Дисковый тормоз с суппортом транспортного средства, в частности автомобиля промышленного назначения, и прижимной пружинный элемент такого тормоза

Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения. Дисковый тормоз включает ось вращения, тормозной диск, суппорт тормоза, опору тормоза, элемент передачи усилия, который направляется и поддерживается в шахте суппорта тормоза или опоры тормоза, прижимной пружинный элемент для прижатия элемента передачи усилия и удерживаемое и поддерживаемое на суппорте фиксирующим устройством прижимное устройство. Прижимное устройство создает предварительное напряжение в прижимном пружинном элементе в радиальном направлении относительно устройства передачи усилия и создает предварительное напряжение в прижимном пружинном элементе тангенциально в направлении вращения относительно устройства передачи усилия при движении вперед. Прижимной пружинный элемент имеет две одинаковые пружинные полки и расположенную между ними трапецеидальную среднюю область, которая выступает в радиальном направлении вовнутрь, причем обе полки трапецеидальной области в ненапряженном состоянии в каждом случае образуют с дном угол. Достигается улучшение технических характеристик тормоза. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 20 ил.

 

Изобретение относится к дисковому тормозу с суппортом транспортного средства, в частности автомобиля промышленного назначения, включающему в себя имеющий ось вращения тормозной диск, суппорт тормоза, опору тормоза, элемент передачи усилия, как например держатель накладки и/или прижимную пластину, который направляется и поддерживается в шахте суппорта тормоза или опоры тормоза, прижимной пружинный элемент для прижатия элемента передачи усилия и удерживаемое и поддерживаемое на суппорте фиксирующим устройством прижимное устройство, которое создает предварительное напряжение в прижимном пружинном элементе в радиальном направлении относительно устройства передачи усилия, и которое создает предварительное напряжение в прижимном пружинном элементе в тангенциальном направлении вращения относительно устройства передачи усилия при движении вперед, причем фиксирующее устройство имеет расположенную параллельно к оси вращения среднюю линию.

Тормоза упомянутого вначале типа известны, например из EP 694 707 B3. Характерным для тормозов согласно уровню техники является осевое смещение прижимной скобы вдоль эксцентричного расположения с геометрическим замыканием в суппорте тормоза, для того чтобы при помощи зацепления с геометрическим замыканием с имеющими для этого специальную форму прижимными пружинными элементами оказывать на тормозные накладки наряду с радиальным также и тангенциальное предварительное напряжение.

Основной принцип радиального и тангенциального предварительного напряжения хорошо себя зарекомендовал и его следует придерживаться. Тем не менее, согласно изобретению производятся конструктивные и функциональные изменения в суппорте тормоза, а также в соответствующих частях прижимной системы, для того чтобы достигать большую экономическую эффективность и большую эксплуатационную гибкость.

Фиг. 1 и 2 показывают тормоз согласно EP 694 707 B3. При этом фиг. 1 показывает тормозную накладку 11, которая направляется и поддерживается в направляющей шахте суппорта тормоза или опоры тормоза в радиальном направлении вовнутрь и с обеих сторон в окружном направлении, и на радиальном наружном краю которой установлен прижимной пружинный элемент, который выполнен симметричным с обеих сторон по отношению к своей средней оси. Прижимной пружинный элемент имеет посередине расположенную глубже в радиальном направлении среднюю область 3, от которой с обеих сторон вдоль наружного края накладки распространяются наружу расположенные выше пружинные полки 6, 7, для того чтобы концами оказывать пружинящее воздействие на тормозную накладку в том случае, если с изогнутой в данном случае в радиальном направлении вовнутрь средней областью входит в зацепление с геометрическим замыканием выполненная также симметрично прижимная скоба 1.

Прижимная скоба 1 выполнена из материала круглого сечения. Пружинное предварительное напряжение возникает в том случае, если прижимная скоба 1 закрепляется анкерным креплением, как изображено согласно фиг. 2, на натяжной стороне в отверстиях с геометрическим замыканием суппорта тормоза, а затем с другой стороны прочно, но с возможностью отсоединения закрепляется при помощи винтового соединения на стороне обода на опорном блоке суппорта тормоза. Прижимная скоба распространяется вдоль проема в суппорте, служащего для монтажа/демонтажа установленных с обеих сторон от тормозного диска тормозных накладок, и в направлении к оси тормоза или к средней оси A.

В осевом направлении тормозных накладок прижимные пружинные элементы соединены с тормозной накладкой, так как радиальные выступы 12, 14 наружного края тормозной накладки проходят сквозь вытянутые отверстия 8, 9, 10 в пружинном элементе. Пружинные полки прилегают концами к дальнейшим радиальным выступам 13, 13 наружного края тормозной накладки. Прижимные пружинные элементы выполнены в виде листовых пружин.

Действующее при помощи прижимного пружинного элемента на тормозную накладку радиальное и тангенциальное предварительное напряжение создается согласно уровню техники вследствие того, что прижимная скоба 1 входит в зацепление с геометрическим замыканием с изогнутой в радиальном направлении средней областью 3 прижимного пружинного элемента, и вследствие того, что прижимная скоба 1, которая при движении вперед в направлении выходной стороны тормозного диска имеет постоянное осевое смещение x в направлении вращения тормозного диска по отношению к оси тормоза или к средней оси A, в свою очередь установлена с геометрическим замыканием в расположенных на натяжной стороне и на стороне обода анкерных креплениях суппорта тормоза. Вследствие этого соответствующая пружинная полка выжимается также в тангенциальном направлении. Для эксцентричного расположения с геометрическим замыканием прижимной скобы 1 должны иметься в отливке суппорта тормоза необходимые для этого, выполненные литьем формообразования с соответствующим ориентацией, которые в этом случае должны подвергаться затем еще механической обработке. Таким образом, опорные места для прижимной скобы 1 выполнены несимметричными на/в суппорте тормоза.

Соответствующие тормоза монтируются с обеих сторон на оси, так что они должны быть также выполнены зеркально-симметричными. Это означает то, что для суппортов тормозов согласно уровню техники для левого и правого тормоза требуются различные исполнения моделей для литья для изготовления несимметричных опорных и крепежных областей. Следовательно, также положения последующей механической обработки для опорных и крепежных областей у левого тормоза другие, чем у правого тормоза.

Дальнейшая проблема у обычных тормозов, в частности у тормоза согласно EP 694 707 B3, заключается в том, что прижимной пружинный элемент ввиду общей конструкции тормоза и самого пружинного элемента нагружается неблагоприятным образом с механической точки зрения.

В основе изобретения лежит задача по усовершенствованию тормоза согласно EP 694 707 B3 таким образом, что вышеупомянутые недостатки устранены. В частности в основе изобретения лежит задача по созданию такого прижимного пружинного элемента, который во время эксплуатации меньше нагружается с механической точки зрения.

Согласно изобретению поставленная задача для дискового тормоза с суппортом упомянутого вначале типа решается вследствие того, что прижимной пружинный элемент имеет две одинаковые пружинные полки и расположенную между ними трапецеидальную среднюю область, которая выступает в радиальном направлении вовнутрь, причем обе полки трапецеидальной области в ненапряженном состоянии в каждом случае образуют с дном угол более чем в 95°, а с в каждом случае соседней пружинной полкой угол менее чем в 85°.

Этот вариант осуществления прижимного пружинного элемента наиболее предпочтителен с механической точки зрения.

Согласно изобретению предпочтительно предусмотрено то, что прижимной пружинный элемент в ненапряженном состоянии проходит в переходной области между обеими полками трапецеидальной области и ее дном в каждом случае в виде дуги с радиусом от 10 мм до 16 мм, а в переходной области между трапецеидальной областью и пружинными полками в виде дуги с радиусом от 4 мм до 9,5 мм.

Вследствие этого также достигаются существенные механические преимущества.

Далее предпочтительно предусмотрено то, что прижимной пружинный элемент симметричен и в силу симметричности может монтироваться в двух повернутых друг относительно друга на 180° монтажных положениях.

Вследствие этого предотвращаются ошибки.

Далее согласно изобретению, говоря о прижимном пружинном элементе, речь предпочтительно идет о листовой пружине.

Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления изобретения предусмотрено то, что прижимное устройство для создания радиального предварительного напряжения прилегает к прижимному пружинному элементу первой желобообразной областью, а для создания тангенциального предварительного напряжения второй областью, и расстояние от средней точки первой области до средней точки второй области в радиальном направлении меньше чем в тангенциальном направлении.

Этот вариант осуществления также способствует снятию механической нагрузки с прижимного пружинного элемента.

Наряду с описанным выше в подробностях дисковым тормозом с суппортом изобретение также создает соответствующий прижимной пружинный элемент.

Далее изобретение разъяснено более подробно в деталях при помощи предпочтительных примеров осуществления, ссылаясь на приложенный чертеж. При этом на чертеже показаны:

фиг. 1 и 2 - дисковые тормоза с суппортом согласно уровню техники,

фиг. 3 и 4 - схематичные виды сверху на дисковый тормоз с суппортом согласно примеру осуществления изобретения,

фиг. 5 - схематичный вид в перспективе тормоза согласно фиг. 3 и 4,

фиг. 6 - схематичный вид в разрезе тормоза согласно фиг. 3 и 4,

фиг. 7 - схематично прижимная скоба тормоза согласно фиг. 3 и 4,

фиг. 8 и 9 - взаимодействие прижимной скобы с суппортом тормоза,

фиг. 10 - частичный вид в перспективе на крепежную область суппорта тормоза для прижимной скобы,

фиг. 11 - схематичный частичный вид другой крепежной области суппорта для прижимной скобы,

фиг. 12 и 13 - два различных варианта осуществления закрепления прижимной скобы на стороне обода суппорта,

фиг. с 14 по 18 - различные виды на прижимные пружинные элементы для тормоза согласно фиг. 3 и 4 и

фиг. 19 и 20 - виды в разрезе взаимодействия прижимной скобы с прижимным пружинным элементом согласно примеру осуществления изобретения и соответственно согласно уровню техники.

Изображенный на чертеже пример осуществления дискового тормоза с суппортом согласно изобретению имеет (не изображенный) тормозной диск, чья ось вращения обозначена ссылочной позицией A. Направление вращения при движении вперед обозначено стрелкой D. Тормоз имеет суппорт 20 тормоза и опору 22 тормоза, причем суппорт тормоза охватывает (не изображенный) тормозной диск наподобие рамы. Расположенная со стороны обода тормозная накладка, которая состоит из металлической задней пластины с фрикционным покрытием, обозначена ссылочной позицией 24, расположенная на натяжной стороне тормозная накладка, которая состоит из металлической задней пластины с фрикционным покрытием, обозначена ссылочной позицией 26, и прижимная пластина обозначена ссылочной позицией 28. Говоря об указанных элементах, речь идет об элементах передачи усилия. Они прижимаются прижимными пружинными элементами 30, 32 и соответственно 34, то есть предварительно напрягаются в радиальном направлении. Как будет еще позже разъясняться, тормозная накладка 26 и прижимная пластина 28 предварительно напрягаются также в тангенциальном направлении.

Для прижатия вышеупомянутых прижимных пружинных элементов 30, 32 и 34 служит выполненное в виде прижимной скобы 36 прижимное устройство, которое распространяется вдоль проема в суппорте, служащего для монтажа/демонтажа установленных с обеих сторон от тормозного диска тормозных накладок. При этом прижимная скоба 36 отвечает не только за радиальное предварительное напряжение прижимных пружинных элементов 30, 32 и 34, но и за тангенциальное предварительное напряжение прижимных пружинных элементов 32 и 34. В противоположность этому на прижимной пружинный элемент 30 и тормозную накладку 24 действует лишь радиальное предварительное напряжение, но не тангенциальное предварительное напряжение. Вследствие этого для эксплуатации тормоза предотвращаются неблагоприятные и воздействующие на возможность легкого перемещения скользящего суппорта моменты, которые брали начало от тангенциального предварительного напряжения прижимного пружинного элемента 30 и тормозной накладки 24.

Суппорт 20 тормоза, говоря о котором, в изображенном на чертеже примере осуществления речь идет о скользящем суппорте, имеет фиксирующее устройство для фиксации и поддержки прижимной скобы 36. Это фиксирующее устройство имеет две области, а именно расположенную со стороны обода область 38 и расположенную на натяжной стороне область 40. Обе области (на виде сверху) выполнены симметричными относительно средней линии M, которая расположена параллельно к оси A вращения. Они также симметричны относительно радиальной средней плоскости ME, которая задается осью A вращения и средней линией M. Благодаря этой симметричности фиксирующее устройство имеет такой контур, что одна и та же форма может использоваться при литье суппорта, независимо от того, предназначен ли суппорт для правого или левого тормоза.

Расположенная на натяжной стороне область 40 фиксирующего устройства имеет выполненный в виде навеса выступ 42. Его боковые поверхности 44, 46 служат для восприятия тангенциальных усилий. Его расположенная в радиальном направлении внутри поверхность 48 служит для восприятия радиальных усилий.

Прижимная скоба 36 имеет на натяжной стороне сопрягающуюся с выступом 42 форму. Так она имеет выемку 50, которая в смонтированном состоянии принимает выступ 42. При этом боковые поверхности 52 и 54 выемки 50 служат для передачи тангенциальных усилий. Расположенная в радиальном направлении снаружи поверхность 56 служит для передачи радиальных усилий. В смонтированном состоянии она прилегает к поверхности 48 указывающего на тормозной диск выступа 42.

В расположенной со стороны обода области 38 суппорт 20 имеет резьбовое отверстие 58, в которое для закрепления прижимной скобы 36 ввинчивается винт 60. Расположенная со стороны обода область 38 фиксирующего устройства выполнена, как и расположенная на натяжной стороне область 40, симметричной относительно средней линии M и средней плоскости ME. Лишь резьбовое отверстие 58 расположено несимметрично, для того чтобы предотвращать то, что прижимная скоба для правого (левого) тормоза монтируется на левом (правом) тормозе. Резьбовое отверстие 58 выполнено не посредством литья, напротив оно выполняется по существу после литья суппорта при помощи сверла и/или резьбонарезного инструмента.

В области 38 фиксирующего устройства предусмотрено кодирующее устройство. Для этого согласно фиг. 11 и 12 во время механической обработки может оставляться выступ 62, так что согласно фиг. 12 может монтироваться только такая прижимная скоба 36, которая имеет сопрягающуюся с выступом 62 выемку 64. Как и резьбовое отверстие 58 выступ 62 выполнен не посредством литья и потому может быть расположен несимметрично.

Дополнительно или альтернативно может быть также предусмотрено то, что прижимная скоба 36 согласно фиг. 13 имеет буртики, которые охватывают соответствующие структуры на суппорте 20. Это также гарантирует то, что лишь подходящая прижимная скоба 36 может монтироваться.

Следовательно, говоря о выступе 62, выемке 64 и буртиках 66 и 68, речь идет о кодирующих устройствах, которые гарантируют то, что всегда лишь подходящая прижимная скоба монтируется на суппорте.

Прижимная скоба несимметрична с двух точек зрения. С одной стороны она имеет тангенциальные буртики 70 и 72 только на натяжной стороне, но не на стороне обода. С другой стороне ее размеры V1, V2, измеренные в тангенциальном направлении от средней линии M, больше в области первого буртика 70, то есть на выходной стороне тормозного диска, чем в области буртика 72, то есть на входной стороне тормозного диска.

Благодаря этому исполнению возможно к расположенной на натяжной стороне тормозной накладке 26 и к расположенной на натяжной стороне прижимной пластине 28 прикладывать тангенциальное предварительно напряжение, без того чтобы суппорт 20 тормоза в областях 38 и 40 своего фиксирующего устройства должен был бы иметь для прижимной скобы 36 соответствующее несимметричное исполнение, и без того чтобы вредное тангенциальное предварительное напряжение воздействовало на расположенную со стороны обода тормозную накладку 24.

Также разнообразие за счет приложения различных пружинных предварительных напряжений, может в сочетании с прижимными пружинными элементами целенаправленно достигаться простым образом. Это может осуществляться вследствие того, что согласно фиг. 7 в направлении пунктирных линий на выходной стороне тормозного диска должна изменяться только ширина V1 прижимной скобы. Для этого лишь изменяемая штампованная из листа деталь должна выполняться соответствующим образом. В этом случае в сочетании с вышеупомянутыми кодировками может осуществляться точное согласование с соответствующим тормозом и его условиями эксплуатации, без того чтобы для этого должны были производиться подгонки на литых областях суппорта тормоза.

Прижимная скоба 36 предпочтительно изготовлена в виде пластически деформированной, штампованной из листа детали и имеет желобок, который в соответствии с разницей между размерами V1 и V2 смещен относительно средней линии M или радиальной плоскости R. Желобок обозначен ссылочной позицией 74. В смонтированном состоянии он прилегает по плоскости к соответствующему прижимному пружинному элементу 30, 32 и соответственно 34 и служит для прикладывания радиального предварительного напряжения (см. фиг. 19). В противоположность этому в исполнении согласно фиг. 20, которое соответствует уровню техники, имеется лишь прилегание по линии. Само собой разумеется, такое прилегание по линии нагружает прижимной пружинный элемент значительно сильнее, чем прилегание по плоскости согласно фиг. 19.

Варианты осуществления прижимного пружинного элемента в виде листовой пружины можно увидеть в частности на фиг. с 14 по 18. Прижимной пружинный элемент имеет две одинаковые пружинные полки 76, 78 и расположенную между ними трапецеидальную среднюю область 80, которая выступает в радиальном направлении вовнутрь. Обе полки трапецеидальной области 80 в ненапряженном состоянии в каждом случае образуют с дном угол α более чем в 95°. В изображенном на чертеже примере осуществления он составляет 117°. А с обеими соседними пружинными полками 76, 78 они образуют в каждом случае угол β менее чем в 85°. В изображенном примере осуществления угол β составляет 74°.

Пружинные элементы не являются угловатыми на виде сбоку. Наоборот, в ненапряженном состоянии в переходной области между обеими полками трапецеидальной области 80 и ее дном они проходят в каждом случае в виде дуги в каждом случае с радиусом от 10 мм до 16 мм, в изображенном примере осуществления с радиусом в 13 мм, а в переходной области между трапецеидальной областью 80 и пружинными полками 76, 78 в виде дуги с радиусом от 4 мм до 9,5 мм, в изображенном примере осуществления с радиусом в 7 мм.

Пружинные полки 76, 78 в соответствии с фиг. с 14 по 16 могут быть выполнены прямыми. Однако они могут быть также выполнены выпуклыми или вогнутыми, что можно увидеть на фиг. 17 и 18.

Та область буртика 70, которая прилегает к прижимному пружинному элементу 32, обозначена на фиг. 19 ссылочной позицией 82. Ее средняя точка M₈₂ расположена от средней точки M₇₄ в радиальном направлении на расстоянии H, а в тангенциальном направлении на расстоянии E, причем H<E. В противоположность этому соответствующие линии 15 и 16 прилегания расположены в уровне техники таким образом, что H=E (см. фиг. 20).

В изображенном на чертеже примере осуществления место P наивысшего напряжения (при сжатии) в прижимном пружинном элементе 32, которое находится в переходной области между средней областью 80 и пружинной полкой 76, расположено на большом удалении от (плоскостной) области наивысшего износа посредством трения или радиального удара тормозной накладки или прижимной пластины в контактных областях.

В противоположность этому, при таких же условиях эксплуатации, которые уже упоминались ранее, согласно уровню техники с фиг. 20 в радиальной контактной области имеется лишь прилегание по линии, так что здесь место наивысшего износа в радиальной области с прилеганием по линии (см. стрелку) расположено в данном случае непосредственно и поблизости от области P наивысшего напряжения (при сжатии) в прижимном пружинном элементе, причем здесь H=E.

Как можно в частности увидеть на фиг. 19, прижимная скоба 36 имеет поперечное сечение в виде ванны, причем снаружи, то есть на конце буртиков 70, 72, она выполнена со скосом. Вследствие этого возможны незначительные относительные движения (скольжение) при обратных движениях прижимного пружинного элемента. В уровне технике согласно фиг. 20 с материалом круглого сечения, который прилегает к перпендикулярным участкам пружинного элемента, это не так. Соответствующий изобретению вариант осуществления уменьшает нагрузки в критических зонах.

Как и в уровне техники согласно фиг. 1, прижимные пружинные элементы в осевом направлении тормозных накладок здесь также соединены с тормозной накладкой, так как радиальные выступы (12) наружного края тормозной накладки проходят сквозь вытянутые отверстия (8, 9) в обеих боковых пружинных полках пружинного элемента. Пружинные полки прилегают концами к дальнейшим радиальным выступам (13, 13) наружного края тормозной накладки. Прижимные пружинные элементы выполнены в виде листовых пружин.

Признаки изобретения, раскрытые в вышеизложенном описании, пунктах формулы изобретения, а также на чертеже, могут быть как по отдельности, так и в любых комбинациях существенными для реализации изобретения в его различных вариантах осуществления.

1. Дисковый тормоз с суппортом автомобиля промышленного назначения, включающий в себя:

- имеющий ось (A) вращения тормозной диск,

- суппорт (20) тормоза,

- опору (22) тормоза,

- элемент передачи усилия, как например держатель (24, 26) накладки и/или прижимную пластину (28), который направляется и поддерживается в шахте суппорта тормоза или опоры тормоза,

- прижимной пружинный элемент (30, 32, 34) для прижатия элемента передачи усилия и

- удерживаемое и поддерживаемое на суппорте фиксирующим устройством (38, 40) прижимное устройство (36), которое

создает предварительное напряжение в прижимном пружинном элементе в радиальном направлении относительно устройства передачи усилия, и которое

создает предварительное напряжение в прижимном пружинном элементе тангенциально в направлении (D) вращения относительно устройства передачи усилия при движении вперед, причем

фиксирующее устройство имеет расположенную параллельно оси вращения среднюю линию (M),

отличающийся тем, что прижимной пружинный элемент (30, 32, 34) имеет две одинаковые пружинные полки (76, 78) и расположенную между ними трапецеидальную среднюю область (80), которая выступает в радиальном направлении вовнутрь, причем обе полки трапецеидальной области в ненапряженном состоянии в каждом случае образуют с дном угол (α) более чем в 95°, а в каждом случае c соседней пружинной полкой угол (β) менее чем в 85°.

2. Дисковый тормоз с суппортом по п.1, отличающийся тем, что прижимной пружинный элемент (30, 32, 34) в ненапряженном состоянии проходит в переходной области между обеими полками трапецеидальной области и ее дном в каждом случае в виде дуги с радиусом (R₁) от 10 до 16 мм, а в переходной области между трапецеидальной областью и пружинными полками (76, 78) в виде дуги с радиусом (R₂) от 4 до 9,5 мм.

3. Дисковый тормоз с суппортом по п.1 или 2, отличающийся тем, что прижимной пружинный элемент симметричен и в силу симметричности может монтироваться в двух повернутых друг относительно друга на 180° монтажных положениях.

4. Дисковый тормоз с суппортом по п.1, отличающийся тем, что прижимной пружинный элемент (30, 32, 34) является листовой пружиной.

5. Дисковый тормоз с суппортом по п.1, отличающийся тем, что прижимное устройство (36) для создания радиального предварительного напряжения прилегает к прижимному пружинному элементу (30, 32, 34) первой желобообразной областью (74), а для создания тангенциального предварительного напряжения второй областью (82), и расстояние от средней точки (M₇₄) первой области до средней точки (M₈₂) второй области в радиальном направлении меньше, чем в тангенциальном направлении (H<E).

6. Прижимной пружинный элемент дискового тормоза с суппортом автомобиля промышленного назначения, включающий в себя две одинаковые пружинные полки (76, 78) и расположенную между ними трапецеидальную среднюю область (80), которая выступает в радиальном направлении вовнутрь, причем обе полки трапецеидальной области в ненапряженном состоянии в каждом случае образуют с дном угол (α) более чем в 95°, а в каждом случае с соседней пружинной полкой угол (β) менее чем в 85°.

7. Прижимной пружинный элемент по п.6, отличающийся тем, что он в ненапряженном состоянии проходит в переходной области между обеими полками трапецеидальной области и ее дном в каждом случае в виде дуги с радиусом (R₁) от 10 мм до 16 мм, а в переходной области между трапецеидальной областью и пружинными полками (76, 78) в виде дуги с радиусом (R₂) от 4 мм до 9,5 мм.

8. Прижимной пружинный элемент по п.6 или 7, отличающийся тем, что он симметричен и в силу симметричности может монтироваться в двух повернутых друг относительно друга на 180° монтажных положениях.

9. Прижимной пружинный элемент по п.6, отличающийся тем, что он является листовой пружиной.