ТОРМОЗНОЙ БАРАБАН И СТУПИЦА ТОРМОЗНОГО БАРАБАНА С УЛУЧШЕННЫМ ТЕПЛООБМЕНОМ, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И ОБОРУДОВАННОЕ ИМИ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО Российский патент 2014 года по МПК F16D65/10 

Изобретение относится к тормозному барабану и ступице тормозного барабана с улучшенным теплообменом, в частности, для автотранспортного средства, а также к оборудованному ими транспортному средству.

Барабанные тормоза являются менее эффективными, чем дисковые тормоза, но зато являются более дешевыми в изготовлении.

Однако барабанные тормоза являются менее стойкими к нагреву при торможении, чем дисковые.

Для устранения этого недостатка на цилиндрической стенке барабана на стороне, противоположной тормозной дорожке, некоторые тормозные барабаны содержат периферические ребра, проходящие вдоль образующих и выполняющие роль лопастей, позволяющих охлаждать барабан и рассеивать, таким образом, тепло, выделяемое во время торможения. Однако характеристики жесткости и массы и эффективность охлаждения таких барабанов остаются низкими.

Задачей изобретения является усовершенствование известных тормозных барабанов и повышение эффективности барабанных тормозов транспортных средств.

Поставленная задача решена в тормозном барабане колеса автотранспортного средства, содержащем цилиндрическую тормозную дорожку, сопрягающуюся с кольцевой стенкой, перпендикулярной к оси вращения барабана, причем, согласно изобретению, одна из сторон этой стенки содержит так называемые лицевые ребра, распределенные вокруг оси вращения.

Предпочтительно указанные лицевые ребра являются радиальными и равномерно распределены вокруг указанной оси вращения.

Данный тормозной барабан колеса может дополнительно содержать по меньшей мере один ряд наружных периферических ребер, по существу поперечных относительно предыдущих, на периферии барабана (расположенных на наружной стороне барабана, противоположной указанной тормозной дорожке).

Барабан может содержать внутренние и/или наружные лицевые ребра. Они способствуют значительному повышению жесткости по сравнению с классическим кожухом барабана и увеличению площади теплообмена с окружающей средой и, таким образом, способствуют рассеянию тепловой энергии, накапливающейся в барабане при торможении.

Барабан может содержать ребра, идентичные друг другу и равномерно расположенные вокруг указанной оси вращения на барабане, что относится и к ребрам, расположенным на периферии барабана.

Лицевые и/или периферические ребра могут иметь аэродинамический профиль, позволяющий во время их вращения направлять захватываемый ими воздух таким образом, чтобы еще больше увеличивать теплообмен барабана с окружающим воздухом. Их действие может быть комбинированным и, например, приводить к отводу воздуха в боковом направлении через выходы колеса с одновременным центральным всасыванием.

Их сечение может быть заостренным в направлении наружу, что способствует удалению воздуха наружу (к наружному концу ребра).

Они могут иметь, например, V-образное или шестиугольное сечение с заострением в наружном направлении, могут иметь прямолинейный или криволинейный профиль по своей длине (в случае необходимости с закругленным или наклонным наружным периферическим концом).

Лицевые ребра могут проходить от края ступицы, смежного с колесом, до края наружной окружности барабана.

Предпочтительно барабан в соответствии с настоящим изобретением выполняют в виде цельнолитой детали и подвергают механической обработке, то есть без добавления присоединяемой детали. Кроме того, он может содержать, по меньшей мере, одно кольцевое ребро, ось которого совпадает с осью барабана, и расположенное на поверхности барабана так, чтобы, с одной стороны, еще больше увеличивать его жесткость и теплообмен и, с другой стороны, облегчает обработку лицевых и периферических ребер, получаемых в результате литья.

Кроме того, увеличение жесткости такого барабана и балансировочная механическая обработка водосливного желоба вместо установки бандажного кольца позволяют уменьшить его массу по сравнению с классическим барабаном (до 15-20% массы), сохраняя при этом эквивалентные термические и деформационные характеристики.

Естественно, изобретение относится также к ступице тормозного барабана (ступице, интегрированной в барабан) и транспортному средству, оборудованному вышеуказанными ступицей барабана или тормозным барабаном.

Изобретение будет более очевидно из примеров осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 показана известная ступица тормозного барабана с радиальными ребрами, вид в перспективе;

на фиг.2 показана ступица тормозного барабана в соответствии с настоящим изобретением, вид в перспективе;

на фиг.3 показана ступица тормозного барабана согласно изобретению, содержащая внутренние ребра.

На фиг.1 показана известная ступица 1 тормозного барабана с периферическими ребрами 3. Собственно барабанная часть 5 интегрирована в ступичную часть 7 колеса, и весь узел или ступица 1 барабана выполнены в виде единой детали с осевой симметрией. Барабанная часть 5 содержит цилиндрическую тормозную дорожку (не показана) и наружные периферические ребра 3, проходящие по ее ширине на периферии противоположно тормозной дорожке. Ступичная часть 7 является коаксиальной с барабанной частью 5 и содержит диск 9, в который заходит цапфа колесной оси (не показана) через центральное круглое отверстие 11. Кроме того, что периферические ребра 3 повышают жесткость барабанной части 5, они способствуют также рассеянию тепловой энергии торможения барабанной части. Вместе с тем, это рассеяние энергии можно увеличить за счет ступицы 13 барабана согласно изобретению, показанной на фиг.2.

Так же, как и на фиг.1, барабанная часть 15 интегрирована в ступичную часть 17 колеса, образуя, таким образом, цилиндрическую ступицу 13 барабана в виде единой детали.

Барабанная часть 15 содержит верхние периферические ребра 19 и наружные боковые радиальные (лицевые) ребра 21, равномерно распределенные вокруг оси вращения ступицы барабана.

Радиальные ребра выполнены по ширине барабанной части на ее наружной периферии по существу от кольцевого внутреннего края до бокового наружного края барабанной части 15.

Радиальные ребра 21 проходят от кольцевого наружного края 27 ступичной части 17 до бокового наружного края 25 барабанной части 15, по существу, в плоскости, параллельной круглому диску 29 ступичной части 17.

Радиальные ребра 21 расположены поперечно к периферическим ребрам 19. Эти периферические ребра 19 расположены равномерно на цилиндрической периферической поверхности 31 барабанной части, коаксиальной со ступицей (противоположной к тормозной дорожке). Они проходят, каждая, в продольном направлении в плоскости, проходящей через ось ступицы барабана, или вдоль образующей этой цилиндрической поверхности 31.

Эти периферические 19 и радиальные 21 ребра имеют профиль, заостренный в направлении бокового наружного края 15 ступицы барабана, заканчивающийся прямым наклонным концом и криволинейным концом соответственно периферических ребер 19 и радиальных ребер 21.

Во время вращения колеса и, следовательно, ступицы барабана профили этих ребер направляют окружающий воздух наподобие крыльчатки для охлаждения ступицы барабана. Воздушный поток, направляемый радиальными ребрами 21, и воздушный поток, направляемый периферическими ребрами 19, соединяются и проходят к боковым выходам колеса, оборудованного ступицей барабана, в сочетании с центральным всасыванием воздуха.

Ступица 13 барабана содержит также кольцевые ребра 33, выполненные, в частности, в основании ребер 19, 21. Эти ребра 33 являются коаксиальными с барабанной частью. Они тоже повышают жесткость ступицы барабана и способствуют теплообмену с воздухом. Кроме того, они облегчают изготовление литьем радиальных 21 и периферических 19 ребер.

Такую ступицу барабана можно выполнять путем литья, например, из чугуна или алюминия, или путем механической обработки предпочтительно металлических материалов.

Естественно, барабанную часть 15 можно выполнить отдельно от ступичной части 17 колеса и закрепить ее на этой ступичной части при помощи винтов или других средств.

Наконец, следует отметить, что балансировку барабана или ступицы барабана можно осуществить за счет механической обработки водосливного желоба или внутреннего периферического кольцевого паза (не показан), который огораживает водяной поток во время движения наподобие водостока, что позволяет уменьшить массу барабана или ступицы барабана по сравнению с барабаном с бандажным кольцом.

На фиг.3 в качестве варианта осуществления показана ступица 35 барабана, содержащая внутренние радиальные ребра 37 и наружные периферические ребра 39 противоположно внутренней тормозной дорожке 41. Эти радиальные ребра 37 тоже повышают жесткость барабана и его способность к охлаждению при нагреве. Естественно, на стенке 43 барабанной части, противоположной стенке 45, содержащей внутренние радиальные ребра 37, можно также выполнить не показанные наружные радиальные ребра.

Наконец, лицевые ребра не обязательно должны быть радиальными и могут иметь другую геометрию, например с наклоном в угловом направлении относительно радиуса и с любым другим профилем, позволяющим протекающему между ними воздуху охлаждать барабан или ступицу барабана.

Для решения проблем вибраций, мешающих нормальной работе барабанного тормоза, можно менять формы и промежутки между радиальными и периферическими ребрами на барабане; можно предусмотреть переменные или равные шаг и формы радиальных и периферических ребер.

Изобретения относятся к области транспорта, в частности к тормозным системам автотранспортных средств. Тормозной барабан содержит цилиндрическую тормозную дорожку, сопрягающуюся с кольцевой стенкой, перпендикулярной к оси вращения барабана. Одна из сторон кольцевой стенки содержит лицевые ребра, распределенные вокруг оси вращения. Барабан содержит наружные периферические ребра, расположенные на его наружной стороне, противоположной тормозной дорожке. Лицевые и периферические ребра имеют аэродинамический профиль, направляющий во время их вращения захватываемый ими воздух так, чтобы увеличивать теплообмен барабана с окружающей средой. Воздушные потоки, направляемые ребрами, комбинируются так, чтобы объединить выход бокового воздушного потока в сторону выходов колеса с центральным всасыванием. Ступица содержит тормозной барабан с ребрами. Транспортное средство содержит ступицу, содержащую тормозной барабан с ребрами. Достигается повышение эффективности барабанного тормоза за счет улучшения теплообмена. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Тормозной барабан (15, 43) колеса для автотранспортного средства, содержащий цилиндрическую тормозную дорожку (41), сопрягающуюся с кольцевой стенкой, перпендикулярной к оси вращения барабана, отличающийся тем, что одна из сторон (45) этой стенки содержит так называемые лицевые ребра (21, 37), распределенные вокруг оси вращения, при этом барабан содержит наружные периферические ребра (19, 39), расположенные на его наружной стороне, противоположной указанной тормозной дорожке (41), причем лицевые (21) и периферические (19) ребра имеют аэродинамический профиль, направляющий во время их вращения захватываемый ими воздух так, чтобы увеличивать теплообмен барабана с окружающей средой, при этом воздушные потоки, направляемые этими ребрами, комбинируются так, чтобы объединить выход бокового воздушного потока в сторону выходов колеса с центральным всасыванием.

2. Тормозной барабан (15, 43) по п. 1, отличающийся тем, что лицевые ребра (21, 37) являются радиальными и равномерно распределены вокруг указанной оси вращения.

3. Тормозной барабан (15, 43) по п. 1, отличающийся тем, что содержит лицевые ребра (21), расположенные на наружной стороне указанной стенки, и/или лицевые ребра (37), расположенные на внутренней стороне (45) указанной стенки.

4. Тормозной барабан (15, 43) по п. 2, отличающийся тем, что содержит лицевые ребра (21), расположенные на наружной стороне указанной стенки, и/или лицевые ребра (37), расположенные на внутренней стороне (45) указанной стенки.

5. Тормозной барабан (15, 43) по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что наружные периферические ребра (19, 39) равномерно расположены вокруг указанной оси вращения.

6. Тормозной барабан (15) по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что указанные лицевые (21) и/или периферические (19) ребра имеют сечение, заостренное в направлении наружу.

7. Тормозной барабан (15) по п. 5, отличающийся тем, что указанные лицевые (21) и/или периферические (19) ребра имеют сечение, заостренное в направлении наружу.

8. Тормозной барабан (15) по любому из пп. 1-4, 7, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, одно кольцевое ребро (33), коаксиальное с барабаном (15).

9. Тормозной барабан (15) по п. 5, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, одно кольцевое ребро (33), коаксиальное с барабаном (15).

10. Тормозной барабан (15) по п. 6, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, одно кольцевое ребро (33), коаксиальное с барабаном (15).

11. Ступица (13, 35) тормозного барабана, отличающаяся тем, что содержит тормозной барабан (15, 43) по одному из пп. 1-10, и ступичную часть (17) колеса, выполненные в виде единой детали.

12. Транспортное средство, содержащее, по меньшей мере, один тормозной барабан (15, 43) по любому из пп. 1-10.