Привод

 

Использование: в качестве тормозного устройства, например для железнодорожного вагона. Сущность изобретения: устройство включает в себя передаточный полый вал 8, который может подвергаться воздействию крутящего момента, для преобразования момента в осевое усилие для включения тормоза. Между передаточным полым валом 8 и шариковым винтом 15 имеется управляющий механизм, содержащий внешнюю запорную пружину 16, управляющий полый вал 17 и внутреннюю запорную пружину 18. Управляющий двигатель 20 соединен с управляющим полым валом для обеспечения его вращения в любом направлении. Управляющий полый вал соединен с запорными пружинами для управления их функцией. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве тормозного устройства, например, для железнодорожного вагона.

Известен привод, содержащий корпус, передаточный полый вал, установленный с возможностью поворота посредством соединенной с ним одним из концов спиральной аккумулирующей пружины, средство управления в виде управляющего привода и связанного с ним управляющего полого вала, концентричного с передаточным полым валом и передаточным элементом для передачи углового движения к тормозному элементу от полого передаточного вала, сцепное средство в виде первой пружины кручения, соединенной одним концом с управляющим валом и контактирующей фрикционно своей боковой поверхностью с корпусом и передаточным полым валом с возможностью расцепления с последним и вращение его в первом направлении вращения управляющего вала на тот же угол, кроме того, вторую пружину, связанную одним из концов с управляющим полым валом и соосно расположенную с передаточным полым валом и передаточным элементом, при этом средство для управления кинематически связано с передаточным полым валом и передаточным элементом с возможностью их соединения при торможении и при вращении передаточного полого вала в первом направлении, а при снятии торможения кинематически связано с указанными элементами с возможностью вращения передаточного элемента во втором противоположном направлении относительно передаточного полого вала, при этом первая пружина кручения установлена с возможностью ее разжатия и поворота передаточного элемента на угол, равный углу поворота полого передаточного вала во втором направлении.

Примение на современных железнодорожных вагонах систем со сжатым воздухом в последнее время сокращается.

Задачей изобретения является повышение надежности срока службы, скорости управления, обеспечение автоматического прекращения передачи тормозящих усилий от силового привода при отключении источника напряжения.

Поставленная задача обеспечивается тем, что в известном приводе передаточный элемент выполнен в виде передаточного кольца, разъемно соединенного с выполненным на тормозном элементе валом, пружина выполнена в виде контактирующей своей боковой поверхностью с передаточным кольцом и передаточным полым валом второй пружины кручения, первый конец которой соединен с управляющим полым валом, а второй с передаточным элементом, второй конец первой пружины соединен с передаточным полым валом с возможностью совместного поворота, а ее конечные витки со стороны первого конца установлены с фрикционным контактом своей внутренней боковой поверхностью в управляющим валом, при этом привод снабжен дополнительным приводом для закручивания спиральной пружины и соединен с ее вторым концом, а вторая пружина установлена с возможностью расцепления ее боковой поверхности с передаточным кольцом при вращении управляющего полого вала во втором направлении передаточного кольца на угол, равный углу поворота управляющего полого вала.

Управляющий привод выполнен в виде управляющего двигателя, соединенного с управляющим полым валом с возможностью его вращения в обоих направлениях. Привод снабжен датчиком давления, установленным с возможностью отключения управляющего двигателя при его вращении в первом направлении. Датчик давления выполнен с возможностью управления двигателем при его вращении во втором направлении на заданный угол, соответствующий заданному зазору, при котором осевое усилие равно нулю.

Сцепное устройство выполнено в виде запорной пружины, установленной с возможностью обеспечения вращения передаточного вала двигателя в одном первом направлении.

Двигатель кинематически соединен с управляющим полым валом с возможностью его вращения в обоих направлениях, при этом привод снабжен односторонней муфтой, связанной с передаточным полым валом с возможностью его вращения в одном первом направлении.

Сцепное устройство может быть выполнено в виде внешней запорной пружины, установленной с возможностью предотвращения вращения передаточного полого вала в первом направлении, а управляющий привод выполнен с возможностью взаимодействия с внешней и второй внутренней запорной пружиной в виде двух электромагнитов и управляющего элемента, установленного с возможностью перемещения по оси под их действием и расцепления концов запорных пружин с корпусом или с передаточным кольцом соответственно для вращения передаточного полого вала в первом направлении или передаточного кольца во втором направлении.

На фиг.1 3 приведены варианты осуществления привода.

Электромеханическое тормозное устройство, как показано на фиг.1, имеет корпус 1 с пружинной крышкой 2, и крышкой механизма 3. Крышки 2 и 3 навинчиваются на корпус 1. Устройство также оснащено передающим усилие элементом 4, который способен совершать осевые перемещения относительно корпуса 1. Корпус 1 и элемент 4 оснащены приспособлениями 5 для монтажа устройства, например, в известный калибр дискового тормоза железнодорожного вагона. (Подобное расположение тормоза не показано на чертеже, но достаточно хорошо известно специалистам в данной области техники). Таким образом, перемещение элемента 4 влево (на чертеже) повлечет включение тормоза.

Мощная спиральная пружина, или часовая пружина 6 размещена в корпусе 1. Внешний конец пружины 6 закреплен на вращающемся валу двигателя 7 и ее внутренний конец на вращающемся передаточном пустотелом валу 8, который опирается на опоры в корпусе 1.

Электродвигатель скреплен с корпусом 1. Он соединен с возможностью передачи вращения с зубчатым колесом 7 на валу двигателя 7. Однонаправленное сцепление, подобное запорной пружине 12, разрешает валу двигателя 7 вращаться только в направлении сжатия спиральной пружины 6.

Соосным с пустотелым валом 8 является вращающееся передаточное кольцо 13, имеющее шлицевое соединение со шпиндельным кольцом 14, которое закреплено на вращающемся шпинделе 15.

Передача вращающего усилия между передаточным пустотелым валом 8 и передаточным кольцом 13 (и, следовательно, шпинделем 15 через шпиндельное кольцо 14)осуществляется механизмом, состоящим из трех концентрических элементов, а именно: внешней запорной пружины 16, управляющего вала 17 и внутренней запорной пружины 18.

Внешний конец или конец, который показан в левой части фиг.1, управляющего вала 17 снабжен зубчатым колесом 17¹, находящимся в сцеплении с сопряженными зубчатыми колесами на вращающемся валу двигателя 19 управляющего электродвигателя 20, закрепленного на крышке механизма 3. Вал 19 электродвигателя 20, которым может быть, предпочтительно постоянного тока или шаговый двигатель, оснащен диском 21, взаимодействующим с фрикционным ярмом 22. Диск 21 имеет периферическое управляющее устройство, например, отверстия для соединения ярмом 22 с целью управления вращением управляющего двигателя 20.

Передающий усилие вал 23 закреплен на передающем усилие элементе 4. Шариковая гайка 25, которая совместно с шариковым винтовым шпинделем 15 образует шариковый винт, закреплена без возможности вращения на передающем усилие валу 23. Шпиндель 15 крепится внутри передающего усилие вала 23 посредством радиально шарикового подшипника 26 и внутри воспринимающей усилие чашки 27 посредством шарикового подшипника 28. Этот подшипник также передает осевые усилия от шпинделя 15 на чашку 27.

Эластичный диск 30 (из резины или подобного материала) помещен между воспринимающей усилие чашкой 27 и крышкой механизма 3. Преобразователь давления 31 размещен в крышке 3 так, что контактирует с эластичным диском 30. Благодаря этой конструкции, при которой датчик 31 воспринимает нагрузку значительной меньшей площадью, чем площадь воспринимающей усилие чашки 27, только часть полного шпинделя 15 передается на преобразователь давления 31, который может быть любого вида и передавать электрический сигнал, зависящий от приложенного к нему давления или усилия.

Ниже описано взаимодействие между различными частями, в частности, между двумя запорными пружинами 16 и 18 и управляющим валом 17.

Внешняя запорная пружина 16, которую можно назвать прижимной пружиной, в основном служит для предотвращения проворачиваний передаточного полого вала 8 относительно корпуса 1 в одном из направлений. Как проиллюстрировано, она сжата по оси и ее левый конец замкнут на передаточном полом валу 8. Большая часть пружины 16 размещена так, что ее внешняя поверхность касается коаксиальных цилиндрических внутренних поверхностей полого вала 8 и корпуса 1. Несколько витков запорной пружины 16 имеют меньший диаметр и своей внутренней поверхностью касаются внешней поверхности цилиндрического управляющего полого вала 17.

Внутренняя запорная пружина 18, которую также можно назвать освобождающей пружиной, в основном служит для передачи вращательного движения в одном направлении между передаточным полым валом 8 и передаточным кольцом 13, а также является средством для передачи вращательного движения в другом направлении между управляющим полым валом 17 и передаточным кольцом 13, как разъясняется ниже.

Внутренняя поверхность запорной пружины 18 контактирует с коаксиальными внешними поверхностями передаточного полого вала 8 и передаточного кольца 13. Правый конец пружины 18 замкнут на передаточном кольце 13, в то время как левый конец имеет выступающий вверх наконечник 18, который сцепляется с осевым выступом 17¹¹ на левом конце управляющего полого вала 17.

Принцип действия описанного механизма следующий. Предположим, что спиральная пружина 6 напряжена или заведена электродвигателем 10 и обратное вращение первой (т. е. пружины) предотвращает однонаправленное сцепление 12, тогда передаточный полый вал 8 подвержен действию большого крутящего момента в одном направлении. Однако полый вал 8 нормально блокируется против вращения в этом направлении прижимной пружиной 16.

Поворотом управляющего полого вала 17 (с помощью управляющего двигателя 20) тем не менее можно "открыть" внешнюю запорную пружину, или прижимную пружину 16, т. е. повернуть ее в направлении, противоположном направлению блокировки, с помощью пружинных винтов, находящихся в сцеплении с управляющим полым валом 17. Таким образом, передаточный полый вал 8 будет свободно вращаться под действием спиральной пружины 6 до тех пор, когда прижимная пружина 16 вновь не замкнет полый вал 8 на корпус 1. Вращательное движение передаточного полого вала 8 соответствует, другими словами, увеличению управляющего полого вала 17. Во время этого вращательного движения внутренняя запорная пружина 18, учитывая ее направление блокировки, передает вращательное движение и момент на передаточное кольцо 13.

Момент, переданный на передаточное кольцо 13, шариковый шпиндель 15 преобразует в осевое усилие шариковой гайки 25, передающего усилие полого вала 23 и передающего усилие элемента 4. Рабочий ход или прижимное перемещение направлено влево в плоскости чертежа.

Следует заметить, что передаточный полый вал 8 способен вращаться (для передачи своего момента на передаточное кольцо 13 через внутреннюю запорную пружину 18) лишь тогда и настолько, насколько управляющий полый вал 17 поворачивается управляющим двигателем 20 в неблокируемом направлении для пружины 16. Следует также заметить, что управляющий вал 17 сам по себе не воспринимает момент от передаточного полого вала 8 и, что достаточен небольшой момент, чтобы преодолеть противодействие запорной пружины 16, для управляющего полого вала 17.

Освобождающий ход или перемещение передающего усилия элемента 4 и полого вала 23 вправо в плоскости чертежа (после рабочего хода, описанного выше) можно разбить на два шага: первый шаг, во время которого элемент 4 и вал 23 подвергаются действию возвратного усилия вправо от тормозного диска (или другого тормозного элемента) и весь тормозной калибр или узел (в котором размещено тормозное устройство) выходит из состояния, когда тормозные колодки едва отходят от тормозного диска, снижая возвратное усилие до нуля, и второй шаг, во время которого тормозные колодки удаляются от тормозного диска на заданное расстояние, называемое зазором.

Для совершения перемещения в направлении освобождения во время первого шага, названного выше, управляющий полый вал 17 вращают в направлении, противоположном направлению рабочего (прижимного ) хода, описанного выше. Это вращение не блокируется витками внешней запорной пружины 1, находящейся в сцеплении с управляющим полым валом 17, так как второй (т.е. вал) теперь вращается в направлении ослабления нажима на него запорной пружины 16.

Сцепление между основным выступом 17¹¹ управляющего полого вала 17 и направленного вверх наконечника 18¹ внутренней запорной пружины или освобождающей пружины 18 не позволяет последней (т.е. пружине) препятствовать повороту передаточного кольца 13 под действием усилия, преобразованного из осевого усилия гайкой 25 во вращательное усилие шпинделя 15, но только настолько, насколько поворачивается управляющий полый вал 11. Во время этого вращения передаточный полый вал 8, все время находящийся под действием момента спиральной пружины 6, предотвращается от вращения внешней запорной пружины 16, находящейся в зацеплении с корпусом 1.

Следует отметить, что вращательное движение передаточного кольца 17 соответствует перемещению управляющего полого вала 17 и, что практически не требуется для вращения последнего создания момента управляющим двигателем, требуется всего лишь такой момент, который преодолевает противодействие внутренней запорной пружины 18.

Во время второго шага освобождающего хода крутящий момент не передается на передаточное кольцо 13 от тормозного узла через шпиндель 15. Чтобы создать требуемый зазор между тормозным диском и тормозными колодками в тормозном узле, необходимо приложить другое вращающее усилие к передаточному кольцу 13 для отвода тормозных колодок от тормозного диска. Это вращающее усилие, сравнительно незначительное, исходит от управляющего двигателя 20. При дальнейшем вращении его в освобождающем направлении его поворотное перемещение передается на передаточное кольцо 13 через освобождающую пружину 18. Однако по-прежнему передаточный полый вал 8 удерживается от вращения внешней запорной пружиной 16.

Предусмотрена электронно-электрическая система, ассоциированная с механическим устройством, описанным выше. Эта система, которая не проиллюстрирована на чертеже, несет основную функцию, состоящую в питании электродвигателя 10 и управляющего двигателя 20 электроэнергией и управлении их работой следующим образом.

Как можно понять из приведенного выше описания, единственной функцией электрического двигателя 10 является снабжение аккумулятора, имеющего форму спиральной пружины 6, энергией или, другими словами, удерживание пружины 6 под напряжением. Этот двигатель работает прерывисто.

Эта система спроектирована так, что двигатель 10 запускается: 1) когда эта система по какой-либо системе обесточена и 2) после запуска управляющего двигателя 20.

С другой стороны, двигатель 10 отключается, когда ток двигателя достигает определенного значения, означая нагруженность спиральной пружины 6.

Вообще говоря, управляющий двигатель 20 (и ассоциированный с ним управляющий полый вал 17) действует как сервоприводл для шпинделя 15. В различных условиях он выполняет различные функции.

Как описано выше, рабочий (прижимной) ход осуществляется вращением управляющего полого вала 17 управляющим двигателем 20 в определенном направлении направлении приложения.

Когда датчик давления 31 показывает, что требуемое тормозное усилие или, другими словами, противоусилие шпинделя 15, переданное на датчик 31 через шпиндельное кольцо 14, шариковый подшипник 28, воспринимающую усилие чашку 27 и гибкий диск 30, оказывается достигнутым, управляющий двигатель 20 отключается. Это означает, что больше не передается поворотное перемещение передаточному кольцу 13 от передаточного полого вала 8 через внутреннюю запорную пружину 18.

После завершения двух оборотов управляющего двигателя 20 в направлении приложения (тормоза), что определяется диском 21 и ярмом 22, электродвигатель 10 вновь запускается после предыдущего отключения.

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

Это вращение продолжается до тех пор, пока датчик 31 не покажет очень незначительное противодействие шпинделю 15, например, 2 кН. После этого показания управляющему двигателю 20 предоставляется возможность совершить еще несколько оборотов, которые подсчитывают диск 21 и ярмо 22 для создания требуемого зазора между тормозными колодками и тормозным диском узла.

Возможны разнообразные модификации варианта осуществления, проиллюстрированного на фиг. 1 и описанного выше.

Вообще говоря, электрический двигатель 10 может занимать положение, если, например, устройство должно быть более коротким, и его даже можно заменить на некоторое другое средство подачи энергии на спиральную пружину 6, например, на пневматический двигатель или гидравлический цилиндр, возложив на них функцию поддержания достаточного напряжения спиральной пружины 6. Дополнительно, спиральную пружину 6 можно заменить на пружину другого вида или другое средство накопления энергии.

Другие механические компоненты этого механизма, например опоры вращающихся деталей и используемый шариковый винт, могут значительно разниться, что хорошо известно специалистам в данной области.

Более конкретно, левый конец внутренней запорной пружины 18 в альтернативном варианте к тому, который проиллюстрирован и описан, имеет такую же конструкцию, как первый конец внешней запорной пружины 16.

Далее в качестве альтернативной схемы, создающей сигнал, зависящий от осевого усилия, передающего усилие элемента 4 или шпинделя 15, т.е. воспринимающей усилие чашки 27, гибкого диска 30 и датчика давления 31, можно использовать другие средства, например, должным образом приспособленные тензодатчики. Этот сигнал также можно снимать с других деталей тормозного узла.

Второй вариант осуществления настоящего изобретения показан на фиг. 2. Этот вариант имеет много сходных черт с первым, представленным на фиг. 1 и описанным выше, в то же время основное различие находится в управляющей системе тормозного устройства, которое будет подробно описано ниже.

Конструкция и функция каждой из перечисленных ниже частей такие же, что и одноименных частей первого варианта изобретения, и поэтому делается ссылка на приведенное выше описание: корпус 40, пружинная крышка 41, передающий усиление элемент 42, крепежные части 43, спиральная пружина, или часовая пружина 44, вал двигателя 45 с зубчатым колесом 45¹, передаточный полый вал 46, электрический двигатель 47, запорная пружина 48, передаточное кольцо 49, шпиндельное кольцо 50, шпиндель 51; передающий усилие полый вал 52, шариковая гайка 53, радиальный шариковый подшипник 54, воспринимающая усилие чашка 55, шариковый подшипник 56, гибкий диск 57 и датчик давления 58.

В данном случае шпиндель 51 удлинен и оснащен диском 59, взаимодействующим с неподвижным ярмом 60 (таким же образом и для такой же цели, как диск 21 и ярмо 22 в варианте, представленном на фиг. 1).

Как в варианте фиг. 1, имеются внешняя запорная пружина 61 и внутренняя запорная пружина 62, выполняющие такие же функции, что и соответственные запорные пружины 16 и 18 в первом варианте осуществления. Однако способ управления этими запорными пружинами совершенно отличен, как станет ясно из приведенного ниже описания.

Внешняя запорная пружина 61 в направленном состоянии размещена так, что ее внешняя поверхность касается внутренних соосных цилиндрических поверхностей передаточного полого вала 46 и корпуса 40. Внутренняя запорная пружина 62 в напряженном состоянии контактирует внутренней поверхностью с внешними соосными цилиндрическими поверхностями передаточного полого вала 46 и передаточного кольца 49.

Первое сцепное кольцо 63 не вращается, но способно перемещаться по оси, будучи связано с первым концом внешней запорной пружины 61. Кольцо 63 может сцепляться с неподвижным выступом 64 корпуса 40, образуя совместно с ним зубчатую муфту 63-64.

Подобным же образом второе сцепное кольцо 65 не вращается, но способно перемещаться по оси, будучи связано с правым концом внутренней запорной пружины 62. Кольцо 65 может сцепляться с выступом 66 передаточного кольца 49, образуя совместно с ним зубчатую муфту 65-66.

Два сцепных кольца 63 и 65 упруго разводятся до сцепления с соответственными выступами 64 и 66 нажимной винтовой пружиной 67, размещенной между двумя упорными кольцами: первым 68 и вторым 69.

Цилиндрический управляющий элемент 70 подвижен по оси и имеет радиальную часть 71, находящуюся в противоположных полях двух электромагнитов 72, неподвижно закрепленных на корпусе 40. Около двух упорных колец 68 и 69 управляющий элемент 70 имеет цилиндрическую канавку, ширина которой несколько больше расстояния между двумя упорными кольцами 68 и 69. Каждая кромка этой канавки выполнена так, чтобы взаимодействовать с соответственным кольцом определенным образом, о чем сказано ниже. В иллюстрируемом нейтральном положении (когда не возбуждены оба электромагнита 72) обе муфты 63-64 и 65-66 удерживаются сцепленными пружиной 67 (через упорные кольца 68 и 69).

Как уже сказано выше, основная функция варианта, представленного на фиг. 2, совпадает с функцией варианта, представленного на фиг. 1.

Предположим, что спиральная пружина 44 напряжена и, что необходимо включить тормоз. Чтобы выполнить это, надо преодолеть блокирующее действие внешней запорной пружины или прижимной пружины 61 на передаточный полый вал 46. При возбуждении левого электромагнита 72 управляющий элемент 70 движется влево на фиг. 2, позволяя разомкнуться муфте 63-64 и снимая напряжение с запорной пружины 61, в результате чего она выходит из зацепления с корпусом 40. Момент от передаточного полого вала 46 передается через внутреннюю запорную, пружину 62 на передаточное кольцо 49 и на другие части, как это подробно описано со ссылками на фиг. 1.

Включение тормоза продолжается столько, сколько времени остается возбужденным электромагнит 72, который управляется таким же образом, как вращение управляющего вала 17 двигателем 20 в варианте, представленном на фиг. 1. Когда этот электромагнит обесточивается, муфта 63-64 сцепляется и запорная пружина 61 вновь расширяется до сцепления с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 40, предотвращающая любое вращение передаточного вала 46.

Освобождающий ход выполняется посредством возбуждения другого или правого электромагнита 72, в результате чего управляющий элемент 70 перемещается вправо на фиг. 2 и муфта 65-66 расцепляется. Таким образом, внутренняя запорная пружина 62 оказывается ненапряженной и выходит из блокирующего зацепления с передаточным кольцом 49, которое получает свободу вращения в освобождающем направлении таким же образом, как описано со ссылками на фиг.1.

Третий вариант осуществления изобретения представлен на фиг.3. Это электромеханическое тормозное устройство имеет сходные свойства с первым и вторым вариантами, но отличается от них в основном тем, что не имеет каких-либо винтовых пружин для накопления энергии.

Это устройство имеет корпус 80 с левой крышкой 81 и крышкой механизма 82, изображенный на чертеже справа. Крышки 81 и 82 навинчиваются на корпус 80. Устройство также имеет передающий усилие элемент 83, который, как будет объяснено ниже, способен перемещаться по оси относительно корпуса 80. Тормозная колодка закреплена на передающем усилие элемента 83. Тормозное устройство предназначено к монтажу в непосредственной близости от тормозного диска железнодорожного вагона, как это хорошо известно специалистам в данной области техники. Соответственно, перемещение элемента 83 влево (на плоскости чертежа) влечет включение тормоза.

Передаточный полый вал 85 закреплен с возможностью вращения в корпусе. Электрический двигатель 86 закреплен на левой крышке 81. Он соединен с возможностью передачи мощности с передаточным полым валом 85 через посредство увеличенной части 87 вала двигателя 88, шестерни 89, находящейся в зацеплении с передаточным полым валом 85 и односторонней муфтой в форме запорной пружины между увеличенной частью 87 и шестерней 89. Таким образом, передаточный полый вал 85 может вращаться под действием двигателя 87 только в направлении включения тормоза, как станет ясно ниже; вращение двигателя в противоположном направлении не передается на передаточный полый вал 85 по причине наличия односторонней муфты 90.

Соосным с передаточным полым валом 85 является вращающееся передаточное кольцо 91, находящееся в шлицевом зацеплении со шпиндельным кольцом 92, которое закреплено на вращающемся шпинделе 93.

Передача вращающего усилия между передаточным полым валом 85 и передаточным кольцом 91 (и, таким образом, шпинделем 93 через шпиндельное кольцо 92) осуществляется посредством механизма, состоящего из трех концентрических элементов, а именно: внешней запорной пружины 94, управляющего полого вала 95 и внутренней запорной пружины 96.

Внешний конец, или правый конец на фиг.3, управляющего полого вала 95 имеет зубчатое колесо 95¹, сцепленное с зубчатым колесом 97, которое размещено на валу двигателя 88, будучи изготовлено за одно с его увеличенной частью 87. Вал 88, выступающий в левой стороне двигателя 86, оснащен диском, взаимодействующим с неподвижным ярмом 99 и образующим совместно с ним датчиком положения. Этот датчик положения используется для управления двигателем 86 при регулировке зазора, как станет ясно ниже. Посредством зубчатого колеса 97 управляющий полый вал может вращаться под действием электродвигателя 86 в обоих направлениях.

Передающий усилие полый вал 100 соединен с передающим усилие элементом 83. Шариковая гайка 101, которая вместе с шариковым винтовым шпинделем 93 образует шариковый ходовой винт, соединена без возможности вращения с передающим усилие валом 100. Шпиндель 93 удерживается внутри передающего усилия полого вала 100 посредством радиального шарикового подшипника 101А и внутри воспринимающей усилие чашки 102 посредством шарикового подшипника 103, который также передает осевые усилия от шпинделя 93 на чашку 102.

Эластичный диск 104 (из резины или подобного материала) помещен между воспринимающей усилие чашкой 102 и крышкой механизма 82. Датчик давления 105 размещен в крышке 82, имея контакт с эластичным диском 104. Такая конструкция, в которой воспринимающая усилие площадь датчика давления 105 меньше площади, воспринимающей усилие чашки 105, передает только некоторую долю полного усилия от шпинделя 93 на датчик 105, который может быть любой известной конструкции и передает электрический сигнал, зависящий от давления или действующего на него усилия.

Ниже описано взаимодействие различных частей, в частности двух запорных пружин 94 и 96 и управляющего полого вала 95.

Внешняя запорная пружина 94 предотвращает передаточный полый вал 85 от вращения относительно корпуса 80 в одном направлении. Ее левосторонний конец замкнут на передаточном валу 85. Пружина 94 размещена так, что ее внешняя поверхность касается соосных внутренних цилиндрических поверхностей полого вала 85 и корпуса 80.

Внешняя запорная пружина 96 в основном служит для передачи вращательного движения в одном направлении между передаточным полым валом 85 и передаточным кольцом 91, но также является средством передачи вращательного движения в другом направлении между управляющим полым валом 95 и передаточным кольцом 91, как станет ясно из описания ниже. Основная часть пружины 96 размещена так, что ее внутренняя поверхность касается соосных внешних цилиндрических поверхностей передаточного полого вала 85 и передаточного кольца 91, при этом несколько витков пружины 96 слева имеют больший диаметр и их внешняя поверхность сцеплена с внутренней поверхностью цилиндрического управляющего полого вала 95.

Принцип действия устройства, описанного выше, таков. Предположим, что различные части находятся в положениях, показанных на фиг.3, и что электрический двигатель 86 не работает. Чтобы осуществить включение тормоза, включают двигатель 86 для вращения через запорную пружину 90 и шестерню 89 передаточный полый вал 85 в направлении, разрешенном внешней запорной пружиной 94. Во время этого вращательного движения внутренняя запорная пружина 96 благодаря блокируемому ей направлению передает вращательное движение на передаточное кольцо 91.

Электрический двигатель 86 не только вращает передаточный полый вал 85, но также через зубчатое колесо 97 вращает управляющий полый вал 95 по крайней мере с такой же угловой скоростью, как и передаточный вал 85, в результате чего виткам внутренней запорной пружины также сообщается угловое перемещение.

Вращательное движение и момент от электродвигателя 86, переданные на передаточное кольцо 91, преобразуются шариковым винтовым шпинделем 93 в осевое усилие шариковой гайки 101, передающего усилие вала 100 и передающего усилие элемента 83. Рабочий ход или движение направлено на чертеже влево.

Когда двигатель 86 отключается, весь механизм блокируется в достигнутой позиции, и пока не начнется вращение вала двигателя 86 в противоположном направлении, освобождающий ход, описанный ниже, не будет выполняться. Эта блокировка выполняется двумя запорными пружинами 94 и 96.

Освобождающий ход, или движение передающего усилие элемента 83 и вала 100 вправо на фиг.3 (следующий после рабочего хода приложения, описанного выше), можно разбить на два отдельных шага: первый шаг, во время которого элемент 83 и вал 100 подвержены действию возвратного усилия вправо от тормозного диска (или другого тормозного элемента) и который завершается ситуацией, при которой тормозная колодка 84 уже готова отойти от тормозного диска, сводя к нулю возвратное усилие, и второй шаг, во время которого тормозная колодка отведена от тормозного диска на заданное расстояние, в данной области техники именуемое зазором.

Для осуществления перемещения в направлении освобождения во время первого шага, названного выше, управляющий полый вал 95 вращается в направлении, противоположном тому, которое определяет ход включения, описанный выше. Это вращение выполняет электрический двигатель 86 через зубчатое колесо 97. Однако по причине наличия запорной пружины 90 вращение не передается на передаточный вал 85.

Благодаря сцеплению управляющего полого вала 95 с витками внутренней запорной пружины 96 влево на фиг.3, названное выше обратного направления вращение управляющего полого вала 95 открывает запорную пружину 96, позволяя передаточному кольцу 91 вращаться под действием силы, возникающей в результате преобразования осевого усилия гайки 101 во вращающее усилие шпинделя 93, но только настолько, насколько повернется управляющий полый вал 95.

Во время второго шага освобождающего хода момент не передается на передаточное кольцо 91 от тормозной колодки 84 через шпиндель 93. Чтобы создать требуемый зазор между тормозным диском и тормозной колодкой, поэтому необходимо приложить другое вращающее усилие к передаточному кольцу 91 для отвода тормозной колодки 84 от тормозного диска. Это вращающее усилие, которое сравнительно незначительно, исходит от электрического двигателя 86 через посредство зубчатого колеса 97 и управляющего полого вала 95. При возобновленном вращении вала 95 в обратном направлении, или направлении освобождения, это вращательное движение передается на передаточное кольцо 91 через внутреннюю запорную пружину 96. По-прежнему передаточный вал 85 не принимает участия в этом вращательном движении.

Имеется электронно-электрическая система, ассоциированная с описанным выше механическим устройством. Эта система, которая не показана на чертеже, предназначена обеспечивать электродвигатель 86 электрической энергией для вращения в подходящем направлении.

Как сказано выше, ход включения осуществляется вращением электродвигателя 86 и соответственно управляющего полого вала 95 в определенном направлении направлении включения.

Когда датчик давления 105 покажет, что требуемое тормозное усилие или, другими словами, противодействующая сила шпинделя 93, переданная на датчик 105 через передаточное кольцо 92, шариковый подшипник 103, воспринимающую усилие чашку 102 и эластичный диск 104, создано, электродвигатель 86 отключается.

Освобождающий ход, с другой стороны, осуществляется вращением электрического двигателя 86 в противоположном направлении направлении освобождения.

Это вращение электродвигателя 86 продолжается, пока датчик 95 не покажет очень незначительное значение противодействия шпинделя 93. После этого показания электродвигатель имеет возможность совершить еще несколько оборотов, подсчитываемых позиционным датчиком 98, 99, чтобы установить заданный зазор между тормозной колодкой и тормозным диском.

Возможны другие способы управления образованием требуемого зазора. Например, электродвигатель 86 может управляться по времени.

Одна из возможных модификаций силового привода, показанного на фиг.3, состоит в замене управления внутренней запорной пружины 96 посредством электродвигателя 86 через элементы 87, 97 и 95 на управление, показанное на фиг.2, т.е. с помощью электромагнита.

Благодаря этому можно повысить скорость управления. Также, как результат подобной модификации, передача тормозящих усилий от силового привода автоматически прекращается при отключении питающего напряжения, т.е. появляется эффект, который желателен в определенных случаях. Обратная ситуация, т.е. автоматическое включение силового привода при отключении питающего напряжения, может быть создана.

Формула изобретения

1. Привод, содержащий корпус, передаточный полый вал, установленный с возможностью поворота посредством соединенной с ним одним из концов спиральной аккумулирующей пружины, средство управления в виде управляющего привода и связанного с ним управляющего полого вала, концентричного с передаточным полым валом и передаточным элементом для передачи углового движения к тормозному элементу от полого передаточного вала, сцепное средство в виде первой пружины кручения, соединенной одним концом с управляющим валом и контактирующей фрикционно своей боковой поверхностью с корпусом и передаточным полым валом с возможностью расцепления с последним и вращения его в первом направлении вращения управляющего вала на тот же угол, кроме того, вторую пружину, связанную одним из концов с управляющим полым валом и соосно расположенную с передаточным полым валом и передаточным элементом, при этом средство для управления кинематически связано с передаточным полым валом и передаточным элементом с возможностью их соединения при торможении и при вращении передаточного полого вала в первом направлении, а при снятии торможения кинематически связано с указанными элементами с возможностью вращения передаточного элемента во втором противоположном направлении относительно передаточного полого вала, при этом первая пружина кручения установлена с возможностью ее разжатия и поворота передаточного элемента на угол, равный углу поворота полого передаточного вала во втором направлении, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, передаточный элемент выполнен в виде передаточного кольца, разъемно соединенного с выполненным на тормозном элементе валом, пружина выполнена в виде контактирующей своей боковой поверхностью с передаточным кольцом и передаточным полым валом второй пружины кручения, первый конец которой соединен с управляющим полым валом, а второй - с передаточным элементом, второй конец первой пружины соединен с передаточным полым валом с возможностью совместного поворота, а ее конечные витки со стороны первого конца установлены с фрикционным контактом своей внутренней боковой поверхностью с управляющим валом, при этом привод снабжен дополнительным приводом для закручивания спиральной пружины и соединен с ее вторым концом, а вторая пружина установлена с возможностью расцепления ее боковой поверхности с передаточным кольцом при вращении управляющего полого вала во втором направлении передаточного кольца на угол, равный углу поворота управляющего полого вала.

2. Привод по п.1, отличающийся тем, что управляющий привод выполнен в виде управляющего двигателя, соединенного с управляющим полым валом с возможностью его вращения в обоих направлениях.

3. Привод по п.2, отличающийся тем, что он снабжен датчиком давления, установленным с возможностью отключения управляющего двигателя при его вращении в первом направлении.

4. Привод по п.3, отличающийся тем, что датчик давления выполнен с возможностью управления двигателем при его вращении во втором направлении на заданный угол, соответствующий заданному зазору, при котором осевое усилие равно нулю.

5. Привод по п.1, отличающийся тем, что сцепное устройство выполнено в виде запорной пружины, установленной с возможностью обеспечения вращения передаточного вала двигателем в одном первом направлении.

6. Привод по п.5, отличающийся тем, что двигатель кинематически соединен с управляющим полым валом с возможностью его вращения в обоих направлениях, при этом привод снабжен односторонней муфтой, связанной с передаточным полым валом с возможностью его вращения в одном первом направлении.

7. Привод по п.1, отличающийся тем, что сцепное устройство выполнено в виде внешней запорной пружины, установленной с возможностью предотвращения вращения передаточного полого вала в первом направлении, а управляющий привод выполнен с возможностью взаимодействия с внешней и второй внутренней запорной пружиной в виде двух электромагнитов и управляющего элемента, установленного с возможностью перемещения по оси под их действием и расцепления концов запорных пружин с корпусом или с передаточным кольцом соответственно для вращения передаточного полого вала в первом направлении или передаточного кольца во втором направлении.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 08.04.2002

Извещение опубликовано: 20.10.2004        БИ: 29/2004

---