РЕГУЛИРОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСКОВОГО ТОРМОЗА
DISK BRAKE ADJUSTMENT DEVICE

Изобретение относится к регулировочному устройству для дискового тормоза, в частности пневматического дискового тормоза, согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.
Существуют различные регулировочные устройства для дисковых тормозов. Из документа DE 102004037771 A1 известно регулировочное устройство для дискового тормоза, при этом ссылка приводится на весь документ. Оно подходит для пневматического дискового тормоза, в частности для выполнения с ползунковой скобой. Однако, кроме того, его можно использовать в пневматических дисковых тормозных механизмах с неподвижной или подвижной скобой.
Между тем, пневматические дисковые тормоза относятся к стандартному оборудованию тяжелых грузовых автомобилей.
Такие дисковые тормоза требуют для создания нужного зажимного усилия механического преобразования, поскольку мощность пневматически нагружаемых цилиндров ограничена из-за уровня давления (в настоящее время, примерно, 10 бар) и ограниченного конструктивного размера тормозных цилиндров. В известных в настоящее время пневматических дисковых тормозах передаточные числа находятся в пределах от 10:1 до 20:1. Ходы плунжеров тормозных цилиндров составляют от 50 до 75 мм, из чего получают ходы зажима для прижимания накладок тормозной колодки около 4 мм.
Толщина фрикционного материала накладок тормозной колодки находится в пределах 20 мм, а поскольку установлены две накладки - путь износа получается вследствие этого, без учета износа дисков, равным почти 40 мм. Этот путь во много раз больше, чем названный прежде ход зажима. Поэтому существует необходимость осуществлять регулировку тормоза в соответствии с износом накладок посредством устройства. Уровень техники - это автоматически функционирующее регулирование износа, в результате чего в не эксплуатируемом режиме достигают фиксации постоянным так называемого зазора, а вместе с ним - щели между накладками тормозной колодки и диском тормозного механизма, независимо от состояния износа и характера износа накладок тормозной колодки.
Очень часто в грузовых автомобилях находят применение дисковые тормоза, имеющие регулировочное устройство, расположенное концентрически в полости плунжера с резьбой и приводимого в движение эксцентрически элементом приводного механизма (например, переключающим пальцем, зубчатым колесом) от тормозного рычага. В процессе торможения тормозной рычаг, соединенный со штоком поршня тормозного цилиндра, совершает вращательное движение. Прежде чем вращательное движение рычага будет передано через соединительное устройство регулирования (например: переключающую вилку, и переключающий палец или зубчатые колеса) в регулировочное устройство, нужно преодолеть так называемый свободный ход. Этот свободный ход имеет решающее значение для величины зазора, так как во время этого движения регулирование не активируется, а ход зажима вследствие этого представляет собой зазор. После преодоления этого свободного хода регулировочное устройство переводят во вращательное движение, а посредством соединения с плунжером с резьбой или трубой с резьбой начинают процесс регулирования.
В документе DE 102004037771 A1 описано такое подрегулировочное устройство, показанное на фиг.5. Оно состоит, по существу, из следующих функциональных элементов:
2 - вал;
3 - упорное кольцо;
4 - упорный подшипник;
5 - втулка с буртиком;
6 - переключающая вилка, или приводное кольцо;
7 - соединение рампы подшипников;
8 - соединительное кольцо;
9 - конусное фрикционное соединение;
10 - цилиндрическая пружина.
Относительно описания рекомендуется обратиться к документу DE 102004037771 A1.
Регулировочное устройство должно выполнять, по существу, две функции:
1 - автоматическую регулировку зазора (нормальный режим эксплуатации); и
2 - производимый вручную возврат в исходное положение регулировочного устройства при замене накладок тормозной колодки на новые.
При монтаже новых накладок нажимные элементы, прижимающие накладки тормозной колодки к тормозным дискам, следует возвращать в исходное положение. Это происходит при вращении в обратную сторону плунжеров с резьбой (труб с резьбой), вывинчиваемых во время торможения автоматически работающим регулировочным устройством, соответственно износу накладок.
При этом вращении в обратную сторону регулировочное устройство вращают в обратную сторону при помощи гаечного ключа из так называемого "положения износа" в исходное положение. Для этого регулировочное устройство нужно закручивать против блокирующего направления свободного хода. Так как свободный ход имеет, однако, стопроцентное блокирующее действие, вращение в обратную сторону не возможно без затруднений.
Поэтому задачей данного изобретения является создание регулировочного устройства с усовершенствованным ручным возвратом в исходное положение.
Задача решается при помощи регулировочного устройства, охарактеризованного признаками пункта 1 формулы изобретения.
Задача решается также посредством дискового тормоза, охарактеризованного признаками пункта 9 формулы изобретения.
Согласно изобретению регулировочное устройство для регулирования износа накладок тормозной колодки и тормозного диска пневматического дискового тормоза, содержит приводимое в действие вращающимся рычагом зажимное устройство, выполненное с возможностью его предпочтительной установки в установочном винте дискового тормоза и с возможностью его размещения на скобе тормозного механизма дискового тормоза посредством упорного кольца, причем аксиально, на одной стороне приводного кольца расположен упорный подшипник, и аксиально, на противоположной стороне приводного кольца - муфта рампы подшипников с функцией свободного хода; муфта рампы подшипников имеет подшипники; расположенное на одной оси между упорным подшипником и ее подшипниками со стороны приводного механизма приводное кольцо, а со стороны отбора мощности - соединительное кольцо; между соединительным кольцом со стороны отбора мощности и гильзой пружины для цилиндрической пружины расположена конусная муфта, характеризуется тем, что между конусной муфтой и гильзой пружины расположена зависимая от крутящего момента муфта со стопорящим профилем.
Вследствие этого можно учитывать заданные величины конструктивного пространства и мест сопряжений и большей частью сохранять их, вследствие чего возможна простая замена. Кроме того, зависимая от крутящего момента муфта со стопорящим профилем издает типичный шум при осуществляемом вручную возврате в исходное положение, в качестве акустического признака, сигнализирующего простым способом обслуживающему лицу об определенном положении, которое уже ему известно, вследствие чего упрощается процесс наладки.
Вследствие того, что конусная муфта предпочтительно является подшипниковой конусной муфтой, имеющей со стороны приводного механизма соединительное кольцо и коническую втулку, взаимодействующую с зависимой от крутящего момента муфтой, причем между соединительным кольцом со стороны отбора мощности и конической втулкой расположены подшипники конической муфты, - можно получить компактное конструктивное исполнение. В частности, так как зависимая от крутящего момента муфта выполнена в виде храповой муфты из участка конической втулки конусной муфты и диска муфты. Стопорящие профили образованы из соответственно сообщающихся зубчатых венцов. Диск муфты соединен с гильзой пружины.
Эта конструкция имеет следующие преимущества:
- при производимом вручную вращении в обратную сторону появляется известный, типичный шум;
- сохранение блокирующей функции свободного хода в исходном положении обеспечивает улучшенную вибрационную защиту от развинчивания регулировочного механизма;
- малозатратное изготовление конструктивных элементов посредством пластической технологии обработки давлением.
В предпочтительном варианте выполнения сообщающиеся зубчатые венцы выполнены на участке конусной муфты и на диске муфты в виде расположенных напротив торцевых зубьев. Такие конструктивные элементы становятся малозатратными благодаря пластической обработке давлением.
Вращение в обратную сторону регулировочного устройства происходит навстречу блокирующему направлению свободного хода. Зависимая от крутящего момента муфта благодаря согласованию торцевых зубьев обеспечивает то, что при превышении определенного крутящего момента зубчатые венцы "проскальзывают с трещанием". Предварительная затяжка происходит при помощи уже имеющейся в регулировочном устройстве цилиндрической пружины, предпочтительно с возможностью регулирования. Зависимая от крутящего момента муфта предназначена для передачи более высокого момента, чем соединение рампы подшипников. Если бы храповая муфта срабатывала перед муфтой рампы подшипников, которую можно назвать также муфтой, переключаемой под нагрузкой, то это приводило бы к большому износу храповой муфты, вследствие связанного с этим высоким числом нагрузочных циклов.
В этом регулировочном устройстве установлена действующая в осевом направлении обгонная муфта. Обгонная муфта содержит систему рампы подшипников и муфту, в частности подшипниковую конусную муфту.
При вращении в обратную сторону вручную вращательное движение сначала передают через вал и гильзу пружины в храповую муфту и в подшипниковую конусную муфту. Оттуда крутящий момент направляют посредством фрикционного замыкания в подшипниковой конусной муфте в муфту рампы подшипников. Так как подшипниковая конусная муфта и муфта рампы подшипников согласованы на самоторможение, происходит эффект зажима.
Соединительное кольцо и приводное кольцо, соединенное с переключающей вилкой или образующее ее участок, снабжены, соответственно, внутренним профилем, с помощью которого можно препятствовать дальнейшему вращению в обратную сторону обоих компонентов в исходном положении. Опора приводного кольца и соединительного кольца осуществляется на устойчивой к повороту втулке с буртиком, имеющей внешнее профилирование, согласованное с внутренним профилированием соединительного кольца и приводного кольца. Если переданный крутящий момент больше момента срабатывания храповой муфты, происходит "проскальзывание с трещанием" храповой муфты. При помощи упоров внешнего профиля на внутреннем профиле приводного кольца и соединительного кольца достигают того, что, с одной стороны, сохраняют эффект зажима свободного хода, а с другой стороны, не происходит проворачивание в муфте рампы подшипников. В противном случае храповая муфта срабатывала бы не сразу, а сначала могла проворачиваться муфта рампы подшипников до достижения конечного положения подшипников на дорожках рампы (крутящий момент соединения рампы подшипников < крутящего момента храпового соединения).
Кроме того, предусмотрено, что при позиционировании упоров внутренних профилей приводного кольца и соединительного кольца, упор внешнего профиля втулки с буртиком входит во взаимодействие с внутренним профилем приводного кольца несколько раньше, чем упор - с внутренним профилем соединительного кольца. Это происходит вследствие того, что между внешним профилем и внутренними профилями выполнен угловой зазор для упреждения упора между внешним профилем и внутренним профилем приводного кольца перед упором между внешним профилем и внутренним профилем соединительного кольца.
Кроме того, предпочтительно, что другой конец втулки с буртиком, образующий неподвижный участок упорного подшипника, фиксирован на устойчивом к повороту упорном кольце, размещенном на скобе тормозного механизма.
Упорный подшипник выполнен одной стороной приводного кольца, телом качения и буртиком втулки с буртиком, проходящей насквозь по оси через муфту рампы подшипников. Вследствие этого также уменьшают многообразие элементов и достигают компактной конструкции.
Дисковый тормоз, в частности пневматически приводимый в действие дисковый тормоз, имеет регулировочное устройство согласно приведенному выше описанию.
Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
фиг.1 - продольный разрез соответствующего изобретению регулировочного устройства;
фиг.2 - вид в перспективе варианта выполнения по фиг.1;
фиг.3 - вид в перспективе храповой муфты по фиг.1 и фиг.2;
фиг.4 - поперечное сечение варианта выполнения по фиг.1 в увеличенном масштабе;
фиг.5 - частичный разрез элемента регулировочного устройства согласно уровню техники;
фиг.6 - дисковый тормоз схематично.
Элементы с одинаковыми или похожими функциями обозначены на чертежах одинаковыми ссылочными позициями.
В отношении конструкции и функционирования пневматического дискового тормоза по фиг.6 рекомендуется обратиться к соответствующему описанию в документе DE 19729024. На фиг.6 показаны следующие компоненты: дисковый тормоз 20, тормозной диск 21, скоба 22 тормозного механизма, накладки 23 тормозной колодки, поперечина 24, установочные винты 25 и 26, нажимные элементы 27, звездочки 28 цепной передачи, цепь 29, эксцентрик 30 и вращающийся рычаг 31, содержащий элемент 32 приводного механизма, взаимодействующий с переключающей вилкой регулировочного устройства 1. Регулировочное устройство 1 расположено в установочном винте 25. Далее приводится более подробное разъяснение такого регулировочного устройства 1. Регулировочное устройство 1 также предназначено для приводимого в действие электрическим мотором дискового тормоза. В этом отношении делается ссылка на фиг.1 и фиг.2.
На фиг.1 представлен продольный разрез варианта выполнения соответствующего изобретению регулировочного устройства 1, а на фиг.2 показан вид в перспективе варианта выполнения по фиг.1.
Регулировочное устройство 1 имеет следующие компоненты: вал 2 с цапфой 15 приводного механизма на его верхнем конце; упорное кольцо 3 для крепления регулировочного устройства 1 к скобе 22 тормозного механизма (см. фиг.6); втулку 4 с буртиком, установленную на упорном кольце 3 без возможности поворота и имеющую верхний буртик с расположенной под ним поверхностью качения для подшипников упорного подшипника 5; приводное кольцо 6, соединенное с переключающей вилкой, соединенной с элементом 32 приводного механизма 32 (см. фиг.6) вращающегося рычага 31; муфту 7 рампы подшипников с соединительным кольцом 8, взаимодействующим с конической втулкой 17, соединенной с возможностью стопорения от вращения через храповую муфту 16 со стопорящим профилем с гильзой 11 пружины; цилиндрическую пружину 10, расположенную в гильзе 11 пружины и опирающуюся на профильное кольцо 13; и регулировочный элемент 14, например гайку, расположенную на нижнем конце вала 2 и служащую для натяжения цилиндрической пружины 10 и для осевого соединения элементов регулировочного устройства 1.
В регулировочном устройстве 1 встроена действующая в осевом направлении обгонная муфта (муфта свободного хода). Обгонная муфта сформирована из муфты 7 рампы подшипников и фрикционной муфты или конусной муфты 9, в частности, подшипниковой конусной муфты.
Муфта 7 рампы подшипников состоит из приводного кольца 6, рамповых подшипников 42 или тел качения и соединительного кольца 8, причем соединительное кольцо 8 имеет верхний участок для установки подшипников и нижний участок, образующий элемент конусной муфты 9. Общее функционирование регулировочного устройства 1 подробно описано в документе DE 102004037771 A1 со ссылкой на фиг.5, к которой в данном случае рекомендуется обратиться.
Первой особенностью регулировочного устройства по фиг.5 является наличие зависимой от крутящего момента муфты со стопорящим профилем, выполненной в виде храповой муфты 16 (в дальнейшем так и называемой) и еще более подробно разъясняемой ниже. Эта храповая муфта 16 взаимодействует с участком конической втулки 17 и соединена без возможности поворота при помощи диска 18 муфты с гильзой 11 пружины.
Другой особенностью регулировочного устройства по фиг.5 является то, что в регулировочном устройстве 1 согласно данному изобретению упорный подшипник 5 образован буртиком втулки 4 с буртиком, одной стороной приводного кольца 6 и телами качения. Нижний конец продолжающейся насквозь через муфту 7 рампы подшипников втулки 4 с буртиком образует непосредственно или через упорную шайбу осевой упор для конической втулки 17. Коническая втулка 17 прижимается через храповую муфту 16 цилиндрической пружиной 10 вверх, причем компоненты храповой муфты 16 и конусной муфты 9, муфта 7 рампы подшипников и упорные подшипники 5 соединены по оси и сжимаются. Втулка 4 с буртиком с ее упором служит для того, чтобы сохранять минимальный зазор опор. Кроме того, между соединительным кольцом 8 и приводным кольцом 6 расположена пружина 19 сжатия. Кроме того, коническая втулка 17 может опираться своим верхним концом через упорную шайбу на нижний конец втулки 4 с буртиком (ниже приведено более подробное разъяснение).
На фиг.3 показан вид в перспективе, в увеличенном масштабе, храповой муфты 16 по фиг.1 и по фиг.2. Храповая муфта 16 состоит из нижнего участка конической втулки 17 с первыми торцевыми зубьями 34 и диска 18 муфты со вторыми торцевыми зубьями 35, расположенными напротив и взаимодействующими с первыми торцевыми зубьями 34. Кроме того, диск 18 муфты имеет вырезы 36 для соединения с гильзой 11 пружины, что далее не разъясняется.
Расположенный наверху на фиг.3 участок конической втулки 17 конусной муфты 9 снабжен выемками 33 для не описанного подробнее взаимодействия с подшипниками 43 конусной муфты.
При так называемом нормальном режиме эксплуатации вращательное движение инициируют посредством тормозного или вращающегося рычага 31 (см. фиг.6) в переключаемой вилке и приводном кольце 6 регулировочного устройства. Через муфту 7 рампы подшипников (между переключающей вилкой и соединительным кольцом 8) вращательное движение направляют в конусное фрикционное соединение 9. Благодаря согласованию муфты 7 рампы подшипников и подшипниковой конусной муфты 9 происходит самоторможение, а вследствие этого передача крутящего момента в последовательно включенную храповую муфту 16. И, наконец, от храповой муфты 16 крутящий момент направляется в гильзу 11 пружины, а оттуда через продольные зубья в трубу с резьбой или установочные винты 25, 26 (см. фиг.6).
В нормальном режиме имеются два разных рабочих режима:
Рабочий режим BZ1: зазор (зазор между накладкой 23 тормозной колодки и тормозным диском 21) слишком велик, при этом осуществляется автоматическое регулирование. При этом необходимый регулировочный момент не затянутого установочного винта 25, 26 меньше, чем момент переключения нагрузки муфты 7 рампы подшипников. Вследствие этого установочный винт 25, 26 проворачивается во время фазы эксплуатации без нагрузки.
Рабочий режим BZ2: накладки 23 тормозной колодки прилегают к тормозному диску 21, а установочные винты 25, 26 затянуты. Вследствие деформации в тормозе и накладках 23 тормозной колодки тормозной рычаг выполняет дальнейшее вращательное движение до достижения равновесия сил. Следовательно, вращательное движение подается дальше также в переключающую вилку или приводное кольцо 6 регулировочного устройства 1. Так как установочный винт 25, 26 в этой фазе затянут в известной степени без возможности поворота, теперь происходит срабатывание переключаемой под нагрузкой муфты или муфты 7 рампы подшипников. При этом происходит относительное движение между переключающей вилкой и соединительным кольцом 8. При вращении рамповых подшипников 42 на рампах 41 подшипника (см. фиг.4), переключающей вилки и соединительного кольца 8 соединительное кольцо 8 отталкивается в сторону в осевом направлении против усилия цилиндрической пружины 10. Соединительное кольцо 8 передает усилие через подшипниковую конусную муфту 9 на храповое соединение 16.
Так как момент срабатывания храповой муфты 16 больше, чем момент переключения нагрузки муфты 7 рампы подшипников, движение не происходит, и храповая муфта 16 не подвергается износу.
При отпускании тормоза происходит изменение направления движения в регулировочном устройстве 1. Причем рамповые подшипники 42 сначала снова скатываются вниз по рампам 41 подшипников вплоть до исходного положения. При достижении исходного положения подшипников цилиндрическая пружина 10 уже больше не опирается через муфту 7 рампы подшипников, - а через упор во втулке 4 с буртиком. Вследствие этого подшипниковая конусная муфта 9 и муфта 7 рампы подшипников практически остаются без нагрузки. Если при приведении в действие тормоза произошла регулировка, подшипниковая конусная муфта 9 поворачивается теперь переключающей вилкой (функция свободного хода) в обратную сторону. Вследствие этого установочный винт 25, 26 остается в ранее отрегулированном положении.
На фиг.1, 2 вал 2 имеет на своем верхнем конце цапфу 15 приводного механизма, имеющую для соответствующего гаечного ключа, например, профиль шестигранника. Теперь вал 2 проворачивают при помощи установленного на нем инструмента, например, изогнутого накладного гаечного ключа, в направлении показанной стрелки против часовой стрелки. При этом производимом вручную регулировании рукой сначала инициируют крутящий момент через вал 2 и гильзу 11 пружины в храповой муфте 16 и в подшипниковой конусной муфте 9. Оттуда крутящий момент направляют посредством фрикционного замыкания подшипниковой конусной муфты 9 в муфту 7 рампы подшипников. Так как подшипниковая конусная муфта 9 и муфта 7 рампы подшипников согласованы на самоторможение, происходит эффект зажима.
Соединительное кольцо 8 и переключающая вилка или приводное кольцо 6 располагают соответственно внутреннему профилю. С его помощью можно препятствовать дальнейшему вращению в обратную сторону обоих компонентов в исходном положении. В этой связи на фиг.4 показано схематично поперечное сечение варианта выполнения по фиг.1 на участке X. Опора приводного кольца 6 и соединительного кольца 8 осуществляется на установленную без возможности поворота втулку 4 с буртиком, имеющую внешний профиль 37, согласованный с внутренним профилем 38 соединительного кольца и внутренним профилем 39 приводного кольца. Если поданный крутящий момент превышает момент срабатывания храповой муфты 16, происходит "проскальзывание с трещанием" храповой муфты 16. При помощи упоров между внешним профилем 37 с внутренними профилями 38 и 39 приводного кольца 6 и соединительного кольца 8 достигают того, что, с одной стороны, сохраняют эффект зажима свободного хода и, а с другой стороны, не происходит проворот в муфте 7 рампы подшипников. В противном случае храповая муфта 16 сразу бы не срабатывала, а сначала проворачивалась бы муфта 7 рампы подшипников до достижения конечного положения рамповых подшипников 42 на дорожках рамп 41 подшипников. (Крутящий момент муфты 7 рампы подшипников < крутящего момента храповой муфты 16).
При позиционировании упоров приводного кольца 6 и соединительного кольца 8 с внешним профилем 37 втулки 4 с буртиком следует обращать внимание на то, чтобы упор для приводного кольца 6 (внутренний профиль 39 приводного кольца) действовал несколько раньше, чем упор внутреннего профиля 38 соединительного кольца 8, так как иначе не будет обеспечен эффект зажима свободного хода в исходном положении регулировочного устройства 1.
Этого достигают при помощи так называемого опережения упора внутреннего профиля 39 приводного кольца по отношению к упору внутреннего профиля 38 соединительного кольца соответственно с внешним профилем 37 втулки 4 с буртиком, в то время предусматривают угловой зазор 40.
Изобретение не ограничено описанными выше вариантами выполнения. Его можно усовершенствовать в рамках формулы изобретения.
В качестве тормозящего элемента муфты 16 возможны также комбинации различных торцевых зубьев.
Внутренние и внешние профили 37, 38, 39 могут также иметь другие формы.