[实用新型]重力势能驱动小车的刹车装置

说明书

本实用新型涉及重力势能驱动小车的刹车装置，该装置设置在小车上，包括刹车齿条支撑机构、移动设置在刹车齿条支撑机构上的刹车齿条、设置在小车的行进轴上并与刹车齿条相适配的刹车齿轮以及与刹车齿条传动连接的刹车驱动单元。与现有技术相比，本装置结构简单，效果明显，在重力势能驱动小车上加装本装置，能成功地起到减速制动效果，达到控制速度的目的；本装置能量利用效率高，加装本装置后的小车相较于传统小车，行驶距离显著增加；本装置可采用3d打印技术生产，零件结构简单，重量低，减轻了小车的整体重量，减少了小车的摩擦阻力；本装置可调性强，可根据赛道实际情况人为设定测速范围，控制小车刹车频率，以找到最优阈值。

技术领域

本实用新型属于机械技术领域，涉及一种重力势能驱动小车的刹车装置，主要应用于行进轴直接传动的无碳小车。

背景技术

重力势能驱动的具有方向自控的无碳小车是一辆由1kg砝码驱动并能够在赛道上识别出障碍物自行避障的机电结合无碳小车。传统的此类小车都是由一级齿轮传动驱动，此传动方式在赛道爬坡阶段一般采用改变绕线轴直径的方法进行爬坡，但是此方法在上坡阶段损耗大量能量。通过采用砝码连接行进轴直接传动的方法，能够增大传动比，使力矩足够保证小车缓慢上坡，但是由此带来的问题是小车在平地部分速度会非常大，能量损失巨大，因此必须引入节能刹车装置，让小车的重力势能得到充分利用。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种重力势能驱动小车的刹车装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

重力势能驱动小车的刹车装置，该装置设置在小车上，所述的刹车装置包括刹车齿条支撑机构、移动设置在刹车齿条支撑机构上的刹车齿条、设置在小车的行进轴上并与刹车齿条相适配的刹车齿轮以及与刹车齿条传动连接的刹车驱动单元，所述的刹车齿条可与刹车齿轮相啮合。

作为优选的技术方案，所述的刹车齿轮及刹车齿条的模数根据小车的机构设计，不低于1模，当模数过低时，轮齿结构强度较低，同时轮齿过于密集，导致刹车不顺畅。

进一步地，所述的刹车齿条支撑机构包括齿条支架以及设置在齿条支架上的限位环，所述的刹车齿条穿过限位环，并可沿限位环轴向移动。

小车的驱动装置通过行进轴驱动车轮旋转，使小车运动，驱动装置包括砝码及连接绳，连接绳一端束于砝码，另一端缠绕在行进轴上，砝码下落时，行进轴上的连接绳解缠，并通过连接绳带动行进轴转动，从而为小车提供动力，使得小车加速行驶。刹车驱动单元用于驱动刹车齿条产生位移，受限位环限制，刹车齿条仅能沿限位环的轴向作往复移动。当小车正常行进时，刹车驱动单元的作用下刹车齿条与刹车齿轮相分离，刹车齿轮跟随行进轴旋转；当小车需要制动时，刹车驱动单元失去对刹车齿条的作用力，使得刹车齿条复位，刹车齿条与刹车齿轮相啮合，限位环阻止刹车齿条跟随刹车齿轮旋转，从而阻止刹车齿轮旋转，进而阻止行进轴旋转，使得车轮停止旋转，连接绳停止解缠，砝码受连接绳牵引停止下落，小车失去动力，此时小车处于减速滑行状态。

齿条支架一方面用于支撑刹车齿条，提高装置的稳定性；一方面用于固定限位环，从而在刹车过程中限制刹车齿条随刹车齿轮旋转，起到辅助刹车的作用。

进一步地，所述的刹车驱动单元包括刹车舵机及舵机摆臂，所述的舵机摆臂的两端分别设有第一连接孔及第二连接孔，所述的第一连接孔与刹车舵机传动连接，所述的第二连接孔与刹车齿条传动连接。

刹车舵机为角度伺服电机，用于驱动舵机摆臂进行摆动，当舵机摆臂向外摆动时，刹车齿条随之向外移动。

进一步地，所述的刹车齿条位于舵机摆臂处的一端并列设有第一沟槽及第二沟槽，所述的第一沟槽位于舵机摆臂及第二沟槽之间。

进一步地，所述的第一沟槽与第二连接孔之间设有柔性绳，并通过柔性绳传动连接。