Результат интеллектуальной деятельности: ТОРМОЗ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, В ЧАСТНОСТИ ДИСКОВЫЙ ТОРМОЗ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

2420-536071RU/018

ТОРМОЗ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, В ЧАСТНОСТИ ДИСКОВЫЙ ТОРМОЗ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Изобретение касается тормоза транспортного средства, в частности дискового тормоза транспортного средства, имеющего создающее силу торможения нажимное устройство из силового звена, предпочтительно цилиндра с рабочей жидкостью, и усиливающей давление рычажной системы, и имеющего компенсирующее устройство для компенсации обусловленного износом воздушного зазора тормоза, при этом составными частями компенсирующего устройства являются установленный с возможностью вращения, приводимый в действие с помощью нажимного устройства приводной элемент, установленный с возможностью вращения на той же самой оси компенсирующий элемент и расположенное на пути движения между приводным элементом и компенсирующим элементом передаточное устройство.

Дисковые тормоза транспортных средств часто снабжены компенсирующим устройством для выравнивания износа тормозных накладок и/или износа тормозного диска. Это устройство соответственно увеличивающемуся износу постепенно подстраивает расстояние между тормозными накладками и тормозным диском, и так поддерживает этот так называемый воздушный зазор в конструктивно заданных рамках.

Одно из интегрированных в дисковый тормоз компенсирующих устройств известно из DE 10 2011 051 073 A1. Компенсация осуществляется посредством двух привертываемых друг к другу резьбовых элементов. Винтовое соединение имеет осевой зазор и вместе с тем холостой ход, размер которого определяет компенсацию. Другими элементами компенсирующего устройства являются работающая в зависимости от вращающего момента предохранительная муфта и обгонная муфта. Обгонная муфта работает с цилиндрическими блокировочными элементами, подвижно расположенными в окружном направлении. Они могут в одном направлении вращения набегать на наклонные площадки, вследствие чего в этом направлении вращения возникает блокировка и вместе с тем полная передача вращающего момента. В противоположном направлении эти блокировочные элементы работают на холостом ходу, так что в этом направлении вращения возникает (блокировка?) с только незначительной передачей вращающего момента. Предохранительная муфта расположена пространственно отделенным от обгонной муфты образом, и состоит из шариков, которые, будучи нагружены давлением, сидят в полусферических впадинах в осевой торцевой поверхности компенсирующего элемента. При повышенном моменте сопротивления шарики выходят из впадин.

Для реализации обгонной муфты компенсирующего устройства из WO 97/22814, EP 0 216 008 B1, EP 0 730 107 B1 и DE 102 60 597 B4 известны витые пружины. Это цилиндрические, скрученные в виде спирали пружинные элементы, которые под радиальным предварительным натягом смонтированы на цилиндрических наружных поверхностях двух валов или цилиндрических внутренних поверхностях двух втулок. В одном направлении вращения осуществляется полная, без проскальзывания передача вращающего момента за счет фрикционного замыкания витой пружины, в отличие от чего в противоположном направлении вращения происходит только незначительная передача вращающего момента.

В основе изобретения лежит задача, создать тормоз транспортного средства, снабженный компенсирующим устройством для компенсации обусловленного износом воздушного зазора, у которого компенсация устроена конструктивно просто и обходится небольшим количеством частей.

Для решения этой задачи предлагается тормоз транспортного средства с признаками п.1 формулы изобретения.

У этого тормоза транспортного средства, чтобы постепенно заставлять компенсирующий элемент совершать соответственно одинаково направленные вращательные движения с целью компенсации обусловленного износом воздушного зазора тормоза, служащая передаточным устройством, спиральная витая пружина выполнена таким образом, что вдоль первого участка спирали радиально она оперта исключительно на приводной элемент, а вдоль второго участка спирали радиально исключительно на компенсирующий элемент, при этом одна радиальная опора находится на внутренней стороне, а другая радиальная опора - на наружной стороне витой пружины.

Такая витая пружина объединяет две известных в уровне техники основные конструкции витых пружин, а именно, витую пружину, опертую снаружи на два вала, и опертую изнутри на две втулки. Комбинация двух принципов осуществляется таким образом, что на одном участке спирали витой пружины радиальная опора осуществляется только на внутренней стороне, а на другом участке спирали витой пружины радиальная опора осуществляется только на ее наружной стороне. Это приводит к тому, что на протяжении одного участка спирали вследствие сильного, как бы «активно действующего» фрикционного замыкания осуществляется полная передача вращающего момента, в отличие от чего на другом участке спирали возможна передача только ограниченного по величине вращающего момента, который может также называться моментом холостого хода. Этот лишь незначительный вращающий момент соответствует разъединяющему моменту у предохранительных муфт, которые известны из компенсирующих устройств.

Поэтому витая пружина комбинирует и объединяет функцию обгонной муфты с функцией предохранительной муфты. Иначе, чем у известных компенсирующих устройств для тормозов транспортных средств, для реализации, с одной стороны, обгонной муфты, а с другой стороны, предохранительной муфты не нужны никакие отдельные конструктивные части, так что компенсирующее устройство обходится небольшим количеством конструктивных частей и устроено конструктивно просто.

Одним из вариантов осуществления предлагается, чтобы каждый из двух участков спирали витой пружины распространялся на несколько нитей спирали или, соответственно, оборотов спирали. При этом количество оборотов спирали на двух участках спирали может быть одинаковым или различным. Предпочтительно каждый из двух участков спирали распространяется по меньшей мере на три оборота спирали.

Витая пружина в ненапряженном состоянии может быть цилиндрической с постоянным диаметром по всей своей длине.

Для оптимального использования конструктивного пространства, имеющегося в компенсирующем устройстве, витая пружина в ненапряженном состоянии может быть выполнена ступенчато и состоять из двух соответственно цилиндрических продольных участков. При этом витки пружины на первом продольном участке имеют меньший диаметр и радиальную опору на своей внутренней стороне, в отличие от чего витки пружины на втором продольном участке имеют сравнительно больший диаметр и радиальную опору на своей наружной стороне.

Другим вариантом осуществления предлагается, чтобы составной частью рычажной системы был опертый в корпусе тормоза поворотный рычаг, который через передачу находится в поворотном соединении с приводным элементом. При этой конструкции передача предпочтительно состоит из двух выполненных для взаимного зацепления поводков, при этом один поводок выполнен на поворотном рычаге, на расстоянии от его оси поворота, а другой поводок - на приводном элементе, на расстоянии от его оси.

Для создания холостого хода, в пределах которого компенсирующее устройство еще не работает, передача может иметь в направлении вращения точно установленный зазор.

Ниже примеры осуществления изобретения описываются с помощью чертежей, и указываются другие преимущества. Показано:

фиг.1: продольное сечение дискового тормоза транспортного средства, снабженного компенсирующим устройством, по оси нажатия;

фиг.2: продольное сечение, повернутое по сравнению с фиг.1 на 90°, при этом воспроизведены не все части;

фиг.3a, 3b: на изображении в сечении витая пружина, расположенная между приводным элементом и компенсирующим элементом, в первой ситуации (фиг.3a) и во второй ситуации (фиг.3b);

фиг.4a, 4b: на изображении в сечении в перспективе витая пружина, расположенная между приводным элементом и компенсирующим элементом, в первой ситуации (фиг.4a) и во второй ситуации (фиг.4b);

фиг.5: для второго варианта осуществления дискового тормоза тоже продольное сечение по оси нажатия.

На фиг.1 и 2 в разных продольных сечениях показаны отдельные части дискового тормоза, имеющего интегрированное устройство для компенсации обусловленного износом воздушного зазора тормоза. Такое устройство применяется, в частности, в дисковом тормозе с плавающей скобой для автомобилей промышленного назначения с целью выравнивания износа тормозных накладок, возникающего при движении.

Вместе с другими отдельными частями тормоза транспортного средства компенсирующее устройство расположено в корпусе 1 тормоза, который, напр., является составной частью скобы 6 (фиг.2) тормоза с плавающей скобой. Составной частью дискового тормоза является также только фрагментарно изображенный на фиг.1, соединенный с колесом транспортного средства тормозной диск 2, с которым с каждой из его двух сторон взаимодействует по одной тормозной накладке 3. Тормозная накладка 3 обычно состоит из задней пластины 4 накладки и собственно фрикционной накладки 5.

Нагрузка тормозной накладки 2 тормозным давлением осуществляется с помощью подвижного относительно тормозной накладки плунжера 7, нижний конец 8 которого прилегает к задней пластине 4 накладки. Плунжер 7 находится в предназначенном для передачи полных тормозных сил резьбовом соединении 9 с нажимным элементом 10, установленным в корпусе 1 тормоза с возможностью продольного движения.

На нажимном элементе 10, на обращенной от тормозного диска 2 стороне, оперт поворотный рычаг 15 усиливающей давление рычажной системы. Для этой цели поворотный рычаг 15 оперт с возможностью вращения на оси 16 поворота в корпусе 1 тормоза, и на обращенной от нажимного элемента 10 стороне он снабжен удлиненным плечом 17 рычага. С этим плечом рычага взаимодействует силовое звено тормоза транспортного средства. У дискового тормоза, приводимого в действие сжатым воздухом, это силовое звено представляет собой пневматический цилиндр, предпочтительно мембранный цилиндр. Созданная силовым звеном сила через плечо 17 рычага преобразуется в поворот поворотного рычага 15 вокруг его оси 16 поворота, в результате чего вследствие соотношения рычагов происходит движение подачи нажимного элемента 10. Если не возникает потерь в тормозе, это соответствует силе нажатия или, соответственно, тормозной силе F. Система из силового звена и рычажной системы вместе с нажимным устройством 19 образует тормоз транспортного средства.

Для усиления давления поворотный рычаг 15 на стороне, обращенной к нажимному элементу 10, выполнен в форме эксцентрика, эксцентриковая поверхность которого опирается на желобчатую ответную поверхность на нажимном элементе 10. Предпочтительно поворотный рычаг 15 выполнен по конструкции в виде вилки, которая показана на фиг.1. При этой конструкции сила для приведения в действия и вместе с тем сила F торможения равными частями и по обе стороны от центральной оси A передается на нажимной элемент 10.

Тормоз в незаторможенном положении всегда имеет расстояние между тормозным диском 2 и тормозными накладками 3, чтобы эти части не терлись друг о друга. Это расстояние называется воздушным зазором S. Для выравнивания увеличенного воздушного зазора S, обусловленного износом на двух тормозных накладках 3, тормоз транспортного средства снабжен компенсирующим устройством 20, в варианте осуществления в соответствии с фиг.1 и фиг.2 в значительной степени интегрированное в плунжер 7, который для этой цели на обращенной от тормозного диска стороне снабжен большим гнездовым отверстием 21, а на обращенной к тормозному диску 2 стороне закрыт.

Составными частями компенсирующего устройства 20 являются, в том числе, опертый на ось A и вращаемый под воздействием поворотного рычага 15 приводной элемент 25, опертый с возможностью вращения на ту же самую ось A компенсирующий элемент 26, а также передаточное устройство на пути движения между приводным элементом 25 и компенсирующим элементом 26. В качестве передаточного устройства, посредством которого компенсирующий элемент 26 постепенно вращается, совершая соответственно одинаково направленные вращательные движения, применяется витая пружина 30. Она тоже установлена на оси A.

Компенсирующий элемент 26 зафиксирован от вращения относительно плунжера 7, однако подвижен в осевом направлении. Для этой цели, как это показывает вариант осуществления в соответствии с фиг.1 и фиг.2, плунжер 7 на своей внутренней стороне может быть снабжен продольными пазами 34, в которых, обладая возможностью движения в продольном направлении, установлены отформованные снаружи на компенсирующем элементе 26 выступы или носики 35. Получается не допускающая вращения продольная направляющая компенсирующего элемента 26 относительно плунжера 7. С помощью носиков выравнивается также движение поворота в процессе нажатия резьбовой втулки 7 относительно компенсирующего элемента 26.

Приводной элемент 25 в продольном направлении оси A стационарно установлен в корпусе 1 тормоза и снабжен радиальным плечом 37, которое может соединяться с цапфой 38, расположенной на поворотном рычаге 15. Цапфа 38 находится на расстоянии A1 от оси 16 поворота.

Радиальное плечо 37 и цапфа 38 вместе образуют передачу, посредством которой может осуществляться привод приводного элемента 25 поворотным рычагом 15, хотя поворотный рычаг 15 оперт на ось 16 поворота, которая расположена поперек оси A вращения приводного элемента 25. Поэтому в пределах этой передачи цапфа 38 образует первый поводок 38, а радиальное плечо 37 - второй поводок 37. Вследствие этой конструкции поворот поворотного рычага 15 вокруг оси 16 поворота приводит к вращению приводного элемента 25 вокруг оси A компенсатора. Передача 38, 37 работает с зазором. В пределах этого зазора захват поводком и вместе с тем приведение в действие приводного элемента 25 не осуществляется, потому что воздушный зазор в норме.

С целью получения осевой в целом конструкции как приводной элемент 25, так и компенсирующий элемент 26 сидят на стержне 40, расположенном на оси A. Стержень 40 не проиллюстрированным подробно образом неподвижен в осевом направлении, однако обладает возможностью вращательного движения относительно корпуса 1 тормоза и/или скобы 6 тормоза. Компенсирующий элемент 26 предпочтительно без возможности вращения соединен с центральным стержнем 40. В этом случае приводной элемент 25 с возможностью вращательного движения оперт на стержень 40.

Посредством центрального стержня 40 компенсирующее устройство 20 может полностью возвращаться в свое исходное положение, что обычно осуществляется при замене израсходованных тормозных накладок на новые тормозные накладки.

Витая пружина 30, служащая для передачи вращения между приводным элементом 25 и компенсирующим элементом 26, комбинирует и объединяет в себе функцию обгонной муфты с функцией предохранительной муфты. Поэтому, в отличие от известных компенсирующих устройств, не нужны никакие отдельные конструктивные части для реализации этих двух функций.

Воспроизведенная на фиг.1 и 2, состоящая из одной единственной, сплошной спирали витая пружина 30 выполнена ступенчато и состоит из двух соответственно цилиндрических продольных участков. При этом витки пружины на первом участке 31 спирали, расположенном на фиг.2 справа, имеют меньший диаметр, а на своей внутренней стороне - радиальную опору на приводной элемент 25, в то время как витки пружины на втором участке 32 спирали, расположенном на фиг.2 слева, имеют сравнительно несколько больший диаметр, а на своей наружной стороне - радиальную опору на компенсирующий элемент 26. Предпочтительно, прежде всего, из технологических соображений, толщина витков пружины по всей длине спирали постоянна.

Когда оба конца витой пружины 30 скручиваются в противоположных направлениях, это приводит в одном случае к легкому сокращению диаметра витой пружины, а в другом случае, т.е. при обратном направлении вращения, к легкому увеличению диаметра витой пружины. Эти технические взаимосвязи известны, и они используются в уровне техники при применении витых пружин в качестве обгонной муфты или в качестве предохранительной муфты. При этом витая пружина 30 вдоль одного участка 31 спирали оперта радиально на приводной элемент 25, а вдоль другого участка 32 спирали - радиально на компенсирующий элемент 26. Однако особенность заключается в том, что одна радиальная опора осуществляется исключительно на внутренней стороне, а другая радиальная опора - исключительно на наружной стороне витой пружины 30 или, соответственно, находится там.

Теперь с помощью дополнительных фигур 3a, 3b, 4a и 4b описываются технические подробности витой пружины 30 и их взаимодействие с одной стороны, с приводным элементом 25, а с другой стороны - с компенсирующим элементом 26.

Внутренняя сторона участка 31 спирали образует радиальную опору R1 на цилиндрическую наружную сторону 44 на приводном элементе 25. Наружная сторона 44 в этом случае представляет собой выполненную на приводном элементе 25 цапфу вала или участок вала. В противоположность этому, наружная сторона другого участка 32 спирали образует радиальную опору R2 на цилиндрическую внутреннюю сторону 46 на компенсирующем элементе 26. Эта внутренняя сторона 46 в этом случае представляет собой сверление в компенсирующем элементе 26.

Фиг.3a воспроизводит ситуацию в начале нажатия тормоза, то есть пока увеличенный воздушный зазор S еще не преодолен (фиг.1). Приводной элемент 25 приводится во вращение, только когда уже преодолен воздушный зазор. После прохождения нормального воздушного зазора приводной элемент с помощью поворотного рычага 15 приводится во вращение в направлении d1 вращения, и через первый участок 31 спирали захватывает витую пружину 30. Она передает вращающий момент через второй участок 32 спирали на компенсирующий элемент 26. На другой стороне витой пружины, то есть на участке 32, дополнительно осуществляется передача вращающего момента. В этой ситуации может передаваться максимальный вращающий момент, который не больше, чем момент холостого хода, который в этом случае представляет собой момент перегрузки. Осуществляется компенсация, и компенсируется наступивший к этому времени износ тормоза.

Только пока тормозная накладка 3 еще не прилегает к тормозному диску 2, витая пружина 30 продолжает передавать вращающий момент на компенсирующий элемент.

Однако как только весь воздушный зазор S (фиг.1) стал равен нулю, то есть плунжер 7 через тормозную накладку 3 прижался к тормозному диску 2, компенсирующий элемент 26 вследствие сильно увеличивающегося трения в резьбе 9 больше не может вращаться, что приводит к расширению спирали, и момент холостого хода на первом участке 31 спирали преодолевается. Это расширение приводит, в свою очередь, к проскальзыванию на первом участке 31 спирали, вследствие чего достигается эффект предохранительной муфты.

При отпускании тормоза поворотный рычаг 15 вращает приводной элемент 25 в противоположном направлении d2 вращения. На участке 31 спирали создается вызванный фрикционным замыканием вращающий момент, т.е. витая пружина 30 радиально несколько стягивается. Это стягивание приводит к холостому ходу на другом участке 32 спирали. Возникающий момент холостого хода настолько мал, что он не в состоянии вращать компенсирующий элемент 26. Необходимым условием для этого является, чтобы сдерживающий момент на компенсирующем элементе 26 был выше, чем момент холостого хода. В этом случае сдерживающий момент на компенсирующем элементе 26 создается тарельчатой пружиной 49, которая действует на крепление в скобе 6 тормоза и на центральный стержень 40. Вследствие геометрического замыкания между стержнем 40 и компенсирующим элементом 26 осуществляется передача сдерживающего момента. Предотвращается повторный возврат в состояние скомпенсированного ранее износа.

Обе ситуации еще раз проиллюстрированы на фиг.4a и 4b. При этом в первом направлении вращения, т.е. в случае нажатия или, соответственно, компенсации, M₁ представляет собой момент холостого хода, а M₂ - запирающий момент M₂, устанавливающийся вследствие расширения при R2. M₂ в этом случае больше M₁.

При обратном ходе в соответствии с фиг.4b запирающий момент M₃ значительно больше, чем момент M₄ холостого хода. При R2 спираль несколько стягивается.

Для замены старых тормозных накладок на новые компенсатор должен вручную приводиться в свое исходное положение. Для этого центральный стержень 40 и соединенный с ним компенсирующий элемент 26 вращается в направлении d2 вращения. Вращательное движение не передается на приводной элемент 25, так как участок 32 спирали на радиальной опоре R2 уменьшается и проскальзывает в компенсирующем элементе 26 (холостой ход).

Во втором варианте осуществления в соответствии с фиг.5 эквивалентные конструктивные элементы снабжены теми же ссылочными обозначениями, что и в первом варианте осуществления в соответствии с фиг.1 и 2. Первое отличие от первого варианта осуществления заключается в том, что витая пружина 30 опирается внутри на компенсирующий элемент 26, а снаружи на приводной элемент 25. Для прилегания к двум радиальным опорам R1, R2 витой пружины компенсирующий элемент 26 имеет цилиндрический участок 56 вала, а приводной элемент 25 - цилиндрическое сверление 54.

Отличием от первого варианта осуществления является также, что установленный в этом случае без возможности вращения в корпусе тормоза плунжер 7 находится в резьбовом соединении 9A с компенсирующим элементом 26, который для этого снабжен внутренней резьбой. Компенсирующий элемент 26 для восприятия сил нажатия через осевой подшипник 47 оперт на нажимной элемент 10A. На нажимной элемент 10A, как и в первом варианте осуществления, опирается поворотный рычаг не изображенного здесь подробнее нажимного устройства.

Кроме того, на фиг.5 витая пружина 30 без ступени, т.е. она имеет постоянный внутренний и наружный радиус по всей своей длине.

Через тарельчатые пружины приводной элемент 25, который здесь, как и на фиг.1, снабжен радиальным плечом в качестве поводка 37, с другой стороны оперт на нажимной элемент 10A.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 Корпус тормоза

2 Тормозной диск

3 Тормозная накладка

4 Задняя пластина накладки

5 Фрикционная накладка

6 Скоба тормоза

7 Плунжер

8 Нижний конец

9 Резьбовое соединение

9A Резьбовое соединение

10 Нажимной элемент

10A Нажимной элемент

15 Поворотный рычаг

16 Ось поворота

17 Плечо рычага

19 Нажимное устройство

20 Компенсирующее устройство

21 Гнездовое отверстие

25 Приводной элемент

26 Компенсирующий элемент

30 Витая пружина, передаточное устройство

31 Первый участок спирали

32 Второй участок спирали

34 Продольный паз

35 Выступ

37 Радиальное плечо, второй поводок

38 Цапфа, первый поводок

40 Центральный стержень

41 Приводная шестерня

44 Наружная сторона

46 Внутренняя сторона

47 Осевой подшипник

48 Тарельчатая пружина

49 Тарельчатая пружина

54 Сверление

56 Участок вала

A Ось компенсирующего устройства

A1 Ось

d1 Направление вращения

d2 Направление вращения

F Сила торможения

M1 Момент холостого хода

M2 Запирающий момент

M3 Запирающий момент

M4 Момент холостого хода

R1 Радиальная опора

R2 Радиальная опора

S Воздушный зазор