КЛЕЩЕВОЕ ТОРМОЗНОЕ УСТРОЙСТВО
GRIPPER BRAKING DEVICE

Область техники
[0001] Настоящее изобретение относится к клещевому тормозному устройству, выполненному с возможностью торможения вращения колеса посредством приложения силы трения к диску, вращающемуся заодно с колесом.
Уровень техники
[0002] Обычно в транспортном средстве, таком как железнодорожный вагон, используется гидростатическое тормозное устройство, в котором торможение осуществляется путем использования гидростатического давления, например гидравлического или пневматического давления. В JP 2011-236958 A раскрыто клещевое тормозное устройство, в котором поршень, который продвигается/отводится вследствие деформации нажимной упругой пластинки в соответствии с изменением давления текучей среды, прижимает тормозную накладку к диску.
Раскрытие изобретения
[0003] Однако в клещевом тормозном устройстве, раскрытом в JP 2011-236958 A, поршень прикреплен посредством множества болтов к направляющей пластине, к которой присоединена тормозная накладка. Соответственно, тепло, выделяемое при трении во время соприкосновения тормозной накладки с диском, может быть передано от направляющей пластины к нажимной упругой пластинке через поршень.
[0004] Вышеупомянутая проблема решена путем создания настоящего изобретения, и задачей настоящего изобретения является улучшение термоизоляции от тепла, выделяемого при трении во время соприкосновения тормозной накладки с диском.
[0005] Согласно одному аспекту настоящего изобретения предложено клещевое тормозное устройство, выполненное с возможностью зажатия диска, вращающегося заодно с колесом, для приложения к нему силы трения, содержащее: корпус клещевого тормозного устройства, выполненный с возможностью удержания на корпусе транспортного средства, тормозную накладку, выполненную с возможностью продвижения и отвода относительно корпуса клещевого тормозного устройства и приложения силы трения путем скользящего соприкосновения с диском, направляющую пластину, удерживающую тормозную накладку; крепежный штифт, удерживающий направляющую пластину на корпусе клещевого торомзного устройства с возможностью его свободного продвижения/отвода, поршень, выполненный с возможностью продвижения/отвода относительно корпуса клещевого торомзного устройства и прижатия к тормозной накладке посредством направляющей пластины; упругую пластинку, примыкающую к задней поверхности поршня с образованием камеры давления внутри корпуса клещевого тормозного устройства и упруго деформируемую под давлением рабочей текучей среды в камере давления с обеспечением перемещения поршня, и поршневую пластину, удерживающую поршень на крепежном штифте с обеспечением возможности свободного скольжения поршня.
[0006] Подробности, а также другие признаки и преимущества настоящего изобретения изложены в остальной части описания и проиллюстрированы на прилагаемых чертежах.
Краткое описание чертежей
[0007] На фиг. 1 изображен вид сверху клещевого тормозного устройства согласно варианту выполнения настоящего изобретения;
на фиг. 2 изображен вид спереди устройства, согласно фиг. 1;
на фиг. 3 изображен разрез по линии III-III, согласно фиг. 2;
на фиг. 4 изображен разрез клещевого тормозного устройства согласно альтернативному варианту выполнения настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
[0008] Клещевое тормозное устройство 100 согласно варианту выполнения настоящего изобретения раскрыто в настоящем описании со ссылками на чертежи.
[0009] Со ссылкой на фиг. 1 и 2 изложена общая конфигурация клещевого тормозного устройства 100.
[0010] Клещевое тормозное устройство 100 представляет собой пневматический тормоз для железнодорожного вагона, в котором в качестве рабочей текучей среды использован сжатый воздух. Клещевое тормозное устройство 100 содержит основной корпус 10, выполненный с возможностью удержания на тележке (корпуса транспортного средства) (не изображенной на чертежах) посредством опорной рамы 20, пару тормозных накладок 7, выполненных с возможностью приложения силы трения путем продвижения/отвода относительно корпуса 10 клещевого торозного устройства для обеспечения скользящего соприкосновения с диском 6, направляющую пластину 8, удерживающую тормозную накладку 7, пару крепежных штифтов 43, удерживающих направляющую пластину 8 на корпусе 10 клещевого тормозного устройства с возможностью его свободного продвижения/отвода, и прижимное устройство 50, выполненое с возможностью прижатия тормозной накладки 7 к диску 6 под давлением сжатого воздуха.
[0011] Клещевое тормозное устройство 100 зажимает диск 6, вращающийся заодно с колесом 5 для приложения к нему силы трения. В частности, клещевое тормозное устройство 100 захватывает обе поверхности диска 6 посредством пары тормозных накладок 7 для обеспечения торможения вращения колеса 5 силой трения между диском 6 и тормозными накладками 7.
[0012] Диск 6 образован на передней и задней поверхностях колеса 5 и вращается как единое целое с колесом 5. Вместо конструкции, в которой диск 6 выполнен заодно с колесом 5, может быть выполнен отдельный диск 6, который вращается вместе с колесом 5.
[0013] Как показано на фиг. 1, корпус 10 клещевого тормозного устройства содержит первый рычаг 12 клещевого устройства и второй рычаг 14 клещевого устройства, проходящие с обеих сторон от диска 6, соединение 13, соединяющее первый рычаг 12 клещевого устройства и второй рычаг 14 клещевого устройства, и пару держателей 15 для удержания корпуса 10 клещевого устройства на тележке.
[0014] Как показано на фиг. 2, корпус 10 клещевого устройства удерживается в подвижном состоянии таким образом, что он может плавно перемещаться посредством верхнего скользящего штифта 30 и нижнего скользящего штифта 32 с обеспечением скольжения относительно опорной рамы 20. Таким образом, корпус 10 клещевого устройства отслеживает относительное перемещение колеса 5 транспортного средства в осевом направлении относительно тележки с обеспечением расположения тормозных накладок 7 противоположно диску 6 колеса 5 и параллельно ему.
[0015] Верхний скользящий штифт 30 и нижний скользящий штифт 32 выполнены с возможностью проникновения в опорную раму 20. Оба конца верхнего скользящего штифта 30 и нижнего скользящего штифта 32 соответственно соединены с держателями 15 корпуса 10 клещевого устройства. Корпус 10 клещевого устройства установлен на опорной раме 20 так, чтобы обеспечивать возможность относительного перемещения в осевом направлении относительно верхнего скользящего штифта 30 и нижнего скользящего штифта 32. Как показано на фиг. 2, открытые участки верхнего скользящего штифта 30 и нижнего скользящего штифта 32 покрыты резиновыми чехлами 34 с обеспечением защиты от пыли и т.п.
[0016] Тормозные накладки 7 получают прижимающее усилие, создаваемое прижимным устройством 50 и прижимаются к диску 6 параллельно ему. Каждая тормозная накладка 7 содержит тормозную колодку 9, соприкасающуюся с диском 6, вращающимся заодно с колесом 5. Задняя поверхность, противоположная поверхности тормозной накладки 7, снабженной тормозной колодкой 9, прикреплена к направляющей пластине 8. Тормозные накладки 7 тормозят вращение колеса 5 силой трения, создаваемой соприкосновением тормозных колодок 9 и диска 6.
[0017] Направляющая пластина 8 имеет паз 8а типа «ласточкин хвост», выполненный вдоль продольного направления и в которую заходит задняя поверхность тормозных накладок 7. В продольном направлении оба конца направляющей пластины 8 удерживаются на корпусе 10 клещевого тормозного устройства посредством пары крепежных штифтов 43. Регуляторы 40, содержащие крепежные штифты 43, подробно описаны далее со ссылкой на фиг. 3.
[0018] Затем со ссылкой на фиг. 3 изложено объяснение внутренней конструкции корпуса 10 клещевого тормозного устройства.
[0019] Корпус 10 клещевого тормозного устройства снабжен парой регуляторов 40, расположенных на обоих концах в продольном направлении, и прижимным устройством 50, расположенном между парой регуляторов 40.
[0020] Регуляторы 40 регулируют начальное положение тормозных накладок 7 относительно диска 6. Регуляторы 40 соответственно прикреплены к верхнему и нижнему концам корпуса 10 клещевого тормозного устройства посредством крепежных болтов 42.
[0021] Каждый регулятор 40 содержит приемник 41 торомозной накладки, прикрепленный к корпусу 10 клещевого тормозного устройства посредством крепежного болта 42, крепежный штифт 43, выполненный с возможностью продвижения/отвода относительно приемника 41 тормозной накладки и удержания тормозной накладки 7 в корпусе 10 клещевого тормозного устройства, возвратную пружину 44, выполненную с возможностью смещения тормозной накладки 7 в направлении от диска 6 и устройство 45 для регулирования промежутка, регулирующее промежуток между тормозной накладкой 7 и диском 6 до постоянной величины при отпускании тормоза.
[0022] Крепежный штифт 43 выполнен по существу цилиндрической формы с закрытым концом. Каждый крепежный штифт 43 содержит кольцевую часть 43b, входящую в зацепление с направляющей пластиной 8. Крепежный штифт 43 установлен таким образом, что его нижняя часть 43а выступает от приемника 41 торомозной накладки, и он удерживает тормозные накладки 7 путем совмещения кольцевых частей 43b с обеими концами направляющей пластины 8.
[0023] При приближении тормозной накладки 7 к диску 6 крепежные штифты 43 выходят из приемников 41 тормозных накладок посредством направляющей пластины 8, перемещающейся вместе с тормозной накладкой 7 со смещением в осевом направлении. Во время торможения происходит скользящее соприкосновение тормозных накладок 7 с диском 6, крепежные штифты 43 удерживают тормознаую накладку 7 с обеспечением противодействия диску 6, стремящемуся силой трения переместить тормозную проладку 7 в направлении по окружности.
[0024] На внутренней периферии каждого крепежного штифта 43 установлены возвратная пружина 44 и устройство 45 для регулирования промежутка. Скользящая часть каждого крепежного штифта 43, открытая наружу при скольжении, покрыта резиновым чехлом 47 с обеспечением защиты от пыли и т.п.
[0025] Каждая возвратная пружина 44 представляет собой спиральную пружину, сжатую и помещенную во внутреннюю периферию каждого крепежного штифта 43. При переключении состояния торможения в состояние без торможения кольцевая часть 43b крепежного штифта 43 проталкивает назад тормозную накладку 7 с применением смещающего усилия возвратной пружины 44, обеспечивающего отделение тормозной накладки 7 от диска 6 на заданное расстояние. Таким образом, возможно отрегулировать расстояние между тормозной накладкой 7 и диском 6 при отпускании тормоза и уменьшить выделение тепла от диска 6.
[0026] Устройство 45 для регулирования промежутка выполняет регулирование с обеспечением обязательного постоянства величины, на которую тормозная накладка 7 возвращается под действием смещающего усилия возвратной пружины 44 при отпускании тормоза. Другими словами, устройство 45 для регулирования промежутка поддерживает интервал между тормозной накладкой 7 и диском 6 таким образом, что этот интервал всегда постоянный при отпускании тормоза.
[0027] Прижимное устройство 50 содержит цилиндр 51, выполненный на корпусе 10 клещевого тормозного устройства, поршень 52, выполненный с возможностью продвижения/отвода относительно цилиндра 51 и прижатия тормозной накладки 7 посредством направляющей пластины 8, диафрагму 53, примыкающую к задней поверхности 52b поршня 52 и образующую камеру 55 давления внутри корпуса 10 клещевого тормозного устройства и служащую в качестве упругой пластинки, упруго деформируемой под действием давления сжатого воздуха внутри камеры 55 давления с обеспечением перемещения поршня 52, поршневую пластину 58, удерживающую поршень 52 на крепежных штифтах 43 с обеспечением свободного скольжения поршня 52, а также теплоизолирующую пластину 59, размещенную между поршнем 52 и направляющей пластиной 8 и сдерживающую передачу тепла от тормозных накладок 7 к поршню 52.
[0028] Прижимное устройство 50 деформирует диафрагму 53 путем регулирования давления воздуха в камере 55 давления и вызывает продвижение/отвод поршня 52 относительно цилиндра 51 путем деформации диафрагмы 53. Прижимное устройство 50 прижимает тормозную накладку 7 к диску 6 посредством теплоизолирующей пластины 59 и направляющей пластины 8, вызывая отведение поршня 52 от цилиндра 51.
[0029] Цилиндр 51 содержит корпус 51а цилиндра, по внутренней периферии которого поршень 52 продвигается вперед/оводится назад, и крышку 54 клещевого тормозного устройства, зажимающую диафрагму 53 между собой и корпусом 51а цилиндра для ее фиксации, и ограничивает заднюю поверхность корпуса 51а цилиндра с образованием камеры 55 давления.
[0030] Корпус 51а цилиндра выполнен в форме овального цилиндра с обеспечением окружения периферии поршня 52 в кольцевую форму. Внутренняя периферия корпуса 51а цилиндра снабжена 51b пылезащитным уплотнением для обеспечения скользящего соприкосновения с внешней периферийной поверхностью поршня 52 и защиты его от пыли и т.п.
[0031] Крышка 54 клещевого тормозного устройства представляет собой элемент наподобие пластины, выполненный овальной формы, соответствующей корпусу 51а цилиндра. Крышка 54 клещевого тормозного устройства закреплена на торцевой поверхности корпуса 51а цилиндра посредством множества болтов 54а.
[0032] Диафрагма 53 упруго деформируется под действием давления в камере 55 давления для обеспечения перемещения поршня 52. Диафрагма 53 содержит периферийную кромочную часть 53а, образующую наиболее удаленную от центра периферию, прижимающую часть 53с, образованную на внутренней периферии, и сильфонную часть 53b, образованную непрерывно между периферийной кромочной частью 53а и прижимающей частью 53с.
[0033] Периферийная кромочная часть 53а зажата и зафиксирована между корпусом 51а цилиндра и крышкой 54 клещевого тормозного устройства. В это время периферийная кромочная часть 53а служит в качестве упаковки, таким образом, сохранена герметичность камеры 55 давления.
[0034] Сильфонная часть 53b размещена между внутренней периферийной поверхности корпуса 51а цилиндра и внешней периферийной поверхностью поршня 52. Сильфонная часть 53b может быть расправлена из сложенного состояния (состояние согласно фиг. 3), когда давление в барокамере 55 поднимается, и возвращена в сложенное состояние, когда давление в камере 55 давления падает. Другими словами, сильфонная часть 53b выполнена с возможностью деформирования между сложенным состоянием и расправленным состоянием под действием давления воздуха, подаваемого в камеру 55 давления.
[0035] Прижимающая часть 53с примыкает к поршню 52 и смещается в отводящем направлении поршня 52 путем рассправления сильфонной части 53b из сложенного состояния. Поршень 52 прижат путем смещения прижимающей части 53с и перемещается внутри цилиндра 51.
[0036] Камера 55 давления образована диафрагмой 53 и крышкой 54 клещевого тормозного устройства внутри цилиндра 51. Камера 55 давления вызывает продвижение/отвод поршня 52 в соответствии с расширением/сжатием объема камеры 55 давления. В камере 55 давления имеется сквозное отверстие 56 (см. фиг. 2). При торможении через сквозное отверстие 56 происходит подача конденсированного воздуха от внешнего источника сжатого воздуха для деформации диафрагмы 53.
[0037] Поршень 52 примыкает к задней поверхности направляющей пластины 8 через теплоизолирующую пластину 59. Поршень 52 удерживается внутри цилиндра 51 посредством диафрагмы 53. Поршень 52 содержит прижимающую поверхность 52а, обращенную к теплоизолирующей пластине 59, и заднюю поверхность 52b, образованную на противоположной стороне прижимающей поверхности 52а, и примыкающую к диафрагме 53. Поршень 52 продвигается/отводится внутри цилиндра 51 в результате деформации диафрагмы 53, примыкающей к задней поверхности 52b.
[0038] Поршень 52 имеет углубленную часть 52с, выполненную в форме углубления на прижимающей поверхности 52а. Благодаря образованию этой углубленной части 52с прижимающая поверхность 52а имеет овалообразную кольцевую плоскую поверхность, прижимающую тормозную накладку 7.
[0039] Поршневая пластина 58 представляет собой элемент наподобие пластины, расположенный параллельно направляющей пластине 8. Поршневая пластина 58 размещена таким образом, что ее торцевая поверхность дальше выступает относительно стороны направляющей пластины 8 по сравнению с прижимающей поверхностью 52а поршня 52. Таким образом, прижимающая поверхность 52а поршня 52 представляет собой ступенчатую часть, расположенную в углублении со стороны торцевой поверхности поршневой пластины 58.
[0040] Поршневая пластина 58 смещается вместе с поршнем 52 для перемещения параллельно относительно направляющей пластины 8. Поршневая пластина 58 достигает направляющей пластины 8 во время торможения и отделяется от направляющей пластины 8 при отпускании тормоза. Поршневая пластина 58 выполнена за одно целое с поршнем 52. Поршневая пластина 58 может быть выполнена отдельной от поршня 52, и использование поршня 52 возможно путем прикрепления его к поршневой пластине 58.
[0041] В поршневой пластине 58 выполнена пара отверстий 58а для скольжения, в которые с их обоих концов вставлены в продольном направлении крепежные штифты 43. Поршневая пластина 58 входит в контакт с крепежными штифтами 43, вставленными в отверстия 58а для скольжения, с обеспечением ее свободного скольжения в осевом направлении относительно крепежных штифтов 43. Поршневая пластина 58 устанавливает положение поршня 52 внутри цилиндра 51 посредством входа в контакт отверстий 58а для скольжения на их обоих концах с крепежными штифтами 43.
[0042] В состоянии торможения, в котором поршень 52 прижимает тормозную накладку 7, между направляющей пластиной 8 и поршневой пластиной 58 образован промежуток 57. Благодаря образованию этого промежутка 57 предотвращен перенос тепла, выделяемого при трении во время соприкосновения тормозной накладки 7 с диском 6, непосредственно на поршневую пластину 58 от направляющей пластины 8.
[0043] Теплоизолирующая пластина 59 представляет собой овалообразный пластинчатый компонент, расположенный между прижимающей поверхностью 52а поршня 52 и направляющей пластиной 8. Теплоизолирующая пластина 59 образована вдоль внешней периферии прижимающей поверхности 52а и выполнена с возможностью совмещения со ступенчатой частью, образованной от торцевой поверхности направляющей пластины 8 до прижимающей поверхности 52а поршня 52. Теплоизолирующая пластина 59 примыкает к направляющей пластине 8 по всей своей поверхности.
[0044] Теплоизолирующая пластина 59 выполнена из материала, имеющего низкую теплопроводность по сравнению с поршнем 52. Кроме того, теплоизолирующая пластина 59 соприкасается с поршнем 52 только кольцевой прижимающей поверхностью 52а. Благодаря теплоизолирующей пластине 59 возможно уменьшать передачу тепла, выделяемого при трении во время соприкосновения тормозной накладки 7 с диском 6, на поршень 52 при обеспечении прижимающего усилия, создаваемого поршнем 52.
[0045] Далее описана работа клещевого тормозного устройства 100 со ссылками, главным образом, на фиг. 3.
[0046] При движении вагона колесо 5 вращается с высокой скоростью. При переключении машинистом или ему подобным клещевого тормозного устройства 100 в состояние торможения сжатый воздух из источника сжатого воздуха поступает в камеру 55 давления через сквозное отверстие 56 так, что происходит деформация диафрагмы 53. Следовательно, сильфонная часть 53b диафрагмы 53 расправляется так, что прижимающая часть 53с вызывает скольжение поршня 52 в направлении диска 6.
[0047] Прижимающая часть 53с диафрагмы 53 смещается в направлении колеса 5 и прижимает тормозную накладку 7 к диску 6, размещенному на колесе 5, посредством поршня 52. При соприкосновении тормозной накладки 7, прижатой диафрагмой 53, с диском 6 обеспечено возникновение силы трения, и происходит торможение вращения колеса 5 транспортного средства. Вследствие этого железнодорожный вагон замедляется и окончательно останавливается.
[0048] В это время прижимающая поверхность 52а поршня 52 примыкает к направляющей пластине 8 через теплоизолирующую пластину 59. Прижимающая поверхность 52а образована в кольцевой форме вдоль внешней периферийной кромки теплоизолирующей пластины 59, что обусловлено образованием углубленной части 52с. Таким образом, уменьшен перенос тепла, выделяемого при трении во время соприкосновения тормозной накладки 7 с диском 6, на поршень 52.
[0049] При осуществлении торможения машинистом или ему подобным посреддством клещевого тормозного устройства 100 тормозная накладка 7 выходит из состояния, в котором она примыкала к диску 6, под действием восстанавливающего усилия возвратных пружин 44, размещенных внутри регуляторов 40. Затем сжатый воздух в камере 55 давления выходит через сквозное отверстие 56, сильфонная часть 53b диафрагмы 53 возвращается к своему сложенному состоянию перед торможением, а также прижимающая часть 53с возвращается в положение перед торможением. Соответственно, поршень 52 также возвращается к положению перед торможением.
[0050] Таким образом, диск 6 и тормозная накладка 7 снова оказываются друг напротив друга через заданные интервалы между ними благодаря устройству 45 для регулирования промежутка. В результате, обеспечено вращение колеса 5 без влияния клещевого тормозного устройства 100.
[0051] В это время теплоизолирующая пластина 59 и поршень 52 отдаляются дальше от диска 6 под действием силы инерции одновременно с отделением направляющей пластины 8 от диска 6 под действием восстанавливающего усилия возвратной пружины 44. Таким образом, при входе клещевого тормозного устройства 100 в состояние без торможения из состояния торможения образуется воздушное пространство между направляющей пластиной 8 и теплоизолирующей пластиной 59, т.е. между направляющей пластиной 8 и поршнем 52. Таким образом, обеспечено улучшение изоляции от тепла, выделяемого при трении во время соприкосновения тормозной накладки 7 с диском 6, и защита диафрагмы 53 от высоких температур.
[0052] Согласно альтернативному варианту, проиллюстрированному на фиг. 4, в промежутке 57 между направляющей пластиной 8 и поршневой пластиной 58 возможно размещение дисковых пружин 60 в качестве смещающих компонентов для смещения поршневой пластины 58 с ее отделением от направляющей пластины 8 при отпускании тормоза.
[0053] Дисковые пружины 60 выполнены кольцевой формы, соответствующей наружной периферийной форме крепежных штифтов 43. Для использования дисковые пружины 60 выполнены с возможностью совмещения с наружной периферией крепежных штифтов 43. Вместо дисковых пружин 60, в качестве смещающих компонентов возможно использование спиральных пружин и т.п.
[0054] В этом случае в клещевом тормозном устройстве 100 при отпускании тормоза под действием смещающего усилия дисковых пружин 60 поршневая пластина 58 отделяется от направляющей пластины. Таким образом, возможно увеличение воздушного пространства, образованного между направляющей пластиной 8 и поршнем 52. Соответственно, возможно дополнительное улучшение теплоизоляции от тепла, выделяемого при трении во время соприкосновения тормозной накладки 7 с диском 6.
[0055] Согласно вышеизложенным вариантам выполнения достигнуты следующие результаты.
[0056] Направляющая пластина 8, удерживающая тормозные накладки 7, и поршневая пластина 58, удерживающая поршень 52, сформированы отдельно. Направляющая пластина 8 поддерживается крепежными штифтами 43 для продвижения и отведения, и поршеневая пластина 58 поддерживается крепежными штифтами 43 с обеспечением ее свободного скольжения. Таким образом, при входе в состояние без торможения из состояния торможения, возможно образование воздушного пространства между направляющей пластиной 8 и поршнем 52. Таким образом, возможно улучшение изоляции от тепла, выделяемого при трении во время соприкосновения тормозной накладки 7 с диском 6, и обеспечение защиты диафрагмы 53 от высоких температур.
[0057] Вышеизложенные варианты выполнения настоящего изобретения приведены только в качестве примеров, а объем настоящего изобретения не ограничен конкретными вышеупомянутыми вариантами выполнения.
[0058] Согласно настоящей заявке испрашивается приоритет на основании заявки на патент Японии 2012-022692, поданной в патентное ведомство Японии 6 февраля 2012 года, полное содержание которой включено в настоящее описание.
[0059] Варианты осуществления настоящего изобретения, в отношении которых заявлено исключительное право, представлены в следующей формуле изобретения.