СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ТОРМОЗНОГО ДИСКА И СТУПИЦЫ И СПОСОБ УСТАНОВКИ
COUPLER FOR CONNECTING BRAKE DISK WITH HUB AND METHOD OF INSTALLATION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится согласно первому объекту к соединительному устройству для соединения тормозного диска и ступицы, на которую установлен тормозной диск при помощи шлицевого соединения с вырезами на тормозном диске и соответствующими выступами на ступице, которые взаимодействуют с ними, или наоборот, причем указанное соединительное устройство выполнено из нержавеющего материала и предназначено для установки между боковой поверхностью выреза и смежной боковой поверхностью выступа, который взаимодействует с вырезом.
Согласно другому объекту изобретение относится к способу установки тормозного диска на ступице, согласно которому тормозной диск устанавливают на ступице при помощи шлицевого соединения с вырезами и выступами и соединительное устройство, выполненное из нержавеющего материала, вставляют между боковой поверхностью выреза и смежной боковой поверхностью выступа, который взаимодействует с вырезом.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Соединительные устройства, которые устанавливают между ступицей и тормозным диском, уменьшают теплопередачу и компенсируют размерные допуски. Они могут также облегчать удаление тормозного диска со ступицы, например, в случае замены диска. Такое удаление часто может быть проблемой, поскольку тормозной диск и ступица могут прочно приржаветь друг к другу в шлицевом соединении. Примеры соединительных устройств описаны в патентах США №6910556 и №2007/0084685. Устройства, описанные в этих документах, главным образом предназначены для упрощения обращения с соединительными элементами, которые, прежде всего, сконфигурированы для уменьшения теплопередачи и поэтому являются двухслойными.
В контекстах, где очень важно уменьшение проблемы ржавчины, соединительное устройство выполняют из нержавеющего материала.
Известные устройства имеют недостаток, заключающийся в том, что эти два слоя невозможно легко отделить друг от друга, особенно когда они установлены.
Целью настоящего изобретения является получение соединительного устройства, которое облегчает установку и удаление тормозного диска, и получение способа, упрощающего установку тормозного диска на ступицу и удаление с нее.
Термины "осевое", "радиальное" и "тангенциальное", используемые в этой заявке на патент, относятся к оси тормозного диска/ступицы, если не указано иначе.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Указанная цель достигнута согласно первому объекту изобретения благодаря соединительному устройству соответствующего типа, имеющему особые признаки, относящиеся к применению двух взаимно примыкающих слоев, которые могут отделяться друг от друга посредством простого осевого относительного движения между слоями.
Соединительное устройство, таким образом, составленное из двух взаимно примыкающих слоев из нержавеющего материала, устраняет риск сцепления ржавчиной тормозного диска и ступицы. Такое сцепление ржавчиной, в другом случае, может возникать между ступицей и соединительным устройством и между тормозным диском и соединительным устройством, даже если соединительное устройство выполнено из нержавеющего материала. Однако когда соединительное устройство, выполненное из нержавеющего материала, является двухслойным, две нержавеющие поверхности будут примыкать друг к другу. Риск возникновения ржавчины между этими поверхностями отсутствует. Таким образом, не будет возникать проблем, если возникнет сцепление ржавчиной между слоем и ступицей или тормозным диском. Это предполагает, что существует свобода движения слоев относительно друг друга.
Так как соединительное устройство, соответствующее изобретению, конфигурировано таким образом, что слои могут отделяться друг от друга посредством простого осевого относительного движения, это предположение реализовано. Таким образом, слои будут легко отделяться друг от друга, даже когда соединительное устройство вставлено между ступицей и тормозным диском, таким образом, облегчая отделение ступицы и тормозного диска друг от друга.
Согласно предпочтительному варианту выполнения соединительного устройства, соответствующего изобретению, последнее содержит, по меньшей мере, один язычок, проходящий в осевом направлении и выступающий наружу из выреза, когда соединительное устройство установлено, причем указанный язычок составлен выступающей частью каждого указанного взаимно примыкающего слоя, при этом указанные части соединены друг с другом прочным разъединяемым соединением.
Тот факт, что два слоя соединены друг с другом соединением, которое, когда соединительное устройство установлено, выступает наружу от выреза, делает его легко доступным для разъединения, допускающего осевое относительное движение слоев. Прочное соединение является гарантией того, что до установки соединительного устройства эти два слоя будут удерживаться как единое целое, чем если бы, например, они были соединены только благодаря эффекту трения, зажима или какой-либо форме связывания. Тот факт, что слои удерживаются как единое целое, облегчает обращение, в частности, во время установки. Прочное соединение, находящееся на выступающем язычке, также является более простым, чем если бы оно было расположено в районе, который, когда соединительное устройство установлено, расположен в промежутке между вырезом и выступом. Существуют также технические производственные преимущества прочного соединения, расположенного на выступающем язычке.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения прочное соединение расположено на внешнем конце язычка.
Как производство, так и доступность для разъединения соединения, таким образом, упрощены.
Согласно другому варианту осуществления изобретения соединительное устройство выполнено как единый элемент, согнутый на 180° по линии сгиба, которая составляет внешний конец язычка.
Тот факт, что соединительное устройство с его двумя слоями имеет форму единого элемента, предоставляет дополнительные технические производственные преимущества, состоящие в том, что его изготовление, в принципе, включает только операцию штамповки и операцию сгибания.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения указанные части на линии сгиба соединены друг с другом перемычкой, которая менее широкая в направлении, параллельном линии сгиба, чем они сами.
Меньший размер на линии сгиба облегчает и операцию сгибания, и разъединение соединения. Лишь умеренное осевое относительное усилие между этими двумя слоями будет требоваться для разрыва перемычки и, таким образом, разъединения соединения.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения соединительное устройство имеет по существу U-образный профиль в осевом направлении, по существу, с плоской промежуточной частью и, по существу, с плоской ветвью на каждом конце, причем указанные ветви формируют, по существу, прямые углы с промежуточной частью, и соединительное устройство приспособлено для установки ветвей между каждой парой соответствующих боковых поверхностей, сформированных между взаимодействующими вырезами и выступами, и расположения промежуточной части между дном выреза и вершиной выступа.
Этот вариант соединительного устройства имеет большие преимущества при установке тормозных дисков на ступице. Во-первых, оно уменьшает вдвое количество частей, которые следует использовать, по сравнению с наличием отдельного соединительного устройства в каждом радиальном промежутке в шлицевом соединении между тормозным диском и ступицей. Такое соединительное устройство также будет легко устанавливаться в нужное положение, поскольку оно может или охватывать с двух сторон выступ, или вставляться в вырез, и оно будет удерживаться в нужном положении своей формой, пока тормозной диск и ступица не будут соединены друг с другом.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения язычок расположен в промежуточной части.
Геометрия, таким образом, становится оптимальной для легкого изготовления и легкого разъединения соединения на язычке.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения соединительное устройство снабжено двумя или более язычков, которые все расположены в промежуточной части.
Два язычка создают благоприятную симметрию соединительного устройства, таким образом, облегчая контролируемое разъединение соединения. Если соединение формируют посредством сгибания, линия сгиба также становится более длинной и, следовательно, операция сгибания более четко выражена, в результате чего легче обеспечивается правильная ориентация слоев.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения промежуточная часть, по меньшей мере, одного слоя имеет проходящую в ней в тангенциальном направлении прорезь вдоль части, расположенной посередине между ветвями.
Прорезь придает определенную упругость соответствующим слоям в осевом направлении. Сила зажима, таким образом, достигается, когда соединительное устройство прочно затягивают в осевом направлении. Преимущественно, каждый из двух слоев снабжают такой прорезью.
Согласно другому варианту осуществления изобретения внутренний слой имеет на его внутренней стороне скос, обращенный наружу, на одной концевой кромке в осевом направлении каждой ветви, и/или внешний слой имеет на его внешней стороне скос, обращенный внутрь, на другой концевой кромке в осевом направлении каждой ветви.
Эти скосы облегчают наложение соединительного устройства на выступ или его вставку в вырез в зависимости от выбора вида установки.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения каждая ветвь внутреннего слоя формирует угол с промежуточной частью, который несколько меньше 90°, и/или каждая ветвь внешнего слоя формирует угол с промежуточной частью, который несколько больше 90°. Несколько меньший или больший означает разность в пределах диапазона 0,5°-5°, предпочтительно, 1°-2°.
Таким образом, достигается упругая сила зажима между соединительным устройством и выступом или вырезом в зависимости от выбранного вида установки. Сила зажима снижает риск ослабления соединительного устройства во время операции установки.
Изобретение также относится к ступице и тормозному диску, устанавливаемому на ступицу, то есть к тормозному диску, устанавливаемому на ступицу при помощи соединительного устройства согласно изобретению или согласно любому из предшествующих вариантов его осуществления.
Согласно предпочтительному варианту выполнения ступицы и тормозного диска, соответствующих изобретению, разъединяемое прочное соединение разъединяют. Это означает, что разъединение имеет место во время установки тормозного диска на ступицу, и оно будет осуществляться очень легко. Это означает, что нет необходимости беспокоиться о принятии мер для разъединения соединения, когда тормозной диск требуется удалить.
Изобретение также относится к транспортному средству, снабженному дисковым тормозом, в котором тормозной диск установлен на ступицу в соответствии с устройством тормозного диска и ступицы согласно изобретению.
В устройстве тормозного диска и ступицы согласно изобретению и транспортном средстве согласно изобретению используются преимущества, предоставленные соединительным устройством, соответствующим изобретению, и предпочтительными его вариантами, упомянутыми выше.
Указанные выше предпочтительные варианты осуществления изобретения и устройства тормозного диска и ступицы и транспортного средства обозначены в пунктах формулы изобретения, которые зависят от пункта 1.
Указанная цель достигнута согласно второму объекту изобретения благодаря соответствующему способу, содержащему особые меры, согласно которым вставляемое соединительное устройство имеет два взаимно примыкающих слоя, соединенных друг с другом, и они вставляются таким образом, что они могут быть отделены друг от друга в осевом направлении в установленном положении.
Согласно предпочтительному варианту способа, соответствующего изобретению, два взаимно примыкающих слоя соединены друг с другом прочным соединением, и во время установки прилагается осевое усилие к одному слою таким образом, что соединение разъединяется.
Согласно другому предпочтительному варианту способа, соответствующего изобретению, он осуществляется с использованием соединительного устройства, соответствующего изобретению, или любого из предпочтительных вариантов его выполнения. Способ, соответствующий изобретению, и предпочтительные его варианты предоставляют преимущества соответствующих этапов, указанных выше для соединительного устройства, соответствующего изобретению, и предпочтительных вариантов его выполнения.
Предпочтительные варианты способа, соответствующего изобретению, указаны в пунктах формулы изобретения, которые зависят от п.15.
Изобретение будет пояснено подробным описанием примеров вариантов осуществления изобретения, данным ниже со ссылками на прилагаемые чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - вид в перспективе с пространственным разделением деталей устройства тормозного диска и ступицы согласно изобретению.
Фиг.2 - вид, соответствующий фиг.1, но с соединительным устройством, со скольжением установленным на ступицу.
Фиг.3 - вид, соответствующий Фиг.2, где соединительное устройство вместо этого размещено в тормозном диске.
Фиг.4 - вид в радиальном направлении части ступицы с соединительным устройством, со скольжением установленным на нее.
Фиг.5 - вид в осевом направлении детали на Фиг.4.
Фиг.6 - вид в перспективе детали на Фиг.4.
Фиг.7 - вид в осевом направлении соединительного устройства, вставленного между тормозным диском и ступицей.
Фиг.8 - первый вид в перспективе соединительного устройства.
Фиг.9 - второй вид в перспективе соединительного устройства, показанного на Фиг.8.
Фиг.10 - вид в осевом направлении соединительного устройства, показанного на Фиг.8.
Фиг.11 - вид в плане соединительного устройства, показанного на Фиг.8, перед сгибанием.
Фиг.12 - вид в плане детали соединительного устройства, показанного на Фиг.11, в модифицированном варианте.
Фиг.13 - вид в радиальном направлении соединительного устройства, показанного на Фиг.8.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На Фиг.1 показан вид в перспективе с пространственным разделением деталей устройства тормозного диска и ступицы согласно изобретению. Ступица 1 снабжена множеством выступов 11: в показанном примере - пятью равномерно распределенными в круговом направлении выступами. Тормозной диск 2 снабжен соответствующим количеством вырезов 21 соответствующей формы, таким образом, что тормозной диск 2 может скользить на ступицу 1 в осевом направлении, при этом каждый выступ 11 вставляется в соответствующий вырез 21.
Когда тормозной диск 2 установлен на ступицу, соединительное устройство 3 устанавливают в зазор, предусмотренный для этой цели, между каждым взаимодействующим выступом 11 и вырезом 21. Каждое соединительное устройство в изображенном примере является по существу U-образным, таким образом, что в установленном положении оно занимает промежутки на трех сторонах между соответствующим выступом 11 и вырезом 21. С этой целью одна ветвь 32 располагается между двумя боковыми поверхностями 12, 22 соответствующих выступа и выреза, другая ветвь 33 располагается между другими двумя боковыми поверхностями 13, 23 выступа и выреза, и промежуточная часть 34 располагается между вершиной 14 выступа и дном 24 выреза.
Каждое соединительное устройство 3 составлено из двух слоев, как описано более подробно ниже.
Когда тормозной диск 2 со скольжением установлен на ступицу 1 и соединительные устройства 3 находятся в нужном положении, тормозной диск 2 жестко прикрепляют в осевом направлении к ступице 1 при помощи крепежных средств 25, содержащих болт 26 и нажимную прокладку 27, посредством ввинчивания болта 26 в отверстие 16 в выступе 11.
На Фиг.2, которая представляет вид в перспективе с пространственным разделением деталей, соответствующий Фиг.1, показан первый этап установки тормозного диска 2 на ступицу 1. На данном этапе соединительные устройства 3 со скольжением устанавливают на соответствующие выступы 11 на ступице 1, и тормозной диск 2 готов к скольжению на ступицу 1.
На Фиг.3, которая представляет вид в перспективе с пространственным разделением деталей, соответствующий Фиг.1 и 2, показаны вместо этого соединительные устройства, первоначально установленные в вырезы 21 в ступице 1, что является одинаково действительной альтернативой показанному на Фиг.2.
На Фиг.4 показан частичный вид в радиальном направлении выступа на ступице 1 с помещенным на него соединительным устройством 3. Когда тормозной диск установлен на выступы ступицы, его прочно прикрепляют крепежными средствами 25. Однако для ясности тормозной диск здесь не показан. Затягивание болта 26 крепежного средства 25 вызывает прижимание средней частью нажимной прокладки 27 соединительного устройства 3 к опорной поверхности 15 на ступице 1 (см. Фиг.5 и 6). Боковые части нажимной прокладки прочно прижимают тормозной диск 2 (не показан) к ступице 1.
На Фиг.5 и 6 показаны детали Фиг.4 в осевом направлении и в виде в перспективе соответственно.
На Фиг.7 показан частичный вид в осевом направлении тормозного диска 2, установленного на ступицу 1, перед тем, как они будут прижаты друг к другу крепежными средствами. Здесь показано соединительное устройство 3, расположенное между выступом 11 и вырезом 21. Здесь показано наиболее ясно, как соединительное устройство 3 составлено из внешнего слоя 35 и внутреннего слоя 36. Промежуточная часть 34 расположена между вершиной 14 выступа 11 и дном 24 выреза 21 с определенным промежутком относительно указанной вершины и относительно указанного дна. Ветвь 33 (левая ветвь на чертеже) расположена с относительно точной посадкой между боковой стенкой 23 выреза 21 и боковой стенкой 13 выступа 11.
На Фиг.8 и 9 показано соединительное устройство в двух различных видах в перспективе. Его промежуточная часть 34 имеет два выступающих язычка 37, каждый из которых содержит часть 38 внешнего слоя 35 и часть 39 внутреннего слоя 36. Две части 38, 39 соединены соединением 40 на внешнем конце язычка 37.
Внешний слой 35 имеет в промежуточной части прорезь 42 в ее половине, которая расположена ближе к язычкам 37. Прорезь 42 проходит в тангенциальном направлении почти по всей промежуточной части. Соответствующая прорезь 41 находится во внутреннем слое 36. Для каждой прорези расстояние до ближайшей концевой кромки в осевом направлении составляет приблизительно 15-20% всей протяженности в осевом направлении промежуточной части. Каждая прорезь имеет ширину, равную или несколько большую, чем расстояние до ближайшей концевой кромки в осевом направлении.
Промежуточная часть также имеет выступающую в осевом направлении часть 43, расположенную между язычками 37, но имеющую значительно меньшую осевую протяженность, чем они.
Внешний слой 35 на каждой ветви 32, 33 немного наклонен внутрь на ее конце, расположенном вблизи язычков 37, таким образом, что сформирован скос 45. В то же время, внутренний слой 36 на каждой ветви загнут наружу в ее части, наиболее удаленной от язычков 37, образуя направленный наружу фланец с формированием закругленного скоса 46 в точке, где он изгибается наружу.
Вид в осевом направлении соединительного устройства на Фиг.10 показывает две ветви 32, 33, формирующие почти прямые углы с промежуточной частью 34. Однако внутренний слой 36 каждой ветви несколько наклонен внутрь приблизительно на 0,5°-2°, в то время как внешний слой каждой ветви наклонен наружу соответственно. Поскольку указанные углы столь малы, они не видны на чертеже.
На Фиг.11 показан вид в плане штампованной заготовки для изготовления соединительного устройства. Заготовка, показанная на Фиг.11, является полностью плоской. Посредством определенных изгибаний изображенная заготовка может быть преобразована в форму, показанную на Фиг.8 и 9. Заготовку первоначально изгибают на 180° по линии А-А сгиба, что приводит к формированию двух слоев с линией сгиба, составляющей внешний конец язычков 37 и соединение, которым соединены язычки. После этого формируют U-образную конфигурацию и другие загнутые части.
На Фиг.12 показана деталь заготовки, соответствующей показанной на Фиг.11, но в альтернативном варианте. Деталь содержит отмеченный кружком район. В этом варианте район, который после сгибания составляет язычок 37, имеет перемычку 48 в положении линии сгиба, то есть она является более узкой, чем язычок в других местах.
Как показано видом в радиальном направлении соединительного устройства на Фиг.13, два слоя смещены в осевом направлении относительно друг друга на расстояние а, которое может составлять приблизительно 1 мм. При установке соединительного устройства, как описано в общих чертах относительно Фиг.1-4, осевое усилие зажима прилагается нажимной прокладкой 27 к выступающей в осевом направлении части 43 промежуточной части 34. Вследствие смещения a это усилие прилагается только первоначально к кромке указанной части 43 внутреннего слоя. В этом случае между слоями действует осевая относительная сила, вызывающая разрыв соединения 40 на внешнем конце язычка 37, таким образом, что слои освобождаются друг от друга. Продолжение затягивания нажимной прокладки 27 после этого будет вызывать перемещение внутреннего слоя в осевом направлении вправо на Фиг.13, пока кромки соответствующих частей 43 обоих слоев не займут одинаковое положение в осевом направлении, после чего продолжающееся затягивание прочно зажимает два слоя в осевом направлении.
Таким образом, когда тормозной диск установлен, соединительное устройство будет иметь разъединенное соединение 40.
Когда тормозной диск надлежит удалить, нажимную прокладку 27 освобождают. После этого следует всего лишь потянуть тормозной диск в осевом направлении от ступицы.
Даже если один из слоев прочно приржавел к тормозному диску или ступице, это не будет вызывать помех, так как эти два слоя будут уже освобождены друг от друга во время установки. Кроме того, эти два слоя выполнены из нержавеющего материала, поэтому сцепление ржавчиной между ними не ожидается.
Если соединительное устройство сформировано не как в примере, приведенном выше, но таким образом, что соединение 40 сохраняется даже после установки, удаление предусматривает необходимость разъединения этого соединения. Это может быть выполнено легко посредством разрезания язычков 37. Однако описанный пример делает удаление более легким благодаря тому, что эта операция исключается.