Тормозной щит - RU2694388C1

Чертежи

Показать все 17 чертежа(ей)

Описание

Изобретение относится к тормозному щиту для дискового тормозного механизма в соответствии с ограничительной частью п. 1 формулы.

Родовые тормозные щиты для дисковых тормозных механизмов изготавливаются монолитными преимущественно мастер-модельным способом, преимущественно способом литья в песок, причем в качестве материала применяется преимущественно чугун с шаровидным графитом. Возникшая таким образом литая заготовка окончательно обрабатывается затем частично резанием, так что возникает встраиваемый тормозной щит. Такие монолитные тормозные щиты, в принципе, зарекомендовали себя, однако еще требуют дальнейшей разработки. Так, тормозные щиты из уровня техники вследствие требований прочности к тормозному щиту, а также вследствие тесного конструктивного пространства для него и результирующей из этого прежней геометрической формы имеют относительно большую массу, которая представляет собой потенциал дальнейшей оптимизации.

В DE 102013110159 А1 описан родовой тормозной щит (фиг. 16), который, по меньшей мере, на обращенной от крепежного фланца стороне имеет по отношению к дисковому охвату ребро жесткости, выступающее или возвышающееся в осевом направлении от тормозного щита по отношению к оси вращения тормозного диска. Ребро жесткости выполнено в виде сплошного контура. Сплошной контур имеет преимущественно непрерывно возрастающее от двух внешних концов к средней оси симметрии очертание. Однако, описанный в DE 102013110159 А1 тормозной щит уже имеет относительно небольшую массу. Тем не менее, желательно, в частности также в отношении дальнейшей коммерческой оптимизации коммерческого транспортного средства, создать дополнительно оптимизированный по сравнению с уровнем техники по массе и, тем самым, по издержкам тормозной щит, в частности для тормозов коммерческих транспортных средств.

Эта задача решается посредством объекта п. 1 формулы. Кроме того, изобретение касается дискового тормозного механизма по п. 28 формулы.

Согласно объекту по п. 1 формулы, дисковый охват тормозного щита на своей радиальной по отношению к тормозному диску внешней стороне, т.е. по отношению к соответствующему рамному участку тормозного щита, выполнен так, что применяется меньше материала, однако тормозной щит, несмотря на это, имеет достаточную жесткость. За счет соответственно полной или, во всяком случае, в основном, треугольной формы рамного участка достигается малая масса.

Предложенный монолитный тормозной щит для дискового тормозного механизма транспортного средства, содержащего тормозной диск, включает в себя следующие признаки: а) рамный охват диска, а1) имеющий две параллельные друг другу перемычки, а) а также два рамных участка, которые расположены параллельно оси вращения тормозного диска и соединяют перемычки, и б) крепежный фланец, которым тормозной щит крепится на фланце оси транспортного средства. Один или оба рамных участка расширяется/расширяются от обращенной от крепежного фланца стороны охвата диска соответственно до внешнего края крепежного фланца тормозного щита таким образом, что расширение выполнено в виде увеличения расстояния по отношению к плоскости охвата диска.

В одном варианте один или оба рамных участка расширяется/расширяются таким образом, что от обращенной от крепежного фланца стороны охвата диска соответственно до внешнего края крепежного фланца тормозного щита образован геометрический элемент.

Согласно одному предпочтительному варианту, геометрический элемент имеет форму треугольника, причем обращенная к крепежному фланцу сторона рамного участка образует соответственно самую короткую сторону треугольного геометрического элемента. За счет треугольной формы рамных участков предпочтительным образом уменьшается масса. За счет такого выполнения каждого рамного участка таким образом, что обращенная к крепежному фланцу сторона рамного участка образует соответственно самую короткую сторону треугольного геометрического треугольника, на ней предпочтительно не уменьшается жесткость тормозного щита, тогда как на обращенной от крепежного фланца стороне рамного участка за счет его треугольной формы можно предпочтительно уменьшить массу, поскольку жесткость детали на этой стороне придается другими геометрическими элементами тормозного щита.

В качестве альтернативы геометрический элемент может иметь трапециевидную форму, причем обращенная к крепежному фланцу сторона рамного участка образует соответственно длинное основание трапециевидного геометрического элемента. Как у треугольного, так и у трапециевидного геометрического элемента предусмотрено, что один или оба рамных участка имеет/имеют прямолинейный нижний край без уступов. За счет этого распределение напряжений по рамным участкам, включая уменьшение массы, может происходить равномерно.

В другом предпочтительном варианте тормозной щит может иметь по два клыка на своей обращенной от крепежного фланца стороне и по два клыка на своей обращенной к крепежному фланцу стороне. Оба клыка на обращенной к крепежному фланцу стороне тормозного щита имеют преимущественно L-образное сечение. За счет L-образного сечения клыки на обращенной к крепежному фланцу стороне тормозного щита приобретают предпочтительным образом отвечающую нагрузкам геометрию при оптимальном использовании материала.

Так, в одном варианте обе полки L-образного сечения клыков могут быть выполнены толще, чем клыки на обращенной от крепежного фланца стороне тормозного щита.

Преимущественно тормозной щит имеет усиливающее ребро, которое имеет средний изогнутый и два прямолинейных участка, и замкнутый контур на своей обращенной от крепежного фланца внешней стороне. Усиливающее ребро образует предпочтительно обращенную от крепежного фланца сторону тормозного щита.

В другом варианте предусмотрено, что контур усиливающего ребра на двух концах на рамном участке тормозного щита начинается прямолинейным участком ребра, проходит сначала параллельно под плоскостью или в плоскости основания охвата диска, затем средним участком ребра следует за перемычкой на ее обращенной от крепежного фланца стороне или внешней стороне и проходит до плоскости S симметрии тормозного щита. Таким образом, могут обеспечиваться равномерное усиление и распределение напряжений.

В одном варианте средний изогнутый участок усиливающего ребра проходит между обращенными к клыкам сторонами охвата диска в зоне охвата оси дугообразно, в частности в форме дуги окружности, что также способствует равномерному распределению напряжений и усилению.

Другое улучшение равномерности распределения напряжений и усиления может достигаться за счет того, что усиливающее ребро выполнено зеркально-симметричным плоскости S симметрии.

Для этого усиливающее ребро может быть позиционировано таким образом, что оно расположено над местами крепления тормозного щита.

Предпочтительно, если тормозной щит имеет карманы. За счет уменьшения толщины стенок в зоне карманов предпочтительно экономится материал, и, тем самым, уменьшается масса. В одном варианте эти карманы могут быть расположены на обращенной к тормозному диску стороне обращенной к крепежному фланцу стороны охвата диска под клыками тормозного щита в зоне мест его крепления. Благодаря этому могут быть достигнуты другие преимущества в отношении колебательной характеристики.

Согласно другому предпочтительному варианту, тормозной щит имеет один или несколько отверстий. Они расположены предпочтительно в местах тормозного щита с низкой деформацией и, тем самым, с низким механическим напряжением и предпочтительно уменьшают массу, не повышая механическое напряжение в тормозном щите в зоне отверстий за счет влияния надреза. Кроме того, отверстия служат предпочтительно для теплоотвода от тормозных колодок и от тормозного диска в окружающее пространство. К тому же центр тяжести тормозного щита может сместиться дальше внутрь, в результате чего может быть повышена собственная частота тормозного щита для улучшения NVH-характеристики (Noise, Vibration, Harshness – шум, вибрация, жесткость). Для этого в другом варианте оба отверстия могут быть расположены зеркально-симметрично плоскости S симметрии, благодаря чему может быть повышена равномерность уменьшения NVH-характеристики.

В другом предпочтительном варианте ширина W₁ в свету шахты для тормозной колодки, образованной обращенными от крепежного фланца клыками щита, больше ширины W₂ в свету шахты для тормозной колодки, образованной обращенными к крепежному фланцу клыками щита. За счет уменьшенной ширины W₂ в свету обращенной к крепежному фланцу шахты для тормозной колодки предпочтительно повышается жесткость на обращенной к крепежному фланцу стороне тормозного щита, и, тем самым, также предпочтительно уменьшаются механические напряжения в этой зоне тормозного щита. Благодаря этому можно соответственно уменьшить толщину стенок и предпочтительно массу.

Другой пример выполнения тормозного щита со своими вариантами может быть самостоятельным изобретением или может быть выполнен в комбинации с описанным выше примером осуществления изобретения.

В одном варианте, по меньшей мере, одна из параллельных друг другу перемычек снабжена, по меньшей мере, одной опрокинутой под углом стороной. Этим может быть достигнуто преимущество уменьшения локальных напряжений, поскольку они плашмя распределяются по перемычке.

В одном варианте предусмотрено, что обращенная к крепежному фланцу перемычка снабжена, по меньшей мере, одной опрокинутой под углом стороной.

При этом в одном варианте предпочтительно, что верхняя сторона обращенной к крепежному фланцу перемычки опрокинута под углом к воображаемой горизонтальной плоскости, лежащей параллельно плоскости охвата диска.

В качестве альтернативы или дополнительно также нижняя сторона обращенной к крепежному фланцу перемычки может быть опрокинута под углом к воображаемой горизонтальной плоскости, лежащей параллельно плоскости охвата диска.

В одном варианте предусмотрено, что угол имеет значение, лежащее в диапазоне 1-20°, предпочтительно 5-12°.

В качестве альтернативы значение угла может также изменяться по длине обращенной к крепежному фланцу перемычки.

При этом значение угла выбрано так, что в зоне концентраций напряжений материал может быть удален или сэкономлен. За счет этого предпочтительно уменьшается также масса тормозного щита, причем в то же время можно положительно повлиять на NVH-характеристику.

В другом варианте предусмотрено, что, по меньшей мере, одна из параллельных друг другу перемычек имеет, по меньшей мере, одно сужение, которое может быть выполнено еще при изготовлении или же впоследствии.

Дисковый тормозной механизм транспортного средства содержит описанный выше тормозной щит. За счет этого можно поддерживать небольшим общую массу дискового тормозного механизма.

Другие предпочтительные варианты охарактеризованы в остальных зависимых пунктах формулы.

Примеры выполнения предложенного тормозного щита изображены на чертежах и более подробно описаны ниже. На чертежах представлено следующее:

- фиг. 1: пространственно-изометрический вид первого примера выполнения предложенного тормозного щита;

- фиг. 2: вид спереди тормозного щита по фиг. 1;

- фиг. 3: вид сбоку слева тормозного щита по фиг. 2;

- фиг. 4: пространственно-диметрический вид тормозного щита по фиг. 1;

- фиг. 5: вид сверху на тормозной щит по фиг. 1 или 2;

- фиг. 6: дисковый тормозной механизм, в который встроен тормозной щит по фиг. 1;

- фиг. 7: вид сверху на второй пример выполнения тормозного щита;

- фиг. 7а: схематичный разрез перемычки;

- фиг. 8-10: разрезы второго примера выполнения тормозного щита по фиг. 7;

- фиг. 11: вид сверху на вариант второго примера выполнения тормозного щита по фиг. 7;

- фиг. 11а: другой схематичный разрез перемычки;

- фиг. 12-14: разрезы варианта второго примера выполнения тормозного щита по фиг. 11;

- фиг. 12а-12с, 13а-13с, 14а-14с: другие разрезы варианта второго примера выполнения тормозного щита по фиг. 11;

- фиг. 15: пространственный вид тормозного щита в соответствии с уровнем техники;

- фиг. 16: пространственный вид тормозного щита в соответствии с уровнем техники, описанным в DE 102013110159 А1.

Ниже используются термины «вверху», «внизу», «справа», «слева» и т.д., которые относятся к направленности тормозного щита в соответствии с фиг. 2. Система декартовых координат на чертежах служит для дальнейшей ориентации.

На фиг. 1 изображен пространственно-изометрический вид первого примера выполнения предложенного тормозного щита 1. На фиг. 2 изображен вид спереди тормозного щита из фиг. 1. На фиг. 3 изображен вид сбоку слева тормозного щита из фиг. 2 в направлении х. Пространственно-диметрический вид тормозного щита из фиг. 1 изображен на фиг. 4. На фиг. 5 изображен вид сверху на тормозной щит из фиг. 1 или 2. На фиг. 6 изображен дисковый тормозной механизм, в который встроен тормозной щит из фиг. 1.

Тормозной щит 1 выполнен преимущественно монолитным. Он изготовлен преимущественно мастер-модельным способом, особенно предпочтительно посредством литья, причем применяется предпочтительно марка вязкого чугуна, особенно предпочтительно чугун с шаровидным графитом.

Тормозной щит 1 рамно охватывает в виде так называемого охвата 2 диска или рамы диска радиально внешний по отношению к оси колеса/оси вращения 19 тормозного диска участок жестко соединенного с осью транспортного средства тормозного диска 3 дискового тормозного механизма 4 (фиг. 6). Охват 2 диска лежит в плоскости x-z ниже более подробно описанного далее основания 5 тормозного щита 1. Плоскость охвата 2 диска, тем самым, является плоскостью, параллельной основанию 5. Охват 2 диска имеет две параллельные друг другу перемычки 21а, 21b и два параллельных оси вращения 19 тормозного диска рамных участка 22а, 22b, которые соединяют между собой на концах перемычки 21а, 21b.

Параллельно или в осевом направлении на расстоянии от тормозного диска 3 с обеих сторон от него расположена соответственно одна из перемычек 21а, 21b.

Перемычки 21а, 21b имеют, в основном, прямую форму, которые в зоне охвата оси или охвата ступицы дугообразно охватывают его. Таким образом, перемычки 21а, 21b называются в разговорном языке также дугообразными ступичными изгибами 21а, 21b. Обе перемычки 21а, 21b параллельно оси вращения 19 тормозного диска или на расстоянии от тормозного диска 3 соединены между собой рамными участками 22а, 22b в охват 2 диска.

Перемычка 21b лежит на крепежной стороне BS тормозного щита 1, на которой он имеет крепежный фланец 20, который может быть закреплен на фланце оси. Эта сторона тормозного щита 1 называется далее обращенной к крепежному фланцу стороной, а другая сторона тормозного щита 1 – обращенной от крепежного фланца стороной. В соответствии с этим расположенная на крепежной стороне BS перемычка 21b называется обращенной к крепежному фланцу перемычкой 21b, а другая перемычка 21а – обращенной от крепежного фланца перемычкой 21а. Фланец оси расположен на одном конце оси транспортного средства. Крепежный фланец 20 тормозного щита 1 стабилизируется, тем самым, на оси транспортного средства.

Тормозной щит 1 имеет также на каждой стороне тормозного диска 3 два клыка 6а, 6b, 7a, 7b с опорными стенками 26а, 26b, 27a, 27b. Следовательно, всего имеются четыре клыка 6а, 6b, 7a, 7b. Они выполнены за одно целое с охватом 2 диска. Клыки 6а, 6b, расположенные на обращенной от крепежного фланца стороне тормозного щита 1, называются также внешними клыками, а клыки 7а, 7b, расположенные на обращенной к крепежному фланцу стороне тормозного щита 1, – внутренними клыками.

Клыки 6а, 6b, 7a, 7b проходят от рамных участков 22а, 22b, начинаясь от названной по определению основанием 5 поверхности или плоскости, вверх в положительном направлении у. Это основание 5 лежит здесь в плоскости x-z и, тем самым, под прямым углом к тормозному диску 3. Клыки 6а, 6b, 7a, 7b расположены здесь преимущественно симметрично перемычкам 21а, 21b и лежат преимущественно в плоскости параллельно поверхности трения или плоскости тормозного диска 3 в направлении периферии друг за другом.

Клыки 6а, 6b, 7a, 7b служат для поддержания и ведения тормозных колодок 8 дискового тормозного механизма 4 (фиг. 6).

Оба внутренних клыка 7a, 7b имеют L-образное сечение. Кроме того, преимущественно также оба внешних клыка 6а, 6b имеют L-образное сечение. «L» ориентировано в направлении тормозных колодок (не показаны), образуя места опоры в радиальном направлении и в направлении периферии для этих тормозных колодок.

На переходящих в основание 5 концах внутренних опорных стенок 27а, 27b выполнены продолговатые выемки 28а, 28b, которые проходят в направлении z, в основном, по всей ширине, т.е. в направлении z, опорных стенок 27а, 27b. Эти выемки могут служить для уменьшения массы и улучшения NVH-характеристики.

На фиг. 1 хорошо видно, что обе полки L-образного сечения внутренних клыков 7a, 7b выполнены шире, толще и выше, чем полки внешних клыков 6а, 6b. За счет L-образного сечения внутренние клыки 7a, 7b приобретают предпочтительным образом отвечающую нагрузкам геометрию при оптимальном использовании материала.

Клыки 6а, 6b, 7a, 7b образуют с нижними местами 9а, 9b, 10a, 10b опоры тормозного щита соответственно одну из обеих шахт для тормозных колодок, которые направляют и поддерживают соответственно несущую пластину тормозной колодки 8 (фиг. 6) в направлении периферии, т.е. на входной и выходной сторонах, а также вниз.

Обращенная от крепежного фланца перемычка 21а на своей направленной наружу, т.е. в отрицательном направлении z, продольной стороне расширяется за счет усиливающего ребра 11 таким образом, что ширина обращенной от крепежного фланца перемычки 21а увеличена в направлении оси вращения 19 тормозного диска или в отрицательном направлении z. Таким образом, охват 2 диска переходит непосредственно в усиливающее ребро 11.

Это усиливающее ребро 11 имеет средний изогнутый, выпуклый по отношению к оси вращения 19 тормозного диска участок 11а и два, в основном, прямолинейных в направлении оси х участка 11b, 11с. Каждый конец среднего участка 11а соединен с одним из прямолинейных участков 11b, 11с. В результате возникает замкнутый контур усиливающего ребра 11, который более подробно поясняется ниже.

Рамные участки 22а, 22b соединяют концы перемычек 21а, 21b в плоскости охвата 2 диска. При этом обращенный от крепежного фланца конец каждого рамного участка 22 на обращенной от крепежного фланца стороне охвата 2 диска соединен с соответствующим концом обращенной от крепежного фланца перемычки 21а. На крепежной стороне BS на конце обращенной к крепежному фланцу перемычки 21b, по меньшей мере, один или преимущественно оба рамных участка 22а, 22b расширен/расширены или удлинен/удлинены вниз таким образом, что при этом возникает участок, который образует полностью или, в основном, треугольный геометрический элемент 13 с тремя угловыми точками 13а, 13b, 13с. Это показано, в частности, на фиг. 3.

Другими словами, один или преимущественно оба рамных участка 22а, 22b расширяется/расширяются от угловой точки 13b на обращенной от крепежного фланца стороне охвата 2 диска до угловой точки 13с на наружном краю 12 крепежной стороны BS тормозного щита 1 таким образом, что расширение происходит в виде увеличения расстояния по отношению к плоскости охвата 2 диска. Так, расширение на наружном краю 12 наибольшее, причем расстояние угловой точки 13а в этом месте до воображаемой линии соединения угловых точек 13b, 13с или плоскости охвата 2 диска наибольшее.

Здесь треугольным геометрическим элементом 13 является прямоугольный треугольник с угловыми точками 13а, 13b, 13с, катетами а, b и гипотенузой с. При этом обращенная к крепежному фланцу сторона рамного участка 22а, 22b образует самую короткую сторону между угловыми точками 13а, 13с треугольного геометрического элемента 13, чем сторона катета b. Другой катет а образован соединением угловых точек 13с, 13b. Угловая точка 13b треугольного геометрического элемента 13 лежит на свободном конце прямого участка 11b, 11с усиливающего ребра 11 и соединена с угловой точкой 13а для образования гипотенузы с прямоугольного треугольника. Гипотенуза с может быть параллельно смещена к нижнему краю 25 рамного участка 22а, 22b.

Край 25 проходит между, например дугообразным, переходным участком 25а на усиливающем ребре 11 до другого, например дугообразного, переходного участка 25b на крепежном фланце 20. При этом край 25 проходит приблизительно вертикально под серединой (если смотреть в направлении z) внутреннего клыка 7b, начинаясь на нижнем переходном участке 25b прямолинейно без уступов наискось вверх в положительном направлении у дальше в отрицательном направлении z между внутренним 7b и внешним 6b клыками, а также дальше под внешним клыком 6b до верхнего переходного участка 25а. Таким образом, верхний конец края 25 лежит в зоне соединения прямого участка 11b усиливающего ребра 11, как это видно также на фиг. 1, вне внешнего клыка 6b.

Геометрический элемент 13 может рассматриваться и как трапециевидный геометрический элемент 13’. Он образует прямоугольную трапецию с угловыми точками 13’a, 13’b, 13’c, 13’d, основаниями b, b’ и боковыми сторонами а, с’. Это лучше всего видно на фиг. 3. В этом случае соединение угловых точек 13’a, 13’c образует обращенную к крепежному фланцу сторону рамного участка 22а, 22b и одновременно длинное основание b’ трапециевидного геометрического элемента 13’, как это можно легко представить себе.

Соединение угловой точки 13’с основания b’ с угловой точкой 13’b и соединение другой угловой точки 13’а основания с угловой точкой 13’d образуют боковые стороны a’, c’ трапеции. При этом боковая сторона a’ проходит между угловыми точками 13’c, 13’b параллельно оси вращения 19 тормозного диска.

Боковая сторона c’ трапециевидного геометрического элемента 13’ между угловыми точками 13’a, 13’d проходит наискось от нижней угловой точки 13’а вверх к угловой точке 13’d, обозначена частично заштрихованной и лежит на краю 25.

Верхняя угловая точка 13’d лежит у трапециевидного геометрического элемента 13’ на верхнем конце косой боковой стороны на верхнем переходном участке 25а края 25. Вертикально над верхней угловой точкой 13’d находится угловая точка 13’b, причем соединение угловых точек 13’b, 13’d образует короткое основание b’ трапеции.

Рамный участок 22b (или 22а) можно рассматривать, тем самым, либо как треугольный геометрический элемент 13, либо как трапециевидный геометрический элемент 13’. В случае трапециевидного геометрического элемента 13’, например в проекции на плоскость y-z, в основном, прямоугольник с угловыми точками 13’b, 13b, 13d, 13’d, приставленный к короткому основанию b’ трапециевидного геометрического элемента 13’, образует основную часть сечения усиливающего ребра 11.

Катет а в качестве соединения угловых точек 13с, 13b треугольного геометрического элемента 13 заключает с гипотенузой с в качестве соединения угловых точек 13а, 13b угол, который лежит в диапазоне 15-45°, преимущественно 15-25°. Катеты b (13а-13с) и а (13с-13b) находятся, тем самым, между собой и с гипотенузой с (13а-13b) в определенном соотношении, которая определяется, в основном, формулами прямоугольного треугольника треугольного геометрического элемента 13. Для расчета трапециевидного геометрического элемента 13’ можно привлечь также соответствующие закономерности такой трапеции.

Треугольное или трапециевидное и, тем самым, предпочтительно уменьшающее массу выполнение рамного участка 22а, 22b возможно за счет массивного и, тем самым, жесткого и малодеформирующегося выполнения усиливающего ребра 11. Благодаря этому в противоположность тормозным щитам из уровня техники больше не требуется смещать вниз рамный участок 22а, 22b охвата 2 диска на обращенной от крепежного фланца стороне тормозного щита 1 как можно дальше в направлении малых или отрицательных значений y по отношению к системе координат на фиг. 1, чтобы придать за счет этого тормозному щиту 1 необходимую жесткость или требуемое сопротивление деформации.

Места 9а, 9b, 10a, 10b опор поддерживают в направлении у по отношению к системе координат на фиг. 1 тормозную колодку 8а, 8b на тормозном щите 1, причем места 9а, 9b, 10a, 10b опор одновременно определяют расстояние соответствующей тормозной колодки 8 до оси транспортного средства.

В местах 16а, 16b крепления опорных стенок 27а, 27b внутренних клыков 7а, 7b крепятся опорные болты для выполненного плавающим тормозного суппорта 23 (фиг. 6). Это известно специалисту и поэтому здесь более подробно не поясняется.

Тормозной щит 1 представляет собой деталь, преимущественно симметричную по отношению к плоскости S симметрии (фиг. 2), которая образована между осями y и z системы координат на фиг. 1 или параллельно им. Он имеет для жесткости усиливающее ребро 11 на своей обращенной от крепежного фланца внешней стороне, которое проходит в его продольном направлении в направлении х параллельно плоскости тормозного диска 3.

Усиливающее ребро 11 имеет сплошной по всей поверхности обращенной от крепежного фланца внешней стороны тормозного щита 1 контур, причем верхние стороны прямых участков 11а, 11b усиливающего ребра 11 смещены по отношению к основанию 5 вниз, т.е. в отрицательном направлении у. За счет этого образованы уступы 5а, 5b, каждый из которых соединен с участком нижней стороны опорной стенки 26а, 26b каждого внешнего клыка 6а, 6b.

Контур усиливающего ребра 11 начинается на фиг. 1 на левом свободном конце левого прямого участка 11а в зоне угловой точки 13b треугольного геометрического элемента 13 на рамном участке 22а, 22b тормозного щита 1. Он проходит от него сначала параллельно под плоскостью или в плоскости консольного основания 5 охвата 2 диска по отношению к системе координат на фиг. 1 в направлении соответственно меньших и больших по величине значений х соответственно внутрь и к середине дальше, чем прямой участок 11b. Контур усиливающего ребра 11 повторяет затем в направлении к середине выпуклый средний участок 11а и, тем самым, форму дугообразной перемычки 21b на ее внешней стороне (т.е., на ее обращенной от тормозного диска внешней стороне) до плоскости S симметрии (фиг. 2) и далее до правого конца среднего участка 11а, где контур повторяет затем правый прямой участок 11с до его свободного конца. Усиливающее ребро 11 выполнено зеркально-симметричным плоскости S симметрии. Усиливающее ребро 11 предпочтительным образом придает жесткость обращенной от крепежного фланца стороне тормозного щита 1.

Усиливающее ребро 11 расположено над местами 14а ,14b, 15a, 15b крепления тормозного щита 1. За счет этого оно расположено в зоне клыков 6а, 6b лишь почти под плоскостью или в плоскости основания охвата 2 диска. За счет этого расположения достигается предпочтительно краткий ввод усилия и момента в усиливающее ребро 11, так что за счет усиливающего ребра 11 достигается придание существенной жесткости обращенной от крепежного фланца стороне тормозного щита 1.

За счет соответственно рассчитанной толщины усиливающего ребра 11 при использовании максимально имеющегося в распоряжении конструктивного пространства много материала тормозного щита 1 в плоскости параллельно плоскости x-z по отношению к системе координат на фиг. 1 приводится наружу в положение как можно дальше от охвата 2 диска. За счет этого особенно релевантный для деформации под рабочей нагрузкой момент инерции площади или момент площади второй степени по отношению к оси деформации, лежащей параллельно оси у системы координат на фиг. 1, рассчитывается предпочтительно соответственно большим. Это обеспечивает предпочтительно целенаправленное уменьшение толщины стенок в зоне охвата 2 диска.

В этой связи обращенная к крепежному диску сторона обращенной к к крепежному диску стороны охвата 2 диска имеет под клыками 7а, 7b в зоне мест 15а, 15b крепления карманы 17а, 17b, за счет которых в этих местах значительно уменьшена толщина стенок тормозного щита 1. За счет уменьшения толщины стенок в зоне карманов 17а, 17b предпочтительно экономится материал, и тем самым, уменьшается масса.

Под термином «карман» подразумевается ограниченная одной или несколькими стенками и дном – в противоположность пазу – выемка внутри геометрического элемента детали. За счет кармана 17а, 17b уменьшается толщина геометрического элемента в зоне кармана 17а, 17b.

На фиг. 1 также хорошо видно, что основание 5 на уступе 5а, 5b, а также прямые участки 11а, 11b усиливающего ребра 11 в зоне клыков 6а, 6b имеют на обращенной от крепежного фланца стороне тормозного щита 1 отверстия 18а, 18b. Оба отверстия 18а, 18b проходят в положительном направлении у в опорные стенки 26а, 26b внешних клыков 6а, 6b и расположены зеркально-симметрично плоскости S симметрии (фиг. 2). Отверстия 18а, 18b расположены предпочтительно в местах тормозного щита 1 с малой деформацией и, тем самым, низким механическим напряжением и предпочтительно уменьшают массу, не повышая механическое напряжение в тормозном щите 1 в зоне отверстий 18а, 18b за счет влияния надреза. Кроме того, отверстия 18а, 18b служат предпочтительно для теплоотвода от тормозных колодок 8 и от тормозного диска 3 в окружающее пространство. К тому же отверстия 18а, 18b могут улучшить NVH-характеристику, поскольку за счет отверстий 18а, 18b центр тяжести тормозного щита 1 смещается внутрь, а его собственная частота повышается.

На фиг. 2, 3 представлено, что внутренние клыки 7а, 7b выше, т.е. в направлении у по отношению к системе координат на фиг. 1 значительно больше, чем внешние клыки 6а, 6b. Далее видно, что внешние клыки 6а, 6b имеют меньшую толщину стенок, чем внутренние клыки 7а, 7b. Для уменьшения массы клыки 6а, 6b, 7а, 7b обработаны резанием на своих свободных концах.

На фиг. 2 показано, что ширина W₁ в свету шахты для тормозной колодки, образованной внешними клыками 6а, 6b, больше ширины W₂ в свету шахты для тормозной колодки, образованной внутренними клыками 7а, 7b. За счет уменьшенной ширины W₂ в свету обращенной к крепежному фланцу шахты для тормозной колодки предпочтительно повышается жесткость на обращенной к крепежному фланцу стороне тормозного щита 1. За свет этого также предпочтительно уменьшаются механические напряжения в этой зоне тормозного щита 1. Благодаря этому можно соответственно уменьшить толщину стенок и предпочтительно массу.

На фиг. 3 треугольный рамный участок 22а, 22b (здесь 22b) изображен при виде сверху в проекции в плоскости y-z. Также хорошо видно расположение или позиционирование усиливающего ребра 11, здесь под основанием 5 в зонах вне рамного участка 22b. Как уже упомянуто, рамный участок 22b расширяется, исходя от обращенной от крепежного фланца стороны охвата 2 диска от угловой точки 13b до наружного края 12 крепежного фланца тормозного щита 1 с угловой точкой 13с. В данном примере рамный участок 22b расширяется таким образом, что, исходя от обращенной от крепежного фланца стороны охвата 2 диска или исходя от усиливающего ребра 11 к наружному краю 12 крепежного фланца 20 тормозного щита 1, образуется треугольный геометрический элемент 13 или трапециевидный геометрический элемент 13’. Здесь треугольный геометрический элемент 13 обозначен штрихпунктирной линией. Так, внешний контур рамного участка 22b, в основном, повторяет треугольник или не полностью показанную, однако легко воображаемую трапецию. То же относится к не показанному на фиг. 3 рамному участку 22а на противоположной стороне охвата 2 диска.

На фиг. 4 показаны отверстия 18а, 18b в основании 5 в зоне внешних клыков 6а, 6b.

На фиг. 5 тормозной щит 1 изображен при виде сверху. Хорошо видна, в основном, прямоугольная форма охвата 2 диска. Охват 2 диска образован обеими параллельными перемычками 21а, 21b и соединяющими их рамными участками 22а, 22b. При этом концы перемычек 21а, 21b соединены с соответствующими концами рамных участков 22а, 22b таким образом, что внешний контур представляет собой в диапазоне допусков прямоугольную форму. При виде сбоку на фиг. 2 усиливающее ребро 11 проходит между обращенными к клыкам 6а, 6b сторонами охвата 2 диска, за исключением зоны охвата оси, в одной плоскости прямолинейно. В зоне охвата оси средний участок 11а усиливающего ребра 11 выполнен дугообразным, в частности в форме дуги окружности.

На фиг. 6 изображен дисковый тормозной механизм 4 с тормозным суппортом 23 для размещения схватывающего механизма и с тормозным щитом 1. Виден также тормозной пневмоцилиндр 24. Дисковый тормозной механизм 4 содержит тормозной диск 3 и тормозные колодки 8. Хорошо видны треугольный рамный участок 22а в виде треугольного геометрического элемента 13 и усиливающее ребро 11 тормозного щита 1.

На фиг. 7 изображен вид сверху на второй пример выполнения тормозного щита 1. Этот второй пример со своими вариантами может быть также самостоятельным изобретением или может быть выполнен, как здесь описано, в комбинации с первым примером выполнения. На фиг. 7а изображено схематичное сечение обращенной к крепежному фланцу перемычки 21b.

Обращенная от крепежного фланца перемычка 21а имеет участок 210 постоянной по всей ее длине в направлении х ширины 211 в направлении у.

Обращенная к крепежному фланцу перемычка 21b соединяет между собой крепежные фланцы 20, которые имеют поверхности для привинчивания с целью для крепления тормозного щита 1. В уровне техники на фиг. 15, 16 обращенная к крепежному фланцу перемычка 21b имеет, в основном, квадратное или четырехугольное сечение.

В отличие от первого примера, обращенная к крепежному фланцу перемычка 21b выполнена иначе. Она имеет средний участок 212, концы которого соединены со сбегающими участками 213а, 213b. Они через соединительные участки 214а, 214b соединены с основаниями мест 10а, 10b опор обращенных к крепежному фланцу клыков 7а, 7b. На фиг. 7, таким образом, обращенная к крепежному фланцу перемычка 21b через правый сбегающий участок 213а посредством правого соединительного участка 214а расположен под местом 10а опоры клыка 7а. Зеркально-симметрично этому реализовано соединение обращенной к крепежному фланцу перемычки 21b через левый сбегающий участок 213b посредством левого соединительного участка 214b под местом 10b опоры другого клыка 7b.

В этом втором примере сбегающие участки 213а, 213b имеют постоянную ширину в направлении у по своей длине в направлении х. Ширина 216 участка 212 перемычки имеет, однако, по его длине в направлении х разные значения. Начинаясь от места соединения с правым сбегающим участком 213а (если смотреть в отрицательном направлении х), ширина 216 сначала равна ширине 215 правого сбегающего участка 213а, затем до середины уменьшается приблизительно наполовину, после чего снова возрастает до места соединения с левым сбегающим участком 213b, пока не будет иметь свой исходный размер. За счет этого образуется сужение 216а. Благодаря этому можно сэкономить материал и уменьшить общую массу тормозного щита 1.

Под серединой среднего участка 212 перемычки здесь следует понимать плоскость S симметрии (фиг. 2), в которой на фиг. 7 лежит также плоскость VIII-VIII разреза с координатой х₁.

Другое отличие заключается в том, что обращенная к крепежному фланцу перемычка 21b снабжена, по меньшей мере, одной опрокинутой под углом стороной. Под термином «опрокинута» следует понимать наклон, когда данная сторона наклонена к воображаемой горизонтальной плоскости x-z под углом в качестве угла наклона, тогда как, напротив, термин «опрокинута» обозначает возвышение, когда данная сторона поднимается к воображаемой горизонтальной плоскости x-z под углом в качестве угла возвышения.

На фиг. 8-10 изображены сечения второго примера выполнения тормозного щита 1 из фиг. 7. Все сечения лежат в плоскости y-z.

На фиг. 8 изображено сечение в плоскости VIII-VIII координаты х₁ в направлении х из фиг. 7, причем сечение участка 212 обращенной к крепежному фланцу перемычки 21b изображено в его середине в зоне наибольшего сужения 216. Сечение участка 212 и сбегающих участков 213а, 213b показано схематично на фиг. 7а и может в упрощенном виде рассматриваться как прямоугольное сечение, которое в этом примере образует прямоугольную трапецию с угловыми точками А, В, С, D в виде упрощенного сечения. Под упрощением сечения здесь следует понимать то, что скругление показанных углов или кромок для простоты не рассматривается для этого описания.

Оба основания этой трапеции А, В, С, D проходят параллельно в направлении у в виде внешней 219 и внутренней 220 сторон, причем более длинное основание в виде внешней стороны 219 направлено к крепежной стороне BS тормозного щита 1. Внешняя 219 и внутренняя 220 стороны проходят в этом примере параллельно друг другу. Боковая сторона, которая под прямым углом соединена с этим основанием/внешней стороной 219, образует нижнюю сторону 218 и проходит параллельно оси z. Верхняя сторона 217 участка 212 перемычки наклонена или опрокинута под углом α(х₁) вокруг угловой точки С от оси z и образует вторую боковую сторону трапеции. Таким образом, угол α(х_i) является углом наклона верхней стороны 217 к воображаемой плоскости х-z, проходящей через угловую точку С.

Наклоненная, таким образом, верхняя сторона 217 участка 212 перемычки в этом примере наклонена внутрь и вниз, т.е. внутрь между клыками 6b, 7b. Этот угол α(х₁) наклона лежит в диапазоне 8-10° и составляет здесь преимущественно 9°.

На фиг. 9 изображено сечение в плоскости IX-IX координаты х₂ в направлении х из фиг. 7. В отличие от фиг. 8, здесь сечение среднего участка 212 перемычки увеличено из-за большей ширины 216. Угол α(х₂) наклона лежит также в диапазоне 8-10° и составляет здесь, однако, преимущественно 9,4°.

Сечение на фиг. 10 проходит в плоскости Х-Х координаты х₃ в направлении х из фиг. 7. Показанное сечение левого сбегающего участка 213b имеет его полную ширину 215d в зоне перехода к левому соединительному участку 214b. Сечение перешло от трапециевидной формы в бóльшую форму, которая составлена из первоначальной трапециевидной формы и других геометрических основных форм, что здесь подробно не освещается. Угол α(х₃) наклона лежит также в диапазоне 8-10° и составляет здесь, однако, преимущественно 9,2°.

Приведенное выше описание наклоненной верхней стороны 217 относится также к неописанной правой части перемычки 21b. Однако в качестве альтернативы возможно также, чтобы наклон правой верхней стороны 217 не был симметричным левой наклоненной верхней стороны 217, а был выполнен иначе.

На фиг. 11 изображен вид сверху на вариант второго примера выполнения тормозного щита 1 из фиг. 7. На фиг. 11а изображено схематичное сечение обращенной к крепежному фланцу перемычки 21b.

В противоположность второму примеру на фиг. 7 в этом варианте обращенная к крепежному фланцу перемычка 21b имеет ширину 215, которая остается неизменной по всей длине среднего участка 212 перемычки, включая сбегающие участки 213а, 213b.

На фиг. 12, 13 изображены сечения варианта второго примера выполнения тормозного щита 1 из фиг. 11. Также здесь все сечения лежат в плоскости y-z и имеют те же координаты х_1-3.

Также в этом варианте обращенная к крепежному фланцу перемычка 21b снабжена, по меньшей мере, одной опрокинутой стороной, здесь предпочтительно верхней стороной 217.

Угол α(х₁) наклона на фиг. 12 составляет в этом варианте 9°, изменяется на фиг. 13 в α(х₂) = 9,4° и на фиг. 14 снова немного уменьшается до α(х₃) = 9,2°.

На фиг. 12а, 13а ,14а в качестве примера приведены другие варианты угла α(х_i). На фиг. 12а α(х₁) = 5°, а на фиг. 13а α(х₂) = 5,2°. При этом угол α(х_i) в третьей позиции при х=3 снова не уменьшается, а увеличивается до α(х₃) = 5,3° (фиг. 14а).

При работе дискового тормозного механизма с тормозным щитом 1 обычно возникают повышенные напряжения, которые могут привести к существенному сокращению срока службы, особенно, если эти повышенные напряжения концентрируются внутри или снаружи на кромках (радиусах) перемычки 21b на сбегающих участках 213а, 213b. Помощь здесь оказывает наклоненная или опрокинутая верхняя сторона 217 обращенной к крепежному фланцу перемычки 21b. Таким образом, становится возможным распределить напряжения поверхностно по сечению, уменьшить напряжения и, тем самым, уменьшить также массу тормозного щита 1. При этом угол α(х_i) может проходить по всей перемычке 21b и лежать в диапазоне 1-20°. В одном предпочтительном варианте угол α(х_i) составляет 5-12°, а в данном примере – 9-9,4°. Угол α(х_i) может изменяться по всему контуру перемычки 21b также в зависимости от координаты х. При этом положение напряжений играет решающую роль. Угол α(х_i) должен быть выбран так, чтобы в зоне концентрации напряжений материал был удален.

В качестве альтернативы возможно также, чтобы нижняя сторона 218 перемычки 21b одна или же дополнительно была опрокинута или наклонена, чтобы удалить концентрации напряжений также на нижней стороне 218. Это поясняется ниже более подробно.

Такая возможность изображена на фиг. 12b, 13b, 14b, причем также нижняя сторона 218 обращенной к крепежному фланцу перемычки 21b наклонена дополнительно к наклонной верхней стороне 217. Схематичное сечение изображено на фиг. 11а.

В этом варианте нижняя сторона 218 наклонена под углом β(х₁) по отношению к оси z вокруг угловой точки А вверх, как лучше всего видно на фиг. 11а. Внешняя 19 и внутренняя 220 стороны проходят здесь в направлении у и параллельно друг другу. В случае, если углы α(х_i), β(х_i) одинаковые, сечение среднего участка 212 перемычки образует в упрощенном виде параллелограмм.

В примере на фиг. 12b α(х₁) = β(х₁) = 5°, и, тем самым, эти углы одинаковые. При координате х₂ (фиг. 13b) α(х₂) = 5,2°, причем β(х₂) больше и составляет 5,4°. Угол α(х_i) в третьей позиции при х=3 снова уменьшается: α(х₃) = 5,1°. Однако угол β(х₃) стал значительно больше: β(х₃) = 7,2° (фиг. 14b).

На фиг. 12с, 13с, 14с изображен другой вариант, в котором наклонена только нижняя сторона 218. При этом значения углов β(х_i) равны значениям в варианте на фиг. 12b, 13b, 14b, т.е. возрастают от середины перемычки 21b к ее концам.

Изобретение не ограничено описанными выше примерами. Оно может быть модифицировано в рамках прилагаемой формулы.

Так, например, возможно, чтобы все стороны обращенной к крепежному фланцу перемычки 21b были наклонными.

Разумеется, возможны и другие сечения обращенной к крепежному фланцу перемычки 21b, нежели описанные выше.

Возможно также, чтобы обращенная к крепежному фланцу перемычка 21b имела типа скручивания. Оно может быть выполнено симметричным или несимметричным оси симметрии.

Возможно также, чтобы верхняя сторона 217 была наклонена наружу и/или нижняя сторона – внутрь.

Сужение 216а может быть выполнено также на обращенной от крепежного фланца перемычке 21а.

Далее возможно также, чтобы каждая перемычка 21а, 21b имела более одного сужения 216а.

Сужение/сужения 216а может/могут быть выполнено/выполнены также с одной стороны по отношению к воображаемой продольной оси соответствующей перемычки 21а, 21b.

Реферат

Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения. Монолитный тормозной щит для дискового тормозного механизма транспортного средства, содержащего тормозной диск, включает в себя рамный охват диска, крепежный фланец и рамные участки. Рамный охват диска имеет две параллельные друг другу перемычки, а также два рамных участка, которые расположены параллельно оси вращения тормозного диска и соединяют перемычки. Тормозной щит крепится крепежным фланцем на фланце оси транспортного средства. Один или оба рамных участка расширяется/расширяются от обращенной от крепежного фланца стороны охвата диска соответственно до внешнего края крепежного фланца тормозного щита таким образом, что расширение выполнено в виде увеличения расстояния по отношению к плоскости охвата диска. Достигается снижение массы тормозного щита без потери жесткости. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 27 ил.

Формула