РЕКУПЕРАТИВНЫЙ ТОРМОЗ
REGENERATING BRAKE

Изобретение относится к тормозным устройствам с утилизацией поглощаемой при торможении энергии, преимущественно для внутригородского автомобильного транспорта, работающего в режиме частых пусков и остановок.
7
Известен рекуперативный тормоз, содержащий рычаг управления, муфту сцепления, соосную планетарную передачу, гидравлическую передачу, пружину и маховик (см. патент РФ №2017024, МПК F16D 61/00 (опубл. БИ №14, 1994).
Недостатками этого аналога являются сложность конструкции и низкое значение КПД. КПД только гидронасоса не превышает 0,7-0,8, что снижает общий КПД, с учетом торможения и разгона, на 40-50%.
7
Известен также рекуперативный тормоз, использующий только пружинные аккумуляторы энергии с механическими передачами от трансмиссионного вала автомобиля (см. а.с. №937811, МПК F16D 61/00, опубл. БИ №23, 1982).
Недостатками данного аналога является сложность конструкции, а также сложность в управлении тормозом, что объясняется необходимостью применения механизма реверса.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является рекуперативный тормоз, содержащий рычаг управления, муфту сцепления, соосную планетарную передачу, шариковинтовую передачу, пружину, соосный трубчатый вал с внутренними направляющими и стопорное устройство, кинематически связанное с рычагом управления.
Недостатками прототипа являются сложность конструкции тормоза и управления им, что связано с использованием управляемой обгонной муфты двустороннего действия с поводковой вилкой, соединяющей выходной вал планетарной передачи (водило) с ходовым винтом шариковинтовой передачи, а также дополнительной обгонной муфты одностороннего действия, наружная обойма которой прикреплена к внутренней поверхности трубчатого вала, а внутренняя обойма соединена с поводковой вилкой. Такое соединение между собой двух обгонных муфт обусловливает не только сложность конструкции, но и повышенные требования к обеспечению соосности соединения при изготовлении, сборке и эксплуатации тормоза. Кроме того, рычаг управления имеет четыре фиксированных положения, что усложняет управление тормозом. Возврат энергии, накопленной при торможении, осуществляется в прототипе от трубчатого вала к трансмиссионному валу через планетарную передачу, что уменьшает КПД на 4-5%.
Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции тормоза и управления им, а также повышение КПД.
Решение технической задачи достигается тем, что рекуперативный тормоз, включающий рычаг управления, муфту сцепления, соосную планетарную передачу, шариковинтовую передачу, пружину, соосный трубчатый вал с внутренними направляющими и стопорное устройство, кинематически связанное с рычагом управления, согласно изобретению снабжен дополнительной управляемой муфтой сцепления, установленной между трубчатым и трансмиссионным валами и кинематически соединенной с рычагом управления, обгонной муфтой одностороннего действия, наружная обойма которой жестко смонтирована на раме, а внутренняя обойма закреплена на ходовом винте шариковинтовой передачи, при этом ходовой винт непосредственно соединен с выходным валом планетарной передачи.
Рекуперативный тормоз выполнен с упругими элементами, установленными между рычагом управления и рамой для обеспечения возврата рычага управления в исходное нейтральное положение.
Данная конструкция рекуперативного тормоза позволит значительно упростить конструкцию и управление им, а также повысить КПД.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена общая кинематическая схема рекуперативного тормоза; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез В-В на фиг.1.
Устройство состоит из муфты сцепления 1, выполненной в виде управляемой фрикционной муфты, соединяющей трансмиссионный вал 2 (выходной вал коробки передач) с центральным колесом 3 соосной планетарной передачи, включающей также сателлиты 4, водило 5 и опорное центральное колесо 6 с внутренними зубьями. На выходном участке водила 5 закреплена внутренняя обойма обгонной муфты 7, наружная обойма которой прикреплена к корпусу 8 планетарной передачи. Корпус 8 установлен на раме автомобиля 9. Выходной участок водила 5 соединен с ходовым винтом 10 шариковинтовой передачи. На ходовом винте 10 размещены гайки 11 и 12, соединенные между собой винтовой пружиной 13. Обе гайки снабжены соответственно ползунами 14 и 15, перемещающимися в направляющих 16, закрепленных к внутренней поверхности трубчатого вала 17, охватывающего снаружи шариковинтовую передачу. Ходовой винт 10 имеет также трубчатую форму и выполнен с двумя участками резьбы, имеющими противоположное направление навивки. Трубчатый вал 17 установлен на двух подшипниковых опорах, которые в свою очередь смонтированы на ходовом винте 10. На наружной поверхности трубчатого вала 17 установлено управляемое стопорное устройство 18, которое кинематически соединено с рычагом управления тормозом 19 посредством тяги 20. Рычаг управления 19 выполнен в виде двуплечего рычага, шарнирно закрепленного к корпусу планетарной передачи 8. Нижняя часть рычага 19 включает вилку, взаимодействующую с муфтой сцепления 1, а верхняя часть выведена в кабину управления и перемещается в прорези направляющей планки 21. Вал тормоза 22 соединен посредством шлицевого соединения с трансмиссионным валом 2, а с противоположной стороны опирается на самоустанавливающийся подшипник 23, закрепленный на раме 9.
На выходном участке ходового винта 10 установлена фрикционная муфта сцепления 24, соединяющая и разъединяющая ходовой винт 10 с валом тормоза 22. Муфта сцепления 24 управляется от рычага 25, установленного шарнирно на раме 9, и кинематически соединена с рычагом управления 19 с помощью тяги 20. Вал тормоза 22 соединен с карданной передачей 26, которая передает вращение и крутящий момент через главную передачу 27 к ведущим колесам автомобиля 28. Позиции 2, 26, 27, 28 являются элементами трансмиссии автомобиля, не входят в устройство тормоза и служат для пояснения работы тормоза в автомобиле. Для поддерживания стопорного устройства в режиме торможения используется упругий элемент 29, воздействующий на рычаг стопора. Принудительный перевод рычага управления 19 в исходное нейтральное положение I при освобождении рычага водителем осуществляется упругими элементами 30.
Рекуперативный тормоз работает следующим образом.
При торможении рычаг управления 19 переводится из положения I в положение II. При этом включается муфта сцепления 1, и вращение от трансмиссионного вала 2 передается последовательно центральному колесу 3, сателлитам 4, на водило 5 и далее на ходовой винт 10. Это приводит к перемещению гаек 11, 12 и растягиванию пружины 13, которая и накапливает энергию торможения. После остановки рычаг управления 19 возвращается в исходное положение I. Муфта сцепления 1 разъединяет ходовой винт 10 от трансмиссионного вала 2. При этом ходовой винт 10 удерживается от вращения в обратном направлении за счет действия обгонной муфты 7.
При разгоне автомобиля рычаг управления 19 переводится из положения I в положение III. Через тягу 20 производится освобождение трубчатого вала 17 от действия стопорного устройства 18, что приводит к вращению трубчатого вала 17 при сближении гаек 11 и 12 за счет сжатия пружины 13. Одновременно включается муфта сцепления 24 от действия той же тяги 20. Это приводит к вращению вала тормоза 22, от которого в обычном порядке вращение передается через карданную передачу 26 на главную передачу 27 к ведущим колесам 28.
По окончании разгона рычаг управления 19 переводится в исходное нейтральное положение I водителем или упругими элементами 30.
Использование предлагаемого рекуперативного тормоза по сравнению с прототипом позволит упростить конструкцию тормоза и управление им за счет исключения двух связанных между собой конструктивно сложных обгонных муфт, а также повысить КПД в результате непосредственного соединения вала тормоза с трансмиссионным валом автомобиля в период его разгона.