Патент 2241874

Электромагнитный тормоз

 

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для быстротечного, плавного индивидуального торможения многократно повторяющихся однотипных в одном устройстве механизмов с индивидуальным приводом. Электромагнитный тормоз содержит электромагнит, тормозные колодки, установленный на валу тормозной барабан. Электромагнитный тормоз снабжен пластинами из магнитотвердого материала, расположенными радиально на тормозном барабане. Тормозной барабан выполнен из немагнитного материала, а одноименные полюса пластин размещены с разных сторон тормозного барабана. Электромагнитный тормоз также снабжен электромагнитным датчиком переключения полярности, датчиком положения хода, датчиком положения педали тормоза реостатного типа, блоком управления, фазоинвертором с регулятором тока, блоком сравнения. Блок сравнения непосредственно соединен с источником питания, а 1-й вход блока сравнения соединен через фазоинвертор и источник магнитного поля с электромагнитами, помещенными с зазором относительно тормозного барабана, 2-й вход блока сравнения соединен через датчик положения хода с электромагнитным датчиком переключения полярности, взаимодействующим с зубчатым колесом, жестко закрепленным на оси тормозного барабана. Число зубьев зубчатого колеса в два раза больше числа пластин из магнитотвердого материала, и угол между вершинами соседних зубьев соответствует периоду изменения полярности. Техническим результатом является снижение износа тормозных колодок, общее повышение коэффициента полезного действия тормозных систем и повышение безопасности торможения. 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для быстротечного, плавного индивидуального торможения многократно повторяющихся однотипных в одном устройстве механизмов с индивидуальным приводом.

Известен дисково-колодочный тормоз с термоэлектрическим охлаждением (патент РФ 2124153, 6 F 16 D 65/84, публ. 1998), содержащий систему охлаждения, установленную в тормозном диске, включающую в себя тепловые трубки и термоэлементы Г- и П-образной формы, состоящие из полупроводниковых элементов с проводимостями n- и р-типов. Первые концы полупроводниковых элементов расположены заподлицо с поверхностью трения тормозного диска, вторые концы полупроводниковых элементов установлены с горячими зонами тепловых трубок, а часть рабочей поверхности фрикционных накладок выполнена из металлического порошка для образования горячего спая термоэлементов при взаимодействии с концами полупроводниковых элементов. Недостатком данного устройства является высокий износ тормозных колодок.

Известен одноколодочный электромагнитный тормоз (патент РФ 2083889, F 16 D 49/00, публ. 1997), принятый за прототип. Сущность изобретения в том, что тормоз содержит электромагнит с якорем. Прямолинейные штоки размещены в отверстиях, выполненных в корпусе электромагнита, и соединены с якорем шарнирно, а с тормозной колодкой жестко. Этим обеспечивается возможность подвода тормозной колодки при втягивании якоря в электромагнит к тормозимому шкиву. Тормоз может быть размещен между ветвями приводного ремня как в направлении продолжения вертикального диаметра тормозимого шкива, так и под углом к нему. Тормоз имеет небольшие габаритные размеры, экономичен и удобен при эксплуатации. Недостатком данного устройства является высокий износ тормозных колодок. Наибольший износ тормозных колодок наблюдается при осуществлении маневровых операций, не требующих значительных нагрузок на тормозной барабан.

Техническим результатом изобретения является снижение износа тормозных колодок при маневровых операциях, связанных с небольшим изменением скорости автомобиля или любого другого движущегося средства.

Технический результат достигается тем, что электромагнитный тормоз, содержащий электромагнит, тормозные колодки, установленный на валу тормозной барабан, согласно изобретению снабжен пластинами из магнитотвердого материала, расположенными радиально на тормозном барабане, выполненном из немагнитного материала, а одноименные полюса пластин размещены с разных сторон тормозного барабана, электромагнитным датчиком переключения полярности, датчиком положения хода, датчиком положения педали тормоза реостатного типа, блоком управления, фазоинвертором с регулятором тока, блоком сравнения, причем блок сравнения непосредственно соединен с источником питания, а 1-й вход блока сравнения соединен через фазоинвертор и источник магнитного поля с электромагнитами, помещенньми с зазором относительно тормозного барабана, 2-й вход блока сравнения соединен через датчик положения хода с электромагнитным датчиком переключения полярности, взаимодействующим с зубчатым колесом, жестко закрепленным на оси тормозного барабана, при этом число зубьев зубчатого колеса в два раза больше числа пластин из магнитотвердого материала и угол между вершинами соседних зубьев соответствует периоду изменения полярности.

Электромагнитный тормоз характеризуется также тем, что тормозной барабан выполнен из немагнитного чугуна.

Электромагнитный тормоз характеризуется также тем, что сила магнитного поля пропорциональна величине перемещения педали тормоза.

Применение предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволяет снизить износ тормозных колодок при маневровых операциях за счет использования для торможения энергии магнитного поля.

Электромагнитный тормоз поясняется чертежами, на фиг.1 изображена общая схема устройства, на фиг.2 изображено устройство, вид сбоку, на фиг.3 показана принципиальная схема работы устройства, где

1 - тормозной барабан из немагнитного материала, например из немагнитного чугуна;

2 - пластина из магнитотвердого материала;

3 - электромагниты;

4 - тормозные колодки;

5 - вал;

6 - зубчатое колесо;

7 - электромагнитный датчик переключения полярности;

8 - датчик положения хода;

9 - блок управления;

10 - источник магнитного поля;

11 - фазоинвертор с регулятором тока;

12 - источник питания;

13 - датчик положения педали тормоза реостатного типа;

14 - блок сравнения;

15 - педаль тормоза.

Электромагнитный тормоз включает вал 5, на котором жестко закрепляют тормозной барабан 1 из немагнитного материала, например из немагнитного чугуна, и зубчатое колесо 6. В тормозном барабане 1 размещают радиально пластины 2 из магнитотвердого материала и тормозные колодки 4. Одноименные полюса пластин 2 размещены с разных сторон тормозного барабана 1. Зубчатое колесо 6 жестко закрепляют на оси тормозного барабана 1 и располагают с минимальным зазором относительно электромагнитного датчика 7 переключения полярности, который, в свою очередь, связан с блоком сравнения 14 через датчик положения хода 8. Число зубьев зубчатого колеса 6 принимают в два раза большим, чем число пластин 2 из магнитотвердого материала, причем угол между вершинами соседних зубьев (центральный угол от оси вращения) соответствует периоду изменения полярности фазоинвертора 11 с регулятором тока, причем вершины зубьев располагают так, что часть их расположена по радиусу центров симметрии пластин 2, а другая часть вершин зубьев делит расстояние между центрами симметрии пластин 2 пополам. Электромагниты 3 постоянного тока размещают с зазором, достаточным для эффективного воздействия магнитного поля на пластины 2 из магнитотвердого материала. Блок сравнения 14 непосредственно связывают с источником питания 12, 1-й вход блока сравнения 14 связывают через фазоинвертор 11 и источник магнитного поля 10 с электромагнитами 3, 2-й вход блока сравнения 14 соединяют через датчик положения хода 8 с электромагнитным датчиком 7 переключения полярности.

Электромагнитный тормоз работает следующим образом, например, при оснащении им автомобиля. При нажатии педали тормоза 15 срабатывает датчик положения 13 педали тормоза реостатного типа, затем сигнал попадает на блок управления 9. После поступления сигнала от блока управления 9 на блок сравнения 14 в работу с помощью источника питания 12 включаются источник магнитного поля 10 и фазоинвертор 11 с регулятором тока. За счет использования фазоинвертора 11 с регулятором тока можно увеличивать тормозную силу магнитного поля пропорционально величине перемещения педали тормоза 15. Интервалы подачи магнитной энергии на электромагниты 3 определяются с помощью датчика положения хода 8 и зубчатого колеса 9, положение которого контролируется с помощью электромагнитного датчика 7 переключения полярности. Сопротивление движению тормозного барабана 1, например, из немагнитного чугуна возникает за счет воздействия разнополюсных магнитных полей на пластины 2 из магнитотвердого материала. Изменение полярности осуществляется с помощью фазоинвертора 11 с регулятором тока при прохождении вершины зуба зубчатого колеса 9 электромагнитного датчика 7 переключения полярности. Так как число зубьев принимают в два раза больше, чем число пластин 2, причем вершины зубьев располагают так, что часть их расположена по радиусу центров симметрии пластин 2, а другая часть вершин зубьев делит расстояние между центрами симметрии пластин 2 пополам, то полярность меняется в режиме, необходимом для наиболее эффективного торможения. При прохождении центра симметрии пластины 2 электромагнита 3 включается поле, разноименное с полем пластин 2 (эффект притягивания). После достижения зубом зубчатого колеса 6 середины расстояния между центрами симметрии пластин 2 включают поле, одноименное с полем пластин 2 (эффект отталкивания). Таким образом, за счет действия сил магнитного поля снижается скорость вращения вала 5. Для того чтобы увеличивать тормозную силу по мере увеличения перемещения педали тормоза, используют фазоинвертор 11 с регулятором тока, который увеличивает напряжение. Для более интенсивного торможения используются тормозные колодки 4, которые прижимаются к внутренней поверхности тормозного барабана 1 и создают сопротивление трения, препятствуя тем самым вращению вала 5. После того как педаль тормоза отпускают, магнитное поле отключается и сопротивление вращению больше не создается.

Применение электромагнитного тормоза обеспечивает следующие преимущества:

снижение износа тормозных колодок;

общее повышение коэффициента полезного действия тормозных систем;

повышение безопасности торможения.

Формула изобретения

1. Электромагнитный тормоз, содержащий электромагнит, тормозные колодки, установленный на валу тормозной барабан, отличающийся тем, что он снабжен пластинами из магнитотвердого материала, расположенными радиально на тормозном барабане, выполненном из немагнитного материала, а одноименные полюса пластин размещены с разных сторон тормозного барабана, электромагнитным датчиком переключения полярности, датчиком положения хода, датчиком положения педали тормоза реостатного типа, блоком управления, фазоинвертором с регулятором тока, блоком сравнения, причем блок сравнения непосредственно соединен с источником питания, а 1-й вход блока сравнения соединен через фазоинвертор и источник магнитного поля с электромагнитами, помещенными с зазором относительно тормозного барабана, 2-й вход блока сравнения соединен через датчик положения хода с электромагнитным датчиком переключения полярности, взаимодействующим с зубчатым колесом, жестко закрепленным на оси тормозного барабана, при этом число зубьев зубчатого колеса в два раза больше числа пластин из магнитотвердого материала и угол между вершинами соседних зубьев соответствует периоду изменения полярности.

2. Электромагнитный тормоз по п.1, отличающийся тем, что тормозной барабан выполнен из немагнитного чугуна.

3. Электромагнитный тормоз по п.1, отличающийся тем, что сила магнитного поля пропорциональна величине перемещения педали тормоза.

РИСУНКИ