ТОРМОЗНОЙ ДИСК
BRAKE DISC

Уровень техники
Настоящее изобретение относится к тормозному диску, прежде всего вентилируемому тормозному диску, состоящему из фрикционного кольца и соединенной с ним соединительными звеньями несущей части, прежде всего ступичной части.
Из DE 4332951 А1 известен вентилируемый тормозной диск, состоящий из фрикционного кольца и соединенной с ним соединительными звеньями несущей части. Соединительные звенья выполнены прежде всего в виде штифтов, пальцев или иных аналогичных элементов и распределены по окружности несущей части. Соединительные звенья выступают в углубления в окружной боковой стенке фрикционного кольца. Тем самым фрикционное кольцо соединено со ступичной частью по "плавающей" или подвижной посадке. В тормозном диске подобной конструкции соединительные звенья могут удлиняться в радиальном направлении в результате сопровождающего процесс торможения повышения температуры без опасности своего коробления. Однако при повышенных вращающих моментах существует опасность искривления соединительных звеньев из-за наличия у них свободной длины, т.е. из-за наличия расстояния между несущей частью и фрикционным кольцом, и в предельном случае опасность их возможного выскальзывания из их посадочных гнезд.
Из DE 102007054393 А1 известен тормозной диск, который также состоит из фрикционного кольца и ступичной части, которые выполнены из разных материалов и соединены между собой соединительными звеньями, прежде всего штифтами. У подобного тормозного диска на обоих отдельных фрикционных кольцах, составляющих собственно его фрикционное кольцо, выполнены выступы, каждый из которых имеет сквозное или глухое отверстие, в которое выступает соединительное звено. Такие выступы соединены с обоими отдельными фрикционными кольцами, составляющими собственно фрикционное кольцо. В результате этого неизбежно возникает значительное различие между массой отдельных фрикционных колец и массой выступов. Этим фактором при работе тормозного диска, т.е. при торможении, обусловлен высокий температурный градиент между выступами и отдельными фрикционными кольцами. По этой причине возникают высокие градиенты внутреннего напряжения, которые в предельном случае могут привести к образованию трещин в отдельных фрикционных кольцах. Помимо этого, выступы из-за своих размеров препятствуют входу воздуха в находящиеся между отдельными фрикционными кольцами охлаждающие каналы тормозного диска.
Преимущества изобретения
Преимущество предлагаемого в изобретении тормозного диска с отличительными признаками, представленными в п.1 формулы изобретения, перед известными из уровня техники решениями состоит в улучшении условий прохождения воздуха при отсутствии необходимости изменять размеры самого тормозного диска. Благодаря выполнению продолжений несущих гнезд для направления соединительных частей на поперечинах (перемычках), соединяющих между собой отдельные фрикционные кольца, между этими продолжениями несущих гнезд и отдельными фрикционными кольцами образуется воздушное пространство, улучшающее вход воздуха в охлаждающие каналы. Для передачи тормозного момента продолжения несущих гнезд для направления соединительных частей могут простым путем опираться на поперечины (перемычки), соединяющие между собой отдельные фрикционные кольца. Для обеспечения самого такого опирания не требуется использовать никакие дополнительные детали, поскольку опирание осуществляется на уже имеющиеся поперечины (перемычки), которые тем самым выполняют дополнительную функцию. Подобная мера позволяет далее соблюсти идеальное соотношение между толщиной стенки отдельного фрикционного кольца и толщиной стенки соединительных звеньев, равное 3:1. При таком соотношении между значениями толщины не только изменяется температурный градиент между отдельными фрикционными кольцами и продолжениями несущих гнезд, но и сами продолжения несущих гнезд обдуваются охлаждающим воздухом. В результате снижается склонность этих конструктивных элементов к растрескиванию. Поскольку каждое из продолжений несущих гнезд для направления соединительных звеньев обдувается воздухом практически по всей площади своей окружной боковой поверхности, уменьшается нагрев продолжений несущих гнезд. Благодаря этому возникают лишь незначительные различия в характеристиках теплового расширения соединительных звеньев, которые обычно выполнены из стали, и продолжений несущих гнезд, которые обычно выполнены из чугуна. В результате при работе тормозного диска во всех интервалах температур сохраняется подвижность соединительных звеньев, выполненных в виде штифтов, в отверстиях продолжений несущих гнезд. Предлагаемое в изобретении решение позволяет простым путем варьировать внешнюю геометрию, соответственно внешний контур продолжений несущих гнезд. При выполнении продолжений несущих гнезд с круглым, соответственно цилиндрическим внешним контуром, такой внешний контур и отверстие в продолжении несущего гнезда под соединительное звено можно простым путем обрабатывать одновременно.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 в виде в плане показан тормозной диск.
На фиг.2 в аксонометрии показан тормозной диск без ступичной части.
На фиг.3 показан изображенный на фиг.1 тормозной диск в разрезе плоскостью А-А.
На фиг.4 в разрезе показан фрагмент тормозного диска, выполненного по другому варианту.
Описание вариантов осуществления изобретения
На фиг.1 показан обозначенный позицией 10 тормозной диск, состоящий из ступичной части 11 и фрикционного кольца 12. Ступичная часть 11 тормозного диска известным и не представленным на чертеже образом крепится к ступице транспортного средства соответствующими винтами, пропускаемыми через отверстия 13 в ступичной части 11. Ступичная часть 11 соединена с фрикционным кольцом 12 множеством заделанных в ее окружную стенку 15 соединительных звеньев 16 в виде штифтов, пальцев или аналогичных элементов, как это более подробно показано на фиг.2 и 3. Фрикционное кольцо 12 состоит из двух отдельных фрикционных колец 12а и 12b, которые соединены между собой множеством распределенных по окружности и, прежде всего, проходящих в радиальном направлении перемычек 17 с образованием в результате вентилируемого тормозного диска. Как более подробно показано на фиг.2 и 3, на двух следующих одна за другой в окружном направлении перемычках 17 находятся радиально ориентированные несущие гнезда 18. Несущие гнезда 18 расположены при этом посекторно таким образом, что между каждыми двумя следующими один за другим в окружном направлении несущими гнездами 18 находится по свободной перемычке 17. Однако возможно и иное радиальное расположение несущих гнезд 18. Существенное же значение имеет то, что несущие гнезда 18 находятся на перемычках 17 и по возможности расположены с зазором 20 от отдельных фрикционных колец 12а и 12b. Такой зазор 20 необходим для того, чтобы охлаждающий воздушный поток контактировал с обдуваемой им боковой поверхностью несущих гнезд 18 по максимально возможной площади и чтобы тем самым по возможности не происходило никакой передачи тепла, соответственно происходила лишь минимально возможная передача тепла от отдельных фрикционных колец 12а, соответственно 12b к несущим гнездам 18. Каждое несущее гнездо 18 имеет продолжение (выступ) 21, которым оно радиально выступает за пределы фрикционного кольца 12 в направлении ступичной части 11. В особенно предпочтительном варианте несущее гнездо 18 может быть выполнено цилиндрическим либо с прямоугольной или квадратной в поперечном сечении формой. Каждое несущее гнездо 18 имеет сквозное отверстие 22, которое проходит также через продолжение 21. Такое отверстие 22 предназначено для помещения в него штифта 16. Как показано на фиг.4, отверстие 22 может быть также выполнено в виде глухого отверстия 22а. В показанных на чертежах вариантах оси отверстий 22 лежат в средней плоскости фрикционного кольца 12 (т.е. в плоскости, параллельной его отдельным фрикционным кольцам и делящей его пополам). Однако в зависимости от конкретного выполнения штифтов 16 на ступичной части 11 такие отверстия 22 могут быть расположены и со смещением относительно средней плоскости фрикционного кольца.
Фрикционное кольцо 12 выполнено из литейного чугуна, а ступичная часть 11 выполнена из легкого металла, прежде всего из алюминия или магния. В процессе литья фрикционного кольца 12 на нем одновременно отливаются также несущие гнезда 18. Штифт 16 изготовлен из высококачественной стали, прежде всего из нержавеющей высококачественной стали. При изготовлении тормозного диска сначала, как указано выше, из литейного чугуна изготавливают фрикционное кольцо 12, после чего в отверстия 22 вставляют штифты 16. После этого отливают ступичную часть 11. В процессе литья ступичной части 11 в ее наружную стенку 15 заливают также головки 16а штифтов 16. Продолжения 21 несущих гнезд 18 при этом можно одновременно использовать также для закрепления фрикционного кольца в литейной форме, в которой отливают ступичную часть 11. При литье ступичной части в ее материал непосредственно заливают торцы продолжений 21 несущих гнезд фрикционного кольца 12. При охлаждении ступичной части 11 между торцами продолжений 21 и торцом наружной стенки 15 ступичной части 11 образуется зазор 25. Однако такой зазор 25 должен быть минимально возможным. Фрикционное кольцо 12 соединено со ступичной частью 11 по плавающей посадке. Для этого штифты 16 должны располагаться в отверстиях 22 со сравнительно малым люфтом с тем, чтобы фрикционное кольцо 12 могло незначительно перемещаться на штифтах 16. Наличие такой подвижности фрикционного кольца на штифтах необходимо постольку, поскольку в процессе торможения фрикционное кольцо 12 нагревается и поэтому расширяется, несколько отходя от ступичной части 11 в радиальном направлении. Поскольку из-за такого незначительного перемещения фрикционного кольца относительного ступичной части невозможно обеспечить абсолютную герметичность их соединения между собой, в зазоре 25 находится термостойкая смазка. Благодаря этому, с одной стороны, обеспечивается возможность скольжения штифтов 16 в отверстиях 22, а с другой стороны, предотвращается коррозия под воздействием возможно проникающих в зазор коррозионных агентов.