Электромеханический привод тормоза транспортного средства

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в тормозных системах электрических транспортных средств. Предлагаемая конструкция позволяет повысить надежность тормозов, например, трамвайных вагонов. Привод тормоза включает корпус 1, расположенный в нем эксцентриковый вал 4, связанный через редуктор 3 с электродвигателем 2. Расположенная в стакане 12 пружина 14 размещена перпендикулярно оси эксцентрикового вала 4. Шатун 6, проходящий внутри пружины 14, связывает посредством пальца 7 эксцентриковый вал 4 с втулкой 8, в которую упирается торец пружины 14. Причем пружина 14 упирается одним торцом во фланец 15 резьбовой втулки 8, а другим - в стакан 12, который установлен в корпусе с возможностью вращения, кроме того, внутри резьбовой втулки 8 размещен коаксиально ей шток 10 с резьбовым окончанием. Палец 7 установлен с возможностью разворота втулки 8 относительно него. Возможно выполнение привода с дополнительным электродвигателем 17 и датчиком 21 углового положения эксцентрикового вала 4. В этом случае стакан 12 снабжен зубчатым венцом 13 по внешней образующей и через зубчатое соединение сообщен с двигателем 17. Можно выполнить привод со связанным с эксцентриковым валом 4 храповым механизмом, который через коническую передачу зацеплен со стаканом 12. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в тормозных системах электрических транспортных средств (трамваев, метро).

Известен ряд электромеханических приводов тормозов, например привод тормоза трамвая КТ 71-608 К производства Усть-Катавского машиностроительного завода, включающий якорь катушки соленоида, связанный с тормозными колодками ("Техническое описание. Инструкция по эксплуатации", стр.17-19, рис.19, 21, 22).

К его недостаткам можно отнести большую энергоемкость и низкую надежность.

Наиболее близок к предлагаемому техническому решению электромеханический привод GBM III немецкой фирмы РАКО.

Этот привод включает электродвигатель, через планетарный редуктор связанный с эксцентриковым валом, силовую пружину, размещенную перпендикулярно оси эксцентрикового вала, шатун, проходящий внутри пружины и связывающий эксцентриковый вал посредством пальца с втулкой.

К недостаткам известного устройства можно отнести то, что механизм требует систематической регулировки зазора между колодками и тормозным диском вследствие износа колодок.

Для растормаживания системы в аварийной ситуации требуется вручную повернуть на несколько оборотов вал электродвигателя, при этом через редуктор развернется эксцентриковый вал и через шатун и втулку обеспечит сжатие пружины и появление зазора между колодками и тормозным диском. В таком положении необходимо зафиксировать вал электродвигателя. Т.е. для растормаживания системы необходимо сжатие пружины и фиксация в этом положении вала электродвигателя, что требует дополнительных механизмов.

Для продления периода времени между регулировками зазора необходимо увеличивать ход штока, что достигается увеличением эксцентриситета эксцентрикового вала. В свою очередь увеличение эксцентриситета увеличивает вращающий момент на эксцентриковом валу и, как следствие, происходит увеличение массы и габаритов редуктора, мощности электродвигателя.

Кроме того, в период времени между регулировками зазора колодок существенно изменяется время срабатывания тормозной системы, т.к. больший ход штока приводит к большему угловому повороту эксцентрикового вала, зубчатых колес редуктора, вала электродвигателя. При этом следует учесть большую инерционную массу вращающихся деталей, трение в опорах и зубчатых зацеплениях.

Увеличение хода штока увеличивает разницу в усилиях пружины. Сразу после подрегулировки зазора пружина максимально сжата, а перед регулировкой зазора пружина максимально распущена.

Таким образом, увеличение хода штока отрицательно влияет на тормозные характеристики системы, с одной стороны, увеличивая время срабатывания системы, а с другой, уменьшая тормозное усилие.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение надежности электромеханических тормозных систем путем обеспечения постоянства зазора между тормозными колодками и тормозным диском во всем диапазоне износа колодок, уменьшения времени срабатывания тормозной системы, стабилизации усилия зажима колодок.

Поставленная задача решается тем, что в электромеханическом приводе тормоза транспортного средства, включающем корпус, расположенный в нем на подшипниках эксцентриковый вал, связанный через редуктор с электродвигателем, расположенную в стакане пружину, размещенную перпендикулярно оси эксцентрикового вала, шатун, проходящий внутри пружины и связывающий посредством пальца эксцентриковый вал с втулкой, пружина упирается одним торцом во фланец резьбовой втулки, а другим - в стакан, который установлен в корпусе с возможностью вращения, кроме того, внутри резьбовой втулки размещен коаксиально ей шток с резьбовым окончанием, а палец установлен с возможностью разворота втулки относительно пальца.

Возможно исполнение привода с дополнительным электродвигателем и датчиком углового положения эксцентрикового вала, при этом стакан снабжен зубчатым венцом по внешней образующей и через зубчатое соединение сообщен с дополнительным электродвигателем.

Также возможно исполнение привода со связанным с эксцентриковым валом храповым механизмом, который через коническую передачу зацеплен со стаканом.

Выполнение стакана, в котором расположена силовая пружина, вращающимся обеспечивает возможность разворота пружины и резьбовой втулки относительно неподвижного корпуса и штока с резьбовым окончанием, что позволяет при повороте стакана перемещать шток в осевом направлении, уменьшая (настраивая) зазор между диском и колодками.

Конструктивное выполнение втулки с внутренней резьбой, в которой расположено резьбовое окончание штока, позволяет при ее развороте обеспечить осевое перемещение штока.

Установка пальца в подшипниках в резьбовой втулке обеспечивает возможность ее поворота, при этом ось пальца остается параллельной оси эксцентрикового вала.

Обеспечение возможности регулирования длины штока позволяет уменьшить угол поворота эксцентрикового вала, а значит и сократить время его поворота, т.о., скорость срабатывания тормозной системы увеличивается.

Торможение производится все время в одном и том же положении эксцентрика, что соответствует одному и тому же ходу пружины и обеспечивает одно и тоже усилие зажима тормозных колодок.

По мере износа колодок угол поворота эксцентрикового вала увеличивается. При использовании в конструкции привода вспомогательного электродвигателя при достижении наперед заданного угла магнит, расположенный на шестерне, связанной с эксцентриковым валом, подойдет к датчику, неподвижно закрепленному на корпусе, а датчик даст команду на включение вспомогательного электродвигателя подкрутки стакана. Это изменит зазор между диском и колодками, уменьшится угол поворота эксцентрикового вала, шестерни с магнитом, и магнит вновь не дойдет до датчика и не включит двигатель подкрутки.

Вращение стакана может быть обеспечено как с помощью дополнительного электродвигателя, так и от эксцентрикового вала через храповой механизм. Поскольку по мере износа колодок угол поворота эксцентрикового вала увеличивается, то при достижении наперед заданного угла его поворота срабатывает храповой механизм, который поворачивает стакан, пружину, резьбовую втулку. При повороте втулки шток выдвигается, уменьшая зазор, при этом угол поворота эксцентрикового вала уменьшается и храповой механизм работает без зацепления, т.е. без разворота конической шестерни.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 представлена схема привода с дополнительным электродвигателем; на фиг. 2 - схема привода с храповым механизмом; на фиг.3 - схема тормоза.

Электромеханический привод тормоза транспортного средства содержит корпус 1, в котором расположен электродвигатель 2, через редуктор 3 обеспечивающий вращение эксцентрикового вала 4. Вал 4 закреплен в подшипниках 5.

Шатун 6, перпендикулярный эксцентриковому валу 4, через палец 7 связывает вал 4 с втулкой 8, внутри которой имеется резьба. Палец 7 установлен в подшипниках 9.

Внутри втулки 8 соосно ей (коаксиально) размещен шток 10 с резьбовым окончанием.

В корпусе 1 на упорном подшипнике 11 расположен стакан 12. Продольная ось стакана 12 совпадает с осью втулки 8, штока 10, шатуна 6.

По внешней образующей стакана 12 выполнен зубчатый венец 13.

Винтовая пружина 14 расположена в стакане 12. Ось пружины 14 перпендикулярна оси эксцентрикового вала 4. Шатун 6, шток 10 находятся внутри пружины 14.

Пружина 14 упирается левым торцом во фланец 15 втулки 8, а правым - во внутреннее дно 16 стакана 12.

Дополнительный электродвигатель 17 через шестерню 18 взаимодействует с зубчатым венцом 13 стакана 12.

Втулка 8 имеет возможность разворота относительно пальца 7.

На шестерне 19 эксцентрикового вала 4 закреплен магнит 20, а на корпусе 1 - датчик 21.

На фиг.2 изображен привод тормоза, в котором вращение стакана 12 обеспечивается за счет храпового механизма от эксцентрикового вала 4.

На валу 4 жестко закреплена храповая полумуфта 22, которая взаимодействует с ответной полумуфтой 23. На полумуфте 23 размещено коническое колесо 24, зацепляющееся с коническим колесом 25, закрепленным на стакане 12.

Устройство работает следующим образом.

Двигатель 1 через эксцентриковый вал 4 удерживает пружину 14 во взведенном положении.

Для торможения подается сигнал на электродвигатель 2, эксцентриковый вал 4 поворачивается, пружина 14 разжимается, шток 10 выдвигается. Рычаги 26 (см. фиг. 3), на концах которых расположены тормозные колодки 27, раздвигаются, а колодки 27 прижимаются к тормозному диску 28. Происходит торможение.

Для растормаживания на электродвигатель 2 подается сигнал, он включается и поворачивает эксцентриковый вал 4, который через шатун 6 и палец 7 перемещает втулку 8, сжимая пружину 14, и тем самым передвигает шток 10 (он возвращается в первоначальное положение).

При втягивании штока 10 он сдвигает концы рычагов 26 тормозной системы (см. фиг. 3). Колодки 27 отодвигаются от тормозного диска 28, образуя зазор "а".

Зазор "а" между диском 28 и колодками 27 предварительно настраивается с помощью болта 29 и гайки 30 регулирования зазора.

По мере износа колодок 27 угол поворота эксцентрикового вала 4 увеличивается.

При использовании в конструкции привода вспомогательного электродвигателя (фиг.1) при достижении наперед заданного угла магнит 20, расположенный на шестерне 19, связанной с эксцентриковым валом 4, подойдет к датчику 21, неподвижно закрепленному на корпусе. Датчик 22 даст команду на включение вспомогательного электродвигателя 17 подкрутки стакана 12. Посредством шестерни 18 через зубчатый венец 13 стакан 12 повернется и передвинет втулку 8, шток 10 выдвинется (его длина увеличивается).

Это изменит зазор между диском 28 и колодками 27, уменьшится угол поворота эксцентрикового вала 4, шестерни 19 с магнитом 20, и магнит 20 вновь не дойдет до датчика 21 и не включит двигатель 17 подкрутки.

Разблокировка тормозов осуществляется за счет того, что вручную вращается вал вспомогательного электродвигателя 17, связанного зубчатой передачей со стаканом 12. Вращение стакана 12 приводит к развороту втулки 8, уменьшению длины штока 10 и увеличению зазора "а" между колодками. Таким образом, нет необходимости сжимать пружину 14.

Вращение стакана 12 может быть обеспечено как с помощью дополнительного электродвигателя, так и от эксцентрикового вала 4 через храповой механизм (см. фиг.2).

Поскольку по мере износа колодок 27 угол поворота эксцентрикового вала 4 увеличивается, то при достижении наперед заданного угла его поворота срабатывает храповой механизм, который поворачивает стакан 12, пружину 13, резьбовую втулку 8. При повороте втулки 8 шток 10 выдвигается, уменьшая зазор "а", при этом угол поворота эксцентрикового вала 4 уменьшается и храповой механизм работает без зацепления, т.е. без разворота конического колеса 25.

Формула изобретения

1. Электромеханический привод тормоза транспортного средства, включающий корпус, расположенный в нем эксцентриковый вал, связанный через редуктор с электродвигателем, расположенную в стакане пружину, размещенную перпендикулярно оси эксцентрикового вала, шатун, проходящий внутри пружины и связывающий посредством пальца эксцентриковый вал с втулкой, во фланец которой упирается торец пружины, отличающийся тем, что пружина упирается одним торцом во фланец втулки, а другим - в стакан, который установлен в корпусе с возможностью вращения, втулка выполнена резьбовой с коаксиально размещенным внутри нее штоком с резьбовым окончанием, а палец установлен с возможностью разворота втулки относительно него.

2. Привод по п.1, отличающийся тем, что он включает дополнительный электродвигатель и датчик углового положения эксцентрикового вала, а стакан снабжен зубчатым венцом по внешней образующей и через зубчатое соединение сообщен с дополнительным электродвигателем.

3. Привод по п.1, отличающийся тем, что в него введен связанный с эксцентриковым валом храповой механизм, который через коническую передачу зацеплен со стаканом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3