ТОРМОЗНОЙ ДИСК

МПК7Р 16 D 65/12
Полезная модель относится к транснортному, в частности к автомобильному машиностроению и может быть использована в случаях, когда необходимо обеспечить торможение вращающихся элементов, выполненных в виде дисков.
Вследствие некоторых особенностей дисковые тормоза нашли широкое применение в автомобилях. Некоторые автомобили, особенно легковые иностранного производства имеют дисковые тормоза на всех четырех колесах, а некоторые - имеют дисковые тормоза на передних колесах и колодочно-барабанные - на задних.
К преимуществам дисковых тормозов относятся:
-большая энергоемкость;
-большие тормозные моменты при сравнительно небольших размерах самого тормоза;
-стабильность работы - практически линейная зависимость тормозного момента от коэффициента трения;
-уравновешенность тормоза - осевые силы могут быть замкнуты внутри тормоза и не воспринимаются валом или подшипником машины;
-трение по плоскости, обеспечиваюшее равномерное распределение давления по всей поверхности трения, а следовательно, и более равномерное изнашивание, чем при трении по цилиндрической поверхности;
-незначительное изменение плошади фактического контакта тормозной накладки при увеличении размеров элементов трения вследствие нагрева в процессе работы;
Однако из-за ухудшений условий отвода тенла с новерхности трения дисковые тормоза нагреваются до более высокой температуры по сравнению с температурой колодочных тормозов, что в некоторых случаях требует использования специальных материалов, выдерживающих высокие температуры без снижения фрикционных свойств, или применение конструктивных мер, улучшающих теплоотвод.
Известен ротор тормоза для автомобилей, который содержит дискообразный несущий элемент и установленные на него фрикционные кольца, при этом фрикционные кольца и несущий элемент образуют единую конструкцию. Несущий элемент и фрикционные кольца выполнены из материала на основе углерода и керамики соответственно. Несущий элемент имеет щляпообразное поперечное сечение и содержит фланец, к которому с обеих сторон крепятся фрикционные кольца. Ротор тормоза может непосредственно устанавливаться на фланец колеса при помощи несущего элемента с использованием болтов (см. патент США № 6119827, опубликованный 19.09.2000 г.)
Известен также дисковый тормоз, в частности, для автомобилей, содержащий вращающийся тормозной диск, на обе стороны которого воздействуют нажимные органы. Для достижения оптимальной конструкции при повышенной мощности тормоза и устойчивости, тормозной диск содержит радиально выравнивающиеся фрикционные поверхности из различных материалов, коэффициенты трения которых являются максимальными при различных температурах. Также предложена комбинация из чугунного и карбонового дисков (см. патент Германии № 19919782, опубликованный 02.11.2000 г.).
По патенту Японии № 3063201, опубликованному 12.07.2000 г., известен диск для дискового тормоза, в соответствии с которым на поверхности диска, изготовленного из алюминиевого сплава, нанесена твердая подложка из хрома и на ней сформирован слой из титана и никеля. Такой диск
приобретает легкость, прочность, большое сопротивление истиранию и увеличенную стойкость к износу. Кроме того, диск обладает большой твердостью, высокой стойкостью к коррозии и долговечностью.
Известен также дисковый тормоз, выполненный из комбинированный, армированной волокном керамики, содержашей жаростойкие волокна, например, пучки угольных волокон, соединенных с матрицей на основе кремния с добавкой железа (см. патент Германии, опубликованный 14.01.1999г.)
Недостатком указанных технических решений является сложность конструкции и, соответственно, сложность технологии изготовления: многие тормозные диски состоят из нескольких элементов, которые изготавливаются отдельно, затем неразборно соединяются болтами, сваркой, посредством высокотемпературной пайки или склеивания.
Несмотря на имеющееся многообразие применяемых материалов и достигаемые высокие характеристики, в отечественном и зарубежном автомобилестроении для изготовления тормозных дисков продолжает использоваться серый чугун.
Известен тормозной диск, изготавливаемый Волжским автомобильным заводом для моделей ВАЗ по чертежам 2101-3501070, 2108-3501070, 21213501070, 1111-3501070.
Тормозной диск для переднего тормоза автомобилей ВАЗ содержит диск, выполненный за одно целое со ступицей. Врашаюш,ийся диск с двух сторон охвачен скобой, внутри которой имеются гидроцилиндры, поршни которых прижимают к диску тормозные колодки, в результате чего происходит торможение.
Указанное техническое решение как наиболее близкий аналог может быть принято в качестве прототипа.
движения, сложной дорогой, требующей частых интенсивных торможений, или высокой температурой окружающего воздуха. Чем медленнее снижается скорость, тем меньше тенла вырабатывается каждую секунду, зато больше усневает отобрать встречный поток воздуха - тормозной диск нормально охлаждается. А при экстренном торможении за несколько секунд вырабатывается огромное количество тепла, «снять которое воздушному потоку не по силам, и оно накапливается в деталях тормоза, расположенных рядом. Роль аккумулятора тепла в первую очередь выполняет диск. Так как тормозные колодки из-за применяемого материала обладают меньшей теплопроводностью и теплоемкостью, чем диск, тепло от раскаленного диска передается в основном ступице, при этом наибольшие тепловые и механические напряжения испытывает участок перехода плоскости рабочей части диска к цилиндрической ступице, который в процессе торможения подвергается одновременно сдвигу и кручению.
Задачей, на решение которой направлено настоящее техническое решение, является усовершенствование тормозного диска, компенсирующее напряжения, обусловленные температурой.
Согласно предлагаемому техническому решению в рамках заявки на полезную модель, указанная задача решается выполнением конического участка в месте перехода рабочей части диска к цилиндрической ступице с толщиной конуса не менее толщины стенки ступицы. В результате такого усовершенствования тормозного диска обеспечивается равнопрочность конструкции и повышение надежности работы тормозного диска при резких торможениях и образовании высокой температуры.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, где изображен общий вид тормозного диска.
Тормозной диск состоит из рабочей части 1, выполненной за одно целое со ступицей 2, закрепленной на колесе автомобиля. Между рабочей частью 1 и ступицей 2 имеется переходный участок 3, выполненный коническим.
Конкретные размеры конической поверхности: длина и угол наклона образующей, радиусы закруглений зависят от размеров тормозных дисков и могут быть выбраны расчетным нутем исходя из требований достижения равнонрочности конструкции.
Устройство работает следующим образом. При торможении автомобиля из-за трения тормозных колодок с тормозным диском (с его рабочей частью 1) происходит интенсивный нагрев трущихся элементов. Основная часть тепла после остановки автомобиля, когда нет обдува воздухом, передается от диска к ступице, при этом переходный участок, выполненный более массивным, чем в прототипе, не препятствует передаче тепла, в результате чего происходит перераспределение тепла и более быстрое охлаждение диска. Кроме того, более толстый (массивный) переходный конический участок позволяет снимать резцом необходимую толщину металла, не вскрывая при этом поры, образуемые внутри металла при литье заготовок.
Использование предложенного технического решения в производстве не требует дополнительных операций и затрат, так как конический переходный участок выполняется непосредственно в процессе изготовления диска без переналадки оборудования.