SE450154B - Flerskivig friktionsbroms - Google Patents

Description

20 25 30 35 40 450 154 vande att tillverka.

Dessa och andra ändamål med uppfinningen uppnås vid en broms av det inled- ningsvis angivna slaget, dvs en broms med inbördes roterande första och andra delar, av typen som inbegriper ett hus fäst vid den första delen. Ett flertal bromsskivor är så uppburna av huset att de är förhindrade att ro- tera i förhållande till huset, men kan undergå viss axiell rörelse i huset.

Ett flertal reaktionsplattor uppbärs av den andra delen för att rotera till- sammans med denna del, och kunna undergå axiell rörelse däri. Skivorna och plattorna är anordnade omväxlande mellan varandra så att de bildar en broms- skivpacke.

Det nya och säregna för bromsen enligt uppfinningen är: att huset har en central borrning begränsad av en radiellt riktad, ringformig vägg och en in- åtvänd, cylindrisk yta, i vilken centrala borrning är lagrad en kolv som har ett ihâligt parti med en utvändig cylindrisk yta och en radiellt utåtriktad vägg med en ringformig yta som sträcker sig utåt från den utvändiga cylind- riska ytan; att kolven axiellt lagrad i borrningen, varvid den ringfor- miga väggen, den inre cylindriska ytan, den utvändiga cylindriska ytan och den ringformiga ytan begränsar en expanderbar kammare mellan borrningen och kolven; att i kammaren är anordnad en förstawpå det hela taget U-forrrxad, expanderbar tätning som är ansatt mot borrningens ringformiga vägg och har ett par läppar för tätande glidkontakt med den inre, cylindriska ytan resp. den utvändiga, cylindriska ytan; en i kammaren anordnad, andra, på det he- la taget U-fornad expanderbar tätning, som är ansatt mot kolvens ringformi- ga yta och har ett par läppar för tätande glidkontakt med den inre, cylind- riska ytan resp. den utvändiga, cylíndriska ytan, dvs för glidkontakt med samma två ytor som den första tätningens läppar kontaktar; att organ är anordnade för selektiv tillförsel av hydraulvätska till och selektiv av- tappning av hydraulvätska från ett rnellanunråde av kammaren beläget mellan den första och den andra iaätningen, varvid hydraulvätskan tätande kvarhål- les i kammaren medelst de båda täizningania och kan verka på kolven för se- lektiv axiell rörelse av kolven i bornulngen; och att organ inrättade att på bromsskivpacken utöva en bromsande i-ryckkraft san pâverkas av kol- vens selektiva rörelse.

Ytterligare, för bransen utmärkande, vidareutvecklande särdrag framgår av de osjälvständiga kraven.

Uppfinningar: kommer nu nedan att beskrivas under hänvisning 10 15 20 25 30 35 450 154 till de bifogade ritningarna på vilka figur 1 i sídpvy visar ett snitt genom ettförenklat, till den kända tekni- ken hänförbart utförande; figur 2 visar i större skala och snitt ett parti av kolv- och borrningsområdet hos det till den kända tekniken hänförbara utförandet som visas i fig 1; och figur 3 visar i sidovy ett snitt genom den föredragna utföringsformen av uppfinningen.

I figur 1 visas en till den kända tekniken hänförbar broms 10 för att demonstrera den typ av kritiska maskinkonstruk- tionsföreskrifter och toleranser som har krävts vid konstruk- tion av en av de kända bromsarna. Fastän bromsen 10 inte liknar den som beskrivs i amerikanska patentskriften U 146 116, kan en liknande analys och förklaring av de typer av bromsar som redovisas i de andra ovan nämnda patentskrifterna göras för att demonstrera fördelarna med föreliggande uppfinning.

Den förklaring av den kända bromsen 10 som nu kommer att re- dovisas nedan bör dock göra det möjligt för en fackman inom området att förstå hur likartade maskinkonstruktionsföreskrif- ter och toleranser, som är utslagsgivande för att säkerställa fullgod bromsverkan, ochsomeñordras vid utformningen och tillverkningen av dessa andra typer av bromsar.

Den kända bromsen 10 används för att åstadkomma en broms- kraft för att förhindra eller reducera inbördes rotation av tvâ delar i form av en axeltapp 12 och ett hjulnav 1U inrättat att rotera omkring axeltappen. Ett till bromsen 10 hörande hus 16 är anordnat på axeltappen 12, och detta hus innehâllerg ett flertal bromsskivor 18; Bromsskivorna 18 är monterade i huset 16 genom att varje skiva 18 försetts med ett flertal spår eller urtag 20 som är fastkilade vid ett flertal axiellt _utsträckta bultar 22 i huset 16 för att medge begränsad axi- ell rörelse inuti huset men samtidigt förhindra inbördes ro- tation mellan dem. Ett flertal reaktionsplattor ZU uppbärs av hjulnavet 1U genom att en splinesöppning 26 är upptagen på ett splinesparti 28 av navet 1H. Monterade på detta sätt kom- mer reaktionsplattorna 2H att rotera tillsammans med navet lä samtidigt som de har möjlighet att undergå begränsad axiell rörelse i förhållande till navet. Skivorna 18 och plattorna 2U är anordnade mellan varandra på ett växelvis sätt för att 10 15 20 25 36 35 450 154 bilda en packe eller ett aggregat 30 av friktionselement med förmåga att åstadkomma den önskade friktionsbromskraften mellan sig när en tryckkraft pålägges packen.

För åstadkommande av den önskade tryckkraften innefattar huset 16 en central borrning 32 med ett på det hela taget L-format tvärsnitt vid varje sida. Borrningen 32 avgränsas därför av två struktulellahuvudpartier för att omfatta en första, inre, cylindrisk yta 3U samt en andra, inre, cylindrisk yta 36. En kolv 38 är anordnad i borrningen 32 och uppvisar också vid vardera sidan ett på det hela taget L-format tvär- snitt. Kolven 38 har en första, yttre, cylindrisk yta H0 med en större diameter än en andra, yttre, cylindrisk yta H2.

Den cylindriska ytan NO är dimensionerad att åstadkomma glid- kontakt med borrningens 32inpe cylindriska yta 3U, och den yttre, cylindriska ytan H2 är dimensionerad att stå i glidkon- takt med borrningens 32 inre, cylindriska yta 36.

Med kolven 38 anordnad för glidkontaktginuti borrningen 32 avgränsas en expanderbar kammare UU mellan dem. En oljeníppel och oljepassage H6 i huset'16 tillåter selektiv tillförsel av hydraulvätska (från en i figur 1 icke visad källa) till och selektiv avtappning från den expanderbara kammaren HH för den önskade selektiva axiella rörelsen av kolven 38 i för- hållande till borrningen 32 och huset 16. Kolven 38 är an- ordnad mitt för packen 30 så att kolvens axiella rörelse åstad- kommer en tryckkraft på packen 30 vilken kraft resulterar i den önskade bromsverkan genom att friktionskrafter alstras mellan de inbördes roterande skivorna 18 och plattorna 2N.

Såsom framgår av figur 2'är kolven 38, för säkerställande av fullgod tätning av den expanderbara kammaren HU, försedd 'med någon form av expanderbart eller fjädrande tätningsorgan vid de cylindriska ytorna M0, H2. Fastän den kända bromsen 10 använder fyrkantsringar H8 och,50 skulle ett stort antal olika typer av kolvringar kunna användas för detta ändamål. För noggrann montering av fyrkantsringarna H8, 50 är de cylindris- ka ytorna H0, H2 försedda med cirkulära spår 52, 5U vari fyr- kantsringarna skall installeras. ' -lä 10 15 20 25 30 55 450 154 5 Det bör stå klart att fullgod drift av bromsen 10 förut- sätter ett antal kritiska tillverkningssteg vid framställ- ningen av borrningen 32 och kolven 38, för att en noga av- tätad expanderbar kammare UU skall erhållas. Såsom visas i figur 2 är det kritiska området uppförstorat för att demonstre- ra och beskriva de speciella konstruktionsföreskrifter och toleranser som den kända bromsen 10 erfordrar, och vilka sedan kan jämföras med de krav i vad gäller framställningen av den föredragna bromsen som kommer att diskuteras nedan.

Vid den slutliga maskinbearbetningen av borrningen 32 så finns det kritiska konstruktionstoleranser som erfordras för att åstadkomma korrekt diameter för den inre, cylindriska ytan 3H, och korrekt diameter för den inre, cylindriska ytan 36.

Dessutom förefinns toleranskrav i vad gäller koncentricíteten för den cylindriska ytan 3U i förhållande till den cylindriska ytan 36. På liknande sätt gäller att när kolven 38 framställes så är diametern för de yttre, tylindriska ytorna 40, H2 kri- tisk för att säkerställa korrekt sammanpassning med ytorna 3U, 36. På samma sätt som gäller för borrningen 32, gäller också att koncentriciteten mellan ytorna HO, 42 är kritisk. Härtill kommer att i vad gäller ytorna 3H, 36, H0, H2 så förefinns konstruktionsföreskrifter i vad gäller den slutliga ytbearbet- ningen och den tillåtna ytjämnheten, vilka erfordras för full- " god kolvfunktion.

För att säkerställa att fyrkantsringarna H8, 50 fungerar tillfredsställande erfordrar framställningen av spåren eller rännorna 52, 5U mycket hårda tillverkningstoleranser för _ bredden på_spåren 52, 5U mellan deras sidoväggar 56, 58, samt för djupet till bottenytan 60 från den cylindriska yta vari spåret är utformat. Toleranser erfordras också mellan koncen- 'triciteten för bottenytan 60.och resp. yta Hög H2 erfordras också. Också i detta fall gäller att en slutlig ytbearbetníng av varje spår 52, SU innefattar föreskrifter för åstadkommande av erforderliga ytjämnhetsegenskaper för väggarna SH, 58 och bottenytan 60; vilka egenskaper är väsentliga för korrekt fyrkantringfunktion för att åstadkomma fullgod tätning av kolven 38 i förhållande till borrningen 32. 10 15 20 25 50 35 450 154 En summering av alla ovan nämnda kritiska konstruktionstole- ranskrav med hänsyn till fullgod drift av kolven 38 inbegriper de olika diametrarna, koncentriciteterna, djupen, bredderna och ytjämnhetskraven, vilket visar att vid tillverkning av .f den kända bromsen 10 måste det förefinnas tjugo sådana före- ' skrifter. Dessa konstruktionstoleranser och föreskrivna krav inbegriper var för sig användning av särskilda verktygsope- rationer och funktioner, och bidrar till att öka totalkostna- den för utformningen och tillverkningen av den kända bromsen 10. Utöver ökningen av kostnaden för framställning av en sådan broms 10 gäller det att om dessa krav eller förutsätt- ningar till någon del inte uppfylls så kan detta resultera i att en eller flera av de ovannämnda delarna måste kasseras, varför dessa toleranskrav ytterligare kan bidra till att öka kassationen av delar, vilket innebär att de totala tillverk- ningskostnaderna för en sådan känd broms 10 ökar ännu mer.

Såsom visas i figur 3 omfattar en föredragen broms 62 enligt föreliggande uppfinning nâgra av de särdrag som omnämnts ovan i samband med beskrivningen av den kända bromsen 10. Speci- ellt gäller attïbromsning även i detta fall avses selektivt förhindra eller reducera inbördes rotation mellan ett första element och ett andra element. Vid den föredragna bromsen 62 är det första elementet en axeltapp GH och det andra elemen- tet är navet 66 till ett hjul monterat för rotation i förhål- lande till axeltappen 6U. Ett hus 68 är fast anbragt vid axeltappen 64 och omsluter tätande en bromspacke eller ett bromsaggregat 70 av friktionselement i form av bromsskivor 72 och reaktionsplattor 7U. Också här är bromsskivorna 72 monte- rade i huset 68 för att inte undergå rotation i förhållande till detsamma, men ändock tillåta begränsad axiell rörelse _i förhållande till huset 68. Reaktionsskivorna 7U är monterade för relativ rotation tillsammans med navet 66 genom att de vid ett genomgående hål 75 är upptagna på ett splineparti 76 av navet 66. Genom att reaktionsplattorna 7H är monterade på h., detta sätt tillåts en viss axiell rörelse av reaktionsplattor- na 7U i förhållande till navet 66. ' ' 151' Huset 68 innefattar en borrning 78 som liknar den ovan nämnda borrningen 32. Borrningen 78 är bildad av den strukturella 10 20 25 _50 35 450 154 kombinationen av en stödplatta 80 och ett på det hela taget cylindriskt yttre parti 82 av huset 68 för att åstadkomma den på det hela taget L-formade konstruktionen som erfordras för borrningen 78. Speciellt gäller att borrningen 78 be- gränsas av en inre, cylindrisk yta 8H på partiet 82 och en radiellt inåt utsträckt ringformig vägg 86 som utgör ett in- tegrerande parti av stödplattan 80. Kolven 88 inbegriper ett ihâligt parti 90 med en cylindrisk yttre yta 92 och en radi- ellt utskjutande vägg 9U med en ringformig yta 96 som sträcker sig utåt från den cylindriska ytan 92.

Kolven 88 är axiellt förskjutbart anordnad i borrningen 78 varvid den ringformiga väggen 86, den inre cylindriska ytan 8U, den yttre cylindriska ytan 92 och den ringformiga ytan 96 avgränsar en expanderbar kammare 98 mellan borrningen 78 och kolven 88. För tätning av kammaren 98 är anordnade ett_par tät- ningar 100, 102 vid kammarens båda ändar. Tätningen 100 är av den på det hela taget U-formade, expanderbara typen och är an- satt mot borrningen 78 ringformiga vägg 86 och omfattar ett par läppar 1OU med förmåga att stå i glidande tätningskontakt med den inre, cylindriska ytan 8H resp. den yttre, cylindriska ytan 92. Tätningen 102 är av liknande konstruktion och är an- satt mot kolvens 88 ringformiga yta 96 med sitt par av läppar 10U ävenledes inrättade att kunna stå i glidande tätningskon-_ takt med den inre, cylindriska ytan 8H och den yttre, cylindris- ka ytan 92.

I huset 68 ingår en hydraulpassage 106 som slutar vid ett mel- lanområde av kammaren 98 och är avsedd för tillförsel av hydraul- vätska till och avtappning av hydraulvätska från kammaren 98.

Hydraulvätskan kvarhålles tätt inuti mellanområdet av kammaren 98 mellan tätningarna 100, 102, och är i stånd att verka på 'kolven 88 för dennas selektiva rörelse axiellt i förhållande till borrningen 78. Under installationen av kolven 88 och tät- ninganna 100, 102 inuti borrningen 78 installeras en 0-ring 108 mellan tätningarna100,102 i mellanområdet av kammaren 98 i ändamål att säkerställa dessas åtskiljande och korrekta an- sättning mot väggen 86 resp. ytan 96. Vid normal drift av bromsen 62 fyller 0-ringen 108 inte någon verklig funktion, men den varken hindrar eller stör kolvens 88 drift. När tät- 10 15 _20 30 55 450 154 ningarna 100,102 är korrekt ansatta under normal drift av bromsen 52 så finns det ingen anledning att vänta sig att de skulle rubbas, utan de torde komma att fungera helt som av- sett och täta den hydraulvätska som införts i kammarens 98 mellanområde.

Vi selektiv rörelse av kolven 88 kommer ett inåtriktat ring- formigt parti 110 av kolven 88 att bringas i kontakt med bromspacken eller bromsaggregatet 70 av friktionselement, för att selektivt alstra önskad bromsverkan som strävar att förhindra eller reducera hjulets inbördes rotation på och i förhållande till axeltappen 6U.

För att säkerställa fullgod återföring av kolven 88 vid av- tappning av hydraulvätska från kammaren 98 är ett flertal fjädrar 112 monterade inuti huset 66 i linje med kolven 88 så att de strävar att förskjuta kolven axiellt i förhållande till borrningen 78, bort frân packen 70. Den hydraulvätska som infiörs i kammaren 98 för selektiv ansättning av den önskade bromskraften är uppenbarligen i stånd att övervinna förspännings- verkan från fjädrarna 112 för att därigenom åstadkomma tillräck- lig tryckbromsningskraft på packen eller aggregatet 70.

Såsom framgått ovan omfattar den föredragna bromsen 62 ett system för tillförsel av hydraulvätska till en expanderbar _ kammare som i sin tur åstadkommer rörelsen av en kolv för di- rekt alstring av den önskade bromskraften. För fackmannen inom området torde det dock vara välbekant att vid vissa installa- tioner är det önskvärt att ha en positiv bromskraft på en packe (ett aggregat), vilken kraft kan selektivt upphävas genom till- förseln av hydraulvätska. Vid dessa slag av installationer är en fjäder eller något annat förspänningamgannmnterat inuti 'huset_för att normalt pålägga bromskraften, och hydraulvätskan används då för att manövrera en kolv som drivs att trycka ihop fjädern och avlasta packen från bromskraften för att till- åta hjulet att rotera kring axeltappen. En sådan installation är önskvärd när man avser att åstadkomma haverisäker funktion.

Det bör stå klart från ovanstående beskrivning att en liknande typ av borrning- och.kolvkonfiguration med den önskade tätningen skulle kunna användas vid en-dylik installation utan att man p hv 10 15 20 25 30 55 450 154 därför frångår den i patentkraven angivna uppfinningen, fastän kolven skulle behöva vara orienterad i en annan rikt- ning för rörelse inom huset.

Sedan den grundläggande funktionen och särdragen för den förbättrade bromsen 62 nu har förklarats, är det lämpligt att undersöka de konstruktionsföreskrifter som erfordras för bromsens tillverkning i jämförelse med de kritiska tillverk- ningstoleranser och tillverkningsföreskrifterna som omnämnts ovan i samband med beskrivningen av den kända bromsen 10.

För den föredragna bromsen 62 gäller att de; enda kritiska tillverkningstoleranserna som behövs är de som avser den korrekta diametern för borrningens 18 inre, cylindriska yta 8U och kolvens 88 yttre, cylindriska yta 92. Vid den slutliga ytbearbetningen är det också viktigt att nöjaktig ytjämnhet åstadkommes för den inre, cylindriska ytan 8H och den yttre, cylindriska ytan 92 så att tätningarna 100, 102 ges fullgod funktion mot dessa ytor. På grund av konstruktionen och funkt- tionen av tätningarna 100, 102 krävs inte några ytterligare kritiska konstruktionsföreskrifter-eller toleranser för den föredragna bromsen 62. Inte heller toleranserna mellan den cylindriska yttre kanten av den radiellt inåt utsträckta väg- . gen 86 och den inre, cylindriska ytan BU är kritiska eftersom normala tillverkningstoleranser medför att de passar väl ihop.

Eftersom tätningen 100 kommer att förhindra varje läckage som annars skulle kunna ske mellan den radiella väggen 86 och den inre, cylindriska ytan 8U, så gäller att även när stödplattan 80 förenas med det cylindriska partiet 82 så krävs det ändock inte någon tätning mellan dessa element. På likartat sätt gäller att inpassningen av kolven 88 vid den inre, cylindriska kanten av väggen 86 inte är kritisk, och att ett gap eller mellanrum i detta område inte skulle medföra nâgra problem -med hänsyn till tätningens 100 funktion. På samma sätt gäller att vid den andra änden av kammaren 98-kommer tätningen 102 att förhindra utläckning av hydraulvätska mellan den inre, cylindriska ytan 8ü och den yttre Omkretsen av den radiellt utskjutande väggen 9H hos kolven 88, varför hdppassningen av dessa element kan åstadkommas med normala tillverkningstole- ranser. 450 154 10 Funktionen av tätningarna 100, 102 så att deras läppar 10H tillåter tillräcklig utåtriktad expansion för att åstadkomma den önskade tätningen, tillåter tätningarna 100, 102 att anbringas på rätt sätt på respektive ytor av väggen 86 och ringformiga ytan 96, utan att därtill krävs någon slutlig maskinbearbetning för att uppfylla några kritiska ytjämnhets- krav. Man inser således att summan av alla de kritiska till- verkningstoleranskraven och ytkraven för den föredragna brom- sen 62 nu är reducerat till ett totalt antal av H i form av två kritiska diametrar och ytförhâllandena för den inre, cylin- driska ytan 8U ochfden yttre, cylindriska ytan_92.

Följaktligen gäller att införandet av tätningarna 100, 102 vid en borrnings- kolv-konfiguration på ovan beskrivet sätt har avsevärt reducerat de erforderliga tillverkningsföreskrif- terna och toleranskraven, och tätningsinförandet kan därför antas markant minska den totala kostnaden för framställning av bromsen. Fastän föreliggande uppfinning räknar med användning av tätningarna 100, 102 på ett unikt sätt, är tätningarna i sig själva inte så unika, och ett lämpligt antal och varje passande typ av sådana tätningar_skulle kunna användas på det ovan beskrivna sättet. Dylika tätningar finns exempelvis be- skrivna. i amerikanska patentskrifterna 3 169 776; 5 655 672; 5 738 665; 3 851888; och U 013 299. Av ovanstående beskrivning bör det stå klart att ett godtagligt antal ändringar skulle kunna göras på den föredragna utföringsformen i form av brom- sen 62, utan att man därför frångår den i patentkraven defini- erade uppfinningen.

H91.

Claims (4)

1. 0 15 20 25 30 35 450 154 ll Patentkrav l. Broms för inbördes roterande första och andra delar (64. 66), av den typ som inbegriper ett vid den första delen (64) fäst hus (68), ett flertal bromsskivor (72) som bärs upp av huset så att de är förhindrade att rotera i förhållande till huset men är fria att undergâ viss axiell rörelse i detsamma. ett flertal reaktíonsplattor (74) som bärs upp av den andra delen (66) så att de roterar tillsammans med denna del och kan undergä viss axiell rörelse pâ delen ifråga. vilka skivor och plattor (72, 74) är anordnade omväxlande mellan varandra på så sätt. att de bildar en bromsskivpacke (70). k ä n n e - t e c k n a d av: att huset (68) har en central borrning (78) begränsad av en radíellt riktad ringformig vägg (86) och en inåtvänd, cylind- risk yta (84), i vilken centrala borrning (78) är lagrad en kolv (88) som har ett ihålígt parti (90) med en utvändig cy- lindrisk yta (92) och en radíellt utåtriktad vägg (94) med en ringformíg yta (96) som sträcker sig utåt från den utvändiga cylindríska ytan (92): att kolven (88) är axiellt lagrad i borrningen (78), varvid den ringformiga väggen (86). den inre cylindriska ytan (84), den utvändiga cylindriska ytan (92) och den ringformiga ytan (96) begränsar en expanderbar kammare (98) mellan borrningen (78) och kolven (88); att i kammaren (98) är anordnad en första. på det hela taget U-formad. expanderbar tätning (100) som är ansatt mot borr- níngens ringformiga vägg (86) och har ett par läppar (104) för tätande glidkontakt med den inre. cylindríska ytan (84) resp. den utvändiga, cylindriska ytan (92): en i kammaren (98) anordnad, andra. på det hela taget U-formad expanderbar tätning (102) som är ansatt mot kolvens (88) ring- formiga yta (96) och har ett par läppar (l04) för tätande glidkontakt med den inre, cylindriska ytan (84) resp. den utvändiga. cylindriska ytan (92). dvs. för glídkontakt med samma två ytor som den första tätningens läppar kontaktar; att organ (106) är anordnade för selektiv tillförsel av 10 15 20 25 (

2. Broms enligt krav l. 450 154 12 hydraulvätska till och selektiv avtappning av hydraulvätska från ett mellanomrâde av kammaren beläget mellan den första och den andra tätningen (100, 102), varvid hydraulvätskan tätande kvarhålles i kammaren medelst de båda tätningarna (100. 102) och kan verka på kolven (88) för selektiv axiell rörelse av kolven i borrníngen (78): och UI» att organ (110) är inrättade att på bromsskivpacken (70) utöva en bromsande tryckkraft som påverkas av kolvens (88) selektiva rörelse. k ä n n e t e c k n a d av att kol- vens ihåliga parti (90) har en från borrníngens ringformiga vägg (86) fjärmad ände (110) belägen mitt för bromsskivpacken (70) för åstadkommande av den bromsande tryckkraften på packen.

3. Broms enligt krav 2. k ä n n e t e c k n a d av att inuti huset (68) mitt för kolven (88) är anordnade förspänningsorgan (112) vilka strävar att axiellt förskjuta kolven (88) i borr- ningen (78) i riktning bort från packen (70). varvid hydraul- vätskan i den expanderbara kammaren (98) kan övervinna för- spänníngsorganens (112) kraft för att åstadkomma den bromsande tryckkraften på packen (70).

4. Broms enligt krav 2. k ä n n e t e c k n a d av att änden (110) av kolvens ihåliga parti (90) omfattar en radiellt rik- tad ansats.