ЗАЖИМНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1997 года по МПК F16D55/14 

Изобретение относится к зажимным устройствам, которые используются во многих областях техники, в частности в автомобилестроении.

Такие устройства, как правило, содержат два параллельных диска, выполненных с возможностью вращения друг относительно друга вокруг оси, перпендикулярной их поверхности, направляющие углубления, выполненные в поверхностях дисков на расстоянии от оси их вращения с образованием кулачков в виде несущих поверхностей, соединяющих участки их максимальной глубины с поверхностью диска под определенным углом, и шарики, размещенные в углублениях и зажатые между дисками.

Устройства такого типа хорошо известны из предшествующего уровня техники [1] и используются для зажима ручного тормоза в автомашинах.

Проблема, обычно возникающая в таких устройствах, заключается в том, как получить максимально возможную зажимающую силу для относительного вращения дисков, соответствующую самому короткому возможному перемещению шариков в направляющих углублениях, при котором нагрузка, требующаяся для обеспечения такого вращения, сведена до минимально возможного значения.

Известно зажимное устройство, содержащее два (по существу) параллельных диска, по меньшей мере один из которых выполнен с возможностью приведения его во вращение вокруг оси, перпендикулярной его поверхности, множество направляющих углублений, выполненных по меньшей мере в одном из этих дисков на расстоянии от оси вращения диска, множество шариков, размещенных в соответствующих направляющих углублениях и зажатых между двумя дисками, причем каждое направляющее углубление образует кулачок в виде несущей поверхности, протяженной в направлении вращения и соединяющей участок ее максимальной глубины с поверхностью диска [2] которое направлено на оптимизацию формы направляющих углублений и, в частности, на уменьшение наклона этих углублений от зоны их максимальной глубины до приближения к поверхности диска, в котором они выполнены, и которое является наиболее близким аналогом изобретения.

Однако помимо того, что для этого известного устройства имеются достаточно сложные проблемы, связанные с его изготовлением из-за произвольно сложных конфигураций углублений, оно не достигает полной оптимизации отношения между перемещением и рабочей нагрузкой зажимного устройства и вызываемой им силой.

Задача изобретения создание зажимного устройства, позволяющего регулировать механические зазоры с самого начала работы устройства и позволяющего в результате получать сжимающую силу, которая значительно выше сжимающей силы, достигаемой в известных устройствах при одинаковых прилагаемой силе и перемещении шариков.

Данная задача решается с помощью зажимного устройства, содержащего два по существу параллельных диска, по меньшей мере один из которых выполнен с возможностью приведения его во вращение вокруг оси, перпендикулярной его поверхности, множество направляющих углублений, выполненных, по меньшей мере в одном из этих дисков на расстоянии от оси вращения диска, множество шариков, размещенных в соответствующих направляющих углублениях и зажатых между двумя дисками, причем каждое направляющее углубление образует кулачок в виде несущей поверхности, протяженной в направлении вращения и соединяющей участок ее максимальной глубины с поверхностью диска, в котором согласно изобретению каждый участок несущей поверхности с максимальной глубиной образует лунку для шарика, удерживающую его в единственном определенном положении, несущая поверхность в зоне своей меньшей глубины имеет первый наклонный участок, сопряженный с лункой для шарика по линии, в непосредственной близости от которой лунка для шарика имеет второй наклонный участок, расположенный по касательной к поверхности шарика, уклон первого наклонного участка несущей поверхности гораздо более пологий, чем уклон второго наклонного участка лунки, и линия пересечения первого наклонного участка с лункой расположена в месте пересечения уклонов.

Предпочтительно, чтобы лунка имела форму части сферы с радиусом, равным радиусу шарика.

Целесообразно, чтобы по меньшей мере часть лунки имела коническую форму.

Другие характеристики и преимущества изобретения будут очевидны из прилагаемого ниже описания, которое дается в порядке примера и без каких-либо ограничительных условий со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 детализированный схематический вид зажимного устройства с вращающимся диском;
фиг. 2 схематический вид в разрезе вращающегося диска соответствующего шарика и направляющего углубления с известной из предшествующего уровня техники конфигурацией, в котором располагается шарик, причем разрез сделан по продольной оси углубления;
фиг. 3 накладывает на фиг. 2 контур направляющего углубления согласно изобретению для пояснения разницы между ним и техническим решением по предшествующему уровню техники;
фиг. 4 увеличенный схематический вид в разрезе вращающегося диска, соответствующего шарика и направляющего углубления согласно первому варианту осуществления изобретения, причем разрез сделан по продольной оси шарика; и
фиг. 5 вид, подобный виду по фиг. 4, но относящийся ко второму варианту осуществления изобретения.

фиг. 1 представляет собой схематический вид зажимного устройства с вращающимся диском.

Такое устройство содержит первый и второй диски 1 и 2, расположенные по существу параллельно друг другу, и зажимающие шарики 3, 4 и 5 между их лицевыми сторонами 1а и 2а (не видна).

Эти диски могут приводиться во вращательное движение относительно друг друга посредством вращающего привода, по меньшей мере, одного из них вокруг оси 6, перпендикулярной его поверхности.

Шарики 3, 4 и 5 размещены в идентичных направляющих углублениях 13 15 выполненных по меньшей мере в диске 1.

Эти углубления имеют удлиненную форму и каждое из них имеет ось с центром, совпадающим с осью вращения 6. В любом случае форма этих углублений такова, что они всегда имеют протяженность в направлении вращения диска, покрывая определенный угол вращательного движения, так что такое движение заставляет шарики перемещаться вперед внутри углублений.

Как это показано на фиг. 2, которая иллюстрирует пример из предшествующего уровня техники, каждое углубление, как, например 13, играет роль кулачка и предоставляет соответствующему шарику, как, например 3, несущую поверхность 7, поднимающуюся постепенно от максимальной глубины 7а по поверхности 1а диска.

Другими словами, несущая поверхность 7 приближается от зоны 7а к поверхности 1а диска, до места, где она стремится максимально приблизиться к этой поверхности, хотя это приближение может быть более или менее быстрым, как это показано на фиг. 2 5.

Таким образом, когда диски 1 и 2 приводятся в относительное вращение из позиции, в которой шарики находятся в самом глубоком положении 7а, и в соответствующем направлении вращения, то шарики приводятся в движение внутри соответствующих углублений и отталкивают диски 1 и 2 друг от друга за счет приложения противоположных сил, ориентированных в направлении оси 6.

В соответствии с изобретением (фиг. 3 в сплошных линиях, фиг. 4 и 5) самый глубокий участок 7а образует лунку для соответствующего шарика 3, которая удерживает его в единственном определенном положении. Направляющее углубление содержит (вне этой лунки) первый наклонный участок 7б, который граничит с лункой по линии пересечения (7с на фиг. 4 и 5). В непосредственной близости от линии пересечения 7с лунка 7а для шарика имеет второй наклонный участок, расположенный по касательной 8 к поверхности шарика, причем уклон первого наклонного участка 7б несущей поверхности гораздо более пологий, чем уклон второго наклонного участка лунки и линия пересечения первого наклонного участка с лункой расположена в месте пересечения уклонов.

фиг. 3, хотя она и схематична, как и все фиг. 2 5 в том смысле, что она преувеличивает глубину направляющего углубления и лунки 7а ради ясности, но она позволяет понять, почему зажимное устройство согласно настоящему изобретению более эффективно, чем устройства предшествующего уровня техники.

На самом деле, поскольку согласно предшествующим решениям (фиг. 3, пунктирная линия), уклон несущей поверхности 7 углубления 13 проходит непрерывным образом, по меньшей мере на некоторое расстояние от зоны 7а максимальной глубины, уклон этой несущей поверхности 7 по меньшей мере на этом расстоянии неизбежно больше, чем уклон первого наклонного участка 7б устройства согласно изобретению.

Однако, с другой стороны, чем меньше уклон несущей поверхности в месте, где расположен шарик, тем меньше вращательное усилие, которое необходимо приложить, чтобы преодолеть определенную прижимающую силу, которая стремится сблизить вместе оба диска, и, с другой стороны, в практическом применении устройства согласно изобретению, чем глубже место направляющего углубления, на которое шарик опирается, тем меньшая сила противостоит взаимному вращению дисков в виде необходимых выравниваний и регулировки зазоров
Путем регулирования всех зазоров для обеспечения заданного положения шарика (того положения, в котором шарик опирается на линию пересечения 7с), которое находится в непосредственной близости к тому положению, в котором шарик расположен в самой глубокой точке направляющего углубления, устройство согласно изобретению позволяет увеличить при заданной длине направляющего углубления отношение между прижимающей силой устройства и силой, требующейся для приведения дисков во взаимное вращение.

Как видно из фиг. 4 и 5, лунка 7а шарика необязательно должна иметь какую-либо определенную конфигурацию.

Лунка, в частности, может иметь форму части сферы с радиусом, большим, но очень близким к радиусу шарика (фиг. 4) коническую форму (фиг. 5) или же форму усеченного конуса.

Использование: в автомобилестроении в качестве зажимного устройства тормоза. Сущность изобретения: устройство содержит два диска, на одном из которых выполнены направляющие углубления. Между дисками зажаты шарики, размещенные в направляющих углублениях. На каждом участке поверхности направляющего углубления выполнена лунка для удержания шарика в единственном определ нном положении. Наклонный участок несущей поверхности сопряжен с лункой по линии, от которой сужается уклон. Лунка может иметь форму части сферы или коническую форму. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Зажимное устройство, содержащее два, по существу, параллельных диска, по меньшей мере один из которых выполнен с возможностью приведения его во вращение вокруг оси, перпендикулярной его поверхности, множество направляющих углублений, выполненных по меньшей мере в одном из этих дисков на расстоянии от оси вращения диска, множество шариков, размещенных в соответствующих направляющих углублениях и зажатых между двумя дисками, причем каждое направляющее углубление образует кулачок в виде несущей поверхности, протяженной в направлении вращения и соединяющей участок ее максимальной глубины с поверхностью диска, отличающееся тем, что каждый участок несущей поверхности с максимальной глубиной образует лунку для шарика, удерживающую его в единственном определенном положении, несущая поверхность в зоне своей меньшей глубины имеет первый наклонный участок, сопряженный с лункой для шарика по линии, в непосредственной близости от которой лунка для шарика имеет второй наклонный участок, расположенный по касательной к поверхности шарика, уклон первого наклонного участка несущей поверхности гораздо более пологий чем уклон второго наклонного участка лунки и линия пересечения первого наклонного участка с лункой расположена в месте пересечения уклонов. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что лунка имеет форму части сферы с радиусом, равным радиусу шарика. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере часть лунки имеет коническую форму.