ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМ ВСАСЫВАНИЕМ В КАНАВКЕ НАКЛАДКИ Российский патент 2023 года по МПК F16D65/00 

Изобретение относится к экологически чистым тормозным системам, предназначенным для применения в машинах, содержащих вращающийся элемент, вращение которого необходимо притормаживать, например, таких как автомобильные или железнодорожные транспортные средства, ветроэнергетические установки.

В таких тормозных системах при фрикционном торможении выделяются частицы и пыль, являющиеся результатом истирания тормозных колодок на вращающемся элементе. Этим вращающимся элементом является, например, колесо транспортного средства или диск, вращаемый колесом транспортного средства. Известно, что эти частицы, рассеиваемые в окружающей среде, являются вредными для здоровья людей. Кроме того, внедрение электрических двигателей для автотранспортных средств усилило потребность в обработке частиц и пыли, выделяющихся в результате истирания фрикционных тормозных систем.

Таким образом, существует потребность в улавливании этих частиц и пыли до того, как они высвободятся в окружающую среду.

Известен документ FR 3 057 040, в котором описана тормозная система, содержащая тормозную колодку 10, при этом колодка содержит опорную плиту 1 с первой стороной 13 и второй стороной 14 и накладку 2 из фрикционного материала, закрепленную на первой стороне 13, при этом накладка 2 ограничена фрикционной стороной 26, крепежной стороной 20, внутренним краем 23, наружным краем 24, задним краем 21 и передним краем 22. Накладка 2 имеет по меньшей мере одну собирающую канавку 3, открытую к фрикционной стороне 26, проходящую от своего первого конца 31 со стороны внутреннего края 23 и выходящую своим вторым концом 32 со стороны наружного края 24. Опорная плита 1 содержит отверстие 17, пневматически сообщающееся с собирающей канавкой 3. Отверстие 17 соединено с собирающей системой через всасывающую трубку 40, выполненную с возможностью всасывания воздуха и частиц и пыли, заходящих в канавку 3.

Такая тормозная система показана на фиг. 7 и 8 и представляет собой предшествующий уровень техники.

Однако эта тормозная система имеет недостатки.

Действительно, во врем фаз торможения частицы и пыль продолжают выделяться в нежелательном количестве.

Описание изобретения

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков.

Изобретение призвано предложить тормозную систему с оптимизированным улавливанием частиц, выделяемых накладкой и вращающимся элементом, и с максимально простой конструкцией.

Эта задача решается за счет того, что тормозная система дополнительно содержит собирающую систему, которая содержит собирающую трубку, через которую может проходить воздух, при этом входное отверстие для воздуха собирающей трубки расположено напротив второго конца, а собирающая канавка выходит своим вторым концом к наружному краю.

Благодаря этим признакам, сбор частиц и пыли собирающей системой является более эффективным, так как воздух проходит в канавке от внутреннего края к наружному краю накладки. Это направление является естественным (без всасывания) направлением циркуляции воздуха в канавке под действием центробежной силы, при этом улавливание частиц и пыли в собирающей трубке является более эффективным.

Предпочтительно собирающая трубка не входит в контакт с накладкой.

Таким образом, после фазы торможения нет более или менее значительного остаточного крутящего момента, когда накладки и колодки отходят от вращающегося элемента.

Предпочтительно опорная плита является сплошной вдоль всей указанной по меньшей мере одной канавки.

Таким образом, изготовление тормозной колодки упрощается, так как нет необходимости просверливать или изменять колодку на уровне канавки.

Предпочтительно указанная по меньшей мере одна канавка находится рядом с задним краем.

Таким образом, улавливание частиц и пыли канавкой оказывается оптимизированным, поскольку эти частицы и пыль стремятся проходить от передней к задней части накладки, так как это направление прохождения является направлением перемещения вращающегося элемента относительно накладки в состоянии покоя.

Предпочтительно накладка имеет вторую канавку, которая находится по существу посередине расстояния между передним краем и задним краем.

Таким образом, улучшается вибрационное поведение узла «накладка-диск» во время торможения.

Предпочтительно накладка имеет дополнительную канавку, которая находится рядом с передним краем.

Таким образом, заявленная система работает одинаково эффективно в обоих направлениях вращения вращающегося элемента относительно накладки, что представляет собой преимущество для транспортных средств, которые могут производить торможение в обоих направлениях, таких как рельсовые транспортные средства.

Предпочтительно собирающая система содержит всасывающий механизм, выполненный с возможностью всасывания в собирающую трубку воздуха, поступающего из указанной по меньшей мере одной собирающей канавки.

Таким образом, сбор частиц и пыли в собирающей трубке является более эффективным.

Изобретение и его преимущества будут более очевидны из последующего подробного описания варианта выполнения, представленного в качестве не ограничительного примера. Описание представлено со ссылками на чертежи.

На фиг. 1 показана тормозная колодка тормозной системы согласно изобретению, вид сверху;

на фиг. 2 - тормозная колодка тормозной системы согласно изобретению, вид в перспективе;

на фиг. 3 - тормозная колодка тормозной системы согласно изобретению, вид в разрезе вдоль собирающей канавки по линии III-III фиг. 2;

на фиг. 4 - тормозная колодка тормозной системы согласно изобретению, вид в разрезе вдоль собирающей канавки;

на фиг. 5 - тормозная колодка тормозной системы согласно другому варианту осуществления изобретения, вид сверху;

на фиг. 6 - тормозная система согласно изобретению, установленная на вращающемся диске, вид в перспективе;

на фиг. 7 - колодка из известного уровня техники, вид сверху;

на фиг. 8 - колодка из известного уровня техники, вид в перспективе.

Осуществление изобретения

Изобретение относится к тормозной системе, которая содержит тормозную колодку 10 для торможения вращающегося элемента 9 машины. Изобретение описано ниже для случая, когда машина является автотранспортным средством, в котором этот тормоз является дисковым тормозом. Однако изобретение можно также применять для случая тормозной колодки в колодочном тормозе, который трется по колесу и который используют в рельсовых (железнодорожных) транспортных средствах, или для случая тормозной колодки, используемой в любой другой промышленной машине (например, в случае ветроэнергетической установки). Во всех случаях торможение вращающегося элемента происходит за счет трения тормозной колодки на этом вращающемся элементе во время его вращения.

В дисковом тормозе торможение происходит за счет трения между диском (который является вращающимся элементом 9), неподвижно соединенным с колесом транспортного средства, и двумя тормозными колодками 10, прижимающимися с двух сторон к этому диску. Диск 9 расположен в главной плоскости и имеет ось А вращения, перпендикулярную к этой главной плоскости.

Каждая из колодок 10 расположена в этой главной плоскости таким образом, что толщина колодки 10 проходит вдоль оси А вращения.

Диск 9 вращается вокруг оси А вращения с направлением вращения FW, что определяет тангенциальное направление Т, касательное к окружности диска 9 и ориентированное в направлении вращения FW, и радиальное направление R, ортогональное к оси А вращения в главной плоскости диска 9.

Эти элементы показаны на фиг. 6, где представлено тормозное устройство, установленное на диске 9.

В последующем описании термины «внутренний» и «наружный» обозначают края или зоны тормозной колодки 10 (или её компонентов), которые находятся соответственно ближе всего и дальше всего относительно оси А вращения, и термины «передний» и «задний» обозначают края или зоны тормозной колодки 10 (или ее компонентов), которые находятся соответственно выше по потоку или ниже по потоку относительно направления прохождения частиц 28, выделяемых накладкой 2 (описана ниже), которое является также направлением вращения FW.

Как показано на фиг. 1 и 2, тормозная колодка 10 содержит опорную плиту 1, называемую также основанием. Опорная плита 1 выполнена, например, из металлического материала. Опорная плита 1 представляет собой плоскую пластину по существу постоянной толщины (например, 3-7 мм), общая форма которой в ее главной плоскости является трапециевидной с прямыми или изогнутыми краями.

Опорная плита 1 содержит первую сторону 13, на которой закреплена накладка 2, и вторую сторону 14, противоположную первой стороне 13. Опорная плита 1 содержит также два шипа (11, 12), которые расположены в плоскости опорной плита 1 на ее двух боковых концах и которые служат для крепления и направления колодки 10.

Кроме того, тормозная колодка 10 содержит накладку 2, выполненную из фрикционного материала. Например, этим материалом является материал, называемый «феродо».

Накладка 2 ограничена фрикционной стороной 26 («трущаяся» сторона), крепежной стороной 20, противоположной фрикционной стороне 26 (эти две стороны являются параллельными) и закрепленной на опорной плите 1, внутренним краем 23, наружным краем 24, задним краем 21 и передним краем 22. Наружный 24, задний 21 и передний 22 края являются выпуклыми или прямыми, и внутренний край 23 является вогнутым или прямым.

По мере износа накладки 2 фрикционная сторона 26 постепенно приближается к опорной плите 1. Следовательно, толщина накладки 2 (измеренная вдоль оси А вращения) уменьшается по мере ее износа.

Во время работы накладка 2 (и вращающийся элемент 9) выделяет частицы 28 по причине трения между накладкой 2 и диском 9. Путь прохождения частиц 28 вдоль фрикционной стороны 26 показан пунктирными стрелками на фиг. 1 и 2.

Накладка 2 имеет по меньшей мере одну собирающую канавку 3, открытую к фрикционной стороне 26.

Канавка 3 содержит первый конец 31 и второй конец 32. Канавка 3 проходит от своего первого конца 31 со стороны внутреннего края 23 и выходит своим вторым концом 32 к наружному краю 24.

Выражение «канавка 3 проходит от своего конца со стороны края» означает, что этот конец канавки 3 находится вблизи края. На этом конце канавка может быть сквозной (проходить через опорную плиту или выходить к этому краю) или не сквозной.

Выражение «канавка 3 выходит своим концом со стороны края» означает, что канавка 3 выходит этим концом рядом с краем, то есть либо через опорную плиту 1, либо непосредственно на этот край.

Во всех случаях канавка 3 выходит каждым из своих концов за пределы фрикционной стороны 26.

Согласно изобретению, канавка 3 выходит своим вторым концом 32 непосредственно к наружному краю 24.

Глубина канавки или канавок 3, например, равна высоте накладки 2, то есть дно канавки 3 совпадает с первой стороной 13 опорной плиты 1. В альтернативном варианте выполнения глубина канавки или канавок 3 меньше высоты накладки 2.

Например, собирающая канавка или собирающие канавки 3 имеют постоянное прямоугольное сечение от своего конца выше по потоку до своего конца ниже по потоку и, следовательно, постоянную толщину.

Например, собирающая канавка 3 расположена рядом с задним краем 21. Эта конфигурация позволяет более эффективно собирать в этой канавке 3 частицы/пыль, выделяемые при торможении, учитывая, что частицы проходят естественным образом от передней части к задней части накладки 2. Действительно, это направление прохождения является направлением перемещения вращающегося элемента 9 относительно накладки 2 в состоянии покоя.

В качестве варианта накладка 2 дополнительно содержит вторую собирающую канавку 3, которая находится по существу на половине расстояния между передним краем 22 и задним краем 21.

Это положение второй собирающей канавки 3 позволяет минимизировать нежелательные вибрации накладки 2.

Тормозная система содержит собирающую систему, которая содержит собирающую трубку 40, через которую может проходить воздух. Собирающая трубка 40 содержит входное отверстие 41 для воздуха, которое расположено напротив второго конца 32 канавки 3, как показано на фиг. 1-4. Воздух, проходящий в канавке 3, попадает в собирающую трубку 40 через это входное отверстие 41.

Предпочтительно собирающая система содержит всасывающий механизм (не показан), выполненный с возможностью всасывания в собирающую трубку 40 воздуха, поступающего из указанной по меньшей мере одной собирающей канавки 3. Таким образом, сбор частиц и пыли (поступающих из канавки 3) в собирающей трубке 40 является более эффективным.

Преимуществом этой конфигурации является то, что принудительное прохождение воздуха, задаваемое всасывающим механизмом, происходит в том же направлении, что и естественное прохождение воздуха в канавке 3. Действительно, под действием центробежной силы воздух циркулирует естественным образом от первого конца 31 к второму концу 32. Таким образом, эффективность всасывающей системы повышается.

Как показано на фиг. 1-3, канавка 3 не является сквозной на уровне внутреннего края 23. Таким образом, стенка, образованная накладкой 2, отделяет первый конец 31 от внутреннего края 23. Это упрощает изготовление накладки 2.

Предпочтительно канавка 3 не является также сквозной и не выходит через опорную плиту 1. В этом случае опорная плита 1 является сплошной вдоль всей канавки 3, то есть она не содержит отверстия, позволяющего воздуху проходить из канавки 3 через опорную плиту 1. Это упрощает изготовление тормозной колодки, поскольку нет необходимости изменять опорную плиту 1 (например, путем сверления) на уровне канавки 3.

В качестве варианта канавка 3 выполнена на уровне внутреннего края 23 в виде канала 90, который соединяет остальную часть канавки 3 с внутренним краем 23, поэтому канавка 3 выходит к внутреннему краю 23, как показано на фиг. 4. Таким образом, канал 90 имеет сплошную боковую стенку, окруженную накладкой 2, и его первый конец открыт к остальной части канавки 3, а его второй конец (который является, таким образом, первым концом 31 канавки 3) открыт к внутреннему краю 23. Эта конфигурация улучшает циркуляцию воздуха в канавке 3, в том числе по мере износа накладки 2. Предпочтительно канал 90 находится как можно ближе к опорной плите 1, чтобы максимизировать полезную толщину накладки 2 во время работы.

Канал 90 имеет постоянное сечение, например, круглое сечение. В альтернативном варианте выполнения сечение первого конца канала 90 больше сечения его второго конца, поэтому воздух легче проникает в канавку 3 через канал 90.

Предпочтительно во всех вариантах выполнения нет контакта собирающей трубки 40 с накладкой 2. Таким образом, после фазы торможения не происходит создания более или менее значительного остаточного крутящего момента, когда накладки 2 и опорная плита 1 отходят от вращающегося элемента, так как этот остаточный крутящий момент создается за счет того, что трубка входит в контакт с накладкой 2 или опорной плитой 1.

В этой конфигурации собирающая трубка 40 расположена за пределами зоны перемещения опорной плиты 1 (амплитуда перемещения зависит от износа накладки 2 в течение срока службы тормозной колодки 10), поэтому собирающая трубка 40 не входит в контакт с накладкой 2 или с опорной плитой 1 в течение всего срока службы тормозной колодки 10.

Предпочтительно в этой конфигурации входное отверстие 41 собирающей трубки 40 расположено как можно ближе к наружному краю 24, чтобы максимизировать прохождение воздуха между канавкой 3, с одной стороны, и собирающей трубкой 40, с другой стороны.

На фиг. 5 показан случай, когда накладка 2 имеет дополнительную канавку 3, которая расположена рядом с передним краем 22, в дополнение к первой канавке 3, расположенной рядом с задним краем 21. Таким образом, накладка 2 содержит две канавки 3.

Следовательно, собирающее устройство содержит первую собирающую трубку 40, в которой может проходить воздух, поступающий из первой канавки 3, и вторую собирающую трубку 40, в которой может проходить воздух, поступающий из дополнительной канавки 3. Каждая из этих трубок соединена с элементом, который является частью собирающего устройства.

Предпочтительно собирающая система содержит всасывающий механизм, выполненный с возможностью всасывания в каждую из собирающих трубок 40 воздуха, поступающего из канавок 3.

Эта конфигурация с двойной канавкой 3 приспособлена для транспортных средств, таких как рельсовые транспортные средства, в которых торможение происходит в двух направлениях. Действительно, в этом случае частицы 28, выделяемые при трении накладки 2 по вращающемуся элементу, могут проходить либо от переднего края 22 к заднему краю 21, либо от заднего края 21 к переднему краю 22. Наличие двух канавок 3 позволяет улавливать частицы в канавке 3, независимо от направления торможения транспортного средства.

Согласно еще одному варианту выполнения, накладка 2 содержит другую канавку 3 (называемую второй канавкой), которая расположена по существу на половине расстояния между передним краем 22 и задним краем 21, и эта вторая канавка 3 была уже описана выше. Дополнительная канавка 3, которая находится рядом с передним краем 22, является в этом случае третьей канавкой 3. Этот вариант выполнения позволяет одновременно минимизировать нежелательные вибрации накладки 2 и улавливать частицы в канавке 3, независимо от направления торможения транспортного средства.

Предпочтительно собирающая система содержит всасывающий механизм, выполненный с возможностью всасывания в каждую из собирающих трубок 40 воздуха, поступающего из канавок 3.

В целом, всасывающий механизм содержит элемент, выполненный с возможностью всасывания воздуха через собирающую трубку 40. Например, этот элемент является насосом. Например, этот элемент находится на выходе собирающей трубки 40 в естественном направлении прохождения воздуха. Предпочтительно этот элемент содержит фильтр.

В качестве варианта элемент, выполненный с возможностью всасывания воздуха через собирающую трубку 40, представляет собой блок, расположенный на пути воздуха в собирающую трубку 40, ниже по потоку от входного отверстия 41, и в котором сечение входного отверстия выше по потоку меньше сечения его выходного отверстия ниже по потоку.

Изобретение относится к тормозной системе, содержащей тормозную колодку (10), включающую в себя опорную плиту (1) с первой стороной (13) и второй стороной (14) и накладку (2) из фрикционного материала, закрепленную на первой стороне (13), при этом накладка (2) ограничена фрикционной стороной (26), крепежной стороной (20), внутренним краем (23), наружным краем (24), задним краем (21) и передним краем (22), причем накладка (2) имеет по меньшей мере одну собирающую канавку (3), открытую к фрикционной стороне (26), проходящую от своего первого конца (31) со стороны внутреннего края (23) и выходящую своим вторым концом (32) со стороны наружного края (24). Тормозная система дополнительно содержит собирающую систему, содержащую собирающую трубку (40), через которую может проходить воздух, при этом воздушное отверстие (41) для воздуха собирающей трубки находится напротив второго конца (32), а собирающая канавка (3) своим вторым концом (32) выходит к наружному краю (24). Технический результат - выполнение тормозной системы с оптимизированным улавливанием частиц, выделяемых накладкой и вращающимся элементом, и с максимально простой конструкцией. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Тормозная система, содержащая тормозную колодку (10), включающую в себя опорную плиту (1), имеющую первую сторону (13) и вторую сторону (14), и накладку (2) из фрикционного материала, закрепленную на первой стороне (13), при этом накладка (2) ограничена фрикционной стороной (26), крепежной стороной (20), внутренним краем (23), наружным краем (24), задним краем (21) и передним краем (22), причем накладка (2) имеет по меньшей мере одну собирающую канавку (3), открытую к фрикционной стороне (26), проходящую от своего первого конца (31) со стороны внутреннего края (23) и выходящую своим вторым концом (32) со стороны наружного края (24), отличающаяся тем, что дополнительно содержит собирающую систему, включающую в себя собирающую трубку (40), через которую может проходить воздух, при этом входное отверстие (41) для воздуха собирающей трубки (40) расположено напротив второго конца (32), а собирающая канавка (3) своим вторым концом (32) выходит к наружному краю (24).

2. Тормозная система по п. 1, отличающаяся тем, что собирающая трубка (40) не контактирует с накладкой (2).

3. Тормозная система по любому из пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что опорная плита (1) выполнена сплошной по всей длине по меньшей мере одной канавки (3).

4. Тормозная система по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна канавка (3) выходит своим первым концом (31) со стороны внутреннего края (23).

5. Тормозная система по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна канавка (3) расположена рядом с задним краем (21).

6. Тормозная система по п. 5, отличающаяся тем, что накладка (2) имеет вторую канавку (3), расположенную по существу посередине расстояния между передним краем (22) и задним краем (21).

7. Тормозная система по любому из пп. 5 или 6, отличающаяся тем, что накладка (2) имеет дополнительную канавку (3), расположенную рядом с передним краем (22).

8. Тормозная система по любому из пп. 1-7, отличающаяся тем, что собирающая система включает в себя всасывающий механизм, выполненный с возможностью всасывания в собирающую трубку (40) воздуха, поступающего из по меньшей мере одной собирающей канавки (3).