适用于高速线性运动物体的缓冲制动系统的制作方法

本实用新型涉及物体缓冲制动技术领域，尤其涉及一种适用于高速线性运动物体的缓冲制动系统。

背景技术：

在生活中存在各种各样的直线运动形式，如汽车在高速公路行驶、电梯在竖井中升降、升降机的上下运动等。为了确保运行安全，各种机械均会设计相应的制动系统，如汽车采用液压制动，液体压力通过管路传递到车辆刹车卡钳的活塞上，活塞驱动刹车卡钳夹紧刹车盘，从而产生巨大摩擦力，减速并制动汽车；电梯制动器通电时产生电磁推力，使刹车机构与电机旋转部分脱离，断电时电磁力消失，在外加制动弹簧压力作用下，形成失电制动的摩擦式制动器。

正常工作时，上述直线运动机械在制动系统作用下能够确保安全可靠制。然而，某些紧急工况下也可能存在制动失效的风险，如汽车刹车片磨损严重、卡钳断裂，电梯提升绳索断裂等引起制动失效，危及设备及人员安全。因此，有必要对直线运动设备采取额外的缓冲、拦阻及制动措施，确保非正常情况下直线运动物体安全可靠停止。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种适用于高速线性运动物体的缓冲制动系统，能够解决现有技术中的技术问题。

本实用新型提供了一种适用于高速线性运动物体的缓冲制动系统，其中，该系统包括第一导绳装置、第二导绳装置、第一弹性缓冲部件、第二弹性缓冲部件、第一限位阻拦绳索、第二限位阻拦绳索、动能转换装置、第一阻拦绳索存储装置、第二阻拦绳索存储装置、连接件和转轴，所述连接件设置在所述第一弹性缓冲部件和第二弹性缓冲部件之间，所述第一限位阻拦绳索与所述第一弹性缓冲部件并联且一端延伸存储在所述第一阻拦绳索存储装置中，所述第二限位阻拦绳索与所述第二弹性缓冲部件并联且一端延伸存储在所述第二阻拦绳索存储装置中，所述第一导绳装置和所述第二导绳装置分别用于引导所述第一限位阻拦绳索和所述第二限位阻拦绳索的运动路径，所述动能转换装置设置在所述转轴上，所述转轴两端与所述第一阻拦绳索存储装置和所述第二阻拦绳索存储装置连接，当所述高速线性运动物体进入所述系统的缓冲制动区域中，所述高速线性运动物体接触所述连接件带动所述第一弹性缓冲部件和所述第二弹性缓冲部件变形，在所述第一弹性缓冲部件和所述第二弹性缓冲部件达到最大变形极限时所述第一限位阻拦绳索和第二限位阻拦绳索从各自的阻拦绳索存储装置中被释放，进而带动各自的阻拦绳索存储装置运动，阻拦绳索存储装置的运动进一步带动动能转换装置运动，所述动能转换装置将物体运动的动能转换为热能消耗和/或转换为电能存储，最终使物体减速制动。

优选地，所述连接件为刚性阻拦绳索或弹性阻拦绳索。

优选地，所述第一弹性缓冲部件和所述第二弹性缓冲部件为弹性阻拦绳索或弹簧。

优选地，所述弹性阻拦绳索为弹性钢丝绳、弹力带、阻力带或橡胶绳。

优选地，所述弹簧为拉簧或板簧。

优选地，所述第一限位阻拦绳索和所述第二限位阻拦绳索为刚性阻拦绳索。

优选地，所述动能转换装置包括以下中至少一者：阻尼器、缓冲吸能包、液力耦合器、磁涡轮、电动/发电一体化电机和制动盘。

优选地，所述第一导绳装置和所述第二导绳装置为导轮。

通过上述技术方案，可以在第一弹性缓冲部件和第二弹性缓冲部件之间设置连接件，第一限位阻拦绳索与所述第一弹性缓冲部件并联且一端延伸存储在所述第一阻拦绳索存储装置中，第二限位阻拦绳索与所述第二弹性缓冲部件并联且一端延伸存储在所述第二阻拦绳索存储装置中，动能转换装置设置在转轴上，且转轴两端与第一阻拦绳索存储装置和所述第二阻拦绳索存储装置连接，当高速线性运动物体撞击连接件时，第一、第二弹性缓冲部件发生形变，延长冲击时间，降低冲击力，从而保护运动物体；当第一、第二弹性缓冲部件到变形极限，与之并联的第一、第二限位阻拦绳索开始工作，约束弹性绳索或弹簧变形，并带动动能转换装置工作，进一步将物体运动动能转换为热能和/或电能，耗散和/或存储起来，最终达到动能全部转换，物体减速至零，达到缓冲、拦阻及制动效果。

附图说明

所包括的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本实用新型的实施例，并与文字描述一起来阐释本实用新型的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本实用新型实施例的一种适用于高速线性运动物体的缓冲制动系统的总体布局示意图；

图2示出了根据本实用新型实施例的一种动能转换装置的结构示意图；

图3示出了根据本实用新型实施例的单个摩擦制动盘的端面拓扑结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1示出了根据本实用新型实施例的一种适用于高速线性运动物体的缓冲制动系统的总体布局示意图。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种适用于高速线性运动物体的缓冲制动系统，其中，该系统包括第一导绳装置2a、第二导绳装置2b、第一弹性缓冲部件3a、第二弹性缓冲部件3b、第一限位阻拦绳索4a、第二限位阻拦绳索4b、动能转换装置5、第一阻拦绳索存储装置6a、第二阻拦绳索存储装置6b、连接件7和转轴10，所述连接件7设置在所述第一弹性缓冲部件3a和第二弹性缓冲部件3b之间，所述第一限位阻拦绳索4a与所述第一弹性缓冲部件3a并联且一端延伸存储在所述第一阻拦绳索存储装置6a中，所述第二限位阻拦绳索4b与所述第二弹性缓冲部件3b并联且一端延伸存储在所述第二阻拦绳索存储装置6b中，所述第一导绳装置2a和所述第二导绳装置2b分别用于引导所述第一限位阻拦绳索4a和所述第二限位阻拦绳索4b的运动路径，所述动能转换装置5设置在所述转轴10上，所述转轴10两端与所述第一阻拦绳索存储装置6a和所述第二阻拦绳索存储装置6b连接，当所述高速线性运动物体1(例如以速度v0)进入所述系统的缓冲制动区域中，所述高速线性运动物体1接触所述连接件7带动所述第一弹性缓冲部件3a和所述第二弹性缓冲部件3b变形，在所述第一弹性缓冲部件3a和所述第二弹性缓冲部件3b达到最大变形极限时所述第一限位阻拦绳索4a和第二限位阻拦绳索4b从各自的阻拦绳索存储装置中被释放，进而带动各自的阻拦绳索存储装置运动，阻拦绳索存储装置的运动进一步带动动能转换装置5运动，所述动能转换装置5将物体运动的动能转换为热能消耗和/或转换为电能存储，最终使物体减速制动。

通过上述技术方案，可以在第一弹性缓冲部件和第二弹性缓冲部件之间设置连接件，第一限位阻拦绳索与所述第一弹性缓冲部件并联且一端延伸存储在所述第一阻拦绳索存储装置中，第二限位阻拦绳索与所述第二弹性缓冲部件并联且一端延伸存储在所述第二阻拦绳索存储装置中，动能转换装置设置在转轴上，且转轴两端与第一阻拦绳索存储装置和所述第二阻拦绳索存储装置连接，当高速线性运动物体撞击连接件时，第一、第二弹性缓冲部件发生形变(即，将运动物体的部分动能转换为弹性势能)，延长冲击时间，降低冲击力，从而保护运动物体；当第一、第二弹性缓冲部件到变形极限，与之并联的第一、第二限位阻拦绳索开始工作，约束弹性绳索或弹簧变形，并带动动能转换装置工作，进一步将物体运动动能转换为热能和/或电能，耗散和/或存储起来，最终达到动能全部转换，物体减速至零，达到缓冲、拦阻及制动效果。

举例来讲，高速线性运动物体例如可以为高速线性运动汽车、升降机、电梯等。本实用新型所述的缓冲制动系统可以用于如汽车制动失效、升降机制动失效、电梯突然坠落等紧急情况下的缓冲、拦阻及制动，通过具有弹性的缓冲部件降低拦阻或制动过程中的冲击力，利用动能转换装置消耗运动物体的动能，最终安全可靠拦阻或制动物体，确保物体及人员安全。对于线性运动物体正常工况下的制动，本实用新型所述的制动系统同样适用。

在本实用新型中，对于第一限位阻拦绳索4a和第二限位阻拦绳索4b而言，所述第一限位阻拦绳索4a一端与连接件7连接，另一端延伸存储在所述第一阻拦绳索存储装置6a中，在初始状态下，第一限位阻拦绳索4a与所述第一弹性缓冲部件3a并联的部分的长度大于所述第一弹性缓冲部件3a的长度；所述第二限位阻拦绳索4b一端与连接件7连接，另一端延伸存储在所述第二阻拦绳索存储装置6b中，在初始状态下，第二限位阻拦绳索4b与所述第二弹性缓冲部件3b并联的部分的长度大于所述第二弹性缓冲部件3b的长度。在第一和第二弹性缓冲部件达到最大拉伸极限，与第一和第二弹性缓冲部件分别并联使用的第一和第二限位阻拦绳索开始工作，进一步提供阻拦、制动力，同时第一和第二限位阻拦绳索带动各自的阻拦绳索存储装置运动，阻拦绳索存储装置进一步带动动能转换装置运动，消耗物体运动动能，最终将物体安全减速为零。

根据本实用新型一种实施例，所述连接件7为刚性阻拦绳索或弹性阻拦绳索。

根据本实用新型一种实施例，所述第一弹性缓冲部件3a和所述第二弹性缓冲部件3b为弹性阻拦绳索或弹簧。

举例来讲，所述弹性阻拦绳索可以为弹性钢丝绳、弹力带、阻力带或橡胶绳。所述弹簧可以为拉簧或板簧(例如，具有特定刚度的拉簧或板簧)。

根据本实用新型一种实施例，所述第一限位阻拦绳索4a和所述第二限位阻拦绳索4b为刚性阻拦绳索。

其中，刚性阻拦绳索例如可以采用刚性高、拉力大的钢丝绳。

根据本实用新型一种实施例，所述动能转换装置5包括以下中至少一者：阻尼器、缓冲吸能包、液力耦合器(例如，水涡轮)、磁涡轮、电动/发电一体化电机和制动盘。

举例来讲，可选用制动盘、缓冲包和磁涡轮中的至少一者作为动能转换装置将动能转换为热能耗散，应用于汽车紧急制动防护；可以选用电动/发电一体化电机作为动能转换装置将动能转换为电能存储，应用于高铁、地铁等大动能运动物体，节省电力。

本领域技术人员应当理解，上述举例仅仅是示例性的，并非用于限定本实用新型。上述的阻尼器、缓冲吸能包、液力耦合器(例如，水涡轮)、磁涡轮、电动/发电一体化电机和制动盘等可以以单一形式使用，也可以以串联形式使用。

其中，不同弹性缓冲部件与不同动能转换装置可以以任意方式进行组合，本实用新型不对此进行限定。

根据本实用新型一种实施例，所述第一导绳装置2a和所述第二导绳装置2b为导轮(例如，滑轮组)。

图2示出了根据本实用新型实施例的一种动能转换装置的结构示意图。

在图2中，以动能转换装置包括3个摩擦制动盘12为例进行说明。

如图2所示，3个摩擦制动盘12串联在转轴10上。第一摩擦片9嵌在摩擦制动盘12内，第二摩擦片8设置在制动夹钳11内侧，转轴10与设置有第一摩擦片9的摩擦制动盘12固定连接，在转轴10带动摩擦制动盘12运动的过程中，第二摩擦片8和第一摩擦片9之间产生摩擦力，将运动物体的动能转换为热能耗散，实现物体的缓冲制动。

图3示出了根据本实用新型实施例的单个摩擦制动盘的端面拓扑结构示意图。

如图3所示，第二摩擦片8例如可以通过基座14内安装的预压弹簧13压紧第一摩擦片9，进而提供阻力，从而通过二者之间的摩擦将运动物体的动能转换为热能耗散，实现物体的缓冲制动。

本领域技术人员应当理解，上述关于摩擦制动盘的描述仅仅是示例性的，并非用于限定本实用新型，现有技术中已有的其他制动盘也可以用作本实用新型实施例中所述的动能转换装置。

从上述实施例可以看出，本实用新型上述实施例中所述的缓冲制动系统通过弹性缓冲部件、连接件组合实现冲击缓冲并降低冲击过载；在此基础上增加动能转换装置，能够进一步将物体运动动能转换为热能或电能，耗散或存储起来，最终达到动能全部转换，物体减速至零，达到缓冲、拦阻及制动效果。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

以上所述仅为本实用新型优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。