ДИСКОВЫЙ ТОРМОЗНОЙ МЕХАНИЗМ, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ, А ТАКЖЕ ТОРМОЗНАЯ НАКЛАДКА ТАКОГО ДИСКОВОГО ТОРМОЗНОГО МЕХАНИЗМА
DISC BRAKE, IN PARTICULAR FOR UTILITY VEHICLES, AND BRAKE PAD OF SAID DISC BRAKE

Изобретение относится к дисковому тормозному механизму, в частности для автомобилей промышленного назначения, с тормозным диском, суппортом тормозного механизма, охватывающим тормозной диск, кронштейном тормозного механизма, тормозной накладкой и зажимным устройством, прижимающим тормозную накладку при торможении к тормозному диску, причем тормозная накладка расположена в U-образной шахте, а обе полки этого U-образного профиля служат для подпорки тормозной накладки в окружном направлении тормозного диска, а «основание» U-образного профиля служит для подпорки тормозной накладки радиальной внутрь.
Кроме того, изобретение относится к тормозной накладке такого дискового тормозного механизма, содержащего две образующие полки U-образного профиля опорные поверхности для подпорки в окружном направлении и образующую основание U-образного профиля опорную поверхность для подпорки радиально внутрь.
DE 10 2004 002 571 А1 раскрывает дисковый тормозной механизм, а также тормозную накладку вышеупомянутого типа.
Как правило, дисковые тормозные механизмы содержат по обе стороны тормозного диска направляемые и подпираемые в шахтах для накладок тормозные накладки, которые посредством зажимного устройства, установленного в суппорте тормозного механизма, в процессе торможения прижимаются к тормозному диску. При этом накладка состоит обычно из толстой, жесткой на изгиб металлической задней пластины в качестве держателя накладки, которая изготовлена в виде отлитой детали или листовой фасонной детали и установлена на фрикционной накладке. Благодаря стабильности задней пластины фрикционная накладка должна прижиматься к тормозному диску по возможности по всей поверхности и равномерно. Задняя пластина и фрикционная накладка имеют в радиальном направлении такие размеры, что они перекрывают фрикционную ленту тормозного диска в радиальном направлении.
Опора и направление тормозной накладки осуществляются с помощью ее металлической задней пластины в соответствующей шахте для накладки, выполненной на кронштейне тормозного механизма или на суппорте тормозного механизма.
Шахты для накладок ограничиваются со стороны входа и выхода диска, т.е. в окружном направлении, посредством опорных выступов, на которые тормозные накладки при нагружении опираются своими боковыми поверхностями, когда они вступают во фрикционный контакт с тормозным диском, причем соответствующий нагружаемый опорный выступ воспринимает тормозной момент, действующий на соответствующую тормозную накладку.
В радиальном направлении вовнутрь тормозные накладки налегают на, как правило, плоские опорные поверхности шахты для накладки. В целом, эти шахты, как правило, выполнены U-образными.
Тормозная накладка и шахта для накладки в отношении своих контуров, соответственно, своих размеров, отвечают друг другу в соответствии с размером/исполнением тормозного механизма. Опорные поверхности, образующие U-образую шахту, которые могут вступать в действенный контакт с тормозной накладкой, при изготовленном из литейного материала конструктивном элементе, в котором выполнена шахта, т.е. у тормозного суппорта или у кронштейна тормозного механизма, обрабатываются механически для обеспечения необходимого качества поверхности и необходимых размеров.
При такой механической обработке из соображений экономичности в случае крупносерийного производства стремятся к получению опорных поверхностей, которые могут быть реализованы максимально быстро, просто и без требующей больших затрат времени смены инструмента. Поэтому обрабатываемые опорные поверхности должны были бы быть плоскими, соответственно, гладкими. В этом случае возможна обработка, например, торцевой или червячной фрезой.
В известных дисковых тормозных механизмах, как, например, согласно DE 10 2004 002 571 А1, шахта в большинстве случаев является прямоугольной, т.е. полки U-образного профиля располагаются на «основании» U-образного профиля под углом в 90° (при пренебрежении допусками). Эта форма исполнения, с одной стороны, упрощает обработку. С другой стороны, в этом случае тормозная накладка для монтажа/демонтажа в радиальном направлении может встраиваться или извлекаться через соответствующее монтажное отверстие в тормозном суппорте. Для обеспечения этого, как уже сказано выше, шахта является прямоугольной. Другими словами, расстояние между обеими полками U-образного профиля на радиально наружных концах равно расстоянию между ними на радиально внутренних концах.
В частности, при выполненной прямоугольно шахте для накладки тормозные накладки должны предохраняться от выпадения с помощью стабильно выполненной прижимной системы (пружины/прижимная скоба), закрепленной на тормозном суппорте. Кроме того, прижимная система служит для компенсации необходимых рабочих люфтов, соответственно, допусков.
Из-за ограниченного предложения места для тормоза боковые опорные выступы ограничены в своей радиальной протяженности. При этом расположенные на них боковые опорные поверхности не могут надежно препятствовать вывертыванию накладки тормозной колодки в процессе торможения. В результате отпуск тормозной накладки после процесса торможения может быть нарушен.
DE 694 03 650 Т2 раскрывает держатель накладки, который на виде сверху сужается радиально вовнутрь и снабжен боковыми выступами, входящими с геометрическим замыканием в зацепление с боковыми направляющими пазами шахты для накладки. Такие формы выполнения известны в небольших дисковых тормозных механизмах, используемых в сфере легковых автомобилей. При этом зачастую используются стальные пружины, служащие для компенсации люфтов опор и установленные в направляющих пазах. Возникающие при этом относительно небольшие контактные поверхности не могут воспринимать окружные моменты, появляющиеся у автомобилей промышленного назначения. Увеличение соответствующих поверхностей, предпринимаемое для устранения этой проблемы, было бы неэкономичным, поскольку их изготовление и обработка требуют специальных инструментов (фасонных фрез) и больших расходов на переналадку (машин/устройств). Кроме того, тормозной суппорт согласно DE 694 03 650 Т2 не имеет никакого радиального отверстия для монтажа/демонтажа тормозных накладок. Поэтому суппорт для встройки/изъятия тормозных накладок должен сниматься. Наконец, тормозные накладки могут удаляться из областей с геометрическим замыканием только в аксиальном направлении.
В основу изобретения положена задача такого усовершенствования дискового тормозного механизма вышеупомянутого типа, чтобы, с одной стороны, обработка опорных поверхностей была простой, а, с другой стороны, чтобы не существовало опасности вывертывания или выпадения тормозной накладки из шахты.
Согласно изобретению поставленная задача в случае дискового тормозного механизма вышеупомянутого типа решается тем, что расстояние между обеими полками U-образного профиля на радиально наружных концах меньше, чем расстояние между ними на радиально внутренних концах.
При этом под концом полки согласно изобретению понимается соответствующий радиально расположенный внутри или снаружи конец опорной поверхности, действующей в окружном направлении.
Основание U-образного профиля по меньшей мере на отдельных участках может быть выполнено дугообразным.
Дополнительно или альтернативно согласно изобретению может быть предусмотрено, чтобы участок контура шахты, служащий для радиальной внутренней подпорки, являлся прямолинейным и составлял с плоскостью, перпендикулярной проходящей через тормозную ось средней плоскости тормозной накладки, угол равный по меньшей мере 2°, предпочтительно, по меньшей мере 3°.
Согласно одному особенно предпочтительному варианту осуществления изобретения предусмотрено, чтобы первый участок контура шахты, служащий для радиальной внутренней подпорки, проходил прямолинейно и составлял с плоскостью, перпендикулярной проходящей через тормозную ось средней плоскости тормозной накладки, первый угол, а второй участок контура шахты, служащий для радиальной внутренней подпорки, проходил прямолинейно и составлял с плоскостью, перпендикулярной проходящей через тормозную ось средней плоскости тормозной накладки, второй угол, причем первый и второй углы равны.
Однако согласно другому варианту осуществления оба угла могут быть также отличными друг от друга.
Кроме того, предпочтительно предусмотрено, чтобы участок контура шахты, служащий для радиальной внутренней подпорки, проходил прямолинейно и составлял с полкой U-образного профиля угол в диапазоне 75°-105°, предпочтительно, в 90° (при пренебрежении допусками).
Тормозная накладка согласно изобретению, предпочтительно, расположена со стороны зажатия тормозного диска.
При этом шахта согласно изобретению, более предпочтительно, выполнена на кронштейне тормозного механизма. Однако она может быть выполнена также на тормозном суппорте.
В случае тормозного суппорта речь согласно изобретению, более предпочтительно, идет о скользящем суппорте.
Согласно одному другому более предпочтительному варианту осуществления изобретения суппорт содержит монтажное отверстие для монтажа/демонтажа тормозной накладки радиально снаружи.
Кроме того, согласно изобретению предпочтительно предусмотрено прижимное устройство для удержания тормозной накладки в шахте.
Для подстройки (подрегулирование) при износе тормозной механизм согласно изобретению может содержать регулировочное устройство.
Тормозная накладка согласно изобретению отличается тем, что расстояние между обеими полками U-образного профиля на радиально наружных концах меньше, чем их расстояние друг от друга на радиально внутренних концах.
Опять же имеет значение то, что под концом полки понимается расположенный радиально снаружи, соответственно, внутри конец действующей опорной поверхности тормозной накладки в окружном направлении.
Опорная поверхность, образующая основание U-образного профиля, по меньшей мере, на отдельных участках может быть выполнена дугообразной.
Особенно предпочтительно согласно изобретению, чтобы основание U-образного профиля по меньшей мере на отдельных участках являлось прямолинейным.
Согласно одному из особенно предпочтительных вариантов осуществления изобретения предусмотрено, чтобы участок опорной поверхности для подпорки радиально внутрь проходил прямолинейно и составлял с плоскостью, перпендикулярной проходящей через тормозную ось средней плоскости тормозной накладки, угол равный по меньшей мере 2°, предпочтительно, по меньшей мере 3°.
Согласно одному из особенно предпочтительных вариантов осуществления изобретения предусмотрено, чтобы первый участок опорной поверхности, образующий основание U-образного профиля, проходил прямолинейно и составлял с плоскостью, перпендикулярной проходящей через тормозную ось средней плоскости тормозной накладки, первый угол, а второй участок опорной поверхности, образующий основание U-образного профиля, проходил прямолинейно и составлял с плоскостью, перпендикулярной проходящей через тормозную ось средней плоскости тормозной накладки, второй угол, причем первый и второй углы равны.
Однако согласно изобретению может быть также предусмотрено, чтобы оба указанных угла отличались друг от друга.
Согласно одному из более предпочтительных вариантов осуществления изобретения предусмотрено, чтобы у тормозной накладки участок опорной поверхности, образующий основание U-образного профиля, проходил прямолинейно и составлял с полкой U-образного профиля угол в диапазоне 75°-105°, предпочтительно, в 90° (при пренебрежении допусками).
Наконец, речь в случае тормозной накладки согласно изобретению предпочтительно идет о тормозной накладке, расположенной со стороны зажатия.
В предпочтительных вариантах осуществления согласно изобретению как у шахты, так и у держателя накладки, полки U-образного профиля образуют с прямолинейными участками его основания угол в 90°. Однако прямолинейные участки основания составляют с плоскостью, перпендикулярной проходящей через тормозную ось средней плоскости тормозной накладки, углы равные 2° или более, предпочтительно, 3° или более.
Это коррелирует с тем, что расстояние между обеими полками U-образного профиля на радиально наружных концах меньше, чем расстояние между ними на радиально внутренних концах.
Опорные поверхности как у шахты, так и у держателя накладки, выполнены плоскими. Вследствие этого, получаются оптимизированные области обработки и наложения/прилегания (области контакта).
Радиальные области контакта расположены по обе стороны оси тормозного механизма и из соображений стабильности целесообразно соединены друг с другом посредством, предпочтительно, дугообразно выполненной соединительной скобы.
Это решение имеет несколько преимуществ.
Обрабатывающий инструмент (торцевая или червячная фреза) не должен быть специальным инструментом со специфичными контурами. При механической обработке он лишь наклоняется, соответственно, устанавливается на угол, соответствующий углу установки прямолинейного участка основания U-образного профиля. В соответствии с этим задние пластины тормозных накладок (без поднутрений, соответственно, выступов) также изготавливаются экономично.
Что касается последовательности стадий процесса изготовления тормозного механизма, соответственно, тормозной накладки, то никаких изменений по сравнению с обычным способом не требуется.
В решении согласно изобретению нет опасности вывертывания или выпадения тормозной накладки, поскольку опорные выступы охватывают область расположенной радиально снаружи задней пластины. Они V-образно радиально сходятся наружу. Таким образом, у прижимной скобы, соответственно, прижимной пружины может быть осуществлена также оптимизация материала, поскольку чрезмерные радиальные перемещения накладки, например, в условиях плохих дорожных условий или при поломке рессоры, должны теперь улавливаться не только прижимными скобой и пружиной, но и за счет радиального геометрического замыкания вследствие V-образной формы. В решениях согласно изобретению предпочтительно также, чтобы прижимные пружины, как и в уровне техники, компенсировали рабочие люфты и допуски в областях приложения/наложения.
Если углы установки прямолинейных участков основания U-образного профиля равны, целесообразным образом получается зеркальная симметрия между тормозными накладками в случае левого/правого тормозного механизма в оси автомобиля, что упрощает согласование накладок при монтаже.
Поскольку обе полки U-образного профиля сходятся друг с другом радиально наружу, аксиальная встройка тормозной накладки в соответствующую шахтовую направляющую необходима после того, как накладка радиально введена в суппорт снаружи через отверстие суппорта. То же самое в обратном порядке относится к извлечению.
Поэтому в этом варианте осуществления, здесь при скользящем суппорте, изобретение и реализовано только с одной из обеих сторон тормозного механизма, как, например, со стороны зажатия. С обеих сторон из-за тормозного диска и пристроенного тормозного суппорта тормозные накладки обычно не проходят в такие направляющие.
Поэтому, предпочтительно, используется «смешанный вариант осуществления». Другими словами, со стороны обода накладка и шахта используются как в обычных тормозных механизмах, а со стороны зажатия используется решение согласно изобретению. Это имеет также то преимущество, что классы фрикционных материалов, по-разному используемые в конфигурации тормозных механизмов, вследствие различия форм задних пластин/шахт для накладок не могут устанавливаться в тормозном механизме не с той стороны.
Для встраивания без демонтажа тормозного суппорта нажимная деталь/нажимной ходовой винт отводится назад, пока между корпусом суппорта и шахтной направляющей со стороны зажатия не окажется достаточно аксиального свободного пространства, чтобы тормозную накладку соответствующей толщины сначала через радиальное отверстие установить в промежуточное положение, а затем вставить в соответствующую шахтную направляющую в аксиальном направлении относительно тормозного диска. После этого при соответствующей ориентации суппорта может радиально встраиваться расположенная со стороны обода тормозная накладка. Затем осуществляется монтаж прижимной системы. Демонтаж происходит в обратной последовательности.
Что касается величины, то даже при равенстве вышеупомянутых углов установки последние могут быть установлены по-разному относительно плоскости, перпендикулярной проходящей через тормозную ось средней плоскости тормозной накладки, в зависимости от типа тормозного механизма и в угловых шагах, что, в частности, облегчает согласование правильных тормозных накладок с правильным дисковым тормозным механизмом. Таким образом, может производиться кодирование. А именно, если угловые соотношения со стороны зажатия не подходят друг к другу, никакого монтажа быть не может, поскольку поверхности перекрываются.
Однако, кроме того, указанные углы установки в зависимости от нагрузки и случая использования тормозного механизма в автомобиле могут быть также неравными. Это может происходить произвольно и в соответствии со случаем использования со стороны входа или выхода дискового тормозного механизма, вследствие чего при известных условиях получаются опоры, оптимизированные в отношении нагрузки. В общем случае относительно «прямоугольной» шахты (неважно с равными или неравными) углами установки достигается оптимизация нагрузки части тормозного устройства, поскольку окружные моменты в виде напряжений сжатия теперь также вводятся с большим распределением по радиальным областям.
Тем самым возможны точные согласования посредством кодирования. Геометрические условия могут выбираться, например, таким образом, чтобы при неправильном монтаже происходили перекрытия поверхностей. Можно также добиться того, чтобы радиального зазора для необходимого рабочего люфта (зазора между прижимной скобой и верхней краевой областью задней пластины) при неправильном монтаже больше не было, так чтобы прижимная скоба насаживалась и надлежащим образом не могла больше устанавливаться в тормозном суппорте и закрепляться на нем.
Ниже изобретение более подробно поясняется на предпочтительных примерах выполнения со ссылкой на приложенные чертежи с дальнейшими подробностями, где
фиг. 1 изображает вид сверху дискового тормозного механизма согласно изобретению,
фиг. 2 – вид сбоку тормозного механизма на фиг. 1,
фиг. 3 – схематичный частичный разрез тормозного механизма согласно уровню техники,
фиг. 4 – тот же вид, что и на фиг. 3, но для первого примера выполнения изобретения,
фиг. 5 – тот же вид, что и на фиг. 3, но для второго примера выполнения изобретения,
фиг. 6–8 изображают те же виды, что и на фиг. 3, но каждый раз в случаях неправильного монтажа.
К дисковому тормозному механизму, изображенному на чертежах, относятся тормозной диск 10, суппорт 12, охватывающий тормозной диск 10, кронштейн 14 тормозного механизма, тормозная накладка 16 со стороны зажатия, тормозная накладка 18 со стороны обода и лишь схематично показанное зажимное устройство 20. Для прижатия тормозных накладок 16 и 18, состоящих из металлической задней пластины и фрикционного материала, служат прижимные пружины 22 и 24, предварительно напряженные с помощью прижимной скобы 26 в радиальном направлении вовнутрь. Прижимная скоба 26 проходит в направлении тормозной оси А (то есть оси тормозного механизма) через монтажное отверстие 17 и жестко, но с возможностью съема закреплена на тормозном суппорте.
Тормозная ось обозначена буквой А, предпочтительное направление вращения тормозного диска 10 обозначено стрелкой D. Буква М означает проходящую через тормозную ось А среднюю плоскость расположенной со стороны зажатия тормозной накладки 16, перпендикулярная ей плоскость Е расположена в изображениях на фиг. 4–8 горизонтально.
Суппорт 12 содержит монтажное отверстие 17, через которое тормозные накладки 16, 18 могут радиально снаружи вводиться во внутрь суппорта 12 и снова извлекаться. Зажимное устройство 20 снабжено не показанным на чертеже регулировочным устройством для компенсации износа.
На фиг. 3 расположенная со стороны зажатия тормозная накладка 16 показана на виде сверху на ее заднюю пластину 16а. Она установлена в U-образной шахте, причем полки этого U-образного профиля образованы опорными выступами 28, 30, выполненными заодно целое с кронштейном 14 тормозного механизма, а основание образовано двумя прямолинейными опорными поверхностями 32, 34, а также дугообразной соединительной скобой 36.
Между прижимной пружиной 22, предварительно напряженной с помощью прижимной скобы 26, и задней пластиной 16а имеется радиальный рабочий люфт S.
Опорные выступы 28 и 30 подпирают заднюю пластину 16а и тем самым тормозную накладку 16 в окружном направлении. Опорные поверхности 32 и 34 создают радиальную внутреннюю опору.
1
2
Опорные выступы 28 и 30 составляют в обычном дисковом тормозном механизме на фиг. 3 с обеими опорными поверхностями 32 и 34 прямой угол α. Кроме того, их опорные поверхности, определяющие шахту, проходят параллельно друг другу, так что шахта имеет в целом прямоугольный контур. Другими словами, расстояние В между опорными выступами, образующих полки U-образного профиля, на их радиально наружных концах является точно таким же, как и расстояние В между ними на радиально внутренних концах.
Например, на участках с плохими дорогами направленные радиально наружу перемещения тормозной накладки 16, соответственно, задней пластины 16а, должны полностью восприниматься прижимной пружиной 22, соответственно, прижимной скобой 26.
Иное имеет место в случае примера выполнения изобретения на фиг. 4.
1
2
Здесь расстояние В (радиально снаружи) меньше расстояния удаления В (радиально внутри). Другими словами, обе полки U-образного профиля не параллельны друг другу, а сходятся друг с другом радиально снаружи. В результате кронштейн 14 тормозного механизма, соответственно, опорные выступы 28 и 30, способствуют предохранению тормозной накладки 16 от перемещения радиально наружу.
Хотя обе полки U-образного профиля сходятся друг с другом радиально наружу, они все же образуют с опорными поверхностями 32 и 34, соответственно, угол α в 90° (при пренебрежении допусками). Поэтому они составляют с плоскостью Е угол β, соответственно, ϒ, который в примере, изображенном на фиг. 4, составляет примерно 3°. При равенстве углов β, соответственно, ϒ угловое положение может изменяться, соответственно, увеличиваться также угловыми шагами, вследствие чего имеет место кодирование, происходящее между тормозной накладкой и контуром шахты. В результате обеспечено точное согласование правильной тормозной накладки с правильным выполнением тормозного механизма. Если угловые положения между тормозной накладкой и контуром шахты не подходят друг к другу, никакой монтаж не возможен, поскольку поверхности перекрываются.
В частности, тогда, когда угол α составляет 90°, обработка опорных поверхностей кронштейна 14 тормозного механизма (опорных выступов 28, 30/опорных поверхностей 32, 34) является особенно простой, поскольку можно работать с очень простыми инструментами.
Вышеприведенные описания относятся, в частности, к форме выполнения кронштейна 14 тормозного механизма для образования U-образной шахты. Однако в переносном смысле они касаются также тормозной накладки 16, имеющей наружный контур, соответствующий шахте. Это, само собой разумеется, касается не только формы выполнения на фиг. 4, но и к форме выполнения на фиг. 5.
Форма выполнения на фиг. 5 отличается от таковой на фиг. 4 тем, что углы β и ϒ не равны. Это дает преимущества, в частности, в отношении возможного желательного кодирования. В этой связи следует сослаться на фиг. 6–8, на которых показаны комбинации, не подходящие друг к другу, поскольку не подходят друг к другу кодировки.
В примере на фиг. 6 углы β и ϒ у шахты равны, однако у используемой тормозной накладки они не равны, вследствие чего из-за перекрытия «С» монтаж не возможен.
В примере на фиг. 7 имеет место обратное: здесь углы β и ϒ у шахты равны, однако у тормозной накладки они различаются. Снова монтаж невозможен из-за перекрытия С.
В примере выполнения на фиг. 8 тормозная накладка и шахта также не подходят друг к другу, вследствие чего тормозная накладка в целом в радиальном направлении расположена слишком далеко снаружи. Она, в частности, расположена слишком далеко снаружи на отрезок, больший радиального рабочего люфта S, вследствие чего не только нет больше никакого рабочего люфта, но и не может больше монтироваться прижимная скоба 26.
Признаки изобретения, раскрытые в вышеприведенном описании, пунктах формулы изобретения, а также на чертежах, могут быть существенными для осуществления изобретения в его разных вариантах выполнения как по отдельности, так и в любых комбинациях. Следует указать также на то, что оба участка/обе опорные поверхности шахты для накладки, служащие для радиальной подпорки тормозной накладки, не обязательно должны быть соединены друг с другом соединительной скобой. Действие изобретения достигается и без соединительной скобы.