СИСТЕМА И СПОСОБ УСТАНОВКИ И УДЕРЖАНИЯ КОЛОДКИ ДИСКОВОГО ТОРМОЗА
DISK BRAKE PAD MOUNTING AND RETENTION SYSTEM AND METHOD

Область техники
Изобретение относится к дисковым тормозам транспортных средств, в частности, к системе и способу установки, удаления и удержания тормозных колодок в дисковых тормозах с пневмоприводом, используемых в грузовых автомобилях.
Уровень техники
Дисковые тормоза с пневмоприводом разрабатываются и устанавливаются в грузовых автомобилях с 1970-х годов. Барабанные тормоза заменяют дисковыми тормозами, поскольку они удобны для технического обслуживания, имеют лучшее охлаждение и сопротивление потере первоначальных свойств. В патентном документе DE 4032886 А1 и, в частности, на фиг. 1 показан пример такого пневматического дискового тормоза. В этой конструкции пневматическая мембранная камера (пневматический исполнительный механизм) прикреплена к задней поверхности кожуха суппорта дискового тормоза и прикладывает усилие на включение тормоза через штангу линейного исполнительного механизма к рычагу включения тормоза внутри суппорта. Рычаг включения тормоза, в свою очередь, передает и увеличивает усилие, прикладываемое штангой исполнительного механизма к одной или нескольким осям, которые прижимают тормозные колодки к тормозному диску или ротору. Термины «тормозной диск», «ротор» и «тормозной ротор» используются здесь как синонимы.
Как показано на фиг. 1 документа DE 4032886 А1, исполнительный механизм расположен внутри суппорта, потому что обода колес грузовых автомобилей имеют размеры, обеспечивающие только соответствующий зазор для барабанных тормозов, традиционно использующихся в таких транспортных средствах. Поскольку общее пространство между колесом и его осью является ограниченным, исполнительный механизм должен быть расположен в пространстве рядом с колесом. По этой же причине конструкция тормозных колодок должна соответствовать ограниченному доступному радиальному пространству и, таким образом, тормозные колодки должны быть расположены на суппорте или держателе суппорта посредством осей поперечной подвески и/или посредством металлических полос в виде пластинчатых пружин, расположенных на наружном радиусе тормозных колодок. Тормозные колодки также удерживаются посредством их захватывания между установочной рамой суппорта и участком суппорта, расположенным по обе стороны тормозного диска. (Специалисту понятно, что такая функция опоры тормозной колодки может быть обеспечена держателем суппорта, выполненным с возможностью поддержки тормозных колодок, или держателем суппорта, выполненным отдельно от установочной конструкции суппорта. Для удобства в описании понятия «держатель суппорта», «опора суппорта» и «держатель тормозной колодки» могут использоваться как синонимы без ограничения опорной конструкции тормозной колодки до конкретной несущей конструкции для тормозной колодки и суппорта).
Стандартные пневматические дисковые тормоза грузовых автомобилей обычно требуют установки дополнительных механизмов удержания тормозных колодок и/или использования самого суппорта для удержания тормозных колодок при эксплуатации. Оба таких подхода, в частности, использование суппорта в качестве средства удержания, требуют разборки механизма удержания колодки и/или удаления суппорта для замены изношенных тормозных колодок на новые. Таким образом, замена тормозных колодок в известных конструкциях пневматических дисковых тормозов является трудоемким и дорогостоящим процессом.
Другая проблема известных тормозных колодок заключается в склонности тормозной колодки к повороту и/или вибрации во время работы тормозов. Как показано на фиг. 6, когда тормозная колодка 101 прижимается к фрикционной поверхности тормозного диска (не показан), который вращается в направлении DR, вращение тормозного диска вызывает движение колодки и создает силы, действующие между тормозной колодкой 101 и прилегающими к ней опорными поверхностями держателя (не показан для ясности).
В частности, передний край 102 тормозной колодки стремится переместиться вверх в направлении LU под действием сил трения вдоль передней поверхности тормозной колодки (показаны стрелками поперек передней поверхности тормозной колодки 101). Задний край 103 тормозной колодки стремится переместиться вниз по направлению TD. Однако, поскольку тормозная колодка 101 ограничивается прилегающими к ней опорными поверхностями держателя, общее перемещение тормозной колодки по существу является поворотом вокруг оси, параллельной оси вращения тормозного диска. Это перемещение может быть нереверсивным во время включения тормоза или может проявляться в виде колебаний средней и высокой интенсивности тормозной колодки в держателе, значительно увеличивая износ прилегающей поверхности тормозной колодки и поверхности держателя.
Для предотвращения нежелательного поворота и/или вибрации тормозной колодки внутри держателя (например, поворота вокруг направления включения тормоза) опорная плита тормозной колодки и смежные кронштейны, поддерживающие тормозные колодки в окружном направлении, имеют относительно большую радиальную высоту для минимизации поворота тормозной колодки, пока угол опорной плиты не войдет в контакт со смежным кронштейном (движение, называемое «выбросом» или «вытеснением» колодки). Такая относительно высокая конструкция требует использования суппорта, устанавливаемого поверх тормозных колодок и кронштейна, при этом его соответствующие противоположные внутренние поверхности, расположенные радиально снаружи кронштейнов, должны быть достаточно ослаблены для размещения наружных углов тормозной колодки и/или кронштейнов. Проблема, связанная с этим утончением, состоит в том, что максимальный наружный радиус суппорта обычно ограничивается очень узким зазором с внутренней стороной смежного обода колеса, при этом полки суппорта, размещенные с двух сторон тормозного диска между стороной прикладывания усилия и стороной возникновения сил реакции суппорта, могут иметь на концах меньшую толщину, чем требуется в этой области для размещения как высокого кронштейна держателя, так и плотно прилегающего обода колеса. Это может взывать возникновение очень высоких растягивающих и изгибающих напряжений в тонкостенной области и нежелательное уменьшение усталостной прочности и срока эксплуатации.
Изобретение позволяет решить эти и другие проблемы посредством создания конструкции для установки и удержания тормозной колодки и способа установки и удаления тормозной колодки, которые обеспечивают более легкие установку и удаление тормозной колодки без удаления суппорта или выполнения другой важной операции по разборке тормоза. Это очень важно для пневматических дисковых тормозов грузовых автомобилей в условиях сильно ограниченного пространства, в котором при эксплуатации тормозных колодок требуется значительная разборка суппорта.
Раскрытие изобретения
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения опорные кронштейны колодки держателя суппорта имеют узкий вертикальный паз со стороны кронштейнов, обращенной в сторону от тормозного диска. Этот паз выполнен так, что позволяет тормозной колодке с элементами соответствующей толщины на ее боковых сторонах перемещаться со скольжением радиально внутрь до тех пор, пока она не достигнет установочного положения. Кронштейны также имеют боковые канавки на их основаниях или рядом с ними, проходящие параллельно оси вращения тормозного диска и выполненные с возможностью размещения боковых элементов тормозной колодки, так что тормозная колодка может перемещаться к тормозному диску под действием исполнительного механизма суппорта. Во время эксплуатации тормозная колодка надежно удерживается в тормозе посредством конструкции, в которой: (i) боковые канавки в кронштейнах, препятствующие подъему тормозной колодки в суппорте и чрезмерному повороту тормозной колодки (т.е. скручиванию или «опрокидыванию» колодки в суппорте, когда вращение тормозного диска стремится поднять один конец тормозной колодки и сместить вниз другой ее конец); (ii) тормозной диск препятствует выходу тормозной колодки из боковых канавок кронштейнов; и (iii) устройство включения тормоза препятствует смещению тормозной колодки назад, чтобы она не могла достичь вертикальных пазов кронштейнов и выйти из верхней части держателя.
Такая конструкция способствует быстрой и легкой замене тормозных колодок. Для удаления тормозных колодок после демонтажа колеса полностью смещают устройство включения тормоза, перемещают опорную плиту тормозной колодки в осевом направлении для достижения вертикального паза на установочном кронштейне, а затем поднимают тормозную колодку, извлекая ее из проема сверху суппорта. После этого можно ввести новую тормозную колодку в вертикальный паз до тех пор, пока боковые элементы опорной плиты не выровняются с боковыми канавками, и переместить устройство включения тормоза на достаточное расстояние за тормозную колодку для предотвращения ее выхода из боковых канавок.
Изобретение обеспечивает значительное уменьшение высоты кронштейнов, позволяя увеличить толщину суппорта в местах возникновения высоких механических напряжений для повышения прочности и срока службы суппорта. Геометрия относительно компактных канавок и соответствующих зацепляющихся с ней элементов на опорных плитах тормозных колодок обеспечивает значительное ограничение величины поворота внутри держателя по сравнению с существующими конструкциями. Соответственно, кронштейны могут быть более короткими, поскольку больше нет необходимости использовать относительно высокие установочные кронштейны для ограничения поворота колодок (поскольку теперь канавки ограничивают вращение колодок). Благодаря уменьшению высоты кронштейнов, вновь установленный дополнительный зазор между кронштейном и внутренней поверхностью суппорта в областях над кронштейнами позволяет увеличить толщину суппорта в сильно нагруженных областях. Добавление материала в этих областях суппорта увеличивает площадь сечения, воспринимающего нагрузку, уменьшается уровень локальных напряжений, и увеличивается усталостная прочность суппорта.
Предпочтительно, тормозная колодка, держатель и/или суппорт могут иметь виброгасящие элементы, такие как подпружиненные кронштейны на боковых выступах опорной плиты или пружинный элемент, выполненный с возможностью взаимодействия с выступами на верхней поверхности опорной пластины и на суппорте или держателе суппорта.
Другие особенности и преимущества изобретения будут более понятны из дальнейшего описания со ссылками на чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан дисковый тормоз согласно изобретению, вид в перспективе;
на фиг. 2 - держатель суппорта и тормозная колодка тормоза, показанного на фиг. 1, вид в перспективе;
на фиг. 3а, 3b и 3с - тормозная колодка, показанная на фиг. 1 и 2, виды сбоку, спереди и сверху, соответственно;
на фиг. 3d - удерживающий элемент тормозной колодки, показанной на фиг. 3b, вид в увеличенном масштабе;
на фиг. 4а и 4b - держатель суппорта, показанный на фиг. 1 и 2, виды спереди и сверху, соответственно;
на фиг. 4с - разрез по 4с-4с на фиг. 4а:
на фиг. 5 - удерживающий элемент тормозной колодки с устройством предварительного нагружения согласно одному из вариантов осуществления изобретения, вид в увеличенном масштабе;
на фиг. 6 схематично показаны перемещения и усилия, возникающие в результате прижатия тормозной колодки к вращающемуся тормозному диску;
на фиг. 7а и 7b - тормозная колодка согласно альтернативному варианту ее выполнения, содержащая удерживающие элементы у нижней ее поверхности;
на фиг. 8а и 8b - тормозная колодка согласно еще одному варианту ее выполнения, содержащая асимметричные удерживающие элементы, допускающие поворот тормозной колодки;
на фиг. 9а-9d - тормозная колодка с асимметричными удерживающими элементами в альтернативном варианте ее выполнения, виды спереди и в перспективе.
Варианты осуществления изобретения
Дисковый тормоз 1 грузового автомобиля в показанном на фиг. 1 варианте его выполнения включает в себя тормозной диск 2 и охватывающий его с двух сторон суппорт 3. Суппорт 3 прикреплен к держателю 4, который крепится к мосту автомобиля посредством тормозного кронштейна (не показан). Суппорт приводится в действие исполнительным механизмом 5, в данном случае пружинным тормозным исполнительным механизмом, который управляется давлением пневмосистемы автомобиля. Для снижения скорости автомобиля исполнительный механизм 5 действует на механизм включения тормозных колодок, содержащийся внутри суппорта 3, для прижатия тормозных колодок 6 к тормозному диску 2. Изобретение не ограничивается пневматическим исполнительным механизмом (например, может использоваться исполнительный механизм с электроприводом) или конкретным типом суппорт/держатель тормоза (например, неподвижным держателем и плавающим суппортом с механизмом включения тормозных колодок одностороннего действия или неподвижного держателя и неподвижного суппорта с механизмами включения тормозных колодок двухстороннего действия). В этом варианте выполнения суппорт 3 имеет достаточно широкий проем 7 в окружном направлении А и осевом направлении В, что позволяет извлекать и вставлять тормозные колодки 6 без удаления суппорта 3 с держателя 4.
На фиг. 2 отдельно показан держатель 4 с одной тормозной колодкой 6 тормоза, представленного на фиг. 1, с удаленными для ясности тормозным диском 2, суппортом 3, исполнительным механизмом 5 и противоположной второй тормозной колодкой 6. На этой фигуре и на фиг. 4а-4с показаны отверстия 8 в держателе 4 для размещения суппорта и крепежных болтов моста, а также боковые поверхности 9 кронштейнов 10 для контакта с тормозными колодками. Необходимо отметить, что держатель не обязательно должен поддерживать суппорт, т.е. суппорт может быть установлен отдельно от держателя, а на держателе размещаются только тормозные колодки.
В этом варианте выполнения каждый из кронштейнов 10 имеет вертикальный паз 11 для установки или удаления тормозной колодки и горизонтальную направляющую канавку 12 для тормозной колодки, расположенную внизу каждого кронштейна 10. Необходимо отметить, что пазы не должны располагаться на держателе 4 в крайних осевых положениях от тормозного диска 2, а канавки - в самом низу кронштейнов 10, поскольку при использовании в тормозе тормозная колодка 6 блокируется от выхода из держателя 4 и имеет удерживающие ее элементы с высотой по вертикали, которая соответствует высоте горизонтальных канавок 12. В качестве альтернативы, вертикального паза 11 для установки или удаления тормозной колодки может не быть, если пространство в проеме суппорта в направлении оси вращения тормозного диска достаточно для того, чтобы тормозную колодку можно было вставить радиально внутрь тормоза, а удерживающие элементы тормозной колодки могли достигать горизонтальных канавок 12 и входить в них.
Показанная на фиг. 2 и 3а-3d тормозная колодка 6 содержит опорную плиту 14 и тормозную накладку 15, прикрепленную к тормозной колодке 6 со стороны тормозного диска. Тормозная накладка 15 расположена между кронштейнами 10 так, чтобы не контактировать с пазами 11 или канавками 12 для обеспечения свободного перемещения к тормозному диску 2 и от него, а в вертикальном направлении - к суппорту и от него во время установки или удаления тормозной колодки. Кроме того, тормозная колодка 6 на нижних углах с боковых сторон опорной плиты 14 имеет удерживающие элементы 16. В этом варианте выполнения удерживающие элементы 16 выполнены в виде продолговатых выступов опорной плиты 14. Предпочтительно, выступы имеют толщину в направлении прижатия тормоза, соответствующую толщине опорной плиты 14, поэтому не требуется никакой специальной механической обработки или другого изменения формы для уменьшения толщины. В любом случае, независимо от толщины удерживающих элементов 16 колодки вертикальные пазы 11 имеют достаточно большие осевую толщину и ширину в окружном направлении для обеспечения вертикального прохода удерживающих элементов 16 колодки во время установки и удаления тормозной колодки 6. Аналогично, осевые или боковые канавки 12 имеют достаточно большие высоту по вертикали и ширину в окружном направлении для обеспечения горизонтального прохода удерживающих элементов 16 колодки во время прижатия и освобождения тормоза в процессе эксплуатации и во время перемещения от тормозного диска 2 при удалении тормозной колодки 6. Предпочтительно, боковые канавки расположены по направлению к радиально внутреннему участку держателя суппорта, где держатель является более жестким.
Кроме предпочтительной компоновки с охватываемыми удерживающими элементами колодки, которые входят в охватывающие боковые приемные канавки, с боковых сторон опорной плиты тормозной колодки могут быть выполнены охватывающие пазы для размещения соответствующих охватываемых выступов держателя суппорта после установки тормозной колодки в дисковый тормоз вдоль радиально направленных пазов.
В качестве альтернативы, охватывающие боковые приемные канавки расположены непосредственно в корпусе суппорта, при этом на держателе суппорта соответствующие элементы могут быть выполнены или нет. Дополнительные примеры удерживающих элементов колодки описаны далее.
Как показано на фиг. 3b и 3с, на тормозной колодке 6 выполнена канавка 18 для размещения датчика индикации износа колодки (не показан).
На фиг. 3d показан участок тормозной колодки 6, находящийся в области, обозначенной на фиг. 3b символом С. На этом участке удерживающий элемент 16 тормозной колодки имеет скос, фаску или закругленный контур 19 у нижнего края для облегчения свободного введения и удаления тормозной колодки и предотвращения образования в точке контакта концентрации напряжений между удерживающим элементом 16 тормозной колодки и держателем 4 внутри канавки 12. Предпочтительно, для уменьшения концентрации напряжений на держателе предусмотрен соответствующий сопрягающийся элемент. Удерживающий элемент 16 колодки также имеет скос 20, предпочтительно наклоненный на угол, соответствующий аналогичному углу верхней стенки горизонтальной канавки 12. Верхний скос 20 имеет большую опорную поверхность и, следовательно, испытывает меньшие контактные давления и напряжения, когда при включении тормоза усилия передаются от тормозной колодки 6 на держатель 4, т.е. в момент, когда тормозной диск 2 приводит в движение тормозную колодку 6, поворачивая ее в держателе 4. Скос 20 обеспечивает наличие плоской поверхности для поглощения усилий на более широкой площади контакта для минимизации износа компонента, исключая точечный или кромочный контакт между тормозной колодкой 6 и держателем 4.
Угол скоса может быть задан так, чтобы контактное давление, создаваемое во время максимальной нагрузки на тормозную колодку, было ниже пределов текучести опорной плиты тормозной колодки и материала держателя. Если нагрузки, возникающие во время включения тормоза, являются относительно низкими, малый угол скоса, равный 95-110°, является достаточным для обеспечения необходимой площади контакта, чтобы уровень напряжений (усилие/площадь) был ниже предела текучести компонентов. При более высоких нагрузках или использовании материалов с меньшими пределами текучести может потребоваться больший угол, например, 110-165° для обеспечения достаточно большой площади контакта, на которой распределяется нагрузка, для сохранения ограничений по пределу текучести. Угол 140-160°, предпочтительно 150°, обеспечивает большую площадь контакта, минимизируя величину «подъема» или поворота колодки во время включения тормоза.
Согласно этому варианту осуществления изобретения очевидно значительное преимущество удерживающей колодку конструкции. Из-за необходимости поддержания минимальных зазоров между плоскими противоположными сторонами обычных тормозных колодок с прямой кромкой и противолежащими опорными поверхностями кронштейнов, кронштейны и установочные стороны тормозных колодок должны быть относительно высокими для минимизации поворота тормозной колодки вокруг осевого направления В при включении тормоза. Из-за расстояния между диагонально противоположными углами тормозной колодки стандартные допустимые отклонения между опорной пластиной тормозной колодки и кронштейнами могли бы быть причиной относительно большой степени нежелательного поворота колодки внутри держателя, если бы кронштейны не были выполнены высокими для минимизации углового смещения тормозной колодки. Поскольку удерживающие элементы колодки согласно изобретению взаимодействуют с относительно небольшими горизонтальными канавками 12, даже при аналогичных требованиях к минимальному зазору между тормозной колодкой и кронштейном, как и в известном тормозе, тормозная колодка 6 практически не может поворачиваться как обычная тормозная колодка до того, как верхние поверхности удерживающих элементов 16 колодки встретятся с верхом горизонтальной канавки 12 и будут препятствовать угловому смещению тормозной колодки.
Например, известная стандартная тормозная колодка и удерживающая конструкция допускали бы смещение около 4 мм, что привело бы к большим вибрациям при смещении и ускоренному износу опорных поверхностей опорной плиты колодки и кронштейнов. Изобретение позволяет уменьшить эти смещения на 75% и более. Эксперименты с конфигурациями образцов показали, что перемещения ограничиваются величиной до 0,75 мм. В результате, поскольку управление поворотом колодки было перенесено с верхних краев кронштейнов на горизонтальные канавки 12, для регулирования поворота тормозной колодки до необходимой степени кронштейны не должны быть такими же высокими, как известные. Это позволяет исключить нежелательное утончение суппорта тормоза на участках, расположенных над верхними областями кронштейнов, обеспечивая увеличение площади сечения этих сильно нагруженных и подвергающихся воздействию значительных напряжений участков для поглощения таких нагрузок. Более низкие напряжения увеличивают прочность суппорта и его усталостную прочность, несмотря на очень напряженные условия эксплуатации колесных дисков грузового автомобиля. Упорядочение объема материала, подвергающегося воздействию напряжений, обеспечивает замену дорогостоящих специальных сплавов, используемых для получения достаточной прочности, на тонкостенные секции суппорта из обычного литейного чугуна, значительно уменьшая расходы на материалы и изготовление. Несмотря на то, что в изобретении величина «вытеснения колодки» может быть низкой, углы скоса удерживающих элементов колодки и соответствующих боковых канавок могут слегка отличаться, чтобы при торможении учесть поворот колодки. Например, угол удерживающего элемента колодки может быть немного более тупым, чем скос боковой канавки держателя так, что при повороте колодки в держателе контактные поверхности контактируют по плоскости, а не по линии.
Другое преимущество изобретения заключается в том, что оно позволяет исключить удерживающие блокировочные элементы в виде плоской пружины сверху опорной плиты тормозной колодки, а также соответствующие конструкции радиально над тормозными колодками для размещения и удерживания плоских пружин (например, прижимной штанги колодки), увеличивая радиальный зазор над тормозной колодкой и потенциально позволяя или уменьшить суппорт в радиальном направлении в колесе или увеличить диаметр тормозного диска и высоту колодки для увеличения площади трения тормоза в том месте, где тормозная накладка взаимодействует с поверхностью тормозного диска.
Согласно изобретению пружинные элементы расположены в удерживающих элементах колодки или рядом с ними для надлежащего предварительного нагружения или демпфирования колодки относительно установочного держателя для уменьшения перемещения колодки и уменьшения вибраций, которые могут вызывать нежелательный шум и износ компонентов во время включения тормоза. Как показано на фиг. 5, между выполненным на опорной плите 14 тормозной колодки удерживающим элементом 16 и наружной стенкой боковой канавки 12 расположен пружинный элемент 22. Такой элемент предварительного нагружения может быть прикреплен или к держателю 4, или к опорной плите 14 тормозной колодки, например, посредством клепки или обжима, или может быть отдельным элементом, устанавливаемым между держателем 4 и опорной плитой 14, когда колодка 6 вставлена в тормоз. В качестве альтернативы, элемент предварительного нагружения может иметь любую подходящую конструкцию, например, шарнирный элемент с пружиной, смещающей шарнирный элемента наружу в боковом направлении для контакта с противоположной поверхностью.
Другой вариант выполнения тормозной колодки показан на фиг. 7а-7b. В этом варианте удержание колодки обеспечивается расположенными на нижней стороне опорной плиты 14 тормозной колодки выступами 16, в которых с по меньшей мере одной боковой стороны выполнена поднутренная канавка, имеющая возможность вхождения в зацепление с соответствующей поднутренной частью горизонтальной приемной канавки 12. В этом варианте канавка 12 выполнена посредством механической обработки нижней поверхности держателя суппорта рядом с вертикальной опорой 10, а не на поверхности опоры 10 сбоку в поперечном направлении. Как и у вышеописанных вариантов выполнения, в этом варианте выполнения нижние выступы вставлены вертикально (т.е. радиально внутрь) вдоль наружных сторон опор 10, и выполнены с возможность перемещения в зацеплении с канавками 12 к тормозному диску, надежно удерживая тормозную колодку.
На фиг. 8а и 8b показан другой вариант осуществления изобретения, согласно которому удерживающие элементы колодки являются асимметричными и выполнены с возможностью обеспечения поворота тормозной колодки под действием тормозного диска с минимальным перемещением колодки и минимальным износом колодки и опорной поверхности. На фиг. 8а показана опорная плита 14 со скошенным выступом 16 со стороны переднего края тормозной колодки и криволинейным выступом 16А на стороне заднего края тормозной колодки. Такая конфигурация обеспечивает ряд дополнительных преимуществ. По существу предотвращена возможность установки тормозных колодок с несоответствующих сторон тормозного диска из-за несовместимости с соответствующими канавками 12, в которых они должны перемещаться с возможностью скольжения. Кроме того, криволинейная поверхность образует с соответствующей канавкой 12 опорную конструкцию в виде шарового или цилиндрического шарнира, обеспечивая обширную поверхность контакта выступа 16А тормозной колодки с канавкой 12, что уменьшает контактные напряжения и износ компонентов. Криволинейная поверхность также может уменьшать величину перемещения тормозной колодки («вытеснения колодки») посредством более жесткого ограничения диапазона перемещения заднего края тормозной колодки с криволинейным выступом 16А, потенциально действующим, практически, как неподвижная точка вращения, вокруг которой поворачивается выступ 16 переднего края. Такая практически неподвижная конфигурация заднего края, действующая по существу как ось поворота, обеспечивает дополнительное сопротивление перемещению тормозной колодки, которое, может вызывать вибрации большой амплитуды при значительном значении.
Как показано на фиг. 8b, выступ 16В заднего края может иметь большой радиус кривизны, распределяя действующие нагрузки по большой поверхности контакта. Форма выступа заднего края не ограничивается кривыми постоянного радиуса. Например, кривые могут быть выполнены с уменьшающимися или увеличивающимися радиусами, например, для дополнительного задания перемещения заднего края тормозной колодки во время включения тормоза. Как вариант, кривые могут иметь ломаную форму. В различных вариантах осуществления изобретения эти формы могут быть получены выгодным с экономической точки зрения способом: посредством механической обработки соответствующим инструментом, например, для выполнения канавок 12 поперек передней стороны установочных опорных поверхностей.
Предпочтительно в описанных выше вариантах выполнения в конструкции опорной плиты тормозной колодки и/или в конструкциях держателя необходимо учитывать поворот колодки при торможении. Например, при использовании на заднем краю тормозной колодки криволинейного удерживающего элемента для согласования подъема переднего края тормозной колодки при включении тормоза (из-за подъема переднего края удерживающего элемента колодки в зазоре между ним и боковой канавкой до контакта его скошенной поверхности со скошенным верхом боковой канавки) желательно выполнить наиболее подходящий очень малый угол скоса или угол уклона на прямом участке заднего края тормозной колодки. Предпочтительно, величина зазора переднего края в боковой канавке достаточно велика для обеспечения свободного перемещения колодки к тормозному диску или от него при любых условиях эксплуатации, но достаточно мала, чтобы при повороте колодки вокруг криволинейного удерживающего элемента колодки на заднем ее крае опорная плита поворачивалась только на приблизительно 3° или менее (т.е. чтобы угол скоса заднего края приблизительно был меньше 10°, предпочтительно не превышал 3°, а наиболее предпочтительно - составлял около 1°).
На фиг. 9а-9d показаны дополнительные альтернативные варианты выполнения тормозной колодки с асимметричными удерживающими элементами. На фиг. 9а тормозная колодка показана спереди, а на фиг. 9b - в перспективе с противоположной стороны опорной плиты 14. Опорная плита 14 такой тормозной колодки имеет альтернативные формы и расположения выступов, что обеспечивает регулирование поворота тормозной колодки в соответствии с ее установкой и удержанием согласно изобретению. Такие варианты выполнения также включают в себя дополнительный элемент на верхнем краю опорной плиты 14, предназначенный для установки и удаления тормозной колодки и образованный противолежащими выступами 21 и 22. В этом элементе может размещаться инструмент или другой компонент, который позволяет удерживать и перемещать с возможностью скольжения тормозную колодку во время ее установки и удаления. Такой элемент для установки и удаления колодки не является обязательным для функционирования колодки согласно изобретению.
Представленная на этих фигурах тормозная колодка также включает в себя виброгаситель 23, расположенный на нижней части опорной плиты 14 тормозной колодки и в этом варианте выполненный в виде паза для размещения виброгасящего элемента, такого как пружина, расположенная между нижним краем опорной плиты 14 тормозной колодки и держателем колодки под тормозной колодкой. Как показано на фигурах, виброгаситель 23 имеет поверхности, на которых крепится виброгасящий элемент с возможностью самоудержания на тормозной колодке.
На первой боковой стороне тормозной колодки (левая сторона на фиг. 9а) выполнены верхний и нижний выступы 16. Нижний выступ 16 имеет форму, по существу соответствующую выступам 16, показанным на фиг. 3а-3d, а верхний выступ 16 имеет заостренную форму. Каждый из этих выступов 16 выполнен с возможностью зацепления с соответствующими горизонтальными приемными канавками 12 в держателе тормозной колодки, или верхний выступ 16 выполнен с возможностью примыкания к передней стороне держателя 4 тормозной колодки (как показано на фиг. 9, где верхний выступ 16 примыкает к передней стороне схематично показанного держателя 4). Верхний выступ 16 обеспечивает дополнительное повышение устойчивости опорной плиты 14 тормозной колодки во время торможения за счет наличия опорной поверхности, расположенной на расстоянии от нижнего выступа 16. Дополнительная контактная поверхность между верхним выступом опорной плиты 14 тормозной колодки и соответствующей канавкой 12 или передней стороной держателя тормозной колодки предназначена для распределения нагрузок на большей площади контакта и снижения уровня локальных напряжений.
На противоположной боковой стороне опорной плиты 14 тормозной колодки, показанной на фиг. 9а и 9b, нижний выступ 16 выполнен с множеством канавок или зубцов 16а. Эта конструкция образует выступ с преимуществами предыдущих вариантов выполнения, обеспечивающий множество контактных поверхностей между выступом и соответствующей канавкой в держателе тормозной колодки, согласно которой могут рассеиваться реактивные силы торможения, уменьшая уровни локальных напряжений в областях контакта.
На фиг. 9с и 9d показан вариант выполнения опорной плиты, показанной на фиг. 9а и 9b, согласно которому в области над зубчатым выступом 16 расположена канавка 24. Канавка 24 обеспечивает зазор при установке.
Следует отметить, что верхний выступ 16 и/или канавка 24 и/или выступ с множеством канавок могут использоваться в любом из описанных выше вариантов выполнения колодки, количество боковых выступов не ограничивается только двумя, количество или геометрия выступов на обеих боковых сторонах тормозной колодки могут быть несимметричными.
Экономичный по времени и трудозатратам способ установки в тормоз тормозных колодок согласно изобретению включает в себя первый этап, на котором перемещают посредством скольжения суппорт тормоза без колодок в осевом направлении наружу в положение торможения для приема наружной тормозной колодки. На втором этапе вводят радиально внутрь наружную тормозную колодку до тех пор, пока ее боковые удерживающие элементы не выровняются с боковыми приемными элементами в наружной стороне держателя тормозной колодки. На третьем этапе перемещают скольжением суппорт в осевом направлении внутрь для зацепления наружной тормозной колодки с принимающими колодку элементами с наружной стороны держателя и для позиционирования суппорта для приема внутренней тормозной колодки. На четвертом этапе вводят радиально внутрь внутреннюю тормозную колодку до тех пор, пока ее боковые приемные элементы не выровняются с боковыми приемными элементами на внутренней стороне держателя тормозной колодки. На пятом этапе перемещают вперед механизм включения и/или регулировки тормоза в направлении включения тормоза для введения внутренней тормозной колодки в зацепление с принимающими колодку элементами с внутренней стороны держателя и для позиционирования суппорта для эксплуатации тормоза. Толщины удерживающих элементов тормозной колодки и конструкции соответствующих приемных элементов должны обеспечивать достаточное зацепление для удерживания тормозных колодок, даже когда тормозная колодка и тормозной диск новые, т.е. с учетом их максимальных толщин перед использованием.
При замене тормозных колодок, например, в эксплуатируемом тормозе, в котором тормозные колодки уже установлены, вышеописанный способ включает в себя предварительную операцию по удалению соответствующей тормозной колодки, во время которой: достаточно далеко смещают механизмы включения и/или регулирования тормоза, обеспечивая перемещение внутренней тормозной колодки от тормозного диска для достижения положения удаления тормозной колодки, при этом внутреннюю тормозную колодку извлекают радиально наружу через проем в суппорте, затем суппорт перемещают достаточно далеко радиально наружу, обеспечивая перемещение наружной тормозной колодки от тормозного диска для достижения положения удаления тормозной колодки, и наружную тормозную колодку извлекают радиально наружу через проем в суппорте.
Представленное описание поясняет изобретение, не ограничивая его. Например, вместо механической обработки для выполнения вертикального паза 11 и боковой канавки 12 в кронштейнах 10 на держателе 4 может быть выполнена опорная поверхность сменной колодки, причем ширина и высота указанной поверхности соответствуют геометрии удерживающих элементов на опорной плите 14 тормозной колодки. Согласно другому примеру на каждой из боковых сторон тормозной колодки может быть выполнено более одного удерживающего элемента, больше одного соответствующего приемного элемента на держателе, и/или эти элементы могут быть расположены на разных высотах. Специалисты в этой области могут изменять описанные варианты выполнения, согласно сущности и объему изобретения.