ТОРМОЗНОЙ МЕХАНИЗМ БАРАБАННОГО ТИПА КОЛЕСА АВТОМОБИЛЯ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к безрельсовым транспортным средствам.
Известен тормозной механизм колеса автомобиля, в котором штампованный тормозной щит крепится болтами к фланцу балки заднего моста. В нижней части тормозного щита установлена опора, в которую упираются нижними концами тормозные колодки с приклеенными к ним фрикционными накладками. Верхние концы колодок соприкасаются с поршнями колесного цилиндра. Нижние и верхние концы тормозных колодок стягиваются пружинами. Боковое смещение колодок ограничивается стойками с пружинами, которые прижимают тормозные колодки к тормозному щиту. (Автомобили: Основы конструкции: учебник для студ. высш. учеб. заведений /В.К. Вахламов. - 4-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - С. 432.).
Несмотря на свою достаточно высокую эффективность использования такого тормоза, последний обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что на практике накладки тормозных колодок изнашиваются по их образующей длине неравномерно. Большему износу подвержена их часть, прилегающая к тормозному цилиндру, что в итоге существенно сказывается на надежной работе тормоза.
Известен тормозной механизм колеса автомобиля, в котором концы тормозных колодок, расположенных с противоположной стороны тормозного цилиндра, снабжены цилиндрической формой стержнями, размещенными подвижно в жестко присоединенных к опорному диску втулках, и имеют на своих торцах конусной формы упоры, взаимосвязанные с подвижно расположенным в вертикальной плоскости опорного диска между ними трапеции, связанной шарнирно при помощи двух тяг с упомянутыми тормозными колодками в их верхней части, примыкающей к тормозному цилиндру. (Патент РФ №2606407, МПК F16D 51/24, F16D 65/16, заявл. 31.07.2015; опубл. 10.01.2017 Бюл. №1).
Работает тормозной механизм колеса автомобиля следующим образом. В процессе поступательного движения автомобиля все детали его тормозного механизма колеса находятся в таком положении, при котором между накладками тормозных колодок и тормозным барабаном присутствует зазор.
При необходимости торможения колеса автомобиля в тормозной цилиндр подают давление тормозной жидкости, которое воздействует на толкатели, и они перемещаются, поджимая тем самым накладки тормозных колодок к тормозному барабану, что исключает зазоры и создает условия по снижению частоты вращения тормозного барабана и в итоге колеса автомобиля. Такое движение тормозных колодок способствует линейному перемещению тяг, которые в этом же направлении вызывают движение конусного сухаря. Но так как конусный сухарь контактирует с конусной формы упорами, то и они со своими стержнями, связанными с тормозными колодками, так же поджимают нижнюю часть последних к тормозному барабану. В итоге тормозные колодки создают плотное сопряжение их накладок с поверхностью тормозного барабана.
После того, как режим торможения окажется ненужным, подачу давления рабочей жидкости в тормозной цилиндр прекращают, и детали тормозного механизма возвращаются под действием пружин растяжения в исходное положение. Далее процессы, описанные выше, могут повторяться многократно.
Для известного тормозного механизма барабанного типа с односторонним расположением опор характерным является неравенство нормальных реакций тормозного барабана на левую и правую колодки. Поэтому происходит неравномерный износ фрикционных накладок левой и правой колодок. Это происходит в виду того, что для одной из них (активной колодки) момент, создаваемый силой трения совпадает по направлению с моментом приводной силы со стороны тормозного цилиндра, а для другой (пассивной колодки) момент силы трения противоположен по направлению моменту приводной силы. Вследствие этого сила трения способствует прижатию активной колодки к барабану. Для пассивной колодки наоборот, сила трения препятствует прижатию колодки к тормозному барабану. В результате наблюдается неравномерный износ фрикционных накладок активной и пассивной тормозных колодок, что в итоге существенно снижает эффективность работы тормоза.
При работе известного тормозного механизма колеса автомобиля происходит повышенное трение между упорами и боковыми поверхностями конусного сухаря, которое возникает при перемещении нижних частей колодок. В процессе работы происходит неравномерный износ накладок активной и пассивной тормозных колодок.
Задача полезной модели - повышение эффективности работы тормозного механизма.
Технический результат заключается в том, что повышение эффективности работы тормозного механизма осуществляется за счет снижения трения при перемещении нижних частей колодок, а также получение равномерного износа накладок активной и пассивной тормозных колодок.
Техническое решение достигается тем, что тормозной механизм барабанного типа колеса автомобиля, состоящий из опорного диска, активной и пассивной колодок с накладками, тормозного цилиндра и стяжной пружины, а концы тормозных колодок, с противоположной стороны тормозного цилиндра, снабжены подшипниками качения, взаимосвязанные с боковыми поверхностями подвижно расположенной между ними в вертикальной плоскости опорного диска трапецией, связанной шарнирно при помощи двух тяг с тормозными колодками в их верхней части, примыкающей к тормозному цилиндру, причем углы наклона боковых поверхностей неравнобедренной трапеции находятся в зависимости α>β причем в неравнобедренной трапеции угол наклона α находится вблизи активной колодки, а угол β - вблизи пассивной колодки.
Заявляемый тормозной механизм барабанного типа имеет существенные отличия от прототипа:
1 - концы тормозных колодок, расположенных с противоположной стороны тормозного цилиндра, снабжены подшипниками качения;
2 - конусный сухарь выполнен в виде неравнобедренной трапеции;
3 - подшипники качения взаимосвязаны с боковыми поверхностями подвижно расположенной между ними в вертикальной плоскости опорного диска трапеции, связанной шарнирно при помощи двух тяг с упомянутыми тормозными колодками в их верхней части, примыкающей к тормозному цилиндру;
4 - углы наклона боковых поверхностей неравнобедренной трапеции находятся в зависимости α>β.
5 - углы наклона боковых поверхностей неравнобедренной трапеции находятся в зависимости α>β.
Полезная модель поясняется чертежным материалом.
Тормозной механизм колеса автомобиля состоит из опорного диска 1 с установленными на нем пассивной 2 и активной 3 тормозными колодками с фрикционными накладками 4. Верхняя часть тормозных колодок 2 и 3 контактируют с поршнями 5 рабочего тормозного цилиндра 6. Нижние части снабжены подшипниками качения 7, которые находятся в контакте с неравнобедренной трапецией 8. Трапеция 8 выполнена с различными по величине углами α и β наклона боковых поверхностей 9, причем α>β. Трапеция 8 посредством цилиндрических шарниров 10 соединена с верхними частями тормозных колодок 2 и 3 тягами 11. Между тормозными колодками 2 и 3 расположены пружины растяжения 12. Тормозные колодки 2 и 3 взаимодействуют с тормозным барабаном 13, закрепленном на вращающейся оси 14.
Приводное усилие поршней 5 тормозного цилиндра 6 действует на тормозные колодки 2 и 3 по направлению А. Перемещение тяг 11 происходит по направлению В. N1 - нормальная реакция тормозного барабана 13 на активную колодку 3, N2 - нормальная реакция тормозного барабана 13 на пассивную колодку 2. Fтр1 - сила трения на активной колодке 3, Fтр2 - сила трения на пассивной колодке 2. ω - направление вращения. δ - зазор между накладками 4 тормозных колодок 2 и 3 и тормозным барабаном 13.
Работает тормозной механизм барабанного типа колеса автомобиля следующим образом. В процессе поступательного движения автомобиля все детали тормозного механизма колеса, вращающегося по стрелке со, находятся в таком положении, при котором между накладками 4 тормозных колодок 2 и 3 и тормозным барабаном 13 присутствует зазор 5.
При торможении, в результате усилия, создаваемого рабочим тормозным цилиндром 6, поршни 5 которого воздействуют с верхними частями тормозных колодок 2 и 3, последние перемещаются по стрелкам А, поджимая тем самым фрикционные накладки 4 тормозных колодок 2 и 3 к тормозному барабану 13. Это исключает зазор между фрикционными накладками 4 и барабаном 13 и создает условия по снижению частоты вращения тормозного барабана 13 и в итоге колеса автомобиля. Такое движение тормозных колодок 2 и 3 способствует линейному перемещению по стрелкам В тяг 11, которые в этом же направлении вызывают движение трапеции 8, что приводит к перемещению нижних частей колодок 2 и 3 и их прижатию к тормозному барабану 13.
Выполнение конусного сухаря в виде неравнобедренной трапеции 8 с различными по величине углами наклона боковых поверхностей α и β способствуют различным по величине перемещениям нижних частей колодок 2 и 3, и тем самым, различным усилиям их прижатия к тормозному барабану 13. Причем при условии α>β перемещение, a следовательно и усилие на пассивную колодку 2, будет больше чем на активную колодку 3. В итоге это приводит к уравниванию нормальных реакций барабана на пассивную 2 и активную 3 колодки и их равномерному износу.
После прекращения торможения детали тормозного механизма возвращаются под действием пружин растяжения 12 в исходное положение. Далее процессы, описанные выше, могут повторяться многократно.
Использование заявляемого тормозного механизм барабанного типа колеса автомобиля позволяет снизить трение при перемещении нижних частей колодок, а также уравнять нормальные реакций барабана на активную и пассивную тормозные колодки и тем самым добиться повышения эффективности работы тормозного механизма.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
1. Автомобили: Основы конструкции: учебник для студ. высш. учеб. заведений / В.К. Вахламов. - 4-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2008. 528 с.
2. Патент №2606407 Российская Федерация, МПК F16D 51/24, F16D 65/16. Тормозной механизм колеса автомобиля [Текст] /Сливинский Е.В., Радин С.Ю., Трубицына А.П.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина". №2015132149, заявл. 31.07.2015; опубл. 10.01.2017 Бюл. №1