Колодочный тормозной блок, в частности, для рельсовых транспортных средств

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к тормозным системам рельсовых транспортных средств. Тормозной блок содержит, по меньшей мере, две тормозные колодки, подвеску для тормозных колодок и исполнительное устройство для движения, по меньшей мере, двух тормозных колодок. Тормозные колодки установлены с возможностью прижатия к колесу транспортного средства для создания тормозного усилия. Тормозные колодки расположены по обе стороны колесного диска. Тормозные колодки через маятниковую подвеску выполнены с возможностью воздействия, в основном, радиально наружу соответственно на поверхности колеса с противоположных сторон колесного диска. Подвеска выполнена с возможностью соединения с тележкой. Достигается предотвращение нагрузок на поверхности катания колеса. 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Настоящее изобретение относится к колодочному тормозному блоку согласно ограничительной части п.1 формулы.

Из ЕР 0665154 В1 известен колодочный тормозной блок для рельсовых транспортных средств, содержащий тормозную колодку, которая посредством затяжного устройства может быть прижата к поверхности катания колеса рельсового транспортного средства. Для срабатывания колодочного тормоза предусмотрено подвесное устройство, которое позволяет тормозной колодке совершать определенное боковое движение колес. За счет соответствующих сжимающихся или растягивающихся звеньев подвески тормозные колодки прижимаются при этом к радиальным поверхностям катания, создавая силу трения. Возникающая в результате этого высокая нагрузка на радиальные поверхности катания является недостатком, поскольку срок службы колеса сокращается, и возникает шероховатость или происходит возникновение рифлей на поверхности катания. Шероховатость или возникновение рифлей на поверхности катания колеса приводит к сильному шуму в процессе качения колеса, поэтому в современных рельсовых транспортных средствах нередко предусматривают особые дисковые тормоза, которые, однако, сравнительно дороги. Кроме того, односторонняя тормозная нагрузка на колесо приводит к высоким тепловым напряжениям.

Во избежание этих недостатков в DE 19840065 раскрыто упругое тормозное тело, у которого несущее тело снабжено выемками, в которые помещены элементы из фрикционного материала. Эти элементы из фрикционного материала образуют совместную поверхность трения и установлены упруго. Эти упругие тормозные тела обеспечивают в некоторой степени пружинение или амортизацию элементов из фрикционного материала, когда они прижимаются к поверхности катания колеса, предотвращая этим образование горячих точек. Однако шероховатость или возникновение рифлей на поверхности катания полностью не устраняется.

Задачей настоящего изобретения является создание колодочного тормозного блока описанного выше рода, который при простой конструкции и создании высоких тормозных усилий в значительной степени или полностью предотвращал бы нагрузку на поверхности катания колеса.

Эта задача решается посредством колодочного тормозного блока с признаками п.1 формулы.

Когда у колодочного тормозного блока, по меньшей мере, одна тормозная колодка установлена с возможностью прилегания к обращенной радиально внутрь поверхности колеса, создавая тормозное усилие, поверхность катания колеса этой колодкой не нагружена. Это предотвращает, с одной стороны, обусловленные температурой напряжения в процессе торможения, а, с другой стороны, - также упомянутую шероховатость поверхности катания колеса за счет тормозной колодки. Шумообразование в процессе качения колеса можно тем самым уменьшить. Далее благодаря расположению тормозной колодки на обращенной внутрь поверхности колеса можно улучшить несущую картину между тормозной колодкой и поверхностью катания колеса.

Согласно одной предпочтительной форме выполнения изобретения, по меньшей мере, одна тормозная колодка установлена с возможностью перемещения посредством маятниковой подвески, в основном, радиально наружу к поверхности колеса. Маятниковая подвеска обеспечивает при этом компенсацию вертикальных движений между тележкой и колесом, возникающих, например, за счет загрузки и разгрузки транспортного средства.

Если предусмотрены, по меньшей мере, две тормозные колодки, воздействующие на колесо с противоположных сторон диска, на диске не возникает момента за счет ввода усилия, поскольку из-за двухстороннего приложения усилий диск нагружается только на растяжение. Для эффективного ввода усилия каждая тормозная колодка сочленена преимущественно с двумя тяговыми хомутами, шарнирно-соединенными между собой посредством поперечных накладок и тем самым выполненными с возможностью перемещения по отношению друг к другу наподобие параллелограмма. Этот вид подвески позволяет подогнать положение тормозной колодки при пружинении или амортизации колеса к поверхности трения колеса. Тяговый хомут может быть при этом шарнирно соединен с тележкой одной или несколькими удерживающими пластинами.

Согласно одной предпочтительной форме выполнения, одна удерживающая пластина сочленена с одним тяговым хомутом в непосредственной близости от тормозной колодки. За счет этого тормозное усилие колодки в месте его возникновения может быть отведено непосредственно через удерживающую пластину, причем более жесткая связь тормозной колодки приводит к снижению тормозных шумов. При этом удерживающая пластина может быть сочленена рядом с тормозной колодкой как с одним отдельным тяговым хомутом, так и с одним из двух тяговых хомутов. Далее можно установить удерживающую пластину на нажимной детали, которая при торможении воздействует на тормозную колодку.

Если на подвеске колодочного тормозного блока предусмотрена вторая тормозная колодка, то может быть создано особенно высокое тормозное усилие. Это двухколодочное устройство с внешней и внутренней тормозными колодками особенно пригодно для более тяжелых рельсовых транспортных средств таких как локомотивы. За счет двухстороннего расположения тормозных колодок достигается также более равномерный нагрев колеса.

Если колодочный тормозной блок содержит две тормозные колодки, прижимаемые соответственно к одной обращенной радиально внутрь поверхности двух соседних колес, то для создания усилия между колесами может быть предусмотрен тормозной суппорт.

Согласно другой предпочтительной форме выполнения изобретения, поверхность колеса и противоположная поверхность тормозной колодки выполнены с легким наклоном к колесному диску, так что тормозная колодка при движении радиально наружу за счет наклона тормозной поверхности прижимается внутрь к диску. За счет создания тормозного усилия как на отрезке диска, так и на обращенной радиально внутрь поверхности можно уменьшить тепловые напряжения между ободом и диском, поскольку происходит более равномерный нагрев колеса. Наклон тормозной поверхности имеет то дополнительное преимущество, что тормозные колодки центрируются и возникает однозначное соответствие поверхностей трения колеса и колодки, даже если возникают осевые смещения. Наклон находится при этом, например, в диапазоне от 3 до 30°.

Изобретение более подробно поясняется ниже с помощью нескольких примеров выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых представлено

фиг.1 - в разрезе вид спереди колодочного тормозного блока согласно первому предпочтительному варианту выполнения;

фиг.2 - вид сбоку колодочного тормозного блока из фиг.1;

фиг.3 - вид сбоку колодочного тормозного блока из фиг.1 при тяжелогруженом транспортном средстве;

фиг.4 - в разрезе вид спереди колодочного тормозного блока согласно второму предпочтительному варианту выполнения;

фиг.5 - вид сбоку колодочного тормозного блока согласно третьему предпочтительному варианту выполнения;

фиг.6 - вид сбоку колодочного тормозного блока согласно четвертому предпочтительному варианту выполнения;

фиг.7 - вид сбоку колодочного тормозного блока согласно пятому предпочтительному варианту выполнения;

фиг.8 - вид сбоку колодочного тормозного блока согласно шестому предпочтительному варианту выполнения.

Изображенный на фиг.1-3 колодочный тормозной блок содержит колесо 4, размещенное на оси 1 рельсового транспортного средства, причем на оси 1 закреплена ступица 3. От ступицы 3 в радиальном направлении проходит тонкий диск 2, заканчивающийся в ободе 5 колеса 4. На обращенной наружу стороне выполнена поверхность 6 катания, слегка наклоненная к горизонтали. На обращенной радиально внутрь стороне обода 5 с обеих сторон диска 2 выполнены поверхности 7, к которым прижимается тормозная колодка 8. Тормозные колодки 8 размещены соответственно на держателе 9, который выполнен согнутым и закреплен на колене 10 тягового хомута 11. На фиг.1 правая тормозная колодка 8 приводится в действие тяговым хомутом 11, тогда как левая тормозная колодка 8 движется посредством другого тягового хомута 12, как это обозначено стрелками.

Подвеска тормозных колодок 8 содержит два тяговых хомута 11, соответственно соединенных на вертикальном расстоянии шарнирами 13 с держателем 9 первой тормозной колодки 8. Тяговые хомуты 11 соединены между собой при этом первой 15 и второй 18 поперечными пластинами. Обе оси 14 поперечной пластины 15 и оси 17 поперечной пластины 18 образуют прямоугольник, поэтому тяговые хомуты 11 могут перемещаться наподобие параллелограмма. С поперечной пластиной 15 сочленена тяга 16, через которую вводится тормозное усилие F для прижатия тормозных колодок 8 к тормозной поверхности 7.

Верхний тяговый хомут 11 соединен двумя удерживающими пластинами 19, 21 с тележкой рельсового транспортного средства. Удерживающая пластина 19 сочленена при этом с подвеской 20, а удерживающая пластина 21 - с подвеской 22. При изображенной на фиг.2 загруженности центр М колеса 4 находится на той же высоте, что и средняя ось тяги 16, так что при вводе усилия F тормозная колодка 8 расположена по центру колеса 4. Колесо 4 обкатывается при этом по рельсу 50 (не показан).

При изображенной на фиг.3 загруженности тележка слегка опущена из-за более высокой нагрузки, так что центр М колеса 4 расположен с вертикальным смещением относительно оси усилия F на расстоянии от М'. Для того чтобы при вводе усилия F тормозная колодка могла приспосабливаться к данному положению поверхности 7, тяговые хомуты 11 посредством осей 14, 17 смещены наподобие параллелограмма, так что возможно оптимальное прилегание тормозной колодки 8 к поверхности 7.

Для начала процесса торможения посредством тормозного суппорта (не показан) прикладывают растягивающее усилие F, которое через подвеску прижимает тормозную колодку 8 к поверхности 7, с тем чтобы создать нужный тормозной момент. За счет ввода растягивающего усилия F в середину поперечной пластины 15 достигается то, что оба тяговых хомута 11 могут смещаться друг к другу, когда это требуется за счет изменения наклона тормозной колодки 8 или при вертикальном движении колеса 4. За счет натяжения с фрикционным замыканием на шарнирах 14, 17 при этом достигается то, что после отпускания тормоза наклон тормозной колодки 8 сохраняется и изменяется лишь тогда, когда за счет изменения пружинения колеса 4 задается другой угол наклона. Приложенное во время торможения усилие на тормозную колодку 8 приводит затем к изменению угла между тяговыми хомутами 11 и поперечными пластинами 15, 18, причем натяжение с фрикционным замыканием тогда преодолевается.

Для тормозной колодки 8 могут использоваться металлокерамические, пластиковые или чугунные колодки. Можно использовать также так называемые упругие тормозные колодки, образованные несколькими отдельными элементами из фрикционного материала, которые выполнены с возможностью натяжения к поверхности торможения. В отношении возможного выполнения тормозных колодок следует сослаться на DE 19840065.

В изображенном на фиг.4 примере выполнения предусмотрен колодочный тормозной блок, содержащий модифицированные тормозные колодки 8', удерживаемые с обеих сторон колесного диска 2' на тяговых хомутах 11, 12. Подвеска тормозных колодок 8' выполнена, как и в предыдущем примере выполнения.

Тормозные колодки 8' имеют поверхность трения, которая как и поверхность 7' на ободе 5' выполнена с легким наклоном к диску 2', так что при вводе усилия F через тяговые хомуты 11, 12 создается слегка наклоненное к вертикали нормальное усилие F_N, которое давит на тормозную колодку 8' в направлении диска 2'. За счет этого тормозная колодка 8' трется не только о поверхность 7', но и об отрезок 25' диска 2', к которому приложено тормозное усилие F_ax. В процессе торможения нагревается тем самым дополнительно также отрезок 25' диска 2', что уменьшает тепловые напряжения внутри колеса 4'. Далее за счет наклонного выполнения поверхности 7' происходит центрирование тормозных колодок 8' к середине. Поскольку тормозные колодки 8' расположены с обеих сторон диска 2', компенсируются возникающие осевые усилия.

В изображенном на фиг.5 примере выполнения дополнительно к внутренней тормозной колодке 8 на подвеске смонтирована внешняя тормозная колодка 30. Для этого на поперечной пластине 15' размещен пневмо- или гидроцилиндр 31, усилие поршневого штока которого действует на внутреннюю тормозную колодку 8, а реакционное усилие корпуса - на внешнюю тормозную колодку 30. Маятниковая подвеска с поперечными пластинами 15', 18'и вертикальными пластинами 19, 21 выполнена, как в первом примере выполнения. За счет комбинации внутренней 8 и внешней 30 тормозных колодок достигается значительное повышение мощности колодочного тормоза, причем двухстороннее расположение тормозных колодок 8, 30 обеспечивает более равномерный нагрев колеса 4 в процессе торможения, что уменьшает тепловые напряжения.

В изображенном на фиг.6 примере выполнения с обеих сторон диска расположено по одной внутренней тормозной колодке 8, которые удерживаются двумя тяговыми хомутами 11. По сравнению с примером выполнения на фиг.1-3 удерживающая пластина 19, которая была сочленена с осью 14 верхнего тягового хомута 11, заменена особой удерживающей пластиной 40, сочлененной с осью 42 на тяговом хомуте 11 и дополнительной осью 41 на тележке. Ось 42 находится при этом в непосредственной близости от тормозной колодки 8, по меньшей мере, в зоне колеса 4, так что тормозное усилие колодки в месте его возникновения может быть введено непосредственно в удерживающую пластину 40. Более жесткая связь тормозной колодки 8 при срабатывании приводит к снижению тормозных шумов.

На фиг.7 тормозная колодка установлена на тележке посредством так называемого простого механизма. Для этого с одной или обеих сторон колеса 4 предусмотрен тяговый хомут 60, образующий одновременно тягу. Тяговый хомут 60 шарнирно соединен с двумя удерживающими пластинами 61, 62, которые в свою очередь сочленены с тележкой (не показана). На обращенном к колесу 4 конце тягового хомута 60 последний через ось 64 соединен с нажимной деталью 65, которая в процессе торможения прижимает тормозную колодку 8 к поверхности 7 колеса 4. Удерживающая пластина 62 сочленена при этом с тяговым хомутом 60 в непосредственной близости от тормозной колодки.

В изображенном на фиг.8 примере выполнения колодочный тормозной блок размещен на тележке через рычажный механизм. Для создания тормозного усилия тормозную колодку 8 через нажимную деталь 74 прижимают к поверхности 7 колеса 4, причем нажимная деталь 74 установлена с возможностью перемещения посредством размещенного одним концом в цилиндре 71 тягового хомута 70. Цилиндр 71 закреплен через плиту 72 на тележке и может действовать гидравлически или пневматически или может быть снабжен исполнительным механизмом. Нажимная деталь 74 соединена через ось 73 с удерживающим рычагом 75, который через шарнир 76 размещен на тележке. Также у этой формы выполнения удерживающий рычаг 75 сочленен в непосредственной близости от тормозной колодки.

Изображенные примеры выполнения могут быть также комбинированы между собой для создания колодочного тормозного блока, согласно изобретению. Например, наклонное расположение тормозных поверхностей может быть использовано также в примерах выполнения на фиг.5 и 6. Далее можно выполнить подвеску тормозной колодки 8 иначе и вызвать ее срабатывание через известный рычажный механизм.

1. Колодочный тормозной блок, в частности, для рельсовых транспортных средств, содержащий, по меньшей мере, две тормозные колодки (8), установленные с возможностью прижатия к колесу (4) транспортного средства для создания тормозного усилия, подвеску (11, 12, 15, 18, 19, 21) для тормозных колодок (8), выполненную с возможностью соединения с тележкой, и исполнительное устройство для движения, по меньшей мере, двух тормозных колодок (8), отличающийся тем, что содержит тормозные колодки (8), расположенные по обе стороны колесного диска (2), причем тормозные колодки (8) через маятниковую подвеску (11, 12, 15, 18, 19, 21, 40, 62, 75) выполнены с возможностью воздействия, в основном, радиально наружу, соответственно, на поверхности (7) колеса (4) с противоположных сторон колесного диска (2).

2. Блок по п.1, отличающийся тем, что выполненная на ободе (5) поверхность (7) выполнена с наклоном к диску (2).

3. Блок по п.2, отличающийся тем, что при вводе усилия через тяговые хомуты (11, 12) между тормозной колодкой (8) и поверхностью (7) создается нормальное усилие, а на отрезке (25) диска (2) и тормозной колодке (8) - аксиально действующее тормозное усилие.

4. Блок по п.3, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна тормозная колодка (8) сочленена с двумя тяговыми хомутами (11).

5. Блок по п.4, отличающийся тем, что тяговые хомуты (11) шарнирно соединены между собой поперечными пластинами (15, 18) и установлены с возможностью перемещения наподобие параллелограмма по отношению друг к другу.

6. Блок по п.3, отличающийся тем, что соединенный с тормозной колодкой (8) тяговый хомут (11) шарнирно соединен через удерживающую пластину (19, 21, 40) с тележкой.

7. Блок по п.6, отличающийся тем, что с тяговым хомутом и тележкой сочленены две отстоящие друг от друга удерживающие пластины (19, 21, 40).

8. Блок по п.7, отличающийся тем, что шарнирные оси (14, 17) удерживающих пластин (19, 21) соосны с шарнирными осями (14, 17) соединенных с тяговым хомутом (11) поперечных пластин (15, 18).

9. Блок по п.6, отличающийся тем, что удерживающая пластина (40) сочленена с тяговым хомутом (11) в непосредственной близости от тормозной колодки (8).

10. Блок по п.6, отличающийся тем, что с тормозной колодкой (8) через нажимную деталь (65, 74) соединен тяговый хомут (60, 70).

11. Блок по п.10, отличающийся тем, что для срабатывания тормозной колодки (8) предусмотрен тяговый хомут (60), который через две удерживающие пластины (61, 62) сочленен с тележкой.

12. Блок по п.1, отличающийся тем, что тормозная колодка удерживается посредством удерживающей пластины (75) на тележке и приводится в действие через тяговый хомут (70) гидравлически, пневматически или механически.

13. Блок по п.5, отличающийся тем, что на подвеске предусмотрена вторая тормозная колодка (30), установленная с возможностью перемещения к поверхности (6) катания колеса (4).

14. Блок по п.5, отличающийся тем, что он содержит две тормозные колодки (8), установленные с возможностью прижатия соответственно к одной обращенной радиально внутрь поверхности двух соседних колес (4).

15. Блок по п.1, отличающийся тем, что поверхность (7') колеса (4') и противоположная поверхность тормозной колодки (8') выполнены с наклоном к диску (2').

16. Блок по п.15, отличающийся тем, что тормозная колодка (8') установлена с возможностью перемещения к отрезку диска (2') для создания тормозного усилия.

17. Блок по п.1, отличающийся тем, что тормозная колодка (8) имеет упругую поверхность трения.

18. Блок по п.17, отличающийся тем, что тормозная колодка (8) содержит несколько фрикционных элементов, каждая из которых выполнена с возможностью натяжения пружиной к поверхности трения.