Рекуперативный тормоз

 

Изобретение относится к тормозным устройствам с утилизацией поглощаемой при торможении энергии преимущественно для автомобильного транспорта. Рекуперативный тормоз, включающий рычаг управления, муфту сцепления, соосную планетарную передачу, шариковинтовую передачу и винтовую пружину, снабжен охватывающим снаружи шариковинтовую передачу соосным трубчатым валом, на внутренней поверхности которого закреплены направляющие для осевого перемещения ползунов гаек шариковинтовой передачи, управляемым стопорным устройством, установленным на трубчатом валу и кинематически связанным с рычагом управления, обгонной муфтой одностороннего действия, соединяющей водило планетарной передачи с трубчатым валом, обгонной муфтой двустороннего действия с поводковой вилкой, соединяющей водило с ходовым винтом шариковинтовой передачи, дополнительной обгонной муфтой одностороннего действия, наружная обойма которой прикреплена к внутренней поверхности трубчатого вала. Внутренняя обойма соединена с поводковой вилкой. Ходовой винт выполнен с двумя участками резьбы, на которых она имеет противоположное направление навивки резьбы. Обгонная муфта одностороннего действия, соединяющая трубчатый вал с водилом, выполнена с люфтом, превышающим люфт в дополнительной обгонной муфте, соединенной с поводковой вилкой управляемой обгонной муфты двустороннего действия. К ползунам гаек присоединены толкатели в виде стержней, перемещающиеся в направляющих и кинематически связанные с рычагом управления. Технический результат заключается в упрощении конструкции и увеличении КПД. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к тормозным устройствам с утилизацией поглощаемой при торможении энергии преимущественно для автомобильного транспорта.

Известны также рекуперативные тормоза, использующие только пружинные аккумуляторы энергии с механическими передачами от трансмиссионного вала автомобиля (см., например, а.с. №937811, МПК⁷ F 16 D 61/00, опубл. БИ №23, 1982).

Недостатками аналога являются сложность конструкции и сложность управления такими тормозами, т. к. необходимо применять механизм реверса.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является рекуперативный тормоз, содержащий рычаг управления, муфту сцепления, соосную планетарную передачу и винтовую пружину (см. патент РФ №2017024, МПК⁷ F 16 D 61/00, опубл. БИ №14, 1994 г.).

Недостатками прототипа являются усложнение конструкции и низкое значение КПД, что связано с использованием маховика и гидравлической передачей (КПД только гидронасоса не превышает 0,7-0,8, что снижает общий КПД с учетом прямого и обратного хода на 40-50%).

Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции и увеличение КПД.

Технический результат заключается в исключении гидравлической системы и механизма реверса.

Этот технический результат достигается тем, что в известном рекуперативном тормозе, включающем рычаг управления, муфту сцепления, соосную планетарную передачу, широковинтовую передачу и винтовую пружину, согласно изобретению он снабжен охватывающим снаружи шариковинтовую передачу соосным трубчатым валом, на внутренней поверхности которого закреплены направляющие для осевого перемещения ползунов гаек шариковинтовой передачи, управляемым стопорным устройством, установленным на трубчатом валу и кинематически связанным с рычагом управления, обгонной муфтой одностороннего действия, соединяющей водило планетарной передачи с трубчатым валом, обгонной муфтой двустороннего действия с поводковой вилкой, соединяющей водило с ходовым винтом шариковинтовой передачи, дополнительной обгонной муфтой одностороннего действия, наружная обойма которой прикреплена к внутренней поверхности трубчатого вала, а внутренняя обойма соединена с поводковой вилкой.

Ходовой винт выполнен с двумя участками резьбы, на которых она имеет противоположное направление навивки. Обгонная муфта одностороннего действия, соединяющая трубчатый вал с водилом, выполнено с люфтом, превышающим люфт в дополнительной обгонной муфте одностороннего действия, соединенной с поводковой вилкой управляемой обгонной муфты двустороннего действия. К ползунам гаек присоединены толкатели в виде стержней, перемещающихся в направляющих, и кинематически связанных с рычагом управления.

Для обеспечения более равномерного нагружения трубчатого вала крутящим моментом ходовой винт может быть выполнен с двумя участками резьбы, имеющими противоположное направление навивки резьбы.

Для обеспечения автоматического отключения соединения ходового винта с водилом при возврате накопленной энергии торможения обгонная муфта одностороннего действия, соединяющая трубчатый вал с водилом, выполнена с люфтом, превышающим люфт в дополнительной обгонной муфте, соединенной с поводковой вилкой управляемой обгонной муфты двустороннего действия.

Для обеспечения автоматического отключения тормоза в крайних положениях при накоплении энергии торможения и при отдаче ее к ползунам гаек присоединены толкатели в виде стержней, перемещающиеся в направляющих и кинематически связанные с рычагом управления.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена общая кинематическая схема рекуперативного тормоза; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез В-В на фиг.1; на фиг.4 - разрез С-С на фиг.1; на фиг.5 - разрез Е-Е на фиг.1; на фиг.6 - разрез F-F на фиг.1; на фиг.7 - вид К на фиг.1; на фиг.8 - кинематическая схема механизма автоматического отключения тормоза в крайних положениях.

Устройство состоит из муфты сцепления 1, выполненной в виде управляемой дисковой фрикционной муфты, соединяющей и разъединяющей трансмиссионный вал 2 с солнечным колесом 3 соосной планетарной передачи, включающей также сателлиты 4, водило 5 и опорное центральное колесо 6 с внутренними зубьями. На выходном участке водила 5 установлена внутренняя обойма управляемой обгонной муфты двустороннего действия 7, наружная обойма которой прикреплена к ходовому винту 8 шариковинтовой передачи. Противоположный конец ходового винта 8 опирается на обгонную муфту 9, установленную на раме автомобиля 10. На ходовом винте 8 размещены гайки 11 и 12, соединенные между собой винтовой пружиной 13. Обе гайки снабжены соответственно ползунами 14 и 15, перемещающимися в направляющих 16, закрепленных к внутренней поверхности соосного трубчатого вала 17, охватывающего снаружи шариковинтовую передачу. Трубчатый вал 17 установлен с одной стороны на выходном участке водила 5 посредством обгонной муфты одностороннего действия 18, а с другой стороны - на ходовом винте 8 с помощью подшипника 19. На наружной поверхности трубчатого вала 17 закреплено управляемое стопорное устройство 20, которое конструктивно может быть выполнено в виде храпового механизма. Управляемое стопорное устройство 20 с помощью тяги 21 соединено с рычагом управления тормозом 22, нижняя часть которого выполнена в виде вилки, взаимодействующей с муфтой сцепления 1, а верхняя часть перемещается в прорези направляющей планки 23, закрепленной на раме 10. На внутренней поверхности трубчатого вала 17 установлена дополнительная обгонная муфта одностороннего действия 24, внутренняя обойма которой жестко соединена с поводковой вилкой 25 управляемой обгонной муфты двустороннего действия 7.

Трансмиссионный вал 2 соединен с валом карданной передачи автомобиля 26 посредством шлицевого соединения и опирается на самоустанавливающийся подшипник 27, установленный на раме 10. Далее вал 26 с помощью универсального шарнира 23 соединен с последующим валом главной передачи 29, который с помощью универсального шарнира 30 соединен с валом заднего моста автомобиля 31, связанным с колесами 32. Позиции 2, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32 не являются элементами рекуперативного тормоза и служат для пояснения работы тормоза в автомобиле.

Для обеспечения возможности автоматического отключения тормоза в крайних положениях к ползунам гаек 14, 15 прикреплены соответственно толкатели 33, 34, воздействующие через промежуточные толкатели 35, 36 на штангу 37, соединенную посредством сферического шарнира с шатуном 38, который связан с рычагом управления тормозом 22 также с помощью сферического шарнира (фиг.8). Возврат промежуточных толкателей 35, 36 в исходное состояние осуществляется пружинами 39, 40.

Рекуперативный тормоз работает следующим образом.

При торможении вначале рычаг управления 22 переводится из положения I в положение II. При этом включается муфта сцепления 1 и вращение от трансмиссионного вала 2 передается последовательно солнечному колесу 3, сателлитам 4, на водило 5, через управляемую обгонную муфту двустороннего действия 7 на ходовой винт 8, гайки 11, 12. При перемещении гаек 11 и 12 пружина 13 растягивается и накапливает энергию торможения. После остановки ходовой винт 8 удерживается от вращения в обратном направлении обгонной муфтой 9.

При переводе рычага управления 22 из положения II в положение III через тягу 21 освобождается стопорное устройство 20, что приводит к вращению трубчатого вала 17, от которого через обгонную муфту одностороннего действия 18 крутящий момент передается на водило 5 и далее к трансмиссионному валу 2 в направлении разгона автомобиля. После возврата пружины 13 в исходное состояние рычаг управления 22 переводится из положения III в положение IV. При этом муфта сцепления 1 разъединяет тормоз от трансмиссионного вала 2.

Перевод рычага управления 22 из положения IV в исходное положение I приводит к застопориванию трубчатого вала 17 через тягу 21 и управляемое стопорное устройство 20.

При необходимости аккумулированную энергию торможения можно сохранить в тормозе, переводя рычаг управления 22 из положения II в положение I.

Использование рекуперативного тормоза по сравнению с прототипом позволит повысить КПД и упростить конструкцию тормоза за счет исключения отдельного механизма реверса.

Кроме того, устройство не требует переоборудования трансмиссии автомобиля, а управление им осуществляется от одного рычага управления.

Формула изобретения

1. Рекуперативный тормоз, включающий рычаг управления, муфту сцепления, соосную планетарную передачу, шариковинтовую передачу и винтовую пружину, отличающийся тем, что он снабжен охватывающим снаружи шариковинтовую передачу соосным трубчатым валом, на внутренней поверхности которого закреплены направляющие для осевого перемещения ползунов гаек шариковинтовой передачи, управляемым стопорным устройством, установленным на трубчатом валу и кинематически связанным с рычагом управления, обгонной муфтой одностороннего действия, соединяющей водило планетарной передачи с трубчатым валом, управляемой обгонной муфтой двустороннего действия с поводковой вилкой, соединяющей водило с ходовым винтом шариковинтовой передачи, дополнительной обгонной муфтой одностороннего действия, наружная обойма которой прикреплена к внутренней поверхности трубчатого вала, а внутренняя обoймa соединена с поводковой вилкой.

2. Тормоз по п.1, отличающийся тем, что ходовой винт выполнен с двумя участками резьбы, на которых она имеет противоположное направление навивки.

3. Тормоз по п.1, отличающийся тем, что обгонная муфта одностороннего действия, соединяющая трубчатый вал с водилом, выполнена с люфтом, превышающим люфт в дополнительной обгонной муфте одностороннего действия, соединенной с поводковой вилкой управляемой обгонной муфты двустороннего действия.

4. Тормоз по п.1, отличающийся тем, что к ползунам гаек присоединены толкатели в виде стержней, перемещающихся в направляющих и кинематически связанных с рычагом управления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8