CZ2010767A3

CZ2010767A3 - Brake unit

Info

Publication number: CZ2010767A3
Application number: CZ20100767A
Authority: CZ
Inventors: Sommer@Jirí
Original assignee: Dako-Cz, A.S.
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2010-10-21
Publication date: 2012-05-16
Also published as: CZ303187B6

Abstract

V telese (1) brzdové jednotky je posuvne usporádán tlacný element (8), pricemž tato jednotka zahrnuje ovládací pneumatický válec (2), pevne spojený s telesem (1) a opatrený prívodem (3) stlaceného vzduchu nad pracovní píst (4), posuvne uložený ve válci (2). K pracovnímu pístu (4) jsou pevne pripojeny dva klínové elementy (5), vybíhající každý po jedné strane tlacného elementu (8), kde tyto klínové elementy (5) se opírají o operné kladky (6), otocne uložené na cepech (7), pevne spojených s telesem (1). Klínové elementy (5) doléhají k tlacnému elementu (8) proti tlaku vratné pružiny (10) prostrednictvím otocných kladek (9), jejichž cepy jsou pripevneny k tlacnému elementu (8). Osa pneumatického válce (2) je šikmá vuci ose pohybu tlacného elementu (8), pricemž úhel .beta. mezi osou ovládacího pneumatického válce (2) a osou pohybu tlacného elementu (8) je, pri použití obloukové míry, o velikosti v podstate .beta. .2vlna. .pi./2 - .alfa., kde .alfa. je úhel klínu klínových elementu (5).A pressure element (8) is displaceably disposed in the body (1) of the brake unit, the unit comprising a pneumatic actuator (2) fixedly connected to the body (1) and provided with a compressed air inlet (3) above the working piston (4). placed in the cylinder (2). Two wedge elements (5) are fixedly connected to the working piston (4), projecting on one side of the pressure element (8), where the wedge elements (5) are supported on the support rollers (6) rotatably mounted on the flaps (7) , firmly attached to the body (1). The wedge elements (5) abut against the pressure element (8) against the pressure of the return spring (10) by means of rotary pulleys (9) whose pins are attached to the pressure element (8). The axis of the pneumatic cylinder (2) is oblique to the axis of movement of the pressure element (8), the angle .beta. between the axis of the actuating pneumatic cylinder (2) and the axis of movement of the pressure element (8), when using an arc measure, is substantially beta. .2vlna. .pi. / 2 - .alfa., where .alfa. is the wedge element wedge angle (5).

Description

Brzdová jednotkaBrake unit

Oblast technikyTechnical field

Předložený vynález se týká uspořádání brzdové jednotky kolejových vozidel, která je aktivována stlačeným vzduchem.The present invention relates to an arrangement of a brake unit of a rail vehicle which is activated by compressed air.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

K brzdění hnaných a hnacích kolejových vozidel se používají brzdové jednotky, zahrnující pneumatický válec a mechanismus pro zvětšení síly. Tyto jednotky mohou obsahovat samočinný stavěč odlehlosti brzdových elementů a mohou být rovněž doplněny pružinovou parkovací brzdou. Mohou působit přímo na brzdové špalíky, případně mohou být použity jako součást kotoučové brzdy. Příklady řešení takových jednotek byly popsány například v patentových dokumentech US 2913071, US 3430739, US 3995537, US 4319671, US 4337690, US 4467704, zveřejněné patentové přihlášce US 2010219028, EP 0585306, DE 2730959, DE 3146943, DE 3447005 a CA 1271794.Brake units comprising a pneumatic cylinder and a force-enhancing mechanism are used to brake the driven and driving rail vehicles. These units may comprise a self-adjusting brake element remotely and may also be supplemented by a spring-loaded parking brake. They can act directly on the brake blocks or can be used as part of a disc brake. Examples of solutions for such units have been described, for example, in US Patent Nos. 2913071, US 3430739, US 3995537, US 4319671, US 4337690, US 4467704;

Brzdová jednotka podle dokumentu US 3995537 zahrnuje mechanický převod s klínovým elementem, který se pohybuje kolmo na osu pohybu tlačného elementu. V důsledku rozkladu sil v kontaktu mezi klínovým elementem a kladkou, která je spojena s tlačným elementem, vzniká síla, která se přenáší do uložení tlačného elementu. Pokud je toto uložení třecí, znamená tato skutečnost snížení účinnosti mechanismu. Tato sílaje naznačena v přiloženém obr. 1 jako F_p a je určena plochou A pístu a jím vyvozovaným tlakem p při zanedbání třecích ztrát:The brake unit according to US 3995537 comprises a mechanical transmission with a wedge element that moves perpendicular to the axis of movement of the push element. Due to the decomposition of the forces in contact between the wedge element and the roller which is connected to the push element, a force is generated which is transmitted to the bearing of the push element. If the bearing is frictional, this means a reduction in the efficiency of the mechanism. This force is indicated in the enclosed Fig. 1 as F _p and is determined by the area A of the piston and the pressure p exerted by it when neglecting the frictional losses:

F_p=A_P (1)F _p = A _P

Dokument US 4337690 představuje brzdovou jednotku, vycházející z řešení podle dokumentu US 3995537, která zahrnuje zdokonalení v tom, že plocha klínu má proměnný úhel sklonu a je tak možno překonat odlehlost brzdových elementů větší rychlostí při menší spotřebě vzduchu. Současně při stejném zdvihu tlačného elementu postačuje menší zdvih pístu, což vede k dosažení menších rozměrů celé jednotky.US 4337690 discloses a braking unit based on the solution of US 3995537, which includes improvements in that the wedge surface has a variable inclination angle and can thus overcome the remoteness of the brake elements at a higher speed with less air consumption. At the same time, with the same stroke of the pushing element, a smaller piston stroke is sufficient, resulting in smaller dimensions of the entire unit.

Dokument US 2010219028 představuje další zdokonalení brzdové jednotky podle citovaného dokumentu US 3995537. Toto zdokonalení mimo jiné spočívá v tom, že složka síly působící na tlačný element ve směru kolmém na pohyb tlačného elementu je zachycena pomocí kladek, které mohou být uloženy na valivých ložiscích, čímž je možno zvýšit účinnost jednotky.US 2010219028 represents a further improvement of the brake unit according to US 3995537. This improvement inter alia consists in that the force component acting on the pushing element in a direction perpendicular to the movement of the pushing element is absorbed by rollers which can be supported on rolling bearings, thereby the efficiency of the unit can be increased.

I ( ιI (ι

Dokumenty EP 0585306, DE 2730959 a US 4467704 představují řešení, zahrnující mechanismus s pákou a vačkou. Dokument DE 2730959 navíc uvádí ještě několikEP 0585306, DE 2730959 and US 4467704 disclose a solution comprising a lever and cam mechanism. Furthermore, DE 2730959 mentions several

mechanismus s klínem.wedge mechanism.

Brzdová jednotka podle dokumentu CA 1271794 zahrnuje mechanický převod pro zvýšení síly válce s lomenou pákou. Jednotka v sobě integruje zároveň pružinovou parkovací brzdu. Použitý mechanismus neumožňuje jednoduchou přestavbu pro změnu převodového poměru.The brake unit according to document CA 1271794 includes a mechanical transmission for increasing the force of the knuckle cylinder. The unit also integrates a spring-loaded parking brake. The mechanism used does not allow a simple conversion to change the gear ratio.

Jednotka podle dokumentu US 4319671 využívá pro zvětšení síly hydraulického převodu zároveň hydraulický obvod zajišťuje regulaci požadované odlehlosti brzdových elementů. Nevýhodou je použití hydraulického obvodu s možností úniku hydraulické kapaliny v případě netěsnosti, takže hrozí kontaminace životního prostředí. Jednotka podle dokumentu DE 3447005 zahrnuje hřebenový převod a vačkový mechanismus. Jedná se o poměrné výrobně složitý systém Jednotka podle dokumentu DE 3146943 využívá pro zvětšení síly pístu mechanismy» dvojzvratnou pákou. Jednotka vychází poměrně rozměrná oproti jednotkám s klínovým převodem.The unit according to US 4319671 also uses the hydraulic circuit to increase the required brake element clearance to increase the power of the hydraulic transmission. The disadvantage is the use of a hydraulic circuit with the possibility of hydraulic fluid leakage in case of leakage, so there is a risk of environmental contamination. The unit according to DE 3447005 comprises a rack and a cam mechanism. This is a relatively complex production system The unit according to DE 3146943 uses double-reversible lever mechanisms to increase the piston force. The unit is relatively large compared to wedge drives.

Brzdová jednotka podle dokumentu US 2913071 obsahuje mechanismus páky a výstředníke^ je poměrně složitá ve srovnání s jednotkou s klíny. Jednotka podle dokumentu US 3430739 je velmi podobná citovanému řešení podle DE 3146943, avšak využívá jednozvratnou páku a je rozměrnější v porovnání s jednotkou s klíny.The brake unit of US 2913071 comprises a lever mechanism and the eccentric is relatively complex compared to the wedge unit. The unit of US 3430739 is very similar to the cited solution of DE 3146943, but uses a one-way lever and is larger than the wedge unit.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Předmětem tohoto vynálezu je brzdová jednotka kolejových, zejména železničních vozidel, v jejímž tělese je posuvně uspořádán tlačný elementysterá zahrnuje ovládací pneumatický válec, pevně spojený s tělesem a opatřený přívodem stlačeného vzduchu nad pracovní píst, posuvně uložený ve válci. K pracovnímu pístu jsou pevně připojeny dva klínové elementy, vybíhající každý po jedné straně tlačného elementu, které se opírají o opěrné kladky, otočně uložené na čepech, pevně spojených s tělesem. Klínové elementy doléhajj k tlačnému elementu proti tlaku vratné pružiny prostřednictvím otočných kladek, jejictrcepy jsou připevněny k tlačnému elementu. Podstafskvýríáfezu spočívá v tom, že osa pneumatického válce je šikmá vůči ose pohybu tlačného elementu, přičemž úhel β mezi osou ovládacího pneumatického válce a osou pohybu tlačného elementu je, při použití obloukové míry, o velikosti v podstatě β * π/2- a, kde oje úhel klínu klínových elementů.It is an object of the present invention to provide a braking unit for rail vehicles, in particular rail vehicles, in which a thrust element is displaceably disposed including a pneumatic actuating cylinder fixedly coupled to the housing and having a compressed air supply above the working piston displaceably mounted within the cylinder. Two wedge elements are fixedly connected to the working piston, each extending on one side of the thrust element and supported on supporting rollers rotatably mounted on pins fixedly connected to the body. The wedge elements abut against the pressure element against the pressure of the return spring by means of the rotary rollers, its forces are fixed to the pressure element. The axis of the pneumatic cylinder is inclined relative to the axis of movement of the thrust element, wherein the angle β between the axis of the control pneumatic cylinder and the axis of movement of the thrust element is substantially β * π / 2- a where drawbar angle of wedge elements.

i ti t

Úhel a klínu klínových elementů může být s výhodou v rozsahu od 8 do 30° a úhel β mezi osobou ovládacího pneumatického válce a osou pohybu tlačného elementu v rozsahu od 60 do 82°.The wedge angle α can preferably be in the range of 8 to 30 ° and the angle β between the actuator of the pneumatic cylinder and the axis of movement of the thrust element in the range of 60 to 82 °.

Pracovní píst je zde spojen s klínovými elementy podobně jako v brzdové jednotce podle dokumentu US 3995537, avšak ke zvýšení účinnosti nejsou použity kladky, jako je tomu v případě řešení popsaného v dokumentu US 2010219028, ale směr pohybu pístu je změněn, takže není přibližně kolmý k ose pohybu tlačného elementu, ale osa pohybu pracovního pístu a osa pohybu tlačného elementu mezi sebou svírají úhel β, jak je naznačeno na obr,2. Čím je menší úhel β, tím je také menší složka síly působící na tlačný element, pokud je dosaženo podmínky:The working piston is here connected to the wedge elements similarly to the brake unit of US 3995537, but the pulleys are not used to increase efficiency, as in the solution described in US 2010219028, but the direction of movement of the piston is changed so that it is not approximately perpendicular to the axis of movement of the thrust element, but the axis of movement of the working piston and the axis of movement of the thrust element form an angle β therebetween as shown in Fig. 2. The smaller the angle β, the smaller the force component acting on the compression element, if the condition is:

(2)(2)

Pokud je tedy těleso brzdové jednotky zhotoveno tak, že osa ovládacího pneumatického válce je ve vhodném sklonu vzhledem k ose pohybu pracovního pístu, který je zhruba:Thus, if the body of the brake unit is constructed such that the axis of the control pneumatic cylinder is at a suitable inclination relative to the axis of movement of the working piston, which is roughly:

(3) potom je složka síly působící kolmo na osu pohybu tlačného elementu natolik malá, že je možno dosáhnout srovnatelné účinnosti jako u brzdové jednotky popsané v dokumentu US 2010219028, přičemž kladky na valivých ložiscích pro zachycení síly kolmé na osu pohybu tlačného elementu není vůbec nutno použít, což představuje zjednodušení konstrukce. Výhodou je dále skutečnost, že jsou eliminovány i podpěrné plochy těchto kladek, které nutně vyžadují přesnou výrobu. Tím, že se odstraňuje valivý odpor mezi podpěrnou plochou a kladkou a rovněž valivý odpor pří otáčení těchto kladek na čepech, zvyšuje se účinnost brzdové jednotky.(3) the force component perpendicular to the axis of movement of the thrust element is then small enough to achieve comparable efficiency to that of the brake unit described in US 2010219028, with rollers on rolling bearings not absorbing force perpendicular to the axis of movement of the thrust element use, which represents simplification of construction. Another advantage is the fact that the supporting surfaces of these pulleys, which necessitate precise production, are also eliminated. By eliminating the rolling resistance between the support surface and the pulley as well as the rolling resistance when the pulleys rotate on the pins, the efficiency of the brake unit is increased.

Klínové elementy mohou být ve své části na vzdáleném konci od pístu v oblasti otočných kladek, který je přivrácen k těmto otočným kladkám, zakončeny tvarováním do oblouku. Alternativně mohou být klínové elementy uspořádány tak, že klíny klínových elementů mají v Části úhel a a v další části úhel a', přičemž úhel a' klínu klínových elementů je v jejich části na vzdáleném konci od pístu v oblasti otočných kladek, který je přivrácen k těmto otočným kladkám, a je větší než úhel a klínu klínových elementů v jejich zbývající části.The wedge elements may be terminated in an arc-shaped manner at their distal end from the piston in the region of the rotary pulleys facing the rotary pulleys. Alternatively, the wedge elements may be arranged such that the wedge element wedges have an angle a and in another part an angle α ', wherein the wedge element wedge angle α' is at a distal end thereof at a distal end from the piston in the region of the rotary pulleys and greater than the angle α of the wedge elements in their remaining part.

Další možné provedení klínových elementů spočívá v tom, že jsou ve své části na vzdáleném konci od pracovního pístu v oblasti otočných kladek, který je přivrácen k těmto otočným kladkám, zakončeny tvarováním do oblouku, přičemž tento oblouk přechází ve směru k pracovnímu pístu do úhlu a' klínu klínových elementů, který je větší než úhel a klínu klínových elementů v jejich zbývající části. Tyto úpravy koncových částí klínových elementů, které jsou v kontaktu s kladnou tlačného elementu na začátku jeho zdvihu, zajišťují posuv tlačného elementu před dosažením pracovní polohy. Jsou výhodné v případech, kdy je zapotřebí překonat větší odlehlost brzdových elementů jednotky, například obložení brzdy nebo brzdových špalků.A further possible embodiment of the wedge elements is that they are in their part at the distal end of the working piston in the region of the rotating pulleys facing the rotating pulleys, ending in an arc shape, which arc passes in an angle to the working piston. a wedge of wedge elements that is larger than the angle a of the wedge elements in their remaining part. These modifications of the end portions of the wedge elements, which are in contact with the positive push element at the beginning of its stroke, ensure the displacement of the push element before reaching the working position. They are advantageous in cases where it is necessary to overcome a greater remoteness of the brake elements of the unit, for example brake linings or brake blocks.

Ovládací pneumatický válec v jednom z možných provedení brzdové jednotky tvoří s tělesem brzdové jednotky jediný integrální celek. V dalším možném provedení je ovládací pneumatický válec k tělesu brzdové jednotky připevněn rozebíratelně tak, že plášť ovládacího pneumatického válce je k tělesu těsněné upevněn prostřednictvím svorníků s maticemi, kde svorníky procházejí víkem pneumatického válce, ve kterém je uspořádán přívod stlačeného vzduchu nad pracovní píst. Rozebíratelným připevněním pláště ovládacího pneumatického válce k tělesu brzdové jednotky je možno podle požadované brzdné síly jednotky přizpůsobit úhel sklonu tohoto válce. Zjednodušuje se a zlevňuje výroba brzdové jednotky, protože různého úhlu sklonu válce lze dosáhnout obrobením pouze dosedací plochy na tělese brzdové jednotky, přitom se nemění ani plášť ovládacího pneumatického válce, ani polotovar tělesa brzdové jednotky. Délka pláště ovládacího pneumatického válce může být proměnná, podle požadovaného zdvihu brzdové jednotky.The actuating pneumatic cylinder in one embodiment of the brake unit forms a single integral unit with the brake unit body. In another possible embodiment, the actuating pneumatic cylinder is detachably attached to the brake unit body such that the actuating pneumatic cylinder housing is sealed to the housing by means of bolts with nuts where the bolts extend through the lid of the pneumatic cylinder in which the compressed air supply is arranged over the working piston. By detachably attaching the control pneumatic cylinder housing to the body of the brake unit, the inclination angle of the cylinder can be adapted to the desired braking force of the unit. The production of the brake unit is simplified and cheaper since different angles of inclination of the cylinder can be achieved by machining only the bearing surface on the brake unit body, while neither the control pneumatic cylinder housing nor the brake unit body blank are changed. The length of the control pneumatic cylinder housing may be variable, depending on the desired stroke of the brake unit.

Tlačný element brzdové jednotky může být tvořen trubkou, ve které je situován stavěč odlehlosti brzdy.The pushing element of the brake unit may be formed by a tube in which the brake backward adjuster is situated.

Tlačný element brzdové jednotky může být opatřen osazením pro záběr s hřídelí ruční brzdy. Brzdová jednotka může být rovněž opatřena pružinovou parkovací brzdou, jejíž těleso je připevněno k ovládacímu pneumatickému válci, přičemž vřeteno pružinové parkovací brzdy, které je spojeno s pístem této pružinové parkovací brzdy, zatíženým z opačné strany pružinou, spolupracuje s pracovním pístem ovládacího pneumatického válce brzdové jednotky. Toto uspořádání umožňuje brzdění silou pružiny, která je přenášena vřetenem pružinové parkovací brzdy na pracovní píst, což je známo ze spisu CZ-U-20772.The thrust element of the brake unit may be provided with a shoulder to engage the parking brake shaft. The brake unit may also be provided with a spring parking brake, the body of which is attached to the actuating pneumatic cylinder, the spring parking brake spindle connected to the spring-loaded piston of the spring parking brake cooperating with the working piston of the actuating pneumatic cylinder of the brake unit. . This arrangement allows braking by the force of the spring which is transmitted by the spring of the spring parking brake to the working piston, as is known from CZ-U-20772.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Na obr.1 je schematicky zobrazeno současné provedení brzdové jednotky podle dokumentu US 3995537 s mechanickým převodem pomocí klínů. Je zde znázorněna síla Fk ve styku mezi klínovým elementem a kladkou, která je spojena s tlačným elementem, která se rozkládá na složku Fv, která působí ve směru pohybu tlačného elementu, která může být využita pro brzdění, a složku Fp, která je kolmá na osu pohybu tlačného elementu, kterou je nutno nějakým způsobem přenést do tělesa jednotky. Toho je u jednotky popsané v dokumentu US2010219028 dosaženo pomocí kladek spojených s tlačným elementem a uložených na valivých ložiscích.Figure 1 schematically illustrates a current embodiment of a brake unit according to US 3995537 with a mechanical wedge transmission. There is shown the force Fk in contact between the wedge element and the pulley, which is connected to a thrust element which extends into a component Fv acting in the direction of movement of the thrust element which can be used for braking and a component Fp that is perpendicular to the axis of movement of the thrust element, which must be transferred in some way to the unit body. This is achieved in the unit described in US2010219028 by means of rollers connected to a thrust element and mounted on rolling bearings.

jj

Na obr.2 je schematicky znázorněn rozklad sil ve styku mezi klínových elementem a kladkou A tlačného elementu, která je spojena s tlačným elementem podle tohoto vynálezu.FIG. 2 schematically illustrates the distribution of forces in contact between the wedge element and the pulley A of the thrust element which is connected to the thrust element according to the invention.

Na obr.3 je schematicky znázorněn příklad brzdové jednotky podle předloženého vynálezu s mechanickým převodem pomocí klínů, přičemž osa ovládacího pneumatického válce je vůči ose pohybu tlačného elementu skloněna o úhel β. Zmenšením úhlu β se zmenšuje složka síly působící na tlačný element ve směru kolmo na osu jeho pohybu. Tato síla je menší než v případě brzdné jednotky podle stávajícího stavu techniky podle obr.1 a při správné volbě, která je dána vztahem (3), může tato síla klesnout až k nule.FIG. 3 schematically shows an example of a brake unit according to the present invention with a mechanical wedge transmission, wherein the axis of the actuating pneumatic cylinder is inclined by an angle β relative to the axis of movement of the thrust element. Reducing the angle β reduces the force component acting on the pusher in a direction perpendicular to its axis of movement. This force is less than that of the prior art braking unit of FIG. 1, and with the correct choice given by (3), this force may drop to zero.

Na obr‘4 je v axonometrickém pohledu znázorněn příklad provedení brzdové jednotky podle tohoto vynálezu. Na obr.5 je schematicky zobrazena brzdová jednotka podle předloženého v * vynálezu, doplněná o pružinovou parkovací brzdu. Na obr.6 jsou zobrazeny různé varianty zakončení klínů klínových elementů podle tohoto vynálezu, a to v jejich části na vzdáleném konci od pracovního pístu v oblasti otočných kladek tlačného elementu, která jsou přivrácena k těmto otočným kladkám,Fig. 4 is a perspective view of an exemplary embodiment of a brake unit according to the present invention. FIG. 5 is a schematic illustration of a brake unit according to the present invention supplemented with a spring parking brake. Fig. 6 shows various variants of the wedge endings of the wedge elements according to the invention, in their part at the distal end of the working piston in the region of the rotating pulleys of the thrust element facing the rotary pulleys,

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Brzdoyá jednota je tvořena tělesem 1, jehož integrální součástí je ovládací pneumatický válec /{Syúbr.3| Do tohoto pneumatického válce 2 je přiváděn stlačený vzduch přívodem 3, jestliže existuje požadavek na brzdění. Stlačený vzduch uvádí do pohybu pracovní píst 4, s nímž jsou spojeny dva klínové elementy 5, vybíhající každý po jedné straně posuvného tlačného elementu 8. Klínové elementy 5 jsou podpírány opěrnými kladkami 6, které jsou otočně uloženy na čepech 7 opěrných kladek 6, pevně spojených s tělesem 1 brzdové jednotky. Klínové elementy 5 při pohybu s pracovním pístem 4 uvádí do pohybu tlačný element 8, na kterém jsou otočně upevněny kladky 9 tlačného elementu 8, které jsou ve styku s přivrácenou tvarovanou plochou klínových elementů 5. Pokud pomine požadavek na brzdění, je přívodem 3 z pneumatického válce 2 odvětrán stlačený vzduch, načež je pomocí vratné pružiny 10, situované na tlačném elementu 8 mezi stěnou tělesa 1 a osazením tlačného elementu 8, zajištěn návrat tlačného elementu 8 a pracovního pístu 4 s klínovými elementy 5 do výchozí polohy. V případě, že je požadavek, aby brzdová jednotka umožňovala ruční brzdění, je v tělese 1 otočně uložena hřídel 11 ruční brzdy a zároveň je na tlačném elementu 8 vytvořeno osazení 12. Natáčením hřídele 11 ruční brzdy, které může být realizováno pomocí táhla a páky tla, dochází k posouvání tlačného elementu 8 a tím je umožněno ruční brzdění. Uvnitř trubky tlačného elementu 8 může být zabudován stavěč odlehlosti brzdové zdrže, popsaný např. v dokumentu CZ 280439. Klínové elementy 5 mohou být rovněž upraveny podle dokumentu US 4337690.The brake unit consists of a body 1, the integral part of which is a pneumatic actuating cylinder / {Symb Compressed air is supplied to this pneumatic cylinder 2 via inlet 3 if there is a requirement for braking. The compressed air actuates the working piston 4 with which two wedge elements 5 are connected, extending on one side of the sliding thrust element 8. The wedge elements 5 are supported by support rollers 6, which are rotatably supported on pins 7 of support rollers 6 fixedly connected with brake unit body 1. The wedge elements 5, when moving with the working piston 4, actuates a thrust element 8, on which the pulleys 9 of the thrust element 8 are rotatably mounted, which contact the inverted shaped surface of the wedge elements 5. The compressed air is vented by means of a return spring 10 situated on the pressure element 8 between the wall of the body 1 and the shoulder of the pressure element 8 to return the pressure element 8 and the working piston 4 with the wedge elements 5 to the initial position. If the braking unit is required to allow manual braking, the housing 1 is rotatably mounted in the handbrake shaft 11 and at the same time a shoulder 12 is formed on the thrust element 8. By rotating the handbrake shaft 11, which can be realized by means of a rod and pressure lever , the pressure element 8 is displaced, thereby allowing manual braking. Inside the tube of the pressure element 8, a brake pad distance adjuster can be incorporated, as described, for example, in CZ 280439. The wedge elements 5 can also be adapted according to US 4337690.

V provedení tohoto vynálezu podle obr.4 není plášť ovládacího pneumatického válce 2 součástí tělesa 1 brzdové jednotky. Toto provedení umožňuje, že vybrání v tělese 1 pro uložení pláště pneumatického válce 2 může být obrobeno s různým sklonem osy válce 2 vzhledem k ose pohybu tlačného elementu 8 podle požadovaného převodového poměru. U provedení podle obr.j4 je plášť pneumatického válce 2 upevněn mezi tělesem 1 brzdové jednotky a víkem 13, které je přitahováno k tělesu 1 pomocí svorníků 14 s maticemi 15. Součástí víka 13 je přívod 3 stlačeného vzduchu nad pracovní píst 4 ovládacího pneumatického válce 2. V tomto provedení je rovněž použita páka 11a ruční brzdy, která je spojena s hřídelí 11 ruční brzdy, znázorněné v řezu na obr.3.In the embodiment of the present invention of FIG. 4, the housing of the control pneumatic cylinder 2 is not part of the body 1 of the brake unit. This embodiment allows that the recess in the housing 1 for housing the pneumatic cylinder 2 can be machined with a different inclination of the axis of the cylinder 2 with respect to the axis of movement of the pushing element 8 according to the desired transmission ratio. In the embodiment of FIG. 4, the housing of the pneumatic cylinder 2 is mounted between the brake unit body 1 and the cover 13, which is attracted to the body 1 by bolts 14 with nuts 15. The cover 13 has a compressed air supply 3 above the working piston 4 In this embodiment, a hand brake lever 11a is also used which is coupled to the hand brake shaft 11 shown in section in FIG.

-š-with

Souvislost úhlu a klínu klínových elementů 5 a úhlu β sklonu ovládacího pneumatického válce 2 s požadovanou hodnotou převodu je následující.The relationship of the angle and wedge of the wedge elements 5 and the inclination angle β of the actuating pneumatic cylinder 2 with the desired transmission value is as follows.

Požadovaný převod brzdové jednotky je poměr síly F_v na tlačném elementu 8 a síly F_p na pracovním pístu 4 ovládacího pneumatického válce 2. Za předpokladu, že brzdová jednotka má účinnost ξ ( < 1 ), je možné odvodit vztah:The required transmission of the brake unit is the ratio of the force F _v on the thrust element 8 and the force F _p on the working piston 4 of the actuating pneumatic cylinder 2. Assuming that the braking unit has an efficiency ξ (<1), it is possible to derive the relation:

F, sin(a + fi)F, sin (a + fi)

F_p sináF _p siná

Složka síly, působící na tlačný element 8 kolmo na jeho osu, je, pokud zanedbáme ztráty v mechanismu způsobené odporem kladek proti otáčení na čepech a valivým odporem vnějšího povrchu kladek vůči plochám klínu, dána vztahem:The component of the force acting on the pusher element 8 perpendicular to its axis, if we neglect the mechanism losses caused by the resistance of the pulleys to rotation on the pins and the rolling resistance of the outer surface of the pulleys to the wedge surfaces, is given by:

cos(7z + /?) pcos (7z + /?) p

sin a (5)sin and (5)

Tato síla se tedy blíží nule, pokud což platí pro cos(a + β} 0,So this force is close to zero if that is true for cos (a + β} 0,

Pokud zvolíme, že součet úhlů a + β bude právě roven pravému úhlu (π/2):If we choose that the sum of the angles a + β is just equal to the right angle (π / 2):

·* 7 *· * 7 *

Γ> ^π<Χ + β = ^’ bude pro převod brzdové jednotky platit:Γ> ^π <Χ + β = ^ 'the following applies to the conversion of the brake unit:

Λ. _c 1 F_p ^ς siná' (6) (7)Λ. _c 1 F _p ^ς sina (6) (7)

V praxi nebude mít nikdy smysl převod menši než 1 a nelze očekávat, že by mohlo mit smysl vyžadovat převod větší než 10. Praktický rozsah je v rozsahu od 2 do 7.In practice, a conversion of less than 1 will never make sense, and it cannot be expected that it would make sense to require a conversion of more than 10. The practical range is from 2 to 7.

Pro převod o velikosti 2 vychází z rovnice (7) při zanedbáni vlivu účinnosti úhel klinu ^F _P 1 sin a = -t- = F_v iFor the magnitude 2, the wedge angle ^F _P 1 sin a = -t- = F _v i

a = 30°, a pro úhel sklonu osy ovládacího pneumatického válce 2 vychází:a = 30 °, and for the angle of inclination of the axis of the control pneumatic cylinder 2 is:

β = 90°-30° = 60°.β = 90 ° -30 ° = 60 °.

Pro převod o velikosti 7 podobně dostaneme:Similarly, for a size 7 conversion we get:

- => a = 8,21°, a pro úhel sklonu osy ovládacího pneumatického válce 2 vychází:- => a = 8,21 °, and for the angle of inclination of the axis of the actuating pneumatic cylinder 2 is:

/? = 90°-8,21° = 81,79°./? = 90 ° -8.21 ° = 81.79 °.

Z uvedeného vyplývá, že prakticky se úhel klínu a bude pohybovat v mezích přibližně od 8° do 30° a úhel β mezi osou ovládacího pneumatického válce 2 a osou pohybu tlačného elementu 8 bude v mezích cca od 60° do 82° a zároveň součet úhlů a a β by se neměl podstatně odlišovat od 90°, aby složka síly působící kolmo na osu pohybu tlačného elementu 8 nebyla velká.It follows that practically the wedge angle α will be within the range of approximately 8 ° to 30 ° and the angle β between the axis of the control pneumatic cylinder 2 and the axis of movement of the thrust element 8 will be between approximately 60 ° and 82 °. a and β should not differ substantially from 90 ° so that the force component acting perpendicular to the axis of movement of the pushing element 8 is not large.

Na obr.5 je schematicky zobrazena brzdová jednotka podle tohoto vynálezu s pružinovou parkovací brzdou. Při použití pružinové parkovací brzdy je v klidovém stavu brzdová jednotka zabrzděna. K tělesu 1 brzdové jednotky je připojeno těleso 19 pružinové parkovací brzdy, například pomocí šroubů nebo jiných spojovacích prvků, případně může být alternativně integrální součástí tělesa 1_ brzdové jednotky. Těleso 19 pružinové parkovací brzdy obsahuje válec 14 pružinové parkovací brzdy, jehož vnitřní průměr může být stejný, větší, anebo menší ve srovnání s vnitřním průměrem ovládacího pneumatického válce 2 podle toho, jak velká je požadovaná síla při provozním brzdění a při brzdění odstaveného kolejového vozidla. Ve válci 14 pružinové parkovací brzdy je posuvně uložen píst 16 pružinové parkovací brzdy, který je vhodným způsobem vůči vnitřnímu povrchu válce 14* pružinové parkovací brzdy utěsněn, například pryžovou nebo polyuretanovou manžetou. K pístu 16 pružinové parkovací brzdy doléhá tlačná pružina 17 pružinové parkovací brzdy. Alternativně může být použito většího počtu pružin této pružinové parkovací brzdy. Píst 16Figure 5 schematically illustrates a brake unit according to the present invention with a spring parking brake. When the spring-loaded parking brake is applied, the brake unit is braked in the idle state. A spring parking brake body 19 is connected to the brake unit body 1, for example by means of screws or other fasteners, or alternatively it may alternatively be an integral part of the brake unit body 7. The spring parking brake body 19 comprises a spring parking brake cylinder 14 the inside diameter of which may be the same, greater or less than the inside diameter of the control pneumatic cylinder 2, depending on how much force is required during service braking and when the wagon is parked. A spring parking brake piston 16 is displaceably mounted in the spring parking brake cylinder 14, which is sealed to the inner surface of the spring parking brake cylinder 14 *, for example with a rubber or polyurethane sleeve, in a suitable manner. A spring-loaded parking brake pressure spring 17 abuts the spring-loaded parking brake piston. Alternatively, a plurality of springs of this spring parking brake may be used. Piston 16

I i >I i>

*** pružinové parkovací brzdy je spojen s vřetenem 18. Síla tlačné pružiny 17 pružinové parkovací brzdy je přenášena přes píst 16 pružinové parkovací brzdy a vřeteno 18 na pracovní píst 4 ovládacího pneumatického válce 2 a tím i na klínové elementy 5, které jsou s tímto pracovním pístem 4 spojeny. Klínové elementy 5 potom působí pomocí kladek 9 tlačného elementu na tlačný element 8. Síla působící na tlačný element 8 potom zajišťuje přitisknutí brzdného elementu, kterým může být brzdný špalík nebo brzdové obložení, k povrchu nákolku nebo k povrchu brzdového kotouče. Pokud je brzdová jednotka doplněna o pružinovou parkovací brzdu, není zpravidla současně vybavena ruční brzdou.*** the spring-loaded parking brake is connected to the spindle 18. The spring-spring pressure 17 of the spring-loaded parking brake is transmitted through the spring-loaded parking brake piston 16 and the spindle 18 to the working piston 4 of the actuating pneumatic cylinder 2 and thereby to the wedge elements 5. the working piston 4. The wedge elements 5 then exert a force on the thrust element 8 by means of the thrust element rollers 9. The force exerted on the thrust element 8 then forces the braking element, which may be a brake block or brake lining, against the surface of the wheel or the brake disc. If the brake unit is fitted with a spring-loaded parking brake, it is not normally equipped with a parking brake at the same time.

Jestliže má být uvedena do činnosti provozní brzda jednotky vybavené pružinovou parkovací brzdou, musí být nejprve přiveden tlakový vzduch přes přívod IS^tlakového vzduchu do válce 14^pružinové parkovací brzdy. Působením tlaku tohoto vzduchu na píst 16 pružinové parkovací brzdy dojde ke stlačení tlačné pružiny 17 pružinové parkovací brzdy. Vratná pružina 10 brzdové jednotky působením na klínové elementy 5 zatlačí pracovní píst 4 ovládacího pneumatického válce 2 do své výchozí polohy. Tím dojde k oddálení brzdného elementu od povrchu nákolku nebo brzdového kotouče. Dokud je stlačeným vzduchem ve válci 14 pružinové parkovací brzdy stlačena pružina 17 pružinové parkovací brzdy prostřednictvím pístu 16 pružinové parkovací brzdy, čímž je zasunuto vřeteno 18 pružinové parkovací brzdy, může brzdová jednotka pracovat zcela stejně jako v provedení bez pružinové parkovací brzdy. Pružinová parkovací brzda může být dále opatřena systémem nouzového odbrzdění, popsaného například v dokumentu CZ-U-20772.If the service brake of the spring-loaded parking brake unit is to be actuated, the compressed air must first be supplied via the compressed air supply IS4 to the spring-parking brake cylinder 14. Applying this air pressure to the spring parking brake piston 16 compresses the spring parking brake compression spring 17. The brake unit return spring 10, acting on the wedge elements 5, pushes the working piston 4 of the actuating pneumatic cylinder 2 into its initial position. This moves the brake element away from the surface of the wheel or brake disc. As long as the spring parking brake spring 17 is compressed by the compressed air in the spring parking brake cylinder 14 by the spring parking brake piston 16, thereby inserting the spring parking brake spindle 18, the brake unit can operate in exactly the same way as in the embodiment without the spring parking brake. The spring parking brake may further be provided with an emergency release system as described, for example, in CZ-U-20772.

Zakončení klínů v brzdové jednotce podle tohoto vynálezu je možno upravit tak, jak je naznačeno na obrJ5, přičemž možná úprava označená jako „Varianta Γ odpovídá provedení popsanému v dokumentu US 4337690, úprava označená jako „Varianta 3“ odpovídá provedení popsanému v dokumentu DE 2653320. Obě tyto dříve navržené úpravy je možno s výhodou využít v brzdové jednotce podle tohoto vynálezu, ve které se pracovní píst 4 s klínovými elementy 5 pohybuje šikmo vzhledem k ose pohybu tlačného elementu 8. Je možné také provedení označené jako „Varianta 2“, které je kombinací obou provedení „Varianta Γ a „Varianta 3 “. Varianta „Bez úpravy“ zobrazuje známé konvenční provedení klínu. Část pohybu tlačného elementu 8|e využita pouze pro překonání vzdálenosti mezi výchozí polohou brzdného elementu_T(5rzdového špalíku nebo brzdového objožení^a polohou, kdy dojde ke kontaktu mezi brzdným elementem a třecím povrcherrt (nákolkem nebo povrchem brzdového kotouče^ Při překonávání této vzdálenosti musí jednotka působit pouze silou nutnou k překonání pasivních odporů, která je zpravidla mnohem nižší než síla nutná k vlastnímu brzdění. Proto v rozsahu tohoto pohybu není nutné, aby mechanismus měl tak velký převod ke zvětšení síly. Navrhované úpravy provedení konců klínových elementů 5The ends of the wedges in the brake unit according to the invention can be modified as indicated in FIG. 5, with a possible designation denoted as "Variant" corresponding to the embodiment described in US 4337690, the designation denoted as "Variant 3" corresponding to the embodiment described in DE 2653320. Both of these previously proposed modifications can be advantageously utilized in a brake unit according to the invention in which the working piston 4 with the wedge elements 5 moves obliquely with respect to the axis of movement of the pushing element 8. It is also possible to design as "Variant 2". Combination of both "Variant" and "Variant 3" versions. The "Untreated" variant shows the known conventional wedge design. Part of the movement of the thrust element 8 is used only to overcome the distance between the initial position of the brake element _T (5 brake block or brake pad) and the contact between the brake element and the friction surface (wheel or brake disc surface). the unit only exerts a force necessary to overcome passive resistances, which is generally much lower than the force required for self-braking, therefore, in the extent of this movement, it is not necessary for the mechanism to have such a large transmission to increase the force.

Ί * · ««(· .* * · « » t* · ( * ( * * « > <· » · · «, »· * «* ««« zmenšují převod síly. Při aplikaci kterékoli z navrhovaných úprav k překonání vzdálenosti brzdného elementu z výchozí polohy do polohy, v níž dojde ke kontaktu s brzdným povrchem, postačuje menší posun klínového elementu 5 a tím i pracovního pístu 4. To přináší výhody v tom, že jednotka může být při stejném celkovém zdvihu tlačného elementu 8 menší oproti provedení bez uvedené úpravy. Menšímu zdvihu pracovního pístu 4 odpovídá také menší množství stlačeného vzduchu, které je nutné pro brzdění. Takže další výhodou, kromě zmenšení celkových rozměrů brzdové jednotky, je také snížení spotřeby vzduchu.Zmen * · «« (·. * * · «» T * · (* (* *>> <· · · · ««, »· * *« «« reduces the power transmission. Apply any of the suggested adjustments to overcome the distance of the braking element from the initial position to the position in which the braking surface comes into contact is sufficient to shift the wedge element 5 and thus the working piston 4 sufficiently. This has the advantage that the unit can be smaller compared to the overall stroke of the pushing element 8. The smaller stroke of the working piston 4 also corresponds to the smaller amount of compressed air required for braking, so that in addition to reducing the overall dimensions of the brake unit, the air consumption is also reduced.

Jelikož pro brzdění při použití brzdové jednotky s klínovými elementy 5, upravenými podle některé z navrhovaných variant na obr.6, postačuje dodat do jednotky menší množství vzduchu, je možno rovněž dosáhnout zkrácení času mezi počátkem dodávání vzduchu do jednotky a plným požadovaným brzdným účinkem, pokud je to požadováno. Další výhodou úpravy klínových elementů 5 podle některé z navržených variant, v případě použití pružinové parkovací brzdy, je to, že je zmenšen potřebný zdvih pružiny 17 nebo pružin 17, pokud je jich použito více, a tím je možno dosáhnout menších rozměrů této pružiny a její hmotnosti.Since it is sufficient to supply less air to the unit for braking using a brake unit with wedge elements 5 modified according to one of the proposed variants in Fig. 6, it is also possible to achieve a time reduction between the start of air supply to the unit and the full desired braking effect. it is required. A further advantage of modifying the wedge elements 5 according to one of the proposed variants, in the case of the use of a spring parking brake, is that the required stroke of the spring 17 or springs 17 is reduced if more are used. weight.

V případech, kdy je ve srovnání s průměrem kladek 9 tlačného elementu 8 požadovaná vzdálenost mezi brzdovým elementem a třecím povrchem malá, je vhodnější úprava dle „varianty 1 z obr.6 a v případech kdy je požadovaná vzdálenost mezi brzdovým elementem ^r,i a třecím povrchem větší, je vhodnější úprava dle „varianty 2“ nebo „varianty 3“. Klíny klínových elementů 5 mají v posledně uvedeném případě v části úhel a a v další části úhel a', přičemž úhel a klínu klínových elementů 5 je v jejich části na vzdáleném konci od pístu 4 v oblasti otočných kladek 9, který je přivrácen k těmto otočným kladkám 9, a je větší než úhel a klínu klínových elementů 5 v jejich zbývající části. Jak již bylo uvedeno, navrhované úpravy provedení konců klínových elementů 5 zmenšují převod síly. Při aplikaci kterékoli^ z navrhovaných úprav k překonání vzdálenosti brzdného elementu z výchozí polohy do polohy, v níž dojde ke kontaktu s brzdným povrchem, postačuje menší posun klínového elementu 5 a tím i pracovního pístu 4. Jednotka může být při stejném celkovém zdvihu tlačného elementu 8 menší oproti provedení bez uvedené úpravy^se sníženou spotřebou stlačeného vzduchu.In cases where the required distance between the brake element and the friction surface is small compared to the diameter of the rollers 9 of the pressure element 8, the treatment according to variant 1 of Fig. 6 is preferable and in cases where the desired distance between the brake element ^r, i and the friction surface larger, the “Option 2” or “Option 3” adjustment is preferable. In the latter case, the wedges of the wedge elements 5 have an angle α and in another part an angle α ', where the wedge angle 5 of the wedge elements 5 is at their distal end from the piston 4 in the region of the rotary pulleys 9 , and is greater than the wedge angle α of the wedge elements 5 in their remaining part. As already mentioned, the proposed modifications of the ends of the wedge elements 5 reduce the force transmission. When applying any of the proposed modifications to overcome the distance of the braking element from the starting position to the position in which it contacts the braking surface, a smaller displacement of the wedge element 5 and hence of the working piston 4 is sufficient. smaller than the non-treated version with reduced compressed air consumption.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Vynález je využitelný pro brzdové jednotky hnaných a hnacích kolejových, zejména železničníctyozidel.The invention is applicable to braking units of driven and driving railways, in particular railway vehicles.

Claims

PATENT CLAIMS

A brake unit, in the body of which (1) is displaceably disposed a thrust member (8) comprising a pneumatic actuating cylinder (2) firmly connected to the body (1) and having a compressed air supply (3) above the working piston (4); slidingly mounted in the cylinder (2), wherein two wedge elements (5) are fixedly connected to the working piston (4), each extending on one side of the thrust element (8), the wedge elements (5) being supported on supporting rollers (6) ) rotatably mounted on pins (7) fixedly coupled to the body (1), and wherein the wedge elements (5) abut against the pressure element (8) against the pressure of the return spring (10) by means of swivel rollers (9). a pressure element (8), characterized in that the axis of the pneumatic cylinder (2) is inclined relative to the axis of movement of the pressure element (8), the angle β between the axis of the actuating pneumatic cylinder (2) and the axis of movement of the pressure element (8) use arcuate extent of substantially β »πΙ2- and wherein the wedge angle of the drawbar wedge elements (5).

Brake unit according to claim 1, characterized in that the wedge angle α of the wedge elements (5) ranges from 8 to 30 ° and the angle β between the actuator of the pneumatic cylinder (2) and the axis of movement of the thrust element (8) is range from 60 to 82 °.

Brake unit according to claim 1 or 2, characterized in that the wedge elements (5) are in their part at a distal end of the working piston (4) in the region of the rotary pulleys (9) facing the rotary pulleys (9). ), ending in an arc.

Brake unit according to claim 1 or 2, characterized in that the wedges of the wedge elements (5) have an angle α and in another part an angle α ', wherein the wedge angle α' of the wedge elements (5) is at a distal end thereof the piston (4) in the region of the rotary pulleys (9) facing the rotary pulleys (9) and being greater than the angle α of the wedge elements (5) in the rest thereof.

Brake unit according to claim 1 or 2, characterized in that the wedge elements (5) are in their part at a distal end from the piston (4) in the region of the rotary pulleys (9) facing the rotary pulleys (9). The arc ends in the direction of the working piston (4) to an angle α wedge of wedge elements (5) that is larger than the angle α wedge of wedge elements (5) in the remaining part thereof.

<«

Brake unit according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the actuating pneumatic cylinder (2) forms a single integral unit with the brake unit body (1).

Brake unit according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the actuating pneumatic cylinder (2) is detachably fastened to the body (1) of the brake unit such that the housing of the actuating pneumatic cylinder (2) is sealed to the body (1) fastened by means of bolts (14) with nuts (15), wherein the bolts (14) extend through the cover (13) of the pneumatic cylinder (2) in which the compressed air supply (3) is arranged above the piston (4).

Brake unit according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the pressure element (8) is formed by a tube in which the brake backward adjuster is situated.

Brake unit according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the pressure element (8) is provided with a shoulder (12) for engaging the parking brake shaft (11).

Brake unit according to one of Claims 1 to 8, characterized in that it is opaffed by a spring-mounted parking brake, the body (19) of which is fixed to the actuating pneumatic cylinder (2), the spring-parking brake spindle (18) being connected to the piston (16) of this spring-loaded parking brake, loaded by a spring (17) from the opposite side, cooperates with the working piston (4) of the actuating pneumatic cylinder (2) of the brake unit.

¹ / ς