Способ торможения вращающегося колеса мобильной машины и устройство для его осуществления

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ТОРМОЖЕНИЯ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ КОЛЕСА МОБИЛЬНОЙ МАШИНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования БелорусскоРоссийский университет(72) Авторы Мельников Александр Сергеевич Сазонов Игорь Сергеевич Ким Валерий Андреевич(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) 1. Устройство для торможения вращающегося колеса мобильной машины, на ступице которого выполнена кольцевая канавка, содержащее невращающийся диск с фрикционной накладкой и направляющими стержнями, установленный с возможностью прижатия к поверхности кольцевой канавки, два взаимодействующих кулачка, между которыми установлены шарики, причем первый кулачок связывается со ступицей вращающегося колеса 16832 1 2013.02.28 мобильной машины с помощью фиксирующего винта, а второй кулачок выполнен с возможностью осевого перемещения и прижатия невращающегося диска к поверхности кольцевой канавки, упорный подшипник, расположенный между вторым кулачком и невращающимся диском, а также стержень с фрикционной накладкой на торце, установленный с возможностью прижима к боковой поверхности второго кулачка. 2. Способ торможения вращающегося колеса мобильной машины, на ступице которого выполнена кольцевая канавка, устройством по п. 1, при котором прижимают стержень с фрикционной накладкой на торце к боковой поверхности второго кулачка, перемещают его в осевом направлении и осуществляют прижатие невращающегося диска к поверхности кольцевой канавки ступицы вращающегося колеса. Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в тормозных системах различных машин. Известен способ создания усилий, прижимающих тормозные колодки к диску с помощью гидравлического привода, заключающийся в создании усилий, прижимающих тормозные колодки к диску за счет воздействия водителя мобильной машины на поршень главного тормозного цилиндра. Возникающее при этом давление жидкости в трубопроводе передается на поршень исполнительного колесного тормозного цилиндра, прижимающего тормозные колодки к диску 1. Особенность способа заключается в том, что величина создаваемого усилия, прижимающего тормозные колодки к диску, ограничена величиной усилия, прикладываемого водителем мобильной машины к рычагу или педали тормоза. Известно устройство для осуществления способа создания тормозного момента дискового тормоза с помощью гидравлического привода, содержащее главный тормозной цилиндр, трубопровод и исполнительный колесный цилиндр 1. Особенностью устройства является воздействие водителя мобильной машины на поршень главного тормозного цилиндра для создания давления в трубопроводе, что не позволяет создавать необходимые усилия прижатия тормозных колодок к диску для различных мобильных машин без использования усилителя. В качестве прототипа выбран способ создания усилий, прижимающих тормозные колодки к диску с помощью передачи винт-гайка, заключающийся в создании усилий, прижимающих тормозные колодки к диску при вращении винта в передаче винт-гайка,используемой в качестве нажимного устройства тормоза 2. Особенность способа заключается в том, что усилие, прижимающее тормозные колодки к диску, зависит от усилия, прикладываемого водителем мобильной машины для вращения винта передачи винт-гайка, используемой в качестве нажимного устройства дискового тормоза. Известно устройство для осуществления создания тормозного момента дискового тормоза с помощью передачи винт-гайка, содержащее корпус, тормозную скобу, тормозные колодки, тормозной диск, винтовую пару 2. Возникающее при вращении винта осевое перемещение винта и гайки передается на тормозные колодки, которые прижимаются к диску. Особенностью устройства является то, что усилие, необходимое для вращения винта нажимного устройства, создается водителем мобильной машины, что не дает возможность повысить значение усилий, прижимающих тормозные колодки к диску при снижении усилия водителя. Задача изобретения повышение эффективности тормозной системы. Для решения поставленной задачи устройство для торможения вращающегося колеса мобильной машины, на ступице которого выполнена кольцевая канавка, содержит невращающийся диск с фрикционной накладкой и направляющими стержнями, установленный 2 16832 1 2013.02.28 с возможностью прижатия к поверхности кольцевой канавки, два взаимодействующих кулачка, между которыми установлены шарики, причем первый кулачок связывается со ступицей вращающегося колеса мобильной машины с помощью фиксирующего винта, а второй кулачок выполнен с возможностью осевого перемещения и прижатия невращающегося диска к поверхности кольцевой канавки, упорный подшипник, расположенный между вторым кулачком и невращающимся диском, а также стержень с фрикционной накладкой на торце, установленный с возможностью прижима к боковой поверхности второго кулачка. Способ торможения вращающегося колеса мобильной машины, на ступице которого выполнена кольцевая канавка, устройством, при котором прижимают стержень с фрикционной накладкой на торце к боковой поверхности второго кулачка, перемещают его в осевом направлении и осуществляют прижатие невращающегося диска к поверхности кольцевой канавки ступицы вращающегося колеса. Повышение эффективности тормозной системы происходит за счет того, что усилие,необходимое для создания силы, прижимающей невращающийся диск, с фрикционной накладкой и направляющими стержнями, к специальной кольцевой поверхности на ступице вращающегося колеса мобильной машины, и усилие, необходимое для управления устройством, разделены по источнику возникновения. Усилие, необходимое для прижатия невращающегося диска, с фрикционной накладкой и направляющими стержнями, к специальной кольцевой поверхности на ступице вращающегося колеса мобильной машины создается самим вращающимся колесом мобильной машины, так как оно вращается вместе с одним из взаимодействующих кулачков. При затормаживании другого кулачка возникают осевые усилия, прижимающие невращающийся диск, с фрикционной накладкой и направляющими стержнями, к специальной кольцевой поверхности на ступице вращающегося колеса мобильной машины. В данном случае вращение кулачка, необходимое для создания осевого усилия, происходит под действием вращающегося колеса, это позволяет создавать высокие значения усилий прижатия невращающегося диска, с фрикционной накладкой и направляющими стержнями, к специальной кольцевой поверхности на ступице вращающегося колеса мобильной машины, не зависящие от усилий человека управляющего устройством, являющимся тормозным механизмом. Усилием, необходимым для управления устройством, является усилие, прикладываемое к стержню с фрикционной накладкой на торце при прижатии его к боковой поверхности второго кулачка, оно создается оператором, управляющим устройством, и при этом оно значительно меньше усилия, которое прикладывается в прототипе к приводному рычагу тормоза для вращения винта винтовой передачи. Повышение эффективности тормозной системы при использовании предлагаемого способа и устройства для его осуществления достигается тем, что для привода одного из взаимодействующих кулачков используется не гидравлический, пневматический или иной привод, а вращающееся колесо, например колесо мобильной машины. Это означает, что источником энергии, необходимой для создания усилий, прижимающих невращающийся диск, с фрикционной накладкой и направляющими стержнями, к специальной кольцевой поверхности на ступице вращающегося колеса мобильной машины, является само вращающееся колесо, например колесо мобильной машины, которое требуется затормозить. Это позволяет создать высокие значения усилий прижимающих невращающийся диск, с фрикционной накладкой и направляющими стержнями, к специальной кольцевой поверхности, на ступице вращающегося колеса мобильной машины отказавшись от сложных и дорогих гидравлических, пневматических и иных приводов. Человек, управляющий устройством, воздействуя на стержень с фрикционной накладкой на торце, прижимает его к боковой поверхности второго кулачка. Угловая скорость второго кулачка становится меньше угловой скорости первого кулачка, вращающегося 3 16832 1 2013.02.28 вместе с вращающимся колесом мобильной машины, вследствие этого происходит взаимное скольжение кулачков относительно друг друга, а, так как кулачки контактируют по наклонным поверхностям, происходит их осевое перемещение во взаимно противоположных направлениях. Для уменьшения трения между наклонными поверхностями кулачков установлены шарики. Осевое перемещение второго кулачка передается на упорный подшипник и далее через него на невращающийся диск, который в результате этого прижимается к специальной кольцевой поверхности на ступице вращающегося колеса мобильной машины. При этом первый кулачок, вращающийся вместе с вращающимся колесом мобильной машины, не может перемещаться в осевом направлении относительно ступицы колеса, так как зафиксирован на ступице колеса с помощью фиксирующего винта и вследствие этого служит опорой для второго кулачка, который, перемещаясь в осевом направлении, противоположном первому кулачку, создает осевое усилие, которое прижимает невращающийся диск к специальной кольцевой поверхности на ступице вращающегося колеса мобильной машины. Так как усилие, необходимое для управления устройством, в данном случае это усилие прижатия стержня с фрикционной накладкой на торце к боковой поверхности второго кулачка, значительно меньше усилия, необходимого для создания силы, прижимающей невращающийся диск к специальной кольцевой поверхности на ступице вращающегося колеса мобильной машины, а также меньше приводных усилий, необходимых для срабатывания тормозных механизмов с механическим приводом и тормозов с гидравлическим или пневматическим приводом без усилителей, эффективность тормозной системы повышается. Сущность изобретения поясняется фигурой. На фигуре представлен разрез устройства для торможения вращающегося колеса мобильной машины. Устройство для торможения вращающегося колеса 2 мобильной машины, на ступице 3 которого выполнена кольцевая канавка 1, содержащее невращающийся диск 14 с фрикционной накладкой 15 и направляющими стержнями 12 и 13, установленный с возможностью прижатия к поверхности кольцевой канавки 1, два взаимодействующих кулачка 5 и 7, между которыми установлены шарики 4 и 9, причем первый кулачок 5 связывается со ступицей 3 вращающегося колеса 2 мобильной машины с помощью фиксирующего винта 11, а второй кулачок 7 выполнен с возможностью осевого перемещения и прижатия невращающегося диска 14 к поверхности кольцевой канавки 1, упорный подшипник 8,расположенный между вторым кулачком 7 и невращающимся диском 14, а также стержень 6 с фрикционной накладкой на торце 10, установленный с возможностью прижима к боковой поверхности второго кулачка 7. Устройство для торможения вращающегося колеса мобильной машины работает следующим образом. На первом этапе, когда не происходит торможения вращающегося колеса 2 мобильной машины, вращающееся колесо 2 мобильной машины вращается вместе с первым кулачком 5, так как он закреплен на ступице 3 вращающегося колеса 2 фиксирующим винтом 11. Вместе с первым кулачком 5 с одинаковой угловой скоростью вращается второй кулачок 7. Упорный подшипник 8, установленный между вторым кулачком 7 и невращающимся диском 14, позволяет невращающемуся диску 14 не вращаться при вращении второго кулачка 7. Осевых усилий между взаимодействующими кулачками 5 и 7 не возникает, так как их угловые скорости равны, и они при этом вращаются как одно целое. На втором этапе, когда необходимо затормозить вращающееся колесо 2 мобильной машины, прижимают стержень 6 с фрикционной накладкой 10 на торце к боковой поверхности второго кулачка 7. При этом угловая скорость второго кулачка 7 уменьшается, возникают осевые усилия. Осевые усилия возникают вследствие того, что кулачки 5 и 7 контактируют между собой по наклонным поверхностям и при уменьшении угловой ско 4 16832 1 2013.02.28 рости второго кулачка 7 происходит взаимное проскальзывание первого 5 и второго 7 кулачков относительно друг друга. Первый кулачок 5 при этом не перемещается в осевом направлении, так как зафиксирован на ступице 3 вращающегося колеса 2 с помощью фиксирующего винта 11 и служит опорой для второго кулачка 7. Вследствие этого второй кулачок 7 перемещается в осевом направлении и передает осевое усилие на упорный подшипник 11 и далее через него на невращающийся диск 14, который в результате прижимается к специальной кольцевой поверхности 1 на ступице 3 вращающегося колеса 2 мобильной машины. Усилие прижатия невращающегося диска 14 к специальной кольцевой поверхности 1 на ступице 3 вращающегося колеса 2 мобильной машины зависит от разницы угловых скоростей взаимодействующих кулачков 5 и 7 и увеличивается при увеличении разности угловых скоростей, иначе говоря, при уменьшении угловой скорости второго кулачка 7. Шарики 4 и 19, установленные между взаимодействующими кулачками 5 и 7, позволяют уменьшить трение между рабочими поверхностями взаимодействующих кулачков 5 и 7 при их взаимном проскальзывании относительно друг друга,возникающем при торможении второго кулачка 7 с помощью стержня 6 с фрикционной накладкой 20 на торце. Так как усилие, необходимое для управления устройством, в данном случае это усилие прижатия стержня 6 с фрикционной накладкой 10 на торце к боковой поверхности второго кулачка 7, значительно меньше усилия, необходимого для создания силы, прижимающей невращающийся диск 14 к специальной кольцевой поверхности 16 на ступице 3 вращающегося колеса 2 мобильной машины, а также меньше приводных усилий, необходимых для срабатывания тормозных механизмов с механическим приводом и тормозов с гидравлическим или пневматическим приводом без усилителей, эффективность тормозной системы повышается. Снятие управляющего воздействия со стержня 6, упирающегося в боковую поверхность второго кулачка 7, позволяет первому кулачку 5 и второму кулачку 7 вращаться как единое целое без проскальзывания относительно друг друга. Вследствие этого прекращается осевое перемещение второго кулачка 7. Соответственно прекращается осевое воздействие на невращающийся диск 14, происходит растормаживание устройства. Источники информации 1. Гришкевич А.И., Ломако Д.М., Автушко В.П. и др. Автомобили Конструкция, конструирование и расчет. Системы управления и ходовая часть Учеб. пособие для вузов / Под ред. А.И.Гришкевича. - Минск Выш. шк., 1987. - С. 54-56. 2.4640, МПК 11655/00, 2002. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5