CZ305214B6 - Vodicí pružina pro třecí prvek a disková brzda, obsahující alespoň jednu takovou pružinu - Google Patents

Abstract

Řešení se týká vodicí pružiny (3) pro třecí prvek (15), zejména destičkového typu, a diskové brzdy, obsahující alespoň jednu takovou pružinu. Pružina (3) podle předkládaného řešení obsahuje prostředek (5) sestavy, upravené pro spolupráci s komplementárními prostředky (7) sestavy, nesenými opěrou (9), typicky závěsem diskové brzdy. Zapadnutí prostředků (5) sestavy pružiny (3) s prostředky sestavy (7) opěry (9) zajišťuje jejich vzájemné uzamčení s družením pružiny (3) na opěře. S výhodou se pružina (3) na opěře připevní pouze za jeden z jejich konců, přičemž opačný konec zůstane volný, přičemž má v tomto volném stavu, před namontováním třecího prvku, s výhodou velký volný prostor.

Description

Vodicí pružina pro třecí prvek a disková brzda, obsahující alespoň jednu takovou pružinu

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká vodicí a držné pružiny pro třecí prvek, zejména destičkového typu, a diskové brzdy, obsahující alespoň jednu takovou pružinu.

Dosavadní stav techniky

Je známé vést destičky diskové brzdy pro pohyb v podélném směru pružinami, připevněnými na závěsech.

Dokument US-A-6 003 642 popisuje brzdu, která je opatřena pružinou pro vedení.

Při brždění vozidla, vybaveného takovými brzdami, jsou destičky, které působí na každý otáčející se disk, podrobeny tangenciálním silám, nasměrovaným oproti opěrnému prvku. Pružiny známého druhu nepřipouštějí velkou vratnou sílu, která není díky minimálním přípustným tolerancím výrobně realizovatelná ve velkých sériích. Prudké brždění tedy vyvolává sílu, která vymrští destičky směrem k jejich opěrám silou větší, než je vratná síla, vyvinutá pružinou. Tangenciální náraz destičky na opěru způsobí zvuk, takzvaný „klonk“, který je pro obyvatele vozidla nepříjemný, a který nadto může být chybně vyložen jako zvuk charakteristický pro mechanickou poruchu.

Přihlašovatel zjistil, že ke špatnému ovládání tangenciálního vedení destiček dochází díky nevýkonnému zavěšení pružin na závěsu. Mimoto je obvyklé spojovat dvě pružiny, umístěné proti sobě, pomocí prvku tvaru luku, přičemž první pružina zajišťuje držení prvního konce destičky, určené pro aplikování na první hlavní plochu disku, a druhá pružina zajišťuje držení konce odpovídajícího druhé destičce, určené pro aplikování na druhou hlavní plochu disku, protilehlou zmíněné první hlavní ploše. Proto je nutné mít zvláštní pružinu pro každou šířku závěsu.

Podstata vynálezu

Proto je úkolem předkládaného vynálezu poskytnout pružinu, která zajišťuje účinné axiální vedení a která odolává tangenciálním nárazům, ať už přímým či nepřímým (napříč pružinou), třecího prvku vedeného na opěře, zejména na závěsu.

Rovněž je úkolem předkládaného vynálezu poskytnout takovou pružinu, která je určena pro vyvíjení velké vratné síly.

Rovněž je úkolem předkládaného vynálezu poskytnout pružinu mající malé rozměry.

Dalším úkolem předkládaného vynálezu je poskytnout pružinu, která má velkou životnost i za ztížených pracovních podmínek.

Také je úkolem předkládaného vynálezu poskytnout takovou pružinu, která je odolná proti korozi.

Také je úkolem předkládaného vynálezu poskytnout takovou pružinu, která je určena pro namontování do velkého množství různých diskových brzd, zejména do diskových brzd majících závěsy různých šířek.

Rovněž je úkolem předkládaného vynálezu poskytnout diskovou brzdu zahrnující alespoň jednu, s výhodou čtyři takové pružiny.

- 1 CZ 305214 B6

Rovněž je úkolem předkládaného vynálezu poskytnout diskovou brzdu vykazující obzvláště velkou provozní spolehlivost.

Také je úkolem předkládaného vynálezu poskytnout diskovou brzdu s nízkou pořizovací cenou.

Také je úkolem předkládaného vynálezu poskytnout diskovou brzdu, která by byla obzvláště tichá.

Tyto úkoly jsou řešeny pružinou podle předkládaného vynálezu, která zahrnuje prostředky sestavy schopné spolupráce s komplementárními prostředky sestavy, nesenými opěrou, typicky závěsem diskové brzdy. Zapadnutí prostředků sestavy pružiny s prostředky sestavy opěry zajišťuje jejich vzájemné uzamčení s držením pružiny na opěře. S výhodou se pružina na opěře připevní pouze zajeden z jejích konců, přičemž opačný konec zůstane volný, přičemž má v tomto volném stavu, před namontováním třecího prvku, s výhodou velkou možnost pohybu.

Předmětem vynálezu je v podstatě pružina pro axiální vedení a radiální držení třecího prvku diskové brzdy, obsahující prostředky sestavy schopné spolupráce s komplementárními prostředky sestavy nesenými opěrou, vyznačující se tím, že spolupráce těchto prostředků sestavy zajišťuje jejich vzájemné uzamčení.

Předmětem vynálezu je také takováto pružina, vyznačující se tím, že prostředky sestavy, nesené pružinou, zahrnují samčí prvek, schopný spolupráce se samičími prostředky vniknutím do těchto samičích prostředků při uskutečnění uzamčení zapadnutím.

Předmětem vynálezu je také takováto pružina, vyznačující se tím, že tato pružina je listová pružina z řezaného a skládaného plechu, a že samčí prvek je jazýček.

Předmětem vynálezu je také takováto pružina, vyznačující se tím, že tato pružina má, viděno z boku, přibližně tvar číslice „5“.

Předmětem vynálezu je také disková brzda, vyznačující se tím, že zahrnuje alespoň jednu pružinu podle předkládaného vynálezu.

Předmětem vynálezu je také takováto disková brzda, vyznačující se tím, že zahrnuje dvě destičky, představující třecí prvky, přičemž každá destička má dvě ucha, uspořádaná radiálně naproti sobě, přičemž každé ucho je vedeno jednou pružinou podle vynálezu.

Předmětem vynálezu je také takováto disková brzda, vyznačující se tím, že opěra pružin je tvořena závěsem zahrnujícím první rameno umístěné naproti první hlavní ploše disku, a druhé rameno umístěné naproti druhé hlavní ploše disku, nacházející se naproti zmíněné první ploše disku, přičemž tato dvě ramena jsou tvořena alespoň jedním prvkem tvaru luku.

Předmětem vynálezu je také takováto disková brzda, vyznačující se tím, že pružina je spojena s opěrou pouze jedním koncem, přičemž opačný konec zůstává volný.

Předmětem vynálezu je také takováto disková brzda, vyznačující se tím, že volný konec pružiny se v klidové poloze nachází v určité vzdálenosti od opěry.

Předmětem vynálezu je také takováto disková brzda, vyznačující se tím, že třecími prvky jsou destičky s hranatými uchy, a že každá pružina má jeden žlábek, upravený pro axiální vedení jednoho hranatého ucha brzdové destičky.

-2CZ 305214 B6

Objasnění výkresů

Vynález bude lépe pochopen na základě následujícího popisu a připojených výkresů, uvedených, jako neomezující konkrétní příklady provedení, na kterých:

obr. 1 je pohled v perspektivě na výhodné provedení pružiny podle předkládaného vynálezu;

obr. 2 je pohled v perspektivě na pružinu z obr. 1, pootočenou o úhel 90°;

obr. 3 je půdorys závěsu diskové brzdy podle předkládaného vynálezu, ve kterém je na výkresu zadní část vybavena brzdovou destičkou, zatímco destička na výkresu přední části jakož i zadní pružina nejsou znázorněny;

obr. 4 je pohled z boku na závěs z obr. 3 před montáží brzdových destiček;

obr. 5 je analogický pohled po montáži brzdových destiček;

obr. 6 je částečný schematický pohled z boku na závěs z obr. 3, vybavený destičkou, působící silou odpovídající síle získané v průběhu montáže této destičky;

obr. 7 je částečný schematický pohled, znázorňující síly vyvíjené namontovanou destičkou v klidovém stavu, tj. aniž by na destičku působil disk;

obr. 8 je analogický pohled při brždění;

obr. 9 je analogický pohled při brždění o velmi velké intenzitě;

obr. 10 je křivka znázorňující polohu a tedy deformaci výhodného příkladu provedení pružiny podle předkládaného vynálezu jako funkci vyvíjené vratné síly;

obr. 11 zahrnuje dvě analogické křivky s rozšířenou osou sil.

Příklady uskutečnění vynálezu

Na obrázcích 1 až 11 jsou použity stejné vztahové značky pro označení týchž prvků. V následujícím popise tohoto vynálezu budeme označovat výrazem „axiální síla“ sílu vyvíjenou rovnoběžně s osou x (obr. 3), odpovídající ose disku i (znázorněného čárkovaně na obrázcích 4 a 5), výrazem „tangenciální síla“ sílu působící souose s diskem i, a výrazem „radiální síla“ sílu působící podél poloměru disku J_.

Na obr. 1 až 9 je znázorněn příklad výhodného provedení pružiny 3 podle předkládaného vynálezu, která má při pohledu z boku přibližně tvar číslice „5“, vymezující první žlábek 5 pro připevnění na prvku opěry 9, typicky na vyčnívající části 7 závěsu, a druhý žlábek 11 pro přijetí ucha 13 třecího prvku 15, typicky brzdové destičky.

Tvar prvního žlábku 5 je přizpůsoben tvaru vyčnívající části 7, na které spočívá. Ve znázorněném výhodném příkladu provedení tvoří vyčnívající část 7 závěsu přibližně pravoúhlý rovnoběžnostěn se čtvercovou základnou, jehož výška se rozprostírá v podélném směru. Žlábek 5 má v tomto výhodném případě přibližně tvar písmene „U“. Výhodně jedna ze stran 17 tohoto „U“, s výhodou strana protilehlá druhému žlábku 11, představuje axiální zarážku 19, aplikující velkou sílu na vyčnívající prvek.

Spolehlivé zajištění pružiny na opěře 9 je podstatným znakem předkládaného vynálezu. Tento znak může být výhodně ještě zlepšen uzamčením pružiny 3 k opěře 9, s výhodou k vyčnívajícímu prvku. Toto uzamčení se uskuteční vniknutím samčí části některé ze součástí, které mají být sestaveny, do vybrání nebo přijímacího otvoru jiné součásti. V zobrazeném neomezujícím výhodném příkladu provedení je samčí částí jazýček 21, vytvořený na straně 17 žlábku 5 pružiny 3, a samičím prvkem je axiální žlábek 23 vyčnívající části 7 (na obrázcích 4 až 9 na její horní ploše), uspořádaný naproti jazýčku 2j_.

-3CZ 305214 B6

Jazýček 21 je s výhodou vytvořen vykrojením strany 17. Může se ukázat jako výhodné opatřit jazýček 21 určitou pružností, například vytvořením dvou žlábků 25 prodlužujících okraje tohoto jazýčku.

Ačkoliv provedení jazýčku 21, uspořádaného podél středové roviny 27 žlábku 23, nevybočuje z rámce předkládaného vynálezu, je výhodné vytvořit úhel a mezi jazýčkem 21 a rovinou 27 takovým způsobem, aby účinně odolávat tahu vyvíjenému ve směru šipky 29 a klopnému momentu, naznačenému šipkou 31. Velikost úhlu a leží s výhodou mezi 3° a 87°, výhodně mezi 10° a 60°, při ještě výhodnějším provedení mezi 25° a 50°. V zobrazeném výhodném příkladu provedení je velikost úhlu a rovna 45°. V zobrazeném výhodném příkladu provedení má jazýček 21 stejný sklon jako koncová část strany 17 pružiny 3, a prodlužuje se přes zarážku 19 takovým způsobem, že umožňuje proniknutí do žlábku 23 vyčnívající části 7.

Kromě toho zešikmení jazýčku 21 umožňuje rychlé uložení pružiny 3 podle vynálezu na vyčnívající část 7 opěry 9 s uzamčením nasazením žlábku 5 pružiny 3 na vyčnívající část 7 a proniknutím tohoto jazýčku 21 do žlábku 23.

Ve znázorněném příkladu provedení se žlábek 23 rozprostírá po celé axiální délce vyčnívajících částí 7, což usnadňuje výrobu tohoto žlábku 23. Nicméně provedení vybrání nebo přijímacího otvoru 23 pro jazýček 21, rozkládajícího se jen přes část axiální délky vyčnívajícího prvku, nevybočuje z rámce předkládaného vynálezu. Takové otvory jsou nákladnější co do výroby, ale efektivněji odolávají axiálnímu posunutí pružiny 3 na její opěře 9.

Pružina 3 může být vybavena i jinými prostředky zabraňujícími jejímu axiálnímu posunutí. Ve znázorněném příkladu provedení zahrnuje pružina 3 první jazýček 33 a druhý jazýček 35, kolmé ke stranám a základně žlábku tvaru „U“, které jsou určené pro opření na axiálně protilehlých stranách vyčnívajících částí 7. S výhodou má jazýček 33. určený pro opírání se při přesouvání pružiny 3 při brždění, (typicky při použití hydraulického zařízení pro aplikování třecích prvků j_5 na disk I) šířku větší nežli je šířka jazýčku 35, určeného pro opírání se při přesouvání pružiny 3 na vyčnívajícím prvku při uvolnění brždění (když se třecí prvky 15 oddálí od disku i). Podél základny jazýčků 33 a 35 mohou být vytvořeny žlábky 37 takovým způsobem, aby byla zlepšena pružnost těchto jazýčků 33 a 35. Samozřejmě, že vytvoření jiných prostředků pro upevnění pružiny 3 na opěře 9, jako například použití nýtu nebo šroubu procházejícího otvorem, vytvořeným v pružině 3, nevybočuje z rámce předkládaného vynálezu. Jak bude na tomto místě dále objasněno s odkazem na obrázky 6 až 11, je výhodné připevnit pružinu 3 podle předkládaného vynálezu pouze za jeden z jejích konců, přičemž opačný konec zůstane volný. Nicméně samozřejmě že použití pružiny připevněné na opěře 9 oběma svými konci z rámce předkládaného vynálezu nevybočuje.

S výhodou brzda podle předkládaného vynálezu zahrnuje čtyři pružiny 3 podle předkládaného vynálezu, vždy jednu na každém tangenciálním konci každého třecího prvku 15. S výhodou brzda zahrnuje čtyři identické a nezávislé pružiny. Tedy stejný druh pružiny může být použit pro brzdy různých axiálních šířek. Nicméně použití pružin uspořádaných naproti sobě po obou stranách disku I a spojených pomocí prvku tvaru luku nevybočuje z rámce předkládaného vynálezu.

Tvar žlábku H je přizpůsoben tvaru uch 13. třecího prvku 15. Tedy se použije žlábek j_L polokruhového nebo přibližně polokruhového průřezu pro vedení destiček s kulatými konci. Zobrazený výhodný příklad provedení zahrnuje žlábek tvaru „U“ pro přijetí uch 13 destičky „s hranatými konci“. Radiální vzdálenost mezi protějšími hranami 39 a 44 žlábku tvaru „U“ je přibližně rovna radiálnímu rozměru konců nebo uch 13 destiček. Hrana 39 žlábku 11 odpovídá hraně žlábku 5, protilehlé straně Π. S výhodou je žlábek J4 opatřen prvním vodicím jazýčkem 43 pro axiální přivedení konce destičky J_5 do žlábku J4, a druhým vodicím jazýčkem 45 pro tangenciální přivedení konce destičky 15 do žlábku TL S výhodou je volná hrana 41 žlábku j4 opatřena žebrem 47, zajišťujícím její vyšší odolnost v torzi. Pevnost vedení tedy není ovlivněna opotřebením des-4CZ 305214 B6 tiček 15, spojeným se změnou axiální polohy konce destičky 15 ve žlábku 11 pružiny 3 v klidové poloze.

S výhodou jsou hrany pružiny 3 zakulaceny, aby se nezařezávaly a aby se zabránilo poraněním mechaniků při udržovacích pracích.

Pružina 3 podle předkládaného vynálezu je například vyrobena z řezaného a skládaného nerezavějícího ocelového plechu, majícího s výhodou tloušťku pod 1 mm, například rovnou 0,4 ± 0,03 mm. Je možné použít například nerezovou ocel Z10CN 18.08, Z12CN 17.07 nebo ocel SAE 30301, nebo 30302.

Výhodný příklad provedení brzdy podle zobrazeného předkládaného vynálezu obsahuje závěs, zahrnující dvě ramena 49 a 51, uspořádaná po obou stranách disku i, spojená na každém ze svých konců pomocí prvku 53 tvaru luku, rozprostírajícího se axiálně a uloženého radiálně za diskem 1. Prvky 53 tvaru luku mají otvory 55 pro přijetí vodicích prvků třmenu (neznázoměn), nesoucího působící prostředky, v typickém případě hydraulické brzdy třecí prvky 15, na hlavních plochách, nacházejících se naproti disku 1. Nicméně samozřejmě že použití jiných opěr nebo jiných působících prostředků nevybočuje z rámce předkládaného vynálezu.

Na obr. 10 je možné vidět křivku 57 s hysterezí, znázorňující chování pružiny 3 podle předkládaného vynálezu při malých tangenciálních zatíženích („Ft“ na obrázcích 6 až 9). Poloha pružiny, vynesená na ose X, je vyjádřena v mm, zatímco zatížení vyvíjené na pružinu, je vyneseno na ose Y a vyjádřeno v N.

Na názorných schématech 6 až 9 jsou třecí prvky 15 znázorněny pouze částečně.

Na obr. 6 je třecí prvek 15 sevřený mezi hranami 39 a 41 žlábku H pružiny 3. To odpovídá přibližně oblasti 59 křivky 57 při zatížení řádově 17 N s posunutím mezi 2 mm a 1,2 mm. Bod 61 křivky 57 odpovídá okamžiku uskutečnění kontaktu 63 (obr. 7) mezi třecím prvkem 15 a základnou 65 žlábku 11 tvaru „U“. Je třeba poznamenat, že bod kontaktu 63 se nalézá v blízkosti průsečíku základny 65 a hrany 41 žlábku 11 pružiny 3. Bod 67 odpovídá průsečíku základny 65 a hrany 39, která přichází do styku se závěsem. V oblasti 69, odpovídající přibližně posunutí majícímu hodnoty mezi 1,2 mm a 0,620 mm, se bod kontaktu 63 posouvá směrem k bodu 67, kterého dosáhne v bodě 71, odpovídajícím případu, znázorněnému na obr. 8. V tomto případě představuje základna 65 žlábku 11 pružiny 3 konkavitu nasměrovanou směrem k třecímu prvku 15, se kterým, viděno v řezu, přichází do styku v bodě kontaktu 73. Základna 65 spočívá na závěsu v bodech 67 a 75. Taková konfigurace umožňuje zamezení kontaktu mezi třecím prvkem 15 a závěsem, tedy kontaktu, jehož nastolení vyvolá nepříjemný zvuk, takzvaný „klonk“. Návrat při uvolnění je znázorněn oblastí 77. Poničení základny 65 žlábku 11 pružiny 3 vlivem rostoucí tangenciální síly až do uskutečnění rovinného kontaktu, který odpovídá bodu 81 se silou větší než 51 daN a který je znázorněn na obrázku 9, tak jak vyznačena křivkou 79 na obr. 11, pro kterou byla osa Y rozšířena a vyjádřena v daN.

Křivka 83 v levé části obr. 11 znázorňuje tuhost zkušebního měření, jehož tuhost byla vzata v úvahu pro měření vyjádřená křivkami 57 a 79.

S ohledem na síly přicházející do hry, odpovídá situace na obr. 9 zvuku nazývanému „klonk“, a je zcela výjimečná, nenastane nikdy při obvyklém užívání a odpovídá pouze extrémně silnému brždění. Kromě toho to má i další výhody. Při běžném užívání představuje pružina 3 velice malou plochu kontaktu se závěsem, který se typicky vyrábí z litého železa s antikorozní úpravou, například na bázi slitin zinku. Jak je dobře známo, tento kontakt podporuje rezivění pružiny. Proto pružina 3 podle předkládaného vynálezu díky svému tvaru má lepší odolnost proti korozi než mají pružiny známého druhu. Nicméně samozřejmě že antikorozní ošetření povrchu pružiny 3 podle předkládaného vynálezu nevybočuje z rámce předkládaného vynálezu.

-5CZ 305214 B6

Předkládaný vynález se použije zejména v automobilovém průmyslu. Předkládaný vynález se použije zejména při konstrukci brzd automobilů.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (10)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Pružina (3) pro axiální vedení a radiální držení třecího prvku (15) diskové brzdy, obsahující prostředky (5) sestavy, upravené pro spolupráci s komplementárními prostředky (7) sestavy, nesenými opěrou (9), vyznačující se tím, že tyto prostředky (5, 7) sestavy jsou upraveny pro vzájemné uzamčení, tím, že prostředky (5) sestavy jsou tvořeny žlábkem v podstatě tvaru „U“, a t í m , že samčí prvek (21) pro uzamykání je nesen stranou (17) žlábku (5), a t í m , že samčí prvek (21) je upraven pro spolupráci se samičím prvkem (23), neseným komplementárními prostředky (7) sestavy, vniknutím do těchto samičích prostředků (23) při uskutečnění uzamčení zapadnutím.

2. Pružina podle nároku 1, vyznačující se tím, že samičí prvek (23) je nesen vyčnívající částí (7).

3. Pružina podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že tato pružina (3) má, viděno z boku, přibližně tvar číslice „5“, vymezující první žlábek (5) a druhý žlábek (11).

4. Pružina podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že tato pružina (3) je listová pružina z řezaného a skládaného plechu, a že samčí prvek (21) je jazýček.

5. Pružina podle nároku 4, vyznačující se tím, že mezi jazýčkem (21) a středovou rovinou (27), zahrnující samičí prvek (23), je vytvořen úhel a.

6. Pružina podle nároku 5, v y z n a č u j í c í se t í m , že úhel α má velikost mezi 3° a 87°.

7. Disková brzda, vyznačující se tím, že zahrnuje alespoň jednu pružinu podle kteréhokoliv z předcházejících nároků.

8. Disková brzda podle nároku 7, vyznačující se tím, že zahrnuje dvě destičky, představující třecí prvky (15), přičemž každá destička má dvě ucha (13), uspořádaná radiálně naproti sobě, přičemž každé ucho (13) je vedeno jednou pružinou (3) podle kteréhokoliv z nároků 1 až 2.

9. Disková brzda podle nároku 7 nebo 8, vyznačující se tím, že opěra (9) pružin (3) je tvořena závěsem, zahrnujícím první rameno (49), umístěné naproti první hlavní ploše disku (1), a druhé rameno (51), umístěné naproti druhé hlavní ploše disku (1), nacházející se naproti zmíněné první ploše disku (1), přičemž tato dvě ramena (49, 51) jsou tvořena alespoň jedním prvkem tvaru luku (53).

10. Disková brzda podle kteréhokoliv z nároků 7 až 9, vyznačující se tím, že pružina (3) je spojena s opěrou (9) pouze jedním koncem (5), přičemž opačný konec zůstává volný.

11. Disková brzda podle nároku 10, vyznačující se tím, že volný konec pružiny (3) se v klidové poloze nachází v odstupu od opěry (9).

-6CZ 305214 B6

12. Disková brzda podle kteréhokoliv z nároků 7 až 11, vyznačující se tím, že třecími prvky (15) jsou destičky s hranatými uchy (13), a že každá pružina (3) má jeden žlábek (11), upravený pro axiální vedení jednoho hranatého ucha (13) brzdové destičky.

10 výkresů