，离合器的直径越大，离合器性能也就越好。但是由于采用动力发生装置输出给离合器的较大的转矩，离合器的摩擦片在用于高扭矩系统时通常体积较大，且各部件极容易受到磨损，需要经常更换。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种结构简单的制动装置，该制动装置能够通过很小的制动力实现对具有高转速高转矩的系统的制动。同时，本实用新型还提供一种包括所述制动装置的离合系统。为实现上述实用新型目的，本实用新型提出一种制动装置，包括差动行星齿轮机构、变速装置、制动盘和制动力施加装置，其中所述差动行星齿轮机构包括第一太阳齿轮、与所述第一太阳齿轮一体形成的第一半轴、第二太阳齿轮与所述第二太阳齿轮一体形成的第二半轴、同时啮合所述第一太阳齿轮和所述第二太阳齿轮的多个行星齿轮、可转动地支承所述多个行星齿轮的能够转动的行星齿轮架以及壳体，所述壳体与行星齿轮架一体形成，其中输入轴通过第一变速装置与差动行星齿轮的第一半轴和第二半轴联接，所述差动行星齿轮机构的壳体通过第二变速装置与制动盘联接，所述制动盘通过制动力施加装置被施以制动力从而实现制动，以及其中所述第一变速装置被构造为使得所述差动行星齿轮机构的第一半轴和的第二半轴的转速比接近I。根据一种有利的实施方式，所述第一变速装置包括第一齿轮，所述第一齿轮与所述差动行星齿轮机构的第一半轴一体形成；第二齿轮，所述第二齿轮与所述差动行星齿轮机构的第二半轴一体形成；惰轮；第三齿轮，所述第三齿轮经所述惰轮与所述第一齿轮啮合；第四齿轮，所述第四齿轮与所述第二齿轮啮合，其中所述第三齿轮和所述第四齿轮与同一转轴一体形成，输入轴与所述转轴一体形成。根据一种替代的实施方式，所述第一变速装置包括第一齿轮，所述第一齿轮与所述差动行星齿轮机构的第一半轴一体形成；第二齿轮，所述第二齿轮与所述差动行星齿轮机构的第二半轴一体形成，第三齿轮，所述第三齿轮与所述第一齿轮啮合；惰轮；第四齿轮，所述第四齿轮经所述惰轮与所述第二齿轮啮合，其中所述第三齿轮和所述第四齿轮与同一转轴一体形成，输入轴与所述转轴一体形成。根据一种有利的实施方式，所述第二变速装置包括第一齿轮，所述第一齿轮同与所述差动行星齿轮机构的壳体一体形成的齿轮啮合；第二齿轮，所述第二齿轮的齿数小于所述第一齿轮的齿数，以实现所述第二变速装置的增速降扭作用，其中所述第一齿轮和所述第二齿轮与同一转轴一体形成，以及其中，所述第二齿轮与制动盘一体形成。根据本实用新型，有利的是所述第一变速装置和所述第二变速装置中的至少一个是变速器。根据本实用新型，有利的是所述差动行星齿轮机构是差速器。本实用新型还提出了一种离合系统，所述离合系统包括如上所述的制动装置以及另外的差动行星齿轮机构，其中所述另外的差动行星齿轮机构包括第一太阳齿轮、与所述第一太阳齿轮一体形成的第一半轴、第二太阳齿轮与所述第二太阳齿轮一体形成的第二半轴、同时啮合所述第一太阳齿轮和所述第二太阳齿轮的多个行星齿轮、可转动地支承所述多个行星齿轮的能够转动的行星齿轮架以及壳体，所述壳体与行星齿轮架一体形成，其中另外的差动行星齿轮机构经由第一变速装置与所述制动装置的差速器的第一半轴和第二半轴联接。根据离合系统的一种有利的实施方式规定，所述另外的差动行星齿轮机构的第一半轴和第二半轴中的一个为输入轴，另一个为输出轴。根据离合系统的一种有利的实施方式规定，所述第一变速装置包括第一齿轮，所述第一齿轮与所述制动装置的差动行星齿轮机构的第一半轴一体形成；第二齿轮，所述第二齿轮与所述制动装置的差动行星齿轮机构的第二半轴一体形成；惰轮；第三齿轮，所述第三齿轮经所述惰轮与所述第一齿轮啮合；第四齿轮，所述第四齿轮与所述第二齿轮啮合，其中所述第三齿轮和所述第四齿轮与所述另外的差动行星齿轮机构的壳体一体形成。根据离合系统的一种替代的实施方式规定，所述第一变速装置包括第一齿轮，所述第一齿轮与所述差动行星齿轮机构的第一半轴一体形成；第二齿轮，所述第二齿轮与所述差动行星齿轮机构的第二半轴一体形成；第三齿轮，所述第三齿轮与所述第一齿轮啮合；惰轮；第四齿轮，所述第四齿轮经所述惰轮与所述第二齿轮啮合，其中所述第三齿轮和所述第四齿轮与所述另外的差动行星齿轮机构的壳体一体形成。根据离合系统的一种有利的实施方式规定，所述第二变速装置包括第一齿轮，所述第二齿轮同与所述差动行星齿轮机构的壳体一体形成的齿轮啮合；第二齿轮，所述第二齿轮的齿数小于所述第一齿轮的齿数，以实现所述第二变速装置的增速降扭作用，其中所述第一齿轮和所述第二齿轮与同一转轴一体形成，以及其中所述第二齿轮与制动盘一体形成。特别有利的是在依据本实用新型的离合系统中，所述第一变速装置和所述第二变速装置中的至少一个是变速器。还特别有利的是在依据本实用新型的离合系统中，所述另外的差动行星齿轮机构和所述制动装置的差动行星齿轮机构是差速器。根据本实用新型的制动装置，所述制动装置具有简单的结构，能够以非常小的制动力实现对高转速高扭转的装置的制动。同时，能够极大地提高制动装置的寿命。而包括本实用新型的制动装置的离合系统与传统的离合器相比，结构简单，成本低，具有很好的耐久性。本实用新型所提出的制动装置和离合系统特别适用于机动车辆和其他工业设备，例如风力发电机等具有闻转速闻扭矩的设备中。
下面将借助于附图对本实用新型的制动装置进行详细阐述。其中图I以剖视图方式示出了差动行星齿轮传动机构，图2示出了根据本实用新型的制动装置的示意图，图3示出了根据本实用新型的离合系统的示意图。
具体实施方式
图I具体示出了本实用新型中的差动行星齿轮传动机构I的示意图。在本实施例中，差动行星齿轮传动机构I是一种齿轮传动机构，其中一个典型的例子为差速器。因此，在图I中作为示例仅示出了作为差动行星齿轮传动机构的一种差速器的结构示意图。当然，该差动行星齿轮传动机构也可以是由直齿轮构成的行星齿轮传动机构，或者由锥形齿轮构成的行星齿轮传动机构等。在图I中可以看出，差速器I包括第一半轴11、第二半轴12和壳体13。差速器I还包括与第一半轴11 一体形成的第一锥形齿轮(即第一太阳齿轮)15、与第二半轴72 —体形成的第二锥形齿轮(即第二太阳齿轮)16、位于第一、第二锥形齿轮15、16之间并同时与这两个锥形齿轮啮合的多个行星齿轮17以及可转动地支撑这些行星齿轮17的行星齿轮架18。通常行星齿轮17可以为两个或四个。在有两个行星齿轮17的情况下,这两个行星齿轮通过行星轴形式的行星齿轮架支承；在有四个行星齿轮17的情况下，这四个行星齿轮可以通过十字行星轴形式的行星架支承。壳体13包围着上述构件并与行星齿轮架18 —体形成。在本申请中，“一体形成”既包括两个以上结构是同一单个零部件上的不同部分的情况，也包括两个以上结构单独形成后安装在一起，并在工作过程中如同单个零部件那样的情况。例如两个以上部件可以是在加工时一体成型的，或者作为单独的部件通过法兰和/或紧固装置相互固接在一起的。在本实用新型中，“壳体”并非是必须的，其可以只是行星齿轮架的一部分。而且，“壳体”也并非仅仅是图I中所示的表现形式。例如，壳体也可以被替换为与行星齿轮架的转动中心一体形成的轴的形式，这个轴可以穿过第一锥形齿轮和第一半轴的中心孔，以及/或者穿过第二锥形齿轮和第二半轴的中心孔。在这个意义上，在下文的描述，所有针对壳体的描述，都可以视为对行星齿轮架的描述。图2示意性地示出了根据本实用新型的制动装置。参见附图2，该制动装置包括一个差动行星齿轮传动机构I、第一变速装置8和第二变速装置9。如前所述，在图2所示的制动装置中，输入轴10作为制动装置的输入端。在图2中可以看出，输入轴10通过第一变速装置8与差速器I的第一半轴11以及该差速器I的第二半轴12联接。该第一变速装置8包括与差速器I的第一半轴11 一体形成的第一齿轮81和与差速器I的第二半轴12 —体形成的第二齿轮82。第一变速装置8还包括与同一转轴86 —体形成的第三齿轮83和第四齿轮84，其中，第三齿轮83通过惰轮85与第一齿轮81啮合，第四齿轮84与第二齿轮82啮合，因此差速器I的第一半轴11和该差速器I的第二半轴12具有相反的转动方向。作为替换方式，第三齿轮83可以直接啮合第一齿轮81，而第四齿轮84经过惰轮85与第二齿轮82啮合。可以理解，加入惰轮85的目的是使第一半轴11和第二半轴12具有相反的转动方向。在此特别有利的是，该第一变速装置8使得所述差速器I的第一半轴11与第二半 轴12的转速比P接近1，但不等于I。在本实施例中，转速比“接近I”指的是转速比P与I的差的绝对值小于预定的值，但是P不等于I。该预定的值可以根据具体的制动装置的传动比来设计。例如，通过对第一变速装置的设计，可以使壳体13的转速为输入轴10的转速的百分之一或千分之一等，具体数值可由工程人员根据实际所需进行确定。由此，跟据差动行星齿轮的传动比公式，有n13 = 1/2X (nu+n12)(公式 I)因为nn ^ -η12，所以η13接近于0，但不等于O。也就是说差速器I的壳体13的转速以接近于O的很低的转速η13转动。在此，由于转速的急剧降低，在壳体13上的功率被大大降低，此时壳体13具有极低的转速和较高的转矩。根据图2可以进一步看到，在壳体13与制动力施加装置100之间还联接有第二变速装置9。该第二变速装置9是增速装置，在本实施例中仅事例性的以一个齿轮对9来表示该第二变速装置。因此，在本实施例中，第二变速装置9由第一齿轮91和第二齿轮92组成。其中，第一齿轮91同在壳体13上一体形成的齿轮93卩齿合,第二齿轮92与第一齿轮91同轴，因此以相同的转速旋转。齿轮93与第一齿轮91被设计成使得第一齿轮91的转速η9ι与齿轮93的转速n93相比具有较大的提高。例如可以使第一齿轮的转速n91被增速到齿轮93的转速n93的50倍等。应当理解的是，该增速比并非是强制性的，工程人员可以根据实际所需应用不同的增速比。特别优选的是使第一齿轮91的转速高于100转/分。第二齿轮92与制动盘101 —体形成，因此，制动盘101在经过第二变速装置9的增速后具有高转速和很低的转矩。由于转矩被极大地降低，制动力施加装置100可以以很小的制动力实现对制动盘101的制动，从而使整个系统制动，由此实现对输入轴10的制动。在此可以理解的是，第二变速装置9除了本实施例中给出的一个齿轮对的形式外，还可以是多级的变速装置，例如设有多个齿轮对逐级实现增速。此外，该第二变速装置还可以是变速器。该第二变速装置9的主要作用在于使通过增速降扭使制动盘101转矩获得较大的降低，由此能够以很小的制动力实现对整个系统的制动。由此，由于仅需非常小的制动力便能实现对大扭矩高转速系统的制动，在对制动力施加装置的选择上，可以选择非直接接触式的制动力施加装置。例如制动力施加装置可以是两个摩擦片，但这两个摩擦片并不直接与制动盘接触，而是通过油膜或类似介质接触，从而通过液体表面张力获得制动力，从而实现制动。由于仅需很小的制动力，所以任何其他类型的制动装置都是可行的。[0035]图3以示意图示出了依据本实用新型的离合系统。由图3可以见，该离合系统包括依据图2的制动装置和另一个差动行星齿轮机构，更确切地说，在本实施例中该离合系统包括第一差动行星齿轮机构(在本实施例中为第一差速器I)、第一变速装置8、第二变速装置9、制动盘101和制动力施加装置100，以及还包括另外的差速差动行星齿轮机构(在本实施例中为第二差速器2)。离合系统所包括的依据本实用新型的制动装置的结构与依据图2的制动装置类似，在此不再累述。该制动装置通过下述布置与第二差速器2联接，即使第一变速装置8的第三齿轮83和第四齿轮84并非通过同一转轴一体形成，而是与第二差速器2的壳体23 —体形成。由此可知，壳体的转速n23等于第一变速装置8的第三齿轮83和第四齿轮84的转速。此外,该第二差速器2具有与第一差速器相同 的结构,其第一半轴21为动力的输入端，第二半轴22为动力的输出端。替代地，也可以将输入端与输出端互换。当制动力施加装置100松开，即制动盘101自由转动时，制动装置不向制动盘101施加制动力，因此制动装置也不会通过第一变速装置8的第三齿轮3和第四齿轮4向第二差速器2的壳体23施加制动力，此时，壳体23自由转动。由于第二差速器2的第二半轴22联接着负载，因此当壳体23自由转动时，即不带负载时，由第二差速器2的第一半轴21输入的动力沿没有负载的一端，即壳体23输出，此时该动力不会沿第二半轴22输出。也就是说，当制动装置松开时，输入端输入的动力没有被传输到输出端，而是被传输给第二差速器2的壳体23以及与其联接的制动装置。此时，动力传输被中断，实现了离合器的断开功能。由对依据图2的制动装置的描述可知，该制动装置能以非常小的制动力实现制动。因此，当制动力施加装置100向制动盘101施加一个小的制动力时，制动装置将原本处于转动状态下的第二差速器2的壳体23制动，此时该壳体23的转速为O。根据差动行星齿轮机构的传动比公式n23 = 1/2 X (n22+n21),当n23等于0时，n22 = _n21,也就是说,此时第二差速器2的第二半轴22作为输出端以和输入端相同的转速朝相反的方向旋转，由此实现了传统离合器的接通功能。此外，当逐渐施加或逐渐减去制动力施加装置100的制动力时还能实现离合器的逐渐接合和逐渐断开的半连动状态。由于省去了传统离合器中的摩擦片等装置，该离合系统的耐久性得以提高，并且其结构简单，成本低、部件更换率低。本实用新型的保护范围仅由权利要求限定。得益于本实用新型的教导，本领域技术人员在不超出本实用新型保护范围的情况下可以根据具体情况对本实用新型做出各种变型、修改或者替换，这些变型、修改或者替换落入本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种制动装置，其特征在于，包括差动行星齿轮机构和变速装置、制动盘和制动力施加装置，其中， 所述差动行星齿轮机构包括 第一太阳齿轮， 与所述第一太阳齿轮一体形成的第一半轴， 第二太阳齿轮， 与所述第二太阳齿轮一体形成的第二半轴， 多个行星齿轮，所述多个行星齿轮同时啮合所述第一太阳齿轮和所述第二太阳齿轮， 能够转动的行星齿轮架，所述行星齿轮架可转动地支承所述多个行星齿轮， 壳体，所述壳体与行星齿轮架一体形成， 输入轴通过第一变速装置与差动行星齿轮的第一半轴和第二半轴联接， 所述差动行星齿轮机构的壳体通过第二变速装置与制动盘联接，所述制动盘通过制动力施加装置被施以制动力，从而实现制动， 以及其中所述第一变速装置被构造为使得所述差动行星齿轮机构的第一半轴和的第二半轴的转速比接近I。
2.如权利要求I所述的制动装置，其特征在于，所述第一变速装置包括 第一齿轮，所述第一齿轮与所述差动行星齿轮机构的第一半轴一体形成， 第二齿轮，所述第二齿轮与所述差动行星齿轮机构的第二半轴一体形成， 惰轮， 第三齿轮，所述第三齿轮经所述惰轮与所述第一齿轮啮合， 第四齿轮，所述第四齿轮与所述第二齿轮啮合， 其中，所述第三齿轮和所述第四齿轮与同一转轴一体形成，输入轴与所述转轴一体形成。
3.如权利要求I所述的制动装置，其特征在于，所述第一变速装置包括 第一齿轮，所述第一齿轮与所述差动行星齿轮机构的第一半轴一体形成， 第二齿轮，所述第二齿轮与所述差动行星齿轮机构的第二半轴一体形成， 第三齿轮，所述第三齿轮与所述第一齿轮啮合， 惰轮， 第四齿轮，所述第四齿轮经所述惰轮与所述第二齿轮啮合， 其中，所述第三齿轮和所述第四齿轮与同一转轴一体形成，输入轴与所述转轴一体形成。
4.如权利要求I至3中任意一项所述的制动装置，其特征在于，所述第二变速装置包括 第一齿轮，所述第一齿轮同与所述差动行星齿轮机构的壳体一体形成的齿轮哨合， 第二齿轮，所述第二齿轮的齿数小于所述第一齿轮的齿数，以实现所述第二变速装置的增速降扭作用， 其中，所述第一齿轮和所述第二齿轮与同一转轴一体形成， 以及其中，所述第二齿轮与制动盘一体形成。
5.如权利要求I所述的制动装置，其特征在于，所述第一变速装置和所述第二变速装置中的至少一个是变速器。
6.如权利要求I所述的制动装置，其特征在于，所述差动行星齿轮机构是差速器。
7.—种离合系统，其特征在于，所述离合系统包括如权利要求I所述的制动装置以及另外的差动行星齿轮机构，其中， 所述另外的差动行星齿轮机构包括 第一太阳齿轮， 与所述第一太阳齿轮一体形成的第一半轴， 第二太阳齿轮， 与所述第二太阳齿轮一体形成的第二半轴， 多个行星齿轮，所述多个行星齿轮同时啮合所述第一太阳齿轮和所述第二太阳齿轮， 能够转动的行星齿轮架，所述行星齿轮架可转动地支承所述多个行星齿轮， 壳体，所述壳体与行星齿轮架一体形成， 其中另外的差动行星齿轮机构经由第一变速装置与所述制动装置的差速器的第一半轴和第二半轴联接。
8.如权利要求7所述的离合系统，其特征在于，所述另外的差动行星齿轮机构的第一半轴和第二半轴中的一个为输入轴，另一个为输出轴。
9.如权利要求7所述的离合系统，其特征在于，所述第一变速装置包括 第一齿轮，所述第一齿轮与所述制动装置的差动行星齿轮机构的第一半轴一体形成， 第二齿轮，所述第二齿轮与所述制动装置的差动行星齿轮机构的第二半轴一体形成， 惰轮， 第三齿轮，所述第三齿轮经所述惰轮与所述第一齿轮啮合， 第四齿轮，所述第四齿轮与所述第二齿轮啮合， 其中，所述第三齿轮和所述第四齿轮与所述另外的差动行星齿轮机构的壳体一体形成。
10.如权利要求7所述的离合系统，其特征在于，所述第一变速装置包括 第一齿轮，所述第一齿轮与所述差动行星齿轮机构的第一半轴一体形成， 第二齿轮，所述第二齿轮与所述差动行星齿轮机构的第二半轴一体形成， 第三齿轮，所述第三齿轮与所述第一齿轮啮合， 惰轮， 第四齿轮，所述第四齿轮经所述惰轮与所述第二齿轮啮合， 其中所述第三齿轮和所述第四齿轮与所述另外的差动行星齿轮机构的壳体一体形成。
11.如权利要求7至10中任意一项所述的离合系统，其特征在于，所述第二变速装置包括 第一齿轮，所述第一齿轮同与所述差动行星齿轮机构的壳体一体形成的齿轮哨合， 第二齿轮，所述第二齿轮的齿数小于所述第一齿轮的齿数，以实现所述第二变速装置的增速降扭作用， 其中，所述第一齿轮和所述第二齿轮与同一转轴一体形成， 以及其中，所述第二齿轮与制动盘一体形成。
12.如权利要求7所述的离合系统，其特征在于，所述第一变速装置和所述第二变速装置中的至少一个是变速器。
13.如权利要求7所述的离合系统，其特征在于，所述另外的差动行星齿轮机构和所述制动装置的差动行星齿轮机构是差速器。
专利摘要本实用新型提出了一种制动装置以及包括这种制动装置的离合系统，其中所述制动装置包括差动行星齿轮机构、和变速装置，根据本实用新型的制动装置结构简单、成本低，能够以很小的制动力实现制动功能，并且本实用新型的制动装置相对于现有技术中的制动装置具有更好的耐久性，以及其中依据本实用新型的包括这种制动装置的离合系统还具有另一差动行星齿轮机构，该离合系统以简单的结构和较低的成本实现离合功能，并且具有很好的耐久性。
文档编号F16H48/06GK202510693SQ20122016007
公开日2012年10月31日 申请日期2012年4月6日 优先权日2012年4月6日
发明者高则行 申请人:高则行