УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВКИ ЗАЗОРА В ТОРМОЗНОМ ПРИВОДЕ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
DEVICE TO ADJUST CLEARANCE IN RAILWAY VEHICLE BRAKE DRIVE

Настоящее изобретение относится к устройству для регулировки зазора в тормозном приводе транспортного средства, содержащему
приводной элемент в форме втулки, который установлен с возможностью осевого перемещения и восприятия тормозного усилия в направлении действия тормоза;
стержень, который установлен с возможностью осевого перемещения внутри приводного элемента;
регулировочную гайку, которая находится в несамостопорящемся резьбовом соединении со стержнем;
средства сцепления приводного элемента и регулировочной гайки и цилиндрическую пружину, поджимающую стержень в направлении действия тормоза.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Устройства для регулировки зазора в тормозном приводе рельсовых транспортных средств могут быть разделены на две основные группы. В обеих группах устройства содержат гайки, которые находятся в несамостопорящемся резьбовом сопряжении со стержнем и предназначены для регулировки зазора между тормозным башмаком или тормозной колодкой и цилиндрической поверхностью колеса или тормозного диска. Но устройства первой группы содержат одну такую гайку, а устройства второй группы - две.
Предлагаемое устройство относится к первой группе.
Имеется множество примеров подобных регулировочных устройств. Типовые примеры раскрыты в ЕР-А-0165641, DE-A-2316822, EP-A-0174690, US-A-4036332 и DE-A-2830361 (документы перечислены в произвольном порядке).
В US-A-3744596 раскрыто типовое регулировочное устройство с одной гайкой, которое пользуется большим спросом на рынке. Оно имеет ряд недостатков, наиболее значимым из которых является то, что оно содержит мощную пружину, которая необходима для регулировки, но при торможении создает существенное усилие, направленное против торможения. Кроме того, стержень и гайка объединены в один узел и создают излишне большую вращающуюся массу.
В US-A-4138002 раскрыто еще одно регулировочное устройство с одной гайкой, которое рассматривается как наиболее близкий аналог настоящего изобретения. Внутри этого устройства имеется пружина сжатия, которая создает усилие, направленное против торможения, но в этом случае указанное усилие существенно меньше, чем в устройстве согласно US-A-3744596. Кроме того, наличие двух внутренних поверхностей для сцепления в элементе, который соответствует приводному элементу, усложняет процесс изготовления, а следовательно, увеличивает производственные издержки и стоимость изделия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Вышеупомянутые проблемы уровня техники решены благодаря созданию устройства, в котором имеются
первое сцепление, содержащее поверхность для сцепления, которая расположена на приводном элементе и ориентирована в направлении торможения, и соответствующую поверхность для сцепления, которая расположена на регулировочной гайке, и
второе сцепление, содержащее поверхность для сцепления, которая расположена на приводном элементе и ориентирована противоположно направлению торможения, и соответствующую поверхность для соединения, расположенную на втулке регулировочной гайки,
причем втулка регулировочной гайки
a) установлена с возможностью осевого перемещения на регулировочной гайке,
b) поджата ведущей пружиной в направлении торможения,
c) в направлении торможения имеет крайнее положение, в котором минимальное осевое расстояние между поверхностями для сцепления, расположенными на регулировочной гайке и втулке регулировочной гайки превышает осевое расстояние между двумя поверхностями для сцепления приводного элемента, и
d) задает регулировочное расстояние, или расстояние «А» при помощи регулировочной втулки, которая установлена соосно с приводной втулкой и регулировочной гайкой.
Такое регулировочное устройство имеет двустороннее действие, то есть с помощью него можно уменьшить зазор, который стал слишком большим, например, вследствие износа тормозного башмака в тормозном приводе, либо увеличить зазор, который стал слишком маленьким. В предлагаемом регулировочном устройстве не создается усилие, действующее противоположно торможению, как в известных регулировочных устройствах, а вращающимися элементами являются лишь регулировочная гайка с регулировочной втулкой, которые имеют минимальную массу и обеспечивают очень быструю регулировку зазора.
В предлагаемом устройстве для регулировки зазора ведущая пружина может нажимать на втулку регулировочной гайки через шариковый подшипник, при этом регулировочное расстояние или расстояние «А» ограничено шариковым подшипником и внутренним стопорным кольцом, расположенным внутри регулировочной втулки.
Предпочтительно, подвижная в осевом направлении втулка приводного элемента, которая присоединена к приводному элементу, установлена с возможностью направленного перемещения в корпусе устройства для регулировки зазора, а подвижная в осевом направлении втулка цилиндрической пружины, присоединенная к толкателю на конце стержня, установлена с возможностью направленного перемещения во втулке приводного элемента, при этом внутри указанных втулок размещена цилиндрическая пружина.
К приводному элементу может быть присоединена направляющая втулка для направления стержня, а между этой направляющей втулкой и регулировочной гайкой может быть расположен шариковый подшипник.
Два сцепления предпочтительно выполнены рифлеными, с тем чтобы обеспечить их надежное сопряжение.
В одном варианте реализации цилиндрическая пружина может быть размещена снаружи корпуса устройства для регулировки зазора вокруг стержня между толкателем, который расположен на конце стержня, и уплотнительной втулкой, которая является частью корпуса устройства для регулировки зазора.
Предлагаемое устройство для регулировки зазора предпочтительно является частью тормозного узла и встроено в него, и в котором перемещение приводного элемента в направлении действия тормоза осуществляется под действием поршня. Однако предлагаемое устройство может быть изготовлено и в качестве независимого осевого устройства для регулировки зазора, наподобие тех, что известны из уровня техники.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее приведено подробное описание настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг.1 показан вид в продольном разрезе тормозного узла с устройством для регулировки зазора согласно настоящему изобретению;
на фиг.2 показан вид в разрезе вдоль линии II-II на фиг.1; и
на фиг.3a и 3b показаны виды в продольном разрезе тормозного узла с устройством для регулировки зазора согласно еще одному варианту выполнения настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг.1 и 2 в разрезе показан тормозной узел для рельсового транспортного средства. Тормозной узел в целом содержит встроенные в общий корпус тормозной цилиндр (или подобные средства приведения в действие тормоза) и устройство для регулировки зазора.
На фиг.1 показаны все используемые в описании позиции, а на фиг.2 некоторые позиции для наглядности опущены.
Используемые в настоящем описании термины, такие как «вертикальный», «горизонтальный», «под», «над» и другие, относятся лишь к положению тормозного узла на чертеже, а при монтаже на рельсовое транспортное средство этот узел может занимать другое положение.
Тормозной узел содержит корпус 10, верхний конец которого имеет цилиндрическую форму. В указанной верхней цилиндрической части корпуса 10 в вертикальном положении размещен с возможностью перемещения поршень 11. Над поршнем 11 расположена крышка 12, которая привинчена к корпусу 10. В корпусе 10 размещена цилиндрическая гильза 13, а поршень 11 снабжен стандартным уплотнением 14.
На нижней стороне поршня 11 имеются два в целом вертикальных клинообразных элемента 15 (показаны только на фиг.1). Когда в пространство над поршнем 11 поступает сжатый воздух, поршень 11 начинает перемещаться вниз внутри своего цилиндра, а клинообразные элементы 15 передают усилие другим частям тормозного узла, как описано ниже. В частности, усилие, которое согласно фиг.1 и фиг.2 направлено вертикально, преобразуется в усилие, которое которое согласно фиг.1 и фиг.2 направлено горизонтально влево вдоль толкающего стержня 16 описываемого устройства для регулировки зазора.
Каждый клинообразный элемент 15 имеет реактивную поверхность 17, которая параллельна оси поршня 11, и скошенную поверхность 18, которая наклонена относительно оси поршня 11. В корпусе 10 элементы 15 проходят между роликами 19 и 20 и обеспечивают передачу усилия на стержень 16, как изложено далее.
Корпусные или реактивные ролики 19 установлены на коротких осях 21, вставленных в корпус. Рабочие ролики 20 установлены на приводном элементе 22, который в целом имеет форму втулки и соединен со стержнем 16 с возможностью передачи усилия, как изложено далее.
Элемент 22 установлен с возможностью направленного перемещения в корпусе 10 благодаря тому, что он снабжен опорным роликом 22', который установлен снаружи относительно ролика 20 во взаимодействии с опорной поверхностью 10' корпуса 10.
Таким образом, когда поршень 11 под давлением сжатого воздуха перемещается вниз, клинообразные элементы 15 толкают влево ролики 20, а следовательно, и стержень 16.
Между приводным элементом 22 и поршнем 11 расположена пружина 23 сжатия, которая предназначена для приложения к поршню 11 возвратного усилия.
Влево или вперед от приводного элемента 22 отходит втулка 24 приводного элемента. Она имеет полученные штамповкой выступы 24', которые находятся в сопряжении с левым или передним концом приводного элемента 22. В корпусе 10 стопорным кольцом 26 неподвижно зафиксирована направляющая втулка 25, которая служит для втулки 24 приводного элемента направляющей скольжения. Между втулкой 25 (а следовательно, корпусом 10) и выступами 24' (а следовательно, элементом 22) размещена возвратная пружина 27, представляющая собой пружину сжатия. Кроме того, для направления стержня 16 относительно приводного элемента 22 имеется направляющая втулка 28.
Передний конец стержня 16, а именно его левый конец согласно фиг.1 и фиг.2, соединен с толкателем 29, который предназначен для присоединения к соответствующему элементу тормозного привода рельсового транспортного средства, на котором установлен тормозной узел. Таким образом, стержень 16 установлен с предотвращением возможности вращения. Между направляющей втулкой 28 (а следовательно, приводным элементом 22) и толкателем 29 имеется цилиндрическая пружина 30, которая представляет собой пружину сжатия.
Пружина 30 охвачена втулкой 31 цилиндрической пружины, которая присоединена к толкателю 29. Втулка 24 приводного элемента направляет с возможностью скольжения. Втулка 31 установлена во втулке 24 с возможностью направленного перемещения с использованием направляющих колец 32.
Между корпусом 10 и толкателем 29 размещен резиновый пыльник 33, который препятствует проникновению внутрь тормозного узла влаги, грязи и т.п.
В целом внутри элемента 22 расположена регулировочная гайка 34, которая находится в несамостопорящемся резьбовом соединении со стержнем 16. На переднем или левом согласно чертежу конце гайка 34 снабжена шариковым подшипником 35 для взаимодействия с втулкой 28.
Гайка 34 имеет обращенную назад согласно чертежу коническую поверхность для сцепления, предназначенную для взаимодействия с обращенной вперед согласно чертежу конической поверхностью для сцепления элемента 22. Две указанные соединительные поверхности образуют первое сцепление 36.
На гайке 34 с возможностью осевого перемещения размещена втулка 37 регулировочной гайки. Элемент 22 имеет обращенную назад согласно чертежу коническую соединительную поверхность, на втулке 37 имеется обращенная вперед согласно чертежу коническая соединительная поверхность, а вместе две указанные соединительные поверхности образуют второе сцепление 38.
Возможность перемещения втулки 37 влево согласно фиг.1 и фиг.2 или вперед относительно гайки 34 ограничено стопорным буртиком, так что в любой момент времени из двух сцеплений 36 и 38 только одно из них может быть соединено.
В задней части корпуса 10 соосно стержню 16 зафиксирована регулировочная втулка 39. Она содержит ведущую пружину 40, которая представляет собой пружину сжатия и воздействует вперед или влево согласно чертежам на втулку 37 через шайбу 41 и шариковый подшипник 42. Втулка 39 содержит внутреннее стопорное кольцо 43, в которое подшипник 42 упирается, когда последний под действием пружины 40 перемещается вперед. В описываемом устройстве для регулировки зазора, которое установлено в тормозном узле, расстояние между подшипником 42 и кольцом 43 в состоянии покоя - это регулировочное расстояние или расстояние «А».
На конце корпуса 10 над втулкой 39 имеется крышка 44. В состоянии покоя или в нейтральной позиции, которые показаны на фиг.1 и 2, пружина 40 удерживает сцепление 38 соединенным (в то время как сцепление 36 разъединено), так что гайка 34 застопорена на стержне 16 и не может вращаться на нем. Далее приведено описание принципа работы показанного на фиг.1 и 2 тормозного узла, в частности, входящего в его состав устройства для регулировки зазора, или регулятора тормоза. Несмотря на то что описанный тормозной узел может быть использован как для колодочного, так и для дискового тормоза, конструкция элемента 29 рассчитана на дисковый тормозной привод. Элемент 29 присоедин с предотвращением вращения к части скобы дискового тормоза; указанная скоба содержит тормозную колодку, а колодка, как известно специалисту в данной области, предназначена для тормозящего сопряжения с тормозным диском рельсового транспортного средства, на котором установлено предлагаемое устройство.
В целях упрощения описания будем считать, что в сопряжение с элементом, подлежащим торможению (тормозным диском) входит непосредственно элемент 29. В качестве такого элемента на фиг.1 и 2 представлен тормозной диск 50.
Согласно вышесказанному, когда в пространство над поршнем 11 нагнетают воздух, элемент 22 перемещается влево согласно фиг.1 и фиг.2, и осуществляется торможение. Согласно нижесказанному устройство для регулировки зазора, которое входит в состав тормозного узла, представляет собой устройство двойного действия, а именно, оно обеспечивает возможность регулировки зазора как в сторону его уменьшения, так и в сторону увеличения. Описание принципа работы предлагаемого устройства разделено на три части: требуемый зазор, избыточный зазор и недостаточный зазор.
Требуемый зазор
Когда зазор имеет требуемую величину, расстояние между элементом 29 и диском 50 соответствует регулируемому расстоянию А между шариковым подшипником 42 и кольцом 43.
В первой фазе торможения элемент 22 перемещается влево (с сохранением показанного на фиг.1 и 2 взаимного расположения всех элементов устройства для регулировки зазора) до тех пор, пока элемент 29 не войдет в контакт с диском 50.
Когда элемент 29 входит в контакт с диском 50, элемент 22 выходит из взаимодействия с втулкой 37 (посредством сцепления 38) и сразу входит во взаимодействие с гайкой 34 (посредством сцепления 36), так что гайка 34 остается застопоренной относительно стержня 16, а торможение продолжается в так называемом диапазоне эластичности, при этом взаимное расположение всех элементов устройства для регулировки зазора, показанного на фиг.1 и 2, остается неизменным.
Во время обратного хода под действием пружины 23 и пружины 27 описанный выше процесс протекает в обратном направлении, а гайка 34 остается неподвижной относительно стержня 16.
Зазор, превышающий требуемую величину
Когда зазор превышает требуемую величину, расстояние между элементом 29 и диском 50 превышает регулировочное расстояние А в устройстве для регулировки зазора. Чаще всего причиной этому является износ тормозной колодки в тормозном приводе. В первой фазе действия тормоза, когда шариковый подшипник 42 преодолевает расстояние А и достигает кольца 43, элемент 29 еще не достигает диска 50. Сцепление 38 разъединяется, так что гайка 34 свободно вращается на стержне 16. При этом стержень 16 и элемент 29 свободно перемещаются под действием пружины 30 до тех пор, пока элемент 29 не войдет в контакт с диском 50, а сцепление 36 не соединится и не заблокирует гайку 34 на стержне 16.
Дальнейшее торможение в диапазоне эластичности и обратный ход осуществляются так же, как описано выше.
Зазор менее требуемой величины
Когда зазор менее требуемой величины, элемент 29 достигает диска 50 раньше, чем шариковый подшипник 42 достигает кольца 43, что может иметь место, например, после замены изношенной тормозной колодки в дисковом тормозном приводе, устройство работает следующим образом.
Когда элемент 29 достигает диска 50, а элемент 22 продолжает перемещаться вперед, сцепление 38 разъединяется, так что гайка 34 свободно вращается, а стержень 16 перемещается в обратном направлении относительно элемента 22.
При дальнейшем торможении элемент 22 входит в контакт с гайкой 34, так что сцепление 36 соединяется. Дальнейшее действие тормоза в диапазоне эластичности и обратный ход осуществляются так же, как описано выше.
Замена изношенных тормозных колодок
Показанная и описанная выше конструкция устройства для регулировки зазора такова, что, когда из тормозного узла, отрегулированного в зависимости от степени износа тормозной колодки, выходит стержень 16, имеется возможность без затруднения ввести его обратно внутрь тормозного узла. Когда к стержню 16 через элемент 29 прикладывают направленное вправо усилие, сцепление 38 разъединяется, так что гайка 34 свободно вращается. После отведения стержня 16 назад производят замену изношенной тормозной колодки.
Варианты выполнения изобретения
Существует большое количество вариантов выполнения предлагаемого изобретения в рамках прилагаемой формулы.
Один из таких вариантов показан на фиг.3a и 3b, где изображен незначительно отличающийся от вышеописанного тормозной узел с устройством для регулировки зазора согласно настоящему изобретению. Для наглядности на фиг.3a и 3b показаны лишь те позиции, которые необходимы для уяснения сущности данного варианта выполнения изобретения.
Такой тормозной узел, главным образом, предназначен для использования в рельсовых вагонетках, где его располагают на первой тормозной балке и толкающим стержнем соединяют со второй тормозной балкой. На одном из концов каждой тормозной балки имеется тормозной башмак, вводимый в тормозящее сопряжение с цилиндрической поверхностью колеса вагонетки.
В этом случае тормозной узел и его стержень 60, или толкающий стержень, должны иметь гораздо более длинный ход, что хорошо видно при сравнении фиг.1 и фиг.3a, 3b. Следовательно сжатая пружина 61 должна быть длиннее и мощнее, с тем чтобы на соответствующих этапах работы она могла выполнять свою функцию, то есть толкать толкатель 62 вперед или влево фиг.3a, 3b. Необходимость в более мощной пружине 61 обусловлена еще и тем, что при увеличении длины хода элементов увеличивается и время выполнения этого хода.
Увеличенный размер пружины 61 не позволяет расположить ее внутри корпуса тормозного узла, поэтому она имеет иное расположение, а именно вокруг переднего, или левого конца удлиненного стержня 60, так что ее левый конец упирается в элемент 62, а правый конец - в уплотнительную втулку 63.
Для большей наглядности втулку 63 рассматривают как изделие, состоящее лишь из одной детали, однако в реальности она имеет сложную конструкцию и состоит из нескольких частей. Ее правый конец закреплен на стакане 64, который поддерживает описанную выше пружину 27, а также уравновешивающую пружину 65, которая предназначена для уравновешивания дополнительного усилия пружины 61.