CZ12110U1 - Kotoučová brzda - Google Patents

Description

Kotoučová brzda

Oblast techniky

Technické řešení se týká uspořádání elektrohydraulické kotoučové brzdy, zejména pro kolejová vozidla a zvedací zařízení.

Dosavadní stav techniky

V současné době jsou trakční podvozky tramvají dobrzďovány mechanickou kotoučovou brzdou, případně mechanickou čelisťovou bubnovou brzdou, umístěnou na trakčním motoru. Obě brzdy jsou prostřednictvím mechanického pákového a táhlového systému poháněny brzdičem, který představuje zdroj síly, potřebné k přitlačení brzdového obložení k rotujícímu kotouči nebo bubnu. Brzdič vytváří primární sílu prostřednictvím tlačné pružiny, působící na vnitřní mechanismus, který vyvozuje sílu přímočarého pohybu na výstupní páku brzdíce. Během odbrzdění je pružina stlačena elektromagnetem, takže pákový převod je odlehčen. Primární síla je převedena na brzdový mechanismus, kde se přímočaiý pohyb mění na otáčivý a prostřednictvím šroubového excentru se vytváří sekundární násobená síla, která působí na brzdová obložení brzdy. Účelem obou uvedených typů brzdy je zajišťovací brzdění, to znamená brzdění na maximálním svahu při maximálním obsazení, případně dobrzďovací brzdění při zastavování vozidla, kdy motor při rychlosti vozidla asi 4 km / hodinu již nemá potřebnou brzdnou sílu. Dalším účelem je zástupné brzdění při výpadku motorové brzdy.

Nevýhodou je u těchto známých provedení nízká účinnost kloubových převodů, přibližně 65 %. Časem dochází u brzd k samovolnému úbytku mazadel a dále vystavení brzdy vlivům nepříznivého až agresivního prostředí. U tramvají je brzda umístěna nízko nad terénem aje tak vystavena vlivu vlhkosti, odstřikující vody, prachu a chemických látek, například posypové soli. Účinnost převodů se časem nadále snižuje. S tím souvisí i nutnost zvýšené četnosti a náročnosti obslužných prací, seřizování, mazání či výměny náhradních dílů. Systémy kloubových mechanismů rovněž neumožňují plynulý a dostatečně citlivý přenos ovládací síly brzdy od elektromagnetu brzdiče v plném rozsahu režimu jízdy. Další nevýhodou současných brzd jsou zvýšené výrobní náklady složitějšího kloubového převodu.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody jsou do značné míry odstraněny řešením podle tohoto technického řešení. Podstata tohoto technického řešení spočívá v novém uspořádání kotoučové brzdy, zejména pro kolejová vozidla a zvedací zařízení, kde k činným plochám kotouče brzdy přiléhá k nim přitlačované brzdové obložení. K brzdovému obložení je dotlačován činný prvek těsněného pístu hydraulického válce, k jehož protilehlé straně doléhají pružiny, uspořádané společně s pístem a čepem hydraulického válce v pouzdru brzdového střadače. Vnitřní prostor tohoto pouzdra pod pístem je propojen s hydraulickým čerpadlem, jehož píst je ovládán prostřednictvím elektromagnetu, jehož vinutí je připojeno k řídicí jednotce, ke které je současně připojen blok brzdového požadavku a snímač tlaku hydraulické kapaliny nad pístem hydraulického čerpadla. Tento hydraulický okruh je opatřen vyrovnávací nádržkou hydraulického čerpadla. Mezi výhody nového technického řešení lze uvést například odstranění současného složitého pákového mechanismu a zjednodušení brzdového mechanismu, dále přímý přenos síly bez mechanického tření a podstatné zvýšení citlivosti brzdy na požadavky řídicí jednotky. Důležité je zvýšení spolehlivosti při poruše systému, protože pružina působí přímo na brzdové obložení. Technické řešení rovněž umožňuje jemné regulace brzdné síly při přibrzďování během jízdy.

Píst hydraulického čerpadla je s výhodou ovládán prostřednictvím dvouramenné páky, jejíž druhé rameno přiléhá k výsuvnému jádru elektromagnetu. V alternativním provedení může být

- 1 CZ 12110 Ul píst hydraulického čerpadla přímo rozebíratelně spojen s výsuvným jádrem elektromagnetu, například formou tlačného rozebíratelného spoje vložením pevného spojovacího dílu.

K pístu hydraulického čerpadla může přiléhat aretovaný mechanismus pro vyvození tlaku pro nouzové odbrzdění. To je důležité například při výpadku elektrického proudu, kdy je nutno brzdový střadač, svazek pružin, nouzově odbrzdit.

K řídicí jednotce může být připojen snímač otáček brzděného prvku pro vyhodnocování jeho skluzu nebo smyku. V závislosti na zjištěném stavu se zvyšuje nebo snižuje síla elektromagnetu, to je mění se velikost elektrického proudu, protékajícího jeho vinutím. Zvyšuje se tím bezpečnost brzdového systému.

Zásadní rozdíl oproti stavu techniky je vtom, že u předloženého technického řešení je přítlačná síla na brzdové obložení přímo v brzdové jednotce a hydraulickým čerpadlem, které je poháněno elektromagnetem, se odbrzďuje.

Technické řešení má řadu výhod a přínosů pro uživatele. Je to zejména jednodušší a spolehlivější brzdový systém, kdy lze jednoduše převzít některé prvky, například brzdový kotouč a/nebo čelisti, ze stávajících konvenčních systémů. Rovněž úpravu štítu motoru lze provést přímo u uživatele. Výhodné je odstranění složitého pákového mechanického převodu, které přispívá společně se zjednodušením brzdové jednotky ke zlevnění celého systému. Jednodušší hydraulické ovládání brzdy podstatně snižuje náročnost servisních prací. Brzda se jednoduchým způsobem nastavuje podle brzdového požadavku tramvaje a lze ji použít iu podvozků s asynchronním motorem. Výhodou je také možnost využití nového systému při rozšiřování elektronického řízení tramvají.

Přehled obrázků na výkrese

Technické řešení bude dále vysvětleno pomocí připojeného výkresu a následného podrobného popisu příkladů konkrétního provedení. Na obrázku na výkrese je schematicky znázorněn příklad brzdového systému s kotoučovou elektrohydraulickou brzdou podle předloženého technického řešení.

Příklady provedení technického řešení

Kotoučová elektrohydraulická brzda sestává zvláštní brzdové jednotky, tvořené brzdovým střadačem i, sestávajícím ze soustavy talířových, případně vinutých, pružin 2, umístěné v pouzdru 3, které tvoří hydraulický válec s pístem 4, působícím na pružiny 2 proti směru jejich přítlačné síly. Pouzdro 3 se tedy skládá z části hydraulické, obsahující těsněný píst 4 s přítlačným čepem 5, tlačícím na brzdové obložení, a části mechanické s pružinami 2 a stavitelným šroubem pro základní nastavení odlehlosti brzdového obložení 6. Čep 5 doléhá tlakem pružin 2 na přiléhající stranu brzdového obložení 6. Prostřednictvím plovoucího třmenu, který není na obrázku zobrazen, se tato síla přenáší na protilehlé brzdové obložení 7 a v tomto stavu je kotouč 8 brzdy zabrzděn přímou silou pružin 2.

Zdrojem hydraulické kapaliny je jednočinné hydraulické čerpadlo 9, opatřené vyrovnávací nádržkou 12, sloužící k mírnému vyrovnávání objemu hydraulického okruhu vlivem jeho možných vnitřních netěsností, případně teplotních změn, jehož píst 10 je ovládán prostřednictvím dvouramenné páky 16 elektromagnetem U brzdíce. Druhé z ramen páky 16 přiléhá k výsuvnému jádru elektromagnetu JJ. V alternativním provedení může být píst 10 hydraulického čerpadla 9 přímo rozebíratelně spojen s výsuvným jádrem elektromagnetu 11, například formou tlačného rozebíratelného spoje vložením pevného spojovacího dílu. Tlaková kapalina z čerpadla 9 je přiváděna tlakovou hadicí 13 do hydraulické komory brzdového střadače L Vinutí elektromagnetu jj. brzdiče je elektricky napájeno proudem proměnné velikosti v závislosti na požadovaném režimu brzdění. Na výstupu hydraulického čerpadla 9 je uspořádán snímač 15 tlaku hydraulické kapaliny v uzavřeném hydraulickém okruhu, který je elektricky propojen

-2 CZ 12110 Ul s řídicí jednotkou 14 a vytváří pro tuto řídicí jednotku 14 signál zpětné vazby, K dalšímu vstupu řídicí jednotky 14 je připojen blok 17 brzdového požadavku. Alternativně může být k řídicí jednotce 14 připojen snímač otáček brzděného prvku, například kotouče 8 brzdy, kola, pojezdové nápravy, ozubeného kola na převodovce poháněného mechanismu a/nebo elektrického pohonu mechanismu. Takový snímač otáček umožňuje, že řídicí jednotka 14 je schopna vyhodnocovat skluz nebo smyk brzděného prvku a v závislosti na zjištěném stavu zvyšuje nebo snižuje sílu elektromagnetu 11. tedy mění velikost elektrického proudu, protékajícího jeho vinutím.

Trvalý stav kotoučové elektrohydraulické brzdy je zabrzděno. Je vyvolán přímým působením pružin 2, které přitlačují obložení 6, 7 na činnou plochu kotouče 8 brzdy. Pro případ jízdy vozidla, případně pohybu zvedacího mechanismu, je do řídicí jednotky Γ4 přiveden z bloku Γ7 brzdového požadavku příslušný povel k úplnému zdvihu elektromagnetu 11, vytvoření maximálního tlaku hydraulické kapaliny v hydraulickém čerpadle 9 a přenosu tohoto tlaku do hydraulické komory brzdového střadače L Přenesením tohoto tlaku do hydraulické komory brzdového střadače i dojde k odtlačení pružin 2 od činné plochy kotouče 8 brzdy a úplnému uvolnění brzdy.

V případě nouzového odbrzdění brzdy, kdy elektromagnet JT je mimo funkci, například při výpadku elektrického proudu, je nutno brzdový střadač i, svazek pružin 2, nouzově odbrzdit. Mechanicky, například prostřednictvím dvouramenné páky 16, se vyvodí prostřednictvím ručně aretovaného mechanismu nouzového odbrzdění tlak na píst JO hydraulického čerpadla 9. Následuje přenos tlaku do brzdového střadače 1 a odtlačení pružin 2 od kotouče 8 brzdy.

Průmyslová využitelnost

Toto technické řešení kotoučové elektrohydraulické brzdy je využitelné zejména pro kolejová vozidla, například vozy městské a příměstské dopravy, a pro zvedací zařízení, například výtahy, jeřáby a lanovky.

Claims (5)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Kotoučová brzda, zejména pro kolejová vozidla a zvedací zařízení, kde k činným plochám kotouče (8) brzdy přiléhá knim přitlačované brzdové obložení (6, 7), vyznačující se tím, že k brzdovému obložení (6, 7) je dotlačován činný prvek těsněného pístu (4) hydraulického válce, kjehož protilehlé straně doléhají pružiny (2), uspořádané společně s pístem (4) a čepem (5) hydraulického válce v pouzdru (3) brzdového střadače (1), kde vnitřní prostor tohoto pouzdra (3) pod pístem (4) je propojen s hydraulickým čerpadlem (9), jehož píst (10) je ovládán prostřednictvím elektromagnetu (11), jehož vinutí je připojeno k řídicí jednotce (14), ke které je současně připojen blok (17) brzdového požadavku a snímač (15) tlaku hydraulické kapaliny nad pístem (10) hydraulického čerpadla (9), přičemž tento hydraulický okruh je opatřen vyrovnávací nádržkou (12) hydraulického čerpadla (9).
2. 2. Kotoučová brzda podle nároku 1, vyznačující se tím, že píst (10) hydraulického čerpadla (9) je ovládán prostřednictvím dvouramenné páky (16), jejíž druhé rameno přiléhá k výsuvnému jádru elektromagnetu (11).
3. 3. Kotoučová brzda podle nároku 1, vyznačující se tím, že píst (10) hydraulického čerpadla (9) je přímo rozebíratelně spojen s výsuvným jádrem elektromagnetu (11).
4. 4. Kotoučová brzda podle některého z nároků laž3, vyznačující se tím, že k pístu (10) hydraulického čerpadla (9) přiléhá aretovaný mechanismus pro vyvození tlaku pro nouzové odbrzdění.

   -3 CZ 12110 Ul
5. 5. Kotoučová brzda podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že k řídicí jednotce (14) je připojen snímač otáček brzděného prvku pro vyhodnocování jeho skluzu nebo smyku.