ОПОРНЫЙ ЦИЛИНДР ДЛЯ САМОУСИЛИВАЮЩЕГОСЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТОРМОЗА
SUPPORT CYLINDER FOR SELF-AUGMENTING HYDRAULIC BRAKE

Изобретение относится к устройству создания гидравлического давления вследствие растягивающей или сжимающей нагрузки, содержащему присоединения, одно из которых соединено с механизмом для ввода механической растягивающей или сжимающей нагрузки, другое жестко соединяется с рамой, а также рабочий цилиндр и поршневой блок, который по меньшей мере частично и подвижно расположен в рабочем цилиндре и вместе с ним ограничивает заполненную гидравлической жидкостью гидравлическую камеру.
Изобретение относится также к тормозному устройству для торможения подвижной массы, содержащему подвижное соединительное звено для прижатия тормозной накладки к поверхности торможения и заполненный гидравлической жидкостью, соединенный с соединительным звеном тормозной исполнительный элемент для создания прижимного усилия, вводимого соединительным звеном в тормозную накладку, причем тормозная накладка посредством механизма соединена с устройством создания давления, которое крепится на раме затормаживаемой массы, причем при торможении устройство создания давления создает в связанной с тормозным исполнительным элементом через гидропроводы гидравлической камере гидравлическое давление.
Такое устройство создания давления и такое тормозное устройство уже известны из публикации WO 2008/031701 А1. В ней раскрыто самоусиливающееся гидравлическое тормозное устройство, располагающее тормозным исполнительным элементом для создания прижимного усилия. Создаваемое тормозным исполнительным элементом гидравлическое сжимающее усилие вводится через механический соединительный элемент в тормозные накладки, которые с фрикционным замыканием прижимаются к вращающемуся тормозному диску. Тормозная накладка не опирается на раму, как в обычных тормозах, например на шасси поезда или автомобиля. Напротив, тормозные накладки опираются через целесообразный рычажный механизм на столб гидравлической жидкости. Эта гидравлическая жидкость расположена в гидравлической камере устройства создания давления, причем устройство создания давления выполнено в виде цилиндра синхронного хода. Он включает в себя рабочий цилиндр, разделенный поршнем на две напорные камеры, причем в одной из них давление создается при сжимающей нагрузке, а в другой - при растягивающей нагрузке. Эти гидравлические камеры связаны гидропроводами с тормозным исполнительным элементом так, что с ним связана гидравлическая камера с более высоким давлением, в результате чего созданное в ней давление приводит к усилению гидравлического давления в тормозном исполнительном элементе. Таким образом, происходит самоусиление. Оно регулируется с помощью средств регулирования. Известному тормозному устройству присущ тот недостаток, что устройство создания давления выполнено в виде цилиндра синхронного хода, из-за чего для его возврата в исходное положение требуются гидравлический выпрямитель и клапан. Однако гидравлическое выпрямление является сложным и дорогостоящим.
Помимо использования гидроцилиндра двойного действия известно также использование двух гидроцилиндров одинарного действия, например двух плунжерных цилиндров, в качестве устройства создания давления в самоусиливающемся гидравлическом тормозе, причем в одном плунжерном цилиндре давление создается при сжимающей нагрузке, а в другой - при растягивающей нагрузке. Гидравлические камеры плунжерных цилиндров также связаны с тормозным исполнительным элементом, так что также в этом случае достигается самоусиление. Использование двух плунжерных цилиндров является сложным и дорогостоящим из-за необходимой гидроразводки.
Задачей изобретения является создание устройства создания давления и тормозного устройства описанного выше рода, которые имели бы простую и недорогую конструкцию.
Эта задача решается согласно изобретению за счет того, что присоединения с помощью присоединительных средств соединены с рабочим цилиндром или поршневым блоком, причем присоединительные средства выполнены так, что в одной и той же гидравлической камере давление создается при растягивающей и сжимающей нагрузках.
Целью изобретения является ввод растягивающих и сжимающих усилий в устройство создания давления так, чтобы рост давления происходил в одной и той же гидравлической камере. Гидравлическая камера посредством целесообразных и размещенных на ее гидравлическом выходе гидропроводов связана с тормозным исполнительным элементом гидравлического тормоза, в результате чего возникает самоусиливающийся гидравлический тормоз. Чтобы возникающие при торможении растягивающие и сжимающие усилия можно было вводить в одну и ту же гидравлическую камеру, согласно изобретению предусмотрено использование взаимодействующих между собой упоров и контропор, так что поршневой блок нагружен независимо от направления введенного усилия по сравнению с рабочим цилиндром, причем введенное усилие опирается непосредственно на столб гидравлической жидкости. Упоры и контропоры называются здесь в целом присоединительными средствами. Они создают эффективную связь между выводом и рабочим цилиндром и/или поршневым блоком. Согласно изобретению эффективная поверхность поршня одинакова в обоих направлениях замедляющего усилия, введенного в виде сжимающей или растягивающей нагрузки. Поскольку требуется только одна гидросхема, обеспечивается компактная конструкция. Тормозной исполнительный элемент связан с гидравлической камерой целесообразно через регулирующий блок. Согласно изобретению по сравнению с решениями из уровня техники реализовано меньше герметичных мест, а следовательно, с меньшими затратами и меньшей массой. По сравнению с решением с двумя плунжерными цилиндрами согласно изобретению создается меньшая гидравлическая емкость, благодаря чему требуется меньше гидравлической жидкости. Предложенное устройство создания давления и, тем самым, предложенное тормозное устройство требуют меньше места, а по сравнению с уровнем техники - меньше затрат на обслуживание. Также возможна простая замена устройства создания давления, поскольку оно связано с затормаживаемой массой или тормозным суппортом только в двух местах, а именно на присоединениях. Таким образом, обеспечиваются как простая связь с затормаживаемой массой, так и совместимая связь с традиционными тормозами.
Предпочтительным образом присоединительные средства содержат полые втулочные блоки, причем каждый втулочный блок образует захваты, которые при растягивающей нагрузке входят в контакт с упорными заплечиками, выполненными на поршневом блоке или рабочем цилиндре, в результате чего захваты и упорные заплечики образуют растягивающие соединительные средства. Каждый втулочный блок целесообразно жестко соединен с присоединением. Так, например, каждое присоединение выполнено на втулочном блоке. Полое выполнение втулочного участка обеспечивает свободный ход поршневого блока или рабочего цилиндра в одном направлении, что обеспечивает движение каждого втулочного блока как относительно поршневого блока, так и относительно рабочего цилиндра. Втулочные блоки могут действовать как в качестве растягивающих соединительных средств, так и в качестве сжимающих соединительных средств, для чего они образуют целесообразные контропоры и захваты. При этом захваты действуют как в качестве поводка, так и в качестве контропоры или упора. В качестве контропоры захваты действуют, например, в случае сжимающей нагрузки. Другими словами, растягивающие соединительные средства в смысле этого варианта осуществления изобретения включают в себя выполненные на втулочных блоках контропоры, к которым прилегают поршневой блок и рабочий цилиндр. Растягивающие соединительные средства включают в себя выполненные на втулочных блоках захваты, которые вступают в контакт с упорными заплечиками, выполненными на поршневом блоке и/или на рабочем цилиндре. Присоединительные средства включают в себя, разумеется, как растягивающие, так и сжимающие соединительные средства.
Предпочтительным образом при сжимающей нагрузке захваты одного из втулочных блоков прилегают к рабочему цилиндру, причем поршневой блок прилегает к нажимной контропоре, так что захваты и нажимные контропоры образуют нажимные соединительные средства.
Целесообразно нажимная контропора является внутренней стенкой другого втулочного блока. Другими словами, нажимная контропора не выполнена на втулочном блоке, захваты которого прилегают к нажимному цилиндру.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения рабочий цилиндр выполнен в виде цилиндрической трубы, которая по меньшей мере частично расположена в одном из полых втулочных блоков и имеет фланцевый участок в качестве упорного заплечика, который в случае растягивающей нагрузки входит в контакт с захватами упомянутого втулочного блока.
Предпочтительным образом поршневой блок содержит расположенный в одном их втулочных блоков поводок и расположенный в рабочем цилиндре ограничивающий гидравлическую камеру поршень, причем поршень и поводок соединены между собой проходящим через гидравлическую камеру поршневым штоком, а поводок охватывает сзади захваты соответствующего втулочного блока. Термин «охватывает сзади» означает здесь то, что поводок имеет поперек направления растяжения больший диаметр, чем внутренний диаметр сквозного отверстия втулочного блока, через которое проходит поршневой шток.
Целесообразно в гидравлической камере расположена пружина сжатия, опирающаяся на поршневой блок и рабочий цилиндр. Пружина сжатия переводит подвижный поршневой блок или подвижный рабочий цилиндр в их относительное исходное положение. В этом исходном положении давление в гидравлической камере приблизительно равно атмосферному давлению.
Гидравлическая камера через компенсационное отверстие связана с заполненным гидравлической жидкостью гидробаком. Таким образом, может подсасываться достаточно гидравлической жидкости, так что при увеличении объема гидравлической камеры она заполнена достаточным количеством гидравлической жидкости.
Как уже сказано, гидравлическая камера сообщена с тормозным исполнительным элементом или тормозным цилиндром гидравлического тормоза, в результате чего происходит самоусиление.
Предпочтительным образом имеются регулирующие средства для регулирования замедляющего усилия, которое в виде растягивающей или сжимающей нагрузки вводится через механизм в присоединительные средства устройства создания давления. Согласно этому предпочтительному варианту самоусиливающийся гидравлический тормоз может произвольно регулироваться с помощью предложенного устройства создания давления, так что возникает настраиваемое замедление при торможении. Чтобы можно было регулировать это самоусиление, имеется регулирующий блок в виде целесообразных клапанов, посредством которых устройство создания давления связано с тормозным исполнительным элементом. Здесь следует указать на то, что в рамках изобретения не регулируется усилие, с которым тормозные накладки прижимаются к движущейся поверхности торможения. Напротив, в рамках изобретения можно настраивать непосредственно замедляющее усилие. Им является усилие, с которым тормозные накладки опираются на столб гидравлической жидкости. Это точно соответствует усилию, с которым замедляется затормаживаемая масса.
Другие целесообразные варианты осуществления и преимущества изобретения являются объектом нижеследующего описания примеров его осуществления со ссылкой на чертежи, причем одинаковыми ссылочными позициями обозначены одинаково действующие детали. На чертежах изображено:
фиг.1 - первый пример выполнения устройства создания давления в исходном положении без введенного усилия;
фиг.2 - устройство создания давления из фиг.1 при сжимающей нагрузке;
фиг.3 - устройство создания давления из фиг.1 при растягивающей нагрузке;
фиг.4 - устройство создания давления из фиг.1 при сжимающей нагрузке, причем сжимающее усилие вводится в другое присоединение;
фиг.5 - устройство создания давления из фиг.1 при растягивающей нагрузке, причем сжимающее усилие вводится в другое присоединение.
На фиг.1 изображен пример выполнения устройства 1 создания давления в исходном положении. В этом исходном положении в одно из присоединений не вводится никакое усилие. Давление в гидравлической камере приблизительно равно атмосферному давлению. Это положение имеет место в незаторможенном состоянии, т.е. при отпущенном тормозе. Устройство 1 содержит первое присоединение 2, которое посредством рычажного механизма (не показан) соединено с тормозным суппортом фрикционного тормоза. Тормозной суппорт посредством целесообразных соединительных средств соединен с тормозным цилиндром, имеющим тормозную гидравлическую камеру, в которой в процессе торможения создается давление. Тормозная гидравлическая камера ограничена подвижным тормозным поршнем. Созданное в тормозной гидравлической камере давление обеспечивает перемещение тормозного поршня и, тем самым, движение торможения, которое через соединительные средства вводится в тормозные накладки тормозного суппорта. Таким образом, тормозные накладки прижимаются к затормаживаемой массе, например тормозному диску локомотива. За счет вращательного движения тормозных дисков тормозной суппорт увлекается с фрикционным замыканием. Другими словами, замедляющее усилие вводится в тормозной суппорт, который опирается не на раму затормаживаемой массы, а на устройство 1.
Возникающее при торможении замедляющее усилие 19 вводится в виде сжимающей нагрузки сначала в первое присоединение 2. Кроме того, устройство 1 располагает вторым присоединением 3, которое жестко закреплено на раме затормаживаемой массы, например на шасси локомотива. Поэтому присоединение 3 изображено на фиг.1 контропорой.
Присоединение 2 жестко соединено с втулочным блоком 4. Он выполнен полым и имеет сквозное отверстие 5, ограничительная стенка которого образует захваты 6, входящие в контакт с поводком 7 в случае растягивающей нагрузки. Поводок 7 является частью поршневого блока 8, который помимо него располагает поршневым штоком 9 и поршнем 10. При этом поршневой шток 9 проходит через гидравлическую камеру 11, заполненную гидравлической жидкостью, такой как гидравлическое масло. Гидравлическая камера 11 ограничена рабочим цилиндром, выполненным в виде цилиндрической трубы 12, и поршнем 10.
Цилиндрическая труба 12 своим концом 13 входит во второй полый втулочный блок 14, прочно соединенный с присоединением 3. С точки зрения затормаживаемой массы, втулочный блок 14 расположен неподвижно. Точнее говоря, цилиндрическая труба 12 своим концом 13 проходит через сквозное отверстие 15 втулочного блока 14, ограничительная стенка которого также образует захваты 16. На конце 13 цилиндрической трубы 12 выполнен фланцевый участок 17, действующий в качестве упорного заплечика, причем захваты 16 образуют растягивающую контропору, которая препятствует вытягиванию цилиндрической трубы 12 из втулочного блока 14. Открытая на конце 13 цилиндрическая труба 12 герметично закрыта поршнем 10 поршневого блока 8, что препятствует вытеканию гидравлической жидкости. Сквозное отверстие 15 втулочного блока 14 поднутрено со стороны фланцевого участка 17 цилиндрической трубы 12, что ограничивает ее продольное перемещение.
Втулочный блок 4 выполнен так, что он имеет на своей обращенной от присоединения 2 стороне сквозное отверстие 5, через которое проходит поршневой шток 9. Расположенный на свободном конце поршневого штока 9 поводок 7 охватывает сзади сквозное отверстие 5, т.е. имеет поперек направления растяжения больший диаметр поверхности, чем сквозное отверстие 5. При растягивающей нагрузке захваты 6 вводят растягивающее движение в поводок 7. При сжимающей нагрузке захваты 6 прижимаются к цилиндрической трубе 12 и действуют в качестве контропор или жесткого продолжения присоединения 2.
На фиг.2 устройство 1 из фиг.1 изображено при сжимающей нагрузке, при которой сжимающее усилие 19 вводится по стрелке в присоединение 2. Видно, что втулочный блок 4 действующими в качестве жесткого продолжения присоединения 2 захватами 6 прижат к цилиндрической трубе 12, в результате чего она своим концом 13 перемещается внутрь втулочного блока 14. При этом прилегающий к его неподвижной внутренней стенке 20 неподвижный поршень 10 вдавливается в цилиндрическую трубу 12, вследствие чего гидравлическая камера 11 уменьшается. Таким образом, гидравлическая жидкость в ней нагружается давлением. Посредством гидравлического соединения (не показано) повышается гидравлическое давление тормозного исполнительного элемента (не показан), в результате чего возникает самоусиливающийся гидравлический тормоз. Для регулирования самоусиления в гидропроводе предусмотрены клапаны. Только полноты ради следует отметить, что гидропровод соединен с гидравлическим выводом (не показан) рабочего цилиндра 12.
На фиг.3 устройство 1 из фиг.1 изображено при растягивающей нагрузке, причем растягивающее усилие 22 или, другими словами, замедляющее усилие в качестве растягивающей нагрузки вводится в присоединение 2. В этом случае фланцевый участок 17 образует упор растяжения, упирающийся в неподвижные захваты 16 втулочного блока 14, так что цилиндрическая труба 12 удерживается на затормаживаемой массе с жесткостью на растяжение. Упор растяжения называется здесь также упорным заплечиком. За счет контакта между поводком 7 и захватами 6 происходит перемещение поршневого блока 8 влево в направлении замедляющего усилия 19, причем поршень 10 движется влево, уменьшая объем гидравлической камеры 11 в неподвижно удерживаемой цилиндрической трубе 12.
В самой гидравлической камере 11 расположена пружина сжатия 18, которая в состоянии без усилия, т.е. при отсутствии замедляющего усилия 19, заботиться о том, чтобы объем гидравлической камеры 11 снова увеличивался, снова перемещая поршневой блок 8 или цилиндрическую трубу 12 обратно в исходное положение на фиг.1. Чтобы и в этом случае снова можно было принимать необходимую гидравлическую жидкость, гидравлическая камера 11 посредством соединительного гидропровода (не показан) соединена с гидробаком или компенсационной емкостью (не показаны).
На фиг.4 устройство 1 из фиг.1 изображено при сжимающей нагрузке 19, причем по сравнению с фиг.2 устройство 1 повернуто на 180°, а сжимающее или замедляющее усилие 19 вводится в показанном направлении в присоединение 3, которое в устройстве 1 на фиг.2 жестко соединено с рамой затормаживаемой массы. На фиг.4, напротив, присоединение 2 жестко присоединено к упомянутой раме. Видно, что втулочный блок 14 своей внутренней стенкой 20 прилегает к поршню 10, переместив его внутрь трубы 12, причем объем гидравлической камеры 11 уменьшается. Поршневой шток 9 и поводок 7 перемещаются внутри первого полого втулочного блока 4. Последний обеспечивает, тем самым, свободный ход жесткого поршневого блока 8 в случае сжимающей нагрузки 19. Свободный ход соответствует расстоянию между поводком 7 и противоположной ему внутренней стенкой 21 втулочного блока 4.
На фиг.5 устройство 1 из фиг.4 изображено при растягивающей нагрузке 22. Видно, что захваты 16 за счет своего контакта с действующим в качестве упорного заплечика фланцевым участком 17 трубы 12 движутся от втулочного блока 4. За счет контакта поводка 7 с захватами 6 втулочного блока 4 поршневой блок 8 неподвижно удерживается на массе, уменьшая объем гидравлической камеры 11 и тем самым нагружая гидравлическую жидкость давлением.