ДИСКОВЫЙ ТОРМОЗ ДЛЯ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ЭЛЕКТРИЧЕСКИ ИЗОЛИРОВАННЫМ ДЕРЖАТЕЛЕМ ТОРМОЗНОЙ НАКЛАДКИ
RAILWAY DISC BRAKE WITH ELECTRICALLY ISOLATED BRAKE-SHOE LINING HOLDER

Данное изобретение относится к дисковому тормозу для рельсового транспортного средства, содержащему тормозной диск, и охватывающий тормозной диск суппорт дискового тормозного механизма, который в случае управления с помощью тормозного рычага прижимает расположенную на держателе тормозной накладки тормозную накладку к тормозному диску, при этом тормозной рычаг и держатель тормозной накладки соединены с помощью шарнирного соединения.
В рельсовых транспортных средствах с электрическим приводом наблюдается явление, которое известно под названием «блуждающие токи», заключающееся в том, что электрические токи заземления и массы протекают по почти непредсказуемым путям прохождения между электрическими конструктивными блоками или же также между частями самого кузова вагона. Часто с такими «блуждающими токами» можно справиться с трудом даже с использованием сложного заземления.
Одной возможной причиной этих «блуждающих токов» могут быть электрические обратные токи, которые в движущемся поезде в случае приведения в действие дискового тормоза могут протекать из рельса в колесо и оттуда через суппорт дискового тормозного механизма и тележку в кузов вагона.
В стоящем неподвижно рельсовом транспортном средстве также наблюдались «блуждающие токи» в момент, когда по соседнему пути проходил мимо другой поезд.
«Блуждающие токи» могут создавать помехи для находящихся на борту рельсового транспортного средства электронных приборов, так что они могут выдавать сообщения о неисправностях или даже неправильно работать. За счет этого может ухудшаться безопасность рельсового транспортного средства.
Особенно большие помехи вызывает это явление, в частности, в высокоскоростных поездах. С одной стороны, их кузов вагона состоит из легкого металла и является особенно хорошо электрически проводящим. С другой стороны, тормозные накладки в высокоскоростном поезде в большинстве случаев изготовлены из металлокерамического сплава, который также является хорошим проводником.
Для предотвращения распространения «блуждающих токов» пытаются по возможности исключить заранее все возможные в рельсовом транспортном средстве точки ввода и источники помех.
Для предотвращения ввода электрического обратного тока из рельса в тележку перешли к электрической изоляции крепления суппорта дискового тормозного механизма на тележке. Однако суппорт дискового тормозного механизма имеет большую массу, так что изоляция при движении подвергается высоким механическим нагрузкам. Это делает выполнение электрической изоляции сложным.
Предпринимались также попытки исключать путь прохождения тока за счет изоляции тормозной накладки. Для этого тормозную накладку закрепляли на держателе тормозной накладки с помощью электрически изолирующего клеевого соединения. Однако поскольку клей во время процесса торможения должен выдерживать высокую температурную нагрузку, то клеевое соединение является сложным.
В основу данного изобретения положена задача создания дискового тормоза для рельсовых транспортных средств, в котором возможно более простым образом предотвращается ввод электрического обратного тока с рельса в кузов вагона.
Решение этой задачи осуществляется с помощью дискового тормоза с признаками пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения изобретения заданы в зависимых пунктах формулы изобретения.
Дисковый тормоз, согласно изобретению, характеризуется тем, что между тормозным рычагом и держателем тормозной накладки образована электрическая изоляция. Это имеет то преимущество, что вес подлежащего изоляции конструктивного элемента является сравнительно небольшим. Независимо от того, выполнен ли дисковый тормоз в виде компактного суппорта дискового тормозного механизма или в виде суппорта дискового тормозного механизма с подвесными серьгами, держатель тормозной накладки, масса которого составляет примерно 5 кг, является легким по сравнению с суппортом дискового тормозного механизма, который имеет массу примерно 150-200 кг. Поскольку подлежащий изоляции конструктивный элемент имеет сравнительно небольшую массу, то электрическая изоляция может быть изготовлена более дешевой. Этому способствует также то, что электрическая изоляция удалена от фрикционных поверхностей тормозной накладки настолько, что она в процессе торможения подвергается меньшему нагревающему действию. За счет этого на изолирующий материал воздействует меньшая температура. За счет этого изолирующее действие может быть достигнуто с меньшими затратами. Другое преимущество изобретения состоит в том, что также тогда, когда тормозная накладка полностью изношена и держатель тормозной накладки имеет металлический контакт с дисковым тормозом, остается сохраненным изолирующее действие. То же относится к случаю потери тормозной накладки.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения шарнирное соединение имеет одну или несколько изолирующих частей, которые изолируют друг от друга тормозной рычаг и держатель тормозной накладки. Для изолирующего выполнения шарнирного соединения для специалистов в данной области техники в принципе имеются различные конструктивные возможности.
В простом варианте выполнения можно в такой конструкции применять, например, имеющие форму втулки изолирующие части.
Конструктивно предпочтительным может быть вариант выполнения, в котором шарнирное соединение выполнено в виде рояльной петли.
Рояльная петля может быть составлена из следующих конструктивных элементов:
- первая шарнирная часть, которая имеет первые выступы, которые сформированы на держателе тормозной накладки на противоположной тормозной накладке стороне;
- вторая шарнирная часть, которая имеет вторые выступы, которые образованы на концевой стороне тормозного рычага;
- при этом первый и второй выступ имеет каждый отверстия, которые в собранном состоянии расположены соосно друг с другом, при этом в отверстиях первых и/или вторых выступов закреплена соответствующая втулка, которые образуют опорную втулку для проходящего через нее шарнирного стержня.
Для сохранения в рельсовом транспортном средстве изолирующего действия в течение длительного времени работы предпочтительно, когда отдельные части шарнира расположены на расстоянии друг от друга. Простым образом это достигается за счет того, что на торцевом конце каждой втулки образован заплечик, который действует в качестве распорки между шарнирными частями.
При этом предпочтительным является расположение, при котором лежащие смежно друг с другом втулки обращены друг к другу своим заплечиком. За счет этого осуществляется противодействие перемыканию изоляции продуктами истирания дискового тормоза. Электрическая изоляции между тормозным рычагом и держателем тормозной накладки сохраняется также после длительного времени работы. Это имеет особое преимущество, в частности, в высокоскоростных поездах, в которых продукт истирания может быть электрически проводящим.
Крепление втулки в таком выступе может осуществляться простым образом с помощью прессовой посадки.
В качестве материала для втулки или изолирующей шайбы могут служить полимерные материалы и/или керамические материалы.
Предпочтительной для изготовления является, в частности, стойкая к температуре пластмасса. Таким материалом может быть, например, полиамид или политетрафторэтилен. Такие материалы известны под торговой маркой Kapton и Teflon фирмы Дюпон. Они способны выдерживать температуры 280°С, соответственно, 350°С.
Предпочтительный вариант выполнения изобретения, в котором держатель тормозной накладки подвешен на тележке рельсового транспортного средства через второе шарнирное соединение с помощью конструкции с подвесными серьгами, характеризуется тем, что также второе шарнирное соединение выполнено электрически изолирующим. За счет этого достигается, что также при этой конструкции с подвесными серьгами прерывается путь прохождения тока между рельсом и кузовом вагона. Такой суппорт дискового тормозного механизма с подвесными серьгами имеет то преимущество, что тормозная сила передается почти исключительно через подвесные серьги в раму тележки. За счет этого уменьшается нагрузка на тормозной рычаг. Согласно изобретению, в этой конструкции держатель тормозной накладки также электрически отделен от тележки. Следовательно, путь прохождения тока для ввода обратных токов прерывается также в данном случае.
Предпочтительное относительно изготовления выполнение суппорта дискового тормозного механизма с подвесными серьгами может быть таким, что для шарнирного соединения между держателем тормозной накладки и конструкцией с подвесными серьгами снова применяются изолирующие втулки, соответственно, изолирующие шайбы.
Независимо от того, имеет ли дисковый тормоз конструкцию в виде компактного суппорта дискового тормозного механизма или в виде суппорта дискового тормозного механизма с подвесными серьгами, существенное преимущество изобретения состоит в том, что тормозная накладка и/или держатель тормозной накладки можно просто заменять без необходимости подвергания всего дискового тормоза приемке с проверкой безопасности. Такой ведомственный допуск всегда является сложным. Другое существенное преимущество состоит в том, что можно простым образом переоснащать уже находящийся в эксплуатации дисковый тормоз.
Для дальнейшего пояснения изобретения ниже приводится описание, из которого следуют другие предпочтительные варианты выполнения, подробности и модификации изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг.1 - первый пример выполнения изобретения, при этом дисковый тормоз выполнен в виде компактного суппорта дискового тормозного механизма, и при этом электрическая изоляция выполнена между выполненными в виде шарнира шарнирными частями, которые соединяют держатель тормозной накладки с тормозным рычагом;
фиг.2 - держатель тормозной накладки с расположенными, согласно изобретению, изолирующими втулками, на виде сверху;
фиг.3 - частичный разрез держателя тормозной накладки, согласно фиг.2, на виде сбоку;
фиг.4 - разрез шарнирного соединения между держателем тормозной накладки и тормозным рычагом в увеличенном масштабе;
фиг.5 - другой пример выполнения изобретения, при этом дисковый тормоз выполнен в виде суппорта дискового тормозного механизма с подвесными серьгами, и при этом держатель тормозной накладки соединен с тележкой с помощью Н-образной подвесной конструкции;
фиг.6 - другой вариант выполнения суппорта дискового тормозного механизма с подвесными серьгами, при этом держатель тормозной накладки соединен с тележкой с помощью I-образной подвесной конструкции;
фиг.7 - другой вариант выполнения суппорта дискового тормозного механизма с подвесными серьгами, при этом держатель тормозной накладки соединен с тележкой с помощью Y-образной подвесной конструкции.
На фиг.1 показан в изометрической проекции дисковый тормоз 1, согласно изобретению, для рельсового транспортного средства. Суппорт 9 дискового тормозного механизма закреплен с помощью болтов на раме шасси. Суппорт 9 дискового тормозного механизма имеет натяжное устройство 10, которое в случае приведения в действие дискового тормоза 1 с помощью тормозного рычага 11 воздействует на держатель 4 тормозной накладки и прижимает за счет этого тормозную накладку 3 к тормозному диску 5. Соединение между тормозным рычагом 11 и держателем 4 тормозной накладки осуществляется с помощью шарнирного соединения 7. Это шарнирное соединение 7 выполнено в виде рояльной петли. Как следует из приведенного ниже описания применительно к фиг.4, рояльная петля 7 состоит по существу из шарнирного стержня 6, который проходит через отверстия в вилкообразных выступах 12, соответственно, 13 и опирается в них. При этом выступы 12 сформированы на держателе 4 тормозной накладки, а выступы 13 - на тормозном рычаге 11.
В показанном примере выполнения каждый из выступов 12 образует опорный кронштейн для втулки 2. Втулки 2 выполнены из пластмассы. Эта изоляция между тормозным рычагом 11 и держателем 4 тормозной накладки является сравнительно простой, поскольку масса тормозной накладки 3 и держателя 4 тормозной накладки (примерно 4 кг) намного меньше по сравнению с массой суппорта 9 дискового тормозного механизма (примерно 150 кг).
Крепление втулок 2 в отверстии выступа 12 осуществляется посредством прессовой посадки (однако возможно также, что изолирующие втулки 2 запрессованы в отверстиях выступов 13).
На фиг.4 показан отдельно держатель 4 тормозной накладки на виде сверху; на фиг.3 держатель 4 тормозной накладки показан на виде сбоку. Согласно изобретению, между шарнирным стержнем 6 (смотри фиг.4) и держателем 4 тормозной накладки выполнена изоляция в виде втулок 2. Каждая втулка 2 имеет заплечик 14 (смотри фиг.3). Втулки 2 удерживаются за счет прессовой посадки в отверстии в выступе 12. Отверстия расположены соосно вдоль оси 8. Каждый выступ 12 образует опорный кронштейн для втулки 2. Расположение выбрано так, что в лежащих смежно друг с другом втулках 2 соответствующие втулки 2 находятся противоположно друг другу своими заплечиками 14.
На фиг.4 показано в разрезе в увеличенном масштабе шарнирное соединение между тормозным рычагом 11 и держателем 4 тормозной накладки. Шарнир 7 состоит, как указывалось выше, по существу из стержня 6, который установлен в изолирующих втулках 2 в выступах 12 держателя 4 тормозной накладки. Между соседними выступами 12 входит соответствующий выступ 13 тормозного рычага 11. Между выступом 13 и вилкообразными выступами 12 выполнен в осевом направлении зазор 15, ширина которого задается заплечиком 14 втулки 12. За счет этого обеспечивается, что даже после длительного времени эксплуатации отложения продуктов истирания не приводят к перемыканию электрической изоляции в зазоре 15.
На фиг.5, 6, 7 показаны варианты выполнения изобретения, в которых держатель 4 тормозной накладки дополнительно соединен с помощью конструкции 24, 25, 26 с подвесными серьгами с тележкой 28. В дисковом тормозе такой конструкции тормозное усилие почти полностью направляется через конструкцию 24, 25, 26 с подвесными серьгами в раму тележки 28. Крепление суппорта дискового тормозного механизма должно воспринимать по существу лишь собственный вес и остаточные моменты тормозного усилия.
В показанном на фиг.5 варианте выполнения подвесные серьги прилегают к держателю тормозной накладки снаружи, так что электрическая изоляция может быть снова выполнена простым образом с помощью втулок 22 с заплечиком.
В показанном на фиг.6 варианте выполнения на основании винтов на наружном конце лежащего горизонтально пальца шарнирного соединения 27 требуется снаружи соответствующая изолирующая шайба 23.
В показанной на фиг.7 Y-образной конструкции 26 с подвесными серьгами также предусмотрена лежащая снаружи изолирующая шайба 23.
Изолирующее действие между держателем 4 тормозной накладки и соответствующей конструкцией 24, 25, 26 с подвесными серьгами может быть выполнена, естественно, также с помощью изолирующих втулок и изолирующих шайб.
С помощью дискового тормоза, согласно изобретению, можно как при компактной конструкции суппорта дискового тормозного механизма, так и при конструкции суппорта дискового тормозного механизма с подвесными серьгами эффективно предотвращать вход обратных токов, так что «блуждающие токи» могут распространяться менее сильно.
Как при выполнении в виде компактного суппорта дискового тормозного механизма, так и в виде суппорта дискового тормозного механизма с подвесными серьгами можно просто и экономично осуществлять электрическую изоляцию держателя тормозной накладки.
Другим большим преимуществом изобретения является то, что можно просто переоснащать находящиеся в эксплуатации дисковые тормоза. Сложная приемка с подтверждением безопасности не требуется, поскольку применяются уже допущенные тормозные накладки.
Дополнительным преимуществом является то, что даже при сильном истирании тормозной накладки сохраняется изолирующее действие даже тогда, когда тормозная накладка изнашивается ниже допустимой величины износа.
Перечень позиций
1 Дисковый тормоз
2 Втулка, изолирующая часть
3 Тормозная накладка
4 Держатель тормозной накладки
5 Тормозной диск
6 Шарнирный стержень, палец
7 Шарнирное соединение
8 Ось
9 Суппорт дискового тормозного механизма
10 Натяжное устройство
11 Тормозной рычаг
12 Выступ на 4
13 Выступ на 11
14 Заплечик
15 Зазор
22 Втулка для конструкции с подвесными серьгами
23 Изолирующая шайба
24 Н-образная конструкция с подвесными серьгами
25 I-образная конструкция с подвесными серьгами
26 Y-образная конструкция с подвесными серьгами
27 Второе шарнирное соединение
28 Тележка.