PL197755B1 - Sprężyna prowadząca do elementów ciernych oraz hamulec tarczowy z co najmniej jedną sprężyną prowadzącą do elementów ciernych - Google Patents

Abstract

1. Spr ezyna prowadz aca do elementów ciernych, s lu zaca do prowadzenia w kierunku osiowym i przytrzymywania w kierunku promie- niowym elementów ciernych hamulca tarczo- wego, zawieraj aca zestaw elementów utworzo- nych w postaci wn eki uformowanej w postaci litery U przystosowanych do wspó ldzia lania z dopasowanym do niego zestawem elemen- tów w postaci wystaj acych cz esci podtrzymy- wanych przez obudow e, przy czym na wystaj a- cej cz esci znajduje si e rowek przystosowany do wspó ldzia lania z wyst epem poprzez zatrzasko- we zaz ebianie si e, przy czym wyst ep spe lnia funkcj e elementu blokuj acego znajduj acego si e przy boku wn eki, znamienna tym, ze ma w wi- doku z boku w przybli zeniu kszta lt cyfry „ 5". PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sprężyna prowadząca do elementów ciernych oraz hamulec tarczowy z zastosowaniem sprężyny prowadzącej do elementów ciernych. Niniejszy wynalazek dotyczy sprężyny prowadzącej i zabezpieczającej elementy cierne, w szczególności elementy cierne w postaci płytek ciernych, a także odnosi się do hamulca tarczowego z taką sprężyną.

Stosowanie sprężyn zamontowanych na widełkach, służących do prowadzenia płytek ciernych hamulca tarczowego, przy równoległym przesuwaniu tych płytek w kierunku osiowym, jest dobrze znane. W pojeździe hamowanym, wyposażonym w takie hamulce, płytki cierne, które są przykładane do każdej wirującej tarczy, są poddawane działaniu sił stycznych skierowanych na element obudowy. Sprężyny znanego typu stawiają opór wywierając siłę powrotną, co nie może być kontrolowane wystarczająco, jeżeli się bierze pod uwagę produkcję masową, z powodu dopuszczalnych minimalnych tolerancji. Tak więc, działanie hamujące, ze znacznym zmniejszaniem prędkości, daje wzrastanie siły wystawiającej płytki cierne w kierunku obudowy, do takiej siły, która jest mocniejsza niż siła powrotna wywierana przez sprężynę. Styczne działanie płytki ciernej na obudowę wytwarza hałas, odbierany przez pasażerów pojazdu jako nieprzyjemny, tak zwany „klonk, który ponadto może być mylnie interpretowany jako hałas charakterystyczny towarzyszący mechanicznemu uszkodzeniu.

Zgłaszający niniejszy wynalazek stwierdził, że kiepskie kontrolowanie stycznego prowadzenia płytek ciernych jest spowodowane nieefektywnym zawieszeniem sprężyn na widełkach. Co więcej, uformowany łukowo element zwykle łączy dwie sprężyny, zwrócone jedna w kierunku drugiej, pierwsza z nich zabezpiecza koniec pierwszej płytki ciernej, przystosowanej do przykładania do pierwszej głównej powierzchni czołowej tarczy, podczas gdy druga z nich zabezpiecza odpowiadający jej koniec drugiej płytki ciernej, tak samo przeznaczonej do przykładania do drugiej głównej czołowej powierzchni tarczy, przeciwległej do wymienionej pierwszej czołowej powierzchni. Jest to powód, dla którego, przy każdej szerokości widełek, musi być do dyspozycji specjalna sprężyna.

Tak więc, celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie sprężyny, która zapewnia efektywne osiowe prowadzenie elementu ciernego prowadzonego w obudowie, a zwłaszcza w widełkach, przeciwstawiające się stycznym oddziaływaniom bezpośrednio lub pośrednio wywieranym przez sprężynę.

Innym celem tego wynalazku jest dostarczenie takiej sprężyny, która jest zdolna do wywierania dużej siły powrotnej.

Jeszcze jednym celem tego wynalazku jest dostarczenie sprężyny posiadającej niewielki rozmiar.

Kolejnym celem wynalazku jest sprężyna mająca długą żywotność, uwzględniając przy tym ciężkie warunki pracy.

Celem niniejszego wynalazku jest też dostarczenie sprężyny odpornej na korozję.

Jeszcze jednym celem wynalazku jest dostarczenie takiej sprężyny, która rzeczywiście nadaje się do montowania jej w wielu rozmaitych hamulcach tarczowych, a zwłaszcza w hamulcach tarczowych posiadających widełki o różnych szerokościach.

Jeden cel, niniejszego wynalazku, odnosi się do hamulca tarczowego zawierającego przynajmniej jedną, a korzystnie cztery, takie sprężyny.

Również celem tego wynalazku jest dostarczenie hamulca tarczowego o wysokiej niezawodności poprzez zastosowanie w nim takiej sprężyny.

Jeszcze innym celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie hamulca tarczowego działającego szczególnie cicho.

Sprężyna prowadząca do elementów ciernych, służąca do prowadzenia w kierunku osiowym i przetrzymywania w kierunku promieniowym elementów ciernych hamulca tarczowego zawierająca zestaw elementów utworzonych w postaci wnęki uformowanej w kształcie litery U i przystosowanych do współdziałania z dopasowanym do niego zestawem elementów w postaci wystających części podtrzymywanych przez obudowę, przy czym na wystającej części znajduje się rowek przystosowany do współdziałania z występem poprzez zatrzaskowe zazębianie się, przy czym występ spełnia funkcję elementu blokującego się przy boku wnęki, według wynalazku charakteryzuje się tym, że ma w widoku z boku w przybliżeniu kształt cyfry „5.

Sprężyna ta jest sprężyną płytkową wykonaną z wytłoczonej i powyginanej blachy, tworzącej wtyk w postaci występu.

Pomiędzy występem i płaszczyzną przechodzącą przez rowek istnieje kąt, który ma wielkość zawartą w przedziale od 3° do 87°

PL 197 755 B1

Hamulec tarczowy z co najmniej jedną sprężyną według wynalazku charakteryzuje się tym, że obudowa sprężyn zawiera widełki posiadające pierwsze ramię, znajdujące się naprzeciw pierwszej głównej, czołowej powierzchni tarczy oraz drugie ramię umieszczone naprzeciw drugiej głównej, czołowej powierzchni tarczy, przeciwległej do wymienionej pierwszej głównej, czołowej powierzchni tarczy, przy czym oba ramiona są połączone ze sobą przynajmniej jednym elementem uformowanym w kształt łuku.

Inne cechy i inne korzyści, wynikające z niniejszego wynalazku, będą dostrzegalne z następującego dalej szczegółowego opisu wraz z towarzyszącym mu rysunkiem, podanego w formie nieograniczającego przykładu.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny zalecanej postaci sprężyny według wynalazku; fig. 2 - perspektywiczny widok sprężyny z fig. 1, po obróceniu jej o kąt 90°, fig. 3 - widok z góry, przedstawiający widełki hamulca tarczowego, których dolna część, na rysunku, jest wyposażona w płytkę cierną, podczas gdy na górnej części, na rysunku, płytka cierna i prawa sprężyna nie są uwzględnione, fig. 4 - widok z boku, widełek z fig. 3, przed zamontowaniem na nich płytek ciernych hamulca, fig. 5 - podobny widok, po zamontowaniu płytek ciernych, fig. 6 - schematyczny częściowy widok boczny widełek z fig. 3, wyposażonych w płytkę cierną przykładającą siłę odpowiadającą uzyskiwanej, która działa na obsadę faktycznej płytki ciernej, fig. 7 - schematyczny częściowy widok, przedstawiający siły przykładane przez płytkę cierną w stanie zamontowanym i w czasie spoczynku, to jest kiedy płytka cierna nie jest prowadzona po tarczy, fig. 9 - podobny widok, ale w trakcie rzeczywiście silnego działania hamującego, fig. 10 - krzywą pokazującą położenie, i odkształcenie, sprężyny o zalecanej postaci według niniejszego wynalazku, jako funkcję wywieranej siły powrotnej, a fig. 11 - dwie podobne krzywe, ale przy rozszerzonej skali dla sił.

Na figurach od 1 do 11 te same odnośniki liczbowe będą oznaczały te same elementy. W następującym dalej opisie wyrażenie „siła osiowa będzie odnosić się do siły wywieranej w kierunku równoległym do osi X (fig. 3), odpowiadającej osi tarczy 1 (pokazanej w zarysie na figurach 4 i 5), podczas gdy siła styczna będzie oznaczać siłę wywieraną, działającą w kierunku współosiowym z tarczą 1, a siła promieniowa będzie oznaczać siłę przykładaną wzdłuż promieni tarczy 1.

Figury od 1 do 9 przedstawiają zalecaną postać sprężyny 3, według tego wynalazku, która, w widoku z boku, wygląda trochę podobnie do cyfry „5, wyznaczając tym samym pierwszą wnękę 5 dla montowania jej na wystającej części 7 obudowy 9, typowo służącą do łączenia jej z wystającą częścią 7 widełek 9, oraz drugą wnękę 11 mieszczącą w sobie ucho 13 elementu ciernego 15, typowo hamulcowej płytki ciernej.

Kształt pierwszej wnęki 5 jest dostosowany do tamtej wystającej części 7, na której ona spoczywa nieruchomo. Jak przedstawiono w korzystnym przykładzie, wystająca część 7 widełek 9 w rzeczywistości formuje prostokątny równoległościan z kwadratową podstawą i o wysokości, która rozciąga się osiowo. W tym korzystnym przykładzie, wnęka 5 jest w istocie ukształtowana w literę U. Zaleca się, żeby jeden z boków 17 kształtu U, a korzystnie bok oddalony od drugiej wnęki 11, zawierał krawędź 19 biegnącą w kierunku osiowym, przykładającą znaczną siłę na część wystającą 7.

Solidne zamocowanie sprężyny na obudowie 9 jest w rzeczywistości zasadniczą cechą niniejszego wynalazku. Wymieniona cecha może być dalej polepszona w sposób korzystny, jeżeli sprężyna 3 jest blokowana na obudowie 9, a korzystnie, jeśli jest zblokowana z częścią wystającą 7. Takie zblokowanie jest dokonywane przez zazębianie się, w stanie zblokowanym, elementu wtykowego, znajdującego się w jednym z elementów przeznaczonych do montowania, we wgłębieniu lub we wnęce usytuowanej w drugim elemencie. W tym nieograniczającym korzystnym przykładzie jaki przedstawiono, elementem wtykowym, w który jest wyposażony bok 17 wnęki 5 sprężyny 3, jest występ 21, zaś elementem gniazdowym jest rowek osiowy 23 wykonany w części wystającej 7 i zwrócony w kierunku występu 21 (górna powierzchnia czołowa na figurach 4 i 9).

Korzystnie jest, gdy występ 21 jest wcięty w powierzchnię czołową boku 17. Może być uzasadnione nadanie występowi 21 pewnej elastyczności, na przykład przez przewidzenie dwóch szczelin 25 odchodzących od brzegów tego występu.

Chociaż realizacja występu 21, ułożonego wzdłuż środkowej płaszczyzny 27 rowka 23, nie wychodzi poza zakres niniejszego wynalazku, korzystne może być przewidzenie kąta α pomiędzy występem 21 i płaszczyzną 27, tak żeby skutecznie przeciwstawiać się sile rozciągającej, przykładanej w kierunku strzałki 29, a także momentowi odchylającemu zaznaczonemu strzałką 31. Kąt a jest korzystnie o wielkości rzędu od 3° do 87°, jeszcze korzystniej o wielkości w przedziale od 10° do 60°,

PL 197 755 B1 a najlepiej w przedziale o wielkości od 25° do 50°. Jak to przedstawiono w korzystnym przykładzie, kąt α jest tam równy 45°. W przykładzie zalecanym, występ 21 ma to samo pochylenie co i końcowa część sprężynowego boku 17, i rozciąga się poza krawędź 19, tak żeby wejść w rowek 23 w wystającej części 7.

Prócz tego, pochylenie występu 21 czyni możliwym mocowanie w sposób szybki sprężyny 3, według tego wynalazku, do wystającej części 7 obudowy 9, z zatrzaskowym blokowaniem się, kiedy wnęka 5 sprężyny 3 jest wprowadzana na wystającą część 7 i kiedy ten występ 21 wchodzi w rowek 23.

W przedstawionym przykładzie, rowek 23 rozciąga się na całej osiowej długości części wystającej 7, a przez to obróbka skrawaniem wymienionego rowka staje się łatwiejsza. Jednakże, stosowanie wgłębienia, lub wnęki 23 służącej do umieszczania w niej występu 21, która pokrywa część osiowej długości wystającej części 7, też nie wychodzi poza zakres tego wynalazku. Obróbka skrawaniem takich wnęk jest procesem technologicznym bardziej kosztownym, ale wnęki te stawiają bardziej skuteczny opór osiowemu przemieszczaniu się sprężyny 3 na obudowie 9.

Sprężyna 3 może być wyposażona w inne elementy zapobiegające jej osiowemu przemieszczaniu się. W przedstawionym przykładzie sprężyna 3 zawiera pierwszy występ 33 i drugi występ 35, które są usytuowane pod kątami prostymi do boków i do podstawy, jeśli są uformowane w postać wnęki o kształcie U, i które są przewidziane do wspierania się na osiowo przeciwległych czołowych powierzchniach wystającej części 7. W zalecanym sposobie występ 33, który jest przewidziany do stawiania oporu przemieszczaniu się sprężyny podczas hamowania (typowo, z zastosowaniem urządzenia hydraulicznego do dociskania elementów ciernych 15 do tarczy 1), jest szerszy niż występ 35, mający na celu przeciwstawiać się przemieszczaniu się sprężyny 3 na części wystającej 7, kiedy hamulec jest zwolniony (to jest, kiedy elementy cierne 15 odchodzą, przemieszczając się w kierunku od tarczy 1). Mogą być przewidziane, wzdłuż podstaw występów 33 i 35, wcięcia 37 służące do polepszenia podatności na odkształcenie tych występów. Rozumieć należy, że użycie innych elementów służących do mocowania sprężyny 3 w obudowie 9, na przykład użycie nita lub wkręta przechodzącego na wylot przez otwór wykonany w sprężynie, też nie wychodzi poza zakres tego wynalazku. Jak będzie to tutaj potem w pełni objaśnione, z nawiązaniem do figur od 6 do 11, w zalecanym sposobie sprężyna 3, według tego wynalazku, może być mocowana tylko jednym jej końcem, a drugi jej koniec pozostaje swobodny. Jednakże, zastosowanie sprężyny zamocowanej oboma końcami do obudowy 9, także nie wychodzi poza zakres niniejszego wynalazku.

Hamulec, według tego wynalazku, zawiera korzystnie cztery sprężyny 3 według wynalazku, to jest po jednej przy każdym stycznym końcu każdego z elementów ciernych. Zaleca się żeby hamulec zawierał cztery niezależne od siebie identyczne sprężyny. W ten sposób, ten sam typ sprężyny może być dobierany do hamulców posiadających różne szerokości w kierunku osiowym. Niemniej jednak, stosowanie sprężyn zwróconych czołami jedna w kierunku drugiej, znajdujących się po każdej ze stron tarczy 1, i łączenie ich elementem ukształtowanym łukowo, nie wychodzi poza zakres niniejszego wynalazku.

Kształt wnęki 11 jest dopasowany do uch elementu ciernego. Zatem do prowadzenia zaokrąglonych końców płytek ciernych powinna być stosowana wnęka 11 posiadająca półokrągłą, lub prawie półokrągłą sekcję. Zilustrowany korzystny przykład przedstawia wnękę o kształcie U mieszczącą w sobie ucha płytki ciernej z końcami, którym nadano kształt kwadratowy. Odstęp w kierunku promieniowym, pomiędzy przeciwległymi bokami 39 i 41 wnęki 11 w kształcie U, jest w zasadzie równy rozpiętości, w kierunku promieniowym, końców płytki ciernej lub jej uch. Bok 39 wnęki 11 odpowiada bokowi wnęki 5, który jest przeciwległy do boku 17. Korzystnie, wnęka 11 zawiera pierwszy występ 43, prowadzący końcówkę płytki ciernej 15 przy osiowym wkładaniu jej we wnękę 11, oraz drugi występ 45, prowadzący końcówkę płytki ciernej 15 przy stycznym wkładaniu jej we wnękę 11. Korzystnie jest, gdy swobodny koniec 41 wnęki 11 jest wyposażony w żebro 47 polepszające wytrzymałość na skręcanie. W ten sposób, sztywność prowadzenia nie zależy od przewidywanego zużywania się płytek ciernych 15, przy zmienianiu się ich osiowego położenia, w czasie spoczynku, we wnętrzu wnęki 11 sprężyny 3.

Korzystnie jest, gdy naroża sprężyny 3 są zaokrąglone, tak żeby nie były ostre i tym samym żeby nie narażały na skaleczenie mechanika podczas działań konserwacyjnych.

Sprężyna 3 według tego wynalazku składa się z wytłoczonej i pozaginanej blachy ze stali nierdzewnej, korzystnie posiadającej grubość mniejszą niż 1 mm, na przykład o grubości równej 0,4±0,03 mm. Może być zastosowana stal nierdzewna, na przykład w gatunkach Z10CN 18.18; Z12CN 17.07; albo stale według amerykańskiej normy SAE, typu 30301 lub 30302.

PL 197 755 B1

W zalecanym przykładzie hamulca, według niniejszego wynalazku, widełki obudowy 9 zawierają dwa ramiona, 49 i 51, rozmieszczone po każdej stronie tarczy 1 i połączone ze sobą przy każdym jednym z ich końców, przy pomocy elementu 53 uformowanego w łuk, rozciągającego się w kierunku osiowym i umieszczonego w kierunku promieniowym poza tarczą 1. Element 53 uformowany w łuk posiada otwory 55, służące do osadzania w nich elementów prowadnicowych szczęki (nie pokazana), podtrzymującej układ dociskający elementy cierne 15 do przeciwlegle położonych głównych czołowych powierzchni tarczy 1, typowo sterowany hydraulicznie. Jednak stosowanie innej obudowy 9, lub innego układu dociskającego elementy cierne 15, też nie wychodzi poza zakres tego wynalazku.

Figura 10 przedstawia krzywą 57 histerezy, ilustrującą zachowywanie się sprężyny 3 według niniejszego wynalazku, kiedy jest ona poddawana siłom stycznym (oznaczonych Ft na figurach od 6 do 9) o niskich wartościach. Położenie sprężyny, naniesione na oś X, jest wyrażone w mm, natomiast siła wywierana na sprężynę jest naniesiona na oś Y i jest wyrażona w N.

Elementy cierne 15, na rysunku objaśniającym z figur od 6 do 9, są tylko częściowo pokazane.

Na fig. 6 element cierny 15 jest zaciśnięty pomiędzy bokami 39 i 41 wnęki 11 w sprężynie 3. Odpowiada to konkretnie obszarowi poziomemu 59 krzywej 57 dla siły rzędu 17 N i przemieszczeniu o wielkości pomiędzy 2 mm i 1,2 mm. Punkt 61 krzywej odpowiada punktowi styku 63 (fig. 7) pomiędzy elementem ciernym 15 i podstawą 65 wnęki 11 o kształcie U. Należy zauważyć, że punkt styku 63 jest umiejscowiony w pobliżu przecinania się podstawy 65 z bokiem 41 wnęki 11 sprężyny 3. Punkt 67 odpowiada przecięciu się podstawy 65 z bokiem 39 podpieranym przez widełki. W obszarze 69, odpowiadającym przemieszczeniu o wielkości pomiędzy 1,2 mm i 0,62 mm, punkt styku 63 przesuwa się w kierunku punktu 67, i przesunięcie to osiąga punkt 71, co odpowiada stanowi zilustrowanemu na fig. 8. Teraz podstawa 65 wnęki 11 sprężyny 3 wykazuje wklęsłość skierowaną ku elementowi ciernemu 15, w której ona posiada punkt styku 73 widoczny na przekroju. Podstawa 65 opiera się o widełki obudowy 9 w punktach 61 i 75. To ukształtowanie skutecznie zabezpiecza element cierny 15 przed stykaniem się z widełkami obudowy 9, takim stykaniem się, które powoduje nieprzyjemny hałas, tak zwany „klonk. Krzywa 77 reprezentuje powrót podczas operacji zwalniania hamulca. Zgniatanie podstawy 65 wnęki 11 sprężyny 3, aż do ustalenia się styku płaskiego, tak jak przedstawiono to na fig. 9, pod działaniem wzrastającej siły stycznej, co przy sile przewyższającej 51 daN odpowiada punktowi 81, jest pokazane na fig. 11 przez krzywą 79 i jest to krzywa, dla której podziałka rzędnej została rozszerzona i wyrażona w daN.

Po lewej stronie fig. 11 krzywa 83 przedstawia sztywność stanowiska pomiarowego, która to sztywność została wzięta pod uwagę przy pomiarach wyrażonych za pośrednictwem krzywych 57 i 79.

Zważywszy, że siły występujące w stanie przedstawionym na fig. 9 są zupełnie wyjątkowe, one nigdy nie występują w zwykłej praktyce i one odpowiadają po prostu sytuacji hamowania przy najwyższym stanie zagrożenia, zjawisko występowania hałasu zwanego „klonk, w które są one zaangażowane, jest też całkiem odosobnione. Prócz tego występuje tu dalsza korzyść. W normalnym zastosowaniu sprężyna 3 posiada bardzo mały obszar stykowy z widełkami, które typowo są wykonywane z żeliwa poddawanego obróbce antykorozyjnej, na przykład przy użyciu stopów cynkowych. Jak jest to dobrze znane, taki styk przyczynia się do korodowania sprężyny. Dlatego też, dzięki jej konstrukcji, sprężyna 3 według niniejszego wynalazku, wykazuje lepszą odporność na korozję niż sprężyna znanego typu. Ale jednak nadal nie zmienia to rzeczywistości, że antykorozyjna obróbka powierzchniowa sprężyny 3 według wynalazku, też nie wychodzi poza zakres obowiązywania tego wynalazku.

Niniejszy wynalazek dotyczy w szczególności przemysłu samochodowego.

A przy tym, niniejszy wynalazek głównie ma zastosowanie w konstrukcji i wytwarzaniu hamulców do pojazdów silnikowych.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sprężyna prowadząca do elementów ciernych, służąca do prowaddeniaw kieronku i przytrzymywania w kierunku promieniowym elementów ciernych hamulca tarczowego, zawierająca zestaw elementów utworzonych w postaci wnęki uformowanej w postaci litery U przystosowanych do współdziałania z dopasowanym do niego zestawem elementów w postaci wystających części podtrzymywanych przez obudowę, przy czym na wystającej części znajduje się rowek przystosowany do współdziałania z występem poprzez zatrzaskowe zazębianie się, przy czym występ spełnia funkcję

   PL 197 755 B1 elementu blokującego znajdującego się przy boku wnęki, znamienna tym, że ma w widoku z boku w przybliżeniu kształt cyfry „ 5.
2. 2. Spręężya weeług zzsttz. 1, znamiennn tym, że j est ona ssręęży^ płytkową wyyonaaą z \Nytłoczonej i powyginanej blachy, tworzącej wtyk w postaci występu (21).
3. 3. Sprężyn wydług zzstkz. Z, znamieenn tym, Zż pomięddz wystkępm 121, i płaazzczyzą 127) przechodzącą przez rowek (23) istnieje kąt (α).
4. 4. Sppęężna według zastkz. 4, znamienna tym, że kąt Za) ma wielkość zawwrtąw od 3° do 87°.
5. 5. Hamulee tamcGow, żPńiaSdjecc co zć^^n^nnsj j €^edą szrędżna żręńvySdącą do ztemeetów żiesęayh, znamienny tym, że obudowa (9) sprężyny (3) ma postać widełek posiadających pierwsze ramię (49), znajdujące się na przeciw pierwszej głównej czołowej powierzchni tarczy (1), oraz drugie ramię (51), umieszczone na przeciw drugiej głównej czołowej powierzchni tarczy (1), przeciwległej do wymienionej pierwszej głównej czołowej powierzchni tarczy (1), przy czym oba ramiona (49, 51) są połączone ze sobą przynajmniej jednym elementem (53) uformowanym w kształt łuku.