Тормозное устройство - RU2126503C1
Код документа: RU2126503C1
Чертежи
Описание
Изобретение касается дисковых тормозов и, в частности, улучшений в дисковых тормозах с большой площадью контакта для крупных автомобилей, например, грузовиков, тракторных поездов в дополнение к другим крупным колесным автомобилям и самолетам.
В канадских патентах N 1112189, выданном 10 ноября 1981 г., N 1140486, выданном 1 февраля 1983 г., и патенте США N 4102438, выданном 25 июля 1978 г. Ивану Ранкорту, приведенных здесь для сведения, описывается дисковый тормоз для большегрузных автомобилей, у которого тормозные колодки находятся в контакте со значительно большей площадью диска, а для охлаждения диска предусмотрена соответствующая система охлаждения тормоза, которая делает возможным использование дисковых тормозов для таких автомобилей. Настоящее изобретение является улучшением по сравнению с вышеупомянутым патентом.
Имеются тормозные системы, установленные на различных типах автомобилей, которые содержат принудительный механический тормоз, типа известного, как надежный тормоз, т.е. когда тормоза включены, а давление снимается с тормозов. В патенте США N 3547234 Кумминса, 15 декабря 1970 г., описывается эксплуатационный тормоз для дорожных грузовиков или тракторов, включающий гидравлическую тормозную систему, использующую большое число дисков, и эти диски механически нагружаются с помощью пружины для обеспечения надежного тормоза. В патенте США N 4057297, выданном 8 ноября 1977 г. Беку и др., описывается тормозная система, предварительно нагруженная с помощью пружины, которая содержит диски такого типа, как описаны в патенте Кумминса. Эта пневматическая система использует ряд клапанов для изменения давления, прикладываемого к гидротрансформатору с целью устранения повреждения дифференциала. Эта система используется на очень тяжелом оборудовании, например, тракторах и т.п. Эти патенты представляют уровень техники в области надежного типа тормозных систем, использующих механические устройства предварительной нагрузки, например, пружины. Конструкции являются сложными из-за необходимости их приспосабливать к тяжелым автомобилям. Единственное, что требуется, так это надежного типа тормозная система простой конструкции, использующая пневматику для растормаживания тормозов и простую конструкцию дискового тормоза такого типа, как описан в патенте Ранкоурта, где диск смонтирован на закрепительной втулке колеса автомобиля, а корпус тормоза закреплен на неподвижной оси автомобиля.
Признается также, что главной проблемой с большой контактной площадью кольцевых дисковых тормозов описанного в вышеупомянутых патентах типа, является тепло. Большие успехи в улучшении рассеивания тепла были достигнуты с введением дисков, снабженных лопатками, как описано в патенте США N 4.102.438. Однако вентилируемые диски описанного типа требуют изготовления более толстого диска для сохранения той же прочности. Было установлено, например, что нельзя установить более одного чугунного вентилируемого диска в колесном корпусе тормоза, в результате чего уменьшается гибкость конструкции таких тормозов, в частности, в тех случаях, где многодисковая конструкция была бы выгодной.
Другая проблема, имеющая серьезную социальную направленность, заключается в выходе из строя тормоза воздействии износа. В настоящее время отсутствуют надежные датчики износа тормоза для определения оставшегося срока службы данного комплекта тормозных накладок на грузовом автомобиле. Необходимо удалить детали корпуса на колесе, чтобы изучить и замерить оставшуюся толщину накладки и тормозного диска. Поскольку такое обследование ведет к простою грузовика или тракторного поезда, то естественное желание оператора или водителя как можно дольше затянуть начало такой проверки иногда с губительными последствиями, ценой которых являются невинные жертвы дорожных аварий, обусловленных поломкой тормозов у таких большегрузных автомобилей.
Целью изобретения является обеспечение дискового тормоза для тяжелых грузовых автомобилей, который полагается на механические средства для приведения в действие тормозов.
Еще одной целью изобретения является обеспечение автоматической безопасности в случае выхода из строя тормозной системы.
Другой целью изобретения является обеспечение стояночного тормоза, выполненного за одно с дисковым тормозным устройством внутри одного и того же корпуса, чтобы освободить ось.
Кроме того, целью изобретения является обеспечение дискового тормозного устройства, обладающего большей способностью для рассеивания тепла.
Также целью изобретения является обеспечение дискового тормозного устройства, снабженного улучшенными средствами для контроля за температурой и износом тормозного устройства.
Еще одной целью настоящего изобретения является обеспечение авиационного дискового тормозного устройства, снабженного средством для вращения колес самолета, чтобы обеспечить вращение колес до приземления, в результате чего скорость вращения приближается к скорости вращения после приземления.
Конструкция в соответствии с изобретением содержит дисковое тормозное устройство для автомобильного колеса на автомобиле, где колесо содержит ступицу, вращающуюся с помощью средства монтажа колеса на автомобиле.
Тормозное устройство содержит корпус, смонтированный на автомобиле, и по крайней мере радиальный диск внутри корпуса, прикрепленный к колесу. Диск имеет по крайней мере первую радиальную плоскую поверхность трения, рядом с которой предусмотрена тормозная колодка, предназначенная для осевого перемещения к ней и от нее для фрикционного взаимодействия с ней и выхода из этого взаимодействия, Предусмотрены средства для удерживания тормозной колодки от вращения вместе с диском. Промежуточный элемент стены расположен в корпусе и прикреплен к нему, параллельно первой поверхности трения радиального диска, и установлен так, что тормозная колодка перемещается между промежуточной стенкой и радиальным диском. Подвижная пластина установлена для осевого перемещения в корпусе между промежуточной стенкой и стенкой корпуса так, что промежуточная стенка располагается между подвижной пластиной и тормозной колодкой. Жесткое звено располагается между пластиной и тормозной колодкой, проходя через промежуточную стенку так, что пластина перемещается в осевом направлении вместе с тормозной колодкой. Пружина располагается между стенкой корпуса и пластиной так, что она постоянно смещается к пластине для прижатия тормозной колодки к первой поверхности трения диска. Гидравлическая камера предусмотрена между промежуточной стенкой и пластиной, в результате чего камера, когда она расширяется, смещает пластину для преодоления усилия пружины, чтобы освободить тормозную колодку от поверхности трения диска.
В более конкретном варианте настоящего изобретения узел тормозных колодок включает опорную пластину, на которой монтируются тормозные колодки и которая простирается параллельно промежуточной стенке и находится в прямом контакте со звеньями. Вторая пневматическая камера предусмотрена между опорной пластиной и промежуточной стенкой так, что, когда тормоза активно применяются, то создается пневматическое давление для расширения второй камеры так, чтобы активно смещать тормозную колодку к первой поверхности трения диска, дополняя действие пружины на подвижную пластину. В ряде случаев в то время как вторая камера надувается, первая камера - спускается.
В более конкретном варианте настоящего изобретения радиальный диск снабжен второй поверхностью трения на другой его стороне относительно первой поверхности трения, а вторая тормозная колодка установлена в корпусе рядом со второй поверхностью трения диска, и диск крепится к колесу через закрепительную втулку с помощью осевых шлицев, в результате чего он может скользить в осевом направлении. Вторая камера может иначе располагаться между опорной пластиной для второй тормозной колодки и корпусом.
В более конкретном варианте промежуточная стенка крепится к радиальной монтажной плите, прикрепленной к средствам монтажа колеса на автомобиле, а корпус неподвижной крепится к монтажной плите.
Еще в одном конкретном варианте настоящего изобретения корпус является кольцевым корпусом, снабженным центральным осевым отверстием, через которое проходит формирующая ось часть средства монтажа колеса автомобиля, а монтажная плита является круглым кольцом, прикрепленным к оси, тогда как диск является кольцевым диском, установленным на осевых шлицах выступа закрепительной втулки, идущего от колеса через центральное отверстие в диске.
Конструкция в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения содержит тормозное устройство для автомобильного колеса, содержащее корпус, предназначенный для размещения в колесе, монтажные средства для крепления корпуса к автомобилю, по крайней мере, кольцевой вращающийся диск, установленный в корпусе для вращения вместе с колесом, диск, имеющий большое число расположенных по окружности каналов, идущих от периферии диска к центру для соединения с центральными отверстиями на внутренней кромке кольцевого диска так, что воздух может проходить из центральных отверстий на внутренней кромке кольцевого диска, чтобы выйти на его наружной периферии с целью рассеивания тепла, образовавшегося на диске; средства, образующие отверстия в корпусе для обеспечения прохождения воздуха с наружной стороны корпуса через отверстия корпуса; средства для направления потока воздуха через корпус к центральным отверстиям в диске и отражающие средства, расположенные снаружи корпуса для отклонения воздуха в отверстия в корпусе.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предусматривается кольцевой роторный /вращающийся/ диск для дискового тормоза, имеющего, по крайней мере, одну радиальную плоскую рабочую поверхность тормоза; тормозную колодку, взаимодействующую с рабочей поверхностью диска, отличающийся тем, что, по крайней мере, мелкая канавка проходит через рабочую поверхность в основном в радиальном направлении, тем самым создается воздушная подушка между роторным диском и тормозной колодкой, когда тормозная колодка освобождается от рабочей поверхности диска, за счет "насосного" действия воздуха из центра диска радиально в сторону периферии диска во время его вращения. Когда тормоз прикладывается, то канавка может действовать так же, как канал для слива жидкости и других частиц изнашивания, образующихся в результате фрикционного контакта тормозных колодок с рабочей поверхностью диска.
В соответствии с другим аспектом изобретения конструкция содержит дисковое тормозное устройство для автомобильного колеса, в котором колесо содержит ступицу, крепящуюся к оси автомобиля, при этом дисковое тормозное устройство находится в пределах колеса и концентрично с осью и включает корпус, смонтированный на автомобиле, и, по крайней мере, радиальный диск, установленный в корпусе, а также средства, закрепляющие диск к колесу, причем диск имеет, по крайней мере, первую радиальную плоскую поверхность трения, первую тормозную колодку, расположенную рядом с первой плоской поверхностью трения диска и перемещающуюся в осевом направлении в сторону первой поверхности трения для взаимодействия с ней и от нее с целью освобождения от нее; кроме того, предусмотрены средства для удерживания первой тормозной колодки от вращения вместе с диском, промежуточная стенка, установленная в корпусе и прикрепленная к нему, располагающаяся параллельно радиальному диску и размещенная так, что первая тормозная колодка движется в осевом направлении между промежуточной стенкой и радиальным диском; подвижные упорные пружинные средства, установленные для осевого перемещения в корпусе между промежуточной стенкой и стенкой корпуса так, что промежуточная стенка находится между подвижными пружинными упорными средствами и первой тормозной колодкой; толкающие звенья, располагающиеся между пружинными упорными средствами и тормозной колодкой, проходящие через промежуточную стенку так, что пружинные упорные средства движутся в осевом направлении с тормозной колодкой; пружинные средства, установленные между стенкой корпуса и пружинными упорными средствами так, что пружинные средства смещаются к пружинным упорным средствам для прижатия тормозной колодки к поверхности трения диска; первую гидравлическую камеру, предусмотренную между промежуточной стенкой и пружинными упорными средствами, в результате чего первая камера, когда она расширяется, смещает пружинные упорные средства для преодоления усилия пружинных средств с целью освобождения тормозной колодки от поверхности трения диска, тем самым растормаживая стояночный тормоз; вторую камеру, предусмотренную между промежуточной стенкой и тормозной колодкой так, что когда она расширяется, то включаются эксплуатационные тормоза за счет взаимодействия тормозной колодки с поверхностью трения диска, отличающееся тем, что клапан быстрого оттормаживания прикреплен к промежуточной стенке и сообщается со второй камерой для удаления газа из нее с целью ускорения модуляции второй камеры и циркуляции газа вдоль промежуточной стенки, чтобы помочь рассеить от нее тепло.
В более конкретном варианте настоящего изобретения теплочувствительные средства взаимодействуют с промежуточной стенкой и со стенкой корпуса, а также предусмотрены средства для передачи данных от чувствительных средств к средствами визуального воспроизведения.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предусматривается дисковое тормозное устройство для автомобильного колеса, которое содержит корпус тормоза, образующий внутреннюю камеру, монтажные средства для закрепления корпуса к автомобилю; по крайней мере, кольцевой роторный диск, размещенный в корпусе; тормозной диск, имеющий по крайней мере одну плоскую рабочую поверхность; средства, монтирующие кольцевой роторный диск на колесе; по крайней мере одну тормозную колодку, установленную в корпусе на стороне плоской рабочей поверхности диска и перемещающуюся в осевом направлении к и от диска, при этом тормозная колодка включает тормозную накладку, предназначенную для контактирования с плоской рабочей поверхностью диска; средства, предусмотренные для удерживания тормозной колодки от вращения с диском; подвижные пружинные упорные средства, установленные для осевого перемещения в корпусе, и жесткие толкающие звенья, расположенные между пружинными упорными средствами и тормозной колодкой; пружинные средства, установленные между стенкой корпуса и пружинными упорными средствами так, что пружины смещаются к пружинным упорным средствам для прижатия тормозной колодки к первой поверхности трения диска, и средства определения износа тормозной колодки, включающие средства, показывающие изменение в расстоянии между стенкой корпуса и пружинными упорными средствами, так, что когда тормозные накладки и диск износятся, то такой износ будет заметен с чувствительных средств износа тормоза.
В данной заявке стояночный или предохранительный тормоза означают механизм, обеспечивающий работу тормозов, когда автомобиль не эксплуатируется, или в случае неисправности эксплуатационных тормозов. Действующие или эксплуатационные тормоза касаются механизма, обеспечивающего включение тормозов непосредственно водителем для замедления движения автомобиля и его остановки. Будет понятно, что понятие транспортное средство включает в себя и самолет.
Описав в общем характер изобретения, ниже приводится описание со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых в качестве примера приведен предпочтительный вариант его, где фиг. 1 - фрагментарный вид в осевом сечении тормозного устройства настоящего изобретения; фиг. 2 - фрагментарный вид в увеличенном масштабе поперечного сечения детали другого варианта тормозного устройства; фиг. 3 - еще один фрагментарный вид в увеличенном масштабе осевого сечения другой детали еще одного варианта тормозного устройства; фиг. 4 -фрагментарный вид спереди в увеличенном масштабе тормозного устройства; фиг. 5 - вид в горизонтальном сечении, выполненном по линии 5-5 на фиг. 4; фиг. 6 - фрагментарный вид сбоку в увеличенном масштабе детали настоящего изобретения; фиг. 7 - фрагментарный вид в увеличенном масштабе вертикального сечения, выполненного по линии 7-7 на фиг. 6; фиг. 8 - фрагментарный вид в увеличенном масштабе поперечного сечения детали, показанной на фиг. 1; фиг. 9 - фрагментарный вид спереди в увеличенном масштабе тормозного устройства, у которого часть деталей удалена, чтобы показать другие детали настоящего изобретения; фиг. 10 - фрагментарный вид осевого сечения другого варианта детали настоящего изобретения; фиг. 11 - фрагментарный вид в увеличенном масштабе осевого сечения, показывающего еще один вариант детали, представленной на фиг. 10; фиг. 12a - cхематическое изображение пружинного диска, который может использоваться в варианте настоящего изобретения; фиг. 12b - график, показывающий соответствующие нагрузочные характеристики пружинного диска.
Как показано на фиг. 1-3, колесный узел изображен с осью 10. Ось 10 является неподвижной осью, и колесо 12 вращательно монтируется на ней с помощью подшипников 14. Закрепительная втулка 16 крепится к колесу 12 и концентрично располагается на оси 10 в корпусе 18 дискового тормоза. Монтажное кольцо 20 крепится к оси 10, а корпус 18 крепится к монтажному кольцу 20. Два радиальных вентилируемых роторных диска 22 и 24 показаны установленными в корпусе 18. Последний содержит кольцевую стенку 26 с внутренней стороны устройства, кольцевую стенку 28 корпуса с наружной стороны, и все они окружены периферийной стенкой 30. Вентиляционные отверстия 32 выполнены в периферийной стенке 30. Устройства 34 из гайки и болта скрепляют стенки 26, 28 и 30 корпуса и промежуточную стенку 62 вместе для образования корпуса 18.
Закрепительная втулка 16 снабжена осевыми шлицами 44, а кольцевые роторные тормозные диски 22 и 24 имеют отверстия 36 и 38 на внутренних кромках соответственно, которые чередуются с зубьями 40 и 42. Последние взаимодействуют со шлицами 44, обеспечивая тем самым ограниченное осевое перемещение дисков 22 и 24, нагружая тем самым диски колесом 12.
Каждый тормозной диск 22 и 24 снабжен радиальными вентиляционными каналами 46. Было установлено, что можно выдержать тормозные диски, имеющие вентиляционные каналы, в разумных осевых размерах или толщине за счет изготовления дисков из композитного алюминия, называемого "Дуралкан" /Duralcan/, являющейся торговой маркой фирмы Alcan Aluminium Limited. Таким образом, можно устанавливать два или более тормозных дисков в пространстве, в котором раньше мог разместиться только один вентилируемый чугунный тормозной диск. Отверстия 36 и 38 дисков 22 и 24 образуют вентиляционный проход, как будет описано позже. Кольцевой воздушный отражатель 48 установлен на закрепительной втулке 16 в плоскости стенки 28 корпуса.
Тормозная колодка 50 содержит кольцевую подкладочную пластину 52, перемещающуюся в осевом направлении в корпусе 18, к которой прикреплена тормозная накладка 54. Подкладочная накладка 56 снабжена периферийными прорезями и зубьями, взаимодействующими между болтами 34 корпуса для удержания их от вращения, но допускающих их осевое скольжение. Тормозная накладка 54 предназначена для фрикционного взаимодействия с плоской поверхностью 22A радиального диска. Кольцевая тормозная накладка 56 расположена между дисками 22 и 24, тогда как кольцевая тормозная накладка 58 прикреплена к стенке 28 корпуса.
Кольцевые распорные кольца 152 установлены в стенке 30 корпуса и при их удалении может быть уменьшен осевой размер стенки, тем самым компенсируя износ накладок 54, 56 и 58, а также износ дисков 22 и 24, как будет описано позже.
Промежуточная стенка 62 крепится к монтажному кольцу 20 на оси 10 с помощью устройств 71 из болтов и гаек. Конечно, промежуточная стенка 62 может быть приварена к монтажному кольцу 20. Кроме того, промежуточная стенка 62 служит также для поддержания стенки 26 корпуса, цилиндрической стенки 30 и стенки 28 корпуса с помощью гаек и болтов 74 и 34. Вентиляционные каналы 64 выполнены в промежуточной стенке 62, тогда как осевые вентиляционные отверстия 148 выполнены на расстоянии друг от друга возле внутреннего отверстия кольцевой промежуточной стенки 62.
В данном варианте пластина 66 располагается против промежуточной стенки 62 и прикрепляется болтами к ней с помощью гаек и болтов 74 и 34. Эта пластина 66 служит для поддержания камеры 68. Последняя является кольцевой камерой, изготовленной из нержавеющих стальных листов, сваренных вместе, как показано на фиг. 2. Воздух под давлением подается в камеру 68 через трубку 106 и впуск 108. Для надувания камеры могут использоваться и другие газы. Ограничители /не показаны/ могут предусматриваться на пластине 66 рядом с камерой 68 для предотвращения ее от случайного разрушения.
Пружинный упорный элемент 92 устанавливается для осевых перемещений относительно промежуточной стенки 62. Пружинный упорный элемент 92 выполнен в виде паука с ножками 94, образующими жесткие толкающие звенья, разнесенными по периферии кольцевой пластины 92A и выполненными за одно с ней. Ножки 94 проходят через отверстия 72 в промежуточной стенке 62. В отверстиях 72, окружающих ножки 94, установлены уплотнения 94A для предотвращения проникновения дальше глубь корпуса пыли, масла или других частиц изнашивания. Ножки 94 взаимодействуют с подкладочной пластиной 52 возле ее периферийной кромки. Ввиду напряжений, действующих на периферийную кромку подкладочной пластины 52, последняя может быть выполнена с небольшой конусностью в направлении ножек с целью компенсации напряжений, которые будут прикладываться, когда ножки 94 начинают контактировать на периферийной кромке подкладочной пластины 52. На концах ножек 94 может быть выполнен небольшого угла скос для компенсации таких напряжений.
Пружины 90 смещают пружинную упорную пластину 92 в сторону тормозной колодки 50. Большое число пружин 90 расположено в кольцевых удаленных друг от друга местах на стенке 26 корпуса, при этом каждая из них находится внутри колоколообразной крышки 78, установленной в соответствующее отверстие 76 на стенке 26. Колоколообразные крышки 78 в одном варианте имеют вращающегося штыкового типа соединение для взаимодействия с L-образным пазом стенки 26 корпуса, в результате чего они могут сниматься, например, для замены пружин 90. Гайка 80, снабженная фланцем 82, установлена снаружи колоколообразной крышки 78. Гайка 80 взаимодействует с резьбой болта 84. Головка болта 84 находится в глухой втулке 86, снабженной фланцем 88 и упирающейся в спиральную пружину 90. Таким образом, если необходимо снять напряжение пружин 90 с пружинной упорной пластины 92, то гайка 80 вращается до точки, в которой головка болта 84 перемещает глухую втулку 86 влево на фиг. 1, тем самым освобождая пружины 90 от пружинной упорной пластины 92. Гайка 80 имеет заклепочный буртик 80A для удержания гайки у колоколообразной крышки 78. Хотя показана спиральная пружина 90, однако могут использоваться другие типы пружин, например, кольцевая дисковая пружина.
Для обеспечения эксплуатационного или основного тормоза камера 70 предусматривается между промежуточной стенкой 62 и подкладочной пластиной 52 тормозной колодки 50. Камера 70 может заполняться газообразной жидкостью под давлением с помощью впуска, аналогичного впуску 108 и трубке 106.
В режиме запасного или стояночного тормоза пружины 90 смещаются к пружинной упорной пластине 92, которая в свою очередь прижимает ножки 94 к подкладочной пластине 52 тормозной колодки 50 для прижатия тормозных накладок 54, 56 и 58 к изнашивающимся поверхностям на тормозных дисках 22 и 24.
Другими словами, когда стояночные или эксплуатационные тормоза включены, то давление от тормозной колодки 50 перемещает диск 22, тормозную накладку 56 и диск 24 в осевом направлении так, что поверхности трения 22a, b и 24a, b на дисках 22 и 24 фрикционно взаимодействуют с тормозными накладками 54, 56 и 58.
Таким образом, пружины 90 обеспечивают предохранительный тормоз для автомобиля, которым обычно может быть грузовик, трактор или прицеп. Как только грузовик или трактор поступает в эксплуатацию и предохранительный тормоз должен быть отключен, то воздух под давлением подается в камеру 68 через трубку 106 и впуск 108, в результате чего камера 68 расширяется и перемещает пружинный упорный элемент 92 в осевом направлении для преодоления усилия пружин 90 и тем самым снятия давления на тормозной колодке 50, обеспечивая тем самым свободное вращение дисков 22 и 24, а значит и колеса. Во время работы автомобиля, когда необходимо использовать активные или действующие тормоза, воздух под давлением направляется через впуск 128 /фиг. 3/ в камеру 70 для перемещения тормозной колодки 50 в осевом направлении для принудительного применения тормозов. Одновременно с этим воздух под давлением может удаляться из камеры 68, если нужно, хотя считается, что предохранительные тормоза обычно отключены во время работы.
В качестве меры безопасности, если давление воздуха упадет ниже заданного уровня, то пружины 90 преодолевают усилие камеры 68 и включают предохранительные тормоза.
Клапан быстрого оттормаживания 126 установлен на промежуточной стенке 62 и сообщается с камерой 70. Клапан быстрого оттормаживания 126 используется, когда требуется спустить камеру 70. Одновременно с этим выпуск из клапана быстрого оттормаживания будет направляться вдоль промежуточной стенки 62 через вентиляционные каналы 64, тем самым обеспечивая охлаждение промежуточной стенки 62, а также прилегающих к ней частей корпуса, как то пластины 66. Газ, находящийся под давлением в камере 70, охлаждается во время декомпрессии, когда он выпускается.
С другой стороны, в трубопроводе 106 может предусматриваться заслонка или суженный проход 106A для обеспечения медленного выхода из камеры 68 с тем, чтобы избежать внезапного резкого включения предохранительных тормозов, когда автомобиль движется, если эксплуатационные тормоза вышли из строя. Вместо заслонки может предусматриваться клапан запаздывания.
Предполагается также соединять камеры 68 и 70 с помощью соответствующих клапанов, чтобы обеспечить прохождение воздуха из одной камеры в другую в случае, когда необходимо применить стояночные тормоза и эксплуатационные тормоза одновременно. Однако в большинстве случаев камеры 68 и 70 будут работать самостоятельно.
Торцевая кромка втулки 16 может снабжаться зубьями и датчиком антиблокировки тормоза или датчиком-счетчиком 150, установленным на промежуточной стенке 62, как показано на фиг. 1, для определения перемещения зубьев 151, когда закрепительная втулка 16 вращается.
Как показано на фиг. 2, тормозное устройство снабжено тепловым датчиком 102, соединенным с промежуточной стенкой 62 и снабженным проводом 104. Тепловой датчик 100 может быть установлен на стенке 288 корпуса с проводом 105, идущим через проход 96, выполненный в стенке 30 корпуса. Тепловые датчики 100 и 102 могут сообщать данные о температуре, касающейся тепла, выделяющегося в дисковом тормозном устройстве, в частности, рядом с диском. Так например, датчик 100 находится непосредственно на стенке 28 корпуса около тормозной накладки 588 возле диска 24. Тепловой датчик 102 будет показывать температуру промежуточной стенки 62. Могут применяться и другие датчики. Датчики 100 и 102 соединяются с температурным индикатором на панели управления автомобиля. Только одно колесо должно контролироваться подобным образом, так как оно будет давать показания о типе тепла, образующегося во всех колесах этого же автомобиля.
Предупреждающее устройство, соединенное с тепловыми датчиками тормоза, может устанавливаться на пульте управления в кабине автомобиля. Предупреждающее устройство может быть звуковым сигналом, например, зуммером или записанным голосом, или визуальный диодный графический экран с различными цветами, дающий информацию о температуре тормозов. Как хорошо известно, когда температура тормозов достигает определенной величины, то тормозные прокладки начинают химически разрушаться, приводя к снижению эффективности тормозов. Предупреждающее устройство подает сигнал тревоги водителю для остановки автомобиля, чтобы дать возможность тормозам охладиться прежде, чем они достигнут температурного уровня, за которым может последовать поломка.
Другим признаком, которым обладает описываемое тормозное устройство, является датчик износа, как показано на фиг. 2 и 3. Из-за конкретного осевого перемещения данного тормозного устройства датчик износа может устанавливаться между стенкой 26 корпуса и пружинным упорным элементом 92, а расстояние между двумя элементами замеряется, в частности, когда тормоза прикладываются через стояночные тормоза под действием смещения пружин 90.
В одном варианте, как показано на фиг. 2, датчик износа 112 содержит резиновую крышку 114 и плунжер 116, смещающийся под действием пружины 118 в глухой втулке 120. В последней установлен подшипник скольжения 122, с помощью которого плунжер скользит под действием пружины 118 в сторону пружинного упорного элемента 92. Плунжер снабжен фланцем 124 для приема пружины 118.
Другой вариант датчика износа показан на фиг. 3. Датчик износа 130 является электронным датчиком, включающим плунжер 132, пружину, установленную в датчике 130, и смещающуюся к пружинному упорному элементу 92. Датчик 130 соединяется с индикатором износа тормоза на панели управления в кабине. Контроль может осуществляться только одного колеса, так как оно дает надежные показания о величине износа, имеющей место на всех колесах автомобиля.
Еще один вариант датчика износа может быть получен путем выполнения отверстия в стенке 26 корпуса, закрытого резиновым колпачком 110. Когда последний снят, то может вставляться измерительный прибор для определения расстояния между стенкой 26 и пружинным упорным элементом 92, когда применяется стояночный тормоз.
Также предполагается наличие датчиков тормоза на стенке 28 корпуса, в результате чего измерения могут проводиться на подкладочной пластине, взаимодействующей с тормозной колодкой 58, когда последняя перемещается в осевом направлении и камера 70 установлена на стенке 28 /не показана/. Эксплуатационный тормоз должен быть включен, чтобы иметь правильные показания.
При использовании датчиков износа тормоза или измерительных приборов предупреждающее устройство может размещаться на приборном щитке в кабине автомобиля и будет подавать звуковой сигнал водителю, например, с помощью зуммера, когда тормозные накладки и диски износятся до заданного уровня, чтобы, по крайней мере, предупредить водителя заменить тормозные накладки и диски или, по крайней мере, запланировать их текущий ремонт. Может предусматриваться также блокировка, которая будет влиять на работу управляющего клапана стояночного тормоза, чтобы задержать выключение стояночных тормозов, когда износ тормозов превысил допустимые уровни износа. В любом случае система износа тормоза может дать предупреждение мили обеспечить контроль на различных уровнях износа тормоза.
Имеется система вентиляции для исковых тормозов. Как частично ранее описано и показано на фиг. 1 и 9, отверстия 148 выполнены в промежуточной стенке 62 и, как показано на фиг. 4, камера 134 в форме кольцевой крышки может устанавливаться поверх отверстий 148. Камера 134 соединяется с воздухозаборником 136 совкового типа. Воздухозаборник 136 устанавливается на стенке 26 корпуса и обращен в сторону обычного направления движения автомобиля, в результате чего воздушный поток будет отклоняться в камеру 134, через отверстия 148 к дискам 22 и 24 и, в частности, через отверстия 36 и 38. Благодаря отражателю или экрану 48 воздух будет нагнетаться вверх через вентиляционные каналы 46 дисков 22 и 24. Экран 48 может быть удален, если диск 24 располагается близко к закрепительной втулке 16. Диски 22 и 24 действуют как крыльчатки, создавая разряжение в зоне отверстий 36 и 38, тем самым засасывая воздух и нагнетая его к периферии дисков и удаляя его через вентиляционные отверстия 32, обеспечивая таким образом рассеивание большого количества тепла. Воздухозаборник 136 и камера 134 могут быть формованным пластмассовым элементом с выполненным в нем шарниром 138, при этом регулирование величины раскрытия воздухозаборника 136 осуществляется с помощью регулировок 140 гайки и болта.
Было предложено использовать эту вентиляционную систему для другой цели, например, применительно для авиации. Следовательно, за счет выполнения аналогичного тормозного устройства на колесах шасси самолета, т.е. воздухозаборником 136, вентиляционными отверстиями 32 и вентилируемыми дисками 22 и 24, значительный поток воздуха может проходить через вентиляционную систему /отключенных/ тормозов, заставляя колеса вращаться. В частности, удобно иметь колеса, вращающиеся с равноценной путевой скоростью в момент приземления. Для контроля за скоростью вращения колес, т.е. чтобы они не вращались чрезмерно быстро, воздухозаборник 136 может дистанционно регулироваться и могут включаться действующие или активные тормоза. Скорость колеса может точно рассчитываться до путевой скорости самолета с помощью микропроцессора, используя для этого данные от датчика-счетчика 150, а также данные путевой скорости самолета. Точная скорость вращения может быть получена путем модулирования на микропроцессоре раскрытия воздухозаборника и тормозов для компенсации избыточного крутящего момента, создаваемого воздушным потоком, проходящим через тормоза. Это будет важным фактором безопасности для шин самолета.
На фиг. 6 и 7 показан фрагмент тормозного диска 22 с поверхностями 22а и 22b. Канавка располагается радиально на поверхностях 22а и 22b и имеет в поперечном сечении полукруглую форму В конкретном примере канавка имеет глубину - 2,28 мм, ширину - 6,35 мм и радиус - 3, 17 мм. Было установлено, что наличие такой канавки обеспечивает поступление воздуха, когда тормоза выключены и диски вращаются, для образования незначительной воздушной подушки между тормозными накладками и поверхностью трения на диске, тем самым устраняя движение вследствие неполного расцепления и способствуя охлаждению поверхностей трения. Одновременно с этим канавка обеспечивает чистоту рабочих поверхностей тормозов за счет образования дренажного канала для любой жидкости, образующейся на тормозных накладках, или частиц изнашивания между поверхностью трения диска и накладками.
Было установлено также, что за счет нанесения покрытия на поверхность дискового тормоза тепло легче рассеивается. Это покрытие может быть керамическим со смешанными алюминиевыми частицами и которое имеет конкретные теплоотводящие и износостойкие свойства. Покрытие может быть также титановым карбонитридным или из карбида хрома. В настоящее время фирмой "Sermatech International Inc." разработано покрытие для военных целей.
Предполагается также предусматривать струйное смешивание, где вода, распыляемая в камеру 134 через отверстие 134a, смешивается с вентиляционным воздухом, который отклоняется в тормозное устройство для усиления охлаждения последнего.
В настоящем варианте, и как показано на фиг. 8, камера 70, выполненная в виде круглого кольца, снабжена наружным кольцевым пылезащитным колпачком 70a и внутренним пылезащитным колпачком 70b. Пылезащитные колпачки 70a и 70b служат для предотвращения попадания частиц изнашивания между ребрами гармошки, образованными в сильфонного типа камере.
В варианте, показанном на фиг. 10, камера 290 регулирует расстояние между накладкой 273 и поверхностями трения 232a диска 232, как будет описано. В этом варианте пластина 223 снабжена выполненными за одно стойками 223a, скользящими во втулках 266, прикрепленных к окружной стенке 226. Втулки 266 предотвращают стойки 223a от заедания и, тем самым пластина 262 скользит параллельно промежуточной стенке 244. Эти стойки 223a взаимодействуют с подвижной пластиной 262. Эти стойки 264 выступают с пластины 262 для взаимодействия с подкладочной пластиной 272.
Камера 290 расположена между пластиной 223 и стенкой 222 корпуса, которая прикрепляется болтами к стенкам 226 и 248 корпуса, как показано. Камера 290 может заполняться маслом или густой смазкой. В любом случае увеличение объема камеры 290 будет сопровождаться удалением пластины 223 от стенки 222, тем самым перемещая стояночный тормоз, включая пружину 256, пружинную упорную пластину 262, стойки 264, подкладочную пластину 272 и накладку 273, ближе к диску 232. Когда стойки 223a войдут во взаимодействие с пластиной 262, то камера 290 используется для компенсации износа тормозного диска или накладки за счет прижатия пластины 223 и стоек 223a к клетке, образованной пластиной 262 и стойками 264.
Как показано на фиг. 10, камеры 282 и 284, приводящиеся в действие сжатым воздухом, могут управляться так, чтобы или действовать как принудительная сила для включения тормозов, т.е. давление воздуха в камере 284 повышается, а камера 282 опускается, или для отключения тормозов против усилия пружины 256 за счет повышения давления воздуха в камере 282 и спускания камеры 284.
Также предполагается, что камеры 70 и 284 на фиг. 1 и 10 соответственно могут располагаться между стенками 28, 224 корпуса и подкладочной пластиной для тормозных накладок 58, 238.
Вместо камеры 290 компенсация износа тормоза может обеспечиваться компенсационным кольцом 229. Последнее является сегментным кольцом, которое легко удаляется из положения между промежуточной стенкой 244 и фланцем 226b стенки 226 корпуса. Компенсационное кольцо /не показано/ может устанавливаться между промежуточной стенкой 244 и фланцами 248b и 226a. Компенсационное кольцо 229 может также устанавливаться между стенкой 222 корпуса и монтажным фланцем 236c его. Тогда компенсационное кольцо /не показано/ будет устанавливаться между стенкой 222 и фланцем 248a. Идея заключается в том, чтобы уменьшить осевую длину корпуса 216 для компенсации износа всех частей тормозной системы.
На фиг. 11 показан вариант устройства для регулирования длины пружины с целью увеличения усилия на тормозную колодку или для компенсации износа тормоза. В показанном варианте ниппель 392 для консистентной смазки в колпачке 361 может использоваться для подачи густой смазки или масла в полость 390 для смещения стенки 355 в цилиндре 354. Когда требуется освободить пружину 356, то пробка 393 вынимается и смазка выпускается, тем самым давая возможность стенке 355 скользить в сторону колпачка 361.
В другом варианте могут использоваться дисковые пружины 490 вместо спиральных пружин 90, 256, 356. Одна дисковая пружина показана на фиг. 12a, а ее характеристики представлены на фиг. 12b. Более полное описание дисковой пружины смотри "Schnorr Handbook for Disc Springs", опубликованное в 1983 г. Adolf Schnorr GmbH and Co. KG. P.O. Box.60, D-7032 Sindelfringen, 6, Германия. Было установлено, что путем штабелирования дисковых пружин различной конфигурации можно получить различные коэффициенты жесткости пружины.
Одной из характеристик дисковой пружины, которая, в частности, пригодна для настоящего изобретения, является то, что характеристика зависимости полного прогиба пружины от нагрузки не уменьшается до тех пор, пока существует большой процент прогиба пружины, т.е. примерно от 50% до 70%, когда h0/t больше чем 1,6 и меньше чем 2,0. Расстояние, представленное перемещением в этих пределах, может представлять компенсацию износа.
С другими характеристиками пружины это же перемещение, т.е. от 50% до 70%, будет давать существенное уменьшение нагрузочной характеристики пружины, как показано на фиг. 12В, где h0 - представляет образованную высоту ненагруженной дисковой пружины в мм, t - представляет толщину одной дисковой пружины в мм, S - отклонение в мм, K = F/Fc, F - нагрузка пружины, Fc - расчетная нагрузка, которую дает один диск в плоском прижатом состоянии.
Реферат
Устройство применяется в машиностроении, в частности, для грузовых автомобилей или самолетов. Тормозное устройство содержит корпус, смонтированный на автомобиле, по меньшей мере один тормозной диск с радиальной плоской поверхностью трения, тормозную колодку, установленную с возможностью осевого перемещения для взаимодействия с упомянутой поверхностью трения, средства для удерживания колодки от вращения вместе с диском, пневматическую камеру для растормаживания. Тормозной диск: снабжен вентиляционными каналами. Тормоз снабжен датчиком износа тормозных накладок, клапаном быстрого оттормаживания, температурным датчиком. В поверхности трения радиального диска выполнена радиальная канавка для образования воздушной подушки между тормозной накладкой и поверхностью трения и для удаления частиц износа. Техническим рузультатом является повышение безопасности в случае выхода из строя тормозной системы, совмещение рабочего и стояночного тормоза, улучшение рассеяния тепла и контроля за износом тормоза. 39 з.п. ф-лы, 12 ил.
