ОПОРНЫЙ ТОРМОЗНОЙ ДИСК Российский патент 2010 года по МПК F16D55/22 

Настоящее изобретение относится к опорному тормозному диску, предназначенному для крепления на осевом элементе, и креплению суппорта дисковых тормозов или компонентов барабанного тормоза к опорному тормозному диску.

Уровень техники

Известно техническое решение в соответствии с патентом DE 19855275 В4, согласно которому опорный тормозной диск сформирован в виде единого целого с поворотным кулаком рулевого управления. В результате, поворотный кулак рулевого управления имеет несколько вилкообразную форму. Такая конструкция имеет тот недостаток, что в случае зажимаемого цельного продольного рычага подвески и жесткой оси продольный рычаг подвески будет несъемным, или для его демонтажа могут потребоваться большие усилия. Кроме того, в полезной модели DE 20021587 U1 описан зажимаемый опорный тормозной диск, содержащий пару связывающих элементов, формирующих плотное контурное сопряжение с трубчатым квадратным профилем колесной оси. Наконец, в полезной модели DE 20119640 U1 описан опорный тормозной диск с разрезным зажимным кольцом, зажимаемым на одном конце трубчатой оси с прорезью с помощью болта с резьбой, предназначенного для подтягивания опорного тормозного диска. Опорный тормозной диск при установке закрепляется точечной сваркой на трубчатой оси. Кроме того, цапфа оси зажимается на конце трубчатой оси с прорезью с помощью зажимного кольца опорного тормозного диска.

Сущность изобретения

Задачей изобретения является создание зажимаемого опорного тормозного диска, позволяющего передавать высокие тормозные моменты и недорогого в производстве, а также создание способа изготовления указанного опорного тормозного диска и подвески колес с указанным опорным тормозным диском.

Опорный тормозной диск согласно настоящему изобретению, предназначенный для крепления суппорта дисковых тормозов или компонентов барабанного тормоза к подвеске колес или оси колес, содержит следующие компоненты: отверстие под ось с секцией плотной посадки, предназначенной для установки в нее осевого элемента, при этом секция плотной посадки имеет размер (диаметр на просвет) немного меньше, чем диаметр соответствующего сегмента осевого элемента, а по внешней границе отверстия под ось имеется, по меньшей мере, один разрыв, например щель, за счет которой секция плотной посадки может расширяться при сборке, а также средства крепления, предназначенные для уменьшения размера разрыва так, чтобы размер секции плотной посадки можно было вернуть, по существу, к своему первоначальному значению.

В предпочтительном варианте средства крепления реализуются в виде одного или более крепежных или зажимных болтов. Однако в альтернативном варианте могут использоваться и другие крепежные средства, такие как зажимное устройство, пружинные держатели и т.п.

Если отверстие под ось в опорном тормозном диске содержит секцию плотной посадки, размер которой немного меньше, чем размер соответствующего сегмента осевого элемента, то фрикционный контакт образуется по всей поверхности секции плотной посадки, что позволяет передавать очень большие усилия. В частности, при этом предотвращается передача усилий через фрикционный контакт только в некоторых точках или по определенным линиям, в то время как другие сегменты зажимного устройства передают малые усилия или не передают их совсем. Это дополняется, в частности, тем, что секция плотной посадки восстанавливает свой первоначальный размер благодаря средствам крепления таким образом, что диаметр осевого элемента уменьшается и становится несколько меньше диаметра отверстия секции плотной посадки опорного тормозного диска.

В предпочтительном варианте отверстие под ось в опорном тормозном диске является, по существу, круглым, т.е. подходит для осевого элемента обычной формы.

Кроме того, согласно предпочтительному варианту предусмотрено два разрыва, расположенных параллельно или под углом друг к другу и смещенных по отношению к центру отверстия, так что один сегмент опорного тормозного диска перекрывает осевой элемент более чем на 180 градусов.

Согласно альтернативному варианту предпочтительно предусмотрено два разрыва, идущих параллельно друг другу, а воображаемое продолжение разрывов проходит через центр отверстия под ось таким образом, что каждый из двух сегментов опорного тормозного диска, образовавшихся из-за указанных разрывов, перекрывает осевой элемент, по существу, на 180 градусов.

В предпочтительном варианте по внешней границе отверстия под ось расположено, по меньшей мере, одно первое средство зацепления, предназначенное для формирования, в основном, плотного контурного сопряжения, по меньшей мере, с одним вторым дополняющим средством зацепления осевого элемента.

Первое средство зацепления на внешней границе отверстия под ось обеспечивает легкость позиционирования опорного тормозного диска на осевом элементе. Кроме того, указанное средство зацепления обладает отказоустойчивостью, т.е., если фрикционный контакт зажимаемого опорного тормозного диска нарушается, опорный тормозной диск удерживается на месте благодаря плотному контурному сопряжению со средством зацепления.

Первое средство зацепления преимущественно выполняют в виде выемки, предназначенной, по меньшей мере, для частичного введения в нее средств зацепления. Выемка может быть любой желаемой формы, а с точки зрения геометрии поверхность может быть прямой или изогнутой.

Первое средство зацепления, созданное в виде выемки, преимущественно имеет, по существу, сферическую форму, что позволяет, по меньшей мере, частично вводить в нее второе средство зацепления, форма которого является, по существу, сферической.

Второе средство зацепления может быть выполнено в виде одного целого с осевым элементом. Однако преимущественно оно выполняется в виде отдельного шарика, вставляемого в выемку в осевом элементе. Конечно, в альтернативном случае второе средство может быть предусмотрено на опорном тормозном диске, т.е. помещено или закреплено в первом средстве зацепления, выполненном в виде выемки. Кроме того, в альтернативном случае шарик (т.е. второе средство зацепления) может быть также выполнен в виде одного целого с опорным тормозным диском. Кроме того, может быть предусмотрено также несколько средств зацепления, в частности шариков, предпочтительно распределенных по внешней границе осевого элемента или кромки опорного тормозного диска. В особенно предпочтительном случае в качестве средства зацепления предусмотрено два шарика, размещаемых преимущественно друг напротив друга.

Благодаря такой конфигурации гораздо лучше передается крутящий момент между опорным тормозным диском и осевым элементом. Кроме того, становится возможным центрирование опорного тормозного диска как в осевом, так и в касательном направлении.

В предпочтительном случае на опорном тормозном диске предусмотрено несколько крепежных отверстий, расположенных, в основном, в направлении, параллельном или перпендикулярном к направлению отверстия под ось, и предназначенных для крепления суппорта дисковых тормозов или компонентов барабанного тормоза к опорному тормозному диску, а также крепежные отверстия под установочные болты или для нарезания внутренней резьбы.

Кроме того, в предпочтительном случае такой опорный тормозной диск оснащен вилкообразными рычагами, размещенными на заданном расстоянии друг от друга для установки между ними одной или всех тормозных накладок соответствующей формы.

Диаметр отверстия секции плотной посадки в предпочтительном случае на 0,05-0,5 мм меньше, чем диаметр соответствующего сегмента осевого элемента.

Кроме того, в соответствии с изобретением предложен способ изготовления опорного тормозного диска, включающий в себя следующие операции: изготовление заготовки опорного тормозного диска, например посредством литья, с отверстием под ось, предназначенным для установки в него осевого элемента; возможная механическая обработка отверстия под ось с целью формирования гладкой поверхности для плотной посадки; создание разрыва на внешней границе отверстия под ось, по меньшей мере, на одной стороне, например в форме принудительного нанесения трещины или разреза в опорном тормозном диске.

Благодаря разбиению на части цельной заготовки опорного тормозного диска можно создать опорный тормозной диск с очень точным посадочным размером, и более того, он изготавливается очень простым способом, т.к. требуется отливать только одну конструктивную деталь.

В предпочтительном случае опорный тормозной диск можно разделить, лучше одновременно, на две части, чтобы опорный тормозной диск состоял из двух сегментов. Кроме того, на одной внешней границе отверстия предпочтительно формируется одно средство зацепления, позволяющее создать плотное контурное сопряжение с дополняющим средством зацепления осевого элемента.

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением предлагается подвеска колес с осевым элементом и опорным тормозным диском, соответствующим настоящему изобретению, причем подвеска колес в предпочтительном случае содержит зажимаемый продольный рычаг подвески.

Зажимаемый опорный тормозной диск согласно настоящему изобретению особенно подходит для применения в подвеске колес с зажимаемым продольным рычагом подвески, т.к. опорный тормозной диск легко можно демонтировать, когда необходимо установить или снять продольный рычаг подвески.

Ниже более подробно описываются примерные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлен вид в перспективе разбитого на две части опорного тормозного диска в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.2 представлен разделенный на две части опорный тормозной диск 1 в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения с вилкообразными рычагами 18, предназначенными для монтажа суппорта дискового тормоза.

На фиг.3 показан опорный тормозной диск 1 согласно настоящему изобретению - в положении, в котором он смонтирован на осевом элементе 5.

На фиг.4 аналогичным образом показан зажимаемый опорный тормозной диск 1 - в положении, в котором он смонтирован на осевом элементе 5.

На фиг.5 показан разбитый на две части опорный тормозной диск 1 в соответствии с другим примерным вариантом монтажа компонентов барабанного тормоза.

На фиг.6 представлен вид в перспективе разбитого на две части опорного тормозного диска в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

Как показано на фиг.1 и 2, опорный тормозной диск 1 в соответствии с настоящим изобретением изготовлен методом ковки или литья в виде цельной детали, например из серого чугуна марки GG-60, серого чугуна, содержащего шаровидный графит (GGG), или серого чугуна, содержащего пластичный графит (GGV). Опорный тормозной диск 1, изготовленный из обычного серого чугуна, особенно дешев в производстве, тогда как опорный тормозной диск, изготовленный из серого чугуна, содержащего шаровидный графит (GGG), или из серого чугуна, содержащего пластинчатый графит (GGV), является более прочным.

После ковки или литья в едином куске чугуна формируется секция плотной посадки отверстия под ось 13. Диаметр отверстия под ось 13 сегмента плотной посадки несколько меньше, чем диаметр соответствующего сегмента осевого элемента 5. В частности, отверстие сегмента плотной посадки в предпочтительном варианте имеет круглый профиль и диаметр меньше на 0,5 мм, предпочтительно - на 0,1-0,3 мм, чем диаметр соответствующего сегмента осевого элемента 5, что соответствует прессовой посадке.

После изготовления способом ковки или литья опорного тормозного диска 1 в виде цельной детали и возможной механической обработки секции плотной посадки отверстия под ось 13 цельный опорный тормозной диск 1 разламывают или размыкают каким-либо другим способом, например разрезанием, по меньшей мере, в одном месте внешней границы отверстия под ось 13. Разламывание производится путем принудительной операции фрагментации, так называемого нанесения трещины, в заданной позиции на внешней границе отверстия под ось 13. В случае, когда нанесение трещины производится на одной стороне, опорный тормозной диск 1 остается цельной деталью и для установки на осевой элемент 5 разгибается и (или) нагревается в точке растрескивания. В случае, когда производится двустороннее нанесение трещины, опорный тормозной диск 1 разламывается на две половины 11, 12, которые устанавливаются с двух сторон осевого элемента 5 и свинчиваются вместе с помощью крепежных болтов (не показаны).

При соответствующем выборе секции плотной посадки отверстия под ось 13 на осевом элементе 5 создается зажим, обеспечивающий, по существу, одинаковую силу трения по всей внешней граничной поверхности секции плотной посадки отверстия 13, что позволяет, в частности, передавать большие тормозные моменты. Кроме того, нанесение трещины обеспечивает очень точную подгонку в разрыве внешней граничной кромки 13а отверстия под ось 13. Последующая обработка сопрягаемых поверхностей, что может потребоваться на складе, из-за нанесения трещины может быть опущена. В результате, можно уменьшить расходы на изготовление опорного тормозного диска.

Опорный тормозной диск также может изготавливаться из легкого металла или легкого металлического сплава, при этом уменьшается масса не подвешенных узлов подвески колес.

В случае нанесения трещин на две стороны создается первый сегмент 11 и второй сегмент 12 опорного тормозного диска. В предпочтительном варианте первый сегмент 11 содержит крепежные отверстия 15, оси которых проходят параллельно или перпендикулярно к оси отверстия под ось 13. Указанные крепежные отверстия 15 предназначены для крепления к суппорту дисковых тормозов или компонентов барабанного тормоза к опорному тормозному диску 1. В первом сегменте 11 опорного тормозного диска подбирается резьба для резьбового отверстия 17, а во втором сегменте 12 опорного тормозного диска подбирается резьба для соответствующего резьбового отверстия 16 под крепежные болты (не показаны).

Для получения формы, обеспечивающей сопряжение опорного тормозного диска 1 с тормозной(ыми) накладкой(ами), опорный тормозной диск согласно второму примерному варианту осуществления настоящего изобретения, представленному на чертеже фиг.2, оснащен вилкообразными рычагами 18, в пространстве между которыми можно разместить тормозную(ые) накладку(и).

Кроме того, опорный тормозной диск может быть оснащен выемками 1а, как это показано на чертеже фиг.2, предназначенными для уменьшения веса опорного тормозного диска 1 и, следовательно, веса не подвешенных узлов подвески колес.

Опорный тормозной диск 1 в соответствии с настоящим изобретением особенно подходит для применения в конструкциях с трубчатым жестким мостом, присоединяемым к раме транспортного средства с помощью пары продольных рычагов подвески. Однако применение опорного тормозного диска 1 этим не ограничивается, более того, опорный тормозной диск в соответствии с настоящим изобретением может также применяться и в конструкциях с разрезным мостом, как это показано на фиг.3 и 4. Но если опорный тормозной диск 1 в соответствии с настоящим изобретением связан с жестким мостом с помощью пары продольных рычагов подвески, то особенно легко демонтировать зажимаемые продольные рычаги подвески, когда зажимаемый опорный тормозной диск сначала демонтируется с трубчатой оси. Другими словами, зажимаемый опорный тормозной диск 1 в соответствии с настоящим изобретением имеет преимущество в том, что продольные рычаги подвески можно легко снять с трубчатой оси после демонтажа зажимаемого опорного тормозного диска, что облегчает замену дефектного продольного рычага подвески.

Опорный тормозной диск 1 в соответствии с настоящим изобретением отличается, в частности, тем преимуществом, что он легко монтируется и демонтируется. Кроме того, облегчается его изготовление, т.к. весь опорный тормозной диск отливается в виде одной цельной детали. Высокая точность сопряжения разрыва внешней граничной кромки 13а отверстия под ось 13 обеспечивается простым способом благодаря нанесению трещины. Имеется возможность передачи больших тормозных моментов, т.к. вся внешняя граница отверстия под ось расположена равномерно относительно соответствующего сегмента осевого элемента.

Другим преимуществом опорного тормозного диска 1 и осевого элемента 5 является то, что в целях антикоррозийной защиты перед установкой он может быть покрашен и т.д. То есть опорный тормозной диск 1 достаточно просто установить на осевой элемент 5 и затянуть крепежным болтом 7. При этом после установки нет необходимости в последующей обработке опорного тормозного диска 1 и осевого элемента 5. Кроме того, могут снизиться расходы на установку. Дополнительно могут уменьшиться затраты на ремонт при необходимости замены опорного тормозного диска 1.

Изобретение не ограничивается описанными здесь примерными вариантами осуществления настоящего изобретения. В частности, описанные здесь два варианта осуществления настоящего изобретения при желании можно объединить, например, так, что опорный тормозной диск 1 будет снабжен выемками 1а без вилкообразных рычагов 18, хотя возможно применение и опорного тормозного диска 1 с вилкообразными рычагами 18 и без выемок 1а.

Наконец, на чертеже фиг.5 показан опорный тормозной диск 1, разделенный на две части для облегчения размещения компонентов барабанного тормоза, где по отношению к предыдущим чертежам одни и те же детали обозначены одними и теми же номерами позиций, и, следовательно, не требуется каждый раз подробно описывать их конфигурацию.

Для фиксированного или подвижного крепления деталей барабанного тормоза (не показаны) на опорном тормозном диске 1 предусмотрено множество крепежных отверстий и опорных точек. В основном, они предназначены для применения при монтаже опорной системы 21 ведущего вала, обычно выполняемого в виде S-образного распределительного вала. Сама эта опорная система 21 состоит из деталей, обычно рассчитанных на подшипники скольжения, причем она вставляется в соответствующее крепежное отверстие или представляет собой отдельный узел, который крепится к опорному тормозному диску 1. Кроме того, к опорному тормозному диску 1 могут крепиться датчики, например датчики антиблокировочной системы, датчики износа или датчики температуры.

Далее, такая конструкция опорного тормозного диска 1 содержит опорную систему 23 для тормозных колодок барабанного тормоза, в которой тормозные колодки могут перемещаться при активизации ведущего вала. Опорная система 23 в предпочтительном случае представляет собой сферический подшипник. Однако для обеспечения поворота тормозных колодок может применяться и подшипник другого типа.

На чертеже фиг.6 показана обеспечивающая улучшенную передачу тормозного момента конфигурация опорного тормозного диска 1 со средством зацепления 8, которое сцепляется с соответствующими выемками в опорном тормозном диске и осевом элементе 5. Кроме того, становится возможным центрирование опорного тормозного диска 1 как в осевом, так и в касательном направлении.

Первое средство зацепления 14 в предпочтительном случае выполнено в виде выемки в опорном тормозном диске 1. Последний предназначен, по меньшей мере, для частичного размещения средства зацепления 8. Выемка может иметь любую желательную форму, а с точки зрения геометрии поверхности может быть прямолинейной и (или) изогнутой. Однако средство зацепления 14, выполненное в виде выемки, преимущественно имеет, по существу, сферическую форму, так чтобы, по меньшей мере, частично в него вмещалось второе средство зацепления 8, по существу, сферической формы.

Второе средство зацепления 8 может быть выполнено как одно целое с осевым элементом 5. Однако преимущественно оно выполняется в виде отдельного шарика (см. фиг.6), который входит в выемку в осевом элементе 5. Конечно, второе средство зацепления 8 в альтернативном варианте может быть также выполнено в опорном тормозном диске 1, т.е. смонтировано или закреплено в первом средстве зацепления 14, выполненном в виде выемки. Кроме того, в альтернативном случае шарик (т.е. второе средство зацепления) может быть также выполнен в виде одного целого с опорным тормозным диском 1.

Изобретения относятся к области машиностроения, а именно к системе крепления суппорта дисковых тормозов или компонентов барабанного тормоза к подвеске колес или колесной оси, способу изготовления и подвеске колес. Система крепления содержит опорный тормозной диск, монтируемый на осевом элементе. Опорный тормозной диск имеет отверстие под ось с секцией плотной посадки, предназначенной для установки в нее осевого элемента. Секция плотной посадки имеет размер меньший, чем размер соответствующего сегмента осевого элемента, и такую форму, что по всей поверхности секции плотной посадки создается фрикционный контакт. Внешняя граница отверстия под ось содержит один разрыв и средство крепления. Разрыв образован принудительным нанесением трещины в опорном тормозном диске, за счет которого секция плотной посадки может расширяться при сборке. Средство крепления предназначено для уменьшения разрыва таким образом, чтобы размер секции плотной посадки возвращался, по существу, к своему первоначальному значению. Способ заключается в изготовлении заготовки опорного тормозного диска посредством литья, с отверстием под ось, возможную механическую обработку отверстия под ось для формирования гладкой секции плотной посадки, придание секции плотной посадки необходимых размеров и создание на внешней границе отверстия под ось разрыва принудительным нанесением трещины на опорном тормозном диске. Подвеска колес содержит систему крепления опорного тормозного диска, монтируемого на осевом элементе. Достигается создание опорного тормозного диска, позволяющего передавать высокие тормозные моменты. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Система крепления, предназначенная для крепления суппорта дисковых тормозов или компонентов барабанного тормоза к подвеске колес или колесной оси, содержащая опорный тормозной диск, монтируемый на осевом элементе, имеющий отверстие под ось с секцией плотной посадки, предназначенной для установки в нее осевого элемента, при этом секция плотной посадки имеет размер, меньший, чем размер соответствующего сегмента осевого элемента, и такую форму, что по всей поверхности секции плотной посадки создается фрикционный контакт, при этом внешняя граница отверстия под ось содержит, по меньшей мере, один разрыв, образованный принудительным нанесением трещины в опорном тормозном диске, за счет которого секция плотной посадки может расширяться при сборке, и средство крепления, предназначенное для уменьшения разрыва таким образом, чтобы размер секции плотной посадки возвращался, по существу, к своему первоначальному значению.

2. Система крепления по п.1, в которой отверстие под ось является, по существу, круглым.

3. Система крепления по п.1 или 2, в которой предусмотрено два разрыва, расположенных параллельно или под углом друг к другу и смещенных по отношению к центру отверстия, так что один сегмент опорного тормозного диска перекрывает осевой элемент более чем на 180°.

4. Система крепления по п.1 или 2, в которой предусмотрено два разрыва, идущих параллельно друг другу, причем воображаемое продолжение разрывов проходит через центр отверстия под ось таким образом, что каждый из двух сегментов опорного тормозного диска, образовавшихся из-за указанных разрывов, перекрывает осевой элемент, по существу, на 180°.

5. Система крепления по п.1, в которой на внешней границе отверстия под ось предусмотрено, по меньшей мере, одно первое средство зацепления, предназначенное для формирования, по существу, точного контурного сопряжения, по меньшей мере, с одним вторым дополнительным средством зацепления осевого элемента.

6. Система крепления по п.5, в которой первое средство зацепления выполнено в виде выемки, предназначенной, по меньшей мере, для частичного вхождения в нее второго средства зацепления.

7. Система крепления по п.6, в которой первое средство зацепления, созданное в виде выемки, имеет, по существу, сферическую форму, что позволяет, по меньшей мере, частично вводить в нее второе средство зацепления, форма которого является, по существу, сферической.

8. Система крепления по п.1, в которой на опорном тормозном диске предусмотрено несколько крепежных отверстий, расположенных, в основном, в направлении, параллельном или перпендикулярном к направлению, отверстия под ось, и предназначенных для крепления суппорта дисковых тормозов или компонентов барабанного тормоза к опорному тормозному диску.

9. Система крепления по п.8, в которой предусмотрены крепежные отверстия под крепежные болты или для нарезания внутренней резьбы.

10. Система крепления по п.1, в которой опорный тормозной диск дополнительно содержит вилкообразные рычаги, размещенные на заданном расстоянии друг от друга для установки между ними одной или всех тормозных накладок соответствующей формы.

11. Система крепления по п.2, в которой один диаметр отверстия секции плотной посадки на 0,05-0,5 мм меньше, чем диаметр соответствующего сегмента осевого элемента.

12. Способ изготовления и монтажа опорного тормозного диска, включающий изготовление заготовки опорного тормозного диска, например, посредством литья, с отверстием под ось, предназначенным для установки в него осевого элемента, возможную механическую обработку отверстия под ось в целях формирования гладкой секции плотной посадки, придание секции плотной посадки таких размеров, чтобы образовался фрикционный контакт по всей поверхности секции плотной посадки, и после монтажа на осевом элементе соответствующий осевой элемент уменьшился до размера, меньшего, чем размер секции плотной посадки опорного тормозного диска, и создание разрыва на внешней границе отверстия под ось, по меньшей мере, в одном месте принудительным нанесением трещины на опорном тормозном диске.

13. Способ по п.12, в котором опорный тормозной диск разделяется на две части так, чтобы получить разделенный опорный тормозной диск, состоящий из двух сегментов.

14. Способ по п.12 или 13, который дополнительно включает формирование одного средства зацепления на одной внешней границе отверстия под ось, предназначенного для создания точного контурного сопряжения с дополняющим средством зацепления осевого элемента.

15. Подвеска колес с осевым элементом и опорным тормозным диском по одному из пп.1-11.

16. Подвеска колес по п.15, дополнительно содержащая зажимаемый продольный рычаг подвески.