Дисковый тормоз
Изобретение относится к области дисковых тормозов, а именно к тормозам для тяжелых дорожных транспортных средств. Дисковый тормоз для тяжелого дорожного транспортного средства имеет суппорт (1), расположенный вблизи тормозного диска (2), установленного на оси колеса транспортного средства. В суппорте расположены электрический двигатель (3) и два в рабочем положении соединенных с ним упорных вала (11). Упорные валы преобразуют вращательное входное движение от электродвигателя в линейное выходное движение для передачи его тормозной колодке (12), предназначенной для вхождения в тормозящее сцепление с тормозным диском. Техническим результатом является улучшение технических характеристик, а также возможность использования электрической энергии для тормозной системы тяжелого дорожного транспортного средства. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.
Настоящее изобретение относится к дисковому тормозу, в частности, для тяжелых дорожных транспортных средств, имеющему суппорт, расположенный вблизи по меньшей мере одного тормозного диска, установленного на оси колеса транспортного средства.
Пневматические дисковые тормоза для тяжелых дорожных транспортных средств, таких как автобусы, грузовые автомобили и автомобильные прицепы, стали более широко используемыми в последние годы. Было обнаружено, что жесткие требования к таким тормозам привели к созданию конструкций, которые довольно значительно отличаются от конструкций дисковых тормозов, используемых для более легких транспортных средств, которые чаще всего являются гидравлическими.
В настоящее время разработки направлены на более широкое использование электрического оснащения и электрического управления все большим и большим количеством функций в конструкции автомобилей и интеграции систем в автомобилях для получения улучшенных характеристик, например управления динамической устойчивостью, защиты от опрокидывания и исключения столкновения.
Кроме того, благодаря использованию электрической энергии можно обходиться без пневматических баллонов и подобного оборудования.
Таким образом, вполне естественно, что обсуждается возможность использования электрической энергии также для тормозной системы тяжелого дорожного транспортного средства, снабженной тормозными дисками.
Задачей изобретения является создание дискового тормоза для тяжелого дорожного транспортного средства, в котором может использоваться электрическая энергия, причем дисковый тормоз удовлетворяет всем требованиям относительно силы торможения, управляемости, надежности, размерам, стоимости и т.д.
Эта задача, согласно изобретению, достигнута посредством того, что в суппорте установлены электрический двигатель и по меньшей мере два упорных вала, в рабочем положении соединенных с ним, причем упорные валы преобразуют вращательное входное движение от электродвигателя в линейное выходное движение для передачи колодке дискового тормоза, предназначенной для вхождения в тормозящее сцепление с тормозным диском.
Таким образом, электрический двигатель приводится в действие в одном направлении вращения для применения торможения и в противоположном направлении для прекращения торможения.
Предпочтительно, между электрическим двигателем и по меньшей мере двумя упорными валами в рабочем положении установлено соединение, не допускающее вращения его выходного вала в направлении прекращения торможения, когда на электрический двигатель не подается ток, и редуктор. Благодаря использованию такого соединения не требуется электрической энергии для сохранения прилагаемого тормозного усилия, что приводит к меньшему потреблению мощности, снижению температур и упрощению системы управления.
Электродвигатель, соединение и редуктор, предпочтительно, соосны друг с другом.
Изобретение будет описано ниже более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 изображает схематический вид сверху, частично в сечении, дискового тормоза, соответствующего изобретению,
фиг.2 изображает сечение упорного вала, установленного в дисковом тормозе, соответствующем изобретению,
фиг.3 изображает вид в перспективе упорного вала,
фиг.4 изображает вид сечения в уменьшенном масштабе модифицированного упорного вала, и
фиг.5 изображает вид в перспективе в уменьшенном масштабе модифицированного упорного вала, показанного на фиг.4.
Дисковый тормоз, соответствующий изобретению, очень схематически показан на фиг.1, на которую в первую очередь сделаны ссылки. Суппорт 1 дискового тормоза установлен так, что он охватывает обе стороны тормозного диска 2, расположенного на оси транспортного средства. Транспортным средством, предпочтительно, является тяжелое дорожное транспортное средство, такое как автобус, грузовой автомобиль или автомобильный прицеп, но изобретение также применимо для других транспортных средств.
Электрический двигатель 3 прикреплен к суппорту 1. Его приводной вал 4, который может вращаться в обоих направлениях электродвигателем 3, соединен с соединением 5 такого типа, которое предотвращает вращение его выходного вала 6 в направлении прекращения торможения или удерживает его заторможенным, когда ток не подается на электродвигатель 3. Это соединение 5 может иметь любую из следующего ряда конструкций:
a) Электромагнитное соединение. Вал 6 блокируется от вращения в направлении прекращения торможения, когда электромагнит в соединении включен.
b) Соединение с обратным электромагнитом. Вал 6 блокируется от вращения в направлении прекращения торможения приводимым в действие пружиной запирающим механизмом и освобождается, когда электромагнит в соединении включен.
c) Соединение с приводом от электродвигателя. Вал 6 блокируется от вращения в направлении прекращения торможения механическим запирающим механизмом (типа запирающей пружины или пластинчатого типа). Механизм работает так, что вращение электродвигателя 3 в направлении прекращения торможения разблокирует соединение и допускает вращение вала 6, соответствующее вращению электродвигателя.
d) Соединение с приводом от электродвигателя и с обратным электромагнитом. Вал 6 блокируется от вращения в направлении прекращения торможения механическим запирающим механизмом (типа запирающей пружины или пластинчатого типа). Механизм работает так, что вращение электродвигателя в направлении прекращения торможения разблокирует соединение и допускает вращение вала 6, соответствующее вращению электродвигателя. Вал 6 может также освобождаться для вращения в направлении прекращения торможения при включении электромагнита в соединении.
В тормозе, соответствующем изобретению, обычно используют соединение 5 любого из двух последних типов. Соединение 5 указанного последним типа может применяться, если вся тормозная система требует двух независимых путей устранения тормозного усилия из соображений безопасности.
Соединения типов b) и с) могут дополняться ручным механизмом освобождения.
Вал 6 соединения в свою очередь соединен с редуктором 7 для уменьшения скорости вращения, задаваемой валом 6 соединения, до скорости вращения выходного вала 8 редуктора. Механизмом передачи, предпочтительно, является планетарная передача, но также возможны другие механизмы. Передаточное число может быть подобрано в соответствии с конкретными требованиями.
Вал 8 редуктора снабжен шестерней 9, входящей в зацепление с шестерней 10 упорного вала каждого из двух упорных валов 11, что будет дополнительно описано со ссылками на фиг.2 и 3. Три шестерни 9 и 10 могут иметь одинаковый диаметр и вращаться с одинаковой скоростью. Однако в зависимости от обстоятельств они могут иметь разные диаметры. В показанном случае разные элементы расположены в одной плоскости, но с равным успехом можно располагать электродвигатель 3 с соединением 5 и редуктором 7 в плоскости, отличной от той, в которой расположены оси двух упорных валов 11, и, таким образом, может быть получена компактная конструкция.
Упорные валы 11 будут выполнять общую функцию преобразования входного вращательного движения шестерни 10 в выходное линейное движение части, соединенной с первой тормозной колодкой 12. В принципе, упорные валы 11, таким образом, могут иметь винтовую конструкцию, такую как конструкция с так называемыми шариковыми винтами или подобная, но в практическом случае избрана другая конструкция, которая будет описана.
Упорные валы 11 соединены с первой тормозной колодкой 12, расположенной на одной стороне тормозного диска 2. На другой стороне тормозного диска 2 расположена вторая тормозная колодка 13, соединенная с суппортом 1, который является суппортом так называемого плавающего типа, то есть он установлен с возможностью совершения некоторых движений перпендикулярно диску 2.
При такой кратко описанной конструкции первая тормозная колодка 12 будет прижиматься к тормозному диску 2, когда электродвигатель 3 вращается в направлении ее прижимания. При вращении электродвигателя в противоположную сторону тормозная колодка 12 будет отодвигаться от тормозного диска 2.
В показанном и описанном случае применены два упорных вала 11, но в объем изобретения входят варианты с более чем двумя упорными валами.
Ниже со ссылками на фиг.2 и 3 описана конструкция каждого из упорных валов 11.
Резьбовой ходовой винт 20 снабжен расположенной на его конце, выступающем наружу от упорного вала 11, крепежной пластиной 21 для прикрепления первой тормозной колодки 12 (фиг.1). (В альтернативном варианте крепежная пластина 21 может быть отдельной деталью, без возможности вращения прикрепленной к ходовому винту 20). Применено средство (не показано) предотвращения вращения между крепежной пластиной 21 и суппортом 1. Ходовой винт 20, таким образом, установлен без возможности его вращения. Элемент 22 с резьбовой муфтой содержит резьбовую муфту 22А и удлиненную трубку 22В, составляющие единое целое друг с другом. Резьбовая муфта 22А входит в резьбовое соединение с ходовым винтом 20, который после нее большей частью окружен трубкой 22В. Элемент 22 с резьбовой муфтой направляется в области его трубки 22В зафиксированным кольцом 23, прикрепленным к суппорту 1 (Фиг.2), а также в области его резьбовой муфты 22А кольцевым скользящим элементом 1А, удерживаемым относительно суппорта 1 запирающим кольцом 1В.
Шестерня 10 упорного вала может вращаться на трубке 22В при помощи радиального подшипника 24 и относительно зафиксированного кольца посредством упорного подшипника 25.
Приложение осевой смещающей нагрузки вправо на фиг.2 и 3 к элементу 22 с резьбовой муфтой обеспечивается пружиной 26 сжатия, расположенной между, с одной стороны, кольцевой шайбой 27 и пружинным держателем 28 в канавке на трубке 22 и, с другой стороны, упорным подшипником 29, взаимодействующим с фланцевой частью суппорта, которая, как показано на фиг.2, проходит вплоть до правой стороны кольца 23, прикрепленного к суппорту.
Ролики 30 для передачи усилия, предпочтительно три ролика, равноудаленно распределенных по внешней окружности трубки 22В, расположены так, что их оси ориентированы радиально относительно ходового винта 20 между радиальными поверхностями (что будет описано) обращенных друг к другу сторон шестерни 10 упорного вала и резьбовой муфты 22А. Ролики 30 с возможностью вращения удерживаются в роликовой обойме 31 (которая не показана на фиг.3 для наглядности), ширина которой меньше диаметра роликов 30 для исключения помех их свободному качению.
Как показано на фиг.3, радиальные поверхности 10’ и 22’ шестерни 10 упорного вала и резьбовой муфты 22 соответственно являются параллельными наклонными поверхностями, каждая из которых имеет небольшой наклон или шаг относительно плоскости, перпендикулярной оси ходового винта 20. Эти наклонные поверхности 10’, 22’ имеют концевые поверхности 10", 22", в которые упирается ролик 30 (под воздействием пружины 26 сжатия) в исходном положении, показанном на фиг.3.
Работа при применении торможения дисковым тормозом, описанным выше со ссылками на фиг.1, и особенно работа его упорных валов 11, описанных выше со ссылками на фиг.2 и 3, осуществляется следующим образом, начиная от положения, показанного на фиг.1, когда тормозная колодка 12 находится на некотором расстоянии от тормозного диска 2 и, как показано на фиг.3, когда ролики 30 находятся в описанных исходных положениях. Электрический двигатель 3 вращается в направлении применения торможения, и это вращение передается через соединение 5, редуктор 7 и шестерню 9 соответствующим упорным валам 11.
Вращение придается шестерне 10 упорного вала. Пока тормозная колодка 12 не достигла тормозного диска 2, существенного противодействия ходовому винту 20 упорного вала нет. Ролики 30 удерживаются в их исходных положениях на наклонных поверхностях, как показано на фиг.3, и вращение шестерни 10 упорного вала передается элементу с резьбовой муфтой 22 через ролики 30 таким образом, что ходовой винт 20 выдвигается в осевом направлении вперед, пока не будет установлен контакт между тормозной колодкой 12 и тормозным диском 2 и не возникнет противодействие.
На этом этапе и при продолжающемся вращении шестерни 10 упорного вала ролики 30 начнут качение по соответствующим наклонным поверхностям 10’, 22’ таким образом, что элемент с резьбовой муфтой 22 и, таким образом, ходовой винт 20 будут выдвигаться в осевом направлении вперед с большим усилием для осуществления торможения.
И наоборот, когда после этого электродвигатель 3 вращается в противоположном направлении для выполнения возвратного хода, ролики 30 будут сначала скатываться назад по соответствующим наклонным поверхностям 10’, 22’ для восстановления положений, показанных на фиг.3. При этом движении ходовой винт 20 будет задвигаться назад так, что противодействие ему снижается. При продолжении вращения нагрузка от пружины 26 будет вновь обеспечивать то, что вращение шестерни 10 упорного вала передается через ролики 30 элементу с резьбовой муфтой 22, который будет втягивать назад ходовой винт 20. Может быть предусмотрено средство для прекращения этого возвратного вращения, когда образуется требуемое расстояние или зазор между тормозной колодкой 12 и тормозным диском 2. Например, для контроля этого расстояния или зазора может использоваться измеренное количество оборотов.
Наклон или шаг наклонных поверхностей 10’, 22’, как показано на фиг.3, может быть равномерным по всей длине поверхностей, но с равным успехом можно изменять шаг по этой длине. Например, может быть целесообразным иметь больший шаг в начале наклонных поверхностей и затем снижать его для лучшего использования характеристик электродвигателя 3.
На фиг.4 и 5 показан вариант выполнения упорного вала 11, соответствующего фиг.2 и 3. Будет описан только вариант как таковой. В других отношениях упорный вал 11 не изменен. Для наглядности на фиг.4 и 5 использованы только те ссылочные номера, которые необходимы для понимания этого варианта.
В варианте, соответствующем фиг.2 и 3, узел 26-29 пружины имел главное назначение приложения смещающей нагрузки к узлу из роликов и наклонных поверхностей 30, 10’, 22’ для выполнения описанных выше функций.
Подобный узел пружины применен и в модифицированном варианте, показанном на фиг.4 и 5, но его пружина 126 сжатия создает сравнительно небольшую силу только для удерживания вместе разных частей упорного вала 11.
Необходимая смещающая нагрузка для узла из роликов и наклонных поверхностей вместо этого создается спиральной пружиной 132, удерживаемой немного модифицированной роликовой обоймой 131. Соответствующие концы этой спиральной пружины 132 прикреплены к шестерне 10 упорного вала и к резьбовой муфте 22А, как показано на фиг.5.
Работа модифицированного упорного вала 11 аналогична описанной выше.
Дисковый тормоз был показан и описан при его использовании с одним тормозным диском, но следует понимать, что он может использоваться также, когда в устройстве существует более одного тормозного диска, например два тормозных диска.
1. Дисковый тормоз, в частности, для тяжелого дорожного транспортного средства, содержащий суппорт (1), расположенный вблизи по меньшей мере одного тормозного диска (2), установленного на оси колеса транспортного средства, причем в суппорте (1) расположены электрический двигатель (3), приводимый в действие в одном направлении вращения для торможения и в противоположном направлении для прекращения торможения, и соединенный с ним в рабочем положении по меньшей мере один упорный вал (11), причем по меньшей мере один упорный вал преобразует вращательное входное перемещение от электродвигателя в линейное выходное перемещение для передачи тормозной колодке (12), предназначенной для вхождения в тормозящее сцепление с по меньшей мере одним тормозным диском (2), отличающийся тем, что в рабочем положении между электрическим двигателем (3) и по меньшей мере одним упорным валом (11) расположено соединение (5), предотвращающее вращение его выходного вала (6) в направлении прекращения торможения, когда ток не подается на электродвигатель (3).
2. Дисковый тормоз по п.1, отличающийся тем, что соединение (5) содержит механический запирающий механизм, блокированный от вращения в направлении прекращения торможения и разблокируемый при вращении электродвигателя (3) в направлении прекращения торможения.
3. Дисковый тормоз по п.2, отличающийся тем, что запирающий механизм выполнен с возможностью вращения выходного вала (6) соединения (5), соответствующего вращению электродвигателя (3).
4. Дисковый тормоз по п.3, отличающийся тем, что соединение (5) содержит электромагнит для освобождения выходного вала (6) соединения при включении электромагнита.
5. Дисковый тормоз по п.1, отличающийся тем, что соединение (5) содержит электромагнит для запирания выходного вала (6) соединения при включении электромагнита.
6. Дисковый тормоз по п.1, отличающийся тем, что соединение (5) содержит приводимый в действие пружиной запирающий механизм для блокирования выходного вала (6) соединения от вращения в направлении прекращения торможения и электромагнит для освобождения вала при включении электромагнита.
7. Дисковый тормоз по п.1, отличающийся тем, что редуктор (7), в рабочем положении установленный между соединением (5) и по меньшей мере одним упорным валом (11), является планетарным редуктором.
8. Дисковый тормоз по п.7, отличающийся тем, что выходной вал (8) редуктора (7) снабжен шестерней (9), взаимодействующей с входной шестерней (10) по меньшей мере одного упорного вала (11).
9. Дисковый тормоз по п.7, отличающийся тем, что электродвигатель (3), соединение (5) и редуктор (7) установлены соосно друг с другом.
10. Дисковый тормоз по п.9, отличающийся тем, что общая ось электродвигателя (3), соединения (5) и редуктора (7) расположена в плоскости, отличной от общей плоскости осей упорных валов (11), когда дисковый тормоз содержит два упорных вала.
