CZ285355B6 - Brzdová jednotka - Google Patents

Abstract

Elektromechanická brzdová jednotka má pouzdro (1) s víky (2,3). Jednotka je také opatřena členem (4) přenášejícím sílu, axiálně pohyblivým vzhledem k pouzdru (1). Pouzdro (1) a člen (4) jsou opatřeny přípojnými prostředky (5) pro uložení jednotky, například běžný třmen brzdy kolejového vozidla. Na pouzdře (1) je uložená silná vinutá pružina (6). Vnější konec pružiny (6) je zakotven do otáčivé objímky (7) motoru a vnitřní konec do otáčivé hnací objímky (8), která je otáčivě uložena v pouzdře (1).ŕ

Description

Elektromechanická brzdová jednotka

Oblast techniky

Vynález se týká elektromechanické brzdové jednotky, s výhodou pro kolejová vozidla, aniž by se však na taková vozidla omezoval, obsahující stacionární skříň, hnací pouzdro vystavené točivému momentu předpjaté vinuté pružiny, zajišťovací pružinu mezi hnacím pouzdrem, k němuž je připojena, a stacionární skříní pro umožňování otáčení hnacího pouzdra v prvním směru, a řídicí pouzdro, které je otáčivé řídicím motorem v prvním směru pro otevírání zajišťovací pružiny, připojené k řídicímu pouzdru jedním koncem, a umožňování hnacímu pouzdru, soustřednému s ním, otáčet se o stejnou úhlovou vzdálenost jako řídicí pouzdro.

Dosavadní stav techniky

Brzdová jednotka tohoto druhu, kde je vinutá pružina zatížena elektromotorem a kde je další zajišťovací pružina a ústrojí s kulovým šroubem pro převádění otáčivého pohybu na axiální pohyb, je popsána v evropském patentovém spisu EP-A-0 334 434. Tato elektromechanická brzdová jednotka, v níž jsou jak brzdicí energie, tak i řídící signál přiváděny v elektrické formě, má velké výhody jak vůči běžnějším brzdovým jednotkám, které jsou napájeny i řízeny pneumaticky, tak i vůči dřívějším pokusům o elektromechanické brzdové jednotky.

Elektromechanická brzdová jednotka, jak je znázorněna a popsána v Evropském patentovém spisu EP-A-0 334 434, má tu vlastnost, že přívod proudu do řídicího motoru je zde požadován pro dosažení aplikace (uvedení v činnost) brzdy při působení předpjaté vinuté pružiny. Toto znamená, že brzdová jednotka nemá bezpečnostní schopnost automatické aplikace brzdy (uvedení brzdy v činnost) při ztrátě přívodu řídicího proudu, protože aplikace brzdy je zde elektrická.

V určitých případech je nezbytně nutné počítat se zajištěním této schopnosti, které se v pneumatických zařízeních často dosahuje pomocí tak zvaného pružinového brzdového ovladače. Tento znak nejen poskytuje potřebnou bezpečnost při ztrátě přívodu řídicího proudu, ale může také poskytnout jednoduchý a účinný způsob, jak dosáhnout funkce parkovací brzdy.

Podstata vynálezu

Vynález vychází z výše uvedeného EP 0 334 434, v němž je elektromechanické brzdové zařízení popsáno jako brzdová jednotka, obsahující stacionární skříň, hnací pouzdro vystavené točivému momentu předpjaté vinuté pružiny, zajišťovací pružinu mezi hnacím pouzdrem, k němuž je připojena, a stacionární skříní pro umožňování otáčení hnacího pouzdra v prvním směru, a řídicí pouzdro, které je otáčivé řídicím motorem v prvním směru pro otevírání zajišťovací pružiny, připojené k řídicímu pouzdru jedním koncem, a umožňování hnacímu pouzdru, které je sním soustředné, se otáčet o stejnou úhlovou vzdálenost jako řídicí pouzdro.

Ve znění CZ 280 403 (PV 1724-89), který je českým ekvivalentem EO-A-O 334 434, formulovaným dle zvyklostí české praxe, je základní řešení, které vynález rozvíjí, definováno jako elektromechanická brzdová jednotka, zejména kolejového vozidla, obsahující ústrojí pro akumulaci energie ve formě vinuté pružiny, prostředek ve formě motoru, napínajícího pružinu, pro dodávání energie do uvedeného ústrojí pro akumulaci energie, a hnací pouzdro pro přenášení otáčivého pohybu z ústrojí pro akumulaci energie do prostředku pro přeměnu uvedeného otáčivého pohybu na axiální pohyb pro přenášení brzdné síly, přičemž vinutá pružina je opatřena jednosměrnou spojkou, která ji blokuje proti uvolnění natažení pružiny, aje vinuta okolo

-1 CZ 285355 B6 vnitřního hnacího pouzdra, fixovatelného proti otáčení pro natahování vinuté pružiny pro akumulaci energie a proti otáčení v prvním směru otáčení, kterým je aplikační směr brzdové síly, přičemž hnací pouzdro je spřahovatelné pomocí dvoučinného pružinového spojkového členu s hnacím prstencem výstupního hřídele brzdové jednotky pro jeho otáčení v aplikačním směru, odpovídajícím otáčení uvolněného hnacího pouzdra v prvním směru, přičemž hnací pouzdro je proti otáčení fixovatelné zajišťovací pružinou, spřaženou s řídicím pouzdrem pro ovládání jejího odjišťování, a to utahovacím záběrem do obvodu řídicího pouzdra, a současně zajistitelnou záběrem do opěrné plochy stacionární skříně brzdové jednotky, přičemž řídicí pouzdro je spřaženo pro společné otáčení s výstupním hřídelem ovládacího elektromotoru, kde otáčení ovládacího elektromotoru ve směru uvádění brzdy v činnost odpovídá otáčení řídicího pouzdra v prvním směru s odjišťováním zajišťovací pružiny, a aplikačnímu otáčení hnacího pouzdra v prvním směru s následným opětovným zajištěním zajišťovací pružiny při zastavení otáčení řídicího pouzdra, přičemž aplikačnímu otáčení hnacího pouzdra odpovídá přes dvoučinný pružinový spojkový člen otáčení hnacího prstence v aplikačním směru brzdy, a kde otáčení ovládacího elektromotoru v uvolňovacím směru brzdy, opačném vůči směru uvádění brzdy v činnost, odpovídá otáčení řídicího pouzdra ve druhém směru, opačném vůči prvnímu směru otáčení hnacího pouzdra, s uvolněním zajišťovacího záběru mezi zajišťovací pružinou a hnacím pouzdrem, a tomuto otáčení volně otáčivého řídicího pouzdra ve druhém směru odpovídá přes dvoučinný pružinový spojkový člen souhlasné otáčení hnacího prstence axiálně posuvného výstupního hřídele v uvolňovacím směru brzdy.

V elektromechanické brzdové jednotce výše popsaného druhu je požadovaná bezpečnost a znak parkovací brzdy dosažen podle vynálezu tím, že zajišťovací pružina má vjejím klidovém uvolněném stavu, do něhož je samočinně předepnuta, vnější průměr menší, než je vnitřní průměr opěrné plochy, zatímco v pootočeném stavu jejího konce, spřaženého s hnacím pouzdrem při současném držení druhého konce, spřaženého se stacionárně drženým řídicím pouzdrem, v prvním směru, je roztažena do blokovacího záběru s opěrnou plochou, přičemž ovládací elektromotor je v normálním stavu pod napájecím proudem zablokován proti otáčení v klidové poloze, v níž je stacionárně drženým výstupním hřídelem elektromotoru řídicí pouzdro drženo proti otáčení, zatímco ve stavu výpadku proudu je hřídel elektromotoru, spřažený s řídicím pouzdrem, volně otáčivý v obou směrech včetně prvního směru, a konec tím uvolněné zajišťovací pružiny, spřažený s hnacím pouzdrem, je volně otáčivý spolu s hnacím pouzdrem okolo opěrné plochy, která leží od něj v odstupu, a hnací prstenec výstupního hřídele je souhlasně s tím otáčivý v aplikačním směru brzdy až do brzdicího dosednutí přenášecího členu na brzděnou plochu.

Podle výhodného provedení, jímž se dosahuje znak přidržování řídicího motoru proti otáčení v jeho klidové poloze, je ovládací elektromotor opatřen elektricky ovladatelnou brzdou jeho rotoru, zejména elektromagnetickou brzdou, aktivovanou do stavu fixování rotoru proti otáčení přívodem elektrického proudu do brzdy, a odbrzděnou ve stavu bez proudu.

Alternativně může být řídicí motor držen proti otáčení v jeho klidové poloze určitým přívodem proudu do jeho vinutí.

Přehled obrázku na výkresu

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladě provedení s odvoláním na připojený výkres, znázorňující v pohledu ze strany, částečně v řezu, ovladač, konkrétně elektromechanickou brzdicí jednotku podle vynálezu.

-2 CZ 285355 B6

Příklady provedení vynálezu

Ovladač elektromechanické brzdové jednotky podle vynálezu je v zásadě stejný, jaký je popsán v evropském patentovém spisu EP-A-0 334 434 a jediný výkres, doprovázející tento popis, je 5 obr. 1 z uvedeného dřívějšího spisu.

Je zde proto poskytnut pouze relativně krátký popis celkového řešení a v dalším se odvoláváme na uvedený dřívější spis. Důraz je kladen na zdokonalení, poskytované vynálezem.

io Elektromechanická brzdová jednotka má skříň 1 s víkovými čelními kiyty 2 a 3. Jednotka je také opatřena přenášecím členem 4 síly, axiálně pohyblivým vzhledem ke skříni L Skříň 1 a přenášecí člen 4 síly jsou opatřeny přípojnými prostředky 5 pro uložení jednotky, například v rámci běžného třmenu kotoučové brzdy kolejového vozidla. Na skříni 1 je uložena silná vinutá pružina 6. Vnější konec pružiny 6 je zakotven do otáčivého vnějšího hnacího pouzdra 7 a vnitřní konec 15 do otáčivého hnacího pouzdra 8, které je otáčivě uloženo ve skříni L

Elektromotor 10, připojený ke skříni 1, je otáčivě připojen k ozubenému věnci 7' na otáčivém vnějším hnacím pouzdru 7. Prostřednictvím zajišťovací pružiny 12 je umožňováno vnějšímu hnacímu pouzdru 7 se otáčet pouze ve směru utahování vinuté pružiny 6.

Souose s hnacím pouzdrem 8 je otáčivě uložen hnací prstenec 13 v záběru s vřetenovým prstencem 14, který je připojen k otáčivému vřetenu 15. Přenos otáčivé síly mezi hnacím pouzdrem 8 a hnacím prstencem 13 je zajišťován pomocí zařízení, sestávajícího ze tří soustředných členů, a to zajišťovací pružiny 16, řídicího pouzdra 17 a dvoučinného pružinového 25 spojkového členu 18 ve formě vnitřní zajišťovací pružiny.

Vnější konec řídicího pouzdra 17 je opatřen ozubeným věncem 17' v záběru s odpovídajícími ozubeními na otáčivém hřídeli 19 řídicího elektromotoru 20, připojeného k víkovému krytu 3. Hřídel 19 motoru 20 je opatřen kotoučem 21, spolupůsobícím s pevnou kotvou 22. Kotouč 21 má 30 obvodové ovládací prostředky, např. otvory pro odpočítávání jhem 22 a tím pro ovládání otáčení ovládacího motoru 20.

K přenášecímu členu 4 síly je výstupní hřídel 23 pouzdrovitého tvaru. Ve výstupním hřídeli 23 je otáčivě uloženo vřeteno 15 prostřednictvím radiálního kuličkového ložiska 26 a v pohárku 27, 35 snímajícím sílu, prostřednictvím kuličkového ložiska 28. Mezi pohárkem 27, snímajícím sílu, a víkovým krytem 3 je vymezován pružný kotouč 30. Ve víkovém krytu 3 je uložen převodník tlaku v dotyku s pružným kotoučem 30.

Nyní bude popsáno vzájemné působení mezi jednotlivými částmi, zejména zajišťovací 16 40 dvoučinným pružinovým spojkovým členem 18 a řídicím pouzdrem 17.

Zajišťovací pružina 16, která může být také nazývána přítlačnou (aplikační) pružinou pro důvody zřejmé níže, slouží pro zabraňování tomu, aby se hnací pouzdro 8 otáčelo vzhledem ke skříni 1 vjednom směru, a její levý konec je zajištěn vzhledem ke hnacímu pouzdru 8. Ve známém 45 zařízení podle EP-A-0 334 434 je hlavní část zajišťovací pružiny 16 uložena jejím vnějším povrchem v dotyku se souosou vnitřní plochou hnacího pouzdra 8 a souosou opěrnou plochou 1 stacionární skříně 1, což jinými slovy znamená, že klidový průměr pružiny je větší, než je průměr uvedených vnitřních ploch. V novém zařízení má zajišťovací pružina 16 klidový průměr o něco menší, než je průměr uvedených vnitřních ploch a v důsledku toho nebude v dotyku s opěrnou 50 plochou 1 skříně 1 za podmínky, že na ni není vyvíjen vnější točivý moment. Několik závitů zajišťovací pružiny 16 má menší průměr a jsou jejich vnitřním povrchem v záběru s vnějším povrchem válcovitého řídicího pouzdra Γ7.

-3CZ 285355 B6

Dvoučinný pružinový spojkový člen 18 (vnitřní zajišťovací pružina), který také může být nazýván uvolňovací pružinou, slouží k přenášení otáčivého pohybu v jednom směru mezi hnacím pouzdrem 8 a hnacím prstencem 13, ale také vytváří prostředek pro přenášení otáčivého pohybu ve druhém směru mezi řídicím pouzdrem 17 a hnacím prstencem £3. Vnitřní plocha dvoučinného pružinového spojkového členu 18 je v dotyku se souosými vnějšími povrchy hnacího pouzdra 8 a hnacího prstence 13. Pravý konec vnitřní zajišťovací pružiny, tvořící dvoučinný pružinový spojkový člen 18, je zajištěn u hnacího prstence 13, zatímco levý konec je opatřen směrem vzhůru vybíhajícím koncem £8', zabírajícím do axiálního výběžku £7 na levém konci řídicího pouzdra 17. Aby se chránil řídicí motor 20, může dvoučinný pružinový spojkový člen 18 mít jako alternativu k opatření s vybíhajícím koncem £8’ několik otoček doleva s větším průměrem, zabírajících do řídicího pouzdra 17.

Funkce až dosud popsaného zařízení je následující: Za předpokladu, že je vinutá pružina 6 napínána nebo navíjena elektromotorem 10 a otáčení elektromotoru směrem zpět je bráněno jednosměrnou spojkou 12, je hnací objímka 8 vystavena většímu točivému momentu ve směru otáčení. Za podmínky, že řídicí pouzdro 17 je drženo proti otáčení prostřednictvím řídicího motoru 20, bude tento otáčivý pohyb zvyšovat průměr zajišťovací (přítlačné) pružiny £6, která se roztáhne tak, že hnací pouzdro 8 se zablokuje proti otáčení v tomto směru zajišťovací pružinou.

Otáčením řídicího pouzdra 17 (prostřednictvím řídicího motoru 20) je však možné otevírat zajišťovací (přítlačnou) pružinu 16, tj. otáčet ji ve směru opačném vůči zajišťovacímu směru prostřednictvím závitů pružiny v záběru se řídicím pouzdrem 17. Hnací pouzdro 8 tak bude volné pro otáčení působením vinuté pružiny 6 ke skříni £. Otáčivý pohyb hnacího pouzdra 8 odpovídá jinými slovy pohybu řídicího pouzdra 17. Během tohoto otáčivého pohybu dvoučinného pružinového spojkového členu 18 vzhledem kjeho zajišťovacímu směru se přenáší otáčivý pohyb a točivý moment na hnací prstenec 13.

Točivý moment, přenášený do hnacího prstence 13. je přenášen vřetenem 15 kulového šroubu na axiální sílu do kulové matice 25, objímky 23 přenášející sílu a přenášecího členu 4 síly. Přítlačný záběr nebo pohyb tohoto členu je doleva na výkresu.

Hnací pouzdro 8 se může otáčet (pro přenášení točivého momentu do hnacího prstence 13 přes vnitřní zajišťovací pružinu 18) tehdy a v rozsahu, pokud se řídicí pouzdro 17 otáčí řídicím motorem 20 v uvolňovacím směru pro zajišťovací (přítlačnou) pružinu £6, ale také proto, že zajišťovací pružina 16 není v dotyku se skříní £ v její klidové poloze, když není řídicí motor 20 držen proti otáčení.

Je tak patrné, že řídicí motor 20 slouží pro řízení aplikačního zdvihu (ale také uvolňovacího zdvihu). Jestliže však řídicí motor není držen proti otáčení nebo otáčen při řídicím otáčivém pohybu, točivý moment z hnacího pouzdra 8 bude přenášen zajišťovací (přítlačnou) pružinou 16, která proto není v zajišťovacím dotyku s opěrnou plochou £ skříně £. Cílem tohoto řešení je dosáhnout bezpečnostního znaku vtom, že k přítlačnému zdvihu dojde, jestliže je z jakéhokoli důvodu přerušen proud do řídicího motoru 20. Dosáhne se tak jednoduchý znak parkovací brzdy.

Jsou zde nejméně dvě alternativy pro zabránění otáčení hřídele 19 řídicího motoru, a to buď vybavit řídicí motor 20 elektromagnetickou brzdou 20 (která je uvolňována při nedostatku přívodu proudu), nebo napájet vinutí motoru přídržným proudem v klidové poloze.

Uvolňovací zdvih nebo pohyb přenášecího členu 4 síly a výstupního hřídele 23 doprava na výkresu je náležitě popsán v evropském patentovém spisu EP-A-0 334 434, na který se zde odvoláváme. Uvolňovací zdvih nebo pohyb není v principu ovlivňován obměněním vnější zajišťovací (přítlačné) pružiny 16 a funkcí řídicího motoru 20.

-4CZ 285355 B6

Jako alternativu pro ovládání hnacího pouzdra motorem je možné získat stejný výsledek prostřednictvím elektromagnetů. V takovém případě je příslušný elektromagnet držen v jeho poloze přidržování hnacího pouzdra, jestliže není přerušen přívod proudu. Tato alternativa je krytá hlavním nárokem.

Claims (2)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Elektromechanická brzdová jednotka, zejména kolejového vozidla, obsahující ústrojí pro akumulaci energie ve formě vinuté pružiny (6), prostředek ve formě motoru (10), napínajícího pružinu (6), pro dodávání energie do uvedeného ústrojí pro akumulaci energie, a hnací pouzdro (8) pro přenášení otáčivého pohybu z ústrojí pro akumulaci energie do prostředku pro přeměnu uvedeného otáčivého pohybu na axiální pohyb pro přenášení brzdně síly, přičemž vinutá pružina (6) je opatřena jednosměrnou spojkou, která ji blokuje proti uvolnění natažení pružiny, aje vinuta okolo vnitřního hnacího pouzdra (8), fixovatelného proti otáčení pro natahování vinuté pružiny (6) pro akumulaci energie a proti otáčení v prvním směru otáčení, který je aplikačním směrem brzdové síly, přičemž hnací pouzdro (8) je spřahovatelné pomocí dvoučinného pružinového spojkového členu s hnacím prstencem výstupního hřídele (23) brzdové jednotky pro jeho otáčení v aplikačním směru, odpovídajícím otáčení uvolněného hnacího pouzdra (8) v prvním směru, přičemž hnací pouzdro je proti otáčení fixovatelné zajišťovací pružinou (16), spřaženou s řídicím pouzdrem (17) pro ovládání jejího odjišťování, a to utahovacím záběrem do obvodu řídicího pouzdra (17), a současně zajistitelnou záběrem do opěrné plochy (1) stacionární skříně (1) brzdové jednotky, přičemž řídicí pouzdro (17) je spřaženo pro společné otáčení s výstupním hřídelem (19) ovládacího elektromotoru (20), kde otáčení ovládacího elektromotoru (20) ve směru uvádění brzdy v činnost odpovídá otáčení řídicího pouzdra (17) v prvním směru s odjišťováním zajišťovací pružiny (16), a aplikačnímu otáčení hnacího pouzdra (8) v prvním směru s následným opětovným zajištěním zajišťovací pružiny (16) při zastavení otáčení řídicího pouzdra (17), přičemž aplikačnímu otáčení hnacího pouzdra (8) odpovídá přes dvoučinný pružinový spojkový člen (18) otáčení hnacího prstence (13) v aplikačním směru brzdy, a kde otáčení ovládacího elektromotoru (20) v uvolňovacím směru brzdy, opačném vůči směru uvádění brzdy v činnost, odpovídá otáčení řídicího pouzdra (17) ve druhém směru, opačném vůči prvnímu směru otáčení hnacího pouzdra (8), s uvolněním zajišťovacího záběru mezi zajišťovací pružinou (16) a hnacím pouzdrem (8), a tomuto otáčení volně otáčivého řídicího pouzdra (17) ve druhém směru odpovídá přes dvoučinný pružinový spojkový člen (18) souhlasné otáčení hnacího prstence (13) axiálně posuvného výstupního hřídele (23) v uvolňovacím směru brzdy, vyznačená tím, že zajišťovací pružina (16) má v jejím klidovém uvolněném stavu, do něhož je samočinně předepnuta, vnější průměr menší, než je vnitřní průměr opěrné plochy (1), zatímco v pootočeném stavu jejího konce, spřaženého s hnacím pouzdrem (8) při současném držení druhého konce, spřaženého se stacionárně drženým řídicím pouzdrem (17), v prvním směru, je roztažena do blokovacího záběru s opěrnou plochou (1), přičemž ovládací elektromotor (20) je v normálním stavu pod napájecím proudem zablokován proti otáčení v klidové poloze, v níž je stacionárně drženým výstupním hřídelem (19) elektromotoru řídicí pouzdro (17) drženo proti otáčení, zatímco ve stavu výpadku proudu je hřídel (19) elektromotoru (20), spřažený s řídicím pouzdrem (17), volně otáčivý v obou směrech včetně prvního směru, a konec tím uvolněné zajišťovací pružiny (16), spřažený s hnacím pouzdrem (8), je volně otáčivý spolu s hnacím pouzdrem (8) okolo opěrné plochy (1), která leží od něj v odstupu, a hnací prstenec (13) výstupního hřídele je souhlasně stím otáčivý v aplikačním směru brzdy až do brzdicího dosednutí přenášecího členu (4) na brzděnou plochu.

   -5CZ 285355 B6
2. 2. Elektromechanická brzdová jednotka podle nároku 1, vyznačená tím, že ovládací elektromotor (20) je opatřen elektricky ovladatelnou brzdou jeho rotoru, zejména elektromagnetickou brzdou, aktivovanou do stavu fixování rotoru proti otáčení přívodem elektrického proudu do brzdy, a odbrzděnou ve stavu bez proudu.