ДИСКОВЫЙ ТОРМОЗ ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И СПОСОБ СБОРКИ ЕГО КОМПОНЕНТОВ
DISC BRAKE FOR VEHICLE AND METHOD FOR ASSEMBLY OF COMPONENTS THEREOF

Изобретение относится к области техники дисковых тормозов для транспортных средств, в частности для автомобилей.
Обычно дисковые тормоза содержат два основных компонента, а именно венец (1) и ступицу (2) тормоза, собранные вместе посредством крепежных систем винтового типа. На фиг. 1 показан тормозной диск известного уровня техники, собранный в известной конфигурации, в то время как на фиг. 2 показана ступица (2) тормоза, собранная между фланцами (1a-1b) венца (1). Эта ступица (2) тормоза содержит несколько лап (2a), все из которых выполнены с продолговатым отверстием для обеспечения прохождения крепежного винта (3). Эта конструкция в сборе позволяет венцу расширяться в радиальном направлении при его нагревании и позволяет температуре тормоза повышаться при обычной езде транспортного средства. Тем не менее, данная система имеет сдерживающие факторы с ограничением свободного хода расширения. Также существуют дисковые тормоза, изготовленные в виде одной цельной детали.
Были предложены другие технические системы, такие как описанные в патентах DE 10 2008 035750, EP 1 900 962, EP 2 249 055, WO 2008/135876 и WO 2008/136032.
Автор настоящей заявки пожелал предоставить отличия от технологий, описанных в этих документах, и улучшить управление относительным расширением между ступицей и венцом, вызванным нагреванием в ходе ситуаций эксплуатации транспортного средства.
Кроме этого, в патенте FR 2 931 219 описан ротор дискового тормоза, состоящий из:
- фиксирующего кольца, содержащего центральную ось симметрии при вращении и внутреннюю цилиндрическую стенку, на которой расположен один или несколько выступов, направленных к центральной оси и разделяющих последовательные радиальные пазы, располагаясь между ними;
- ступицы, содержащей наружную цилиндрическую стенку с лапами, ограничивающими паз в наружной цилиндрической стенке, расположенный между ними параллельно оси, при этом каждая из указанных лап выполнена таким образом, чтобы входить в последовательные радиальные пазы, сцепляясь с указанным выступом с тем, чтобы позволить ей скользить в радиальном направлении в пазе, параллельном оси. Точнее, указанные лапы содержат концы, сложенные таким образом, чтобы входить в сцепление с рассматриваемым выступом.
Эта особая конструкция требует изготовления лап в том виде, в котором они изображены на графическом материале вышеуказанного патента, с крюковидными формами или особыми скобами и сложенными концами, тем самым наделяя их очень большой хрупкостью и риском поломки. Изготовление является сложным и требует различных операций складывания. Концы указанных сложенных лап остаются хрупкими из-за эффекта соединительного шарнира, связанного с самими лапами. Несущая способность указанных концов лап остается крайне зависимой от выступа, и, следовательно, удерживание выступа остается очень ненадежным. Хотя принцип описанной системы позволяет направлять сформированные выступы в каждое из образованных отделений, прочность общей конструкции в сборе остается под вопросом, применительно к ограничениям расширения и нагрузкам.
Следовательно, подход заявителя заключался в переработке концепции дискового тормоза путем предоставления решения проблемы относительного расширения между ступицей и венцом.
Другая цель изобретения заключалась в надлежащем управлении положением ступицы относительно венца в ходе операции торможения.
Решение, реализованное автором данной заявки, служит для реализации этих целей с помощью очень специфичной технологии сборки ступицы тормоза и венца; эта технология предоставляет специфические преимущества.
Согласно первой характерной особенности дисковый тормоз транспортного средства относится к типу, содержащему узел в сборе, состоящий из венца и ступицы тормоза, при этом указанный венец состоит по меньшей мере из одного кольцевого фланца, указанный фланец /указанные фланцы образуют внутреннее пространство для размещения ступицы тормоза; указанная ступица тормоза содержит круглое основание, лапы которого проходят в радиальном направлении от центра; венец вмещает несколько пальцев, выступающих от центра во внутренний объем венца; лапы выполнены таким образом, чтобы вмещать указанные пальцы, направлять их в осевом направлении и удерживать их для того, чтобы позволить прием расширения венца и пальцев посредством осевого перемещения указанных пальцев в ходе эксплуатации транспортного средства. Указанные лапы имеют ступенчатую конфигурацию, при этом конец имеет форму колпака, образуя внутри себя посадочное место для каждого из пальцев указанного венца; лапы, количество которых равно количеству пальцев, содержат - перед сборкой ступицы тормоза с венцом - по меньшей мере одно отверстие для доступа, имеющее незамкнутую U-образную форму. Указанные лапы ориентированы в одинаковом направлении, при этом их отверстия находятся на одной и той же стороне. Области ограничения перемещения, состоящие из нижних частей каждой исходной U-образной формы лап, ориентированы таким образом, чтобы максимизировать фиксацию соединения в зависимости от нагрузок, вызванных торможением. Лапы имеют ступенчатую конфигурацию, при этом конец имеет форму колпака, образуя два ответвления, параллельные друг другу, с пространством между ними. Таким образом, эти лапы имеют U-образную форму, закрытую с одной стороны нижней частью и открытую с другого конца; указанные лапы открыты с их переднего конца. После сборки ступицы тормоза и венца указанные лапы закрывают вокруг указанных пальцев с помощью искривления и пластической деформации материала вокруг указанного пальца, одновременно сохраняя их способность перемещаться в осевом направлении.
Согласно другой характерной особенности способ сборки дискового тормоза транспортного средства, относящегося к типу, содержащему венец и ступицу тормоза, отличается тем, что включает изготовление, во-первых, венца дискового тормоза, при этом указанный венец содержит несколько пальцев, расположенных в радиальном направлении и выступающих внутрь в объем венца, и, во-вторых, ступицы тормоза, выполненной с несколькими лапами - указанное количество равно количеству пальцев - при этом указанные лапы расположены в ступенчатой конфигурации, при этом конец имеет форму колпака с отверстием для доступа U-образной формы, образуя посадочное место, позволяющее вставлять пальцы, путем перемещения венца и ступицы тормоза относительно друг друга; сборку ступицы тормоза и венца завершают операцией искривления указанных лап, что приводит к пластической деформации материала таким образом, чтобы он окружал указанные пальцы внутри посадочных мест, одновременно позволяя им перемещаться в радиальном направлении при расширении ступицы тормоза.
Согласно еще одной характерной особенности изобретения сборку ступицы тормоза с венцом завершают обжимом/сжатием.
Эти и другие характерные особенности будут хорошо понятны из дальнейшего прочтения описания, представленного ниже.
Для того чтобы прояснить цель изобретения, предоставлены неограничивающие иллюстрации, на которых:
На фиг. 1 показан вид в три четверти в перспективе, иллюстрирующий тормозной диск в сборе согласно известному уровню техники, состоящий из венца и ступицы тормоза;
На фиг. 2 показан вид, предоставляющий иллюстрацию в перспективе, производную от фиг. 1, изображающую ступицу тормоза вместе с соединительной и фиксирующей лапой, в разобранном состоянии;
На фиг. 3 показан вид в перспективе ступицы тормоза, изображенной отдельно, согласно первому варианту осуществления, находящемуся в пределах объема данного изобретения;
На фиг. 4 показан вид в перспективе перед сборкой диска в конфигурации согласно изобретению, со ступицей тормоза и венцом;
На фиг. 5 показан вид дискового тормоза согласно изобретению после сборки ступицы тормоза и венца, после операции обжима;
На фиг. 6 показан вид в перспективе ступицы тормоза, изображенной отдельно, после обжима, при этом ступица тормоза изображена отдельно для лучшего понимания изобретения;
На фиг. 7 показан вид сверху, изображающий съемный тормозной диск с его компонентами перед операцией обжима;
На фиг. 8 показано поперечное сечение, выполненное по линии B-B по фиг. 7;
На фиг. 9 показано осевое поперечное сечение, выполненное по линии A-A по фиг. 7;
На фиг. 10 показан вид в перспективе дискового тормоза, изображенного на фиг. 7, 8 и 9, перед операцией обжима;
На фиг. 11 показан вид сверху, изображающий съемный тормозной диск в сборе со своими компонентами, после операции обжима;
На фиг. 12 показано поперечное сечение, выполненное по линии C-C по фиг. 11;
На фиг. 13 показано осевое поперечное сечение, выполненное по линии D-D по фиг. 11;
На фиг. 14 показан вид в перспективе дискового тормоза, изображенного на фиг. 7, 8 и 9, после операции обжима;
На фиг. 15 показан вид в перспективе ступицы тормоза, изображенной отдельно, согласно второму варианту осуществления, находящемуся в пределах объема данного изобретения;
На фиг. 16 показан вид в перспективе венца, способного вмещать ступицу тормоза по фиг. 15;
На фиг. 17 и 18 показано размещение ступицы тормоза и венца, согласно второму варианту осуществления, до и после обжима;
На фиг. 19 показан третий вариант профиля лап, сформированных на ступице тормоза, и пальцев, сформированных на венце, в трапециевидной конфигурации. На данной фигуре ступица тормоза изображена с замкнутыми лапами;
На фиг. 20 показано схематическое поперечное сечение, изображающее сборку ступицы тормоза на венце, в конфигурации лап и пальцев по фиг. 19;
На фиг. 21 показано поперечное сечение, выполненное по линии E-E по фиг. 20.
Для более понятного пояснения цели изобретения, оно будет описано с помощью неограничивающего примера, проиллюстрированного фигурами.
Дисковый тормоз, реализованный в соответствии со способом сборки согласно изобретению, обозначен в целом номером (10). Он содержит венец (11) и ступицу (12) тормоза.
Согласно изобретению венец (11) состоит из по меньшей мере одного или двух кольцевых фланцев (11a-11b), отделенных друг от друга соединительными пластинами (11c), расположенными в радиальном направлении на равных расстояниях или интервалах. Соединение указанных фланцев осуществляют любыми подходящими средствами. Область вставки для ступицы тормоза расположена в пределах пространства (e), образованного фланцами.
Согласно специфической природе указанного венца он содержит несколько пальцев (13), расположенных в радиальном направлении с равными интервалами, выступая в указанное центральное пространство (e), вмещающее ступицу тормоза. Эти пальцы выступают наружу во внутренний объем венца. Их размещают и крепят любым подходящим образом, - посредством сварки или другого способа - к определенным соединительным пластинам (11c) и чаще, к каркасу венца; например, к одному из фланцев, как изображено на фиг. 8, 9, 12, 13 и 16.
Ступица (12) тормоза содержит, известным образом, круглое основание (12a), лапы (12b) которого проходят в радиальном направлении от центра.
Согласно изобретению лапы (12b) имеют ступенчатую конфигурацию (12c), при этом конец имеет форму колпака (12d), образуя два ответвления (12d1) (12d2), параллельные друг другу, с пространством (12d3) между ними. Таким образом, эти лапы (12b) имеют U-образную форму, закрытую с одной стороны нижней частью (12d4) и открытую на другом конце (12d5). Кроме этого, указанные лапы (12b) открыты на их переднем конце (12d6). Таким образом, как показано на фиг. 3, указанные лапы (12b) ориентированы в одинаковом направлении, при этом их отверстия находятся на одной и той же стороне. Таким образом, согласно изобретению указанные лапы выполнены таким образом, чтобы предоставлять в своей толще область (12d7) для размещения пальцев (13), расположенных на венце.
Два варианта осуществления, изображенные на фиг. 3 - 14 и фиг. 15 - 18, показывают ориентацию указанных лап и, в частности, расположение области (12d) отверстия. На фиг. 3 - 14 отверстия ориентированы в радиальном направлении в пределах поперечной толщины ступицы тормоза. На фиг. 15 - 18 отверстия ориентированы по направлению к передней части ступицы тормоза.
Количество лап (12b) и пальцев (13) установлено таким образом, чтобы позволить центрирование ступицы (12) тормоза внутри пространства (e) венца (11); пальцы (13) расположены напротив посадочных мест (12d7), вмещающих их и расположенных в каждой из лап (12b).
В варианте осуществления, показанном на фиг. 3 - 14, перемещение ступицы тормоза относительно венца достигают путем введения указанной ступицы во внутреннюю полость внутри венца и последующего выполнения углового вращения ступицы (12) тормоза на несколько градусов относительно венца или наоборот, позволяя центрирование указанных пальцев (13) в нижней части посадочных мест, предоставленных в каждой из лап (12b).
Согласно второму варианту осуществления, на фиг. 15 - 18, перемещение ступицы тормоза внутри венца осуществляют путем размещения пальцев (13) внутри нижней части форм колпаков указанных лап, как хорошо видно на фиг. 17.
Соединение ступицы (12) тормоза относительно венца (11) осуществляют с помощью операции искривления и формирования, выполняемой на каждой из лап (12b), так что они предоставляют закрытое сбоку посадочное место, вмещающее палец, открытое в передней части для того, чтобы позволить прием расширения венца и пальцев в ходе эксплуатации транспортного средства. Эта реализация является автоматизированной для всех лап (12b) ступицы тормоза с венцом. Предпочтительно, эту операцию выполняют путем обжима и сжатия. Это создает фазу пластической деформации материала лап вокруг пальцев (13) для того, чтобы закрыть поперечное отверстие, единственным образом позволяющее вставлять пальцы (13) в их посадочные отверстия. Фаза пластической деформации материала позволяет окружать каждый палец без сильного напряжения сжатия вокруг пальца, что позволяет высвобождать пальцы в ходе расширения материала при его нагревании и облегчает расширение венца. Геометрическая форма каждого посадочного отверстия спроектирована таким образом, чтобы принимать расширение пальцев (13).
На фиг. 19, 20 и 21 показан еще один возможный вариант осуществления конфигурации лап (12) и пальцев (13). В этом варианте пальцы (13) имеют трапециевидную конфигурацию (13b) с коническими частями, в то время как конфигурация лап (12) также имеет профиль с трапециевидным поперечным сечением, дополняя конфигурацию пальцев. Таким образом, это создает угол α расхождения, облегчающий сборку. Следует отметить, что отверстие, выполненное в лапах и позволяющее вставлять пальцы, может быть выполнено в поперечном направлении, как в случае, изображенном на фиг. 3 - 14, или в передней части, как в случае, изображенном на фиг. 15 - 18.
Таким образом, изобретение относится к способу проектирования дискового тормоза с двумя компонентами - венцом и ступицей тормоза - специально спроектированными таким образом, чтобы позволить их сборку с последующим их соединением после операции искривления лап, в частности, путем обжима/сжатия.
Настоящее изобретение относится к способу, включающему изготовление, во-первых, венца дискового тормоза, при этом указанный венец содержит несколько пальцев (13), расположенных в радиальном направлении и выступающих внутрь в объем венца, и, во-вторых, ступицы тормоза, выполненной с несколькими лапами - указанное количество равно количеству пальцев - при этом указанные лапы расположены в ступенчатой конфигурации с концом, имеющим форму колпака U-образной формы, закрытого с одного конца нижней частью и открытого с другого конца, для того чтобы обеспечить возможность вставки пальцев, путем углового перемещения венца и ступицы тормоза относительно друг друга; сборку ступицы тормоза и венца завершают операцией обжима/сжатия, приводящей к пластической деформации материала таким образом, чтобы указанные пальцы были заключены внутри посадочных мест и одновременно имели возможность перемещения в радиальном направлении при расширении ступицы тормоза.
Другими словами, ступица тормоза устанавливается на венце, обладая плавающей конфигурацией, позволяющей поглощать эффекты расширения вследствие увеличения размера, вызванного нагреванием дискового тормоза.
Согласно еще одному важному признаку изобретения области ограничения перемещения, образованные нижней частью каждой исходной U-образной формой лап, ориентированы в направлении торможения транспортного средства, с тем чтобы максимизировать фиксацию соединения в зависимости от напряжений торможения, с помощью пальцев (13), входящих в указанную нижнюю часть. Таким образом получают лучшую механическую прочность дискового тормоза, что устраняет риски разрушения или отказа.
Преимущества изобретения были подробно изложены выше; особо отмечена новая концепция производства и сборки компонентов дискового тормоза, его способность поглощать эффекты, вызванные расширением из-за нагревания, и ориентация пальцев внутри наиболее компактного корпуса.
Радиальное расширение венца обеспечивается посредством перемещения пальцев внутри посадочных мест, предоставленных на ступице тормоза, и гибкостью лап.