Тормозной механизм для дискового тормоза - RU2328635C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к тормозному механизму для дискового тормоза с целью создания и передачи прижимного усилия через тормозную накладку на тормозной диск согласно ограничительной части п.1 формулы.

Из уровня техники известно несколько конструкций тормозных механизмов для дисковых тормозов, которые относительно компактны, стабильны и надежны и могут изготавливаться в больших количествах, прежде всего для тяжелых грузовых автомобилей.

Так, например, из ЕР 0271864 В1 известно исполнительное устройство, у которого осевое исполнительное звено установлено в кожухе суппорта, вокруг которого расположено несколько компонентов тормозного механизма. Предусмотренное для этого регулировочное устройство и используемый усиливающий механизм в виде ролико-рампового устройства содержат множество отдельных компонентов, которые затрудняют монтаж и потому делают его дорогостоящим. Кроме того, в связи с монтажом используемый у этого дискового тормоза суппорт как на тыльной стороне своего кожуха, так и на стороне в направлении тормозного диска приходится снабжать множеством отверстий, которые сопровождаются, однако, значительными проблемами с уплотнением.

Далее из ЕР 0553105 В1 известен тормозной механизм, который для передачи прижимного усилия содержит рычажный механизм. Этот тормозной механизм выполнен, правда, менее сложным, чем упомянутый выше, однако его монтаж в кожухе суппорта оказывается сложным, поскольку во время сборки внутри кожуха приходится выполнять и поддерживать соединение с возможностью вращения между нажимным элементом и рычагом через располагаемое между ними роликовое тело. Кроме того, реализованный таким образом тормозной механизм можно ввести в суппорт только с тыльной стороны, что обусловливает более или менее большое отверстие в тыльной части кожуха суппорта или даже составной, снабженный разделительным швом суппорт, в связи с чем неизбежно возникают проблемы с уплотнением. Дополнительно следствием исключительно вращательного соединения между рычагом и нажимным элементом является то, что последний, ввиду отсутствия дополнительной, кинематически необходимой степени свободы воздействует на тормозную колодку с небольшим наклоном, в результате чего происходит неодинаковое истирание тормозных накладок.

Чтобы избежать названной последней проблемы в уровне техники, например в ЕР 0698749 В1, было предложено создать у приводимого в действие рычагом тормозного механизма дополнительную степень свободы, обеспечивающую строго осевое линейное ведение нажимного элемента. Раскрытый в этой публикации тормозной механизм во время его монтажа вводят с его отдельными компонентами как со стороны тормозного диска, так и с обращенной от него стороны суппорта и собирают внутри последнего, из-за чего приходится также выполнять несколько вызывающих проблемы с уплотнением отверстий. Кроме того, подобный монтаж оказывается трудоемким и потому дорогостоящим.

Из WO 01/75324 известен тормозной механизм, у которого нажимной элемент для передачи прижимного усилия расположен вокруг центрального стержня. В раскрытом здесь выполнении тормозного механизма используется, однако, множество отдельных компонентов, которые должны взаимодействовать между собой сложным образом. В этой связи монтаж отдельных компонентов заранее оказывается требующим много времени и потому дорогостоящим.

Из описанного уровня техники вырастает потребность, по возможности, одновременного устранения различных возникающих проблем и недостатков.

Задачей настоящего изобретения является поэтому создание тормозного механизма, который по сравнению с известными из уровня техники устройствами обходился бы небольшим числом компонентов и имел бы небольшую сложность. Это должно сопровождаться меньшей потребностью в пространстве и меньшим весом. Кроме того, тормозной механизм должен отличаться улучшенной стабильностью и, будучи обусловлен своим монтажом в кожухе суппорта, должен обеспечивать улучшенную герметичность. Еще одна задача состоит в создании тормозного механизма, который был бы прост в монтаже, а его отдельные механизмы были бы просты и недороги в изготовлении.

Эта задача решается посредством тормозного механизма с признаками п.1 формулы изобретения.

Одно существенное преимущество изобретения следует усматривать в том, что стержень, проходящий через нажимной элемент, служит средством монтажа этого нажимного элемента в кожухе суппорта, причем стержень и, тем самым, охватывающий его нажимной элемент ориентированы параллельно оси вращения тормозного диска. Для этой цели стержень выполнен с возможностью его закрепления аксиально в кожухе суппорта.

В одном варианте осуществления изобретения нажимной элемент имеет со стороны тормозного диска полый внутренний участок, в который входит стержень.

Согласно изобретению стержень может взаимодействовать с возвратным устройством, которое возвращает тормозной механизм в исходное положение, когда на тормозной диск не воздействует прижимное усилие. При этом в одном предпочтительном выполнении тормозного механизма возвратное устройство, предпочтительно, нагруженная на сжатие винтовая пружина, расположена во внутреннем полом участке нажимного элемента между концом стержня со стороны тормозного диска и нажимным элементом.

В качестве альтернативы, однако, возможно также расположение возвратного устройства внутри кожуха суппорта с возможностью его действия либо между кожухом суппорта и нажимным элементом, либо между кожухом суппорта и усиливающим механизмом, воздействующим на нажимной элемент непосредственно или косвенно.

В другом выполнении тормозного механизма согласно изобретению нажимной элемент выполнен, по меньшей мере, из двух частей и содержит передвижную втулку и регулировочный винт, находящиеся в резьбовом зацеплении между собой.

Регулировочный винт служит для компенсации обусловленного износом истирания тормозных накладок.

Для выполнения нажимного элемента согласно изобретению, в принципе, возможны два различных варианта.

В одном варианте передвижная втулка линейно направлена в отверстии кожуха суппорта и имеет внутреннюю резьбу, в которую с возможностью вращения ввинчена наружная резьба регулировочного винта. Для обеспечения относительного движения передвижной втулки в процессе регулирования она установлена в суппорте без возможности проворачивания.

В другом варианте регулировочный винт установлен с возможностью вращения в отверстии кожуха суппорта и имеет внутреннюю резьбу, в которую ввинчена наружная резьба передвижной втулки, причем передвижная втулка должна быть установлена также с возможностью вращения, что, например, может быть реализовано посредством непосредственной или косвенной связи передвижной втулки с тормозной колодкой или держателем тормозных накладок.

В обоих вариантах регулировочный винт имеет со стороны тормозного диска полый внутренний участок, по которому проходит стержень и в котором может быть расположено возвратное устройство, причем в обоих случаях передвижная втулка охватывает сверху этот полый внутренний участок.

В описанных выше предпочтительных вариантах компоненты передвижная втулка и регулировочный винт расположены симметрично вокруг стержня как оси вращения. При этом для оптимального расположения и фиксации положения отдельных компонентов в суппорте стержень установлен в кожухе суппорта с возможностью вращения, предпочтительно, в тыльной части кожуха. Стержень находится при этом с регулировочным винтом во взаимном соединении без возможности проворачивания, которое, однако, обеспечивает линейное скольжение регулировочного винта по стержню. Другими словами, стержень служит в качестве вращательной опоры для регулировочного винта.

В другом выполнении тормозного механизма предусмотрено регулировочное устройство, которое приводит в действие регулировочный винт с целью регулирования. Регулировочное устройство и его отдельные компоненты могут быть выполнены либо также в виде симметричных тел вращения и могут быть расположены, таким образом, вокруг стержня, либо могут быть расположены в кожухе суппорта или на нем отдельно и связаны с регулировочным винтом.

Выполнение нажимного элемента, состоящего из передвижной втулки и регулировочного винта, и, при необходимости, регулировочного устройства в виде симметричных тел вращения, связано со многими преимуществами. Так, детали в виде симметричных тел вращения легче подвергаются станочной обработке, и потому дешевле в изготовлении. Кроме того, за счет составного выполнения в виде симметричного тела вращения возникает, в целом, более компактный и, тем самым, более стабильный тормозной механизм, который, с одной стороны, отличается меньшей конструктивной длиной в осевом направлении к тормозному диску, а, с другой стороны, требует для своего ввода и монтажа в кожухе суппорта со стороны тормозного диска также лишь выполненного симметрично относительно оси вращения отверстия, которое просто обрабатывается, легко изготавливается при литье и обеспечивает простую герметизацию.

В другом варианте выполнения тормозного механизма согласно изобретению стержень выполнен с возможностью фиксации усиливающего механизма, воздействующего на регулировочное устройство и/или регулировочный винт, и/или нажимной элемент, аксиально, т.е. напротив тормозного диска. По меньшей мере, части усиливающего механизма могут быть изготовлены также симметричными относительно оси вращения.

Расположенное внутри полого внутреннего участка нажимного элемента или регулировочного винта возвратное устройство в одном варианте также способно, образуя предельный крутящий момент, оказывать на регулировочный винт определенное усилие, что препятствует случайному, вызванному колебаниями вращению регулировочного винта.

Поскольку стержень согласно изобретению выполнен в виде вала, установленного в кожухе суппорта с возможностью вращения, и без возможности проворачивания соединен через регулировочный винт с нажимным элементом, это простым образом обеспечивает ручную настройку тормозного механизма после монтажа в суппорте за счет косвенного или непосредственного воздействия для этого, по меньшей мере, на один из концов стержня, который расположен свободно.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения обращенный к тормозному диску и взаимодействующий с тормозной колодкой или держателем тормозных накладок конец передвижной втулки полностью закрыт, за счет чего большая часть тормозного механизма, в частности полый внутренний участок регулировочного винта нажимного элемента, уже может быть защищена от загрязнений. Между нажимным элементом и кожухом суппорта должно быть поэтому расположено лишь простое, предпочтительно, кольцевое, уплотнительное средство.

В другом варианте осуществления изобретения стержень выполнен таким образом, что он способен удерживать вместе нажимной элемент с передвижной втулкой и регулировочным винтом и/или возвратное устройство, и/или регулировочное устройство, и/или усиливающий механизм в виде самонесущего блока. В зависимости от выполнения это обеспечивает, с одной стороны, сборку в виде предварительно смонтированного блока и его последующий ввод в кожух суппорта или, с другой стороны, предварительный монтаж отдельных узлов и их завершающую сборку внутри суппорта, причем при определенных обстоятельствах узлы или отдельные части могут быть введены через выполненные в обеих сторонах суппорта отверстия.

Расположенный центрально согласно изобретению стержень способен выполнять несколько функций.

С одной стороны, он служит монтажным средством и несущим элементом для самонесущего блока, а, с другой стороны, он является крепежным средством для этого блока внутри кожуха суппорта. Кроме того, он служит опорной осью вращения, вокруг которой могут вращаться вращательные компоненты тормозного механизма.

Поскольку в одном варианте выполнения стержень связан непосредственно с регулировочным винтом регулировочного устройства, на них непосредственно или косвенно может воздействовать датчик износа любого конструктивного типа, способный через соответственно осуществленные вращения регулировочного винта и, тем самым, стержня определить износ тормозной накладки.

Существенное преимущество тормозного механизма в любом описанном выше варианте его выполнения согласно изобретению заключается в возможности его многостороннего применения.

Так он может быть встроен в дисковые тормоза, как с неподвижным суппортом, так и с плавающим суппортом. Благодаря своему компактному выполнению, он применим как для цельных, так и для составных суппортов. Применение расположенного центрально стержня принципиально не зависит от конкретно использованного выполнения усиливающего механизма и реализации регулировочного устройства. Так могут быть предусмотрены электрические, пневматические или гидравлические исполнительные средства для управления усиливающим механизмом. Он сам может включать в себя рычаг с эксцентрично расположенным передаточным участком, ролико-рамповый механизм, клиновое устройство и т.п.

Как таковой тормозной механизм согласно изобретению может быть расположен в кожухе суппорта в качестве отдельной детали, причем при определенных обстоятельствах к нажимному элементу примыкает средство для равномерного распределения прижимного усилия, или в кожухе суппорта параллельно могут быть расположены два подобного рода тормозных механизма, одновременно воздействующих на тормозную колодку, причем при определенных обстоятельствах регулировочное устройство обоих этих тормозных механизмов может быть связано через синхронизирующее средство.

Другие преимущества и модификации тормозного механизма согласно изобретению приведены в примерах выполнения, которые описаны в связи с чертежами, которые, однако, не следует считать ограничивающими изобретение. На чертежах изображают:

- фиг.1: схематично тормозной механизм согласно изобретению с его существенными главными компонентами;

- фиг.2: тормозной механизм в особенно предпочтительной форме выполнения согласно изобретению;

- фиг.3: схематично другую форму выполнения тормозного механизма с внешним регулировочным винтом;

- фиг.4: схематично форму выполнения тормозного механизма с внешним регулировочным винтом в сочетании с отдельно расположенным регулировочным устройством;

- фиг.5: схематично форму выполнения тормозного механизма с внутренним регулировочным винтом в сочетании с отдельно расположенным регулировочным устройством;

- фиг.6: схематично другую форму выполнения тормозного механизма с возвратным устройством, расположенным между суппортом и усиливающим механизмом.

На фиг.1 схематично изображены основные конструкции и принцип лежащего в основе изобретения тормозного механизма. Показанные на фиг.1 компоненты изображены лишь принципиально.

Тормозной механизм согласно изобретению размещен в кожухе суппорта 1. Тормозной механизм включает в себя, по существу, нажимной элемент 2, установленный с возможностью осевого движения в направлении тормозного диска (не показан) и взаимодействующий с тормозной колодкой или держателем тормозных накладок (не показаны) для передачи прижимного усилия.

Нажимной элемент 2 состоит в изображенной на фиг.1 форме выполнения из внешней передвижной втулки 3, установленной в кожухе суппорта 1 без возможности вращения, однако с возможностью линейного скольжения. Кроме того, нажимной элемент 2 содержит регулировочный винт 4, расположенный внутри передвижной втулки 3 и находящийся в резьбовом зацеплении с ней. Регулировочный винт 4 имеет на своем обращенном к тормозному диску конце внутренний полый участок 5. Передвижная втулка 3 и регулировочный винт 4 выполнены как симметричные тела вращения.

Через регулировочный винт 4 нажимного элемента 2 проходит стержень 6, входящий в полый внутренний участок 5. Стержень 6 аксиально установлен в кожухе суппорта 1, а именно в его тыльной части.

Регулировочный винт 4 приводится в действие регулировочным устройством 7, которое в изображенном на фиг.1 варианте выполнено также в виде симметричного тела вращения и через которое проходит стержень 6. Сам стержень 6 установлен в кожухе суппорта 1 с возможностью вращения и соединен с регулировочным винтом 4 без возможности проворачивания.

Для компенсации обусловленного износом тормозного диска, увеличенного свободного пространства между тормозной накладкой и тормозным диском приводится в действие регулировочное устройство 7, приводящее во вращение регулировочный винт 4, в результате чего нажимной элемент 2 аксиально смещается в направлении тормозного диска, компенсируя это дополнительное свободное пространство, прежде чем произойдет собственно прижим во время торможения.

Стержень 6 взаимодействует с возвратным устройством 8, которое в этой форме выполнения тормозного механизма расположено в полом внутреннем участке 5 нажимного элемента 2 и воздействует на регулировочный винт 4.

Для передачи прижимного усилия нажимной элемент 2 приводится в действие усиливающим механизмом 9, через который также проходит стержень 6. Усиливающий механизм 9 служит для усиления приложенного снаружи усилия, например от гидро- или пневмоцилиндра.

В этой форме выполнения согласно изобретению стержень 6 удерживает в кожухе суппорта 1 в осевом направлении вместе в виде блока нажимной элемент 2 с передвижной втулкой 3 и регулировочным винтом 4, регулировочное устройство 7, возвратное устройство 8 и усиливающий механизм 9.

На фиг.2 показанный на фиг.1 схематичный принцип тормозного механизма изображен в конкретизированной предпочтительной форме выполнения.

Самонесущий блок из нажимного элемента 2, регулировочного устройства 7, возвратного устройства 8 и усиливающего механизма 9 удерживается вместе стержнем 6, который установлен с возможностью вращения в тыльной части цельного кожуха суппорта 1.

Усиливающий механизм 9 содержит рычаг 10, на который через отверстие в суппорте 1 воздействует исполнительный цилиндр (не показан), прикладывающий усилие. Рычаг 10 установлен с возможностью поворота вокруг валикообразного роликового тела 11, через которое проходит стержень 6 и которое посредством стопорного кольца 12 неподвижно закреплено аксиально на стержне 6, причем это роликовое тело 11 плоско опирается на заднюю стенку суппорта 1.

Сам стержень 6 закреплен аксиально и с возможностью вращения в кожухе суппорта 1, с одной стороны, посредством стопорного кольца 12, а с другой стороны, посредством стопорного кольца 13, противолежащего с внешней стороны на задней стенке этому стопорному кольцу 12.

Рычаг 10 своим нижним концом с вогнутой опорной поверхностью упирается в роликовое тело 11 через первый радиальный сегментный подшипник 14. Своей противоположной выпуклой опорной поверхностью рычаг 10 через второй радиальный сегментный подшипник 15 связан с передаточным элементом 16. Нижний конец рычага выполнен с возможностью усиления введенного усилия за счет того, что рычаг 10 движется между обоими радиальными сегментными подшипниками 14, 15 и смещает тем самым нажимной элемент 2 в направлении тормозного диска.

Рычаг 10 и радиальные сегментные подшипники 14, 15 имеют прорезь, через которую проходит стержень 6. Таким же образом роликовое тело 11 и передаточный элемент 16 снабжены отверстием для размещения стержня 6.

Передаточный элемент 16 непосредственно связан с регулировочным устройством 7 и регулировочным винтом 4 нажимного элемента 2.

Регулировочное устройство 7 состоит из нескольких деталей в виде симметричных тел вращения, регулировочного кольца 17, ограничивающей крутящий момент пружины 18, действующей только в одном направлении вращения стопорной пружины 19 и кольца-корпуса 20. От выпуклой опорной поверхности рычага 10 отстоит цапфа (не показана), которая входит в паз (не показан), выполненный в регулировочном кольце 17 с наружной стороны, и за счет движения поворота рычага 10 приводит регулировочное кольцо 17 во вращение. Через ограничивающую крутящий момент пружину 18 и кольцо-корпус 20 это вращение передается на стопорную пружину 19 и, тем самым, на регулировочный винт 4, пока нажимной элемент 2 с тормозной колодкой или держателем тормозной накладки (не показаны) не будет воздействовать на тормозной диск. В этот момент ограничивающая крутящий момент пружина 18 проскальзывает, и передаточный элемент 16 может полностью передавать усилие на нажимной элемент 2.

Регулировочный винт 4 во время регулирования вращается вместе со стержнем 6. Для этого он находится со стержнем 6 в связи без возможности проворачивания, создаваемой внешним шестигранником 21, размещенным в соответствующей направляющей внутренней шестигранной формы, которая во время собственно прижима обеспечивает скольжение регулировочного винта 4 по внешнему шестиграннику 21 и, тем самым, по стержню 6.

Между регулировочным винтом 4 и стержнем 6 расположено возвратное устройство 8 в виде нагруженной на сжатие винтовой пружины. Для этого на конце стержня 6 со стороны тормозного диска посредством стопорного кольца 23 закрепляют упорную пластину 22 для винтовой пружины 8. Усилие возвратного устройства 8 выбрано при этом так, что оно, с одной стороны, обеспечивает автоматический возврат всего блока, после того как прижимное усилие больше не прикладывается, а, с другой стороны, в исходном положении прикладывает к регулировочному винту 4 такое усилие, что он не может быть приведен во вращение случайно, например вследствие вибраций. Другими словами, пружина 8 действует в этой связи в качестве виброзащиты регулировочного винта 4.

Противоположный тормозному диску конец 24 стержня 6 лежит свободно в выемке тыльной части стенки суппорта 1 и выполнен так, что с помощью инструмента обеспечивает ручное регулирование передающего вращение соединения между стержнем 6 и регулировочным винтом 4 всего блока.

Нажимной элемент 2 закрыт со своей направленной к тормозному диску стороны крышкой 25, так что внутренний полый участок 5 защищен снаружи от загрязнений. Передвижная втулка 3 нажимного элемента 2 соединяется через цапфу 26 с тормозной колодкой и остается за счет этого без возможности проворачивания, так что передвижная втулка 3 может лишь линейно скользить в симметричном относительно оси отверстии суппорта 1.

Между передвижной втулкой 3 и суппортом 1 в уплотнительных целях с внутренней стороны расположено кольцо 27 круглого сечения. Кроме того, с внешней стороны между передвижной втулкой 3 и суппортом 1 расположено уплотнительное средство 28 в виде сильфона.

Видно, что за счет использования составных симметричных относительно оси вращения деталей, удерживаемых вместе стержнем 6 внутри суппорта 1 и устанавливаемых в нем, может быть создан очень компактный и самонесущий тормозной механизм.

Изображенный на фиг.2 тормозной механизм не ограничен, однако, этой формой выполнения. Напротив, возможны другие варианты реализации принципа согласно изобретению.

Так на фиг.3 изображена другая форма выполнения тормозного механизма, у которого регулировочный винт 4 установлен с возможностью вращения в кожухе суппорта 1, причем передвижная втулка 3 расположена внутри регулировочного винта 4. Регулировочное устройство 7 функционирует по тому же принципу, что и у изображенной на фиг.1 и 2 формы выполнения.

Одна альтернатива регулировочному устройству 7, расположенному относительно стержня 6 со смещением, изображена на фиг.4. Изображенное здесь регулировочное устройство 7 включает в себя исполнительный орган 29, например серводвигатель, и зубчатое колесо 30, находящееся в резьбовом зацеплении с регулировочным винтом 4 для приведения его во вращение.

У изображенной на фиг.4 формы выполнения регулировочный винт 4, как и на фиг.3, расположен вокруг передвижной втулки 3 в суппорте 1. Возможно, однако, и выполнение по фиг.1, причем передвижная втулка 3 проходит не по всей длине регулировочного винта 4, как показано на фиг.5, так что возможно резьбовое зацепление с зубчатым колесом 30.

У формы выполнения по фиг.5 возвратное устройство 8 расположено между суппортом 1 и нажимным элементом 2 или передвижной втулкой 3. Возможно, однако, расположение возвратного устройства 8, как показано на фиг.6, между суппортом 1 и усиливающим механизмом 9.

Реферат

Изобретение относится к тормозным системам транспортных средств, а именно к тормозным механизмам дисковых тормозов. Тормозная колодка тормозного механизма воздействует на тормозной диск. Тормозной механизм размещен в суппорте дискового тормоза и содержит взаимодействующий с тормозной колодкой нажимной элемент и стержень. Нажимной элемент с помощью стержня установлен в кожухе суппорта параллельно оси вращения тормозного диска. Нажимной элемент имеет полый внутренний участок, по которому проходит стержень. Стержень взаимодействует с возвратным устройством для тормозного механизма, расположенным внутри полого внутреннего участка нажимного элемента на стержне. Достигается уменьшение габаритов и веса, а также улучшение герметичности и упрощение конструкции. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула