Колодочно-барабанный тормоз с колодочным механизмом совместного действия со многими степенями свободы - RU2279578C2

Чертежи

Показать все 9 чертежа(ей)

Описание

Настоящее изобретение относится к тормозной технике и предназначено для применения в подвижных составах, мобильных механизмах, энергетических машинах и т.п.

Достижение характеристик комплексного проектирования тормозной системы подвижных составов и мобильных механизмов в большой степени зависит от технических характеристик тормоза каждого колеса, поэтому предъявляются строгие требования к тормозам при их проектировании. Однако фактическая рабочая характеристика часто применяющихся в современных подвижных составах тормозов типа трения является самым сложным и самым нестабильным фактором во всей тормозной системе. До сих пор часто применяющиеся в подвижных составах тормоза являются колодочно-барабанными и скобочно-дисковыми. Особое преимущество колодочно-барабанного тормоза, который имеет более длительную историю развития, заключается в достижении высокого фактора эффекта торможения (примерно 2-7) за счет эффекта самоусиления тормозной колодки и в типах конструкций, обладающих различными характеристиками для выбора (например, тормоз с ведущей и ведомой колодками, тормоз с двумя ведущими колодками, реверсивный двухколодочный тормоз с самоусилением и т.д.), благодаря своей хорошей приспособленности к характеристикам торможения различных подвижных составов, и до сих пор колодочно-барабанный тормоз занимает ведущее место среди различных тормозов, применяемых в подвижных составах, кроме некоторых легковых машин. Основные недостатки традиционных колодочно-барабанных тормозов заключаются в следующем: неудовлетворительная стабильность эффекта торможения, - чем выше имеет тормоз фактор эффекта торможения, тем больше он чувствителен к термическому спаду фрикционного материала; неудовлетворительная равномерность распределения давления на паре трения такого тормоза приводит к неравномерному изнашиванию фрикционной накладки; другой недостаток традиционных колодочно-барабанных тормозов заключается в большом изменении тормозного момента тормоза при неполном контакте пары трения, это иногда приводит к появлению разницы силы торможения между левым и правым колесами и к отклонению в направлении движения машины. Скобочно-дисковые тормоза обладают хорошей стабильностью эффекта торможения и хорошим свойством теплоотвода, они не очень чувствительны к термическому спаду фрикционного материала, обладают более равномерным распределением давления на паре трения, имеют более простую конструкцию и удобны для обслуживания и ремонта, но скобочно-дисковые тормоза обладают следующими недостатками: маленький фактор эффекта торможения (около 0,7), поэтому потребуется большая активная сила, это приводит к повышению удельного рабочего давления и температуры; легко загрязняются и ржавеют тормозные диски; дополнительно установить стояночный тормозной механизм при их применении в качестве тормоза для заднего колеса представляет большую трудность и т.д.

Известен колодочно-барабанный тормоз с колодочным механизмом совместного действия со многими степенями свободы, содержащий, по крайней мере, механизм регулировки зазора тормоза, тормозную основу и тормозной барабан (см., например, патент US 4350230A, кл. F 16 D 51/12, опубл. 21.09.1982).

Однако такой колодочно-барабанный тормоз обладает недостаточным эффектом торможения.

Задачей настоящего изобретения является создание колодочно-барабанного тормоза, устраняющего недостатки существующих тормозов и представляющего собой новый вариант колодочно-барабанного тормоза, который обладает преимуществом колодочно-барабанного тормоза с высоким эффектом торможения и одновременно обладает преимуществами в равномерном распределении давления на пару трения, стабильности эффекта торможения и наличии оригинального механизма автоматической регулировки зазора тормоза.

Поставленная задача достигается за счет того, что колодочно-барабанный тормоз с колодочным механизмом совместного действия со многими степенями свободы, содержащий, по крайней мере, механизм регулировки зазора тормоза, тормозную основу и тормозной барабан, дополнительно содержит колодочный механизм совместного действия со многими степенями свободы, каждый из указанных колодочных механизмов совместного действия со многими степенями свободы состоит из двух комбинированных колодок со многими степенями свободы, тормозные колодки этих двух комбинированных колодок со многими степенями свободы соединяются между собой при помощи механизма совместного действия тормозных колодок; каждая комбинированная колодка со многими степенями свободы в основном состоит из приводного плеча, тормозной колодки, соединительной шпильки и опорной шпильки, тормозная колодка каждой комбинированной колодки со многими степенями свободы при помощи соединительной шпильки шарнирно соединяется с приводным плечом, комбинированная колодка со многими степенями свободы при помощи опорной шпильки, шарнирно соединенной с приводным плечом, установлена на тормозной основе; указанный механизм регулировки зазора тормоза установлен на тормозной основе и совместно действует с колодочным механизмом совместного действия со многими степенями свободы; указанный тормозной барабан надет вне колодочного механизма совместного действия со многими степенями свободы и с ним организует пару трения.

Предпочтительно, каждый из указанных колодочных механизмов совместного действия имеет три степени свободы, а каждая указанная комбинированная колодка имеет две степени свободы, из двух комбинированных колодок с двумя степенями свободы образуется один колодочный механизм совместного действия с тремя степенями свободы, остальные степени свободы связаны; соединение каждой тормозной колодки с ее приводным плечом является цилиндрическим шарниром, соединение опорной шпильки каждого приводного плеча с приводным плечом тоже является цилиндрическим шарниром; приводные плечи двух комбинированных колодок с двумя степенями свободы могут быть расположены рядом друг против друга, две опорные шпильки расположены друг от друга на определенном расстоянии, каждая опорная шпилька расположена на одном конце ее приводного плеча, свободный конец данного плеча расположен на одной и той же стороне с опорной шпилькой другого приводного плеча; приводные плечи двух комбинированных колодок с двумя степенями свободы совместно не действуют.

Еще более предпочтительно, каждый из указанных колодочных механизмов совместного действия имеет две степени свободы, каждая указанная комбинированная колодка тоже имеет две степени свободы, из двух комбинированных колодок с двумя степенями свободы образуется один колодочный механизм совместного действия с двумя степенями свободы, остальные степени свободы связаны; соединение каждой тормозной колодки с ее приводным плечом является цилиндрическим шарниром, соединение опорной шпильки каждого приводного плеча с приводным плечом тоже является цилиндрическим шарниром; приводные плечи двух комбинированных колодок с двумя степенями свободы могут быть расположены рядом друг против друга, две опорные шпильки расположены друг от друга на определенном расстоянии, каждая опорная шпилька расположена на одном конце соответствующего приводного плеча, свободный конец данного плеча расположен на одной и той же стороне с опорной шпилькой другого приводного плеча; приводные плечи двух комбинированных колодок с двумя степенями свободы совместно действуют тоже при помощи механизма совместного действия приводных плеч.

Кроме того, каждый из указанных колодочных механизмов совместного действия может иметь четыре степени свободы, включая одну степень свободы с боковым уклоном, т.е. каждый колодочный механизм совместного действия с четырьмя степенями свободы с маленьким углом поворота поворачивается вокруг линии соединения между центрами шарниров опорных шпилек двух приводных плеч данного механизма; каждая указанная комбинированная колодка тоже имеет четыре степени свободы, из двух комбинированных колодок с четырьмя степенями свободы образуется один колодочный механизм совместного действия с четырьмя степенями свободы, остальные степени свободы связаны; соединение каждой тормозной колодки с ее приводным плечом является цилиндрическим шарниром, соединение опорной шпильки каждого приводного плеча с приводным плечом является шаровым шарниром; приводные плечи двух комбинированных колодок с четырьмя степенями свободы могут быть расположены рядом друг против друга, две опорные шпильки расположены друг от друга на определенном расстоянии, каждая опорная шпилька расположена на одном конце соответствующего приводного плеча, свободный конец данного плеча расположен на одной и той же стороне с опорной шпилькой другого приводного плеча; приводные плечи двух комбинированных колодок с четырьмя степенями свободы совместно не действуют.

Дополнительно, каждый из указанных колодочных механизмов совместного действия может иметь три степени свободы, включая одну степень свободы с боковым уклоном, т.е. каждый колодочный механизм совместного действия с тремя степенями свободы с маленьким углом поворота поворачивается вокруг линии соединения между центрами шарниров опорных шпилек двух приводных плеч данного механизма; а каждая указанная комбинированная колодка имеет четыре степени свободы, из двух комбинированных колодок с четырьмя степенями свободы образуется один колодочный механизм совместного действия с тремя степенями свободы, остальные степени свободы связаны; соединение каждой тормозной колодки с ее приводным плечом является цилиндрическим шарниром, соединение опорной шпильки каждого приводного плеча с приводным плечом является шаровым шарниром; приводные плечи двух комбинированных колодок с четырьмя степенями свободы могут быть расположены рядом друг против друга, две опорные шпильки расположены друг от друга на определенном расстоянии, каждая опорная шпилька расположена на одном конце соответствующего приводного плеча, свободный конец данного плеча расположен на одной и той же стороне с опорной шпилькой другого приводного плеча, приводные плечи двух комбинированных колодок с четырьмя степенями свободы тоже совместно действуют при помощи механизма совместного действия приводных плеч.

В другом варианте каждый из указанных колодочных механизмов совместного действия имеет четыре степени свободы, включая одну степень свободы с боковым уклоном, т.е. каждый колодочный механизм совместного действия с четырьмя степенями свободы поворачивается вокруг линии соединения: между центрами шарниров соединительных шпилек двух тормозных колодок данного механизма с маленьким углом поворота; каждая указанная комбинированная колодка имеет четыре степени свободы, из двух комбинированных колодок с четырьмя степенями свободы образуется один колодочный механизм совместного действия с четырьмя степенями свободы, остальные степени свободы связаны: соединение каждой тормозной колодки с ее приводным плечом является шаровым шарниром, соединение опорной шпильки каждого приводного плеча с приводным плечом является цилиндрическим шарниром; приводные плечи двух комбинированных колодок с четырьмя степенями свободы могут быть расположены рядом друг против друга, две опорные шпильки расположены друг от друга на определенном расстоянии, каждая опорная шпилька расположена на одном конце ее приводного плеча, свободный конец данного приводного плеча расположен на одной стороне с опорной шпилькой другого приводного плеча; приводные плечи двух комбинированных колодок с четырьмя степенями свободы совместно не действуют.

В еще одном варианте каждый из указанных колодочных механизмов совместного действия имеет три степени свободы, включая одну степень свободы с боковым уклоном, т.е. каждый колодочный механизм совместного действия с тремя степенями свободы поворачивается вокруг линии соединения между центрами шарниров соединительных шпилек двух тормозных колодок данного механизма с маленьким углом поворота; а каждая указанная комбинированная колодка имеет четыре степени свободы, из двух комбинированных колодок с четырьмя степенями свободы образуется один колодочный механизм совместного действия с тремя степенями свободы, остальные степени свободы связаны; соединение каждой тормозной колодки с ее приводным плечом является шаровым шарниром, соединение опорной шпильки каждого приводного плеча с приводным плечом является цилиндрическим шарниром; приводные плечи двух комбинированных колодок с четырьмя степенями свободы могут быть расположены рядом друг против друга, две опорные шпильки расположены друг от друга на определенном расстоянии, каждая опорная шпилька расположена на одном конце ее приводного плеча, свободный конец данного приводного плеча расположен на одной стороне с опорной шпилькой другого приводного плеча; приводные плечи двух комбинированных колодок с четырьмя степенями свободы совместно действуют при помощи механизма совместного действия приводных плеч.

Предпочтительно, каждый из указанных колодочных механизмов совместного действия имеет четыре степени свободы, включая одну степень свободы с боковым уклоном, т.е. каждый колодочный механизм совместного действия с четырьмя степенями свободы поворачивается вокруг линии соединения между центрами шарниров опорных шпилек двух приводных плеч данного механизма с маленьким углом поворота; а каждая указанная комбинированная колодка имеет три степени свободы, из двух комбинированных колодок с тремя степенями свободы образуется один колодочный механизм совместного действия с четырьмя степенями свободы, остальные степени свободы связаны; соединение каждой тормозной колодки с ее приводным плечом является цилиндрическим шарниром, соединение опорной шпильки каждого приводного плеча с приводным плечом является эллиптически-цилиндрическим шарниром; приводные плечи двух комбинированных колодок с тремя степенями свободы могут быть расположены рядом друг против друга, две опорные шпильки расположены друг от друга на определенном расстоянии, каждая опорная шпилька расположена на одном конце соответствующего приводного плеча, свободный конец данного приводного плеча расположен на одной стороне с опорной шпилькой другого приводного плеча; приводные плечи двух комбинированных колодок с тремя степенями свободы совместно не действуют.

Целесообразно также, каждый из указанных колодочных механизмов совместного действия имеет три степени свободы, включая одну степень свободы с боковым уклоном, т.е. каждый колодочный механизм совместного действия с тремя степенями свободы поворачивается вокруг линии соединения между центрами шарниров опорных шпилек двух приводных плеч данного механизма с маленьким углом поворота; каждая указанная комбинированная колодка имеет три степени свободы, из двух комбинированных колодок с тремя степенями свободы образуется один колодочный механизм совместного действия с тремя степенями свободы, остальные степени свободы связаны; соединение каждой тормозной колодки с ее приводным плечом является цилиндрическим шарниром, соединение опорной шпильки каждого приводного плеча с приводным плечом является эллиптически-цилиндрическим шарниром; приводные плечи двух комбинированных колодок с тремя степенями свободы могут быть расположены рядом друг против друга, две опорные шпильки расположены друг от друга на определенном расстоянии, каждая опорная шпилька расположена на одном конце соответствующего приводного плеча, свободный конец данного приводного плеча расположен на одной стороне с опорной шпилькой другого приводного плеча; приводные плечи двух комбинированных колодок с тремя степенями свободы совместно действуют при помощи механизма совместного действия приводных плеч.

Предпочтительно, каждый из указанных колодочных механизмов совместного действия имеет четыре степени свободы, включая одну степень свободы с боковым уклоном, т.е. каждый колодочный механизм совместного действия с четырьмя степенями свободы поворачивается вокруг линии соединения центров шарниров соединительных шпилек двух тормозных колодок данного механизма с маленьким углом поворота; а каждая указанная комбинированная колодка имеет три степени свободы, из двух комбинированных колодок с тремя степенями свободы образуется один колодочный механизм совместного действия с четырьмя степенями свободы, остальные степени свободы связаны; соединение каждой тормозной колодки с ее приводным плечом является эллиптически-цилиндрическим шарниром, соединение опорной шпильки каждого приводного плеча с приводным плечом является цилиндрическим шарниром; приводные плечи двух комбинированных колодок с тремя степенями свободы могут быть расположены рядом друг против друга, две опорные шпильки расположены друг от друга на определенном расстоянии, каждая опорная шпилька расположена на одном конце соответствующего приводного плеча, свободный конец данного приводного плеча расположен на одной стороне с опорной шпилькой другого приводного плеча; приводные плечи двух комбинированных колодок с тремя степенями свободы совместно не действуют.

Еще более предпочтительно, каждый из указанных колодочных механизмов совместного действия имеет три степени свободы, включая одну степень свободы с боковым уклоном, т.е. каждый колодочный механизм совместного действия с тремя степенями свободы поворачивается вокруг линии соединения центров шарниров соединительных шпилек двух тормозных колодок данного механизма с маленьким углом поворота; каждая указанная комбинированная колодка имеет три степени свободы, из двух комбинированных колодок с тремя степенями свободы образуется один колодочный механизм совместного действия с тремя степенями свободы, остальные степени свободы связаны; соединение каждой тормозной колодки с ее приводным плечом является эллиптически-цилиндрическим шарниром, соединение опорной шпильки каждого приводного плеча с приводным плечом является цилиндрическим шарниром; приводные плечи двух комбинированных колодок с тремя степенями свободы могут быть расположены рядом друг против друга, две опорные шпильки расположены друг от друга на определенном расстоянии, каждая опорная шпилька расположена на одном конце соответствующего приводного плеча, свободный конец данного приводного плеча расположен на одной стороне с опорной шпилькой другого приводного плеча; приводные плечи двух комбинированных колодок с тремя степенями свободы совместно действуют при помощи механизма совместного действия приводных плеч.

Кроме того, указанный механизм совместного действия приводных плеч может состоять из шпильки совместного действия, соединенной с одним приводным плечом, и скользящего блока, находящегося в удлиненном отверстии другого приводного плеча, за счет своего отверстия, данный скользящий блок соединяется со шпилькой совместного действия и может скользить по удлиненному отверстию.

Приводное плечо каждой комбинированной колодки со многими степенями свободы в каждом указанном колодочном механизме совместного действия со многими степенями свободы может также иметь два подплеча, между этими двумя подплечами образуется пространство для помещения других деталей; на каждом приводном плече выполнено, по крайней мере, несколько посадочных отверстий, отверстий ограничения или уступки; два приводных плеча вложены одно в другое, два подплеча внешнего приводного плеча вмещают другое приводное плечо, между двумя подплечами, вмещающими приводное плечо, вмещается плата тормозной колодки.

Предпочтительно, одна из тормозных колодок двух комбинированных колодок со многими степенями свободы в каждом указанном колодочном механизме совместного действия с многими степенями свободы представляет собой тормозную колодку с одиночной плитой, а другая тормозная колодка представляет собой колодку с двойной плитой; плиты этих двух тормозных колодок расположены внахлестку на месте примыкания двух тормозных колодок, плита одноплиточной тормозной колодки находится между двумя плитами другой тормозной колодки; на месте примыкания плит установлен механизм совместного действия тормозных колодок.

Еще более предпочтительно, механизм совместного действия тормозных колодок в каждом указанном колодочном механизме совместного действия со многими степенями свободы состоит из шпильки совместного действия, проходящей через круглые отверстия на двойной плите на месте примыкания плит, и скользящего блока, находящегося внутри удлиненного отверстия одиночной плиты на месте примыкания плит, указанный скользящий блок связан со шпилькой совместного действия через свое отверстие и может скользить по удлиненному отверстию.

Наиболее предпочтительно, указанный механизм регулировки зазора тормоза в основном состоит из диска трения, вращательного вала диска трения, нажимной пружины диска трения, гайки, шайбы и шпильки ограничения; указанный диск трения контактирует с тормозной основой, шпилька ограничения расположена с отклонением на определенном расстоянии от вращательного вала диска трения и жестко соединяется с диском трения: указанный вращательный вал диска трения через центральное отверстие диска трения соединяется с тормозной основой; нажимная пружина диска трения надевается на вращательный вал диска трения так, чтобы создалось определенное предварительное давление между диском трения и тормозной основой; одна конечная часть шпильки ограничения помещается в отверстие ограничения подплеча, расположенного на стороне, близкой к тормозной основе, между шпилькой ограничения и внутренней стенкой отверстия ограничения имеется предварительно установленный зазор.

Рабочий процесс тормоза по настоящему изобретению заключается в следующем: активная сила, действующая на свободный конец приводного плеча, заставляет приводное плечо поворачиваться вокруг его опорной шпильки, затем при помощи соединительной шпильки, соединяющей тормозную колодку с приводным плечом, подтянет тормозную колодку надавить на тормозной барабан, тем самым заставляет фрикционную накладку тормозной колодки контактировать с тормозным барабаном и создается радиальное давление. Вышеуказанная комбинированная колодка с многими степенями свободы держится на неподвижной тормозной основе, при вращении колеса за счет силы трения между фрикционной накладкой тормозной колодки и тормозным барабаном создает момент вокруг центра соединительной шпильки для тормозной колодки. Для одиночной комбинированной колодки со многими степенями свободы достижение высокого и стабильного эффекта торможения и снижение максимального удельного давления фрикционной накладки до допустимой величины и с равномерным распределением представляют большую трудность, поэтому обычно применяют два комплекта комбинированной колодки со многими степенями свободы для совместной работы, тормозные колодки совместно действуют, но не мешают друг другу в движении; каждая тормозная колодка соединяется с одним приводным плечом и располагается около опорной шпильки приводного плеча; в качестве соединительной шпильки для соединения тормозной колодки с приводным плечом и опорной шпильки приводного плеча можно применять цилиндрический шарнир, шаровой шарнир или эллиптически-цилиндрический шарнир, два приводных плеча каждого колодочного механизма совместного действия со многими степенями свободы могут совместно действовать и не действовать, отсюда организуется колодочный механизм совместного действия с двумя, тремя или четырьмя степенями свободы. Конструкция такого колодочного механизма не только эффективно повышает эффект торможения тормоза и устойчивость к термическому спаду, но и устраняет возможность неприятной перевертки тормозной колодки вокруг ее соединительной шпильки, тем самым в большой степени улучшается равномерность контакта между тормозной колодкой и тормозным барабаном, и улучшается равномерность распределения давления на фрикционной накладке.

С другой стороны, для полного использования особенности того, что на приводном плече тормозная колодка может поворачиваться вокруг соединительной шпильки в допустимом пределе движения, применяется новый тип механизма регулировки зазора для осуществления автоматического ограничения и автоматической регулировки зазора между тормозной колодкой и тормозным барабаном, а не как в традиционном колодочно-барабанном тормозе применяется эксцентричная шпилька и подобный механизм для ручной регулировки зазора тормоза.

Из вышеизложенного следует, что в конструкции тормоза по настоящему изобретению применены колодочный механизм совместного действия со многими степенями свободы и механизм автоматической регулировки зазора тормоза, поэтому данный тип тормоза имеет следующие комплексные отличные свойства:

(1) значительно повышены эффект торможения тормоза по настоящему изобретению и его стабильность. При нормальном коэффициенте трения (например, 0, 4) фактор эффекта торможения для тормоза с колодочным механизмом совместного действия со многими степенями свободы эквивалентен фактору эффекта для традиционного реверсивного двухколодочного тормоза с самоусилением (т.е. самый высокий фактор эффекта торможения традиционного тормоза); при возникновении сильного термического спада (коэффициент трения снижается до 0,2) фактор эффекта торможения для тормоза по нашему изобретению все-таки сохраняется на высоком уровне, почти такой же, как для традиционного тормоза с двумя ведущими колодками при нормальном коэффициенте трения, поэтому значительно повысилась устойчивость к термическому спаду.

(2) Значительно удлинен срок службы тормоза по настоящему изобретению, при рациональном проектировании давление на фрикционной накладке каждой тормозной колодки для тормоза по настоящему изобретению распределяется более равномерно в пределе всех практически возможных коэффициентов трения, и значения максимального давления на всех фрикционных накладках тормозных колодок очень близки, поэтому все тормозные колодки имеют почти одинаковый срок службы, это дает возможность каждой тормозной колодке полностью выполнять свою функцию и дает возможность полного использования материала фрикционной накладки каждой тормозной колодки; кроме этого, конструкция тормоза по настоящему изобретению дает возможность увеличения общего угла огибания фрикционной накладки, тем самым уменьшается рабочее давление на пару трения. Все это способствует удлинению срока службы тормоза.

(3) В тормозе по настоящему изобретению применен новый тип механизма для регулировки зазора тормоза, который удобен для автоматической регулировки зазора тормоза, за счет чего не только обеспечена стабильность характеристики торможения, но и существенно повышено удобство применения.

(4) Колодочный механизм совместного действия со многими степенями свободы с большим удобством дает возможность применения системы управления торможением с большим количеством петель, за счет этого повышается безопасность и надежность движения машины.

(5) Комбинированная колодка со многими степенями свободы в тормозе по настоящему изобретению обладает самоприспособленностью контактного положения к тормозному барабану. В процессе работы тормоза такая самоприспособленность обеспечивает полный и эффективный контакт междуфрикционной накладки тормозной колодки и тормозного барабана, устраняет возможность контакта пары трения по маленькой части площади, это существенно уменьшает деформацию деталей и узлов тормоза, вызванной механической нагрузкой и температурной нагрузкой, и существенно уменьшает влияние погрешности обработки и сборки и изнашивания деталей и узлов тормоза на размер и положение контактной площади пары трения, и на характеристику распределения давления, вследствие чего существенно повышается стабильность тормоза в эксплуатации.

(6) Эффект торможения тормоза по настоящему изобретению не чувствителен к влияниям от износа фрикционной накладки тормозной колодки и деформаций колодки или барабана, это способствует уменьшению разницы тормозных сил тормозов колес на валах машины, поэтому уменьшается возможность отклонения в направлении движения машины от торможения, улучшается стабильность торможения и безопасность движения машины. В этом отношении колодочно-барабанный тормоз по настоящему изобретению можно сравнивать со скобочно-дисковым тормозом.

(7) Тормоз по настоящему изобретению обладает одинаковой отличной характеристикой торможения как в случае движения машины вперед, так и в случае движения машины назад.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где:

на Фиг.1 - общая схема конструкции примера осуществления тормоза с колодочным механизмом совместного действия с двумя степенями свободы по настоящему изобретению;

на Фиг.2 - схема колодочного механизма совместного действия с двумя степенями свободы для тормоза по Фиг.1, механизма регулировки зазора и тормозной основы в сборочном отношении;

на Фиг.3а, 3b - схемы комбинированной колодки с двумя степенями свободы и с двойной плитой для тормоза по Фиг.1 в сборе и разборочная схема деталей;

на Фиг.4a, 4b - схемы комбинированной колодки с двумя степенями свободы и с одиночной плитой для тормоза по Фиг.1 в сборе и разборочная схема деталей;

на Фиг.5а, 5b - схемы колодки совместного действия с двумя степенями свободы для тормоза по Фиг.1 в сборе и разборочная схема деталей;

на Фиг.6а, 6b - сборочные схемы колодочного механизма совместного действия с двумя степенями свободы, механизма регулировки зазора и тормозной основы для тормоза по Фиг.1.

Ниже будет дано подробное описание примера осуществления тормоза с колодочным механизмом совместного действия с двумя степенями свободы по настоящему изобретению со ссылками на чертежи.

На Фиг.1 показан пример осуществления тормоза по настоящему изобретению с колодочным механизмом совместного действия с двумя степенями свободы, составленным из двух комбинированных колодок с двумя степенями свободы. На Фиг.1 и 2 показаны конструкция тормоза в подсборе, детали и узлы данного тормоза: колодочный механизм совместного действия с двумя степенями свободы I, механизм регулировки зазора тормоза II, тормозная основа III, тормозной барабан IV, возвратная пружина V. Колодочный механизм совместного действия с двумя степенями свободы I и механизм регулировки зазора тормоза II с помощью цилиндрических опорных шпилек 14, 24 и вращательного вала диска трения 33 соответственно устанавливаются по одной стороне тормозной основы III; механизм регулировки зазора тормоза II за счет вмещения шпильки ограничения 32 в отверстие 114 на подплече 11b приводного плеча 11 осуществляет совместное действие и ограничение положения механизма регулировки зазора тормоза и колодочного механизма совместного действия со многими степенями свободы I, отношение соединения этих двух механизмов показано на Фиг.6а, 6b. Другой комплект колодочного механизма совместного действия с двумя степенями свободы и его механизм регулировки зазора тормоза тем же способом соединения устанавливаются по другой стороне тормозной основы. Поскольку в данном примере осуществления два комплекта колодочного механизма совместного действия с двумя степенями свободы и его механизм регулировки зазора тормоза совершенно одинаковы, поэтому ниже приведено описание только для одного комплекта колодочного механизма совместного действия с двумя степенями свободы и его механизма регулировки зазора тормоза.

Как показано на Фиг.3а, 3b, приводное плечо 11, тормозная колодка 12, соединительная шпилька 13 и опорная шпилька 14 образуют комбинированную колодку с двумя степенями свободы 1, тормозная колодка 12 через соединительную шпильку 13 шарнирно соединяется с приводным плечом 11, приводное плечо 11 вместе с тормозной колодкой 12 может поворачиваться вокруг опорной шпильки 14, установленной на тормозной основе III; аналогично, как показано на Фиг.4а, 4b, приводное плечо 21, тормозная колодка 22, соединительная шпилька 23 и опорная шпилька 24 образуют другую комбинированную колодку с двумя степенями свободы 2, тормозная колодка 22 через соединительную шпильку 23 шарнирно соединяется с приводным плечом 21, приводное плечо 21 вместе с тормозной колодкой 22 может поворачиваться вокруг опорной шпильки 24, установленной на тормозной основе III. Тормозные колодки 12, 22 соответственно расположены на приводных плечах 11, 21 около опорных шпилек, тем самым значительно повышается эффект торможения и устойчивость к термическому спаду; две тормозные колодки 12, 22 соединяются между собой при помощи механизма совместного действия, состоящего из шпильки 3 и скользящего блока 4 (см. Фиг.5а, 5b), это позволяет двум тормозным колодкам радиально совместно взаимодействовать и скользить друг относительно друга по направлению окружности, но не мешая друг другу в движении.

В конструкции данного примера осуществления соединительные шпильки 13, 23 и опорные шпильки 14, 24 являются цилиндрическими, поэтому каждая комбинированная колодка со многими степенями свободы представляет собой комбинированную колодку с двумя степенями свободы; кроме того, совместное действие осуществляется не только между тормозными колодками 12 и 22, между приводными плечами 11 и 21 тоже осуществляется совместное действие при помощи механизма совместного действия, состоящего из шпильки 5 и скользящего блока 6 (см. Фиг.5а, 5b), поэтому комбинированные колодки с двумя степенями свободы 1 и 2 образуют один колодочный механизм совместного действия с двумя степенями свободы. Если снять механизм совместного действия между приводными плечами 11 и 21, то комбинированные колодки с двумя степенями свободы 1 и 2 образуют один колодочный механизм совместного действия с тремя степенями свободы.

Если опорные шпильки 14 и 24 шаровыми шарнирами соответственно соединены с приводными плечами 11 и 21, а соединительные шпильки 13 и 23 остаются цилиндрическими шарнирами, то прежние комбинированные колодки с двумя степенями свободы становятся комбинированными колодками с четырьмя степенями свободы. Если приводные плечи 11 и 21 совместно действуют, то из двух комбинированных колодок с четырьмя степенями свободы образуют один колодочный механизм совместного действия с тремя степенями свободы, включая одну степень свободы с боковым уклоном, т.е. каждый колодочный механизм совместного действия с тремя степенями свободы с маленьким углом поворота поворачивается вокруг линии соединения между центрами шарниров опорных шпилек двух приводных плеч. Если снять механизм совместного действия между приводными плечами 11 и 21, то из двух комбинированных колодок с четырьмя степенями свободы образуется один колодочный механизм совместного действия с четырьмя степенями свободы, остальные степени свободы связаны.

Если опорные шпильки 14 и 24 цилиндрическими шарнирами соответственно соединены с приводными плечами 11 и 21, а тормозная колодка 12 с приводным плечом 11 и тормозная колодка 22 с приводным плечом 21 соединены шаровыми шарнирами, то комбинированные колодки со многими степенями свободы становятся комбинированными колодками с четырьмя степенями свободы. Если приводные плечи 11 и 21 совместно действуют, то из двух комбинированных колодок с четырьмя степенями свободы образуется один колодочный механизм совместного действия с тремя степенями свободы, включая одну степень свободы с боковым уклоном, т.е. каждый колодочный механизм совместного действия с тремя степенями свободы с маленьким углом поворота поворачивается вокруг линии соединения между центрами шарниров соединительных шпилек двух тормозных колодок. Если снять механизм совместного действия между приводными плечами 11 и 21, то из двух комбинированных колодок с четырьмя степенями свободы образуется один колодочный механизм совместного действия с четырьмя степенями свободы, остальные степени свободы связаны.

Если опорные шпильки 14 и 24 эллиптически-цилиндрическими шарнирами соответственно соединены с приводными плечами 11 и 21, а соединительные шпильки 13 и 23 остаются цилиндрическими шарнирами, то прежние комбинированные колодки с двумя степенями свободы становятся комбинированными колодками с тремя степенями свободы. Если приводные плечи 11 и 21 совместно действуют, то из двух комбинированных колодок с тремя степенями свободы образуется один колодочный механизм совместного действия с тремя степенями свободы, включая одну степень свободы с боковым уклоном, т.е. каждый колодочный механизм совместного действия с тремя степенями свободы с маленьким углом поворота поворачивается вокруг линии соединения между центрами шарниров опорных шпилек двух приводных плеч. Если снять механизм совместного действия между приводными плечами 11 и 21, то из двух комбинированных колодок с тремя степенями свободы образуется один колодочный механизм совместного действия с четырьмя степенями свободы, остальные степени свободы связаны.

Если опорные шпильки 14 и 24 цилиндрическими шарнирами соответственно соединены с приводными плечами 11 и 21, а тормозная колодка 12 с приводным плечом 11 и тормозная колодка 22 с приводным плечом 21 соединены эллиптически-цилиндрическими шарнирами, то комбинированные колодки со многими степенями свободы становятся комбинированными колодками с тремя степенями свободы. Если приводные плечи 11 и 21 совместно действуют, то из двух комбинированных колодок с тремя степенями свободы образуется один колодочный механизм совместного действия с тремя степенями свободы, включая одну степень свободы с боковым уклоном, т.е. каждый колодочный механизм совместного действия с тремя степенями свободы с маленьким углом поворота поворачивается вокруг линии соединения между центрами шарниров соединительных шпилек двух тормозных колодок. Если снять механизм совместного действия между приводными плечами 11 и 21, то из двух комбинированных колодок с тремя степенями свободы образуется один колодочный механизм совместного действия с четырьмя степенями свободы, остальные степени свободы связаны.

Для осуществления соединений в вышеуказанных различных типах колодочного механизма совместного действия со многими степенями свободы применяются приводные плечи с двумя подплечами в вышеуказанном колодочном механизме совместного действия со многими степенями свободы, состоящем из двух комбинированных колодок с многими степенями свободы, в колодочном механизме совместного действия с двумя степенями свободы, как это показано на Фиг.3а, 3b и Фиг.4а, 4b, приводные плечи 11 и 21 имеют подплечи 11а, 11b и 21а, 21b соответственно, два подплеча 11а, 11b склепаются при помощи заклепки 119, проходящей через отверстие 118, два подплеча 21а, 21b склепаются при помощи заклепки 219, проходящей через отверстие 218, на каждом приводном плече в пространство между двумя подплечами можно поместить другие детали, два приводных плеча 11 и 21 вложены одно в другое и расположены рядом друг против друга, приводное плечо 21 расположено между двумя подплечами 11а, 11b приводного плеча 11, опорные шпильки 14 и 24 расположены на одном конце приводных плеч 11 и 21, соответственно, и на определенном расстоянии друг от друга, свободный конец 110 приводного плеча 11 и опорная шпилька 24 приводного плеча 21 расположены на одной и той же стороне, свободный конец 210 приводного плеча 21 и опорная шпилька 14 приводного плеча 11 расположены на одной и той же стороне. Для того чтобы вложить два приводных плеча одно в другое и расположить их рядом друг против друга и обеспечить устранение помехи деталей в движении в процессе работы, на каждом приводном плече установлены отверстия для посадки опорной шпильки и соединительной шпильки и необходимые отверстия уступки и ограничения и т.п., например, отверстие 111 на приводном плече 11 посадочно соединяется с опорной шпилькой 14, установленной на основе III, отверстие 112 посадочно соединяется с соединительной шпилькой 13, соединяющей приводное плечо 11 и тормозную колодку 12, отверстие 113 посадочно соединяется со шпилькой 5, осуществляющей совместное действие приводных плеч 11 и 21 (см. Фиг.5а, 5b); аналогично, отверстие 211 на приводном плече 21 посадочно соединяется с опорной шпилькой 24, установленной на основе III, отверстие 212 посадочно соединяется с соединительной шпилькой 23, соединяющей приводное плечо 21 и тормозную колодку 22, отверстие 213 посадочно соединяется со скользящим блоком 6, осуществляющим совместное действие приводных плеч 11 и 21 (см. Фиг.5а, 5b). Поскольку приводные плечи 11 и 21 вложены одно в другое и расположены рядом друг против друга, на приводном плече 11 установлены отверстия уступки 115, 116, на приводном плече 21 тоже установлены отверстия уступки 215, 216. Отверстие уступки 115 применяется для устранения помехи в движении приводного плеча 11 с соединительной шпилькой 23, соединяющей приводное плечо 21 и тормозную колодку 22, отверстие уступки 116 применяется для устранения помехи в движении приводного плеча 11 с опорной шпилькой 24 другого приводного плеча 21; аналогично, отверстие уступки 215 применяется для устранения помехи в движении приводного плеча 21 с соединительной шпилькой 13, соединяющей приводное плечо 11 и тормозную колодку 12, отверстие уступки 216 применяется для устранения помехи в движении приводного плеча 21 с опорной шпилькой 14 другого приводного плеча 11. На приводном плече 11 и приводном плече 21, соответственно, установлены соединительные отверстия 117 и 217 для пружины V. Кроме того, в отверстие ограничения 114 приводного плеча 11b вмещается одна конечная часть шпильки ограничения 32 (см. Фиг.6а, 6b), это применяется для осуществления совместного действия колодочного механизма совместного действия с двумя степенями свободы с механизмом регулировки зазора тормоза и для ограничения величины поворота приводных плеч 11 и 21 под действием возвратной пружины V, тем самым осуществляется автоматическая регулировка и ограничение зазора между тормозными колодками 12, 22 и тормозным барабаном IV; зазор между внутренней стенкой отверстия ограничения 114, близкой к тормозному барабану IV, и шпилькой ограничения 32 при заторможенном состоянии определяет зазор между тормозными колодками 12, 22 и тормозным барабаном IV при незаторможенном состоянии; при износе фрикционной накладки приводное плечо 11 с помощью шпильки ограничения 32 приводит во вращение диск трения 31 вместе до нового положения, за счет чего осуществляется регулировка зазора между тормозными колодками и тормозным барабаном. В вышеизложенном варианте проекта плиты тормозных колодок 12 и 22 расположены между двумя подплечами 21а и 21b приводного плеча 21.

В данном примере осуществления, как показано на Фиг.5а, 5b, для осуществления совместного действия тормозных колодок двух комбинированных колодок с двумя степенями свободы тормозная колодка 12 имеет двойную плиту (см. Фиг.3а, 3b), а тормозная колодка 22 имеет одиночную плиту (см. Фиг.4а, 4b), плиты двух тормозных колодок расположены внахлестку на месте примыкания, одиночная плита тормозной колодки 22 находится между двумя плитами 12а, 12b двойной плиты тормозной колодки 12, это позволяет с помощью скользящего блока 4 и шпильки совместного действия 3 осуществить совместное действие двух тормозных колодок. На тормозных колодках установлены посадочные отверстия, среди них круглое отверстие 122, в которое посажена шпилька совместного действия 3, находится на месте примыкания двойной плиты тормозной колодки 12, а удлиненное отверстие 222, в которое посажен скользящий блок 4, находится на месте примыкания плиты тормозной колодки 22. Таким образом, с помощью двух плит 12а, 12b тормозной колодки 12 ограничивается осевое перемещение скользящего блока 4 вдоль шпильки совместного действия 3 и предотвращается выход скользящего блока 4 из удлиненного отверстия 222. Скользящий блок 4 скользит внутри удлиненного отверстия 222, шпилька совместного действия 3, проходя через отверстие скользящего блока 4, посажена в отверстие 122 тормозной колодки 12, это позволяет тормозным колодкам 12, 22 совместно действовать по радиальному направлению и не мешать друг другу в движении. Кроме того, на тормозной колодке 12 еще установлено отверстие 121 для посадки соединительной шпильки 13, аналогично, на тормозной колодке 22 установлено отверстие 221 для посадки соединительной шпильки 23.

См. на Фиг.6а, 6b, в процессе торможения на свободные концы 110, 210 приводных плеч 11, 21 соответственно действует активная сила, которая заставляет эти свободные концы поворачиваться вокруг соответствующих опорных шпилек 14, 24 в сторону тормозного барабана IV, потом с помощью соединительных шпилек 13, 23, соединяющих тормозные колодки и приводные плечи, тянут тормозные колодки 12, 22 надавить на тормозной барабан, таким образом, создается радиальное давление между фрикционной накладкой тормозной колодки и тормозным барабаном. Поскольку тормозная колодка может поворачиваться вокруг соединительной шпильки относительно приводного плеча, обеспечивается полный и хороший контакт тормозной колодки с тормозным барабаном. При вращении колеса против часовой стрелки благодаря радиальному давлению создается сила трения между фрикционной накладкой тормозной колодки и тормозным барабаном, создается тормозной момент трения для тормозного барабана. Одновременно, сила трения на тормозной колодке 12 создает момент вращения относительно соединительной шпильки 13, это заставляет конец тормозной колодки 12, близкий к скользящему блоку 4, с еще большей тенденцией надавить на тормозной барабан, а другой конец, который дальше от скользящего блока 4, с тенденцией отхода от тормозного барабана; по одной и той же причине, сила трения на тормозной колодке 22 создает момент вращения относительно соединительной шпильки 23, это заставляет конец тормозной колодки 22, который находится дальше от скользящего блока 4, с еще большей тенденцией надавить на тормозной барабан, а другой конец, близкий к скользящему блоку 4, с тенденцией отхода от тормозного барабана. Отсюда видно, что при оптимальном проектировании тенденция к перевороту двух совместно действующих тормозных колодок 12, 22 в основном устраняется, это способствует равномерному распределению давления на фрикционной накладке и полному исполнению своей функции каждой тормозной колодкой.

В примере осуществления настоящего изобретения применена оригинальная конструкция механизма автоматической регулировки зазора тормоза, как показано на Фиг.6а, 6b, механизм регулировки зазора тормоза в основном состоит из диска трения 31, шпильки ограничения 32, вращательного вала диска трения 33, нажимной пружины диска трения 34, шайбы 35 и т.д. Для эффективного увеличения момента трения диск трения 31 имеет конструкцию тарелки, это, с одной стороны, повышает жесткость диска трения, с другой стороны, заставляет периферию диска трения контактировать с тормозной основой III; вращательный вал диска трения 33 соединяется с тормозной основой III, проходя через центральное отверстие диска трения и соответствующее отверстие на тормозной основе III; нажимная пружина диска трения 34 надевается на вращательный вал диска трения 33, с нажимом устанавливается между тормозной основой III и шайбой 35 (при достаточном зазоре внутри тормоза можно установить нажимную пружину диска трения, например, тарельчатую пружину и т.п. между головной частью вращательного вала 33 и диском трения 31), это позволяет создавать предварительное давление между диском трения 31 и тормозной основой III; шпилька ограничения 32 укреплена на диске трения 31, и одна ее конечная часть входит в отверстие 114 подплеча 11b приводного плеча, между шпилькой ограничения 32 и внутренней стенкой отверстия ограничения 114 предназначен зазор.

Процесс автоматической регулировки и ограничения зазора тормоза заключается в следующем: в условии износа фрикционной накладки тормозной колодки при торможении приводное плечо 11 заставляет тормозную колодку надавить на тормозной барабан при торможении, одновременно с этим, еще через отверстие ограничения 114, заставляет шпильку ограничения 32 вместе с ее диском трения 31 поворачиваться до нового положения вокруг их вращательного вала 33, преодолевая силу трения между диском трения и тормозной основой, диск трения 31 может поворачиваться вокруг вращательного вала 33 только под действием активной силы приводного плеча, в других случаях, ни сила возвратной пружины, ни сила инерции и т.п. не может заставлять диск трения 31 поворачиваться; после растормаживания под действием возвратной пружины приводные плечи 11 и 21 соответственно тянут тормозные колодки 12 и 22 и вместе с ними отходят от тормозного барабана вплоть до того, пока внутренняя стенка отверстия ограничения 114 приводного плеча 11, близкая к тормозному барабану, не опиралась на шпильку ограничения 32, поскольку приводные плечи 11 и 21 совместно действуют, одновременно с ограничением приводного плеча 11 ограничено и приводное плечо 21. Таким образом, при оптимальном проектировании и целесообразном сочетании размеров деталей и связанных параметров, характеристик, можно осуществить автоматическую регулировку зазора тормоза, чтобы зазор тормоза сохранился на установленном оптимальном значении.

Реферат

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к колодочно-барабанным тормозам. Колодочно-барабанный тормоз содержит механизм регулировки зазора тормоза, тормозную основу и тормозной барабан, колодочные механизмы совместного действия со многими степенями свободы. Каждый из указанных колодочных механизмов совместного действия со многими степенями свободы состоит из двух комбинированных колодок со многими степенями свободы. Тормозные колодки этих двух комбинированных колодок со многими степенями свободы соединяются между собой при помощи механизма совместного действия тормозных колодок. Каждая комбинированная колодка со многими степенями свободы в основном состоит из приводного плеча, тормозной колодки, соединительной шпильки и опорной шпильки. Тормозная колодка каждой комбинированной колодки со многими степенями свободы при помощи соединительной шпильки шарнирно соединяется с приводным плечом. Комбинированная колодка со многими степенями свободы при помощи опорной шпильки, шарнирно соединенной с приводным плечом, установлена на тормозной основе. Механизм регулировки зазора тормоза установлен на тормозной основе и совместно действует с колодочным механизмом совместного действия со многими степенями свободы. Тормозной барабан надет вне колодочного механизма совместного действия со многими степенями свободы и с ним организует пару трения. Техническим результатом является повышение эффективности торможения, а также возможность равномерного распределения давления на пару трения. 15 з.п.ф-лы, 10 ил.

Формула