СПОСОБ УСТАНОВКИ СУППОРТА ТОРМОЗА Российский патент 2007 года по МПК F16D55/36 

Область техники

Настоящее изобретение относится к дисковым тормозам. В частности, оно относится к тормозу в состоянии выключения.

Дисковые тормоза обычно имеют либо жестко закрепленный суппорт, либо плавающий суппорт. Настоящее изобретение направлено на дисковые тормоза, имеющие жестко закрепленный или плавающий суппорт и один или более тормозных дисков, из которых, по меньшей мере, один является скользящим. Настоящее изобретение касается дисковых тормозов, в которых тормозные колодки должны действовать только по ограниченной части полной окружности. Кроме того, существуют тормоза, в которых тормозные колодки действуют на почти полной окружности вдоль тормозных дисков. Настоящее изобретение не могло быть осуществлено с последним типом тормозов.

Предшествующий уровень техники

Скользящие тормозные диски обычно надеты на втулку, ступицу и т.п. посредством зубьев, шлицов и т.п. и с помощью любого другого средства, обеспечивающего не только жесткое соединение в направлении вращения, но и скользящее соединение в осевом направлении. Ступица, втулка и т.д. надета на ось колеса и соединена с ней. В зависимости от типа и выполнения тормоза тормозной диск может быть надет либо на втулку на ступице, соединенной с осью колеса, либо непосредственно на ступицу без использования какой-либо втулки. Для того чтобы обеспечить скольжение, должен существовать определенный зазор между зубьями, шлицами и т.п. на внутренней периферии тормозного диска и зубьями, шлицами и т.п. на внешней периферии ступицы или втулки.

В состоянии выключения диск свободен для передвижения в некоторой степени в осевом направлении.

Если в состоянии выключения тормозной диск окажется в наклонном положении относительно оси вращения ступицы или втулки, то диск будет перемещаться в осевом направлении под влиянием вращения колеса. Направление перемещения зависит от направления наклона и направления вращения колеса. Наклон тормозного диска в состоянии выключения является неизбежным и происходит беспорядочно в большинстве тормозов этого типа. Максимальный наклон каждого тормозного диска обычно ограничивается либо расстоянием между тормозными колодками по обеим сторонам тормозного диска, либо зазором в зубчатом или шлицевом соединении. Тормозной диск обычно может перемещаться до тех пор, пока он не войдет в контакт с тормозной колодкой. Такой контакт между тормозной колодкой и тормозным диском в состоянии выключения вызывает нежелательное торможение при вращении колеса, обычно называемое "прихватыванием". Прихватывание может не привести к каким-либо серьезным проблемам, касающимся вождения транспортного средства, однако могут происходить нагрев диска и тормозной колодки, износ тормозной колодки и диска, чрезмерное потребление энергии и т.д. Таким образом, прихватывание может отрицательно повлиять на долговечность тормозных колодок и, возможно, тормоза как такового.

При контакте с тормозной колодкой в состоянии выключения существует риск того, что тормозной диск может быть блокирован в положении непосредственного контакта с тормозной колодкой. Этот эффект часто называют самоблокировкой. Если водитель не заметит торможения из-за самоблокировки, то это может привести к серьезным повреждениям тормоза и, возможно, колесного узла. Кроме того, если торможение из-за самоблокировки происходит внезапно и неожиданно, то это может привести к аварийной ситуации. На риск самоблокировки может влиять ряд факторов, таких как радиальный зазор между ступицей и диском, расстояние между тормозными колодками, положение тормозных колодок, направление вращения ступицы и т.д.

Если или как только тормозной диск оказывается в вертикальном положении, т.е. под прямыми углами к втулке или ступице, он не сможет перемещаться в осевом направлении вдоль ступицы или втулки.

Краткое описание изобретения

Одной целью настоящего изобретения является устранение или, по меньшей мере, уменьшение риска возникновения прихватывания. Кроме того, должен быть также устранен или, по меньшей мере, уменьшен риск самоблокировки в состоянии выключения.

Одна часть настоящего изобретения служит для понимания того, что не следует игнорировать риск прихватывания.

Согласно настоящему изобретению суппорт или, точнее, тормозные колодки устанавливают с возможностью автоматического уменьшения наклона тормозных дисков без риска прихватывания.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения максимальный наклон тормозных дисков относительно оси колеса ограничивается расстоянием между каждым тормозным диском и примыкающими тормозными колодками. Благодаря такому выполнению достигаются определенные преимущества.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - вид с разнесением деталей одного варианта выполнения дискового тормоза,

фиг.2 - принципиальная схема, показывающая расположение суппорта относительно тормозного диска, и

фиг.3 - принципиальная схема, используемая для объяснения того, как может произойти прихватывание, и показывающая вид тормоза сверху.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Термины "осевой", "радиальный" и подобные термины, используемые в этом описании изобретения, относятся к оси колеса, связанной с тормозом.

На фиг.1 показан один вариант выполнения дискового тормоза. Как понятно специалисту в данной области техники, основные положения настоящего изобретения применимы к дисковым тормозам, имеющим многочисленные различные конструкции. В нижеприведенном описании изобретения будут специально указаны только те особенности, которые имеют важное значение для понимания настоящего изобретения.

Как показано, дисковый тормоз имеет суппорт 1, который окружает два тормозных диска 2, надетых на ступицу 3. Тормозные диски 2 на внутренней периферии имеют шлицы 4, которые входят в зацепление со шлицами 4 на наружной периферии ступицы 3. Тормозные колодки 8 помещены с возможностью скольжения в суппорт 1 обычным образом. Тормозные колодки 8 управляются посредством упорной пластины 6 и тормозного механизма 11, размещенных в суппорте 1. Тормозной момент передается от дисков 2 к ступице 3 и, таким образом, к колесу посредством шлицов 4 или зубьев, соответственно, тормозных дисков 2 и ступицы 3.

В данном описании и в прилагаемой формуле изобретения иногда используется выражение "узел тормозных колодок", которое, как предполагается, охватывает сами тормозные колодки, а также материал фрикционной тормозной колодки, опорную пластину, упорную пластину, направляющие средства и/или опорные средства. Используемые здесь выражения "площадь поверхности трения", "площадь поверхности" и сходные выражения относятся к частям колодок в связи с тормозным диском (дисками) при торможении.

Посредством шлицов 4 диски 2 имеют не только неподвижное соединение в направлении вращения, но и скользящее соединение в осевом направлении. Для того чтобы диск мог передвигаться в осевом направлении, имеется зазор между шлицами диска 2 и ступицы 3. Этот зазор в сочетании с силой тяжести приводит к тому, что при выключенном тормозе центр диска 2 будет расположен несколько ниже, чем центр ступицы 3. Это вертикальное смещение диска 2 обеспечивает то, что точки контакта между диском 2 и ступицей 3 сосредоточиваются в верхней части их границы раздела. Вращение ступицы 3, вызываемое колесом, передается к диску 2 посредством этих точек контакта. Таким образом, движущие силы сосредоточиваются в верхней части границы раздела. В состоянии выключения тормоза в нижней части границы раздела между диском 2 и ступицей 3 не имеется никакой точки контакта между диском 2 и ступицей 3. Это справедливо для состояния выключения независимо от того, наклонен ли тормозной диск 2 или нет. Это могло быть названо контактом при качении, т.е. во время вращения появляются точки контакта между изменяющимися парами шлицов 4 на диске 2 и ступице 3, соответственно.

В других вариантах осуществления изобретения (не показаны) используют другое количество дисков 2, при этом один диск 2 может быть выполнен неподвижным в осевом направлении. Тормозные колодки 8 расположены по обеим сторонам каждого тормозного диска 2. Кроме того, тормозные колодки 8 выполнены подвижными в осевом направлении в суппорте 1, даже если может быть неподвижной тормозная колодка 8, самая отдаленная от упорной пластины. При торможении тормозной механизм 11 будет прижимать упорную пластину 6 к примыкающей тормозной колодке 8, которая будет прижиматься к тормозному диску 2 и так далее. Торможение будет происходить, когда тормозные колодки 8 и тормозные диски 2 будут прижаты друг к другу.

Тормозные колодки 8 имеют окружную протяженность, которая составляет только часть полной окружности, предпочтительно меньше, чем 180°. Как понятно специалисту в данной области техники, точная форма тормозных колодок может различаться без влияния на изобретение как таковое. На риск возникновения прихватывания будет влиять положение каждой тормозной колодки 8 или узла тормозных колодок относительно тормозных дисков 2. На фиг.2 воображаемая точка 5 показана наверху тормозного диска 2. Указанная воображаемая точка 5 расположена вертикально над центром оси колеса и у внешней периферии тормозного диска 2. Воображаемая точка 5 обозначает угловое положение точки действия результирующих движущих сил от ступицы 3 на диск 2, когда тормоз выключен. Это обусловлено тем фактом, что, как описывалось выше, точки контакта расположены в верхней части границы раздела между диском 2 и ступицей 3. Суппорт и, таким образом, тормозные колодки 8 или, по меньшей мере, преобладающая часть площади поверхности трения тормозных колодок 8 находятся в таком положении, что при виде в направлении 7 вращения диска колодки расположены на 0°-180° позади (как показано справа на фиг.2) воображаемой точки 5. В этом описании изобретения указанное положение суппорта 1 называется "положением запаздывания". Соответственно, если суппорт 1 с колодками или, по меньшей мере, преобладающая часть площади поверхности трения тормозных колодок 8 находятся на 0°-180° впереди (как показано слева на фиг.2) воображаемой точки 5 в направлении 7 вращения диска, то указанное положение называется "положением опережения".

При нахождении основной части площади поверхности трения колодок 8 или узла тормозных колодок в положении запаздывания бóльшая часть площади поверхности колодок 8 действует на диск 2 в области положения запаздывания, что служит для уменьшения прихватывания. Предпочтительно, чтобы в положении запаздывания на диск 2 для уменьшения прихватывания действовало более 75% площади поверхности колодок 8. Наиболее предпочтительно, чтобы в положении запаздывания на диск 2 для уменьшения прихватывания действовала почти вся площадь поверхности колодок 8. Как понятно, из-за условий применения или других технических соображений, например пространственных ограничений на некоторых осях или в некоторых транспортных средствах, возможно, что в положении запаздывания диска 2 может действовать не вся площадь поверхности колодки 8, но это не сводит на нет использование изобретения.

Показанное направление 7 вращения диска относится к движению транспортного средства в направлении вперед. При движении транспортного средства в обратном направлении диск 2 будет вращаться в противоположном направлении.

Относительно направления 7 вращения дисков 2 тормозные колодки 8 имеют передний конец 9 и задний конец 10. В этом описании изобретения передний конец 9 представляет собой ту часть тормозной колодки 8, которая первой контактировала бы с диском при наложении тормозной колодки 8 на тормозной диск 2, вращающийся в направлении по стрелке 7 с фиг.2.

При выключенном тормозе имеется расстояние между каждым тормозным диском 2 и примыкающими тормозными колодками 8. Для того чтобы диски 2 имели возможность перемещаться по направлению оси, должен иметься зазор в шлицевом соединении между дисками 2 и ступицей 3. Если диск 2 будет наклонен на угол γ относительно вращающейся ступицы 3, то он будет перемещаться в осевом направлении. Осевое перемещение является следствием того, что взаимодействие между диском 2 и ступицей 3 относится к типу контакта при качении, при этом само вращение не влияет на угол наклона. Экспериментальное вращение диска 2 и ступицы 3 ясно показывает, что наклон не изменяется, и что диск 2 перемещается в осевом направлении. Указанное перемещение тормозного диска 2 показано на фиг.3. Максимально возможный угол наклона γ ограничивается несколькими факторами, такими как осевым расстоянием между тормозным диском 2 и примыкающими тормозными колодками 8 или зазором между шлицами 4, соответственно, тормозного диска 2 и ступицы 3. На фиг.3 суппорт 1 и, таким образом, тормозные колодки 8 показаны сплошными линиями в положении опережения и пунктирными линиями в альтернативном положении запаздывания, учитывая при этом показанное направление 7 вращения. При нахождении суппорта 1 в положении опережения тормозной диск 2 будет находиться под влиянием составляющей силы, действующей для поддержания диска 2 в наклонном положении, когда диск 2 сталкивается с тормозными колодками 8. Однако, если суппорт 1 или, точнее, тормозные колодки 8 будут находиться в положении запаздывания, показанном пунктирными линиями на фиг.3, тормозной диск 2 будет находиться под влиянием составляющей силы, действующей для выпрямления диска 2, когда он сталкивается с тормозной колодкой 8, и на диске 2 будет появляться сила трения. Это происходит потому, что сила трения от колодки 8 действует позади (как это понятно из фиг.2) вращательной движущей силы от ступицы 3. Вышеизложенное действие, т.е. выпрямление диска 2, происходит также в том случае, если тормозной диск 2 наклонен в направлении, противоположном тому, которое показано на фиг.3. В таком случае диск 2 вместо направления, показанного на чертеже, будет перемещаться в осевом направлении влево, но диск 2 все же будет выпрямляться, так как сила трения от колодки 8 на той стороне диска 2 также будет действовать позади движущей силы от ступицы 3. Как упоминалось ранее, результирующая вращательная движущая сила от ступицы 3 действует в верхней части границы раздела между диском 2 и ступицей 3. Таким образом, выпрямление диска 2 будет уменьшать угол наклона γ.

Таким образом, чтобы препятствовать прихватыванию или даже худшей самоблокировке, согласно настоящему изобретению наклонный диск 2 будет выпрямляться посредством позиционирования тормозных колодок 8 или узлов тормозных колодок. Так как положение тормозных колодок 8 или узлов тормозных колодок зависит от положения суппорта 1, то можно было также сказать, что позиционирование суппорта 1 способствует выпрямлению тормозного диска 2. Таким образом, когда наклонный диск 2 будет входить в соприкосновение с одной тормозной колодкой 8 или узлом тормозных колодок в состоянии выключения тормоза, тормозной диск 2 будет выпрямляться. Прямой тормозной диск 2, т.е. без наклона (γ=0°), не будет перемещаться в осевом направлении, и, таким образом, не будет происходить никакого прихватывания.

Как можно видеть, при нахождении суппорта 1 в положении запаздывания, определенном выше, значительно уменьшается риск прихватывания по сравнению с тем случаем, когда суппорт 1 находится в положении опережения. Точнее, это является не положением суппорта 1 как такового, а положением тормозных колодок 8 или узлов тормозных колодок, которые являются важными. Однако, в принципе, во всех тормозах положение суппорта 1 совпадает с положением тормозных колодок 8. Для того чтобы обеспечить желаемый эффект, по меньшей мере, некоторая часть узла тормозных колодок должна находиться, по меньшей мере, на небольшом расстоянии позади воображаемой линии, проходящей через центр оси и воображаемую точку 5.

На фиг.2 воображаемая линия 12 проходит через центр оси и через воображаемую точку 5 наверху тормозного диска 2. Показаны угол α между воображаемой линией 12 и задним краем 10 тормозной колодки 8 и угол β между воображаемой линией 12 и передним краем 9 тормозной колодки 8. Угол α должен быть >0°, а угол β должен быть <180°. В предпочтительном варианте осуществления изобретения угол α составляет от 0° до 180°, предпочтительно от 0° до 135° и наиболее предпочтительно от 0° до 90°. Угол β составляет от 0° до 180°, предпочтительно от 45° до 180° и наиболее предпочтительно от 90° до 180°.

Как указывалось выше, максимальный угол наклона тормозных дисков 2 в состоянии выключения тормоза зависит либо от зазора между тормозными колодками 8 и тормозными дисками 2, либо зазора (просвета) в месте соединения ступицы 3 и тормозных дисков 2, или сочетания этих и/или других факторов, известных специалистам в данной области техники. В первом случае это может быть названо направлением диска 2 от колодок 8. По аналогии с этим последний случай может быть назван направлением диска 2 от шлицов 4 (зубьев). Использование направления от колодок 8 дает определенные преимущества. Одним преимуществом является то, что нет никакой необходимости в особых направляющих устройствах или широких центрах дисков для направления дисков от соединения со ступицей 3. Это обеспечит экономию в весе и устранит риск того, что тормозной диск 2 будет заклинен вследствие блокировки шлицов или зубьев, соответственно, ступицы 3 (втулки) и тормозного диска 2. Кроме того, отпадает необходимость в жестких допусках при изготовлении шлицов (зубьев). Таким образом, будет обеспечено упрощенное и эффективное изготовление диска 2 и ступицы 3.

Изобретение относится к области автомобилестроения, а именно к дисковым тормозам. Дисковый тормоз содержит суппорт, содержащий тормозные колодки и охватывающий один или более тормозных дисков. По меньшей мере, один тормозной диск установлен с возможностью скольжения на ступице или части, соединенной со ступицей, посредством шлицов или зубьев. Ступица надета на ось колеса, а тормозные колодки являются частями узлов тормозных колодок и установлены на каждой стороне одного или более тормозных дисков. Максимальный угол между осями вращения оси колеса и тормозного диска ограничен зазором между тормозным диском и примыкающими тормозными колодками в состоянии выключения дискового тормоза. Достигается уменьшение риска возникновения прихватывания и уменьшение риска самоблокировки в состоянии выключения. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Дисковый тормоз, имеющий суппорт, содержащий тормозные колодки и охватывающий один или более тормозных дисков при этом, по меньшей мере, один тормозной диск установлен с возможностью скольжения на ступице или части, соединенной со ступицей, посредством шлицов или зубьев, причем ступица надета на ось колеса, а тормозные колодки являются частями узлов тормозных колодок и установлены на каждой стороне одного или более тормозных дисков, отличающийся тем, что максимальный угол между осями вращения оси колеса и тормозного диска ограничен зазором между тормозным диском и примыкающими тормозными колодками в состоянии выключения дискового тормоза.2. Дисковый тормоз по п.1, отличающийся тем, что суппорт установлен таким образом, что, по меньшей мере, часть узлов тормозных колодок расположена на 0-180° позади воображаемой точки, расположенной по вертикали над центром оси колеса, если смотреть в перпендикулярном направлении вращения диска.3. Дисковый тормоз по п.2, отличающийся тем, что основная часть площади поверхности тормозных колодок расположена позади воображаемой точки.4. Дисковый тормоз по п.2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, 50% площади поверхности тормозных колодок расположено в положении запаздывания.5. Дисковый тормоз по п.2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, 75% площади поверхности тормозных колодок расположено в положении запаздывания.6. Дисковый тормоз по п.2, отличающийся тем, что 100% площади поверхности тормозных колодок расположено в положении запаздывания.7. Дисковый тормоз по п.2, отличающийся тем, что угол между задним концом тормозных колодок относительно направления вращения диска и вертикальной линией, проходящей через центр оси колеса и указанную воображаемую точку тормозного диска, составляет от 0 до 180°, предпочтительно от 0 до 135° и наиболее предпочтительно от 0 до 90°.8. Дисковый тормоз по п.2, отличающийся тем, что угол между передним краем тормозных колодок относительно направления вращения диска и вертикальной линией, проходящей через центр колеса и указанную воображаемую точку тормозного диска, составляет от 0 до 180°, предпочтительно от 45 до 180° и наиболее предпочтительно от 90 до 180°.