КОМБИНИРОВАННЫЙ ТОРМОЗНОЙ ЦИЛИНДР С ПРИВОДИМЫМ В ДЕЙСТВИЕ ПОСРЕДСТВОМ ЗАЩЕЛКИ УСТРОЙСТВОМ АВАРИЙНОГО ОТПУСКА ДЛЯ СТОЯНОЧНОГО ТОРМОЗА
COMBINED BRAKE CYLINDER WITH LATCH ACTUATED EMERGENCY RELEASE FOR PARKING BRAKE

Настоящее изобретение относится к комбинированному тормозному цилиндру, содержащему цилиндр рабочего тормозного механизма в качестве рабочего тормоза, по меньшей мере, с одним приводимым в действие посредством рабочей жидкости поршнем цилиндра рабочего тормозного механизма, который через шток поршня цилиндра рабочего тормозного механизма приводит в действие тормозной механизм, а также цилиндр тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором в качестве пассивного стояночного тормоза, с приводимым в действие посредством рабочей жидкости, против действия, по меньшей мере, одного пружинного энергоаккумулятора, поршнем цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, причем поршень цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором в случае стояночного тормоза передает усилие, по меньшей мере, одного пружинного энергоаккумулятора на шток поршня цилиндра рабочего тормозного механизма, в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения.
В современных рельсовых транспортных средствах отношение внутренней длины кузова к базе в поворотных тележках вагонов очень ограничено. В частности, в поворотных тележках высокоскоростных поездов на оси должно располагаться до четырех дисков тормозного механизма. Конструктивное пространство для тормозной системы также зачастую ограничено за счет размещения приводных агрегатов или поперечных рулевых тяг магниторельсового тормоза. Эти проблемы возникают в особенности тогда, когда так называемые комбинированные тормозные цилиндры, в которых приводимый в действие посредством рабочей жидкости цилиндр рабочего тормозного механизма, в качестве рабочего тормоза, и цилиндр тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, в качестве пассивного стояночного тормоза, присоединяются другу к друг посредством фланцев, используются в качестве тормозных механизмов поворотных тележек вагонов, так как такие комбинированные тормозные цилиндры требуют относительно большого конструктивного пространства и имеют большие конструктивные габариты, чем цилиндр рабочего тормозного механизма без цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором.
Под активным тормозным механизмом в основном понимается тормозной механизм, который при подаче на него давления зажимается, а при снижении давления отпускается. В большинстве случаев это рабочий тормозной механизм. В случае пассивного тормозного механизма, такого как тормозной механизм с пружинным энергоаккумулятором в качестве стояночного тормоза, тормозное усилие создается, напротив, за счет пружинного энергоаккумулятора, причем при подаче давления на цилиндр тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором он, против действия пружинного энергоаккумулятора, отжимается в положение отпуска тормозного механизма, а при снижении давления, за счет действия пружинного энергоаккумулятора, переводится в положение зажима.
Для предотвращения отката остановленных рельсовых транспортных средств стояночный тормоз должен обеспечивать соответствующее значительное тормозное усилие и без внешнего энергообеспечения. Для этой задачи используются цилиндры тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, которые создают необходимое для стояночного тормоза тормозное усилие за счет упругости пружинных энергоаккумуляторов. Пружинным энергоаккумуляторам посредством продувания камер тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором сообщается предварительное напряжение. Когда из камеры тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором воздух откачивается, упругость пружинных энергоаккумуляторов поддерживается на рычагах суппорта тормозного механизма и создает, таким образом, прижимное усилие к тормозным накладкам.
Когда остановленное таким образом посредством стояночного тормоза рельсовое транспортное средство должно быть отбуксировано, то зачастую отсутствует снабжение такого рельсового транспортного средства сжатым воздухом, с помощью которого выполненный в виде тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором стояночный тормоз может быть пневматически отпущен. Для такого случая стояночный тормоз должен быть оборудован механическим устройством аварийного отпуска или вспомогательного отпуска, посредством которого стояночный тормоз может быть отпущен вручную, то есть без потребности во внешней энергии. Устройство аварийного отпуска на практике используется также и для того, чтобы при смене тормозных накладок снимать усилие на суппорте тормозного механизма, так как смена тормозных накладок только лишь при пневматически отпущенном стояночном тормозе является слишком ненадежным мероприятием, так как непроизвольный зажим тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором вследствие падения давления представляет собой слишком высокий риск для безопасности обслуживающего персонала.
Устройство аварийного отпуска должно быть выполнено также таким образом, чтобы после механического отпуска тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором снова обеспечивалась полноценная тормозная функция, как только камера тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором будет нагружена минимальным давлением отпуска (автоматическая повторная готовность).
Из документа ЕР 0072404 В1 известен цилиндр тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, в котором две подключенные друг к другу пружины воздействуют на соосный поршень цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором. В трубе поршня имеется внутренняя резьба, которая находится в зацеплении с резьбой шпинделя поршневого штока. Привод шпинделя не является самотормозящим. Если из цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором откачивается воздух, то пружины через поршни и поршневые штоки давят на поршни рабочего цилиндра. Если через резьбу передается осевое усилие, то между внутренней резьбой в поршне и резьбой шпинделя возникает крутящий момент, который должен быть поддержан. Для этого на шпинделе подвижно, однако, с фиксацией от вращения (к примеру, имея профиль шлицевого вала) располагается соединительная втулка, которая посредством обвивающей пружины с прочно навинченным на поршень фрагментом трубы с фиксацией от вращения соединена в направлении момента, вызванного затяжкой резьбы. Для аварийного отпуска крючкообразный конец обвивающей пружины посредством шлицевой соединительной втулки закручивается в направлении расширения витков пружины. При этом шпиндель ввинчивается в поршень и, тем самым, поворачивает соединительную втулку, так что обвивающая пружина с другой стороны снова зажимается. Для полного снятия тормозного усилия соединительная втулка должна быть прокручена на соответствующее расстояние.
Недостатком данного типа приведения в действие аварийного отпуска является то, что оно является долговременным и требует очень длительного обслуживания. Поэтому, реализация дистанционного управления, предназначенного для того, чтобы обслуживать устройство аварийного отпуска, к примеру, со стороны транспортного средства, является очень затратным мероприятием.
В документе ЕР 0944512 В1 раскрыт комбинированный тормозной цилиндр в соответствии с родовым цилиндром тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, в котором по принципу звезды расположено несколько пружин и эти пружины взаимодействуют с двумя расположенными в ряд поршнями цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором. Труба поршня одного из двух поршней цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором снабжена внутренней резьбой, которая ходит в зацепление с резьбой имеющего форму трубы шпинделя. Если из обоих цилиндров тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором откачивается воздух, то сила натяжения пружины поддерживается через резьбу одного поршня цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором на шпинделе. Она снова направляет усилие через свою торцевую сторону на трубу поршня рабочего тормозного механизма и далее на помещенный там механизма регулировки, а оттуда на суппорт тормозного механизма.
Возникающий под действием силы натяжения пружины момент, вызванный затяжкой резьбы, поддерживается, с одной стороны, поршнем цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором с внутренней резьбой посредством двух направляющих болтов в разделительной перегородке цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором. С другой стороны, воздействующий на шпиндель крутящий момент поддерживается посредством задвижки в корпусе цилиндра, которая входит в зацепление в продольный паз в трубе шпинделя и введена в отверстие в корпусе цилиндра. В процессе торможения задвижка под действием возрастающего крутящего момента проскальзывает в паз шпинделя. Если задвижка с целью аварийного отпуска пружинного энергоаккумулятора вынимается из паза шпинделя то, тем самым, поддержание крутящего момента шпинделя прерывается, шпиндель ввинчивается в поршень тормозного механизма с пружинным энергоакумулятором вправо до момента столкновения с разделительной перегородкой, а поршень тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором до столкновения с днищем цилиндра. При этом поршень рабочего тормозного механизма переходит в положение отпуска и на тормозной механизм не оказывается никакого усилия.
Недостатком данной системы поддержания крутящего момента является то, что при любом ходе торможения пружинного энергоаккумулятора под действием усилия имеет место движение скольжения между задвижкой и пазом шпинделя и, таким образом, возникает определенный износ контактных поверхностей.
Поэтому, задача изобретения заключается в усовершенствовании комбинированного тормозного цилиндра ранее указанного типа таким образом, чтобы он имел минимальный износ.
Эта задача решена посредством настоящего изобретения, охарактеризованного признаками пункта 1 формулы изобретения.
Согласно изобретению предлагается вводить созданное поршнем цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором усилие стояночного тормоза в установленное с фиксацией от вращения, выполненное с возможностью приведения в действие соосно центральной оси комбинированного тормозного цилиндра нажимное кольцо, которое посредством осевых усилий воздействует на привод шпинделя и предусмотрена передача осевого усилия между приводом шпинделя и штоком поршня цилиндра рабочего тормозного механизма, причем одна часть привода шпинделя фиксирована от вращения, а другая часть привода шпинделя выполнена с возможностью вращения соосно центральной оси комбинированного тормозного цилиндра, и вращательное движение выполненной с возможностью вращения части привода шпинделя для передачи осевого усилия между фиксированной от вращения частью и выполненной с возможностью вращения частью блокируется, а для прекращения такой передачи осевого усилия деблокируется посредством разборного поворотного фиксатора и, причем поворотный фиксатор содержит выполненную с возможностью вхождения во внешнее зацепление выполненной с возможностью вращения части привода шпинделя, выполненную с возможностью приведения в действие вручную, защелку, которая с возможностью вращения установлена на нажимном кольце, и разъемный поворотный фиксатор выполнен с возможностью введения в устройство аварийного отпуска для аварийного отпуска стояночного тормоза, и разборный поворотный фиксатор в режиме нормальной работы блокируется, а для аварийного отпуска стояночного тормоза отпускается.
Под аварийным отпуском понимается механический отпуск тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, если обеспечение сжатым воздухом нарушено и, следовательно, поршень цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором не может более посредством приведения в действие с помощью рабочей жидкостью перемещаться в положение отпуска.
Если для аварийного отпуска стояночного тормоза поворотный фиксатор приводится в действие таким образом, что выполненная с возможностью вращения часть привода шпинделя посредством предпочтительно не самотормозящего привода может свободно вращаться относительно фиксированной от вращения части, выполненная с возможностью вращения часть завинчивается относительно фиксированной от вращения части привода шпинделя до того момента, когда обе части не окажутся свободными относительно друг друга. При этом поршень цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором перемещается до столкновения с днищем цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором.
Созданный в результате усилия пружинного энергоаккумулятора крутящий момент поддерживается, таким образом, на очень коротком участке между выполненной с возможностью вращения частью и фиксированной от вращения частью привода шпинделя. Когда стояночный тормоз зажат, поршни цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумялятором, привод шпинделя, нажимное кольцо, а также защелка совместно выполняют ход торможения, без поддержания курящего момента. В частности, не имеется никаких подверженных износу поверхностей скольжения.
Посредством приведенных в зависимых пунктах формулы изобретения мероприятий возможно осуществление предпочтительных вариантов усовершенствования изобретения, представленного в независимых пунктах формулы изобретения.
В особо предпочтительном варианте защелка выполнена с возможностью поворота вокруг оси параллельно центральной оси комбинированного тормозного цилиндра и посредством сжатия подвижно установленного в комбинированном тормозном цилиндре нажимного штифта может быть извлечена из внешнего зацепления выполненной с возможностью вращения части привода шпинделя.
Для аварийного отпуска стояночного тормоза поворотный фиксатор отпускается, причем выполненная с возможностью вращения часть привода шпинделя относительно фиксированной от вращения части привода шпинделя навинчивается на резьбу, и поршень цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором перемещается до столкновения с днищем цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, а поршень цилиндра рабочего тормозного механизма, приводимый в действие посредством возвратной пружины вместе с выполненной с возможностью вращения частью привода шпинделя перемещается в положение отпуска.
В предпочтительном варианте выполнения при аварийном отпуске стояночного тормоза защелка за счет введения фиксирующего штифта может удерживаться в извлеченном положении. Как и в известном уровне техники поршень цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, за счет нагружения давлением камеры тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, может быть вытеснен в положение отпуска. В соответствии с вариантом усовершенствования изобретения при этом нажимное кольцо перемещается вместе с поршнем, и фиксирующий штифт извлекается, вследствие чего защелка снова входит во внешнее зацепление выполненной с возможностью вращения части привода шпинделя и, тем самым, снова блокирует поворотный фиксатор. При этом устройство аварийного отпуска выполнено таким образом, что после аварийного отпуска тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором или стояночного тормоза в распоряжении снова имеется полноценная функция торможения, пока камера тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором не будет нагружена минимальным давлением отпуска.
Предпочтительным является то, что нажимное кольцо предназначено для передачи осевого усилия через упорный подшипник на выполненную с возможностью вращения часть привода шпинделя, образующую зубчатое колесо, в зубчатое зацепление которого входит защелка поворотного фиксатора, причем зубчатое колесо установлено с возможностью вращения на фиксированной от вращения части привода шпинделя посредством резьбы, которая передает осевое усилие на шток поршня цилиндра рабочего тормозного механизма.
В альтернативном варианте выполнения нажимное кольцо и фиксированная от вращения часть привода шпинделя объединены, и поворотный фиксатор расположен между нажимным кольцом и выполненной с возможностью вращения частью привода шпинделя.
В особо предпочтительном варианте созданное поршнем цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором усилие стояночного тормоза может быть введено в нажимное кольцо посредством передаточного механизма с силовым передаточным отношением.
В соответствии с усовершенствованием изобретения на нажимном кольце предусмотрены два эксцентричных относительно центральной оси передаточных механизма для компенсации крутящих моментов вокруг оси, перпендикулярной центральной оси.
В частности, передаточный механизм с силовым передаточным отношением выполнен таким образом, что перемещения поршня цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором и штока поршня цилиндра рабочего тормозного механизма сосны, и для реализации практически постоянного усилия пружинного энергоаккумулятора на штоке поршня цилиндра рабочего тормозного механизма по всему ходу поршня цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором силовое передаточное отношение с увеличением длины хода поршня цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором возрастает.
В результате первого мероприятия вертикальная протяженность комбинированного тормозного цилиндра уменьшается, так как цилиндр рабочего тормозного механизма и цилиндр тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором могут быть соосно соединены друг с другом посредством фланцев. Это благоприятно в том отношении, что, в частности, вертикальное конструктивное пространство в поворотных тележках сильно ограничено и еще меньше места имеется в горизонтальном направлении.
Второе мероприятие обуславливает наращивание усилия с увеличением длины хода поршня цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, что приводит в предпочтительном варианте к возникновению значительного усилия стояночного торможения в конечном положении поршня цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором и, тем самым, в положении зажима тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором. Затем уменьшающееся за счет длины хода поршня цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором усилие пружинного энергоаккумулятора компенсируется посредством увеличивающегося передаточного отношения передаточного механизма. При соответствующем выполнении передаточного механизма может быть реализовано практически неизменное и значительное усилие пружинного энергоаккумулятора на штоке поршня цилиндра рабочего тормозного механизма за счет общей длины хода поршня цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором.
В соответствии с усовершенствованием изобретения на нажимном кольце выполнена, по меньшей мере, одна расположенная перпендикулярно центральной оси комбинированного тормозного цилиндра опорная цапфа, на которой с возможностью поворота установлен, по меньшей мере, один коленчатый рычаг, который одним своим плечом шарнирно сочленен с поршнем цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, а другим своим плечом опирается на фиксированную опорную поверхность комбинированного тормозного цилиндра таким образом, что при приведении в действие поршня цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором в случае стояночного тормоза инициируется поворот поддерживаемого коленчатого рычага вокруг опорной цапфы и, тем самым, однонаправленное приведение в действие нажимного кольца. Такой коленчатый рычаг образует в таком случае рычажную передачу, причем соответствующее передаточное отношение выявляется на основании положения коленчатого рычага или плеч коленчатого рычага в данный момент времени.
Выработанное поршнем цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором в случае стояночного тормоза усилие стояночного тормоза вводится далее через коленчатый рычаг как передаточный механизм в нажимное кольцо и, тем самым, преумножается. От нажимного кольца это преумноженное усилие через выполненную с возможностью стопорения резьбу передается на привод шпинделя, а оттуда через упорный подшипник на трубу поршня цилиндра рабочего тормозного механизма и на скобу шпинделя, ход которого, в конце концов, вводит это преумноженное усилие в тормозной механизм, предпочтительно в суппорт дискового тормозного механизма рельсового транспортного средства.
Если же предусмотрено два установленных на проходящих вовне, перпендикулярно центральной оси комбинированного тормозного цилиндра опорных цапфах нажимного кольца с возможностью вращения коленчатых рычага, которые по отношению к имеющей центральную ось комбинированного тормозного цилиндра плоскости располагаются с поворотом относительно друг друга (то есть положение одного коленчатого рычага выявляется на основании поворота другого коленчатого рычага на 180 град, вокруг центральной оси, позиционно симметричное расположение), то реактивные моменты, которые происходят от действующего как рычаг зазора от коленчатого рычага до центральной оси, компенсируются, так что в предпочтительном варианте на нажимное кольцо или на поршень цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором не действует крутящий момент вокруг оси перпендикулярно центральной оси (опрокидывающий момент).
В предпочтительном варианте выполнения, соответственно, одно плечо коленчатого рычага посредством дважды сочлененного язычка соединено с поршнем цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, а другое плечо коленчатого рычага поддерживается посредством выполненного с возможностью обкатывания по фиксированной опорной поверхности опорного ролика, вследствие чего износ минимизируется.
Чтобы провести нажимное кольцо в комбинированном тормозном цилиндре определенно без возможности вращения, однако, с возможностью аксиального перемещения, на концах опорных цапф нажимного кольца расположены передвижные корпуса, которые без возможности вращения проведены в расположенных в направлении центральной оси комбинированного тормозного цилиндра кулисах.
Опорная поверхность для выполненных с возможностью обкатывания опорных роликов другого плеча коленчатого рычага выполнена в предпочтительном варианте на перегородке между цилиндром тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором и цилиндром рабочего тормозного механизма, которая и так имеется в наличии, так что нет необходимости в дополнительных конструктивных элементах. Так как эта перегородка одновременно образует опорную поверхность для, по меньшей мере, одного пружинного энергоаккумулятора цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом выполнения комбинированного тормозного цилиндра в соответствии с изобретением посредством поршня цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором параллельно центральной оси комбинированного тормозного цилиндра может приводиться в действие, по меньшей мере, один клиновой контур, вдоль которого может быть проведено плечо рычага, по меньшей мере, одного установленного с возможностью вращения на комбинированном тормозном цилиндре рычага, другое плечо рычага которого опирается на нажимное кольцо, причем проведение одного плеча рычага вдоль по клиновому контуру инициирует поворотное движение рычага вокруг оси вращения рычага и, тем самым, воздействующее посредством другого плеча рычага на нажимное кольцо, однонаправленное относительно движения поршня тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, осевое усилие. При этом, к примеру, ось вращения рычага расположена перпендикулярно центральной оси комбинированного тормозного цилиндра.
В соответствии с вариантом усовершенствования данного варианта выполнения предусмотрено предпочтительно два, в направлении оси вращения рычага, по меньшей мере, частично обхватывающих нажимное кольцо, клиновых контура, которые взаимодействуют с двумя, симметричными относительно центральной оси комбинированного тормозного цилиндра и объединенными в двуплечий рычаг, рычагами. Вследствие наличия двух рычагов, выявляется улучшенное распределение нагрузки. С другой стороны, нагрузка распределяется симметрично.
Если затем цилиндр тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором в случае стояночного тормоза перемещается в направлении зажима, то оба клиновых контура перемещаются совместно с ним, вследствие чего одни плечи вращающегося рычага перемещаются вдоль по клиновым контурам и, тем самым, инициируют поворотное движение вращающегося рычага, вследствие чего другие плечи вращающегося рычага перемещают нажимное кольцо однонаправлено относительно аксиального перемещения поршня цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором. Установленное в комбинированном тормозном цилиндре фиксированное от вращения нажимное кольцо передает тогда воздействующее на него осевое усилие через упорный подшипник на вращающуюся часть привода шпинделя, вращение которой, однако, в режиме нормальной работы блокировано относительно фиксированной от вращения части привода шпинделя посредством устройства поворотного фиксатора. При фиксированной от вращения части привода шпинделя осевое усилие передается затем на шток поршня цилиндра рабочего тормозного механизма.
В соответствии со следующим вариантом выполнения комбинированного тормозного цилиндра в соответствии с изобретением предусмотрен кулисный механизм, в качестве передаточного механизма, содержащий, по меньшей мере, одну шарнирно сочлененную с нажимным кольцом роликовую серьгу, по меньшей мере, с одной кулисной направляющей, в которой проведен, по меньшей мере, один кулисный рычаг, который, с одной стороны, сочленен с корпусом комбинированного тормозного цилиндра, а, с другой стороны, по меньшей мере, с одним, сочлененным с поршнем тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, язычком.
При этом роликовая серьга предпочтительно на своем, указывающем от нажимного кольца конце снабжена выполненным с возможностью вращения роликом, который выполнен с возможностью обкатывания по поверхности кулисы кулисного рычага. Нажимное кольцо установлено, к примеру, посредством, по меньшей мере, одной передвижной направляющей фиксированной от вращения в корпусе комбинированного тормозного цилиндра.
Если предусмотрены две роликовые серьги с кулисными направляющими, два проведенных в кулисных направляющих кулисных рычага, а также два язычка, которые расположены относительно плоскости, имеющей центральную ось комбинированного тормозного цилиндра, с поворотом относительно друг друга, то происходящие от приведения в действие передаточного механизма опрокидывающие моменты компенсируются.
Если далее поршень тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором в случае стояночного тормоза перемещается в направлении зажима, то упругость пружинного энергоаккумулятора через оба язычка, кулисный рычаг и роликовые серьги поддерживается нажимным кольцом. Оно передает затем усилие на шток поршня цилиндра рабочего тормозного механизма и, тем самым, на тормозной механизм. В силу такой кинематики роликовая серьга, соответственно, автоматически настраивается на зависящее от длины хода поршня тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором угловое положение присоединенного кулисного рычага, так как она принимает положение, при котором линия действия силы роликовой серьги перпендикулярна касательной к поверхности кулисы в точке касания опорного ролика. За счет кинематически обусловленного согласования положения роликовых серег в зависимости от длины хода поршня тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором повышается передаточное отношение образованного посредством этого передаточного механизма.
Как и в других вариантах осуществления изобретения, за счет такой кинематики передаточного механизма цилиндр тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором и цилиндр рабочего тормозного механизма могут располагаться соосно центральной оси комбинированного тормозного цилиндра, причем перемещения цилиндра рабочего тормозного механизма и цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором в случае зажима, а также в случае отпуска тормоза, однонаправлены.
Изобретение относится также к блоку суппорта дискового тормозного механизма рельсового транспортного средства, содержащему вышеописанный комбинированный тормозной цилиндр.
Более точно изобретение разъясняется в рамках последующего описания примеров выполнения.
Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
фиг.1 - вид сверху блока суппорта дискового тормозного механизма рельсового транспортного средства с комбинированным тормозным цилиндром в соответствии с изобретением;
фиг.2 - вертикальный продольный разрез комбинированного тормозного цилиндра по фиг.1 с комбинированным тормозным цилиндром в соответствии с первым вариантом выполнения, в положении отпуска;
фиг.3 - вид в перспективе комбинированного тормозного цилиндра по фиг.2, с разрезами;
фиг.4 - продольный разрез комбинированного тормозного цилиндра по фиг.2 с комбинированным тормозным цилиндром в положении зажима;
фиг.5 - центральный вертикальный продольный разрез комбинированного тормозного цилиндра по фиг.2, в положении отпуска;
фиг.6 - диаграмма, демонстрирующая зависимость силы упругости, передаточного отношения i передаточного механизма комбинированного тормозного цилиндра, а также усилие в цилиндре, в зависимости от длины хода s поршня цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором комбинированного тормозного цилиндра в соответствии с изобретением;
фиг.7 - горизонтальный центральный продольный разрез комбинированного тормозного цилиндра в соответствии с другим предпочтительным вариантом выполнения изобретения, в положении отпуска;
фиг.8 - вид в перспективе комбинированного тормозного цилиндра по фиг.7;
фиг.9 - горизонтальный продольный разрез комбинированного тормозного цилиндра по фиг.7, в положении торможения;
фиг.10 - вертикальный центральный продольный разрез комбинированного тормозного цилиндра по фиг.7;
фиг.11 - поперечный разрез комбинированного тормозного цилиндра по фиг.7;
фиг.12 - вертикальный продольный разрез комбинированного тормозного цилиндра в соответствии со следующим предпочтительным вариантом выполнения изобретения, в положении отпуска;
фиг.13 - вид в перспективе комбинированного тормозного цилиндра по фиг.12;
фиг.14 - вертикальный продольный разрез комбинированного тормозного цилиндра по фиг.12, в положении торможения;
фиг.15 - горизонтальный центральный продольный разрез комбинированного тормозного цилиндра по фиг.12, в положении отпуска.
Представленный на фиг.1 суппорт 1 дискового тормозного механизма рельсового транспортного средства имеет два проходящих, в основном, параллельно друг другу рычага 2, 4 суппорта дискового тормозного механизма. Оба рычага 2, 4 суппорта дискового тормозного механизма в центральной зоне своей продольной длины шарнирно сочленены друг с другом посредством тяги 6. Рычаги 2, 4 суппорта дискового тормозного механизма, а также тяга 6, расположены в плоскости или проходят параллельно плоскости суппорта дискового тормозного механизма, параллельной плоскости чертежа.
На одних концах рычагов 2, 4 суппорта дискового тормозного механизма расположены шарнирно сочлененные посредством болтов тормозные колодки 8, которые с фрикционным замыканием могут входить в зацепление с диском 10 тормозного механизма. Между другими концами рычагов 2, 4 суппорта дискового тормозного механизма располагается комбинированный тормозной цилиндр 12, корпус 14 которого на одном рычаге 4 суппорта дискового тормозного механизма и поршень цилиндра рабочего тормозного механизма которого через шток поршня цилиндра рабочего тормозного механизма и скобу 16 шпинделя дискового тормозного механизма шарнирно сочленен с другим рычагом 2 суппорта дискового тормозного механизма.
На фиг.1 показано, что суппорт 1 дискового тормозного механизма имеет, в соответствии с соотношением плеч рычагов 2, 4 суппорта дискового тормозного механизма, лишь небольшое передаточное отношение, усилие прижима тормозных колодок 8, таким образом, лишь на небольшой коэффициент передачи выше, чем осуществляемое комбинированным тормозным цилиндром 12 разжимное усилие для рычагов 2,4 суппорта дискового тормозного механизма.
Поэтому на фиг.2 в положении отпуска представлен комбинированный тормозной цилиндр 12, с помощью которого можно добиться увеличенной силы торможения в случае стояночного тормоза. Комбинированный тормозной цилиндр 12 содержит цилиндр 18 рабочего тормозного механизма в качестве активного рабочего тормоза, с приводимым в действие посредством рабочей жидкости поршнем 20 цилиндра рабочего тормозного механизма, который через шток 22 поршня цилиндра рабочего тормозного механизма и скобу 16 шпинделя дискового тормозного механизма приводит в действие рычаг 2 суппорта дискового тормозного механизма, причем подача давления на поршень 20 рабочего тормозного механизма или сброс давления осуществляются посредством подачи и, соответственно, удаления воздуха из камеры 24 рабочего тормозного механизма. Стопорение вращения, к примеру, посредством удерживаемого в комбинированном тормозном цилиндре 12 и аксиально проведенного в поршне 20 рабочего тормозного механизма болта 26 обеспечивает то обстоятельство, что поршень 20 цилиндра рабочего тормозного механизма без возможности вращения проводится в цилиндре 18 рабочего тормозного механизма. Возвратная пружина 28 предварительно поджимает поршень 20 цилиндра рабочего тормозного механизма в представленное на фиг.2, в данном случае с правой стороны положение отпуска.
Цилиндр 18 рабочего тормозного механизма посредством фланца присоединен к цилиндру 30 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, в качестве пассивного стояночного тормоза, соосно по отношению к центральной оси 32 комбинированного тормозного цилиндра 12, в котором проведен приводимый в действие посредством рабочей жидкости против воздействия предпочтительно нескольких расположенных друг в друге пружинных аккумуляторов 34 поршень 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным аккумулятором. Пружинные аккумуляторы 34 помещены в пружинную камеру 38 цилиндра 30 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором и опираются при этом, с одной стороны, на поршень 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, а, с другой стороны, на перегородку 40 между цилиндром 30 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором и цилиндром 18 рабочего тормозного механизма. За счет подачи давления в выполненную с другой стороны поршня 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором камеру 42 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, поршень 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором против действия пружинных аккумуляторов 34 попадает в представленное на фиг.2 с правой стороны положение отпуска.
Поршень 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором в случае стояночного тормоза передает усилие пружинных аккумуляторов 34 посредством силового передаточного механизма 44 на шток 22 поршня цилиндра рабочего тормозного механизма или на присоединенный к нему поршень 20 цилиндра рабочего тормозного механизма. От штока 22 поршня цилиндра рабочего тормозного механизма усилие передается затем на скобу 16 шпинделя дискового тормозного механизма, а оттуда на соответствующий рычаг 2 суппорта дискового тормозного механизма, для инициирования зажимающего движения суппорта 1 дискового тормозного механизма, при котором тормозные колодки 8 с фрикционным замыканием входят в зацепление с диском 10 тормозного механизма.
Передаточный механизм 44 выполнен при этом таким образом, что перемещения поршня 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором и поршня 20 цилиндра рабочего тормозного механизма соосны, и силовое передаточное отношение i передаточного механизма 44 с увеличением длины хода s поршня 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором увеличивается, что, в частности, наглядно демонстрирует характеристическая кривая на фиг.6.
Как следует из фиг.5, шпиндель 46 выступает через сквозное отверстие перегородки 40 в направлении поршня 20 цилиндра рабочего тормозного механизма, от которого шток 22 поршня цилиндра рабочего тормозного механизма в форме трубы поршня цилиндра рабочего тормозного механизма проходит во внутреннее пространство шпинделя 46 таким образом, что шпиндель 46 располагается на трубе 22 поршня цилиндра рабочего тормозного механизма с возможностью вращения, к примеру, за счет установки в подшипниках скольжения. На радиально наружных заплечиках трубы 22 поршня цилиндра рабочего тормозного механизма расположены упорные подшипники 48, через которые сила сжатия может передаваться от шпинделя 46 на трубу 22 поршня цилиндра рабочего тормозного механизма. Тем самым, шпиндель 46 и труба 22 поршня цилиндра рабочего тормозного механизма или поршень 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором и поршень 20 цилиндра рабочего тормозного механизма располагаются соосно друг другу и, в частности, по отношению к центральной оси 32 комбинированного тормозного цилиндра 12.
Для реализации передачи усилия посредством передаточного механизма 44, как показывает вариант осуществления комбинированного тормозного цилиндра 12 на фиг.2, на нажимном кольце 50, в которое посредством не самостопорящейся резьбы 52 может завинчиваться установленный на трубе 22 поршня цилиндра рабочего тормозного механизма с возможностью вращения шпиндель 46 (см. фиг.5), с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной центральной оси 32 комбинированного тормозного цилиндра 12, установлен, по меньшей мере, один коленчатый рычаг 54, который одним своим концом шарнирно сочленен с поршнем 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, а другим своим концом опирается на фиксированную опорную поверхность 56 комбинированного тормозного цилиндра 12 (фиг.2).
В предпочтительном варианте предусмотрено два коленчатых рычага 54, установленных с возможностью вращения на проходящих перпендикулярно центральной оси 32 комбинированного тормозного цилиндра 12 от нажимного кольца 50 вовне опорных цапфах 58, которые по отношению к имеющей центральную ось 32 плоскости расположены с поворотом относительно друг друга, то есть, концы коленчатых рычагов 54 расположены в противоположных направлениях (см. фиг.3).
Фиг.2 демонстрирует, что в предпочтительном варианте, соответственно, один конец плеча 60 коленчатого рычага 54 посредством дважды шарнирно сочлененного язычка 64 соединен с поршнем 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, а другой конец другого плеча 62 коленчатого рычага 54 поддерживается посредством выполненного с возможностью обкатывания по фиксированной опорной поверхности 56 опорного ролика 66, который с возможностью вращения установлен на другом плече 62 коленчатого рычага 54. Опорные поверхности 56 для выполненных с возможностью обкатывания опорных роликов 66 коленчатых рычагов 54 предпочтительно образованы на перегородке 40 между цилиндром 30 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором и цилиндром 18 рабочего тормозного механизма и обращены к пружинной камере 38, в которую помещены пружинные энергоаккумуляторы 34.
Чтобы провести нажимное кольцо 50 в комбинированном тормозном цилиндре 12 без возможности вращения, однако, с возможностью аксиального перемещения, на конце опорных цапф 58 нажимного кольца 50 располагаются передвижные корпуса 68, которые проведены в проходящих в направлении центральной оси 32 комбинированного тормозного цилиндра 12, предпочтительно выполненных в поршне 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, кулисах 70 (фиг.3). Поршень 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, в свою очередь, посредством, по меньшей мере, одного, проходящего параллельно центральной оси 32 комбинированного тормозного цилиндра 12, прочно соединенного с ним и проведенного в перегородке 40, направляющего болта 72 в цилиндре 30 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором гарантирован от прокручивания, так что и нажимное кольцо 50 закреплено там с фиксацией от вращения.
В нажимное кольцо 50 посредством блокирующейся или деблокирующейся при помощи разборного поворотного фиксатора 74 не самостопорящейся резьбы 52 может ввинчиваться шпиндель 46 (фиг.5). Разборный поворотный фиксатор 74 является частью устройства 76 аварийного отпуска, предназначенного для аварийного отпуска цилиндра 30 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором. Под аварийным отпуском понимается механический отпуск тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, если имеются помехи при обеспечении сжатым воздухом и, вследствие этого, поршень 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором не может быть более переведен в положение отпуска посредством приведения в действие при помощи рабочей жидкости.
Коленчатые рычаги 54 образуют тогда передаточный механизм 44, причем соответствующее передаточное отношение i выявляется на основании положения в данный момент времени коленчатого рычага 54 или плеч 60, 62 коленчатых рычагов 54. Тем самым, в случае стояночного тормоза, когда из камеры 42 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором удаляется воздух и, вследствие этого, поршень 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, за счет действия пружинных энергоаккумуляторов 34, перемещается из представленного на фиг.2 положения отпуска в представленное на фиг.4 положение зажима, происходит передача усилия от поршня 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором в шарнирно сочлененные с ним язычки 64, которые, со своей стороны, шарнирно сочленены с одним плечом 60 коленчатого рычага 54, через оба коленчатых рычага 54 в нажимное кольцо 50, причем коленчатые рычаги 54, вследствие этого, с одной стороны, увлекаются в движение, а с другой стороны, поворачиваются, причем они создают опору для сил реакции на фиксированной опорной поверхности 56. В зависимости от поворотного положения коленчатых рычагов 54, плечи 60, 62 коленчатых рычагов 54 имеют другую действительную длину а и, соответственно, b по отношению к центральным осям опорных цапф 58 нажимного кольца 50, что наглядно демонстрирует сравнение фиг.2 (положение отпуска) с фиг.4 (положение зажима).
Другими словами, действительные для крутящего момента длины а и, соответственно, b рычагов на плечах 60, 62 коленчатых рычагов 54 изменяются в зависимости от соответствующего поворотного положения коленчатых рычагов 54, которое, в свою очередь, зависит от длины хода поршня 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором. Тем самым, и передаточное отношение i образованного посредством коленчатых рычагов 54 передаточного механизма 44, в зависимости от длины хода поршня 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, в данном случае меняется, однако, таким образом, что силовое передаточное отношение i увеличивается, то есть, что относительно большой ход поршня 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором при сравнительно небольшой упругости пружинных энергоаккумуляторов 34 переводится в небольшой ход скобы 16 шпинделя дискового тормозного механизма со сравнительно большим разжимным усилием для суппорта 1 тормозного механизма. Специалист выбирает при этом геометрические параметры, в частности, длину плеч 60, 62 коленчатых рычагов, таким образом, что силовое передаточное отношение i, ввиду наличия коленчатого рычага 54 с увеличивающимся углом поворота или с увеличивающейся длиной хода поршня 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, увеличивается, что демонстрирует характеристическая кривая на фиг.6.
D
feder
R
Таким образом, если из цилиндра 30 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором для осуществления зажима стояночного тормоза удаляется воздух, то упругость пружинных энергоаккумуляторов 34 через поршень 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором и язычки 64 опирается, соответственно, на одно плечо 60 обоих коленчатых рычагов 54. Установленные на нажимном кольце 50 с возможностью вращения коленчатые рычаги 54 опираются при этом посредством опорного ролика 66, соответственно, другого плеча 62 рычага на опорную поверхность 56 перегородки 40. Сумма F силы F упругости и усилия F при обкатке в аксиальном направлении передается при этом на нажимное кольцо 50, шпиндель 46 и трубу 22 поршня цилиндра рабочей тормозной системы, на скобу 16 шпинделя дискового тормозного механизма.
С увеличивающимся ходом поршня 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором и, тем самым, с поворотом коленчатых рычагов 54 увеличивается эффективное передаточное отношение i коленчатых рычагов 54. При соответствующем выборе длин плеч 60, 62 рычагов или углов между плечами 60, 62 рычагов или длин язычков 64 и/или положения их шарнирного сочленения на поршне 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором уменьшение упругости пружинных энергоаккумуляторов 34 за счет длины хода поршня 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором компенсируется посредством увеличивающегося передаточного отношения i, так что выявляется примерная характеристика действующей на скобе 16 шпинделя дискового тормозного механизма силы торможения в соответствии с фиг.6, которая за счет длины хода s поршня 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором является практически постоянной.
Посредством обоих воздействующих под углом на поршень 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором язычков 64, как в поршень 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, так и в нажимное кольцо 50, вводится крутящий момент вокруг центральной оси 32 комбинированного тормозного цилиндра 12. Этот крутящий момент поддерживается посредством проведенных в кулисах 70 передвижных корпусов 68 нажимного кольца 50 в поршне 36 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, которое, в свою очередь, посредством направляющих болтов 72 без возможности вращения удерживается в цилиндре 30 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором (фиг.2).
Создаваемое поршнем 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором усилие стояночного тормоза передается затем через коленчатый рычаг 54, в качестве передаточного механизма 44 на нажимное кольцо 50 и, вследствие этого, преумножается. От нажимного кольца 50 это преумноженное усилие через выполненную с возможностью блокировки резьбу 52 вводится в шпиндель 46, а оттуда через упорный подшипник 48 в трубу 22 поршня цилиндра рабочего тормозного механизма и скобу 16 шпинделя дискового тормозного механизма, ход которого и так ориентированный на фиг.2 или на фиг.4 влево в конце концов преобразует это усилие в поворотное движение рычагов 2,4 суппорта дискового тормозного механизма.
Если для отпуска стояночного тормоза в распоряжении не имеется сжатого воздуха, к примеру, вследствие дефекта или не герметичности в системе подачи сжатого воздуха, то отпуск стояночного тормоза может быть осуществлен посредством приведения в действие вручную устройства 76 аварийного отпуска. Для этого посредством нажатия на установленный в комбинированном тормозном цилиндре 12 предпочтительно вертикально, с возможностью смещения, нажимной штифт 78, выполненная с возможностью поворота на нажимном кольце 50 вокруг оси, параллельной центральной оси 32 комбинированного тормозного цилиндра 12, защелка 80 вынимается из внешнего зацепления 82 шпинделя 46, вследствие чего поворотный фиксатор между шпинделем 46 и нажимным кольцом 50 поднимается (фиг.3). Так как резьба 52 между указанными деталями не является самостопорящейся, то шпиндель 46 ввинчивается в нажимное кольцо 50 до тех пор, пока на обе детали не перестанут оказывать осевого силового воздействия, и поршень 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором не соприкоснется с днищем цилиндра 30 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором. Поршень 20 рабочего тормозного механизма, приводимый в действие от возвратной пружины, может также вместе со шпинделем 46 принять положение отпуска.
Защелка 80 удерживается в поднятом положении за счет введения фиксирующего штифта 84 (фиг.3). Лишь когда поршень 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором посредством подачи давления в камеру 42 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором переместится в положение отпуска и при этом увлечет за собой нажимное кольцо 50, фиксирующий штифт 84 поднимется за счет соприкосновения с перегородкой 40, вследствие чего защелка 80 снова может войти во внешнее зацепление 82 шпинделя 46 и, в результате этого, снова может быть образован поворотный фиксатор между ним и нажимным кольцом 50.
Внутри трубы 22 поршня цилиндра рабочего тормозного механизма помещен регулятор износа, который образуется, к примеру, посредством односторонне действующего выступающего регулятора. При рабочем торможении в камеру 24 рабочего тормозного механизма подается воздух, вследствие чего поршень 20 цилиндра рабочего тормозного механизма через шток 22 поршня цилиндра рабочего тормозного механизма приводит в действие скобу 16 шпинделя дискового тормозного механизма, а, тем самым, суппорт 1 дискового тормозного механизма.
Во втором предпочтительном варианте выполнения изобретения, согласно фиг.7-11, одинаковые, по сравнению с предыдущим вариантом, и работающие аналогичным образом детали обозначены одинаковыми ссылочными позициями. В отличие от этого, посредством поршня 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором параллельно центральной оси 32 комбинированного тормозного цилиндра 12 может приводиться в действие, по меньшей мере, один клиновой контур 86, вдоль по которому может проводиться плечо 88 рычага, по меньшей мере, одного установленного на комбинированном тормозном цилиндре 12 с возможностью вращения рычага 90, другое плечо 92 которого опирается на нажимное кольцо 50, причем продольное проведение одного плеча 88 рычага 90 по клиновому контуру 86 вызывает поворотное движение рычага 90 вокруг оси 94 вращения рычага и, тем самым, воздействующее посредством другого плеча 92 рычага на нажимное кольцо, одинаково ориентированное по отношению к движению поршня 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, аксиальное усилие, что наилучшим образом демонстрирует фиг.8. При этом ось 94 вращения рычага 90 располагается, к примеру, перпендикулярно центральной оси 32 комбинированного тормозного цилиндра 12 и проведена, к примеру, в крышке 96 цилиндра 30 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором.
В предпочтительном варианте выполнения предусмотрено два симметричных относительно центральной оси 32 клиновых контура на двух клиновых пластинах 86, которые, по меньшей мере, частично, обхватывают нажимное кольцо 50 и, которые взаимодействуют с двумя симметричными относительно центральной оси 32 комбинированного тормозного цилиндра 12 и, соответственно, объединенными в двуплечий рычаг, рычагами 90. Такой двуплечий рычаг 90 содержит далее верхний рычаг 90а и нижний рычаг 90b, соответственно, с одним проведенным по соответствующему клиновому контуру 86 плечом 88 рычага и с одним проведенным по опорной поверхности нажимного кольца 50 плечом 92 рычага (фиг.8).
В этом варианте выполнения нажимное кольцо 50 передает осевое усилие, к примеру, через упорный подшипник 98 на выполненную с возможностью вращения часть привода шпинделя в форме зубчатого колеса 100, которое выполнено с возможностью вращения на фиксированной от вращения части 102 привода шпинделя посредством не самостопорящейся резьбы 52 вокруг соосной с центральной осью 32 оси (фиг.10). Во внешнее зацепление 82 зубчатого колеса 100, в свою очередь, может входить защелка 80 поворотного фиксатора 74 устройства 76 аварийного отпуска, которая с возможностью вращения установлена в крышке 96 цилиндра (фиг.11). Фиксированная от вращения часть 102 привода шпинделя может затем передавать осевое усилие на шток 22 поршня цилиндра рабочего тормозного механизма.
Как следует, в частности, из фиг.11, защелка 80 выполнена в виде выполненного с возможностью вращения вокруг оси 104 вращения параллельно центральной оси 32 перекидного рычага, который, с одной стороны, может входить во внешнее зацепление 82 зубчатого колеса 100 и, к которому, с другой стороны, может подводиться находящийся под предварительным натяжением пружины, управляемый вручную, несколько выступающий через сквозное отверстие из корпуса 14 нажимной штифт 78, чтобы в зависимости от положения нажимного штифта 78 без возможности осуществления вращательного движения соединить зубчатое колесо 100 с корпусом 14 комбинированного тормозного цилиндра 12 или, чтобы освободить это соединение для поворота зубчатого колеса 100 на фиксированной от вращения части 102 привода шпинделя.
Если далее цилиндр 30 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором перемещается из представленного на фиг.7 положения отпуска в случае стояночного тормоза в представленное на фиг.9 положение зажима, то оба клиновых контура 86 перемещаются вместе с ним, вследствие чего одни плечи 88 двуплечего рычага 90 перемещаются вдоль по клиновым контурам 86 и, тем самым, инициируют вращательное движение двуплечего рычага 90, вследствие чего другие плечи 92 рычага перемещают нажимное кольцо 50 в однонаправленном по отношению к движению поршня 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором аксиальном направлении, что наилучшим образом демонстрирует фиг.8. На концах другие плечи 92 двуплечего рычага 90 снабжены, к примеру, роликами 104 для осуществления возможности обкатки по клиновым контурам 86 или по нажимному кольцу 50.
Передаточное отношение i выявляется на основании длин а и b плеч 88, 92 вращающегося рычага 90 и зависящего от длины хода цилиндра 30 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором угла а клина клиновых контуров 86 в соответствующей точке касания роликов 104 (ср. фиг.7 и фиг.9):
Установленное в комбинированном тормозном цилиндре 12 фиксированное от вращения нажимное кольцо 50 передает затем действующее на нее осевое усилие через упорный подшипник 98 на зубчатое колесо 100, поворот которого относительно фиксированной от вращения части 102 в обычном режиме работы блокируется, однако, посредством поворотного фиксатора 74. От фиксированной от вращения части 102 привода шпинделя осевое усилие передается затем на шток 22 поршня цилиндра рабочего тормозного механизма.
В обычном режиме работы нажимной штифт 78 поворотного фиксатора 74 посредством пружины нагружен в направлении наружу, так что защелка 80 входит во внешнее зацепление 82 зубчатого колеса 100 и предотвращает его вращение (фиг.11). Если для аварийного отпуска стояночного тормоза нажимной штифт 78 поворотного фиксатора 74 затем приводится в действие посредством нажатия, защелка 80 откидывается вокруг оси вращения, вследствие чего она с одного конца выходит из внешнего зацепления 82 зубчатого колеса 100. Это способствует тому, что зубчатое колесо 100 может свободно вращаться относительно фиксированной от вращения части 102 привода шпинделя посредством не самостопорящейся резьбы 52 до тех пор, пока обе части не перестанут оказывать силового воздействия друг на друга. При этом поршень 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором перемещается до соприкосновения с днищем цилиндра 30 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, а поршень 20 цилиндра рабочего тормозного механизма, приводимый в действие от возвратной пружины 28, может совместно со шпинделем 46 перемещаться в представленное на фиг.7 положение отпуска.
В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения в соответствии с фиг.12-15 одинаковые по сравнению с предыдущими вариантами и работающие аналогичным образом детали обозначены одинаковыми ссылочными позициями.
Как и в других вариантах выполнения изобретения, цилиндр 30 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором и цилиндр 18 рабочего тормозного механизма располагаются соосно. В качестве пружинного энергоаккумулятора 34 предусмотрена, к примеру, коническая винтовая пружина, которая зажимается кольцеобразным поршнем 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором.
Между поршнем 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором и штоком 22 поршня цилиндра рабочего тормозного механизма позиционно симметрично или по отношению к содержащей центральную ось 32 комбинированного тормозного цилиндра 12 плоскости с поворотом относительно друг друга располагаются два кулисных механизма 106, которые передают усилие пружинного энергоаккумулятора 34 на шток 22 поршня цилиндра 18 рабочего тормозного механизма. Кулисный механизм 106 состоит, в основном, из кулисного рычага 108, один конец которого с возможностью вращения установлен на корпуса 14 цилиндра, а другой конец посредством язычка 110 шарнирно сочленен с поршнем 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, а также из роликовой серьги 112, которая на одном конце с возможностью вращения установлена на нажимном кольце 50, а на другом конце имеет опорный ролик 114, находящийся в зацеплении с поверхностью 116 кулисы кулисного рычага 108.
Если поршень 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором осуществляет ход, то кулисный рычаг 108 поворачивается вокруг своей точки опоры на стойке 118 подшипника в корпусе цилиндра. За счет поворота кулисного рычага 108 меняется угол между роликовой серьгой 112 и поверхностью 116 кулисы, который обычно настраивается на 90 град. Роликовая серьга 112 самостоятельно поворачивается после этого до тех пор, пока линия действия силы снова не окажется перпендикулярно касательной к поверхности 116 кулисы в точке касания опорного ролика 114. Вследствие этого изменяются действительные плечи рычагов, а следовательно, и передаточное отношение.
Посредством соответствующего выбора геометрии кулис, расположения точек опоры и длин рычагов и язычков может быть получено повышающее за счет хода поршня 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором передаточное отношение, посредством которого уменьшение усилия пружинного энергоаккумулятора 34 компенсируется или, по меньшей мере, уменьшается за счет длины хода.
Как и в других вариантах выполнения изобретения, корпус 14 комбинированного тормозного цилиндра 1 состоит, в основном, из трех деталей, которые в предпочтительном варианте свинчены друг с другом. Цилиндр 18 рабочего тормозного механизма размещен в левой половине цилиндра (фиг.15), цилиндр 30 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором расположен в правой половине и закрыт крышкой 96 цилиндра. За счет использования крышки 96 цилиндра обеспечивается возможность сборки цилиндра 30 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором.
Кольцеобразный поршень 20 цилиндра рабочего тормозного механизма жестко соединен с трубой 22 поршня цилиндра рабочего тормозного механизма, к примеру, посредством герметичной прессовой насадки и по наружному диаметру герметизируется посредством напрессовочной манжеты, а по внутреннему диаметру посредством радиального уплотнения между днищем цилиндра и трубой 22 поршня цилиндра рабочего тормозного механизма. Поршень 20 цилиндра рабочего тормозного механизма посредством, по меньшей мере, одного направляющего болта блокирован от поворота относительно корпуса.
Труба 22 поршня цилиндра рабочего тормозного механизма проведена, во-первых, в цилиндре 18 рабочего тормозного механизма, а, во-вторых, в перегородке 40. Цилиндр 30 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором содержит наружную уплотнительную поверхность для поршня 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, выполненного в виде кольцеобразного поршня, и имеет направляющие поверхности для передвижных корпусов 68 нажимного кольца 50, которые, со своей стороны, удерживаются на концах двух выступающих перпендикулярно центральной оси 32 опорных цапф 58 нажимного кольца 50 (фиг.13). В перегородке 40 сформированы не видимые на разрезе присоединительные элементы подачи воздуха для камеры 42 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором и камеры 24 рабочего тормозного механизма. Поршень 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором снабжен уплотнениями по внутреннему и наружному диаметру. С поршнем 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, к примеру, свинчены опорные цапфы для шарнирно сочлененных с ними язычков 110, причем их оси вращения располагаются перпендикулярно центральной оси 32 комбинированного тормозного цилиндра 1. Пружинный энергоаккумулятор 34, который в данном случае выполнен в виде конической винтовой пружины, опирается, с одной стороны, на корпус 14 цилиндра, а, с другой стороны, на поршень 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором.
Кулисные рычаги 108, с одной стороны, посредством язычков 110 шарнирно сочленены с поршнем 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, а, с другой стороны, с возможностью вращения установлены в прочно свинченные с корпусом 14 цилиндра стойки 118 подшипников. Установленные на опорных цапфах 58 нажимного кольца 50 вокруг оси перпендикулярно центральной оси 32 комбинированного тормозного цилиндра 12 роликовые серьги 112 имеют на своих указывающих в направлении от опорных цапф 58 концах опорные ролики 114, которые, в конечном счете, передают усилие от кулисных рычагов 108 на нажимное кольцо 50.
На нажимном кольце 50 установлена защелка 80 поворотного фиксатора 74 устройства 76 аварийного отпуска (фиг.13). Устройство 76 аварийного отпуска содержит не самостопорящуюся резьбу 52 для механического снижения тормозного усилия при парковке, если для зажима пружинного аккумулятора 34 в распоряжении не имеется сжатого воздуха, и состоит далее из выполненного с возможностью навинчивания посредством не самостопорящейся резьбы 52 на фиксированную от вращения часть 102 привода шпинделя зубчатого колеса 100, которое посредством, к примеру, двух подшипников 120 качения с возможностью вращения установлено в нажимном кольце 50, из фиксированной от вращения части 102 привода шпинделя, которая посредством двух захватов входит в зацепление в шлиц трубы 22 поршня цилиндра рабочего тормозного механизма и, тем самым, во-первых, установлена на ней с фиксацией от вращения, а, во-вторых, в направлении зажима тормозного механизма может передавать осевые усилия на трубу 22 поршня цилиндра рабочего тормозного механизма, из защелки 80, установленной в нажимном кольце 50 и выполненной с возможностью введения в зацепление с зубчатым колесом 100. Она поддерживает возникающий в не самостопорящейся резьбе 52 крутящий момент и проводит его на нажимное кольцо 50, которое посредством подвижных корпусов 68 поддерживается в кулисах корпуса 14 цилиндра. Как и в других вариантах выполнения изобретения в устройстве управления аварийным отпуском защелка 80 вручную вынимается из внешнего зацепления 82 зубчатого колеса 100.
Для пневматического отпуска цилиндра 30 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором (фиг.12) в камеру 42 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором подается давление, так что пружинный аккумулятор 34 предварительно поджимается поршнем 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором.
Для зажима тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором (фиг.14) из камеры 42 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором удаляется воздух, так что упругость пружинного энергоаккумулятора 34 через оба язычка ПО, кулисный рычаг 108 и роликовые серьги 112 поддерживается нажимным кольцом 50. Оно проводит усилие через устройство 76 аварийного отпуска на трубу 22 поршня цилиндра рабочего тормозного механизма, а оттуда на скобу 16 шпинделя дискового тормозного механизма. При этом обе роликовые серьги 112 автоматически настраиваются на зависящее от длины хода поршня угловое положение кулисных рычагов 108. Они занимают положение, при котором линия действия силы роликовых серег 112 располагается перпендикулярно касательной к поверхностям 116 кулис в соответствующей точке касания опорных роликов 114. Другими словами, в этом случае точка опоры роликовой серьги 112, центр опорного ролика 114 или точка касания опорного ролика 114 с поверхностью 116 кулисы располагаются на одной прямой.
В представленном варианте выполнения изобретения поверхность 116 кулисы, по которой обкатывается опорный ролик 114, является плоской. В зависимости от желаемого передаточного отношения, возможно, однако, также и наличие, к примеру, вогнутой или выпуклой поверхности 116 кулисы. В случае выпуклой поверхности радиус кривизны не должен быть, однако, меньше длины роликовой серьги 112, чтобы можно было отрегулировать устойчивое равновесие.
Зависящее от длины хода поршня 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором передаточное отношение i можно рассчитать на основании длин а и b действительных плеч рычагов и углов α и β (фиг.12 и фиг.14):
St
Сила F, действующая на нажимное кольцо 50 или на скобу 16 шпинделя дискового тормозного механизма выявляется, таким образом, посредством:
St
F
F=i·F
Если для отпуска находящегося в положении зажима тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором не имеется в наличии сжатого воздуха, к примеру, вследствие негерметичности, то тормозной механизм с пружинным энергоаккумулятором может быть отпущен посредством приведения в действии вручную устройства 76 аварийного отпуска. Для этого посредством нажатия на устройство управления аварийного отпуска установленная в нажимном кольце 50 защелка 80 выводится из зацепления 82 зубчатого колеса, вследствие чего устраняется стопорение возможности вращения между выполненной без возможности вращения частью 102 привода шпинделя и зубчатым колесом 100. Так как резьба 52 между обеими частями не является самостопорящейся, то зубчатое колесо навинчивается на выполненную без возможности вращения часть 102 до тех пор, пока обе части не перестанут оказывать друг на друга силового воздействия. При этом поршень 36 цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором переходит в положение отпуска, а поршень 20 цилиндра рабочего тормозного механизма, приводимый в действие посредством возвратной пружины, также совместно с выполненной без возможности вращения частью 102, со своей стороны, принимает положение отпуска.