НАПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНЦЕНТРИЧЕСКОГО СОВМЕЩЕНИЯ ТОРМОЗНОГО ДИСКА СО СТУПИЦЕЙ КОЛЕСА
GUIDE DEVICE FOR CONCENTRIC ALIGNMENT OF BRAKE PLATE WITH WHEEL HUB

Область применения изобретения
Настоящее изобретение, главным образом, имеет отношение к устройству и способу направления и/или концентрической (соосной) установки вращающегося диска на ступице колеса. Настоящее изобретение, главным образом, имеет отношение к направляющим поверхностям, образованным снаружи от установочных крепежных деталей как на ступице, так и на диске, чтобы радиально совместить диск со ступицей колеса, для того чтобы увеличить усталостную долговечность ступицы колеса.
Предпосылки к созданию изобретения
Настоящее изобретение предназначено для того, чтобы снизить до минимального уровня радиальное биение дискового тормоза, крепящегося на ступице колеса, особенно применительно к колесам тяжелых грузовиков. Радиальное биение следует учитывать при креплении диска тормоза на ступице колеса, чтобы предотвращать вибрацию, вызванную нарушением баланса диска. Диск тормоза должен быть концентрически выровнен (совмещен) со ступицей колеса ранее закрепления диска на ступице. Крепежные детали для крепления диска на ступице пропускают через отверстия, образованные в крепежном фланце ступицы, и вводят по резьбе (ввинчивают) в крепежный фланец на диске. Вибрация может возникать за счет неправильного концентрического выравнивания диска с осью ступицы.
Способ, который используют для направления и/или центровки установленного с бортовой стороны транспортного средства дискового тормоза на ступице колеса, требует использования механически обработанного направляющего диаметра кольцевой формы (направляющего элемента кольцевой формы с заданным диаметром) на диске, который взаимодействует с механически обработанным направляющим диаметром кольцевой формы (с направляющим элементом кольцевой формы с таким же заданным диаметром) на ступице колеса. Известные ранее направляющие элементы расположены между осью ступицы и шпильками для крепления колеса или, вообще говоря, на меньшем диаметре начальной окружности, чем диаметры начальных окружностей крепежных деталей для установки диска и шпилек для установки колеса на ступице. Это расположение направляющего устройства образует разрывную толщину сечения корпуса ступицы и фланца за счет непрерывно или индивидуально (дискретно) установленных приливов, механически обработанного поднутрения или элементов с небольшим радиусом, образованных на бортовой области фланца на ступице колеса. Эти выемки и места повышения напряжений во фланце ступицы снижают усталостную долговечность ступицы.
Ступицы колес испытывают циклические и средние напряжения, которые могут быть сконцентрированы в бортовой области фланца ступицы колеса. Эти напряжения особенно сконцентрированы в разрывах толщины сечения ступицы, особенно когда такие места повышения напряжений образованы на диаметре начальной окружности, равном или меньшем, чем диаметр начальной окружности крепежных деталей на ступице, соединяющих с ней диск или колеса. Места повышения напряжений, образованные за счет известных ранее направляющих элементов, оказывают смешанное воздействие на циклические и средние напряжения ступицы колеса, повышая уровень напряжений в этих точках и снижая усталостную долговечность ступицы колеса.
Желательно создать устройство и способ направления диска на ступице колеса за счет расположения направляющих элементов снаружи от диаметров начальных окружностей крепежных деталей или шпилек. Преимуществом такого решения является снижение воздействий усталости на ступицу колеса. Дополнительно желательно создать способ направления диска на ступице колеса, при котором направляющие элементы не создают мест (точек) повышения напряжений.
Сущность изобретения
Первый вариант настоящего изобретения направлен на образование направляющей поверхности, имеющей участок ступицы колеса на крепежном фланце, с диаметром начальной окружности, большим, чем диаметр начальной окружности крепежных деталей диска, и входящей в охватывающее зацепление с участком диска тормоза. Диаметр начальной окружности направляющей поверхности также может быть больше, чем диаметр начальной окружности шпилек для установки колеса, которые запрессованы в крепежный фланец ступицы колеса. Направляющим устройством может быть сплошной (непрерывный) прилив, ограничивающий направляющий диаметр или альтернативно может быть множество индивидуальных (дискретных) приливов, образованных вдоль внешней кромки крепежных фланцев, имеющих участок ступицы радиально снаружи от участка диска, для концентрического направления ступицы и диска при сборке.
В альтернативном (втором) варианте внешняя направляющая поверхность может быть образована на крепежном фланце диска с диаметром начальной окружности, большим, чем диаметр начальной окружности крепежных деталей диска, для охватывающего входа в зацепление с направляющим участком ступицы снаружи от шпилек для установки колеса на ступице. Направляющим устройством на крепежном фланце диска может быть непрерывный выступ, образованный по окружности вокруг внешнего периметра крепежного фланца диска, или может быть множество индивидуальных приливов, образованных вдоль внешнего периметра крепежного фланца диска и предназначенных для входа в зацепление с направляющей поверхностью на крепежном фланце ступицы. Направляющая поверхность на ступице может быть выполнена в виде канавки в крепежном фланце ступицы, чтобы входить в зацепление с участком диска и создавать гладкий профиль вокруг окружности собранного узла.
Расположение направляющих поверхностей на диаметре, большем, чем диаметр отверстий под шпильки для колеса, помогает устранить места повышения напряжений между осью и отверстиями под шпильки для колеса, чтобы повысить усталостную долговечность ступицы. Образование направляющих поверхностей снаружи от крепежных деталей и шпилек уменьшает канавки, механически обработанные поднутрения и места повышения напряжений и позволяет создать непрерывную толщину сечения во фланце ступицы между корпусом и установочными отверстиями.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан вид спереди ступицы с концентрически установленным на ней диском тормоза.
На фиг.2 показан вид в перспективе первого варианта (направляющего) устройства, где можно видеть диск, установленный на ступице.
На фиг.3 показан разрез первого варианта устройства по линии 3-3, показанной на фиг.2.
На фиг.4 показана с увеличением часть разреза первого варианта устройства, показанного на фиг.3, где можно видеть направляющую поверхность для диска, смежную с деталью для крепления диска.
На фиг.5 показан вид в перспективе второго варианта направляющего устройства, где можно видеть диск, установленный на ступице.
На фиг.6 показан разрез второго варианта направляющего устройства по линии 6-6, показанной на фиг.5.
На фиг.7 показана с увеличением часть разреза второго варианта направляющего устройства, показанного на фиг.5, где можно видеть направляющую поверхность для диска, смежную с деталью для крепления диска.
Подробное описание изобретения
На фиг.1 показан диск тормоза, смонтированный на ступице колеса. Следует иметь в виду, что ведущие ступицы, ступицы рулевых колес и ступицы привода считаются в соответствии с настоящим изобретением почти одинаковыми. Эти узлы содержат ступицу, установленную между мостом транспортного средства и колесом, и диск, установленный на ступице для приложения тормозного усилия. В дальнейшем описании настоящего изобретения для упрощения участок ступицы узла будет называться ступицей 10 и будет относиться к ведущей ступице, ступице рулевого колеса или к ступице привода. Обычно бортовым направлением называют направление от колеса внутрь к ступице, к диску тормоза и к центру транспортного средства, а забортным направлением называют направление от центра транспортного средства наружу через диск тормоза, ступицу и в направлении колеса. Направлением внутрь называют радиальное направление к оси ступицы, а направлением наружу называют радиальное направление от оси ступицы.
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.1, на которой показана ступица 10, на которой концентрически закреплен тормозной диск 12. Ступица 10 имеет корпус 11 обычно цилиндрической формы, имеющий внутреннее отверстие 14 для крепления к мосту (не показан) и в целое полое внутреннее пространство 16 ступицы 10. Диск 12 закреплен при помощи крепежных деталей 32, идущих с забортной стороны фланца 18 ступицы внутрь для входа в зацепление с диском 12. Шпильки 72 выходят в забортном направлении из фланца 18 ступицы и служат для крепления колеса (не показано) на ступице 10. Крепежные детали 32 диска и шпильки 72 для крепления колеса закреплены на ступице 10 на первом диаметре начальной окружности от оси 19 ступицы.
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.2, на которой показан фланец 30 диска, приспособленный для прикрепления к фланцу 18 на ступице 10 колеса. Фланец 30 диска прикреплен к фланцу 18 ступицы при помощи резьбовых крепежных деталей 32 для крепления диска, пропущенных через фланец 18 ступицы и введенных по резьбе (ввинченных) во фланец 30 диска. Фланец диска имеет группы выступающих наружу спиц 47 для ввода крепежных деталей 32, которые позволяют иметь доступ к шпилькам 72 колеса на бортовой стороне фланца ступицы. Шпильки 72 колеса имеют головной участок (головку) 73, упирающийся во фланец 18 ступицы.
Как это показано на фиг.2, концентрическое направляющее устройство 49 диска содержит участок ступицы и участок диска. Участок ступицы содержит множество направляющих приливов 50 ступицы, образованных по окружности вокруг фланца 18 ступицы. Каждый из направляющих приливов 50 ступицы образован на втором диаметре начальной окружности относительно оси 19 ступицы 10. Направляющий прилив 50 ступицы образован в положении радиально снаружи относительно установочных отверстий 44 (фиг.3) диска. Направляющий прилив 50 ступицы идет в бортовом направлении от поверхности 36 фланца ступицы. Каждый направляющий прилив ступицы входит в зацепление со спицей 47 на фланце диска. Следует иметь в виду, что направляющие приливы 50 ступицы могут быть расположены так, чтобы входить в зацепление с тремя или больше чередующимися спицами 47, или альтернативно прилив 50 может быть образован так, чтобы входить в зацепление с одной спицей в зависимости от расчетных характеристик устройства. Каждый из направляющих приливов 50 ступицы содержит идущее радиально внутрь утолщение 52 для входа в зацепление с внешней кромкой 66 фланца 30 диска. Направляющее устройство 49 образовано между внешней кромкой 66 и приливом 50 и служит для концентрического выравнивания (совмещения) диска 12 со ступицей 10.
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.3, на которой показан входящий в зацепление с тормозом диск 26, соединенный с цилиндрической гильзой 28 и фланцем 30 диска, идущим наружу от гильзы 28. Фланец 18 ступицы имеет забортную поверхность 34 и бортовую поверхность 36. Фланец 18 ступицы имеет гладкую в целом конусную бортовую секцию 42 и гладкую внешнюю поверхность 22 ступицы. Отверстие 44 в спице 47, которое служит для установки диска, приспособлено для ввода в него по резьбе (для ввинчивания) крепежной детали 32, предназначенной для закрепления диска 12 на ступице 10. Отверстие 44 для установки диска расположено на первом диаметре начальной окружности относительно оси 19 ступицы 10. Прилив 50 расположен на втором диаметре начальной окружности со смещением радиально наружу от первого диаметра начальной окружности. Первый диаметр начальной окружности находится в промежутке между вторым диаметром начальной окружности и осью 19. Прилив 50 входит в зацепление с фланцем 30 диска на внешней кромке 68 (фиг.4) радиально снаружи от отверстия 44 диска. Каждый прилив 50 образован на втором диаметре начальной окружности относительно оси 19 ступицы. Первый диаметр начальной окружности находится в промежутке между вторым диаметром начальной окружности и осью 19. Второй диаметр начальной окружности больше, чем первый диаметр начальной окружности.
Как это показано на фиг.3, бортовая секция 42 ступицы дополнительно имеет бортовую поверхность 60 фланца ступицы, предназначенную для установки фланца диска, обработанную на станке так, что она расположена перпендикулярно оси 19. Фланец 30 диска имеет забортную поверхность 62 фланца диска, обработанную на станке так, что она расположена перпендикулярно оси 19, предназначенную для входа в зацепление с бортовой поверхностью 60 фланца ступицы. Фланец 30 диска имеет множество отверстий 46 диска, образованных на первом диаметре начальной окружности относительно оси 19 и выровненных (совмещенных) с отверстиями 44 для установки диска. Фланец 30 диска дополнительно содержит внешнюю кромку 66 фланца диска, которая заканчивается направляющей поверхностью 68 для ступицы. Направляющая поверхность 68 для ступицы расположена на втором диаметре начальной окружности и точно обработана на станке для входа в зацепление с направляющей поверхностью 56 для диска, чтобы концентрически совместить диск 12 со ступицей 10 колеса.
Как это показано на фиг.3, диск 12 прикреплен к ступице 10 за счет пропускания крепежных деталей 32 через выемки в забортной поверхности фланца 18 ступицы. Крепежные детали 32 введены по резьбе во фланец 30 диска, чтобы прикрепить диск к ступице. Бортовая поверхность 60 фланца ступицы упирается в забортную поверхность 62 фланца диска, чтобы совместить по оси диск со ступицей 10. В соответствии с первым вариантом устройства направляющая поверхность 56 для диска на ступице входит в охватывающее зацепление с диском 12. Следует иметь в виду, что когда диск 12 прикреплен к ступице 10, никакая дополнительная нагрузка не приложена между диском 12 и ступицей 10 в направляющем устройстве.
На фиг.3 показана также поверхность раздела фланца 18 ступицы и фланца 30 диска, где можно видеть установочную шпильку 72 колеса. Установочная шпилька 72 колеса запрессована в отверстие 79 во фланце 18 ступицы, которое преимущественно образовано на первом диаметре начальной окружности. Установочная шпилька 72 колеса удерживается при помощи шлицевой секции 76 корпуса 78 шпильки, который входит в зацепление с фланцем 18 ступицы. Корпус 78 шпильки дополнительно содержит фланец (головку) 80, который входит в зацепление с фланцем (упирается во фланец) 18 ступицы. Направляющее устройство 49 концентрически совмещает диск 12 со ступицей 10.
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.4, на которой показано утолщение 52 на приливе 50, которое обработано на стенке, чтобы образовать направляющую поверхность 56 для диска и полость 58. Прилив 50 идет по оси в бортовом направлении и образует лапку 54, чтобы образовать точно обработанную на станке направляющую поверхность 56 для диска, расположенную на втором диаметре начальной окружности и предназначенную для концентрического совмещения диска 12 со ступицей 10 колеса. Диск 12 имеет направляющую поверхность 68 для ступицы на внешней кромке 66. Направляющая поверхность 68 для ступицы точно обработана на станке и расположена на втором диаметре начальной окружности снаружи от установочного отверстия 46 для диска.
Как это показано на фиг.4, направляющее устройство 49 содержит направляющую поверхность 56 для диска, которая входит в охватывающее зацепление с диском 12 за счет зацепления с направляющей поверхностью 68 для ступицы. Ступица 10 прикреплена к диску 12 при помощи крепежной детали 32, заглубленной в забортную поверхность 34, пропущенной через отверстие 46 и введенной по резьбе во фланец 30 диска на спице 47. Гладкая поверхность 42 ступицы идет до поверхности 60 фланца ступицы, которая прилегает к поверхности 62 фланца диска. Внешняя поверхность 22 на ступице 10 образует внешний периметр узла ступица-диск.
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.5, на которой показан альтернативный (второй) вариант настоящего изобретения, где можно видеть установленный на ступице 110 диск 112. Ступица 110 и диск 112 концентрически совмещены при помощи кольцевого направляющего устройства 149, которое содержит прилив 150, образованный на фланце 130 диска. Прилив 150 образован на втором диаметре начальной окружности относительно оси 119 ступицы в положении радиально снаружи от деталей 132 для крепления диска. Прилив 150 выполнен в виде множества лапок 154, расположенных по окружности вокруг фланца 118 ступицы и входящих в зацепление с фланцем 118 ступицы на его внешней кромке 122. Гильза 128 диска поддерживает ступицу 130 диска, образующую спицы 147, в которые по резьбе введены крепежные детали 132. Прилив 150 диска на спице 147 идет в забортном направлении от диска 112 рядом с внешней кромкой 166 фланца 130 диска.
Как это показано на фиг.5, фланец 118 ступицы содержит внешнюю кромку 122, имеющую внешнюю направляющую поверхность 156 для диска, которая точно вырезана в виде паза в бортовой поверхности 136 фланца. В собранном состоянии диск 112 и ступица 110 концентрически совмещены при помощи направляющих поверхностей 156, 168. Диск 112 направляется в положение концентрического совмещения со ступицей 110 за счет охватывающего зацепления направляющего элемента 156 для диска направляющим элементом 168 для ступицы.
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.6, на которой показан фланец 130 диска, идущий наружу за отверстие 146 и входящий в зацепление со ступицей 110 при помощи выступающего по оси направляющего элемента 168 для ступицы, который снаружи входит в зацепление с фланцем 118 ступицы. В соответствии со вторым вариантом направляющая поверхность 168 для ступицы на диске 112 входит в охватывающее зацепление со ступицей 110. Ступица 110 имеет гладкую сплошную коническую бортовую секцию 142, которая идет от корпуса 111 ступицы до фланца 118 ступицы.
Лапки 154 находятся снаружи от направляющего элемента 156 для диска. Направляющая поверхность 156 для диска образована как обработанный на станке паз во внешней кромке 122, так чтобы (в собранном состоянии) внешняя кромка 166 фланца 130 диска, главным образом, совпадала с внешней кромкой 122 фланца 118 ступицы. Установочные крепежные детали 132 пропущены через фланец ступицы и введены по резьбе во фланец 130 диска на спицах 147.
Как это показано на фиг.6, отверстия 146 для установки диска и отверстия 179 для шпилек колеса могут быть образованы на первом диаметре начальной окружности, или альтернативно отверстия 146 для установки диска могут быть образованы на диаметре начальной окружности, который отличается от первого диаметра D1 начальной окружности, но является меньшим, чем второй диаметр D2 начальной окружности направляющего устройства. Внешняя кромка 122 может иметь сплошную направляющую поверхность 156 для диска, которая концентрически охватывает фланец 118 ступицы, или может иметь множество лапок 154, идущих от внешней кромки фланца ступицы и расположенных так, чтобы входить в зацепление с направляющей поверхностью для ступицы на диске 112.
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.7, на которой показано, что прилив 150 диска идет в забортном направлении от поверхности 162 фланца диска и заканчивается лапкой 154, имеющей обращенную внутрь направляющую поверхность 168 для ступицы. Фланец 118 ступицы имеет вырез в виде паза для образования направляющей поверхности 156 для диска. Направляющая поверхность 168 для ступицы образована на втором диаметре начальной окружности и служит для входа в зацепление с направляющей поверхностью 156 для диска на фланце 118 ступицы. После входа в зацепление направляющих поверхностей 156, 168 крепежные детали 132 пропускают через фланец 134 ступицы и по резьбе вводят (ввинчивают) во фланец 130 диска на гильзе 128 диска. Фланец 134 ступицы имеет сплошную коническую бортовую секцию 142, которая идет до места ввода крепежных деталей 132 диска.
В соответствии с первым вариантом фланец 30 диска плотно введен радиально внутрь направляющей поверхности 56 для диска на ступице 10. Направляющее устройство 49 может иметь выступающий непрерывный прилив 50 на ступице, имеющий направляющую поверхность 56 для диска, которая может быть образована на множестве лапок 52 для охватывающего зацепления с диском 12. Направляющее устройство 49 дополнительно содержит направляющую поверхность 68 для ступицы на диске 12. Направляющая поверхность 68 для ступицы и направляющая поверхность 56 для диска совмещены так, чтобы входить в зацепление друг с другом и направлять диск в положение круговой ориентации со ступицей (направлять диск в положение концентрического совмещения со ступицей).
В соответствии со вторым вариантом крепежный фланец 118 ступицы плотно введен по окружности внутрь направляющей поверхности 168 для ступицы на фланце 130 диска. Фланец диска может иметь множество спиц 147, которые идут радиально наружу из положения снаружи от первого диаметра начальной окружности и заканчиваются лапками, имеющими направляющую поверхность 168 для ступицы, которая входит в зацепление с направляющей поверхностью 156 для диска.
Несмотря на то что были описаны со ссылкой на чертежи предпочтительные варианты осуществления изобретения, совершенно ясно, что в них специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят за рамки формулы изобретения.