КОМПЕНСАТОР ИЗНОСА ДЛЯ БАРАБАННОГО ТОРМОЗА ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
WEAR COMPENSATOR FOR DRUM BRAKE FOR VEHICLE AIR BRAKE SYSTEM

Область и уровень техники
Настоящее изобретение относится к пневматическим тормозным системам транспортного средства и, в частности, относится к компенсатору износа для барабанного тормоза пневматической тормозной системы транспортного средства, такой как пневматическая тормозная система автомобиля большой грузоподъемности.
Типовой барабанный тормоз включает в себя тормозную колодку, которая входит в зацепление с колесным барабаном для передачи тормозного момента через тормозной кронштейн на колесную ось. Один конец тормозной колодки является поворотным относительно опорного пальца, который прикреплен к одной стороне тормозного кронштейна. Ролик кулачкового толкателя расположен на другом конце тормозной колодки. Когда происходит срабатывание рабочего тормоза, кулачковый вал, расположенный на стороне тормозного кронштейна напротив опорного пальца, приводится во вращение вокруг своей продольной центральной оси. Когда кулачковый вал поворачивается вокруг своей продольной центральной оси, поверхность кулачка S-образного кулачка, установленного на кулачковом валу, воздействует на ролик кулачкового толкателя, чтобы повернуть тормозную колодку вокруг опорного пальца. Когда тормозная колодка поворачивается вокруг опорного пальца, тормозная накладка тормозной колодки фрикционно зацепляет колесный барабан, передавая тормозной момент через тормозной кронштейн на ось колеса и, таким образом, замедляя и тормозя транспортное средство.
В типовом барабанным тормозе с S-образным кулачком, пневматическая система соединена воздушной линией с пружинной камерой тормоза. Пружинная камера тормоза соединена штоком толкателя и вилкой с рычагом компенсатора износа. Компенсатор износа является связующим звеном между пружинной камерой тормоза и кулачковым валом. Более конкретно, компенсатор износа включает в себя коромысло, к которому прикреплен толкатель из пружинной камеры тормоза, и шлиц, который установлен на шлицевом соединении кулачкового вала. Компенсатор износа преобразует линейное усилие толкателя пружинной камеры тормоза в крутящее усилие, которое действует на кулачковый вал, поворачивая кулачковый вал вокруг его продольной центральной оси. Весь компенсатор износа работает как узел, поворачивающийся как рычаг с кулачковым валом при применении или отпускании тормозов.
Компенсатор износа также снабжен регулировочным механизмом для обеспечения средства регулировки при износе тормозных накладок. В частности, зазор между тормозной накладкой и колесным барабаном регулируется для компенсации постепенного износа тормозной накладки тормозной колодки. Регулировочный механизм обычно представляет собой механизм типа муфты сцепления, который непрерывно регулируется с очень небольшими приращениями по мере износа тормозной накладки и колесного барабана. Соответственно, специалисты в данной области продолжают исследования и разработки в области регулировочных механизмов компенсаторов износа для S-образных кулачковых барабанных тормозов.
Сущность изобретения
В соответствии с одним примером варианта осуществления, предусмотрен компенсатор износа для барабанного тормоза пневматической тормозной системы транспортного средства. Компенсатор износа содержит зубчатую передачу, включающую (i) червячное колесо, имеющее внешнюю периферийную поверхность, и (ii) червячный вал, имеющий продольную центральную ось и зацепленный с червячным колесом. Червячный вал вращается в одном направлении вокруг его продольной центральной оси, когда требуется применение и регулировка барабанного тормоза, и в противоположном направлении вокруг его продольной центральной оси, когда барабанный тормоз отпущен. Компенсатор износа дополнительно содержит антиреверсивный элемент, имеющий внутреннюю периферийную поверхность, обращенную к внешней периферийный поверхности червячного колеса. Антиреверсивный элемент допускает вращение червячного колеса, когда барабанный тормоз применен, и предотвращает вращение червячного колеса, когда барабанный тормоз отпущен.
В соответствии с другим примером варианта осуществления, предусмотрен компенсатор износа для барабанного тормоза пневматической тормозной системы транспортного средства. Компенсатор износа содержит зубчатую передачу, включающую (i) червячное колесо, имеющее внешнюю периферийную поверхность, и шестеренчатые зубья, расположенные на внешней периферийный поверхности, и (ii) червячный вал, имеющий продольную центральную ось и шестеренчатые зубья, зацепленные с шестеренчатыми зубьями на червячном колесе. Червячный вал вращается в одном направлении вокруг его продольной центральной оси, когда требуется применение барабанного тормоза и регулировка, и в противоположном направлении относительно его продольной центральной оси, когда барабанный тормоз отпущен. Компенсатор износа дополнительно содержит антиреверсивный элемент, имеющий внутреннюю периферийную поверхность и шестеренчатые зубья, расположенные на внутренней периферийный поверхности. Шестеренчатые зубья на внутренней периферийный поверхности антиреверсивного элемента выполнены с возможностью зацепления с шестеренчатыми зубьями на внешней периферийный поверхности червячного колеса для предотвращения вращения червячного колеса только когда барабанный тормоз отпущен.
В соответствии с еще одним примером варианта осуществления, предусмотрен компенсатор износа для барабанного тормоза пневматической тормозной системы транспортного средства. Компенсатор износа содержит зубчатую передачу, включающую червячное колесо и червячный вал, имеющий продольную центральную ось и функционально зацепленный с червячным колесом. Червячный вал вращается в одном направлении вокруг его продольной центральной оси, когда требуется применение барабанного тормоза и регулировка, и в противоположном направлении относительно его продольной центральной оси, когда барабанный тормоз отпущен. Компенсатор износа дополнительно содержит средство, дающее возможность червячному колесу вращаться при применении барабанного тормоза и для действия непосредственно на червячное колесо для предотвращения вращения червячного колеса, когда барабанный тормоз отпущен.
В соответствии с еще другим примером варианта осуществления, предусмотрен способ работы барабанного тормоза пневматической тормозной системы транспортного средства, имеющей компенсатор износа. Способ включает в себя позиционирование антиреверсивного элемента относительно червячного колеса, имеющего продольную центральную ось, так что антиреверсивный элемент непосредственно воздействует на червячное колесо, чтобы противостоять вращению червячного колеса вокруг продольной центральной оси, когда зубчатое колесо сцепления узла сцепления возвращается в исходное положение в ответ на отпускание барабанного тормоза.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - вид в перспективе устройства барабанного тормоза, в котором воплощен компенсатор износа, сконструированный в соответствии с примером варианта осуществления;
Фиг.2 - увеличенный вид в перспективе компенсатора износа, показанного на фиг.1;
Фиг.3 - вертикальный вид, приблизительно в направлении стрелки «3», показанной на фиг.2;
Фиг.4 - покомпонентный вид компенсатора износа, показанного на фиг.2; и
Фиг.5 - вертикальный вид, взятый приблизительно по линии 5-5, показанной на фиг.4.
Подробное описание изобретения
На фиг.1 проиллюстрирован вид в перспективе устройства 100 барабанного тормоза, в котором воплощен компенсатор 200 износа, сконструированный в соответствии с примером варианта осуществления. Компенсатор 200 износа служит для барабанного тормоза пневматической тормозной системы транспортного средства. Фиг.2 представляет собой увеличенный вид в перспективе компенсатора 200 износа, показанного на фиг.1. Устройство 100 барабанного тормоза расположено на конце оси 102 колеса и обычно включает в себя пружинную камеру 104 тормоза, которая соединена через толкатель 106 и вилку 108 с компенсатором 200 износа.
Компенсатор 200 износа имеет шлиц 202 (фиг.2), который установлен на шлице (не показан) кулачкового вала 110 (фиг.1). Кулачковый вал 110 расположен на одной стороне тормозного кронштейна 112. S-образный кулачок 114 установлен на кулачковом валу 110 и воздействует на ролик 116 толкателя кулачка для поворота тормозной колодки 118 вокруг опорного пальца (не показан), который прикреплен к противоположной стороне тормозного кронштейна 112.
Когда применен тормоз, линейное усилие на толкателе 106 от пружинной камеры 104 преобразуется компенсатором 200 износа в крутильное усилие на кулачковом валу 110, которое, в свою очередь, поворачивает s-образный кулачок 114 против ролика 116 кулачкового толкателя для поворота тормозной колодки 118 вокруг опорного пальца. Когда тормозная колодка 118 поворачивается вокруг опорного пальца, фрикционный материал 120 тормозной колодки 118 входит в зацепление с колесным барабаном 122, чтобы передавать тормозной момент через тормозной кронштейн 112 на ось 102 колеса для замедления и торможения транспортного средства.
На фиг.3 проиллюстрирован вертикальный вид, приблизительно в направлении стрелки «3», показанной на фиг.2. Фиг.4 представляет покомпонентный вид компенсатора 200 износа, показанного на фиг.2. Фиг.5 представляет собой вертикальный вид, приблизительно вдоль линии 5-5, показанной на фиг.4. Компенсатор 200 износа включает в себя корпус 203, в котором расположена зубчатая передача 204. Зубчатая передача 204 включает в себя червячное колесо 206, которое имеет внешнюю периферийную поверхность 208 (фиг.4), и шестеренчатые зубья 210, расположенные на внешней периферийный поверхности 208. Зубчатая передача 204 дополнительно включает в себя червячный вал 212, который имеет продольную центральную ось 214, и шестеренчатые зубья 215 (фиг.3), которые зацеплены с шестеренчатыми зубьями 210 на червячном колесе 206. Червячный вал 212 вращается в одном направлении вокруг своей продольной центральной оси 214, когда применяется барабанный тормоз и требуется регулировка, и в противоположном направлении относительно его продольной центральной оси 214, когда барабанный тормоз отпущен.
Пружина 242 сцепления расположена на участке червячного вала 212. Пружина 242 сцепления представляет собой тип витой пружины сцепления. Шестерня 244 сцепления расположена рядом с пружиной 242 сцепления и расположена на другом участке червячного вала 212. Пружина 242 сцепления и шестерня 244 сцепления содержат узел сцепления. Структура и работа узлов сцепления являются известными и, следовательно, не будут описаны. Как лучше всего показано на фиг.3, упорная шайба 240 расположена между сопрягаемой поверхностью корпуса 203 и червячным валом 212 и поддерживает червячный вал 212 и узел сцепления для вращения вокруг продольной центральной оси 214.
Устройство 200 износа дополнительно включает в себя антиреверсивный элемент 216, который имеет внутреннюю периферийную поверхность 219 (фиг.5), и шестеренчатые зубья 220, расположенные на внутренней периферийный поверхности 219. Внутренняя периферийная поверхность 219 антиреверсивного элемента 216 обращена к внешней периферийный поверхности 208 червячного колеса 206. Шестеренчатые зубья 220 на внутренней периферийный поверхности 219 антиреверсивного элемента 216 выполнены с возможностью зацепления с шестеренчатыми зубьями 210 на внешней периферийный поверхности 208 червячного колеса 206 для предотвращения вращения червячного колеса 206, только когда барабанный тормоз отпущен.
Более конкретно, шестеренчатые зубья 220 антиреверсивного элемента 216 и шестеренчатые зубья 210 червячного колеса 206 содержат соответствующую одностороннюю зубчатую форму. Шестеренчатые зубья 220 и шестеренчатые зубья 210 выровнены друг с другом до того, как антиреверсивный элемент 216 и червячное колесо 206 будут вставлены как единое целое в корпус 203 во время сборки компенсатора 200 износа. Как лучше всего показано на фиг.3, один концевой участок 217 антиреверсивного элемента 216 толще, чем противоположный концевой участок 218 антиреверсивного элемента 216, так что профиль сечения антиреверсивного элемента 216 имеет изогнутую каплевидную форму. Антиреверсивный элемент 216 содержит твердый материал металлического типа, выбранный из-за его жесткости и смазывающей способности. Это только примеры материалов, возможны и другие типы материалов.
Более толстый концевой участок 217 антиреверсивного элемента 216 включает в себя один или несколько выступающих пальцев или штифтов 250. Каждый из выступающих пальцев 250 входит в отверстие/прорезь (не показана) в корпусе 203 для поддержки антиреверсивного элемента 216 для поворотного движения вокруг выступающих пальцев 250. Таким образом, корпус 203 поддерживает антиреверсивный элемент 216 на выступающих пальцах 250 для поворотного движения вокруг выступающих пальцев 250.
Компенсатор 200 износа дополнительно содержит первое кольцо 230 для компенсации износа (фиг. 4 и 5), расположенное на одной стороне червячного колеса 206. Первое кольцо 230 для компенсации износа имеет продольную центральную ось 231 (фиг.5), которая является концентричной с продольной центральной осью 207 червячного колеса 206. Второе кольцо 232 компенсации износа расположено на противоположной стороне червячного колеса 206. Второе кольцо 232 компенсации износа имеет продольную центральную ось 233, которая является концентричной с продольной центральной осью 207 червячного колеса 206. Первое и второе кольца 230, 232 компенсации износа обеспечивают стык с низким коэффициентом трения с корпусом 203.
Внутренняя периферийная поверхность 219 антиреверсивного элемента 216 имеет кривизну, которая, по существу, соответствует кривизне внешней периферийный поверхности 208 червячного колеса 206. Внутренняя периферийная поверхность 219 антиреверсивного элемента 216 продолжается между приблизительно 5 градусами и 180 градусами поверх внешней периферийный поверхности 208 червячного колеса 206. В некоторых вариантах осуществления, внутренняя периферийная поверхность 219 антиреверсивного элемента 216 продолжается приблизительно шестьдесят градусов поверх внешней периферийный поверхностью 208 червячного колеса 206, как иллюстрировано как угол «ϕ» на фиг.4.
Как лучше всего показано на фиг.3, опускающая пружина 252 расположена между антиреверсивным элементом 216 и корпусом 203. Более конкретно, отпускающая пружина 252 входит в отверстие в корпусе 203, так что отпускающая пружина 252 может поддерживаться на своем месте. Во время сборки, отпускающая пружина 252 может быть вставлена, например, с одной стороны отверстия. В качестве другого примера, отпускающая пружина 252 может быть вставлена в отверстие, которое полностью продолжается через стенку корпуса 203. После того, как отпускающая пружина 252 вставлена в нужное место, отверстие закрывается.
Отпускающая пружина 252 смещает антиреверсивный элемент 216 к червячному колесу 206. Отпускающая пружина 252, когда она извлекается из своего отверстия, освобождает шестеренчатые зубья 220 антиреверсивного элемента 216 от шестеренчатых зубьев 210 червячного колеса 206, чтобы обеспечить возможность возврата в исходное положение барабанного тормоза (например, когда устанавливаются новые тормозные колодки). Небольшой зазор 254 (фиг.3) образован в стенке корпуса 203 вблизи антиреверсивного элемента 216, что позволяет антиреверсивному элементу 216 быть повернутым вокруг его выступающих пальцев 250 от червячного колеса 206. Вполне возможно, что можно использовать элемент или механизм, отличный от формы отпускающей пружины. Например, вместо отпускающей пружины может быть использована собачка. В качестве другого примера, может быть предусмотрен расцепляющий механизм, который продолжается к внешней части корпуса 203, чтобы обеспечить возможность ручного освобождения.
Во время работы компенсатора 200 износа, антиреверсивный элемент 216 расположен относительно червячного колеса 206 так, что антиреверсивный элемент 216 позволяет червячному колесу 206 вращаться вокруг продольной центральной оси 214, когда червячный вал 212 и пружина 242 сцепления узла сцепления взаимодействуют друг с другом, чтобы отрегулировать избыточный ход или зазор, обнаруженный в ответ на применение барабанного тормоза. Шестеренчатые зубья 220 антиреверсивного элемента 216 перескакивают через шестеренчатые зубья 210 червячного колеса 206.
Антиреверсивный элемент также позиционирован относительно червячного колеса так, что шестеренчатые зубья 220 антиреверсивного элемента 216 зацепляют шестеренчатые зубья 210 на червячном колесе 206, чтобы противостоять вращению червячного колеса 206 вокруг продольной центральной оси 214, когда зубчатое колесо сцепления 244 узла сцепления возвращается в исходное положение в ответ на отпускание барабанного тормоза. В некоторых вариантах осуществления, шестеренчатые зубья 220 антиреверсивного элемента 216 входят в зацепление с шестеренчатыми зубьями 210 на червячном колесе 206, чтобы обеспечить крутящий момент от примерно пяти футофунтов до крутящего момента примерно двадцати футофунтов, чтобы противостоять вращению червячного колеса 206 вокруг продольной центральной оси 214.
Должно быть, очевидно, что антиреверсивный элемент 216 обеспечивает средство, которое дает возможность червячному колесу 206 вращаться при применении барабанного тормоза и действовать непосредственно на червячное колесо 206 для предотвращения вращения червячного колеса 206, когда барабанный тормоз отпущен. Поскольку шестеренчатые зубья 220 антиреверсивного элемента 216 входят в зацепление с шестеренчатыми зубьями 210 червячного колеса 206, червячное колесо 206 удерживается на месте и не может «разрегулировать», когда барабанный тормоз отпущен. Антиреверсивный элемент 216 компенсатора 200 износа обеспечивает более устойчивую и большую величину силы для противодействия разрегулировке по сравнению с известными компенсаторами износа, в которых пружинный элемент используется для противодействия разрегулировке.
Также должно быть, очевидно, что антиреверсивный элемент 216 имеет конструкцию, которая не повреждается и не изнашивается, когда барабанный тормоз перемещается в обратном направлении, например, во время технического обслуживания и/или ремонта барабанного тормоза.
Также должно быть, очевидно, что компенсатор 200 износа, сконструированный в соответствии с вышеописанным примером варианта осуществления, является относительно простым в изготовлении и сборке. Компенсатор 200 износа также является относительно легким в установке в модифицированных применениях, а также в новых производственных применениях.
Хотя вышеприведенное описание описывает компенсатор 200 износа, используемый в транспортном средстве большой грузоподъемности, таком как грузовой автомобиль, возможно, что компенсатор 200 износа может использоваться в других типах коммерческих транспортных средств, таких как, например, автобусы.
Хотя настоящее раскрытие было проиллюстрировано описанием примера процессов и компонентов системы, и хотя различные процессы и компоненты были подробно описаны, заявитель не намерен сужать или каким-либо образом ограничивать объем прилагаемой формулы изобретения к такой детализации. Дополнительные модификации будут без труда ясны для понимания специалистами в данной области техники. Следовательно, раскрытие в его более широких аспектах не ограничено показанными и описанными отдельными деталями, вариантами осуществления, или иллюстрированными примерами. Соответственно, отклонения могут быть сделаны из таких детализаций без отклонения от сущности или объема общей концепции изобретения.