ФРИКЦИОННАЯ НАКЛАДКА СО СТАЛЬНОЙ ПРОВОЛОЧНОЙ ПРУЖИННОЙ СКОБОЙ
FRICTION LINING WITH A STEEL WIRE BOW SPRING

Настоящее изобретение касается фрикционной накладки со стальной проволочной пружинной скобой, пружинные плечи которой служат упругой в радиальном направлении опорой фрикционной накладки на мостик корпуса тормозного суппорта, причем пружина закреплена на тыльной пластине фрикционной накладки, и причем тыльная пластина также имеет гнездо для датчика износа фрикционной накладки для регистрации износа в дисковом тормозе с укороченной накладкой, в соответствии с признаками ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Из немецкой заявки на патент DE 10019654 А1 известен дисковый тормоз с тормозным суппортом, который охватывает тормозной диск в направлении по радиусу изнутри наружу и имеет датчик износа фрикционной накладки, а также витую из проволоки фасонную пружину для подпружинивания тормозной накладки в радиальном направлении. При этом фасонная пружина опирается на суппорт таким образом, что фрикционная накладка удерживается в положении отжатой внутрь в радиальном направлении. Фасонная пружина расположена в радиальном направлении выше фрикционной накладки, занимает сравнительно много места, уменьшает используемый диаметр тормозного диска и также препятствует монтажу датчика износа фрикционной накладки в центральном положении, обращенным внутрь в радиальном направлении. Это считается недостатком, поскольку эта конструкция усложняет как монтаж, так и техобслуживание. Уменьшается максимальный пригодный к использованию диаметр тормозного диска. Кроме того, расположение известной фасонной пружины неблагоприятно с точки зрения коррозии.
Далее, известны фрикционные накладки с радиальным подпружиниванием, у которых поломка одного пружинного плеча ведет к тому, что функция подпружинивания утрачивается.
Поэтому задача настоящего изобретения заключается в устранении недостатков уровня техники, предложении компактного (экономящего место) подпружинивания для современной дисковой тормозной системы, которая также позволяет простым и компактным образом осуществить интеграцию с датчиком износа фрикционной накладки, и дополнительном получении возможности облегченного монтажа компонентов.
Эту задачу решают посредством уплотненной конструкции в соответствии с признаками отличительной части пункта 1 формулы изобретения, характеризующейся многократно меняющимся направлением завивки в пространстве стальной проволочной пружинной скобы, для чего стальная проволочная пружинная скоба выполнена асимметричной по меньшей мере относительно одной воображаемой продольной оси и симметричной относительно по меньшей мере одной воображаемой поперечной оси, расположенной с поворотом на 90° относительно продольной оси, причем стальная проволочная пружинная скоба имеет центральную U-образную скобу для опоры на тыльную пластину и для размещения датчика износа фрикционной накладки, причем U-образная скоба выполнена открытой сверху таким образом, что датчик износа фрикционной накладки размещен с интеграцией в центральной U-образной скобе, и причем предусмотрено, что U-образная скоба в основном больше, чем датчик износа фрикционной накладки, так что датчик износа фрикционной накладки может монтироваться в радиальном направлении в гнезде тыльной пластины.
Особое преимущество изобретения состоит в том, что правильный монтаж задействованных компонентов в верном положении друг на друге получается в определенном смысле автоматически, поскольку монтаж в неправильном положении исключен конструкцией.
По сути своей изобретение основывается на той основной мысли, что указанную стальную проволочную пружину вводят как бы в качестве соединительного промежуточного звена или мостика между тыльной пластиной и датчиком износа фрикционной накладки, а также закрепляют на тыльной пластине, причем проволочная пружина подобно тыльной пластине имеет гнездо для датчика износа фрикционной накладки. Дополнительное преимущество изобретения состоит в том, что фрикционную накладку, пружину и датчик износа фрикционной накладки можно особо выгодным и тем не менее согласованным с изготовителями соответствующих компонентов образом подготовить и без ошибок подать на монтаж в системе.
Отдельные крепежные средства, как то, в частности: штифты, заклепки или винты, между пружиной, тыльной пластиной и датчиком, не требуются и не оказывают эффекта, поскольку средства для реализации функции удержания интегрированы в конкретные задействованные компоненты. Благодаря пространственной интеграции (в частности, взаимному пространственному перекрыванию задействованных компонентов в радиальном направлении) предложена особо экономичная в пространственном отношении (компактная) конструкция, благодаря которой изобретение дает возможность предусматривать в тормозной системе тормозные диски особо крупного диаметра. В этом контексте направление монтажа для датчика износа, а также направление монтажа для проволочной пружины относительно тыльной пластины в каждом случае ориентированы единообразно в радиальном направлении относительно тыльной пластины. Даже в случае поломки одного из пружинных плеч стальной проволочной пружинной скобы по каким-либо причинам, другое пружинное плечо продолжит оказывать желательное подпружинивающее действие (избыточное подпружинивание).
Особо простую и удобную для автоматизации деформацию изгибом стальной проволочной пружинной скобы при прочной опоре на тыльную пластину получают, если предусмотреть центральную упругую U-образную скобу с U-образным дном (низом) и отходящими от него плечами U-образной скобы, причем на каждой U-образной скобе предусмотреть по одному упругому пружинному плечу для пружинящего (подрессоренного) в радиальном направлении наложения на мостик корпуса.
Долговечность эластичной функции стальной проволочной пружинной скобы дополнительно улучшают, добавив к каждому пружинному плечу стальной проволочной скобы собственный виток пружины, и причем направление завивки витков пружины предусматривают в каждом случае отличным друг от друга, то есть противоположным.
Для распределения концентрации напряжений предусмотрено, чтобы в каждом случае между витком пружины и U-образным плечом у стальной проволочной скобы имелось S-образное искривление. Опора стальной проволочной пружинной скобы дополнительно улучшается, если S-образное искривление по меньшей мере частично прижато к искривленному посадочному месту тыльной пластины (облегает его) либо же опирается на посадочное место.
Выгодно, что направленный по оси шаг витков пружины имеет такой размер, что соседние участки витков предусмотрены на некотором расстоянии друг от друга в осевом направлении и без прилегания друг к другу. Тыльную пластину можно оснастить посадочными местами для размещения витков пружины, которые расположены сбоку от гнезда для датчика износа фрикционной накладки. В области этих посадочных мест тыльная пластина выполнена с толщиной, которая имеет незначительно больший размер, чем расстояние между соседними участками витков в осевом направлении. Это дает в определенной мере возможность натягивать стальную проволочную пружинную скобу на посадочные места тыльной пластины с учетом упругости ее витков, то есть осуществлять разъемное соединение.
Для экономии места рекомендуется, чтобы размер шага витков пружины был ограничен таким образом, чтобы пружинная скоба (при взгляде в осевом направлении) не выступала за тыльную пластину по толщине. Следовательно, гарантированно исключается полное истирание (износ) стальной проволочной пружинной скобы даже при полностью стертом фрикционном материале.
Пружинная скоба имеет как бы находящуюся на нескольких "уровнях" со сдвигом в осевом направлении конструкцию. Для этого каждая U-образная скоба, в принципе, плоская, граничит с тыльной стороной тыльной пластины, не несущей фрикционную накладку. Пружинные плечи, напротив, размещены в той области тыльной пластины, которая граничит с основной массой фрикционной накладки. Каждый виток проходит с некоторым шагом в осевом направлении, натянут на соответствующее посадочное место тыльной пластины и в каждом случае соединяет S-образное искривление в каждом случае с одним пружинным плечом. Для улучшения опоры каждое посадочное место можно приспособить к участкам стальной проволочной пружинной скобы с выпуклой или вогнутой формой.
Прочие подробности изобретения следуют из приведенного ниже описания на основании чертежа.
Дисковый тормоз с укороченной накладкой для автомобилей, в принципе, включает в себя не изображенный на рисунке суппорт, в частности плавающую скобу по меньшей мере с одним активатором (поршнем), который непосредственно прижимает фрикционную накладку к тормозному диску. Соответственно, в состав каждой фрикционной накладки входят тыльная пластина 2 и изнашиваемый фрикционный материал 3. Для опосредованного задействования второй фрикционной накладки, расположенной с другой стороны скобы (со стороны ее "пальца"), служат реактивные усилия, так как плавающая скоба размещается неподвижно в направлении вращения диска, но с возможностью сдвига параллельно оси вращения колеса, относительно держателя, жестко закрепленного в транспортном средстве. В держателе размещаются тормозные накладки 1, 1b без возможности вращения, но с возможностью сдвига в осевом направлении. Другая возможная конструкция дискового тормозного механизма - это тормозной механизм с неподвижной скобой, в котором на обе тормозные накладки непосредственно воздействуют по меньшей мере два отдельных активатора, и причем тормозная скоба размещается неподвижно относительно транспортного средства. В принципе, общее у обоих типов тормозных скоб то, что в каждом случае обе фрикционные накладки 1 упруго подпружинены (предварительно напряжены) в радиальном направлении R во избежание стука, возникающего из-за вибрации. При этом подпружинивание в радиальном направлении в каждом случае можно размещать между тормозной скобой - в частности мостиком корпуса - и фрикционной накладкой 1, 1b таким образом, чтобы фрикционная накладка 1, 1b всегда упруго прилегала к расположенной в радиальном направлении внутри подложке в шахте корпуса или же, упруго прилегала в радиальном направлении к соответствующей системе удержания и направления в соответствующем держателе. В принципе, однако, возможно также оснастить стальной проволочной пружинной скобой согласно изобретению только одну из фрикционных накладок 1, чтобы подпружинивать другую фрикционную накладку другими средствами.
Для этой цели стальная проволочная пружинная скоба 4 согласно изобретению имеет два избыточных, по существу отогнутых в диаметрально противоположных друг другу направлениях и свободно свисающих с одной стороны пружинных плеча 5, 6 для подпружиненного в радиальном направлении прилегания к мостику корпуса тормозной скобы. Перед каждым из пружинных плеч 5, 6 располагается собственный винтообразный, а также выполненный с предварительно заданным шагом Р виток пружины 7, 8, который выполняет приблизительно по меньшей мере один полный виток пружины и обеспечивает необходимую эластичную податливость (упругость). Это размещение двух отдельных пружинных витков 7, 8, предусмотренных рядом друг с другом, экономит место в радиальном направлении, поскольку потребность в конструктивном пространстве для витка, диаметр которого можно выполнить сравнительно малым, уменьшается по сравнению с одним единственным витком, имеющим сравнительно большой размер.
Также экономии конструктивного пространства способствует то, что по меньшей мере большая часть размещенных друг рядом с другом витков пружины 7, 8 одновременно размещается рядом с упором 9 тыльной пластины 2, который располагается выше фрикционного материала 3. Это уплотнение (компактизация) благоприятна для мощных тормозных систем с большими диаметрами тормозных дисков. Также возможно исполнение с дополнительными витками пружин или их частями. В предпочтительной форме исполнения (Фиг. 1) виток пружины 7, примыкающий к U-образной скобе 15 слева, закручен по часовой стрелке вправо, в то время как примыкающий к U-образной скобе 15 справа виток пружины 8 характеризуется направлением закручивания против часовой стрелки влево. В этих формах исполнения изобретения направление вращения витков пружины 7, 8 относительно нагрузки таково, что направленная через пружинные плечи 5, 6 нагрузка на изгиб при эксплуатации ведет к разгибанию витков пружины 7, 8, то есть нагрузка на пружину идет в направлении против направления вращения витков пружины 7, 8 и пружинные части прижимаются с упором в образовавшееся посадочное место 13, 14. Таким образом, виток пружины 7, 8 при эксплуатации разгибается, иными словами, расширяется. Это дает возможность эластичной по радиусу свободой деформации пружинных плеч 5, 6 в радиальном направлении при одновременно малой потребности в конструктивном пространстве для стальной проволочной пружинной скобы, а также улучшенной опоре для пружин. Хотя выше речь шла об U-образной скобе, имеется принципиальная возможность видоизменять эту форму и выполнить ее в соответствии с потребностями.
В первой форме исполнения (см. Фиг. 2) предусмотрено, что каждое пружинное плечо 5, 6 ответвляется относительно центра витка 10, 11 не сверху в радиальном направлении (в положении "на 12 часов"), а снизу в радиальном направлении (в положении "на 6 часов"). Обусловленная эксплуатацией и направленная по радиусу эластичная деформация с разгибанием витков пружины 7, 8 усиливает прилегание в радиальном направлении U-образных плеч 17, 18, а также гнезда 12 (для датчика) к тыльной пластине 2.
Дополнительно виток пружины 7, 8 может служить для характеризующегося упругим зажимом, а также разъемного прикрепления стальной проволочной пружинной скобы 4 к участку крепления тыльной пластины 2. В этих целях особенный винтообразный шаг Р пружинного витка 7, 8 открывает щелевидное отверстие для размещения упора 9. Это создает возможность надвигать стальную проволочную пружинную скобу 4 в радиальном направлении на имеющий форму пластины упор 9/посадочное место тыльной пластины 2 с эластичной деформацией участков витков пружины таким образом, чтобы участки каждого витка пружины 7, 8 упруго зажимали между собой упор 9/посадочное место 13, 14. Для этого предусмотрено упругое зажимное действие участков витков (закрутки) в основном в осевом направлении, то есть параллельно оси вращения тормозного диска. То есть каждый из витков пружины 7, 8 может играть двойную роль, когда возможна функция крепления/удержания, а в то же время данным конкретным плечом пружины 5, 6 обеспечивается необходимая упругость в радиальном направлении.
Другая форма исполнения стальной проволочной пружинной скобы 4 (Фиг. 9) дает возможность изготавливать расположенный слева от плеча U-образной скобы 17 виток пружины 7 - при взгляде от U-образной скобы 15 против часовой стрелки, то есть с направлением вращения влево. Соответственно, виток пружины 8, расположенный справа от плеча U-образной скобы 18, предусматривается с закруткой вправо. Эта конструкция дает возможность того, чтобы пружинная скоба примыкала к витку в положении "12 часов", и при этом витки пружины при эластичной нагрузке на плечи пружины 5, 6 как бы "сгибались" (работали на сгибание, а не на разгибание). При этом большая часть витка пружины 7, 8 располагается на стороне фрикционного материала 3.
Тыльная пластина 2, в принципе, характеризуется номинально предварительно заданной толщиной металлического листа (номинальной толщиной листа); при этом, в частности, в области направленных по касательной и подобных молоткам выступов 20, 21 тыльной пластины 2 толщину можно изменять формовкой, увеличивать, чтобы благодаря увеличению толщины в несколько раз по сравнению с номинальной (а также путем силового упрочнения) добиться повышенной прочности. Для улучшения монтажа стальной проволочной пружинной скобы 4 на тыльной пластине 2, однако, имеет смысл, чтобы каждый упор 9, 9а / каждое посадочное место 13, 14 характеризовалось частично уменьшенной, т.е. истонченной, толщиной по сравнению с толщиной листа D, то есть было бы истончено. В принципе, возможно также оснастить каждое посадочное место 13, 14 дополнительными средствами, как, например, заходными фасками для упрощения монтажа, и/или дополнительными средствами фиксации или удержания, которые позволяют избежать нежелательных движений, разъединяющих стальную проволочную пружинную скобу 4 и тыльную пластину 2. Для этого на упорах могут быть клиновидные выступы, поднутрения и/или другие элементы профиля, а также их комбинации на поверхности удерживающего выступа.
При виде сбоку (Фиг. 6) стальная проволочная пружинная скоба 4 симметрична относительно воображаемой вертикальной оси в радиальном направлении. Вид сверху (Фиг. 5) на стальную проволочную пружинную скобу 4 показывает, что сбоку она в основном не выступает за толщину листа D тыльной пластины 2 и выполнена асимметричной относительно продольной оси L. Уплотненная по оси конструкция гарантирует, что какой-либо контакт или какое-либо трение между стальной проволочной пружинной скобой 4 и тормозным диском или тормозным поршнем возникнуть не могут. Кроме того, эта выполненная асимметрично изогнутой стальная проволочная пружинная скоба 4 вместе с подогнанным соответственно ей асимметричным гнездом на тыльной пластине 2 обязательно создает возможность монтажа в правильном положении с избеганием ошибок, как ниже поясняется на примере плеча U-образной скобы 17, 18.
В случае тыльных пластин 2, выполненных с двойным выгибом на выступах 20, 21, точки наложения пружинных плеч 5, 6 для эластичного прилегания к мостику корпуса расположены так, что имеет место центрованное и соосное размещение в держателе тормоза с соответствующей опорой и наложением тыльной пластины 2. В результате получают то преимущество, что создается возможность идеального предварительного зажима без опрокидывающего момента, направленного радиально и воздействующего на фрикционные накладки 1. Иными словами, избегают тенденции к опрокидыванию (наклону) и износу под углом (скашиванию).
Центральный срединный участок (U-образная скоба 15) стальной проволочной пружинной скобы 4 выполнен открытым наружу в радиальном направлении и в основном изогнутым U-образно. В состав U-образной скобы 15 входят низ U-образной скобы 16 и плечи U-образной скобы 17, 18, которые соединяют друг с другом (на предварительно заданном расстоянии) оба противоположно направленных пружинных плеча 5, 6 вместе с пружинными витками 7, 8. Важное преимущество этой стальной проволочной пружинной скобы 4 состоит в том, что ее можно закрепить на фрикционной накладке 1 до монтажа датчика износа фрикционной накладки, так что последующему монтажу датчика ничего не препятствует. Дело в том, что конкретная форма плеч U-образной скобы 17, 18 стальной проволочной пружинной скобы 4 в самом широком смысле повторяет наружные очертания корпуса данного конкретного датчика износа фрикционной накладки 19, так что его можно надежно разместить в ней и без осложнений вдвинуть в вырез для него на тыльной пластине 2, в том числе в радиальном направлении, без необходимости удалять или деформировать стальную проволочную пружинную скобу 4. Вместе с особенным образом сформированным контуром плеч U-образной скобы 17, 18 стальной проволочной пружинной скобы 4 это дает возможность монтировать датчик износа фрикционной накладки 19 в правильном положении, согласованно с наружным контуром соответствующего корпуса датчика износа фрикционной накладки 19. Асимметричное (при виде сверху) расположение плеч U-образной скобы 17, 18 вместе с соответствующим гнездом на тыльной пластине 2 дает возможность монтировать так, чтобы исключить ошибки. Действительно, формирование пары из фрикционной накладки 1 и стальной проволочной пружинной скобы 4 в неверном положении надежно исключается конструктивно, то есть автоматически.
Стальная проволочная пружинная скоба 4 может опираться на гнездо 12 / посадочное место тыльной пластины 2, выполненной как ответная (сопрягаемая) деталь, в отдельных точках или на значительной поверхности по радиусам. Для этого стальная проволочная пружинная скоба 4 имеет по меньшей мере три радиуса изгиба, которым для передачи усилия поставлены в соответствие надлежащие сопрягаемые части в гнезде 12. Эластичная деформация пружинных плеч 5, 6 в радиальном направлении R дает возможность вынужденной фиксации в гнезде 12 с силовым замыканием. В усовершенствованном варианте изобретения можно предусмотреть, чтобы на тыльной пластине 2 посадочное место 13, 14 имело углубленное гнездо для плеча U-образной скобы 17, 18 с поднутрением. Если плечи U-образной скобы 17, 18 направлены антипараллельно друг другу, для чего имеет место эластичный перегиб обоих плеч U-образной скобы 17, 18 в касательном направлении Т в форме буквы "омега", то благодаря этому можно сформировать дополнительное удерживающее действие, противостоящее нежелательному вытяжению стальной проволочной пружинной скобы 4. Предпочтительная форма исполнения, представленная на фигуре, демонстрирует, что посадочное место 13, 14 на обращенной от фрикционной накладки тыльной стороне В тыльной пластины 2 на участке K1 выполнено выпуклым, чтобы поддерживать S-образное искривление стальной проволочной пружинной скобы 4. Напротив, изгибы витков пружины 7, 8 на обращенной к фрикционной накладке передней стороне F тыльной пластины 2 на участке K2 посадочных мест 13, 14 вставлены в вогнутые формы.
Согласно изобретению появляется возможность создать комплектующий конструктивный узел, включающий в себя фрикционную накладку 1 с подпружиниванием в радиальном направлении, включая дополнительную функцию, для чего одновременно предусмотрен последующий упрощенный, сориентированный по радиусу и свободный от ошибок монтаж датчика износа 19. Это упрощает логистику и монтаж для предприятий - поставщиков комплектующих, автомобилестроителей, рынка изнашивающихся деталей, а также для техобслуживания автомобилей.
U-образная скоба с плечами U-образной скобы 17, 18 дает возможность прочного, плоскостного крепления и прилегания в целях опоры стальной проволочной пружинной скобы 4 на тыльную пластину 2 без перекосов относительно различных осей координат.
Подразумевается, что в тыльной пластине 2 имеются соответствующим образом подогнанные гнезда 12, а также упоры 9, 9а, /посадочные места 13, 14, участки крепления для размещения датчика износа фрикционной накладки 19 и стальной проволочной пружинной скобы 4. К ним, в частности, относятся соответствующим образом вырезанное по толщине металлического листа гнездо 12 для U-образной скобы 15 с плечами U-образной скобы 17, 18. Также следует рекомендовать посадочные места 13, 14 для витков пружины 7, 8, предусмотрев по необходимости уменьшение толщины посадочных мест. Эти посадочные места 13, 14 по меньшей мере частично представляют собой составную часть упоров 9, 9а, которые выступают за контур фрикционного материала в радиальном направлении наружу.
Необходимо добавить, что для витков пружины 7, 8, само собой разумеется, обеспечено достаточно свободного пространства в области посадочных мест, чтобы упругая деформация пружинных плеч 5, 6 проходила без затруднений.
Список позиций на чертеже
1
Фрикционная накладка
2
Тыльная пластина
3
Фрикционный материал
4
Стальная проволочная пружинная скоба
5
Пружинное плечо
6
Пружинное плечо
7
Виток пружины
8
Виток пружины
9,9а
Упор
10
Центр витка
11
Центр витка
12
Гнездо
13
Посадочное место
14
Посадочное место
15
U-образная скоба
16
Низ U-образной части
17
Плечо U-образной скобы
18
Плечо U-образной скобы
19
Датчик износа (фрикционной накладки)
20
Выступ
21
Выступ
S,S'
Искривление
Р
Шаг
D
Толщина листа
L
Продольная ось
Q
Поперечная ось
Ах
Осевое направление (параллельно оси вращения тормозного диска)
R
Радиальное направление
Т
Тангенциальное (касательное) направление
K1
Участок
K2
Участок
F
Передняя сторона (со стороны фрикционной накладки)
В
Тыльная сторона (обращенная от фрикционной накладки)