ТОРМОЗНАЯ КАМЕРА С МЕМБРАННЫМ ЭНЕРГОАККУМУЛЯТОРОМ И МЕХАНИЗМОМ РАСТОРМАЖИВАНИЯ
BRAKE CHAMBER WITH MEMBRANE ENERGY ACCUMULATOR AND BRAKE RETRACTION MECHANISM

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к тормозным системам транспортных средств.
Известна тормозная камера с пружинным энергоаккумулятором, имеющая механизм аварийного растормаживания [1]. Тормозная камера имеет общий корпус, в котором через направляющее отверстие пропущен шток, контактирующий с одной стороны со штоком силовой части, а со стороны энергоаккумулятора - с подвижным элементом в виде поршня, разделяющим энергоаккумулятор на полости, сообщаемую с источником давления текучей среды и пружинную с другой стороны. Шток в пружинной полости выполнен полым, силовая пружина установлена между поршнем и крышкой энергоаккумулятора. Механизм растормаживания выполнен в виде винтовой пары, включающей винт и его резьбовую фиксацию в центре крышки. Винт установлен в полой части штока с возможностью контакта посредством тянущего элемента, в частном случае упорного подшипника, с внутренней поверхностью полой части штока.
В качестве прототипа выбран пружинный энергоаккумулятор с механизмом аварийного растормаживания, устанавливаемый в тормозную камеру [2]. Данная тормозная камера с мембранным энергоаккумулятором и механизмом растормаживания имеет общий корпус, в котором через направляющее отверстие пропущен шток, контактирующий с одной стороны со штоком силовой части, а со стороны энергоаккумулятора с мембраной, разделяющей энергоаккумулятор на полости, сообщаемую с источником давления текучей среды и пружинную с другой стороны. Шток в пружинной полости выполнен полым и зафиксирован от осевого смещения посредством зажимного элемента, фиксирующего мембрану между дисками, а силовая пружина установлена между дисками и крышкой энергоаккумулятора. Механизм растормаживания выполнен в виде винтовой пары, включающей винт и его резьбовую фиксацию в центре крышки. Винт установлен в полой части штока с возможностью контакта посредством тянущего элемента с внутренней поверхностью полой части штока.
Техническому решению [1] свойственен недостаток, возникающий при аварийном растормаживании пружинного энергоаккумулятора и заключающийся в повышении усилия при выкручивании винта из резьбовой фиксации в центре крышки вследствие возникновения сил трения между направляющей поршня и крышкой из-за радиальных сил, возникающих по причине отклонения от перпендикулярности пружины. Данный недостаток может возникать в следующих случаях при нарушении соосности штока (из-за наклона штока) по отношению к оси, проходящей через центры направляющего отверстия в центре корпуса и резьбового отверстия в крышке. Этот случай характерен для пружинных энергоаккумуляторов с эластичной диафрагмой и связан обычно с отклонением от перпендикулярности пружины. Повышение момента усилия при выкручивании винта из резьбового соединения в крышке также может возникать при поломке силовой пружины, приводящей к наклону штока, или деформации крышки, корпуса или штока вследствие механических повреждений камеры.
В прототипе [2] данная проблема решается частично за счет плавающего резьбового соединения винта в крышке, но для ограниченных углов наклона полого штока в пружинной полости энергоаккумулятора. Кроме ограничения углов наклона штока прототип имеет еще один существенный недостаток. В процессе эксплуатации тормозной камеры плавание резьбовой фиксации в центре крышки энергоаккумулятора приводит к наклону штока и к дополнительной нагрузке на уплотнитель, установленный в общем корпусе тормозной камеры, и, как следствие, к его ускоренному износу и даже повреждению. С увеличением угла наклона штока нагрузка на уплотнитель возрастает и вероятность повреждения уплотнителя увеличивается.
Сущность изобретения заключается в том, что тормозная камера с мембранным энергоаккумулятором и механизмом растормаживания, имеющая общий корпус, в котором через направляющее отверстие с уплотнителем пропущен шток, контактирующий с одной стороны со штоком силовой части, а со стороны энергоаккумулятора с мембраной, разделяющей энергоаккумулятор на полости, сообщаемую с источником давления текучей среды и пружинную с другой стороны, шток в пружинной полости выполнен полым и зафиксирован от осевого смещения посредством зажимного элемента, жестко фиксирующего мембрану между дисками, силовая пружина установлена между дисками и крышкой энергоаккумулятора, механизм растормаживания выполнен в виде винтовой пары, включающей винт и его резьбовую фиксацию в центре крышки, винт установлен в полой части штока с возможностью контакта посредством тянущего элемента с внутренней поверхностью полой части штока, с целью достижения технического эффекта дополняется новыми признаками: тянущий и зажимной элементы выполнены с возможностью смещения полой части штока в пределах зазоров, причем точки контакта внутренней поверхности полой части штока с тянущим и зажимным элементами расположены на поверхностях с пересекающимися радиусами кривизны, имеющими общую точку пересечения, расположенную внутри полой части штока.
Совокупность существенных признаков направлена на получение технического результата - снижение нагрузки на уплотнитель, установленный в отверстие общего корпуса тормозной камеры, а также на увеличение возможных углов наклона штока в пружинной полости без существенного увеличения нагрузки на уплотнитель. Технический результат достигается тем, что тянущий и зажимной элементы выполнены с возможностью смещения полой части штока в пределах зазоров, причем точки контакта внутренней поверхности полой части штока с тянущим и зажимным элементами расположены на поверхностях с пересекающимися радиусами кривизны, имеющими общую точку пересечения, расположенную внутри полой части штока. В таком исполнении полый элемент штока пружинной полости имеет дополнительные степени свободы - возможность наклоняться в пределах зазоров относительно общего центра вращения, соответствующего пересечению радиусов кривизны точек контакта внутренних поверхностей полой части штока с тянущим и зажимным элементами. Центр вращения расположен внутри полости. При таком наклоне полой части штока вторая его половина, проходящая через отверстие с уплотнителем в общем корпусе, не изменяет своего положения и, тем самым, уменьшает нагрузку на уплотнитель. При сравнительно больших углах наклона штока и при полном выборе зазоров между полой частью штока и тянущим и зажимным элементами уже будет возникать нагрузка на уплотнитель. Эти углы в заявляемом техническом решении значительно превышают возможные углы наклона штока в прототипе.
На чертеже изображено осевое сечение заявляемой тормозной камеры с мембранным энергоаккумулятором и механизмом растормаживания.
Тормозная камера с мембранным энергоаккумулятором и механизмом растормаживания имеет общий корпус 1, в котором через направляющее отверстие с уплотнителем 2 пропущен шток 3, контактирующий с одной стороны со штоком 4 силовой части, а со стороны энергоаккумулятора с мембраной 5, разделяющей энергоаккумулятор на полости, сообщаемую 6 с источником давления текучей среды и пружинную 7 с другой стороны, шток 8 в пружинной полости выполнен полым и зафиксирован от осевого смещения относительно штока 3 посредством зажимного 9 элемента, жестко фиксирующего мембрану 5 между дисками 10 или 11, силовая пружина 12 установлена между дисками 10, 11 и крышкой 13 энергоаккумулятора, механизм растормаживания выполнен в виде винтовой пары, включающей винт 14 и его резьбовую фиксацию 15 в центре крышки 13. Винт 14 установлен в полой части штока 8 с возможностью контакта посредством тянущего 16 элемента с внутренней поверхностью полой части штока 8. Тянущий 16 и зажимной 9 элементы выполнены с возможностью смещения полой части штока 8 в пределах зазоров, причем точки контакта внутренней поверхности полой части штока 8 с тянущим 16 и зажимным 9 элементами расположены на поверхностях с пересекающимися радиусами кривизны, имеющими общую точку пересечения, расположенную внутри полой части штока 8.
Тянущий 16 элемент может быть выполнен в виде опорного подшипника. Частным случаем выполнения профиля внутренней поверхности полой 8 части штока, находящейся в контакте с тянущим 16 и зажимным 9 элементами, являются сферические поверхности с совпадающими центрами радиусов кривизны, причем совпадающие центры радиусов кривизны расположены внутри полой части штока. В этом случае и поверхности контакта тянущего 16 и зажимного 9 элемента выполняют в сопряжении с поверхностью штока и оставляют зазоры между стенками полой 8 части штока и тянущим 16 и зажимным 9 элементами с целью создания возможности смещения полой 8 части штока при его вращении вокруг общего центра вращения, расположенного в точке пересечения радиусов кривизны. Такое смещение осуществляется в пределах зазоров между стенками полой 8 части штока и тянущим 16 и зажимным 9 элементами. Для реализации такого смещения полой части штока ее профиль внутренней поверхности, находящейся в контакте с тянущим 16 и зажимным 9 элементами, и соответствующие зоны тянущего 16 и зажимного 9 элементов не обязательно должны быть сферическими. Должно выполняться условие расположения радиусов кривизны контактирующих поверхностей полой 8 части штока, тянущего 16 и фиксирующего 9 элементов в общей точке, причем эта точка, желательно, должна располагаться внутри полой части штока.
Технический результат в заявляемой тормозной камере с мембранным энергоаккумулятором и механизмом растормаживания достигается при работе камеры в режимах штатного растормаживания при подаче давления в сообщаемую 6 полость с источником давления текучей среды и аварийного при выкручивании винта 14. Для растормаживания сжимается пружина 12 как в штанном режиме при подаче давления, так и аварийном при выкручивании винта 14. При сжатии пружины 12 шток 3 увлекает за собой шток 4 силовой части, растормаживая при этом транспортное средство.
Во всех этих случаях наклон полой 8 части штока, возникший вследствие отклонения положения пружины от ее от перпендикулярности, а также ее поломки или деформации крышки 13 или даже корпуса 1, в отличие от прототипа (где наклоняется весь шток и нагружает уплотнитель в крышке) реализуется смещением полой 8 части штока относительно тянущего 16 и зажимного 9 элементов. При этом шток 3, пропущенный через отверстие в корпусе 1 с уплотнителем 2 и контактирующий со штоком 4 силовой части, не отклоняется, исключая тем самым нагрузку на уплотнитель. Также при этом усилие при выкручивании винта 14 в режиме аварийного растормаживания остается практически без изменения.
Таким образом, совокупность существенных признаков заявляемого технического решения направлена на получение технического результата - снижение нагрузки на уплотнитель, установленный в отверстие общего корпуса тормозной камеры, а также на увеличение возможных углов наклона штока в пружинной полости без существенного увеличения нагрузки на уплотнитель и на уменьшение усилия при ручном растормаживании транспортного средства.
Источники информации
1. Гуревич Л.В., Меламуд Р.А. Пневматический тормозной привод автотранспортных средств. - М.: Транспорт. - 1988. - С.167-170.
2. Пружинный энергоаккумулятор с механизмом аварийного растормаживания: пат.2364 Респ. Беларусь, ПМК В60Т 13/38/ А.И.Мамончик; заявитель ОАО «Гродненский завод автомобильных агрегатов». - заявка № u 20050306: заявл. 27.05.2005 // Аф 1 цыйны бюлетэнь вынаходствы карысныя мадэл1 прамысловыя узоры. - 2005. - №4(47), II часть. - С.36.