Электромеханический дисковый тормоз
ELECTRO-MECHANICAL DISC BRAKE

Изобретение электромеханический дисковый тормоз относится к области машиностроения.
Известен электромеханический дисковый тормоз, состоящий из корпуса, в котором размещены магнитопровод с катушкой, якорь, имеющий форму диска с центральным осевым отверстием и пазами, предназначенными для прохода фиксаторов, расположенных в корпусе силовой пружины и тормозного колеса. При этом пружина установлена на штоке, контактирующим с якорем, а в центральном отверстии штока размещена ось рукоятки ручного тормоза. На оси имеются шейка и конусный участок. На шейке по ее окружности расположены шарики, входящие в радиальные отверстия штока и частично выступающие за его наружную поверхность. Со штоком и корпусом соответственно связаны две шайбы с внутренними конусами. См. описание к авторскому свидетельству SU №478144, опубликованное 25.07.1975, Бюл. №27. Данное устройство имеет внушительные габариты и значительный вес, что затрудняет его использование, как тормозного устройства в инвалидных колясках с использованием мотор-колеса. Отсутствие центрального сквозного отверстия исключает установку данного устройства на неподвижную ось вращающегося колеса.
Известен принятый за прототип электромеханический дисковый тормоз, состоящий из корпуса, выполненного в виде плоского цилиндра, образованного вращением прямоугольника вокруг меньшей его стороны с глухой проточкой между центральным ступенчатым отверстием и внешним диаметром, в которой расположена катушка, образующая магнитопровод, якоря, имеющего форму диска с тормозной накладкой в виде кольца. В центральном ступенчатом отверстии корпуса расположена силовая пружина со штоком, расположенным вдоль оси ступенчатого отверстия и соединенным с якорем с помощью гайки. С другой стороны торца расположено устройство растормаживания, которое через сквозное центральное отверстие в корпусе винтом прижимает шарики через планшайбу к свободному торцу корпуса с канавкой под эти шарики. Планшайба снабжена поводком с рукояткой. См. Каталог «Specialist in manufacturing industrial-clutches and drakes» фирмы «Chain tail со., LTD», стр. 94, модель ALYOS4AA., e-mail: chain.tail@msa.hinet.net http://www.chaintfil.com. Данное устройство боле компактно и конструктивно проще, но отсутствие центрального сквозного отверстия исключает установку данного устройства на неподвижную ось вращающегося колеса. При этом планшайба с поводком имеет сложную конфигурацию и тем самым усложняет процесс ее изготовления.
Задачей изобретения является создание электромеханического дискового тормоза с возможностью его установки на неподвижную ось вращающегося колеса с более простой конфигурацией устройства растормаживания и более надежной схемой торможения. Технический результат изобретения заключается в получении конструкции со свободным сквозным осевым отверстием.
Данная цель достигается тем, что электромеханический дисковый тормоз, состоящий из корпуса, выполненного в виде плоского цилиндра, образованного вращением прямоугольника вокруг меньшей его стороны с глухой проточкой между центральным отверстием и внешним диаметром, в которой расположена катушка, образующая магнитопровод, подпружиненного диска якоря, тормозного диска в виде кольца и устройства ручного растормаживания с шариками в лунках планшайбы с рукояткой, имеет корпус с центральным отверстием под установку неподвижной оси колеса, и дополнительную коаксиальную проточку между проточкой под катушку и центральным отверстием, при этом дополнительная коаксиальная проточка по окружности, равной среднему диаметру ее, имеет сквозные отверстия, превышающие по диаметру ее ширину и в которые установлены силовые пружины при помощи ступенчатых втулок, а диск якоря имеет вертикальную торцевую проточку со стороны прижима его к большему торцу ступенчатой втулки, обеспечивая гарантированный прижим вертикальной проточенной его части ко всей площади плоскости торца ступенчатой втулки за счет регулировочных винтов, расположенных в сквозном осевом отверстии ступенчатой втулки и соответствующих отверстий в диске якоря, а между диском якоря и опорным диском установлен тормозной диск, состоящий из металлического силового диска с двумя накладками, расположенными с двух сторон силового диска, при этом крепление опорного диска к корпусу осуществляется при помощи болта, проходящего внутри распорной втулки, при этом опорный диск и накладки выполнены в виде колец, наружный диаметр которых совпадает с наружным диаметром диска якоря, а силовой диск крепиться при помощи винтов к вращающейся части колеса по наружному диаметру, превышающему наружные диаметры диска якоря и опорного диска, с противоположной стороны корпус закрыт крышкой, которая может быть рамой подвижного средства и на которой установлено устройство растормаживания с обоймой для шариков, а через отверстия в крышке и отверстия планшайбы устройство растормаживания крепится гайками с регулировочными винтами таким образом, чтобы торцы ступенчатых втулок и плоскость планшайбы имела зазор 0.5-0.7 мм и при этом малый наружный диаметр ступенчатой втулки имел возможность свободного перемещения в отверстиях.
На фиг. представлен общий вид электромеханического дискового тормоза, установленного на раме подвижного средства и на вращающейся части его колеса.
Электромеханический дисковый тормоз состоит из корпуса 1, выполненного в виде плоского цилиндра, образованного вращением прямоугольника вокруг меньшей его стороны с центральным сквозным отверстием под установку его на неподвижную ось 2 колеса 3 и с двумя глухими коаксиальными проточками 4 и 5 между этим отверстием и наружным диаметром.
Внутри проточки 5 размещена катушка 6, образуя магнитопровод с якорем 7, имеющим форму диска, расположенного со стороны проточек 4 и 5.
По окружности, равной среднему диаметру проточки 4, имеются четыре сквозные отверстия, в которые установлены четыре силовые пружины 8 при помощи четырех ступенчатых втулок 9.
Диск якоря 7 имеет центральное сквозное отверстие с торцевой проточкой со стороны прижима его к торцу ступенчатой втулки 9, обеспечивая гарантированный прижим вертикальной проточенной его части ко всей площади плоскости торца ступенчатой втулки 9. Прижим проточенной части диска якоря 7 ко всей площади плоскости торца каждой ступенчатой втулки осуществляется за счет четырех сквозных отверстий в диске якоря 7, выполненных по окружности, равной среднему диаметру проточки 4, через которые регулировочный винт 10 и осуществляет этот прижим.
Между диском якоря 7 и опорным диском 11 установлен тормозной диск, состоящий из металлического силового диска 12 с двумя накладками 13, расположенными с двух сторон силового диска 12.
Опорный диск 11 и диск якоря 7 имеют по четыре сквозных отверстия, выполненных по окружности равной среднему диаметру, находящемуся между проточками 4 и 5.
На этом диаметре на одной центральной оси с этими отверстиями корпус 1 имеет глухие резьбовые отверстия для установки на нем опорного диска 11 при помощи болта 14, проходящего внутри распорной втулки 15.
Эти отверстия расположены между двух соседних отверстий, сделанных под установку регулировочных винтов 10, т.е. со смещением по окружности на угол 45°.
Опорный диск 11 и накладки 13 выполнены в виде колец, наружный диаметр которых совпадает с наружным диаметром диска якоря 7. Силовой диск 12 имеет наружный диаметр, превышающий наружные диаметры опорного диска 11 и диска якоря 7.
С противоположной стороны корпуса 1 на одной центральной оси болта 14 выполнены четыре глухих резьбовых отверстия под винты 16, при помощи которых установлена крышка 17 корпуса 1, на которой установлено устройство растормаживания.
Устройство растормаживания состоит из плоского опорного кольца 18 с небольшим углублением, выполненным по окружности равной среднему диаметру его тела, обоймы 19, в равнораспределенных отверстиях которых установлены восемь шариков 20 и планшайбы 21 с лунками глубиной 0.7 мм. Обойма 19 имеет поводок в виде выступа, к которому крепится рукоятка 22
При этом каждая ступенчатая втулка 9, прижатая к диску якоря 7, малым наружным диаметром проходит через сквозные отверстия крышки 17 и под внутренними диаметрами опорного кольца 18 и обоймы 19 с выходом резьбовой части регулировочных винтов 10 из отверстий планшайбы 21, и при помощи завернутых гаек 23 устанавливает устройство растормаживания в рабочее состояние. При этом при нахождении шариков 20 в лунках планшайбы 21 торец ступенчатой втулки 9 и плоскость планшайбы 21 имеет зазор 0.5-0.7 мм, а малый наружный диаметр ступенчатой втулки 9 имеет возможность свободного перемещения в отверстиях крышки 17.
На превышающей части силового диска 12 по окружности расположены восемь отверстий, через которые он крепится при помощи винтов 24 к вращающейся части колеса 3.
Сборка и установка электромеханического дискового тормоза производится одновременно в следующей, например, последовательности. Изготовленный корпус 1 из магнитопроводящей стали вместе с размещенной в кольцеобразной проточке 5 катушкой 6 с выводами контактных проводов 25 устанавливают на крышке 17, которой может быть стойка кронштейна рамы инвалидной коляски при помощи четырех винтов 16 с резьбой М5 и головкой, сделанной впотай. При этом катушка выполнена однообмоточной, бескаркасной и устанавливается в проточке 5 на клей. По длине катушка выполняется несколько меньше окна проточки 5 и не должна выступать за плоскость торца корпуса 1.
Затем устанавливают диск якоря 7, вставляя четыре регулировочных винта 10 в соответствующие отверстия диска якоря 7 и в сквозные отверстия четырех ступенчатых втулок 9, и вставляют втулки 9 с диском якорем 7 в сквозные отверстия, с размещенными в них силовыми пружинами 8. Затем при помощи приспособления прижимают диск якоря 7 с регулировочными винтами 10 к торцу ступенчатых втулок 9 и поджимая силовые пружины 8 следят, чтобы регулировочные винты 10 и концы ступенчатых втулок вошли в соответствующие отверстия крышки 17. Этот поджим производят до соприкосновения плоскости диска якоря 7 с торцем корпуса 1 и фиксируют это положение приспособлением. После этого устанавливают устройство растормаживания в сборе отверстиями в планшайбе на четыре выступающих резьбой из отверстий в планшайбе 21 регулировочные винты 10 и наворачивают гайки 23 до упора, фиксируя это положение. После этого снимают приспособление и продолжают сборку.
Тормозной диск представляет собой металлический диск с отверстиями, к которому заклепками с двух сторон приклепаны накладки 13 диска сцепления автомобиля, например автомобиля «ОКА» с высоким коэффициентом трения по стали. Его устанавливают, прижимая опорным диском 11 к диску якоря 7 предварительно вставив четыре винта 14 в отверстия опорного диска 11 и установив на них распорные втулки 15, пропуская их в сквозные отверстия и заворачивая винты 14 в соответствующие глухие резьбовые отверстия.
После этого отворачивают регулировочные винты 10 до образования гарантированного зазора, равного 0.5-0.7 мм, между диском якоря 7 и торцем корпуса 1, а также зазора, равного 0.5-0.7 мм, между торцем втулки 9 и плоскостью планшайбы 21. При этом тормозной диск под действием силовых пружин 8 зажимается между опорным диском 11 и диском якоря 7, блокируя силовой диск 12 от смещения.
Теперь неподвижную ось 2 колеса 3 вставляют в центральное отверстие корпуса 1 со шпоночным пазом и при помощи шайбы с гравер-шайбой фиксируют гайкой 26 электромеханический дисковый тормоз на неподвижной оси 2. Затем, вращая колесо 3, устанавливаем восемь отверстий силового диска 12 напротив восьми резьбовых отверстий, расположенных на диске колеса 3, заворачиваем восемь болтов 24 в диск колеса 3 с возможностью перемещения в осевом направлении гладкой части винта в отверстиях силового диска 12, вместо болтов можно установить шпильки, вворачивая их до упора в резьбовые отверстия на диске колеса 3 с учетом, что цилиндрическая часть шпильки, находящаяся между резьбой с одной и с другой стороны шпильки, находилась в отверстии силового диска 12.
Электромеханический дисковый тормоз готов к работе, которая осуществляется следующим образом. В исходном состоянии, при отключенном питании диск якоря 7 силовыми пружинами 8 прижимает тормозной диск к опорному диску, препятствуя вращению колеса 3. При этом торможение происходит по схеме, когда торможение осуществляется с двух сторон на площади торможения на большом диаметре.
При включении электропитания 24 вольта по выводам контактных проводов 25 на катушку 6, электромагнит притягивает диск якоря 7, сжимает пружины 8 и освобождает тормозной диск от его сцепления с колесом 3. При этом диск якоря 7 перемещается в осевом направлении по наружной поверхности распорных втулок 15, предоставляя возможность силовому диску 12 в сборе сместиться в том же направлении по гладкой поверхности винтов 24 и выйти из зацепления с опорным диском 11. Колесо 3 может свободно вращаться.
При отключении питания диск якоря 7 силовыми пружинами 2 прижимает тормозной диск к опорному диску 11 и тормозит вращение колеса 3.
Тормозной диск от его сцепления с колесом 3 можно осуществить в ручном режиме. Для этого ручка 22 с обоймой 19 поворачивается, выталкивая шарики 20 из лунок фиксации планшайбы 21, происходит перемещение планшайбы вдоль оси. При этом диск якоря 7, за счет регулировочных винтов 10 сжимает пружины 8 и освобождает тормозной диск от его сцепления с колесом 3. Диск якоря 7, как и в первом случае, перемещается в осевом направлении по наружной поверхности распорных втулок 15, предоставляя возможность силовому диску 12 в сборе сместиться в том же направлении по гладкой поверхности винтов 24 и выйти из зацепления с опорным диском 11. Колесо 3 может свободно вращаться. Так осуществляется работа растормаживателя.
При повороте рукоятки 22 она нажимает на конечный выключатель и блокирует цепь электропитания колеса 3 от вращения.
Таким образом, если в обычных электродвигателях с тормозом электропитание подается на неподвижную обмотку статора и для торможения применяется центральная силовая пружина. В предлагаемом устройстве электропитание подается на неподвижную обмотку статора через отверстие в центральной оси. Установленные по центральной окружности проточки 4 силовые пружины с новой схемой торможения создают больший тормозной момент при тех же габаритах. Сравнивая тайваньский прототип тормоза с разработанным, можно утверждать, что момент торможения в разработанном получается выше при тех же размерах и массе.