ДИСКОВЫЙ ТОРМОЗНОЙ МЕХАНИЗМ С ВОЗВРАТНЫМ УСТРОЙСТВОМ И ТОРМОЗНОЙ НАКЛАДКОЙ
DISK BRAKE MECHANISM WITH RESET DEVICE AND BRAKE LINING

Изобретение относится к дисковому тормозному механизму, в частности для автомобиля, в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения. Изобретение относится также к соответствующей тормозной накладке.
Такого рода дисковые тормозные механизмы обычно приводятся в действие посредством сжатого воздуха и оснащены автоматическими механическими устройствами для регулировки износа накладок. Эти устройства для регулировки износа накладок уменьшают ставший слишком большим воздушный зазор.
Моменты остаточного скольжения колесных тормозных механизмов, в частности дисковых тормозных механизмов, в комбинированных автомобилях большой грузоподъемности могут повлечь за собой увеличение расхода топлива до 1%. Кроме того, вследствие постоянного скольжения тормозных накладок имеет место повышенный износ накладок, что увеличивает расходы на техническое обслуживание автомобиля. Причинами этих моментов остаточного скольжения является не полное отведение тормозных накладок от тормозного диска после торможения.
Для предотвращения таких моментов остаточного скольжения необходимо при отпуске тормозного механизма после предшествующего торможения посредством активного возвратного движения тормозных накладок образовать минимальный воздушный зазор между фрикционными поверхностями тормозных накладок и фрикционной поверхностью тормозного диска. Для этого имеются различные методы.
У дисковых тормозных механизмов с неподвижным суппортом, у которых суппорт дискового тормозного механизма и тормозной диск находятся в стационарном положении, достаточно соединить тормозные накладки с воздействующим на соответствующую тормозную накладку управляющим поршнем таким образом, чтобы управляющие поршни при отпуске тормозного механизма отводили тормозные накладки обратно и, таким образом, восстанавливали воздушный зазор между тормозными накладками тормозным диском. При этом у дисковых тормозных механизмов с неподвижным суппортом возможно действенно предотвратить моменты остаточного скольжения.
У дисковых тормозных механизмов с плавающим суппортом, напротив, достаточное отведение тормозных накладок не может быть достигнуто лишь посредством их присоединения с возможностью обратного хода к управляющим поршням или к обратной стороне суппорта, так как суппорт дискового тормозного механизма может свободно перемещаться в направлении своего смещения. Это может привести к тому, что одна из двух тормозных накладок, как правило, тормозная накладка со стороны суппорта еще остается в скользящем контакте с тормозным диском.
Поэтому у дисковых тормозных механизмов с плавающим суппортом принимается во внимание тот факт, что суппорту дискового тормозного механизма в не рабочем положении с помощью расположенных на направляющих зажимных элементов придается некоторое фиксированное положение, вследствие чего становится возможна регулировка воздушного зазора с обеих сторон. Такую ситуацию иллюстрирует DE 102007001213 В4. Такая конструкция является сравнительно дорогостоящей и может быть легко повреждена. В частности, при использовании в приводимых в действие посредством сжатого воздуха дисковых тормозных механизмах для тяжелых грузовых автомобилей это может быть сопряжено с различными воздействиями вследствие допусков конструктивных элементов и деформаций конструктивных элементов, что препятствует использованию данного метода (объемная упругость накладок, состояние износа накладок, деформация суппорта, усилие срабатывания регулировочного устройства, усилие зажима зажимного кольца, усилие возвратной пружины).
DE 2230949 С3 описывает направляющую тормозной колодки для дискового тормозного механизма с тормозной колодкой с укороченной накладкой, у которой воздействие плавающего суппорта и, тем самым, допусков его конструктивных элементов, максимально исключается. При этом тормозная накладка посредством зажимных элементов непосредственно за счет фрикционного замыкания прижимается к направляющим поверхностям стационарного держателя накладок. При приведении тормозного механизма в действие зажимные элементы посредством усилия зажима пластинчатой пружины удерживаются на этих направляющих поверхностях, в то время как тормозная накладка под действием управляющего усилия тормозного механизма может осуществлять ограниченное движение, чтобы войти в достаточный фрикционный контакт с тормозным диском. После приведения в действие тормозного механизма тормозная накладка посредством закрепленной, с одной стороны, на ней, а, с другой стороны, на зажимных элементах, пластинчатой пружины отводится в свое исходное положение и, таким образом, формируется воздушный зазор. При появлении износа накладок и/или тормозного диска пластина держателя накладок при приведении в действие тормозной системы достигает упоров на ограничителях хода зажимных элементов, вследствие чего они под действием управляющего усилия тормозного механизма смещаются против зажимного усилия на соответствующую образовавшемуся износу величину в направлении тормозного диска.
Но и этот кажущийся простым и удобным для использования метод не нашел достойного упоминания применения. Зажимные элементы могут подвергаться загрязнениям и коррозии. При возникающих вибрациях они могут подвергаться сильным нагрузкам через тормозные накладки. К тому же, зажимные элементы за счет глубокой коррозии и блокировки могут оказывать негативное воздействие на работу тормозного механизма. Поэтому для использования в тяжелых грузовых автомобилях этот вариант решения непригоден.
Задача предложенного на рассмотрении изобретения состоит в создании улучшенного дискового тормозного механизма.
Следующей задачей является создание улучшенной тормозной накладки для дискового тормозного механизма.
Задача решается посредством дискового тормозного механизма, охарактеризованного признаками пункта 1 формулы изобретения и посредством тормозной накладки, охарактеризованной признаками пункта 13 формулы изобретения.
Дисковый тормозной механизм в соответствии с изобретением имеет, соответственно, возвратное устройство по меньшей мере для расположенной с обратной стороны тормозной накладки, на функцию отпуска которой не оказывается воздействия со стороны держателя дискового тормозного механизма. Возвратные устройства имеют простую конструкцию и высокую надежность. Помехи в работе возвратных устройств не оказывают воздействия на дисковый тормозной механизм. Дисковый тормозной механизм может приводиться в действие посредством сжатого воздуха, и особенно пригоден для тяжелых грузовых автомобилей, причем предотвращаются моменты остаточного скольжения и излишнего износа тормозных накладок.
Дисковый тормозной механизм в соответствии с изобретением, в частности для автомобиля, содержащий зажимное устройство, перекрывающий тормозной диск суппорт дискового тормозного механизма, в частности плавающий суппорт, в предпочтительном варианте устройство для регулировки износа накладок, держатель дискового тормозного механизма с противолежащими в направлении периферии тормозного диска направляющими поверхностями, между которыми с обеих сторон тормозного диска, соответственно, по меньшей мере одна тормозная накладка с держателем накладки проведена параллельно оси вращения тормозного диска и выполнена с возможностью приведения в действие посредством усилия зажима и, соответственно, возвратное устройство, которое опирает по меньшей мере расположенную с обратной стороны тормозную накладку с держателем накладки о держатель дискового тормозного механизма. Каждое возвратное устройство включает в себя по меньшей мере два возвратных элемента, которые с возможностью смещения параллельно оси вращения тормозного диска установлены на держателе, по меньшей мере расположенной с обратной стороны тормозной накладки.
За счет применения подходящих возвратных элементов можно отказаться от использования других чувствительных к помехам конструктивных элементов, к примеру, зажимных элементов, и количество конструктивных элементов может быть уменьшено.
Другие предпочтительные варианты осуществления представлены в последующих зависимых пунктах формулы изобретения.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения предусмотрено, что возвратные элементы выполнены в виде установленных с возможностью смещения в приемных отверстиях держателя накладок параллельно оси вращения тормозного диска втулок, из которых в направлении тормозного диска выступает, соответственно, выполненная с возможностью осуществления упругого возвратного движения против предварительного заданного усилия возвратная головка, которая выполнена с возможностью опирания на выступающую за пределы направляющих поверхностей в направлении периферии тормозного диска опорную поверхность. За счет опирающейся во втулке возвратной головки возможно легкое отделение тормозной накладки после произведенного торможения.
Приемные отверстия предусмотрены в предпочтительном варианте в сформированных на держателе накладок в наружных в направлении периферии тормозного диска кромочных зонах углублениях, с целью предоставления достаточного конструктивного пространства для возвратной головок и упругих элементов и для обеспечения их опирания даже при сильном износе фрикционных накладок тормозной накладки.
Чтобы удерживать прилегающую к фрикционной поверхности тормозного диска поверхность фрикционной накладки максимально большой, каждая из фрикционных накладок тормозной накладки выполнена по меньшей мере с частично обхватывающими возвратные элементы выемками.
Наружный кожух возвратных элементов осуществлен в предпочтительном варианте в виде зажимной втулки. Это гарантирует, с одной стороны, надежную посадку возвратных элементов в держателе накладок, а, с другой стороны, также необходимую подвижность возвратных элементов в приемных отверстиях держателя накладок.
В альтернативном варианте осуществления изобретения возможно также, что наружный кожух возвратных элементов снабжен рифлением, которое при увеличивающемся износе накладок смещается все дальше по приемным отверстиям держателя накладок от тормозного диска. Этот вариант осуществления изобретения позволяет также получить надежную посадку, а также необходимую подвижность возвратного элемента.
Возвратная головка имеет в предпочтительном варианте прижимную поверхность и входящий перпендикулярно прижимной поверхности в наружный пожух осевого корпуса. Этот осевой корпус в соответствии с вариантом осуществления удерживается подпружиненным в наружном кожухе.
В альтернативном варианте осуществления изобретения осевой корпус опирается по меньшей мере на одну помещенную в наружный кожух пружину, в частности на спиральную или тарельчатую пружину.
Для ограничения смещения возвратной головки в наружный кожух возвратного элемента прижимная поверхность выполнена в предпочтительном варианте с возможностью опирания на обращенный к опорной поверхности торец наружного кожуха.
Чтобы обеспечить как отведение тормозной накладки от тормозного диска, так и регулировку возвратного элемента вследствие износа фрикционной накладки, возвратные элементы вплоть до действующего параллельно оси вращения тормозного диска усилия, которое меньше, чем поданное от зажимного устройства в процессе торможения зажимное усилие, стационарно удерживаются в держателе накладок. Благодаря этому, во время зажима в процессе торможения каждый из возвратных элементов может быть, соответственно, смещен в приемное отверстие держателя накладок в положение, при котором фрикционная накладка прилегает к тормозному диску, а возвратная головка к опорной поверхности держателя накладок. По окончании процесса торможения или зажима тормозного механизма усилие предварительного натяжения возвратной головки действует в наружном кожухе возвратного элемента таким образом, что тормозная накладка отжимается от тормозного диска и тормозная накладка при восстановлении воздушного зазора между тормозной накладкой и тормозным диском отходит в свое исходное положение.
В следующем предпочтительном варианте осуществления изобретения возвратные устройства на различных сторонах тормозного диска имеют различные по величине возвратные усилия. Вследствие этого может иметь место равномерное распределение воздушных зазоров с обеих сторон.
Кроме того, осуществленные в виде втулок возвратные элементы могут быть, к примеру, за счет выбора пружины дополнительно реализованы также с различными характеристиками жесткости. Это позволяет наблюдать тот факт, что возвратный элемент при большем ходе обеспечивает более значительное уменьшение усилия, вследствие чего наблюдается выравнивающее воздушный зазор воздействие.
Соответствующая тормозная накладка дискового тормозного механизма оснащена описанным ранее возвратным устройством.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения поясняются далее более детально на основании приложенных чертежей, на которых представлено следующее:
фиг. 1 - схематичный вид сверху фрагмента варианта осуществления дискового тормозного механизма в соответствии с изобретением,
фиг. 2 - вид в перспективе тормозной накладки с возвратными элементами,
фиг. 3 - тормозная накладка по фиг. 2 с возвратным элементом в разрезе,
фиг. 4 и 5 - различные виды в перспективе опирающегося на держатель дискового тормозного механизма возвратного элемента тормозной накладки,
фиг. 6 - схематичный разрез расположенного в держателе тормозной накладки возвратного элемента с фиг. 5,
фиг. 7 и 8 - схематичные виды других вариантов осуществления возвратного элемента,
фиг. 9-11 - схематичные разрезы опирающегося на держатель дискового тормозного механизма возвратного элемента, который расположен в держателе тормозной накладки, с имеющими различную степень износа фрикционными накладками тормозной накладки.
В последующем описании фигур такие термины, как «вверху», «внизу», «слева», «справа», «впереди», «сзади» и т.д. относятся исключительно к выбранному на соответствующих фигурах в качестве примера изображению и положению дискового тормозного механизма, тормозной накладки, возвратного элемента и проч. Эти термины не следует воспринимать как ограничительные, то есть в различных вариантах осуществления или при зеркально симметричном осуществлении и т.д. эти положения могут изменяться.
На фиг. 1 ссылочной позицией 1 обозначен в целом пример осуществления дискового тормозного механизма в соответствии с изобретением. Дисковый тормозной механизм 1 имеет зажимное устройство, перекрывающий тормозной диск 4 суппорт 3 дискового тормозного механизма, который в предпочтительном варианте осуществлен в виде плавающего суппорта. Дисковый тормозной механизм 1 имеет далее в предпочтительном варианте устройство регулировки износа накладок для регулировки воздушного зазора между тормозным диском 4 и расположенными с обеих сторон тормозного диска 4 тормозными накладками 5, которые, соответственно, имеют держатель накладок и по меньшей мере одну фрикционную накладку 6. Тормозные накладки 5 с возможностью смещения проведены при этом в держателе 2 дискового тормозного механизма, противолежащими направлению периферии тормозного диска 4 направляющими поверхностями 21 параллельно оси вращения тормозного диска 4, и выполнены с возможностью приведения в действие посредством зажимного усилия. Дисковый тормозной механизм 1 может быть осуществлен, к примеру, в виде приводимого в действие посредством сжатого воздуха дискового тормозного механизма 1.
Каждая из тормозных накладок 5 выполнена с возможностью реверсивного смещения между направляющими поверхностями 21 держателя 2 дискового тормозного механизма параллельно оси вращения тормозного диска 4. Продольное направление держателя 7 накладок проходит по касательной к тормозному диску 4. Перпендикулярно этому продольному направлению держатель 7 накладки проходит в радиальном направлении тормозного диска 4.
Фрикционная поверхность тормозного диска 4 противолежит фрикционной поверхности тормозной накладки 5. Расстояние между тормозной накладкой 5 или между тормозными накладками 5 и тормозным диском 4 обозначается при этом как воздушный зазор. В процессе торможения при приведении в действие дискового тормозного механизма 1 сначала перекрывается воздушный зазор посредством того, что тормозная накладка 5 из исходного положения прижимается к тормозному диску 4 в направлении подачи, в котором действует и зажимное усилие Z. Воздушный зазор увеличивается при этом вследствие износа фрикционных накладок 6 тормозных накладок 5, а также тормозного диска 4.
Как только при зажиме дискового тормозного механизма воздушный зазор перекрывается, дальнейший зажим посредством прижима тормозных накладок к тормозному диску 4 инициирует процесс торможения.
Когда зажимное устройство отпускается, то возвратное устройство обеспечивает возврат тормозных накладок 5 из зажатого положения в отпущенное положение для того, чтобы снова восстановить воздушный зазор между тормозными накладками 5 и тормозным диском 4. Регулировка тормозных накладок 5, вследствие износа, для настройки воздушного зазора на заранее заданное значение осуществляется, к примеру, посредством регулировочного устройства, которое в данном случае детально не поясняется.
Возвратное устройство, которое опирает по меньшей мере расположенную на обратной стороне тормозную накладку 5 с держателем 7 накладки на держатель 2 дискового тормозного механизма, включает в себя по меньшей мере два возвратных элемента, которые с возможностью смещения параллельно оси вращения тормозного диска 4 установлены на держателе 7, по меньшей мере расположенной на обратной стороне тормозной накладки.
В предпочтительном варианте и тормозная накладка 5 со стороны зажима оснащена двумя или более возвратными элементами. Тормозная накладка 5 со стороны зажима может, однако, также посредством присоединения к упорам зажимного устройства отделяться от тормозного диска 4 при отпуске дискового тормозного механизма 1.
Как представлено на фиг. 2-8, возвратные элементы 9, 9ʹ, 9" выполнены в виде установленных с возможностью смещения в приемных отверстиях 72 держателя 7 накладок параллельно оси вращения тормозного диска 4 втулок, из которых в направлении тормозного диска 4 выступает, соответственно, выполненная с возможностью осуществления упругого возвратного движения против заранее заданного усилия возвратная головка 94, 94", которая выполнена с возможностью опирания на выступающую за пределы направляющих поверхностей 21 в направлении периферии тормозного диска 4 опорную поверхность 22.
На фиг. 2-6 представлен при этом первый вариант осуществления возвратных элементов 9, в то время как фиг. 7 и 8 демонстрируют, соответственно, альтернативные варианты осуществления такого возвратного элемента 9ʹ, 9".
Со ссылкой на варианты осуществления в соответствии с фиг. 2-6 и 9-11, предусмотрены формирующие приемные отверстия 72 в держателе 7 накладок в наружных в направлении периферии тормозного диска 4 кромочных зонах углубления 71, предпочтительно, в форме изгибов. Эти углубления 71 выполнены при этом в направлении от фрикционной накладки 6, чтобы и при практически полностью изношенных фрикционных накладках 6 иметь возможность осуществить необходимый для отжима тормозной накладки ход.
Фрикционные накладки 6 осуществлены в предпочтительном варианте по меньшей мере с частично обхватывающими возвратные элементы 9 пазами 61, чтобы, несмотря на наличие встроенных возвратных элементов 9, получить максимально большую фрикционную поверхность.
Как показано на фиг. 4-6, наружный кожух 91 возвратных элементов 9 осуществлен в предпочтительном варианте в виде зажимной втулки, которая, с одной стороны, установлена в держателе 7 накладок настолько прочно, чтобы без смещения отжимать тормозную накладку 5 от тормозного диска 4, и одновременно, однако, за счет воздействия более значительных аксиальных усилий, которые оказываются со стороны зажимного устройства в процессе зажима, обычно более 500 Н, может смещаться в приемном отверстии 72 держателя 7 накладок.
Вместо варианта осуществления в виде зажимной втулки, возможно также снабдить наружный кожух 91 возвратного элемента 9 рифлением, которое при увеличивающемся износе накладок относительно держателя 7 накладок может перемещаться в приемном отверстии 72.
Возвратный элемент 9 имеет прижимную поверхность 96, а также входящий перпендикулярно прижимной поверхности 96 в наружный кожух 91 осевой корпус 97, который в представленных на фиг. 4-6 вариантах осуществления опирается по меньшей мере на одну расположенную в наружном кожухе 91 пружину 93, в частности на спиральную пружину, либо на одну или несколько тарельчатых пружин.
Осевой корпус 97 имеет в предпочтительном варианте выемку или паз 98 для приема уплотнения 95, к примеру, в форме кольца круглого сечения, которое или которые в направлении наружу опираются на обхватывающий осевой корпус 97 элемент 92 втулки, который в зоне ниже перпендикулярной осевому корпусу 97 прижимной поверхности 96 снабжен накаткой, причем верхний конец элемента 92 втулки изогнут параллельно прижимной поверхности 96 и опирается на обращенный к прижимной поверхности 96 торец наружного кожуха 91.
В представленном на фиг. 8 альтернативном варианте осуществления возвратного элемента 9" возвратный корпус 94" удерживается в наружном кожухе 91" посредством пружин. В данном случае за счет прижима прижимной поверхности 96" к опорной поверхности 22 держателя накладок осуществляется удлинение пружины 95", которая после осуществления процесса торможения отжимает тормозную накладку посредством отведения опорной поверхности 96" от наружного кожуха 91", которая достаточно прочно закреплена на держателе накладок, от тормозного диска 4, причем пружина 95" снова возвращается в свое представленное на фиг.8 исходное положение. Предварительное натяжение этой пружины 95" достигается посредством того, что она закрепляется на противолежащем прижимной поверхности 96" торце наружного кожуха 91" на контрпластине 93".
Общим для обоих вариантов осуществления является то, что прижимная поверхность 96, 96" выполнена с возможностью опирания на обращенный к опорной поверхности 22 торец наружного кожуха 91, 91" и, таким образом, во время процесса зажима прижимная поверхность 96, 96" сначала прижимается к обращенному к опорной поверхности 22 торцу наружного кожуха 91, 91" и при усиливающемся износе накладок, который представлен на фиг. 9-11, возвратные элементы 9, 9ʹ, 9" все более входят в приемное отверстие 72 держателя 7 накладок. Эта «автоматическая регулировка износа» возвратных элементов 9, 9ʹ, 9" достигается, в частности, посредством того, что возвратные элементы 9, 9ʹ, 9" вплоть до действующего параллельно оси вращения тормозного диска 4 усилия, которое меньше, чем поданное от зажимного устройства в процессе торможения зажимное усилие Ζ, стационарно удерживаются в держателе 7 накладок и, таким образом, лишь при усилии, которое вследствие зажима воздействует на возвратные элементы, эти возвратные элементы 9, 9ʹ, 9" могут смещаться в приемных отверстиях 72 относительно держателя 7 накладок.
В варианте осуществления, в котором возвратные устройства предусмотрены как в тормозной накладке с обратной стороны, так и в тормозной накладке 5 со стороны зажима, при определенных условиях предпочтительным является, если в возвратных устройствах на различных сторонах тормозного диска 4 имеют место различные по величине возвратные усилия.
Это относится, в частности, к той ситуации, когда тормозные накладки 5 со стороны зажима подсоединены к зажимному устройству и при отпуске зажимного устройства тормозные накладки отводятся от тормозного диска 4. Возвратные элементы тормозных накладок со стороны реакции смещают в данном случае предпочтительно весь суппорт и, поэтому, должны преодолеть усилие смещения суппорта дискового тормозного механизма, которое возникает в системе управления суппорта дискового тормозного механизма.
Описанные выше примеры осуществления не ограничивают изобретение, а напротив, возможна модификация изобретения в рамках приложенной формулы изобретения.