ТОРМОЗНОЕ УСТРОЙСТВО

Представленное в данном описании техническое решение относится к средствам торможения транспортных средств, преимущественно, задних колес автомобилей.
Техническое решение характеризуется наличием в нем дискового тормоза и воздействующими с диском в его осевом направлении тормозными осевыми колодками, причем дисковый тормоз оснащен другим тормозом с радиально перемещаемыми по отношению к оси диска тормозными колодками.
Известны тормозные устройства для торможения транспортных средств, при этом каждое устройство имеет воздействующие на тормозной диск в осевом направлении тормозные осевые колодки, привод перемещения колодок (RU 2045427 C1, 10.10.1995; RU 2093724 C1, 20.10.1997; RU 2317454 C2, 10.02.2006; US 2008/0093180 A1, 04.24.2008; US 2008/0135348 A1, 06.12.2008; US 2008/0185239 A1, 08.07.2008; DE3218701 C1, 20.10.1983; SU 881426, 15.11.1981; SU 1190109, 07.11.1985; SU 1362874, 30.12.1987).
При этом в устройствах тормозов, представленных в патентной документации DE 3218701 C1, 20.10.1983; SU 881426, 15.11.1981; SU 1190109, 07.11.1985 и SU 1362874, 30.12.1987 описаны конструкции, каждая из которых содержит, по крайней мере, один тормозной диск, перемещаемые в осевом направлении по отношению к диску тормозные осевые колодки, имеющие привод их перемещения, а также перемещаемые в радиальном направлении по отношению к оси тормозного диска радиальные тормозные колодки, взаимодействующие с рабочей поверхностью устройства.
Для обеспечения быстрой остановки автомобиля в экстренных случаях, когда тормозного пути и тормозного момента оказывается недостаточно для полной остановки автомобиля, использование ручного тормоза, например, в серийно выпускаемых автомобилях ВАЗ с целью повышения тормозного момента
оказывается малоэффективными и вредным в связи с резким воздействием ручного тормоза на вращающийся тормозной диск. Это связано с тем, что в результате дополнительного резкого торможения ручным тормозом происходит срыв сцепления пятна контакта шины с дорожным покрытием и замена трения качения колеса на трение его скольжения по дорожному покрытию. В другом случае происходит разрыв соединения троса привода ручного тормоза с элементами привода.
Кроме перечисленных технических решений из уровня техники также известна используемая в дисковых тормозах пружина для подпружинивания тормозных колодок, содержащая среднюю часть и являющиеся ее продолжением изогнутые под прямым углом концевые части, параллельно расположенные по отношению друг к другу, при этом каждая концевая часть пружины имеет отогнутый в сторону от нее зацеп для зацепления с тормозной колодкой (SU 1189356, 30.10.1965).
Также из уровня техники известны тормозные диски, каждый из которых имеет рабочие поверхности, образованные рабочими частями, которые выполнены заодно со ступицами в виде цилиндрических частей (RU 21228 U1, 32.12.2001; SU 1189356, 30.10.1965 и RU 51690 U1, 27.02.2006). В тормозном диске SU 1189356 участок перехода рабочей части диска к ступице выполнен коническим с толщиной стенки конуса не менее толщины стенки ступицы.
Из практики отечественного автостроения известны задние дисковые тормоза автомобилей, предназначенные для установки на автомобили ВА3-2108-10, в которых функции рабочего, стояночного и экстремального торможения осуществляются одними конструктивными элементами. Данные тормоза изготавливаются ООО НПКФ «Дизайн-Сервис» и они представлены в Интернете по адресу http://vodin.narod.ru/Zd.html. Из сети Интернет известны также устройства задних дисковых тормозов с гидравлическим приводом ручного тормоза, при этом ручной тормоз смонтирован в устройстве дискового тормоза http://www.silikon.crimea.ua/brakes/backbrakes.html).
Из практики также известно тормозное устройство, содержащее тормозной диск, тормозной суппорт с тормозными колодками, стояночный тормозной щит для крепления ручного тормоза с кулачком перемещения колодок стояночного тормоза (Интернет: http://www.astech-eng.ru/as/instrrbv.html).
Используемые в практике известные тормозные устройства обеспечивают ровное и эффективное замедление автомобиля, повышают надежность их работы при частых и интенсивных торможениях и нагреве тормозов до высоких температур. Указанные устройства применимы в конструкциях лишь определенного ряда моделей автомобилей, что существенно снижает возможности их использования на других моделях автомобилей.
В тормозном устройстве (http://www.silikon.crimea.ua/brakes/backbrakes.html), предназначенном для торможения задних колес автомобиля, используются дисковые тормоза с ориентированными в осевом направлении осевыми тормозными колодками; также в этом устройстве используется смонтированный в нем посредством соединительных элементов тормоз барабанного типа, который имеет ориентированные в радиальном направлении тормозные радиальные колодки, используемые, преимущественно, в качестве тормозных колодок стояночного тормоза автомобиля. В этом устройстве радиальные тормозные колодки расположены в полости тормозного диска, который соединен со ступицей колеса, при этом тормозной диск в его полости имеет рабочую поверхность для взаимодействия с перемещаемыми в радиальном направлении и тормозными радиальными колодками. Тормозные радиальные колодки подпружинены в двух перпендикулярных плоскостях пружиной сжатия. Каждая тормозная радиальная колодка имеет основание с отверстием для введения в него зацепов пружины и фрикционную накладку, закрепленную на основании. Данное известное тормозное устройство содержит также суппорт с закрепленными в нем тормозными осевыми колодками, перемещаемыми в осевом направлении тормозного диска от поршня гидроцилиндра, который выполнен в суппорте. Гидроцилиндр сообщен с гидроприводом тормозов автомобиля.
Данное устройство существенно повышает эффективность и надежность торможения, оно обеспечивает износостойкость трущихся поверхностей в средних и тяжелых режимах работы путем равномерности распределения тормозных усилий на колесах задней оси, а также путем улучшения рассеивания тепла. При этом данное устройство не в полной мере отвечает условию удобства его демонтажа, поскольку его съем с автомобиля связан со съемом подшипника ступицы колеса, причем устройство предназначено для его установки на автомобили моделей ВАЗ 2108-15 и ВАЗ 2110-2112, что существенно ограничивает диапазон его использования.
Техническим результатом устройства, представленного в описании полезной модели, является повышение его универсальности, расширение возможности использования устройства, а также снижение трудоемкости установки на автомобиль устройства и его съема с автомобиля.
Технический результат получен тормозным устройством, которое характеризуется тем, что оно содержит ступицу, соединенный с ней тормозной диск с полостью, в которой на оси расположены подпружиненные относительно друг друга тормозные радиальные колодки, закрепленную на оси ступицы монтажную пластину с отверстиями для ее крепления к фланцу балки задней оси автомобиля, вторую пластину, состоящую из разъемных частей, которые жестко соединены с монтажной пластиной и образуют собой в состыкованном виде охватывающий с противоположных сторон ступицы плоский элемент, причем радиальные колодки подпружинены относительно частей второй пластины в вертикальной и горизонтальной плоскостях, упомянутая ось жестко соединена с одной частью второй пластины, а на другой части второй пластины шарнирно закреплен рычаг привода радиальных колодок, который жестко соединен с эксцентриком поворота радиальных колодок, расположенным между колодками с возможностью взаимодействия с их концевыми частями, суппорт с осевыми колодками, между которыми расположен тормозной диск, причем направляющая скоба суппорта жестко соединена с монтажной пластиной, а между монтажной пластиной и
тормозным диском образован зазор, в котором расположена направляющая скоба суппорта.
Зазор между монтажной пластиной и тормозным диском образован полыми резьбовыми вставками, каждая из которых упирается одним торцом в одну часть второй пластины, а другим торцом - в монтажную пластину, в резьбовое отверстие каждой вставки завинчены противоположно направленные друг к другу винты, головка одного из которых контактирует с соответствующей винту частью второй пластины, а головка другого винта контактирует с монтажной пластиной, причем между торцом каждой вставки и частями второй пластины расположена жестко соединенная с ними защищающая тормозной диск защитная пластина. Каждая вставка соединена с монтажной пластиной сваркой или выполнена с ней заодно методом литья.
На фиг.1 показана схема тормозного устройства; на фиг.2 - вид А на фиг.1.
Тормозное устройство содержит ступицу 1 (фиг.1), установленный на ступице тормозной диск 2 с внутренней полостью, имеющей рабочую поверхность 3. В полости диска 2 на оси 4 расположены подпружиненные относительно друг друга тормозные радиальные колодки 5, в рабочем положении взаимодействующие с цилиндрической рабочей поверхностью 3 внутренней полости тормозного диска 2. На ступице закреплена монтажная пластина 6 с отверстиями 7 для ее крепления к фланцу балки задней оси автомобиля (фланец не показан). Устройство содержит, по крайней мере, две разъемные части 8 второй пластины, при этом части 8 жестко соединены с монтажной пластиной 6 и образуют собой в состыкованном виде охватывающий с противоположных сторон ступицу 1 плоский элемент.
Радиальные колодки 5 подпружинены относительно частей 8 второй пластины полуколец в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Ось 4 жестко соединена с одной частью 8 второй пластины и на этой оси шарнирно закреплены радиальные колодки 5. Рычаг 9 устройства соединен с эксцентриком 10 поворота радиальных колодок 5. Эксцентрик расположен между радиальными колодками 5 с возможностью взаимодействия с их концевыми частями.
Устройство содержит суппорт 11 с закрепленными в нем тормозными осевыми колодками 12, перемещаемыми в осевом направлении тормозного диска от поршня 13 гидроцилиндра, который выполнен в суппорте 11. Между тормозными осевыми колодками расположен тормозной диск 2. Суппорт выполнен с направляющей скобой 14, посредством которых установлены тормозные осевые колодки 12. Направляющая скоба 14 болтами соединена с монтажной пластиной 6, между которой и тормозным диском 2 образован зазор 15. В этом зазоре расположена крепежная часть направляющей скобы 14.
Зазор 15 между монтажной пластиной и тормозным диском образован в данном примере исполнения устройства вставками 16, выполненными в виде, например, полых втулок с внутренней резьбой, при этом каждая вставка 16 упирается одним торцом в одну часть 8 второй пластины, а другим торцом - в монтажную пластину 6. В резьбовое отверстие каждой вставки 16 завинчены противоположно направленные друг к другу винты 17, головка 18 одного из которых контактирует с соответствующей ей частью 8 второй пластины, а головка 19 другого винта 17 контактирует с монтажной пластиной 6. Соединение каждой вставки с монтажной пластиной 6 и частями 8 второй пластины может быть выполнено любыми другими известными средствами. Соединение вставок с монтажной пластиной может быть выполнено посредством, например, сварки или монтажная пластина может быть выполнена литой с выполненными на ней полыми вставками - приливами.
Между торцом каждой вставки 16 и частями 8 второй пластины расположена жестко соединенная с ними выполненная из листа защитная пластина 20 для защиты тормозного диска от внешних посторонних механических воздействий, а также для защиты элементов устройства. Радиальные колодки 5 подпружинены относительно частей 8 второй пластины в вертикальной и горизонтальной плоскостях пружиной 21 сжатия, которая на виде устройства сбоку по стрелке А имеет V-образную форму (в данном примере исполнения) или иную, например, U-образную форму. В любом исполнении формы пружины 21, в средней ее части выполнено углубление, в котором расположена ось 4, а на концах пружины
выполнены зацепы 22, расположенные в отверстиях 23 (фиг.2) радиальных колодок 5 и находящиеся в зацеплении с этими колодками. Пружина 21 поджимает колодки 5 с двух противоположных сторон друг к другу, а также к частям 8 второй пластины. Суппорт 11 связан с направляющей скобой 14 соединением 24. Направляющая скоба 14 соединением 25 связана с монтажной пластиной 6. Болтами 26 (фиг.1), расположенными в отверстиях 7 монтажной пластины 6, ось 27 ступицы 1 закреплена на фланце (не показан) балки задней оси автомобиля. Ось 27 является частью ступицы 1. Монтажная пластина 6 соединена с осью 27 ступицы, а ось 27 соединена со ступицей подшипником. На конце оси расположена гайка (не показана) для соединения ступицы 1 с осью 27 ступицы.
Работает устройство следующим образом. Тормозное устройство (фиг.1), собранное в определенном нижеуказанном виде, соединяют посредством монтажной пластины 6 с задней балкой (не показана) автомобиля болтовым соединением, для чего болты вводят в отверстия оси 27 ступицы 1, в отверстия 7 монтажной пластины и отверстия фланца задней балки и затягивают. При торможении автомобиля поршень 13 от гидропривода (не показан) выдвигается из цилиндра суппорта 11 и. прижимает тормозные осевые колодки 12 к тормозному диску 2. В случае необходимости, например, при отказе гидропривода, поворачивают рукоятку ручного тормоза (не показана) и связанный с ней тросом (не показан) рычаг 9 поворачивается. Вместе с рычагом 9 поворачивается эксцентрик 10, который разводит в стороны концы тормозных радиальных колодок 5, что приводит к поджатию рабочих поверхностей колодок 5 к цилиндрической рабочей поверхности 3 тормозного диска и торможению автомобиля. В нормальном режиме работы автомобиля после полной его остановки автомобиль затормаживают тормозными радиальными колодками 5 указанным выше образом. Тормозное устройство в работе обеспечивает более равномерный износ осевых колодок в сравнении с существующими устройствами задних тормозов (включая задние барабанного типа тормоза серийно выпускаемых автомобилей) за счет того, что площадь прилегания колодок к рабочим поверхностям тормозного диска постоянна и вектор движения этих колодок в осевом
направлении является постоянным. Это обеспечивается суппортом и большой плоскостью прилегания тормозных осевых колодок к поршню суппорта и плоским рабочим поверхностям тормозного диска. Поскольку большая часть тормозного диска во время торможения и движения автомобиля находится в контакте с воздухом, то при большом нагреве тормозного диска происходит интенсивный отвод тепла от диска в атмосферу.
Представленное тормозное устройство имеет преимущество перед применяемыми в конструкциях автомобилей ВАЗ тормозными устройствами с использованием тормозных дисков для торможения его задних колес и это преимущество заключается в том, что монтаж и демонтаж представленного тормозного устройства производится без разборки ступицы, съема подшипника и его повреждения. Это достигнуто тем, что при установке устройства на задней балке автомобиля сначала соединяют монтажную пластину 6 с задней балкой автомобиля, при этом устройство, смонтированное на монтажной пластине 6, устанавливают на задней балке автомобиля в составе монтажной пластины 6, защитного диска 20, частей 8 второй пластины тормозных радиальных колодок 5. После этого на собранный в указанном составе узел устройства надевают тормозной диск 2, для чего заводят на ступицу 1 полость тормозного диска 2 и соединяют ступицу 1 с диском 2 болтами. Далее надевают обод колеса автомобиля на тормозной диск 2, вводят крепежные болты в отверстия обода колеса и тормозного диска и соединяют их крепежными болтами. Демонтаж устройства производят в обратной последовательности, при этом гайка ступицы не отвинчивается и подшипник ступицы с оси ступицы не снимается. Во время демонтажа устройства после съема с него тормозного диска вывинчивают винты 17 (которые расположены справа от монтажной пластины 6), разнимают части 8 второй пластины и снимают их, а затем снимают защитный диск 20. Далее отвинчивают болты 26 крепления оси 27 ступицы 1 к фланцу балки задней оси и снимают устройство с фланца балки.
Использование в устройстве монтажной пластины 6 и второй пластины, выполненной из разъемных частей 8, а также благодаря оригинальной
компоновке указанных пластин с другими элементами устройства, достигнута возможность высокой степени унификации устройства, которая обеспечивает его применение практически на всех моделях легковых автомобилей, включая автомобили ВАЗ. При этом следует отметить, что все части устройства кроме пластин и вставок являются стандартными или серийно выпускаемыми. Это прежде всего относится к гидроприводу, механическому стояночному тормозу, суппорту, тормозным колодкам и тормозному диску, который широко применяется в тормозах передних колес автомобиля.