дисковый тормоз с механизмом стояночного тормоза

Формула изобретения

1. Дисковый тормоз с механизмом стояночного тормоза, содержащий диск с колодками, гидравлический цилиндр с уплотнительным кольцом и поршнем, взаимодействующим с одной из колодок, и кинематически связанным с приводом стояночного тормоза посредством штока, соосно установленного в полости поршня, шариков, равномерно расположенных по окружности поршня, отличающийся тем, что шарики помещены в сепаратор с возможностью взаимодействия с конической поверхностью, выполненной снаружи штока, и внутренней поверхностью поршня, образующими клиновой зазор, при этом сепаратор установлен с возможностью продольного перемещения относительно штока и прижат к неподвижно закрепленному в корпусе гидравлического цилиндра стакану чашкой с расположенной в ней прижимной пружиной, установленными в полости, выполненной на конце штока.

2. Дисковый тормоз по п.1, отличающийся тем, что внутренняя поверхность поршня выполнена в виде конуса, обращенного вершиной по направлению к колодкам.

3. Дисковый тормоз по п.1, отличающийся тем, что на внутренней поверхности поршня выполнены кольцевые канавки.

4. Дисковый тормоз по п.3, отличающийся тем, что кольцевые канавки имеют треугольный профиль.

5. Дисковый тормоз по п.3, отличающийся тем, что радиус профиля кольцевых канавок соответствует радиусу шариков.

6. Дисковый тормоз по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что прижимная пружина расположена между головкой винта, установленного в полости штока, и дном чашки.

7. Дисковый тормоз по п.6, отличающийся тем, что в стакане дополнительно установлена возвратная пружина, взаимодействующая с упором, расположенным на противоположном полости конце штока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к тормозам с автоматической компенсацией износа контактных поверхностей колодок и диска, и может быть использовано для торможения и растормаживания колес с дисковым тормозом, совмещенным с механическим стояночным тормозом.

Известен дисковый тормоз с механизмом стояночного тормоза, содержащий диск, с расположенными по обе его стороны колодками, привод перемещения колодок, содержащий поршень, установленный в корпусе гидравлического цилиндра, поворотный элемент с эксцентриковой поверхностью, взаимодействующей с днищем поршня и регулятор зазора, установленный между тормозными колодками и поршнем, состоящий из регулировочного винта, резьбовой втулки с наружной конической поверхностью, кольца с ответной внутренней поверхностью, концентрично закрепленного в корпусе и снабженного винтовыми пазами, взаимодействующими со штифтами, подвижной пружины. /Авторское свидетельство СССР №1777423, F 16 D 65/56, от 21.03.1990 г., опубликовано 27.11.1995 г./.

Известный дисковый тормоз с механизмом стояночного тормоза имеет достаточно низкую надежность, поскольку в регуляторе зазора момент трения между кольцом и резьбовой втулкой не гарантирует удержание втулки от проскальзывания в сторону увеличения зазора под воздействием вибрации и при приведении в действие механического привода стояночного тормоза. Кроме того, необходимость предотвращения заклинивания втулки при повороте ее за счет винтовых пазов требует повышенной точности выполнения винтовых пазов и их сопряжения со штифтами.

Наиболее близким к предложенному является дисковый тормоз с механизмом стояночного тормоза, содержащий диск с расположенными по обе его стороны колодками, гидравлический цилиндр с уплотнительным резиновым кольцом и поршнем, взаимодействующим с одной из колодок и кинематически связанным с приводом стояночного тормоза посредством штока, выполненного в виде регулировочного винта с многозаходной резьбой, и гайки, при этом гайка снабжена муфтой, обеспечивающей вращение гайки в направлении движения к колодкам посредством подпружиненных шариков, расположенных в клиновом зазоре, образованном наклонной поверхностью вырезов гайки и внутренней цилиндрической поверхностью поршня. Такое решение в отличие от аналога позволяет гарантировать удержание гайки от проскальзывания в сторону увеличения зазора. /Патент US №4256206, F 16 D 65/56, от 28.06.1979 г., опубликован 17.03.1981 г. - прототип/.

Основным недостатком известного устройства является то, что оно имеет высокую трудоемкость изготовления сложных по конфигурации деталей и низкую надежность из-за большого количества деталей и сложных сочленений. Наличие трения в узлах механизма регулирования зазора вызывает потери давления тормозной жидкости при рабочем цикле торможения.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является упрощение конструкции и технологии изготовления, снижение трудозатрат и повышение надежности работы дискового тормоза с механизмом стояночного тормоза, снижение потерь давления тормозной жидкости при рабочем торможении.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в известном дисковом тормозе с механизмом стояночного тормоза, содержащем диск с колодками, гидравлический цилиндр с уплотнительным кольцом и поршнем, взаимодействующим с одной из колодок и кинематически связанным с приводом стояночного тормоза посредством штока, соосно установленного в полости поршня, и шариков, равномерно расположенных по окружности поршня, шарики помещены в сепаратор с возможностью взаимодействия с конической поверхностью, выполненной снаружи штока, и внутренней поверхностью поршня, образующими клиновой зазор, при этом сепаратор установлен с возможностью продольного перемещения относительно штока и прижат к неподвижно закрепленному в корпусе гидравлического цилиндра стакану чашкой с расположенной в ней прижимной пружиной, установленными в полости, выполненной на конце штока.

Внутренняя поверхность поршня выполнена в виде конуса, обращенного вершиной по направлению к колодкам.

На внутренней поверхности поршня выполнены кольцевые канавки. Кольцевые канавки имеют треугольный профиль. Радиус профиля кольцевых канавок соответствует радиусу шариков. Прижимная пружина расположена между головкой винта, установленного в полости штока и дном чашки.

В стакане дополнительно установлена возвратная пружина, взаимодействующая с упором, расположенным на противоположном полости конце штока.

То, что клиновой зазор образован наружной конической поверхностью, выполненной на штоке и внутренней поверхностью поршня, позволяет обеспечить заклинивание шариков и образование жесткой связи между штоком и поршнем в любом положении поршня независимо от степени износа контактных поверхностей. Благодаря этому при приведении в действие механизма привода стояночного тормоза происходит автоматическая компенсация износа по мере продвижения поршня в связи с уменьшением толщины колодок и диска, а также совместное перемещение штока с поршнем в сторону прижатия колодок к диску.

Выполнение на конце штока полости позволяет поместить в ней концентрично клиновому зазору прижимную пружину и обеспечить прижатие шариков в направлении, противоположном движению штока, воздействуя на шарики через сепаратор и чашку. Крайнее положение сепаратора ограничивается стаканом, неподвижно установленным в корпусе цилиндра и служащим также для размещения в нем возвратной пружины.

Такое конструктивное исполнение позволяет значительно упростить механизм привода стояночного тормоза, сократить количество сложных сочленений деталей, в том числе резьбовых. Это не только снижает трудоемкость изготовления тормоза в целом, но и повышает эффективность его работы за счет ликвидации потерь давления на преодоление сил трения и обеспечивает в предложенной конструкции возможность автономной работы узлов и деталей рабочего (гидравлического) тормоза без взаимодействия с узлами и деталями стояночного (механического) тормоза в процессе рабочего торможения.

Расположение прижимной пружины между головкой винта, установленного в полости штока и дном чашки, обеспечивает постоянное прижатие сепаратора.

Наличие в стакане возвратной пружины, взаимодействующей с упором, расположенным на противоположном полости конце штока, обеспечивает возврат привода стояночного тормоза в исходное положение при снятии воздействующего усилия. Такое размещение возвратной пружины позволяет выполнить более компактно привод стояночного тормоза.

Для повышения надежности работы стояночного тормоза при длительном удержании транспортного средства внутренняя поверхность поршня выполнена в виде конуса, обращенного вершиной к тормозным колодкам. При этом угол конуса выбран из такого расчета, чтобы увеличение хода штока, необходимое для компенсации увеличения зазора между внутренней поверхностью поршня и шариками по мере продвижения поршня на величину полного износа контактных поверхностей колодок и диска, не вызывало превышения регламентированной величины хода рычага управления стояночным тормозом. Для лучшего сцепления шариков с внутренней поверхностью поршня на последней выполнены кольцевые канавки с треугольным профилем или кольцевые канавки с профилем, радиус которых соответствует радиусу шариков.

Таким образом, совокупность предложенных признаков позволяет значительно упростить конструкцию механизма привода стояночного тормоза, снизить трудоемкость изготовления и повысить надежность его работы за счет сокращения количества сложных деталей и их сочленений. Поскольку узлы и детали рабочего тормоза не взаимодействуют с узлами и деталями стояночного тормоза при рабочем торможении, снижаются потери давления. Кроме того, зазор между тормозными колодками и диском автоматически регулируется в процессе рабочего торможения при воздействии давления тормозной жидкости, оставаясь постоянным и равным эксплутационному зазору.

Предложенное устройство поясняется чертежами.

Фиг.1 - продольный разрез дискового тормоза с механизмом стояночного тормоза в исходном положении.

Фиг.2 - вид А на фиг.1.

Фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.

Фиг.4, 5 - варианты выполнения внутренней поверхности поршня.

Фиг.6 - продольный разрез дискового тормоза с механизмом стояночного тормоза в рабочем положении стояночного тормоза.

Дисковый тормоз с механизмом стояночного тормоза содержит суппорт 1, стационарно закрепленный на транспортном средстве 2, скобу 3, установленную с возможностью скольжения относительно поддерживающего ее суппорта 1, правую 4 и левую 5 колодки, расположенные по обе стороны диска 6, закрепленного на колесе 7. Скоба 3 выполнена в сборе с гидравлическим цилиндром 8 и охватывает колодки 4 и 5 с диском 6 (см. фиг.1). В гидравлическом цилиндре 8, полостью в сторону днища, помещен поршень 9, взаимодействующий с правой колодкой 4 и уплотненный резиновым кольцом 10.

Привод стояночного тормоза содержит рычаг 11, соединенный с валом 12, шарнирно закрепленный на нем в стороне от оси толкатель 13, воздействующий на шток 14 механического привода стояночного тормоза (фиг.2, 3).

На конце штока 14 выполнена полость 15, обращенная в сторону днища 16 поршня 9. На винте 17 между головкой 18 винта 17 и днищем 19 чашки 20 соосно штоку 14 помещена прижимная пружина 21.

Возвратная пружина 22, обеспечивающая возврат привода в исходное положение при снятии действия стояночного тормоза, помещена в стакан 23 с возможностью взаимодействия с упором 24, расположенным на другом, противоположном полости 15 штока 14, конце. Чашка 20 опирается на кольцевую проточку 25, выполненную в сепараторе 26, установленном с возможностью продольного перемещения относительно штока 14. В сепаратор 26 помещены шарики 27, которые находятся в соприкосновении с наружной конической поверхностью 28 штока 14 и внутренней поверхностью 29 поршня 9, образующими клиновом зазор 30. Сепаратор 26 прижат чашкой 20 до упора к стакану 23.

Внутренняя поверхность 29 поршня 9 может быть выполнена в различных вариантах исполнения, например, в виде конуса, обращенного вершиной по направлению к тормозным колодкам 4 и 5; на внутренней поверхности 29 поршня могут быть выполнены кольцевые канавки с треугольным профилем (фиг.4); на внутренней поверхности 29 поршня 9 могут быть выполнены кольцевые канавки, радиус профиля которых соответствует радиусу шариков 27 (фиг.5).

Шарики 27 расположены равномерно по окружности в сепараторе 26. Дисковый тормоз с механизмом стояночного тормоза работает следующим образом.

В процессе рабочего торможения поршень 9, под действием давления тормозной жидкости, выдвигается из гидравлического цилиндра 8 до момента прижатия контактной поверхности правой колодки 4 к диску 6. Далее начинает перемещаться в противоположную сторону скользящая относительно суппорта 1 скоба 3 до прижатия контактной поверхности левой колодки 5 к диску 6. При дальнейшем нарастании давления, возрастает усилие сжатия пакета из тормозных колодок 4 и 5 и диска 6 и, соответственно, возрастает тормозной момент на диске 6. При снятии давления тормозной жидкости поршень 9 под действием упругих сил резинового уплотнительного кольца 10 возвращается в исходное положение, освобождая от воздействия колодки 4 и 5 и обеспечивая между ними и диском 6 эксплутационный зазор. При этом узлы и детали рабочего тормоза никак не взаимодействуют с узлами и деталями стояночного тормоза, благодаря чему снижаются потери давления при рабочем торможении.

При приведении в действие стояночного тормоза (фиг.6) происходит поворот рычага 11 и соединенного с ним вала 12, при этом благодаря смещению оси вращения шарнира закрепления толкателя 13 последний воздействует на шток 14, перемещая его в направлении прижатия правой колодки 4 к диску 6, одновременно происходит сжатие возвратной пружины 22. Благодаря действию прижимной пружины 21 чашка 20 вместе с сепаратором 26 и шариками 27 остаются неподвижными в осевом направлении. В такой ситуации перемещение штока 14 приводит к уменьшению клинового зазора 30 и выдавливанию шариков 27 в радиальном направлении до их соприкосновения с внутренней поверхностью 29 поршня 9. Затем происходит заклинивание шариков 27 между внутренней поверхностью 29 поршня 9 и наружной конической поверхностью 28 штока 14 или кольцевыми канавками на внутренней поверхности 29 поршня 9 и наружной конической поверхностью 28. Поршень 9, увлекаемый шариками 27, перемещается вместе с сепаратором 26 и штоком 14 до воздействия на правую колодку 4.

Далее процесс затормаживания происходит аналогично циклу рабочего торможения.

При снятии действия стояночного тормоза возвратная пружина 22, воздействуя через упор 24, возвращает в исходное положение шток 14, толкатель 13 с валом 12. При этом происходит увеличение клинового зазора 30, действие радиальных сил на шарики 27 прекращается, поршень 9 освобождается от воздействия механизма стояночного тормоза. Возврат поршня 9 в исходное положение происходит аналогично циклу рабочего торможения. Таким образом, происходит растормаживание диска 6.

По мере износа накладок тормозных колодок 4 и 5 и диска 6 поршень 9 в процессе рабочего торможения смещается на величину S (фиг.6), равную величине суммарного износа, а возвращается при снятии давления тормозной жидкости каждый раз на постоянную величину, обеспечивающую эксплутационный зазор между колодками 4 и 5 и диском 6. Благодаря этому компенсация износа происходит автоматически и, при приведении в действие стояночного тормоза, шарики 27 вступают в контакт с внутренней поверхностью 29 поршня 9 каждый раз в новом месте, обеспечивая независимую работу приводов рабочего и стояночного тормозов.

Таким образом, предложенное решение позволяет при автоматической компенсации износа элементов рабочего тормоза значительно упростить конструкцию механизма привода стояночного тормоза, повысить надежность его работы, снизить потери давления тормозной жидкости.

Опытный образец предложенного изобретения изготовлен и планируется к внедрению в дисковых тормозах с механизмом стояночного тормоза, выпускаемых НПООО «Фенокс», г.Минск. Практические испытания показали высокую надежность работы стояночного тормоза при длительном удержании автомобиля на уклоне, подтвердили нормативную эффективность торможения в соответствии с ГОСТ 22895-77.

Расчеты показывают, что в предложенной конструкции номенклатура применяемых деталей может быть уменьшена на 40-50%, а трудоемкость изготовления тормоза снижена на 40-45%.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1777423, F 16 D 65/56, от 21.03.1990 г., опубликован 27.11.1995 г.

2. Патент US №4256206, F 16 D 65/56 от 28.06.1979 г., опубликован 17.03.1981 г.