CZ289985B6 - Uspořádání kotoučové brzdy a náboje kola automobilu - Google Patents

Abstract

Uspo° d n m n boj (11) kola, ot iv nasazen² pomoc lo isek na hlavn h° deli (10), kter² je na sti vn j strany sv ho p° n ho °ezu lemov n st° daj c mi se mezerami (16; 42) a zuby (14; 40) se ze ikmen²mi st nami, a kotou (12) brzdy, usazen² na n boji (11) kola, se soust°edn²m otvorem lemovan²m zuby (20, 34) a mezerami (18, 36, 38), zapadaj c mi plynule do zub (14, 40) a mezer (16, 42) n boje (11) kola tak, aby byl kotou (12) brzdy pevn usazen na n boj (11) kola, p°i em ka d² zub (20; 34) na kotou i (12) brzdy je vymezen d lkou (Bs1; Bs2) hlavy, kter je men ne d lka (Ss1; S1s2) nejm n ka d druh mezery (18; 36), vymezen ze ikmen²mi st nami (30; 50) dvou sousedn ch zub (20, 34). P°inejmen m jedna ze ikmen st na (30, 50) p°ech z u ·pat zubu (20, 34) v oblouk s prvn m polom rem (Ra) a tento oblouk d le p°ech z do dal ho oblouku s druh²m polom rem (Rb), kter² tvo° dno mezery (18; 36) a je spole n² dv ma protilehl²m ze ikmen²m st n m (30, 50).\

Description

Tento vynález se vztahuje k uspořádání kotoučové brzdy a náboje kola automobilu. Náboj kola, otáčivě připevněný k části hřídele, je na vnější straně příčného řezu lemován střídajícími se zuby a mezerami se šikmými stěnami. Druhou součástí tohoto uspořádání je v náboji kola usazená kotoučová brzda, jejíž soustředný vnitřní prostor je lemován zuby a mezerami odpovídajícími 10 zubům a mezerám náboje tak, aby se brzda v náboji kola neotáčela, přičemž zuby a mezery kotouče brzdy a náboje kola do sebe zapadají.

Dosavadní stav techniky

Kotoučové brzdy těžkých automobilů byly dříve upevňovány hlavně přišroubováním ke kruhové přírubě náboje kola a právě toto pevné spojení obou součástí vedlo k problémům. Při maximálních hodnotách brzdové síly, která u nejtěžších nákladních automobilů dosahuje hodnoty až 2000 kpm, může toto pevné spojení způsobit deformace kotouče v důsledku silného zahřátí 20 vyvolaného vysokou brzdnou silou.

Pevné, spojení kotouče brzdy s nábojem kola lze nahradit spojením za použití do sebe zapadajících profilů,. Tímto uspořádáním je možné zvýšit pravděpodobnost vyhnutí se deformacím v důsledku přehřátí způsobeného brzděním a zároveň v souvislosti s tvarem náboje 25 kola a konstrukcí do sebe zapadajících zubů a mezer snížit přenos tepla kotoučem brzdy a nábojem.

Posledně uvedený typ uspořádání kotoučové brzdy a náboje kola, který značně omezuje zmíněné negativní účinky, byl již dříve navrhnut k zavedení u nejtěžší třídy nákladních automobilů. 30 SE 9200202-1 (469 655) téhož vynálezce popisuje uspořádání, v němž může být podle preambule až třicet zubů a mezer. Vyrovnávání tangenciálního tlaku v kotouči brzdy, ochlazované zapuštěnými ventilačními otvory, je zajišťováno tlumicími otvory se štěrbinami směřujícími paprskovitě dovnitř. V zubech náboje jsou kruhovité žlábky k prodloužení dráhy přenosu tepla tělesem náboje.

Kromě toho, že kotouč může při přehřátí radiálně na objemu aniž by došlo k jeho deformaci, je při tomto uspořádání dosaženo i té značné výhody, že síly způsobující deformace kotouče a stejně tak kroutící a ohybové momenty do sebe zapadajících profilů mohou být udrženy na přijatelné úrovni při současném snížení rizika pevného vzájemného zaklínění i při velmi 40 vysokých brzdných silách, ke kterým dochází u nejtěžší třídy automobilů. Zároveň je možné omezit přenos tepla do ložisek pomocí kruhovitého žlábku a ventilačních otvorů v kotouči brzdy.

Protože v tomto uspořádání jsou ústí tlumicích otvorů, štěrbiny a ústí ventilačních žlábků a v zájmu dosažení zamýšlených účinků v té části kotouče, která je v obvodu středního prostoru 45 v určité vzdálenosti od povrchu brzdového obložení, je brzdové obložení nad těmito otvory.

V důsledku toho dochází k většímu opotřebování brzdového obložení, k hromadění prachu a nečistot v uvedených otvorech, což vyvolává nutnost pravidelného čištění a v extremních situacích může vést k selhání brzdy.

- 1 CZ 289985 B6

Podstata vynálezu

Cílem tohoto vynálezu je proto uspořádání využívající spojení zdokonalených do sebe zapadajících profilů náboje kola a kotouče brzdy, které je optimální vzhledem k silám způsobujícím deformace a kroutící a ohybové momenty do sebe zapadajících profilů, při současném snižování tlaků vyvolaných zahříváním kotouče na přijatelnou úroveň a při efektivnějším omezování pronikání tepla do náboje stím, že údržba tohoto uspořádání je snadnější než tomu bylo dříve.

Toho je podle tohoto vynálezu dosaženo výše zmíněným typem uspořádání náboje kola a kotoučové brzdy s tím, že délka hlavy každého zubu na kotouči brzdy je menší než délka paty přinejmenším každé druhé mezery, která leží mezi dvěma protilehlými zešikmenými stěnami sousedních zubů, a dále tím, že aspoň jedna zešikmená stěna každého zubu je u paty zubu vykrojena do prvního poloměru Ra, tento první poloměr přechází do druhého poloměru Rb, který je společný oběma protilehlým zešikmeným stěnám zubu a který tvoří dno mezery. Další výhody a zdokonalení vyplynou z následujících uvedených údajů.

Nižšího zahřívání a stejně tak lepší schopnosti odolávat tangenciálním i radiálním tlakům je dosaženo vynecháním tlumicích otvorů a štěrbin a jejich nahrazením velkým soustředným otvorem v kotouči brzdy se zuby a mezerami, pro něž platí, že poměr délky hlavy zubu k délce paty mezery je menší než jedna. Tangenciální tlaky v důsledku šíření tepla jsou sníženy pomocí oblouku s velkým poloměrem Rb, který se nachází mezi dvěma úpatími dvou sousedních zubů, mechanické tlaky jsou sníženy pomocí oblouku s malým poloměrem Ra, spojujícího oblouk s velkým poloměrem Rb se zešikmenými stěnami příslušné strany paty zubu.

Protože šíření tepla z kotouče brzdy do náboje kola je přímo úměrné celkovému povrchu zešikmených stěn, které se vzájemně dotýkají mezerami a zuby, závisí toto šíření tepla na počtu mezer a zubů, pronikání tepla do náboje kola lze tak regulovat změnou počtu mezer a zubů.

Vynález je podrobněji popsán dále s odvoláním a přiložené schematické výkresy obou provedení.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 zobrazuje okraj radiální vnitřní části kotouče brzdy.

Na obr. 2 je zobrazena část náboje kola a část kotouče brzdy podle obr. 1 ve zvětšeném měřítku.

Na obr. 3 je zobrazena jiná úprava radiální vnitřní části kotouče brzdy.

Na obr. 4 je zobrazena část náboje kola a část kotouče brzdy podle obr. 3 ve zvětšeném měřítku.

Příklady provedení vynálezu

V tomto provedení hřídel 10 prochází nábojem 11 kola, který je s ní spojen běžným způsobem pomocí ložisek (například na nezobrazené přední anebo zadní nápravě nákladního vozu, přičemž na této nápravě je podobně nezobrazené zařízení srozpěrací lištou anebo se spouštěcím mechanizmem). K náboji 11 kola je běžným způsobem pomocí do sebe zapadajících profilů připevněn kotouč 12 brzdy. Pro tento účel je vnější radiální část náboje 11 kola lemována střídajícími se zuby 14 a mezerami 16 se zešikmenými stěnami, tvořenými profilem zubů sousedících s mezerou, radiální vnitřní část 17 kotouče 12 brzdy je opatřena odpovídajícími mezerami 18 a zuby 20, které zapadají do zubů 14 a mezer 16 náboje 11 kola.

-2CZ 289985 B6

Z obr. 2 je zřejmé, že hloubka mezer 16 a 18 je poněkud větší, než je výška zubů 14 a 20. Mezery 16, 18 v náboji 11 kola i v kotouči 12 brzdy mají zaoblené dno 22, 24, přičemž hlava 26, 28 zubů 14, 20 je konstruována radiálně vzhledem ke střední ose hřídele 10. Mezery 16, 18 se dotýkají zaoblenými dny 22, 24 ploch zešikmených stěn 30 příslušných zubů 14, 20. Tímto uspořádáním je uvedeným způsobem zajištěn povrchový dotyk celého povrchu všech zešikmených stěn 30 zubů 14, 18. Rozměry kotouče 12 brzdy a náboje 11 kola jsou v tomto případě takové, že u nenaloženého vozidla je mezi odpovídajícími si povrchy zešikmených stěn 30 kotouče 12 brzdy a náboje 11 kola vůle 0,2 - 0,3 mm. V zobrazeném provedení mají náboj 11 kola i kotouč 12 brzdy dvacet zubů 14, 20 a mezer 16,18.

V zobrazených provedeních jsou dna 22, 24 mezer 18, 16 na kotouči 12 brzdy opatřena vrstvou 32 zinku anebo nějakého jiného vhodného kovu, který zabrání vzájemnému pevnému spojení kotouče 12 brzdy a náboje 11 kola vlivem koroze. Touto vrstvou 32 může být v případě potřeby opatřeno několik mezer 18. kotouče 12 brzdy anebo mezery 18 všechny. V některých provedeních, jak bude vysvětleno později, je vhodné zvýšit poněkud množství mezer 16, 18 a zubů 14, 20, jejich počet by ale neměl být vyšší než 24. Vzhledem k obměnám tohoto počtu a podle velikostí kotouče 12 má mít hloubka mezer 16, 18 hodnotu v intervalu zhruba 7,5 - 9 % poloměru otvoru na kotouči 12 brzdy.

V provedení na obr. 1 a 2 jsou mezery 18 na kotouči 12 brzdy vymezeny délkou Ssl a zuby 20 délkou Bsl. Zuby 20 jsou rovnoměrně rozmístěny po obvodu, přičemž platí vztah Bsl/Ssl < 1. Na rozdíl od dřívějších uspořádání byly tlumicí otvory i s příslušnými štěrbinami vynechány. Tangenciální tlaky při brzdění, způsobené nerovnoměrným pronikáním tepla z obložení kotouče 12 do radiální vnitřní části, jsou místo toho sníženy zaoblenými dny 24 mezer 18, které navazují na šikmé stěny 30 prvním poloměrem Ra, který dále přechází do druhého poloměru Rb. Pomocí prvního poloměru Ra jsou zmenšeny mechanické tlaky, jakými jsou na profily působící kroutící a ohybový moment. Platí, že Rb > Ra. V zájmu optimálního snížení tepelných i mechanických vlivů jsou podle této úpravy přednostní hodnoty obou poloměrů Ra = 5 mm a Rb = 24 mm. Podle velikosti disku se mohou oba poloměiy Ra, Rb pohybovat v intervalu 3-8 mm resp. 15-30 mm.

Ve srovnání s dřívějšími se třiceti zuby 14, 20 a mezerami 16, 18 bylo pronikání tepla do náboje kola omezeno zavedením menšího počtu zubů 14, 18. Změnou jejich počtu je možné optimalizovat pronikání tepla z kotouče 12 brzdy do náboje 11 kola, takže nedochází k deformacím ložisek kola a zároveň je dosaženo dostatečného ochlazování, které zabraňuje přehřátí vyvolávanému kotoučem 12 brzdy. Nedochází-li k dostatečnému ochlazování kotouče brzdy, je vhodné zvýšit uvedený počet mezer 16, 18 a zubů 14, 20 například na 24, anebo naopak při riziku zničení ložisek je možné jejich počet snížit.

Na obr. 3 a 4 je zobrazeno druhé provedení, které se v hlavní funkcí i v mnohém dalším podobá provedení předchozími. Proto se v následujících řádcích zaměříme pouze na to, co je na tomto provedení odlišné, radiální vnitřní část \T kotouče 12' brzdy je podobně lemována zuby 34 a velkými mezerami 36 a malými mezerami 38. Velké i malé mezery 36, 38 mají zešikmené stěny. Zuby 34 jsou ale uspořádány vždy po dvou a každá dvojice je od dvojice následující oddělena velkou mezerou 36. V každé jednotlivé dvojici jsou zuby 34 odděleny malou mezerou 38. Velká mezera 36 má tvar podobný mezeře 18 popsané na obr. 1 a 2, tzn. shora zploštělé zešikmené stěny 30 plynule přecházejí do oblouku s prvním poloměrem Ra, který přechází do oblouku s druhým poloměrem Rb.

Náboj 11' kola je i ve druhém provedení lemován střídavě zuby 40 a mezerami 42 odpovídajícími kotouči 12' brzdy. Zuby 40 se zešikmenými stěnami 51 mají takové rozměry, že každý čtvrtý zub 40 zapadá do malé mezery 38. Prostřední ze zbylé trojice zubů 40 se nedotýká velké mezery 36, zatímco každý z obou okrajových zubů 40 se dotýká jedné zešikmené stěny 50 velké mezery 36. Každá velká mezera 36 má zaoblené dno 44. Zuby 34, 40 náboje 11' kola i kotouče 12' brzdy jsou vymezeny hlavami 46. 48, které jsou konstruovány radiálně vzhledem ke střední ose hřídele 10 a na něž navazují (podobně jako v předchozí úpravě vynálezu) plochami

-3CZ 289985 B6 zešikmených stěn 50 odpovídající zuby 34, 40. Takto je dosaženo vzájemným dotykem ploch zešikmených stěn 50, 51 na kotouči 12' brzdy, resp. na náboji 11' kola, podobné součinnosti, jako tomu bylo v předchozím provedení u ploch zešikmených stěn 30.

V provedení na obr. 3 a 4 jsou velké mezery 36 kotouče 12' brzdy vymezeny délkou Sls2 a zuby 34 délkou Bs2. zuby 34 jsou rovnoměrně rozmístěny po dvojicích, přičemž jednotlivé dvojice jsou navzájem odděleny délkou S2s2. Zároveň platí Bs2/Sls2 < 1 a Bs2/S2s2 = 1.

Je pravda, že v tomto druhém provedení je počet zubů 34, 40 a mezer 36, 38, 42 zdvojnásoben, 10 ale pouze každý druhý zub 40 na náboji H' kola se dotýká plochy zešikmené stěny 50 na odpovídajícím zubu 34 kotouče 12' brzdy. Protože k šíření tepla dochází pouze skrze vzájemně se dotýkající plochy zešikmených stěn 50, 51, není celková plocha vzájemného dotyku větší než v prvním provedení, ale stejná.

Zešikmené stěny 30, 50, 51 zubů 14, 20, 34, 40 a mezer 16, 18, 36, 38, 42 mohou být také zaobleny, přičemž vrchní povrch zubů 14, 20, 34, 40 bude plochý. Tato varianta zde není popsána.

Z obrázků je zřejmé, že v obou provedeních je kotouč 12, 12' brzdy zcela symetrický a že je 20 uvedeným způsobem pevně usazen do náboje 11,11' kola.

Claims (7)

1. Uspořádání kotoučové brzdy a náboje kola automobilu, jehož součástmi jsou náboj (11,11') kola, otáčivě nasazený pomocí ložisek na hřídeli (10), kteiý je na části vnější strany svého

30 příčného řezu lemován střídajícími se mezerami (16; 42) a zuby (14; 40) se zešikmenými stěnami (51), a kotouč (12, 12') brzdy, usazený na náboji (11, 1Γ) kola, se soustředěným otvorem lemovaným zuby (20, 34) a mezerami (18, 36, 38), zapadajícími plynule do zubů (14, 20) a mezer (16, 42) 35 náboje (11, 11') kola tak, aby byl kotouč (12, 12') brzdy pevně usazen na náboj (11, 1Γ) kola, přičemž každý zub (20; 34) na kotouči (12,12) brzdy je vymezen délkou (Bsl; Bs2) hlavy, která je menší než délka (Ssl; Sls2) nejméně každé druhé mezery (18; 36), vymezené zešikmenými stěnami (30; 50) dvou sousedních zubů (20, 34), vyznačující se tím, že přinejmenším jedna zešikmená stěna (30, 50) přechází u úpatí zubu (20, 34) v oblouk s prvním poloměrem (Ra) 40 a tento oblouk dále přechází do dalšího oblouku s druhým poloměrem (Rb), kteiý tvoří dno mezery (18; 36) a je společný dvěma protilehlým zešikmeným stěnám (30, 50).

2. Uspořádání podle nároku 1, vyznačující se tím, že délka (Bsl) hlavy každého zubu (20; 34) na kotouči (12,12) brzdy je menší než délka (Ssl) každé mezery (18; 36).

3. Uspořádání podle kteréhokoli z nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že délka hlavy (26) každého zubu (14) na příčném řezu náboje (11, 11) kola je větší než délka každé mezery (16), vymezené dvěma protilehlými zešikmenými stěnami sousedních zubů (14) a tím, že zešikmené stěny na odpovídajících si stranách úpatí zubů (14) se plynule mění v zaoblené dno

50 (22) mezery (16).

4. Uspořádání podle nároku 1,vyznačující se tím, že délka paty každé mezery (42) vymezené dvěma protilehlými stěnami (51) sousedních zubů (40) na příčném řezu náboje (1Γ) kola je přinejmenším stejně velká jako délka hlavy (46) každého zubu (40).

-4CZ 289985 B6

5. Uspořádání podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že každý zub (14, 20; 34, 40) je tvořen plochými zešikmenými stěnami (30; 50, 51) a hlavou (26, 28; 46, 48), která je pokračováním zešikmených stěn (30, 50, 51) a která je určena kružnicí se středem v ose hřídele (10).

6. Uspořádání podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že dno (24) nejméně jedné mezery (18; 36) v kotouči (12, 12') brzdy je opatřeno vrstvou (32) z kovu o nižší jakosti, než zjakého je zhotoven kotouč (12,12') brzdy.

io

7. Uspořádání podle nároku 6, vyznačující se tím, že vrstva (32) je tvořena zinkem.