УСТРОЙСТВО ТОРМОЗНОГО СУППОРТА ТОРМОЗА РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С СИСТЕМОЙ УПЛОТНЕНИЙ ДЛЯ ЭКСЦЕНТРИКОВЫХ ВАЛОВ
RAILWAY VEHICLE BRAKE CALIPER WITH ECCENTRIC SHAFT SEALING SYSTEM

Изобретение относится к устройству тормозного суппорта тормоза рельсового транспортного средства, которое содержит, по меньшей мере, два расположенные на смотрящих друг от друга в сторону наружных поверхностях корпуса, служащего опорой для эксцентрикового вала, рычага тормозного суппорта, каждый из которых приводится в движение кривошипом эксцентрикового вала, находящимся на концевой стороне, а также систему уплотнений с, по меньшей мере, одним уплотнением между корпусом, и, по меньшей мере, одним рычагом тормозного суппорта, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Такое устройство тормозного суппорта известно, например, из DE 4431353 С1. При этом рычаги суппорта узла тормозного суппорта установлены на кривошипах с возможностью вращения. Эксцентриковый вал установлен в корпусе с возможностью вращения вокруг своей оси, причем движения точки на одном из кривошипов относительно корпуса может описываться либо вращением, либо двумя направленными перпендикулярно друг другу поступательными движениями.
Такое устройство тормозного суппорта испытывает воздействие окружающей среды, в частности брызг воды во время езды, горячих водяных струй при мойке, загрязнения в виде пыли и песка на тормозах, а также снега и льда, поэтому уплотнение между рычагами суппорта, эксцентриковым валом и корпусом должно надежно функционировать даже в этих условиях.
У известного устройства тормозного суппорта уплотнение осуществляется между рычагами суппорта, эксцентриковым валом и корпусом с помощью уплотнительных колец радиальных валов. Для этого в области эксцентрикового вала с эксцентриковым валом с помощью резьбового соединения соединен устойчивый к коррозии диск, в котором выполнено гнездо для установки уплотнительного кольца радиальных валов, которое уплотняет рычаг суппорта, с другой стороны на диске имеется уплотнительная поверхность для другого уплотнительного кольца радиальных валов, которое установлено в выемке корпуса. Недостатком применения уплотнительных колец радиальных валов в системе уплотнений устройства тормозного суппорта является то, что они имеют относительно небольшое поперечное сечение при относительно больших диаметрах эксцентрикового вала и поэтому рабочие кромки уплотнения имеют небольшую предварительную затяжку. Рабочие кромки уплотнения имеют склонность к износу, вследствие которого снижается эффект уплотнения.
В DE 102005049058 А1 также описывается система уплотнений устройства тормозного суппорта рельсового транспортного средства, которая содержит разделенное уплотнительное кольцо в виде двух полуколец. При этом разделенное уплотнительное кольцо установлено в огибающей канавке, закрепленной на корпусе и имеет цилиндрическую предназначенную для рычагов суппорта поверхность. В подшипниковой опоре верхнего, если смотреть в направлении силы тяжести, рычага суппорта канавка выполнена закрепленной на корпусе и цилиндрическая направляющая поверхность находится на рычаге суппорта, напротив, в подшипниковой опоре нижнего рычага суппорта канавка образована в рычаге суппорта и направляющая поверхность на корпусе. Это различное выполнение верхнего и нижнего уплотнений подшипника объясняется влиянием силы тяжести на грязную воду, так как торцевые стороны цилиндрических направляющих поверхностей взаимодействуют с соответственно противолежащими поверхностями в виде лабиринтных уплотнений. Благодаря этому, конструкция верхней и нижней системы уплотнения различна. Кроме того, должны соблюдаться узкие допуски при установке полуколец в канавке, чтобы с одной стороны получить желаемый эффект уплотнения зазора, но с другой стороны сделать возможным скольжение полуколец в канавках.
Задачей настоящего изобретения является дальнейшее усовершенствование устройства тормозного суппорта тормоза рельсового транспортного средства упомянутого вида, чтобы можно было более благоприятно изготавливать его систему уплотнений и иметь более высокий эффект уплотнения.
Эта задача решена посредством изобретения, охарактеризованного признаками пункта 1 формулы изобретения.
В основе изобретения лежит идея, что уплотнение представляет собой герметичное уплотнение и содержит по меньшей мере, один, по меньшей мере, частично упругий сильфон, с одной стороны закрепленный на корпусе и с другой стороны на рычаге тормозного суппорта. По сравнению с уровнем техники, в котором применяются уплотнения зазоров, герметичные уплотнения обладают более высоким уплотнительным эффектом, так как они при обычных условиях работы не позволяют попадать в уплотненную область грязи или влаги и, в крайнем случае, пренебрежимо малому количеству газа. Поэтому термин «герметичное уплотнение» здесь должно понимать как противоположное понятию «уплотнение зазора».
Далее идентичные сильфоны могут применяться для всех опорных участков, так как не должно учитываться направление действия силы тяжести.
Благодаря мероприятиям, изложенным в зависимых пунктах формулы изобретения, возможны усовершенствования и улучшения изобретения, указанного в пункте 1 формулы изобретения.
При этом сильфон выполнен таким образом, что он может следовать движению кривошипа относительно корпуса в плоскости, перпендикулярной оси эксцентрикового вала.
Сильфон, по меньшей мере, частично изготовлен из резины, предпочтительно полностью из NBR-каучука (акрилнитрил-бутадиен-каучук), причем концы сильфона с геометрическим и/или фрикционным замыканием соединены с корпусом и рычагом тормозного суппорта. Некоторые из складок сильфона вдаются в радиальную выемку втулки, которая преимущественным образом соединена с корпусом, они определенным образом зажаты, что препятствует защемлению складок во время эксцентричного движения рычага суппорта относительно корпуса.
Особенно предпочтительно, что, по меньшей мере, один конец сильфона соединен наглухо с, в противоположность этому, жестким кольцом, которое в этом случае с геометрическим замыканием закреплено на корпусе или на втулке. Это глухое соединение достигается, например, благодаря тому, что кольцо, по меньшей мере, частично закрепляется в сильфоне с помощью вулканизации.
Это кольцо в этом случае может быть законтрено относительно рычага тормозного суппорта или корпуса с помощью упорного кольца, которое одновременно образует осевой подшипник между рычагом тормозного суппорта и корпусом и, таким образом, выполняет, предпочтительно, двойную функцию.
Если это упорное кольцо изготовлено из гасящего колебания материала для подшипников скольжения, например, полиамида или подшипниковой бронзы, то предпочтительно гасятся колебания, которые испытывают рычаги тормозного суппорта, когда они не задействованы и поэтому находятся в ненапряженном состоянии, и в значительной мере препятствует передаче механического шума от рычагов тормозного суппорта к корпусу.
Более точно это следует из следующего ниже описания примеров осуществления.
Настоящее изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
фиг.1 - устройство тормозного суппорта с системами уплотнений согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения;
фиг.2 - поперечное сечение систем уплотнения на фиг.1 в увеличенном масштабе;
фиг.3 - поперечное сечение системы уплотнений согласно другому предпочтительному варианту выполнения изобретения.
На фиг.1 представлено устройство 2 тормозного суппорта тормоза рельсового транспортного средства, которое взаимодействует с непоказанным тормозным диском. Устройство 2 тормозного суппорта на фиг.1 показано в рабочем положении, т.е. изображенные вверху конструктивные элементы также установлены вверху.
Устройство 2 тормозного суппорта приводится в действие здесь подробно не описанным исполнительным органом 3 и воздействует на эксцентриковый вал 4 с находящимися на концевых сторонах кривошипами, верхним кривошипом 6 и нижним кривошипом 8, которые, выступая из отверстий 10, 12 корпуса 14 устройства 2 тормозного суппорта, с возможностью вращения установлены в соответственно в каждом рычаге тормозного суппорта, верхнем рычаге 16 тормозного суппорта и нижнем рычаге 18 тормозного суппорта. В показанном на фиг.1 рабочем положении устройство 2 тормозного суппорта расположено в основном горизонтально, так что, если смотреть в направлении действия силы тяжести, верхний рычаг 16 тормозного суппорта расположен на более высоком уровне, чем нижний рычаг 18 тормозного суппорта.
При вращении эксцентрикового вала 4 рычаги тормозного суппорта 16, 18 движутся в направлении к тормозному диску, вследствие чего держатели 22, 24 тормозных накладок, расположенные на рычагах 16, 18 тормозного суппорта, тормозными накладками вступают во фрикционный контакт с тормозным диском. Концы рычагов 16, 18 тормозного суппорта, направленные в сторону от держателей 22, 24 тормозных накладок, установлены с возможностью вращения вокруг поворотных осей 20 параллельных z-оси на концах диска 21 нажимной штанги, который в своей длине может дополнительно регулироваться относительно износа. При удлинении диска 21 нажимной штанги в у-направлении концы рычагов 16, 18 тормозного суппорта отходят друг от друга, в результате чего они поворачиваются вокруг кривошипов 6, 8 эксцентрикового вала 4, чтобы сократить расстояние держателей 22, 24 накладок друг от друга.
Как лучше видно на фиг.2, нижний рычаг 18 тормозного суппорта, который здесь описывается в качестве замещающего верхний рычаг 16 тормозного суппорта, имеет с концевой стороны глухое отверстие 26, в которое установлена втулка 28, радиальная внутренняя боковая поверхность которой образует вкладыш внешнего радиального игольчатого подшипника 30, с помощью которого кривошип 8 установлен с возможностью вращения относительно рычага 18 тормозного суппорта. Для этого кривошип 8 окружен втулкой 32, которая образует другой вкладыш внешнего радиального игольчатого подшипника 30. С другой стороны центральный участок 34 эксцентрикового вала 4 с помощью второго внутреннего радиального игольчатого подшипника 36 установлен с возможностью вращения относительно корпуса 14. Такая система подшипников может быть приспособлена специалистом к соответствующим требованиям, например, она может быть выполнена в виде системы подшипников скольжения.
При вращении эксцентрикового вала 4 центральная ось 38 кривошипа 8 совершает как поступательное движение в направлении Х-оси и Y-оси, так и вращение вокруг средней оси 40 эксцентрикового вала, которая параллельна z-оси или вертикали. Этой эксцентричной траектории движения может следовать установленный с помощью внешнего радиального игольчатого подшипника 30 рычаг 18 тормозного суппорта, чтобы вызвать движение прижима или высвобождения держателей 22, 24 тормозных накладок относительно тормозного диска.
Точное описание такого эксцентрического привода содержится в указанном документе DE 102005049058 А1, поэтому не следует более останавливаться на нем.
На торцевой стороне 42 отверстия 12 в корпусе установлен фланец 44 с образованной на выступе 46 фланца посадочной поверхностью 48, который своим центрирующим выступом 50 входит в отверстие 12 корпуса и там закрепляется преимущественно с помощью прессовой посадки. Фланец 44, таким образом, образует закрепленный на корпусе конструктивный элемент. Радиальная наружная боковая поверхность фланца 44 снабжена идущей радиально внутрь выемкой 52. Далее торцевая поверхность 54 фланца 44, смотрящая в сторону от корпуса 14, образует поверхность подшипника скольжения для осевого упорного кольца 56.
Осевое упорное кольцо 56 состоит из преимущественно гасящего колебания материала для подшипников скольжения, например, из полиамида или подшипниковой бронзы. Благодаря этому предпочтительно гасятся колебания, которые испытывают рычаги тормозного суппорта в состоянии, когда они не задействованы и поэтому не напряжены.
Осевое упорное кольцо 56 предпочтительно закреплено на торцевой стороне 58 рычага 18 тормозного суппорта, смотрящей на корпус 14, преимущественно с помощью не показанного на изображении поперечного сечения на фиг.2 резьбового соединения. Осевое упорное кольцо 56, зафиксированное на рычаге тормозного суппорта, образует вместе с предназначенной поверхностью подшипника скольжения, которая здесь образуется торцевой поверхностью 54 фланца 44, закрепленного на корпусе, образует осевую опору скольжения для рычага 18 тормозного суппорта относительно корпуса 14. Как легко можно представить с помощью фиг.1, если при включенном тормозе тормозные накладки прилегают к тормозному диску и вследствие этого возникают силы трения, то появляются осевые и поперечные силы, т.е. силы, направленные в отношении средней оси 40 эксцентрикового вала 4 или в z-направлении, которые нагружают в форме изгиба перпендикулярно их продольной протяженности установленные с концевой стороны на диске нажимной штанги 21 рычаги 16, 18 тормозного суппорта. Эта изгибающая нагрузка вызывает поперечные или осевые силы, которые в настоящем случае воспринимаются осевым опорным кольцом 56 на корпусе 14.
Существенно то, что силовой поток поперечных и осевых сил направлен в z-направлении от рычагов 16, 18 тормозного суппорта непосредственно в предназначенные осевые упорные кольца 56 и оттуда на закрепленные на корпусе фланцы 44 и, наконец, на корпус 14, причем этот силовой поток минует при этом эксцентриковый вал 4 или кривошипы 6, 8. Напротив, действующие на рычаги 16, 18 тормозного суппорта, вызываемые движением прижима и действующие в x-y плоскости поперечные силы через внешний радиальный игольчатый подшипник 30 передаются эксцентриковому валу 4, который опять же через внутренние радиальные игольчатые подшипники 36 опирается на корпус 14.
Так как устройство 2 тормозного суппорта на рельсовом транспортном средстве находится в области, испытывающей действие грязной воды и брызг, эксцентриковый вал 4 или расположенные на его концевой стороне кривошипы 6, 8 должны уплотняться относительно корпуса 14.
На фиг.2 показаны в деталях верхняя система 60 уплотнений и нижняя система 62 уплотнений устройства 2 тормозного суппорта. В качестве заменяющей верхнюю систему 60 уплотнений ниже описывается конструкция противоположной идентичной нижней системы 62 уплотнений.
Нижняя система 62 уплотнений включает, по меньшей мере, одно герметичное уплотнение, которое образовано, по меньшей мере, одним закрепленным с одной стороны на корпусе 14 и с другой стороны на нижнем рычаге тормозного суппорта 18, по меньшей мере, частично эластичного сильфона 64. При этом сильфон 64 выполнен таким образом, что может следовать радиальным движениям кривошипа 8 относительно корпуса 14, определяемым эксцентрическим приводом, в плоскости x-y, перпендикулярной к центральной оси 40 эксцентрикового вала 4, причем складки сильфона 64 компенсируют эти движения.
Сильфон 64, по меньшей мере, частично изготовлен из резины, предпочтительно полностью из NBR-каучука (акрилнитрил-бутадиен-каучук), причем концы 66, 68 сильфона 64 с геометрическим и/или фрикционным замыканием соединены с корпусом 14 и рычагом 18 тормозного суппорта.
Сильфон 64 радиально охватывает фланец 44 и имеет, если смотреть в направлении центральной оси 40 эксцентрикового вала 4 (z-направление), его продольную протяженность. По меньшей мере, некоторые из складок сильфона 64 заходят в радиальную выемку 52 фланца 44, который соединен с корпусом 14.
Особенно предпочтительно, что конец 66 сильфона 64, приданный рычагу 18 тормозного суппорта, предпочтительно наглухо соединен с (в противоположность этому) жестким кольцом 70, которое преимущественно с геометрическим замыканием закреплено на рычаге 18 тормозного суппорта. Это неразъемное соединение достигается, например, благодаря тому, что кольцо, по меньшей мере, частично устанавливается в сильфоне 64 с помощью вулканизации. Это кольцо 70, как осевое упорное кольцо 56 закреплено, по меньшей мере, одним винтом предпочтительно на торцевой поверхности 58 рычага 18 тормозного суппорта, смотрящей на корпус 14. Кольцо 70 охватывает осевое упорное кольцо 56.
С другой стороны конец 68 сильфона 64, приданный корпусу 14, зажимается между посадочной поверхностью 48 фланца 44 и торцевой поверхностью 42 корпуса 14, направленной к рычагу 18 тормозного суппорта, с помощью силового замыкания и/или геометрического замыкания, для чего конец 68 может иметь увеличение 74 поперечного сечения, которое установлено в соответствующей кольцевой выемке в посадочной поверхности 48 фланца 44.
В другом варианте выполнения согласно фиг.3 одинаково действующие, остающиеся одинаковыми детали в отношении предыдущего варианта выполнения обозначены одинаковыми позициями. В отличие от него конец 68 сильфона 64, приданный фланцу 44 или корпусу 14, преимущественно с геометрическим замыканием зажат между торцевой поверхностью 75 фланца 44, направленной от посадочной поверхности 48, и отдельным стяжным кольцом 76, которое, например, с помощью винтов соединено с фланцем 44. Далее кольцо 70, соединенное с помощью вулканизации с другим концом 66 сильфона 64, имеет полку 78 с L-образным поперечным сечением, которое захвачено и благодаря этому закреплено осевым упорным кольцом 56, с помощью винтов 80 установленным на торцевой поверхности рычага 18 тормозного суппорта. В остальном, системы 60, 62 уплотнений, а также подшипниковая опора эксцентрикового вала 4 рычагов 16, 18 тормозного суппорта выполнены идентично варианту выполнения согласно фиг.2.
Применение систем 60, 62 уплотнений не ограничено устройствами 2 тормозного суппорта. Напротив, такие системы 60, 62 уплотнений могут вообще применяться между любым корпусом 14, служащим опорой эксцентрикового вала 4, и выступающим из корпуса 14 находящимся на концевой стороне кривошипом 6, 8 эксцентрикового вала.