Тормозное устройство

 

Изобретение относится к железнодорожным тормозным устройствам. Цель изобретения - повышение надежности . Электромеханическое тормозное устройство включает передаточный полый вал 8, который испытывает крутящий момент, например, от спиральной пружины 6 и шпиндель 1, преобразующий момент в осевое усилие для приложения тормоза. Между валом 8 и шпинделем 1А имеется управляющий механизм, содержащий внешнюю запорную пружину 15, управляющий полый вал 16 и внутреннюю запорную пружину 17. Управляющий двигатель 20 соединен с валом 16 для вращения его в любом направлении. Вал 16 соединен с пружинами 15, 17 для управления их открыванием и запиранием. з.п.ф-лы, 2 ил.

COOS ССВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИН

К IlATEHTY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОбРЕП.:КИЯМ И ОЧНРЬПИЛМ

ПРИ ПЮТ СССР (21} 4613989/11 (22) 07.04.89 (46) 15.09.92. Бюл. М 34 (71) САБ Вабко Холдингз Б.В.(NL} (72) Ларс Маттис Северинссон {SE) (56) Патент США и 3280944, кл. 188-171, 1966. (54) ТОРМОЗНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к железнодорожным тормозным устройствам.

Цель изобретения - повышение надежности. Электромеханическое тормозное устройство включает передаточный полый вал 8, который испытывает круИзобретение относится к тормозным устройствам предпочтительно для железнодорожных вагонов.

Цель изобретения - повышение наl лежности

На фиг. 1 изображено тормозное устройство, вид сбоку с частичным разрезом; на фиг. 2 - то же, вариант. выполнения.

Тормозное устройство имеет корпус с крышкой 2 в левой части чертежа и крышкой 3 в правой части. Крышки

2 и 3 навинчиваются на корпус 1.

Устройство также имеет передающий усилие элемент 4, который может перемещаться в осевом направлении от» носительно корпуса 1. Корпус 1 и элемент имеют крепежные части 5 для монтажа устройства. Перемещение элемента 4 влево в плоскости чертежа влечет приложение тормозного усилия.

Мощная спиральная аккумулирующая пружина 6 размещена в корпусе 1.

2 трщий момент, например, от спиральной пружины 6 и шпиндель 14, преобразующий момент в осевое усилие для приложения тормоза. Между валом 8 и шпинделем 14 имеется управляющий механизм, содержащий внешнюю запорную пружину 15, управляющий полый вал 16 и внутреннюю запорную пружину 17, Управляющий двигатель 20 соединен с валом 16 для вращения его в любом направлении. Вал 16 соединен с пружинами 15, 17 для управления их открыванием и эапиранием. 4 з.п.ф-лы, 2 ил.

Ф

I» О

Внешний конец пружины 6 укреплен во вращающемся цилиндре 7,а ее внутренний конец закреплен на вращающемся передаточном полом валу 8, который имеет опоры в корпусе 1.

Электрический роторный двигатель 9 прикреплен к корпусу и соединен с воэможмаваг ностью передачи мощности с зубчатым венцом 10 цилиндра 7.Одностороннее сцепление посредством, например, запорной пру- О жины 11 позволяет цилиндру 7 вращаться ЬЭ только в направлении, обеспечивающем напряжение спиральной пружины 6. фь

Соосно с передаточным валом 8 уста- (Я новлено вращающееся передаточное кольцо 12,находящееся в шлицевом эацепле", нии со шпиндельным кольцом 13, которое закреплено на вращающемся шпинделе 14.

Передача вращающегося усилия между передаточным валом 8 и передаточным кольцом 12 (и, следовательно, шпинделем 14 через шпинлельное кольцо 13) осуществляется посредством

1762745 механизма, состоящего из трех концентрических элементов: внешней цилиндрической запорной пружины 15, управляющего полого вала 16 и внутренней цилиндрической запорной пружины 17.

Внешний конец управляющего полого вала 16 выполнен с зубчатым венцом

13, находящимся в зацеплении с соответствующим зубчатым колесом на вращающемся валу 19 реверсивного электродвигателя 20, закрепленного на крышке 3. Вал 19 электродвигателя

20, которым является двигатель постоянного тока или шаговый двигатель, оснащен диском 21, взаимодействующим с неподвижным ярмом 22. Диск 21 имеет периферийные управляющие средства, например, отверстия, которые 20 подсчитывает ярмо 22 и тем самым .управляет вращением электродвигателя 20.

Передающий усилие полый вал 23 прикреплен к передающему усилие эле- 25 менту. Шариковая гайка 24, которая совместно с шариковым винтовым шпинделем 14 образует шариковый ходовой винт, прикреплена без возможности вращения к передающему усилие валу З0

23. Шпиндель 14 внутри передающего усилие вала 23 опирается на радиаль" ный шариковый подшипник 25 и внутри воспринимающей усилие чашки 25 опирается на шариковый подшипник 27.

Этот подшипник также передает нап" равленные по оси усилия от шпинделя

14 на чашку 26, Эластичный диск 28 (из резины или подобного материала) вложен между щ чашкой 26 и крышкой 3. Датчик давления 29 размещен в крышке 3, имея контакт с эластичным диском 28. Благодаря этой конструкции, в которой воспринимающая усилие поверхность датчика 29 меньше площади чашки 26, только часть всего усилия от шпинделя 14 передается на датчик 29, который должен передавать электрический сигнал, зависящий от приложен- 50 ного к нему усилия.

Ниже описано взаимодействйе различных частей, в частности двух запорных пружин 15 и 17 и управляющего полого вала 16.

Внешняя запорная пружина 15 в основном служит для предотвращения вращения передаточного вала 8 относительно корпуса в одном направ4 ленни. Она ограничена по оси и ее левый конец зацеплен на передаточ" ном валу 8. Большая часть пружины 15 размещена так, что ее внешняя поверхность касается соосных внутрен« них цилиндрических поверхностей вала

8 и корпуса 1. Несколько витков пружины 15 имеют меньший диаметр и их внутренняя поверхность касается внешней поверхности цилиндрического управляющего вала 16.

Внутренняя запорная пружина )7 в основном служит для передачи вращательного движения в одном направлении между передаточным полым валом 8 и передаточным кольцом 12, а также является средством передачи вращательного движения в другом направлении между управляющим полым валом 16 и передаточным кольцом 12.

Внутренняя поверхность запорной пружины 17 касается внешних соосных цилиндрических поверхностей передаточного полого вала 8 и передаточного кольца 12. Правый конец пружины 17 сцеплен с передаточным кольцом 12, в то время как ее левый конец имеет направленный вверх уча" сток 30, цепляющийся за осевой выступ 31 на левом конце управляющего полого вала 16.

Принцип действия конструкции, описанной выше, таков. Предположим, что спиральная пружина 6 напряжена или закручена электрическим двигателем 9 и вращение последнего (т.е. двигателя) предотвращается пружиной 11, тогда передаточный полый вал

8 находится под действием большого момента, задающего вращение в одном угловом направлении. Однако полый вал 8 нормально блокирован против поворота его в этом направлении пружиной 15.

Вращение управляющего полого вала 16 происходит посредством управляющего электродвигателя 20, однако есть возможность открыть внешнюю запорную пружину 15, т.е. повернуть ее в направлении, противоположном направлению блокировки посредством пружинных витков, камодящихся в сцеплении с управляющим полым валом 16. В результате этого передаточный вал 8 способен вращаться под действием спиральной пружины

6, пока пружина 15 вновь не сцепит вал 8 с корпусом 1. Вращательное

5 17627 движение передаточного вала 8 соответствует движению управляющего вала 16. Во время этого углового движения внутренняя запорная пружина

17, учитывая блокируемое ею направление, передает угловое движение и момент на передаточное кольцо 12.

Момент, переданный на передаточное кольцо 12, преобразуется шариковым винтовым шпинделем 14 в осевое усилие шариковой гайки 24, передаваемое через вал 23 к элементу 4. Ход приложения или движение приложения (тормоза) направлено влево в плоско- 1 сти чертежа.

Передаточный вал 8 способен вращаться (для пе, едачи своего момента передаточному кольцу 12 через внутреннюю запорную пружину 17) лишь настоль-20 ко,насколько управляющий вал 16 поворачивается управляющим двигателем 20 в неблокируемом направлении для пружины 15. Кроме того, управляющий вал 16 сам по себе не испытывает мо- 25 мента передаточного вала 8 и только незначительный момент необходим для преодоления сопротивления запорной пружины 15 от управляющего вала 16.

Освобождающий ход или движение 30 передающего усилие элемента 4 и вала

23 вправо на плоскости чертежа можно разбить на два шага: первый шаг, во время которого элемент 4 и вал 23 подвергаются действию возвращающей силы вправо от тормозного диска (или другого непоказанного тормозящего элемента) и весь тормозной узел (в котором размещено тормозное устройство) выходит из состояния, когда тор- 40 мозные колодки едва отходят от тормозного диска, сводя к нулю возвратную силу, и второй шаг, когда тормоз-. ные колодки отходят от тормозного диска на заданное расстояние, кото-. 4g рое в данной области техники называют зазором.

Для совершения движения в направлении освобождения вала 8 во время первого шага, управляющий полый вал

16 вращается в направлении, противоположном направлению движения во время шага стопорения вала 8. Это вращение не блокируется витками внешне запорной пружины 15, сцепленной с управляющим валом 16, так как он вращается в направлении ослабления нажима на него запорной пружины 15.

6

Сцепление между осевым выступом

31 управляющего полого вала 16 и на-, правленного вверх участка 30 пружины

17 не позволяет последней (т.е.пружине) препятствовать повороту пере . даточного кольца 12 под действием усилия, преобразованного из осевого усилия гайки 24 во вращательное усилие шпинделя 14, но только настолько, насколько поворачивается управляющий полый вал 16. Во время этого вращения передаточный вал 8, все время находящийся под действием момента от спирал ьной пружины 6, освобождается от действия пружины 15, находящейся в сцеплении с корпусом 1.

Следует отметить, что вращательное движение передаточного кольца 12 соответствует вращению управляющего полого вала 16 и что практически не требуется момента для вращения последнего от управляющего двигателя

20, требуется всего лишь момент для преодоления противодействия внутренней запорной пружины 17.

Во время второго шага освобождающего хода на передаточное кольцо не передается момент от тормозного узла через шпиндель 14. Чтобы установить требуемый зазор между тормозным диском и тормозными колодками в тормозном узле необходимо другое вращающее усилие к передаточному кольцу

12 для отвода тормозных колодок от тормозного диска, Это вращающее усилие (сравнительно незначительное) исходит от управляющего двигателя 20.

При его дальнейшем вращении в направлении освобождения его угловое движение передается на передаточное кольцо 12 и через прукину 17. Однако по-прежнему передаточный вал 8 удерживается от вращения внешней запорной пружиной 14.

Электронная система (не показана) имеет основной функцией питание электродвигателя 9 и управляющего двигателя 20 электрической энергией и упI равление их работой следующим образом.

Единственной функцией электродвигателя 9 является питание накопителя s форме спиральной пружины 6 энергией, поддержание пружины 6 в напряженном состоянии. Этот двигатель работает прерывисто.

Система спроектирована таким образом, что двигатель 9 включается: когда по какой-либо причине система

1762745

SS обесточена и после запуска управляющего двигателя 20.

С другой стороны, двигатель 9 отключается, когда ток двигателя достигает предопределенного значения, означающего нагруженность спиральной пружины 6.

Управляющий двигатель 20 и управляющий вал 16, связанный с ним, ра" ботают как сервомеханизм для шпинделя 14, Как описано выше, ход приложения осуществляется вращением управляющего вала 16 управляющим двигателем

20 в определенном направлениинаправлении приложения, Когда датчик давления 29 показы" вает, что достигнуто заданное тормоз ное усилие (противодействие шпинделя 14), переданное на датчик 29 через шпиндельное кольцо 13, шариковый подшипник 27, чашку 26 и элас" тичный диск 28, управляющий двига" . тель 20 отключается. Это означает, что больше не передается угловое движение передаточному кольцу 12 от передаточного полого вала 8 через внутреннюю запорную пружину 17.

После двух оборотов управляющего двигателя 20 в направлении приложения, которые. подсчитывают диск 21 и ярого 22, запускается электрический двигатель 9, предварительно отключенный.

Освобождающий ход с другой стороны осуществляется вращением управляющего двигателя 20 в противоположном направлении - направлении освобождения.

Это вращение управляющего двигателя 20 происходит до тех пор, пока датчик не покажет очень слабое противодействие (2 кН) шпинделя 14.

После достижения этого показания управляющий двигатель 20 получает воэможность сделать еще несколько обо" ротов, которые подсчитывают диск 21 и ярмо 22, чтобы создать заданный зазор между тормозными колодками и тормозным диском s тормозном узле.

Возможны многочисленные модиф 1кации варианта осуществления (см.фиг. 1) и описанного со ссылками на него.

Электрический двигатель 9 может занимать другое положение, если, например, требуется уменьшить длину устройства и его даже можно заменить на другое средство для подачи энер5

2S

40 гии на спиральную пружину 6, например, на пневматический двигатель или гидравлический цилиндр, возложив на него функцию постоянного поддержания спиральной пружины 6 под значительным напряжением. Также спиральную пружину 6 мс кно заменить íà пружину другого вида или на другое сред-ство накопления энергии.

Левый конец внутренней запорной пружины 17 может иметь такую же конструкцию, как правый конец внешней запорной пружины 15.

Второй вариант осуществления иэоб" ретения (см.фиг.М) имеет много сход ных черт с первым (см.фиг. 1), .в то же время основное различие находится в управляющей системе тормозного устройства.

Конструкция включает корпус 32, крышку 33, передающий усилие элемент 34, крепежные детали 35, спиральную пружину 36, цилиндр 37 с зубчатым венцом 38, передаточный полый вал 39, электрический двигатель 40, запорную пружину 41, передаточное кольцо 42, шпиндельное кольцо 43, шпиндель 44, передающий усилие полый вал 45, шариковую гайку

46, радиальный шариковый подшипник

47, чашку 48, шариковый подшипник

49, эластичный диск 50 и датчик 51 давления.

В этом случае шпиндель 44 удлинен и оснащен диском 52, взаимодействующим с неподвижным ярмом 53.

Как и в первом варианте имеются внешняя 54 и внутренняя 55 запорные пружины, I

Внешняя запорная пружина 54 в напряженном состоянии размещена так, что ее внешняя поверхность касается внутренних соосных цилиндрических поверхностей передаточного вала 39 и корпуса 32. Внутренняя запорная пружина 55 в напряженном состоянии касается внутренней поверхности внешних соосных цилиндрических поверхностей передаточного полого вала 39 и передаточного кольца 42.

Первое сцепное кольцо 56 не вращается, но способно перемещаться по оси, будучи сцепленным с правым концом внешней загорной пружины 54. Кольцо 56 может сцеп"яться с неподвижным выступом 57 корпу а 32, образуя с . ним зубчатую муфту.

1762745

Подобным образом второе сцепное кольцо 58 не вращается, но способно перемещаться по оси, будучи сцепленным с правым концом внутренней запорной пружины 55. Кольцо 58 может сцепляться с выступом 59 передаточного кольца 42, образуя с ним зубчатую .,муфту.

Два сцепных кольца 56 и 58 упруго 10 разводятся до сцепления с соответственными выступами 57 и 59 винтовой пружиной сжатия 60, размещенной между упорными кольцами 61 и 62. Втулка 63 подвижна по оси и имеет радиальную часть в виде диска 64, размещенную в противоположны.:: полях двух электромагнитов 65, укрепленных в корпусе

32. Около двух упорных колец 61 и

62 втулка 63 имеет цилиндрическую ка- 0 навку, ширина которой несколько больше расстояния между упорными кольцами 61, 62. Каждая кромка этой канавки приспособлена для взаимодействия с соответствующим упорным кольцом. 25

В показанном нейтральном положении (когда ни. один из двух электромагни тов 65 не возбужден) обе муфты удерживаются сцепленными пружиной 60 через упорные кольца 61, 62. 30

Предположим, что спиральная пружина 36 напряжена и что необходимо приложение тормоза. Чтобы это осуществить, надо преодолеть блокирующее действие внешней запорной пружины 54 на передаточный полый вал 39. При возбуждении левого электромагнита 65 втулка 63 перемещается влево на фиг.2, позволяя муфте расцепиться и запорной пружине 54 стать ненапряженной, 40 в результате чего она расцепляется с корпусом 32. Момент передается от передаточного полого вала 39 через внутреннюю запорную пружину 55 на передаточное кольцо 42 и на последую. 45 щие части (см.фиг.1).

1. Тормозное устройство, содержащее корпус, в котором установлен с возможностью вращения цилиндр с зубчатым венцом, запорную пружину, установленную между наружной поверхностью цилиндра и стенкой корпуса и обеспечивающую воэможность вращения цилиндра только в одном направлении, спиральную аккумулирующую пружину, соединенную одним концом со стенкой цилиндра, а другим - с передаточным полым валом, пропущенным через полость цилиндра и кинематически связанным с соосным с ним шпийделем, сопряженным с зафиксированной от вращения гайкой, жестко связанной с передающим усилие элементом, при этом зубчатый венец посредством зубчатого зацепления связан с валом роторного электродвигателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, онд снабжено двумя фрикционными муфтами для фиксирования полого вала относительно корпуса и для передачи вращения полого вала шпинделю и узлом управления указанными муфтами, при этом первая из указанных муфт включает в себя цилиндрическую запорную пружину, предотвращающую вращение полого вала относительно корпуса в направлении приложения тормозного усилия, а вторая муфта - пег, даточное кольцо, кинематически связанное со шпинделем, и цилиндрическую запорную пружину, охватывающую своими витками полый вал и передаточное кольцо.

2..Устройство по п,.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что узел чправления

Приложение тормоза продолжается столько времени, сколько левый we" ктромагнит 65 находится в возбуж" денном состоянии и управляется та" ким же способом, как вращение двига" теля 20 управляющего полого вала 16 в варианте, представленном на фиг.1.

Когда этот магнит. обесточивается, муфта сцепляется, и запорная пружина 54 вновь расправляется до зацепления с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 32, предотвращая дальнейшее вращение передаточного полого вала 39.

Освобождающий ход осуществляется путем возбуждения, например, правого электромагнита 65, в результате чего втулка 63 перемещается вправо (см.фиг.2) и другая муфта расцепляется, Таким образом внутренняя запорная пружина становится ненапря" женной и выходит из блокирующего зацепления с передаточным кольцом 42, которое получает свободу вращения в освобождающем направлении таким же образом, какой описан выше со ссылками на фиг.1.

Формула изобретения

22

21

17627 муфтами включает в себя управляющий по- лый вал кинематически связанный с

1 приводом и установленный концентрич-но пружинам муфт, при этом. один конец пружинй первой муфты закреплен на полом валу, витки на противопо" ложном ее конце выполнены с меньшим диаметром, чем в средней части, обеспечивающим их установку с на- 1О тягом на наружной поверхности.управляющего полого вала, а витки средней части указанной пружины при: фиксировании передаточного полого вала расположены в контакте с внутренними цилиндрическими поверхностями передаточного полого вала и корпуса, а пружина второй муфты размещена между внутренней пойерхностью управляющего полого вала и наружными цилиндрическими поверхностями передаточного полого вала. и передаточного кольца, один конец указанной пружины закреплен в передаточном кольце., а другой отогнут 25 для замыкания витков укаэанной. ïðóжины с упомянутыми цилиндрическими поверхностями передаточного полого .

45 12 вала и передаточного кольца при взаимодействии .с выступом на управляющем долом валу в случае его поворота для размыкания первой муфты.

3. Устройство по п.2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что привод управляющего полого вала выполнен в виде ревврсивного электродвигателя, 4. Устройство no n.3, о т л и -. ч а ю щ е е с я тем, что .оно снаб-, жено датчиком oeesoro давления на шпиндель для отключения реверсивного электродвигателя по достижении заданной величины осевого дввления в случае приложения тормозного усилия.

5. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что узел управления муфтами вксаочает в себя ус-: тановленную в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения втулку с диском, расположенным между, двумя электромагнитами и элементами для запирания концов пружин муфт.

Составитель С.Макаров

Редактор Техред М.Иоргентал Корректор И. Малюкова

«»««»»«»»»«»»»««» «»««»«»» «

Заказ 3Ь68 Тираж 57, Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11(015, Москва, Ж 35, Раушская наб,, д. 4/5

Производствоиiк -и3лат«яьск1 и комбинат "Патент", г.Ужгород, ул . Гагарина, 101