ТОРМОЗ ПРУЖИННЫЙ Российский патент 2007 года по МПК F16D61/00 F16D59/02 

Изобретение относится к тормозным устройствам с утилизацией поглощаемой при торможении энергии, преимущественно к пружинным тормозам для автомобильного транспорта.

Известен пружинный тормоз (RU 2177891, Кл. В60Т 17/16, F16D 55/02, В61Н 11/02, 2002) для колес подвижного состава железных дорог, содержащий пружинный аккумулятор энергии в виде винтовой пружины кручения с пневматическим приводом включения тормоза.

Недостатком известного тормоза является невозможность его применения для автомобильного транспорта из-за специфических конструкций привода и аккумулятора.

Известен пружинный тормоз В.И.Игнаткина, использующий пружинные аккумуляторы энергии в виде винтовой пружины кручения с механическими реверсивными передачами от трансмиссионного вала автомобиля (SU 937811, кл. F16D 61/00, 1982).

Недостатками известного тормоза являются сложность конструкции и сложность управления такими тормозами, т.к. необходимо применять сложный механизм реверса.

Известен пружинный тормоз (RU 2234011, кл. F16D 61/00, 2004), содержащий пружинный аккумулятор энергии в виде винтовой пружины кручения, муфту сцепления, соосную планетарную передачу и механический привод муфты.

Недостатками известного тормоза является недостаточная надежность, обусловленная наличием механического привода муфты сцепления.

Известен пружинный тормоз (RU 2017024, кл. F16D 61/00, 1994), включающий пружинный аккумулятор энергии торможения, выполненный в виде винтовой пружины кручения, установленный в полости тормозного барабана колеса и соосно с ним, планетарную передачу, шариковинтовую передачу, муфту сцепления, подвижная полумуфта которой соединена с одним из концов пружины аккумулятора, а неподвижная - жестко закреплена на оси колеса, и гидравлический привод подвижной полумуфты муфты сцепления.

Недостатком известного пружинного тормоза является сложность конструкции и возможность заноса транспортного средства при экстренном торможении.

Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции и уменьшение вероятности заноса транспортного средства при экстренном торможении.

Технический результат заключается в исключении планетарной и шариковинтовой передачи, а также в обеспечении возможности регулирования усилия торможения для исключения возможности полной остановки вращения колес транспортного средства при экстренном торможении.

Этот технический результат достигается тем, что пружинный тормоз, включающий первый пружинный аккумулятор энергии торможения, установленный в полости тормозного барабана колеса и соосно с ним, муфту сцепления, подвижная полумуфта которой соединена с одним из концов пружины первого аккумулятора, а неподвижная - жестко закреплена на оси колеса, и гидравлический привод подвижной полумуфты, согласно изобретению он дополнительно содержит второй пружинный аккумулятор энергии торможения, установленный на корпусе тормозного барабана, устройство регулировки допустимой энергии торможения и привод отключения подвижной полумуфты, причем первый пружинный аккумулятор энергии выполнен в виде плоской спиральной пружины, а второй - в виде блока пружин растяжения, устройство регулировки допустимой энергии торможения выполнено в виде механизма натяжения его пружин установленного на корпусе тормозного барабана, внешний конец пружины первого аккумулятора соединен с первыми концами пружин второго аккумулятора и через механический привод с подвижной полумуфтой муфты сцепления, вторые концы пружин второго аккумулятора через устройство натяжения соединены с корпусом барабана.

При этом блок пружин второго пружинного аккумулятора энергии торможения содержит не менее двух пружин растяжения. Муфта сцепления выполнена фрикционной. Привод отключения подвижной полумуфты выполнен в виде червячной передачи и/или системы подвижных рычагов. Полость тормозного барабана выполнена герметичной, снабжена перепускными клапанами и заполнена тормозной жидкостью.

Введение второго пружинного аккумулятора энергии торможения и механического привода отключения подвижной полумуфты позволяют исключить соосную планетарную передачу, шариковинтовую передачу известного пружинного тормоза и, тем самым, упростить конструкцию пружинного тормоза. При этом дополнительно обеспечивается антизаносное автоматическое импульсное торможение транспортного средства без необходимости многократного нажатия на педаль тормоза. Введение устройства регулировки допустимой энергии второго пружинного аккумулятора путем изменения натяжения его пружин позволяет путем предварительной настройки при техническом обслуживании тормозов исключить возможность их «заклинивания» при эксплуатации. В последнем случае обеспечивается исключение эффекта «юза» тормозов и заноса транспортного средства. Выполнение полости тормозного барабана герметичной, снабжение ее перепускными клапанами и заполнение тормозной жидкостью дополнительно позволяют гасить энергию торможения и улучшить тормозные качества пружинного тормоза в целом.

На фиг.1 представлен вид сбоку предлагаемого пружинного тормоза, на фиг.2 - вид его по линии А.

Пружинный тормоз содержит первый 1 и второй 2 пружинные аккумуляторы энергии торможения. Аккумулятор 1 содержит плоскую спиральную пружину 3, установленную в полости тормозного барабана 4 колеса и соосно с осью 5 последнего. Нижний конец 6 пружины 3 закреплен подвижно в продольной прорези 7 подвижной полумуфты 8 фрикционной муфты сцепления, неподвижная муфта 9 которой жестко закреплена на оси 5 со стороны колеса. Полумуфта 8 снабжена кольцевой выемкой 10, в которой с диаметрально противоположных сторон установлены вилка 11 гидравлического привода 12 и вилка 13 механического привода 14. Гидравлический привод 12 выполнен в виде колесного тормозного цилиндра, снабженного отжимной пружиной 15 и поршнем 16, соединенным с вилкой 11. Механический привод 14 выполнен в виде червячной передачи и/или системы подвижных рычагов, один из которых соединен с вилкой 13, другой - с аккумулятором 2. Пружинный аккумулятор 2 содержит блок пружин, включающий не менее двух пружин 17 растяжения. Одни концы пружин 17 соединены с подвижной пластиной 18 и внешним концом 19 спиральной пружины 3 аккумулятора 1 и рычагом 20 привода 14. Другие концы пружин 17 через механизм натяжения 21 соединены с корпусом барабана 4. Количество пружин 17 аккумулятора 2 зависит от материала пружин, их размеров и выбирается экспериментально из условия обеспечения требуемой силы торможения и исключения возможности перекоса подвижной пластины 18 при ее перемещении по корпусу барабана 4. В последнем случае количество пружин должно быть не менее двух. Полость аккумулятора 1 выполнена герметичной и снабжена перепускными клапанами 22 и 23 прямого направления (из центра к периферии), соединенными внешним гидропроводом 24, и перепускными клапанами 25 и 26 обратного направления (от периферии к центру), соединенными гидропроводом 27. Клапаны 22 и 23 аккумулятора 1 выполнены с уменьшенным в диаметре калибровочными отверстиями для дополнительного гашения энергии торможения при скручивании пружины 3, а клапаны 25 и 26 - с увеличенными диаметрами поперечного сечения для уменьшения сопротивления (для перетекающей в обратном направлении гидравлической жидкости) при возвращении пружины 3 в исходное стояние. Размеры калибровочных отверстий выбираются экспериментально из условия минимизации времени возвращения аккумуляторов 1 и 2 в исходное состояние при ограничениях на общее время импульсного торможения для полной остановки транспортного средства конкретного вида. Механизм натяжения 21 выполнен в виде системы шестерен с фиксатором положения или в виде ворота. Допустимое натяжение пружин 17 аккумулятора 2, при котором происходит сброс пружинных аккумуляторов в исходное положение, выбирается экспериментально из условия минимизации длины тормозного пути транспортного средства до полной остановки без блокировки колес и исключения возможности скольжения последних по дорожному покрытию при заданных параметрах эксплуатации.

Пружинный тормоз работает следующим образом.

При нажатии на педаль тормоза, тормозная жидкость поступает в колесный тормозной цилиндр гидравлического привода 12. Под действием давления тормозной жидкости поршень 15 движется вправо, увлекая за собой вилку 11. При этом вилка 11 смещает подвижную полумуфту 8 также вправо и соединяет ее с неподвижной полумуфтой 9, жестко закрепленной на оси 5, приводя во вращение полумуфту 8. Вращение полумуфты 8 приводит к закручиванию спиральной пружины 3, аккумулирующей энергию торможения колеса транспортного средства. В процессе закручивания пружины 3 тормозная жидкость, находящаяся в центральной части полости аккумулятора 1 перетекает по пути: клапан 23 - гидропровод 24 - клапан - 22 - периферийная часть аккумулятора 1, преодолевая сопротивление узких калибровочных отверстий клапанов 22, 23, обеспечивая дополнительную аккумуляцию тормозной энергии. При полном закручивании пружины 3 ее внешний конец 19, соединенный с пружинами 17 растяжения второго аккумулятора 2 энергии торможения, вызывает удлинение пружин 17 и перемещение пластины 18 по цилиндрической поверхности тормозного барабана 4. При этом рычаг 20 привода 14, соединенный с пластиной 18, приходит в движение и вызывает (при достижении предельного значения аккумулируемой энергии аккумулятора 1) перемещение вилки 13 привода 14 в сторону отключения полумуфты 8 от полумуфты 9. Освобожденная от зацепления с полумуфтой 9 полумуфта 8 раскручивается под действием сжатой пружины 3 в обратном направлении. За счет увеличенного проходного сечения клапанов 25 и 26 гидравлическая жидкость, скопившаяся в периферийной части полости аккумулятора 1, перекачивается через гидропровод 27 в его центральную часть и равномерно аккумулируется между витками пружины 3. При исчезновении тяговой силы со стороны пружины 3 пружины 17 аккумулятора 2 быстро возвращаются в исходное положение расслабления. За счет инерционности механического привода 14 обеспечивается выдержка времени, необходимая для возвращения аккумуляторов 1 и 2 в исходное положение. После возвращения аккумуляторов 1 и 2 в исходное положение гидравлическая сила привода 12 (при удержании педали тормоза водителем транспортного средства) преодолевает механическую силу привода 14 и полумуфта 8 снова движется в направлении сцепления с полумуфтой 9, жестко закрепленной на оси колеса. Полумуфта 8 снова начинает закручивать пружину 3 аккумулятора 1 и процесс торможения повторяется. В результате однократного нажатия и удержания педали тормоза транспортного средства обеспечивается автоматическое импульсное торможение, рекомендуемое Правилами скоростного вождения, для исключения заносов на поворотах, в гололед и на мокрой дороге. В данном случае не требуется периодически нажимать на педаль тормоза. Кроме того, изобретение исключает возможность полной остановки колеса при торможении на высоких скоростях и возникновения эффекта «юза» (неуправляемого скольжения транспортного средства), приводящего, как правило, к аварийным ситуациям на дорогах. Указанные технические преимущества изобретения позволяют не только увеличить безопасность дорожного движения, но и снизить требования к профессиональным качествам водителя.

Изобретение разработано на уровне технического предложения и физического моделирования. Изобретение промышленно применимо. Основано на использовании известных материалов и механизмов и трудностей для практической реализации не представляет.

Изобретение относится к области тормозных устройств с утилизацией поглощаемой при торможении энергии, а именно к пружинным тормозам автомобильного транспорта. Пружинный тормоз включает первый пружинный аккумулятор энергии торможения, установленный в полости тормозного барабана колеса и соосно с ним, муфту сцепления, подвижная полумуфта которой соединена с одним из концов пружины первого аккумулятора, а неподвижная - жестко закреплена на оси колеса, и гидравлический привод подвижной полумуфты. Пружинный тормоз дополнительно содержит второй пружинный аккумулятор энергии торможения, установленный на корпусе тормозного барабана, устройство регулировки допустимой энергии торможения и привод отключения подвижной полумуфты. Первый пружинный аккумулятор энергии выполнен в виде плоской спиральной пружины, а второй - в виде блока пружин растяжения. Устройство регулировки допустимой энергии торможения выполнено в виде механизма натяжения пружин, установленного на корпусе тормозного барабана. Внешний конец пружины первого аккумулятора соединен с первыми концами пружин второго аккумулятора и через механический привод - с подвижной полумуфтой муфты сцепления. Вторые концы пружин второго аккумулятора через устройство натяжения соединены с корпусом барабана. Достигается исключение планетарной и шариковинтовой передачи, а также обеспечение возможности регулирования усилия торможения для исключения возможности полной остановки вращения колес транспортного средства при экстренном торможении. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Пружинный тормоз, включающий первый пружинный аккумулятор энергии торможения, установленный в полости тормозного барабана колеса и соосно с ним, муфту сцепления, подвижная полумуфта которой соединена с одним из концов пружины первого аккумулятора, а неподвижная - жестко закреплена на оси колеса, и гидравлический привод подвижной полумуфты, отличающийся тем, что он дополнительно содержит второй пружинный аккумулятор энергии торможения, установленный на корпусе тормозного барабана, устройство регулировки допустимой энергии торможения и привод отключения подвижной полумуфты, причем первый пружинный аккумулятор энергии выполнен в виде плоской спиральной пружины, а второй - в виде блока пружин растяжения, устройство регулировки допустимой энергии торможения выполнено в виде механизма натяжения пружин, установленного на корпусе тормозного барабана, внешний конец пружины первого аккумулятора соединен с первыми концами пружин второго аккумулятора и через механический привод - с подвижной полумуфтой муфты сцепления, вторые концы пружин второго аккумулятора через устройство натяжения соединены с корпусом барабана.2. Пружинный тормоз по п.1, отличающийся тем, что блок пружин второго пружинного аккумулятора энергии торможения содержит не менее двух пружин растяжения.3. Пружинный тормоз по п.1, отличающийся тем, что муфта сцепления выполнена фрикционной.4. Пружинный тормоз по п.1, отличающийся тем, что привод отключения подвижной полумуфты выполнен в виде червячной передачи и/или системы подвижных рычагов.5. Пружинный тормоз по п.1, отличающийся тем, что полость тормозного барабана выполнена герметичной, снабжена перепускными клапанами и заполнена моторным маслом.