Тормозное устройство

СООЭ ССВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУбЛИН 5 Ц,щ 1762745 А С 5)1 В 60 Т 1 Д 1 н дп К ПАТЕНТ 34з Б,В.ЬЬ)инссон (Я)944,желез- .твам.надеж"ормозноечныйает круится строй ышени скоередатспыты ю1 О Внешний конец пружины 6 укреплен во вра" щающемся цилиндре 7,а ее внутренний ко" нец закреплен на вращающемся передаточном полом валу 8, который имеет опоры в корпусе 1.Электрический роторный двигатель 9 прикреплен к корпусу и соединен с возмож"з,еввЪ 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 ф 4 напряжение спиральной пружины 6. фьСоосно с передаточным валом 8 уста- (Я новлено вращающееся передаточное коль" цо 12,находящееся в шлицевом эацепле" , нии со шпиндельным кольцом 13, котороезакреплено 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 шение нармозноестичным ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОбРЕП.КИЯМ И ОТНРЬПИПРИ ПЮТ СССР(71) САБ Вабко Холдин(72) Ларс Маттис Севе(57) Изобретение отнонодорожным тормознымЦель изобретения - поности, Электромеханичустройство включает иполый вал 8, который Изобретение относится к тормозным устройствам предпочтительно дляжелезнодорожных вагонов.Цель изобретения - повылежностиНа фиг. 1 изображено тоустройство, вид сбоку с чаразрезом; на фиг. 2 - то же, вариант,выполнения,Тормозное устройство имеет корпус1 с крышкой 2 в левой части чертежаи крышкой 3 в правой части. Крышки2 и 3 навинчиваются на корпус 1,Устройство также имеет передающийусилие элемент 4, который может перемещаться в осевом направлении от"носительно корпуса 1, Корпус 1 и эле"мент 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. тящий момент, например, ной пружины 6 и шпиндел разующий момент в осево приложения тормоза, Меж и шпинделем 14 имеется механизм, содержащий вн ную пружину 15, управля вал 16 и внутреннюю эап ну 17, Управляющий двиг единен с валом 16 для в в любом направлении, Ва с прунинами 15, 17 для открыванием и эапирание 2 ил. от спираль, преоб" усилие для у валом 8 правляющий шнюю запорщий полый рную пружитель 20 соащения его 16 соединен правления их4 з.п.ф-лы,627454 17 механизма, состоящего из трех концентрических элементов; внешней цилиндрической запорной пружины 15, управляющего полого вала 16 и внутренней цилиндрической запорной пру жины 17.Внешний конец управляющего полого вала 16 выполнен с зубчатым вен 13, находящимся в зацеплении с соо 5цом101512025ЗО3550555055 ветствующим зубчатым колесом на вра" щающемся валу 19 реверсивного электродвигателя 20, закрепленного накрышке 3. Вал 19 электродвигателя20, которым является двигатель постоянного тока или шаговый двигатель оснащен диском 21, взаимодействующим с неподвижным ярмом 22, Диск 21 имеет периферийные управляющие средприкреплен к передающему усилие элементу. Шариковая гайка 24, которая совместно с шариковым винтовым шпинделем 14 образует шариковый ходовой 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 шпинделя14 на чашку 26,Эластичный диск 28 (из резины или контакт с эластичным диском 28, Благодаря этой конструкции, в которойвоспринимающая усилие поверхностьдатчика 29 меньше площади чашки 26,только часть всего усилия от шпимде" ля 14 передается на датчик 29, который должен передавать электрический сигнал, зависящий от приложенного 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 восновном служит для предотвращениявращения передаточного вала 8 относительно корпуса в одном направства, например, отверстия, которые подсчитывает ярмо 22 и тем самым .управляет вращением электродвигателя 20,Передающий усилие полый вал 23 винт, прикреплена без возможностивращения к передающему усилие валу23. Шпиндель 14 внутри передающего подобного материала) вложен междучашкой 26 и крышкой 3. Датчик давления 29 размещен в крышке 3, имея ленни. Она ограничена по оси и еелевый конец зацеплен на передаточ"ном валу 8, Большая часть пружины 15размещена так, что ее внешняя по"верхность касается соосных внутренних цилиндрических поверхностей вала8 и корпуса 1. Несколько витков пружины 15 имеют меньший диаметр и ихвнутренняя поверхность касаетсявнешней поверхности цилиндрическогоуправляющего вала 16.Внутренняя запорная пружина 17в основном служит для передачивращательного движения в одном направлении между передаточным полымвалом 8 и передаточным кольцом 12,а также является средством передачивращательного движения в другом направлении между управляющим полымвалом 16 и передаточным кольцом 12,Внутренняя поверхность запорной пружины 17 касается внешних соосныхцилиндрических поверхностей пере"даточного полого вала 8 и передаточного кольца 12, Правый конецпружины 17 сцеплен с передаточнымкольцом 12, в то время как ее левыйконец имеет направленный вверх уча"сток 30, цепляющийся за осевойвыступ 31 на левом конце управляющего полого вала 16.Принцип действия конструкции, описанной выше, таков. Предположим,что спиральная пружина 6 напряженаили закручена электрическим двигателем 9 и вращение последнего (т.е.двигателя) предотвращается пружиной 11, тогда передаточный полый вал8 находится под действием большогомомента, задающего вращение в одномугловом направлении. Однако полыйвал 8 нормально блокирован противповорота его в этом направлениипружиной 15,Вращение управляющего пологовала 16 происходит посредством управляющего электродвигателя 20, однако есть возможность открыть внешнюю запорную пружину 15, т.е. повернуть ее в направлении, противоположном направлению блокировкипосредством пружинных витков, нахо"дящихся в сцеплении с управляющимполым валом 16. В результате этогопередаточный вал 8 способен вращаться под действием спиральной пружины6, пока пружина 15 вновь не сцепитвал 8 с корпусом 1. Вращательное5 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 шарико вым 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 сти чертежа.Передаточный вал 8 способен вращаться (для передачи своего момента передаточному кольцу 12 через внутреннюю запорную пружину 17) лишь настолько,насколько управляющий вал 16 поворачивается управляющим двигателем 20 в неблокируемом направлении для пружины 15Кроме того, управляющий вал 16 сам по себе не испытывает мо 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 тормозящегоэлемента) и весь тормозной узел (в котором размещено тормозное устройство) выходит из состояния, когда тор 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-. 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, противо" положном 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. 6Сцепление между осевым выступом31 управляющего полого вала 16 и на-,правленного вверх участка 30 пружины17 не позволяет последней (т.е.пружине) препятствовать повороту пере. даточного кольца 12 под действиемусилия, преобразованного из осевогоусилия гайки 24 во вращательноеусилие шпинделя 14, но только настолько, насколько поворачиваетсяуправляющий полый вал 16, Во времяэтого вращения передаточный вал 8,все время находящийся под действиеммомента от спирал ьной пружины 6, освобождается от действия пружины 15,находящейся в сцеплении с корпусом 1.Следует отметить, что вращательноедвижение передаточного кольца 12соответствует вращению управляющегополого вала 16 и что практически нетребуется момента для вращения последнего от управляющего двигателя20, требуется всего лищь момент дляпреодоления противодействия внутренней запорной пружины 17.Во время второго шага освобождающего хода на передаточное кольцо непередается момент от тормозного узлачерез шпиндель 14. Чтобы установитьтребуемый зазор между тормозным диском и тормозными колодками в тормозном узле необходимо другое вращающее усилие к передаточному кольцу12 для отвода тормозных колодок оттормозного диска, Это вращающееусилие (сравнительно незначительное)исходит от управляющего двигателя 20.При его дальнейшем вращении в направлении освобождения его угловое движение передается на передаточноекольцо 12 и через прукину 17. Однакопо-прежнему передаточный вал 8 удерживается от вращения внешней запорнойпружиной 14,Электронная система (не показана)имеет основной функцией питание электродвигателя 9 и управляющего двигателя 20 электрической энергией и уп 1равление их работой следующим образом.единственной функцией электродвигателя 9 является питание накопителя вформе спиральной пружины 6 энергией, поддержание пружины 6 в напряженном состоянии. Этот двигательработает прерывисто.Система спроектирована таким образом, что двигатель 9 включается:когда по какой"либо причине системаг5 10 15 Ю 20 25 30 35 46 обесточена и после запуска управляющего двигателя 20.С другой стороны, двигатель 9отключается, когда ток двигателядостигает 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 приложенияосуществляется вращением управляющего вала 16 управляющим двигателем20 в определенном направлениинаправлении приложения,Когда датчик давления 29 показы"вает, что достигнуто заданное тормозное 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 угловоедвижение передаточному кольцу 12 отпередаточного полого вала 8 черезвнутреннюю запорную пружину 17.После двух оборотов управляющегодвигателя 20 в направлении прило"жения, которые. подсчитывают диск 21и ярого 22, запускается электрический двигатель 9, предварительноотключенный.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 слабоепротиводействие (2 кН) шпинделя 14.После достижения этого показания управляющий двигатель 20 получает воэможность сделать еще несколько обо"ротов, которые подсчитывают диск 21и ярмо 22, чтобы создать заданныйзазор между тормозными колодками итормозным диском в тормозном узле.Возможны многочисленные модиф 1 ка"ции варианта осуществления (см.фиг. 1)и описанного со ссылками на него,Электрический двигатель 9 можетзанимать другое положение, если, например, требуется уменьшить длинуустройства и его даже можно заменитьна другое средство для подачи энергии на спиральную пружину 6, например, на пневматический двигатель илигидравлический цилиндр, возложив нанего функцию постоянного поддержания спиральной пружины 6 под значительным напряжением. Также спиральную пружину 6 мскно заменить на пружину другого вида или на другое сред-.ство накопления энергии,Левый конец внутренней запорнойдружины 17 может иметь такую же конструкцию, как правый конец внешнейзапорной пружины 15.Второй вариант осуществления иэоб"ретения (см.фиг.2) имеет много сход .ных черт с первым (см.фиг. 1), в тоже время основное различие находитсяв управляющей системе тормозногоустройства.Конструкция включает корпус 32,крышку 33, передающий усилие элемент 34, крепежные детали 35, спиральную пружину 36, цилиндр 37 сзубчатым венцом 38, передаточный полый вал 39, электрический двигатель 40, запорную пружину 41, пере"даточное кольцо 42, шпиндельное кольцо 43, шпиндель 44, передающий усилие полый вал 45, шариковую гайку46, радиальный шариковый подшипник47 чашку 48, шариковый подшипник49, эластичный диск 50 и датчик 51давления.В этом случае шпиндель 44 удлинени оснащен диском 52, взаимодействующим с неподвижным ярмом 53,Как и в первом варианте имеютсявнешняя 54 и внутренняя 55 задорныепружины,1Внешняя запорная пружина 54 е напряженном состоянии размещена так,что ее внешняя поверхность касаетсявнутренних соосных цилиндрическихповерхностей передаточного вала 39и корпуса 32, Внутренняя запорнаяпружина 55 в напряженном состояниикасается внутренней поверхности внешних соосных цилиндрических поверхностей передаточного полого вала 39 ипередаточного кольца 42,Первое сцепное кольцо 56 не вращается, но способно перемещаться пооси, будучи сцепленным с правым концом внешней запорной пружины 54. Кольцо 56 может сцеп яться с неподвижнымвыступом 57 корпу а 32, образуя сним зубчатую муфту.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 Ь 1 и 62 втулка 63 имеет цилиндрическую ка навку, ширина которой несколько больше расстояния между упорными кольцами 61, 62. Каждая кромка этой канав" ки приспособлена для взаимодействия с соответствуоцим 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. 30Предположим, 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 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 посредствомзубчатого зацепления связан с валомроторного электродвигателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения надежности, оид снабжено двумя фрикционными муфтамидля 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 ипередаточное 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 эле" 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 изобретения17627 муфтами включает в себя управляющий по- лый вал кинематически связанный сВприводом и установленный концентрич но пружинам муфт, при этом. один конец пружинй первой муфты закреплен на полом валу, витки на противоположном ее конце выполнены с меньшим диаметром, чем в средней части, обеспечивающим их установку с на О тягом на наружной поверхности.управляющего полого вала, а витки средней части указанной пружины при: фиксировании передаточного полого вала расположены в контакте с внутренними цилиндрическими поверхно" стями передаточного полого вала и корпуса, а пружина второй муфты размещена между внутренней пойерх" ностью управляющего полого вала и наружными цилиндрическими поверхностями передаточного полого вала. и передаточного кольца, один конец указанной пружины закреплен в передаточном кольце., а другой отогнут 23 для замыкания витков указанной. пружины с упомянутыми цилиндрическими поверхностями передаточного полого . 45 12вала 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 приводуправляющего полого вала выполненв виде реверсивного электродвигателя,4. Устройство по п.3, о т л и -.ч а ю щ е е с я тем, что .оно снаб-,жено датчиком осевого давления нашпиндель 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 включает в себя ус":тановленную в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения втулку с диском, расположенным между, двумя электромагнитами иэлементами для запирания концов пружин муфт.Составитель С.МакаровТехред И.Иоргентал Коррек акто Малюкова еиеЗака ИИИП ГКНТ СС зводстаецк-испатяьскпш комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 10 8 Тираж 57сударстнснного комитета по иэобрет 113)15, Москва, Ж, РаушсЭа