тормозная система колесного транспортного средства

Формула изобретения

ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА КОЛЕСНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащая две колесные пары, каждая из которых снабжена зубчатым колесом, и кинематическую цепь, связывающую оба зубчатых колеса, отличающаяся тем, что кинематическая цепь выполнена в виде вала, на обоих концах которого жестко установлены зубчатые конические колеса, каждое из которых выполнено с возможностью взаимодействия с соответствующим зубчатым коническим колесом ближайшей к нему колесной пары, при этом зубчатые колеса на колесных осях расположены на середине этой оси, а зоны зацеплений обеих пар зубчатых колес расположены с одной стороны вала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортному машиностроению, конкретно к системам торможения движущегося колесного транспортного средства, и может найти применение на железнодорожном и автомобильном транспорте, где вопросы повышения эффективности торможения, т. е. сокращения величины тормозного пути, являются наиболее актуальными.

Известно, что величина тормозного пути движущегося с высокой скоростью колесного транспорта зависит от одновременного уменьшения скорости вращения всех колес при максимальном ускорении торможения, исключающим эффект проскальзывания. Задача сокращения тормозного пути наиважнейшая в обеспечении безопасности эксплуатации колесного транспорта. Для решения этой задачи используют различные тормозные системы: гидравлические, пневматические, электродинамические. Во всех известных тормозных системах тормозной эффект создается с помощью колодок, установленных на каждом колесе или оси колесной пары и снабженных индивидуальным приводом механизма торможения. Тормозная сила создается за счет прижатия тормозных колодок к вращающимся колесам, либо к вращающимся дискам колесных пар. Сокращение тормозного пути достигается регулировкой рычажно-тормозной передачи от тормозных цилиндров к колодкам, постоянным контролем за состоянием износа тормозных колодок и заменой износившихся элементов тормозной системы.

Общими недостатками упомянутых тормозных систем является неравномерное прижатие тормозных колодок, следствием чего является увеличение тормозного пути.

Причем выявлено, что с увеличением осности транспортного средства, неравномерность прижатия тормозных колодок резко увеличивается. К недостаткам вышеупомянутых тормозных систем относится также большая энергоемкость и конструктивная сложность тормозного оборудования.

Известен способ торможения на рельсовом транспорте, в котором описана тормозная система, включающая две пары колес, из которых в каждой колесной паре одно колесо снабжено зубчатым колесом, расположенным на одной стороне колесной пары, а над двумя упомянутыми зубчатыми колесами установлено третье зубчатое колесо с возможностью одновременного взаимодействия с этими зубчатыми колесами, при этом два зубчатых колеса, установленные в колесных парах имеют различное число зубьев. Эта тормозная система работает следующим образом.

Двум следующим друг за другом колесам придают разные скорости вращения посредством введения между зубчатыми колесами колесных пар третьего зубчатого колеса. При перетекании по рельсу колес с окружающими скоростями возникает "проскальзывание", а следовательно, тормозной эффект.

Недостатком такого известного технического решения является использование в качестве тормозного эффекта "проскальзывание" колес, что приводит к увеличению тормозного пути, а также при применении этой системы на многоосных колесных транспортных средствах создается неравномерный эффект торможения всех колес из-за наличия контакта дополнительного третьего зубчатого колеса с двумя парами колес, которое не позволяет использовать данную тормозную систему при большом расстоянии между осями колесных пар. Кроме того в тормозной системе отсутствует управляемость процессом торможения.

Известен способ торможения на рельсовом транспорте, в котором применена тормозная система, включающая две колесные пары, каждая из которых снабжена свободно вращающимися дисками вариаторов, соединенных с одной стороны зубчатыми колесами, а с другой стороны колесных пар соединенных с помощью фрикционных муфт с осями, причем между дисками вариаторов расположены ролики, соединенные гибкой тягой.

Тормозной эффект создается свободно установленными на осях дисками вариаторов и находящимися между ними поворотными роликами, позволяющие регулировать передаточное число, что приводит к вращению осей с разными окружными скоростями и возникновению тормозного усилия, пропорционального рассогласованию окружающих скоростей колес.

Это техническое решение выбирается в количестве прототипа, так оно решает аналогичную задачу, что и изобретение, и имеет с ним наибольшее число общих признаков.

Прототип устраняет ряд недостатков аналога, в частности, за счет установки в каждой колесной паре вариатора обеспечивается плавное изменение передаточного числа между колесными парами, чем достигается управляемость процессом торможения.

Недостатком этого технического решения является наличие эффекта торможения "скольжением" одной из колесных пар, который возникает при рассогласовании окружающих скоростей колес. Другим недостатком является малое расстояние между осями колес, где создается тормозной эффект, обусловленное введением между осями вариаторов.

Таким образом, существующий технический уровень характеризуется тормозными системами, в которых тормозной эффект создается введением дополнительных управляемых элементов, взаимодействующих с колесными парами, расположенными на близком расстоянии друг от друга. При этом каждая тормозная система пары колес имеет индивидуальный привод.

Кроме того, на существующем техническом уровне формируется тенденция тормозных систем, направленных на создание средств торможения одной пары колес.

Известный изобретательский уровень существующих изобретений высокий, так как известные рассмотренные технические решения, созданы путем введения управляемого элемента, создающего управляемый тормозной эффект, использованием геометрического эффекта в конструкции зубчатых колес и торможением только двух колес, расположенных на одной стороне пары колес.

Задачей изобретения является создание тормозной системы, которая обеспечивает сокращение тормозного пути транспортного средства путем остановки всех колес, в том числе нескольких колесных пар, расположенных друг от друга на большом расстоянии.

Поставленная задача решается тем, что в известной тормозной системе, включающей две колесные пары, каждая из которых снабжена зубчатым колесом и третий элемент, установленный с возможностью взаимодействия с упоминающимися зубчатыми колесами, третий элемент выполнен в виде вала, имеющего на каждом из своих торцов зубчатые колеса, и установленный между упомянутыми колесными парами с возможностью взаимодействия каждого зубчатого колеса торца вала с соответствующим зубчатым колесом колесной пары, которое установлено по центру оси колесной пары и соединено с ним неподвижно.

Такое новое техническое решение всей своей новой совокупностью существенных отличительных признаков позволяет создать тормозную систему, работающую на новом принципе действия, в частности, за счет создания при торможении эффекта скручивания вала и осей колесных пар.

Изобретение обладает высоким изобретательским уровнем, так как оно для специалиста средней квалификации логически не следует из известного технического уровня, а скорее противоречит сложившейся в нем тенденции развития тормозных систем, в которых эффект торможения достигается путем прижатия тормозных колодок и дисков к огpаниченному числу колес в паре колес и использованию эффекта проскальзывания.

В нашем случае эффект торможения создается более простой конструкцией тормозной системы и путем гашения энергии вращающихся колес транспортного средства в материале осей колес и вала, которые работают на скручивание.

На фиг. 1 изображена схема тормозной системы; на фиг. 2 принцип работы тормозной системы на двухосном транспортном средстве.

Тормозная система (фиг. 1) содержит колеса 1 и 2, образующие с осью 3 колесную пару, и колеса 4 и 5, образующую с осью 6 другую колесную пару, на которых жестко установлены зубчатые колеса 7 и 8. Имеется также свободно вращающийся вал 9, на торцах которого жестко закреплены зубчатые колеса 10 и 11, причем зубчатые колеса 7 и 8 установлены по центру своих осей колесных пар и неподвижно соединены с этими осями, т. е. зубчатые колеса 7 на оси 3, а зубчатые колеса 8 на оси 6.

Тормозная система работает следующим образом.

В процессе движения транспортного средства зубчатые колеса 10 и 11, расположенные на вале 9, не имеют зацепление с соответствующими зубчатыми колесами 7 и 8 жестко закрепленных на осях 3 и 6 колесных пар 1, 2 и 4, 5.

С момента начала торможения происходит плавное зацепление зубчатых колес 7 и 10 и 8 и 11, что может быть обеспечено, например, имеющейся между ними магнитной жидкости, плотность которой регулируется изменением магнитного поля. При этом происходит замыкание всех движущихся частей транспортного средства в единую кинематическую схему. Зубчатое колесо 7 (фиг. 2) своей набегающей стороной вращения обеспечивает передачу вращения валу 9 с одного его торца посредством зубчатого колеса 10 в одну сторону, тогда как зубчатое колесо 8 своей сбегающей стороной вращения передает валу 9 с другого его торца через зубчатое колесо 11 вращение в противоположную сторону. Таким образом вал 9 работает на скручивание, что резко сокращает тормозной путь транспортному средству. Причем неравномерность сцепления зубчатых колес 7, 10 и 8, 11 компенсируется свободновращающимся валом 9. Это позволяет регулировать тормозной момент между осями 3 и 6. Данная тормозная система может быть использована и на многоосных транспортных средствах за счет введения валов объединяющих все оси колесных пар в единую кинематическую схему, обеспечивающую торможение всех колес транспортного средства.

Использование изобретения взамен известных тормозных систем на колесном транспорте позволяет последним обеспечить сокращение тормозного пути, что крайне важно для безопасности их эксплуатации, особенно при наличии у них большого числа пар колес, например, у железнодорожной большегрузной платформы, у автопоезда. Это обеспечивается наличием вала с зубчатыми колесами на его торцах, которыми он взаимодействует с зубчатыми колесами, расположенными на осях колесных пар. При этом как сам вал, так и оси колесных пар в момент торможения работают на скручивание, чем достигается эффективность торможения транспортного средства.