SE526554C2 - Skivbromsenhet med komponenter för att förbättra känsligheten - Google Patents

Description

25 30 35 041215 MD P:\163S HaldeX\P\157\SE\P163SD157__O412l6_Över:ätCning till 534100 526 554 2 annan stationär del hos fordonet. Vid bromsning pressas en tryckplatta eller liknande hos bromsmekanismen mot en be- läggplát som håller ett bromsbelägg och för det i kontakt med en bromsskiva, som i sin tur kan gå i kontakt med ett ytterligare bromsbelägg och så vidare om det gäller flera skivor. Samtliga bromsbelägg och bromsskivor förs således till kontakt, på ett sätt som är välkänt för en fackman.

För att förenkla beskrivningen används uttrycket ”bromsok” normalt i en vid mening här och det skall tolkas som innefattande vilken stödanordning som helst för belägg- plåtarna eller liknande som uppbär bromsbeläggen. Dessutom används uttrycket ”hylsa” ofta i en vid mening för att täcka vilken central del som helst, som är förbunden med ett nav eller liknande och som tar emot bromsskivan (-skivorna). Vid vissa utföringsformer kan ”hylsan” sägas bildas av navet, vilket nav tar emot bromsskivorna. Dessut- om används ”hjulmottagande anordning” som ett allmänt ut- tryck för alla olika sätt som ett hjul kan monteras vid ett fordon. Beroende pà hjulets läge, om det är drivet eller ej drivet, fordonstyp etc. kan hjulet monteras på många olika sätt, med eller utan användning av en egentlig hjulaxel.

För att åstadkomma bromsning verkar en bromsmekanism för att föra bromsbeläggen till kontakt med bromsskivan el- ler skivorna. När ett bromsbelägg kommer i kontakt med en roterande bromsskiva kommer bromsbelägget, och således den beläggmottagande anordningen att tvingas mot bromsoket ge- nom bromsskivans rotation. En friktionskraft i beläggrörel- sens riktning kommer att alstras mellan bromsoket och den beläggmottagande anordningen på grund av aktueringsrörelsen och kraften alstrad i kontakten med den roterande skivan.

Som använt här avses med uttrycket ”beläggrörelsens rikt- ning" riktningen för bromsskivans (skivornas) rotationsax- el. Detta kan också uttryckas som riktningen för beläggrö- relse påtvingad av bromsmekanismen. Storleken på aktue- ringsrörelsen beror även på elasticiteten för skivorna och 10 15 20 25 30 35 041216 HD P:\1635 Haldex\P\157\SE\P1635015'I_D4l2l6_ÖVerSåtCning till Senior: 526 554 3 bromsbeläggen samt deras stöd. Beläggrörelsen påtvingad bromekanismen vid applicering av bromsen är huvudsakligen en rörelse mot skivan, men den kan också innefatta en mind- re tippning av belägget. Friktionskraftens riktning kommer att vändas när bromsen går över från en aktueringsfas till en frigivningsfas. Härigenom skapas hysteres i förhållandet mellan aktueringskraft och bromsmoment. Denna hysteres är ofta relativt omfattande.

Sammanfattning av uppfinningen Skivbromsen enligt föreliggande uppfinning har en el- ler flera bromsskivor som glider eller ej glider på en hyl- sa eller liknande förbunden med en hjulmottagande anord- ning. Bromsoket, eller annan stödanordning, monteras på hjulaxlarna eller motsvarande ej roterande delar hos for- donsstrukturen. Bromsbelägg tas emot glidande i bromsoket vid bromsaktuering.

De beläggmottagande anordningarna, såsom beläggplåtar eller motsvarande delar, som överför bromskraft från beläg- gen till bromsoket och/eller bromsoket är elastiskt flexib- la i beläggrörelsens riktning vid applicering av bromsen.

Friktionskrafterna mellan den beläggmottagande anordningen och bromsoket i beläggrörelsens riktning vid aktuering är tillräckligt stora för att ge elastisk böjning av den be- läggmottagande anordningen och/eller bromsoket av samma storleksordning som kompressionen för belägg och skivmate- rial. Med andra ord är böjningen av samma storlek som glid- ningen skulle vara under aktureringskraftuppbyggnad om den beläggmottagande anordningen och/eller bromsoket var styva i stället för flexibla. Vid utformning av bromsen sätts så- ledes den elastiska flexibiliteten för bromsbeläggen och/eller bromsoket beroende på de förväntade aktueringsrö- relserna i bromsen.

Elastisk böjning i stället för glidning betyder att kraften i beläggrörelsens riktning inte ändras till sin motsatta riktning när bromsen går från en aktueringsfas lO 15 20 25 30 35 041216 MD P:\1635 HaldeX\P\157\SE\P1635Û157v04lllöjßversättning till se.doc 526 554 4 till en frigivningsfas. Detta kommer att minska hysteresen i förhållandet mellan aktueringskraft och bromsmoment jäm- fört med fall med normala glidfriktionskrafter. Uttryckt annorlunda minskar föreliggande uppfinning tidsfördröjning- en från när bromspedalen eller liknande trycks ned tills bromskraften pàförs på fordonets hjul. Även tidsfördröj- ningen vid ”omvänd” verkan minskas, dvs. från när bromspe- dalen eller liknande släpps tills bromskraften till hjulen har tagits bort. Med andra ord förbättrar hysteresminskning känsligheten hos bromssystemet för användarinsignaler. Låg hysteres och god känslighet är speciellt fördelaktigt för ABS-bromsar (Anti-lock Brake System).

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att hyste- resen mellan aktueringskraft och bromsmoment skall minskas, jämfört med bromsar som verkar på ett konventionellt sätt med en större grad av glidning i kontakten mellan belägg och bromsok. Ändamålet enligt ovan uppfylls med en skivbroms som har en eller flera bromsskivor som tas emot glidande eller ej glidande på en hylsa eller liknande förbunden med en hjulmottagande anordning. Bromsen innefattar dessutom ett bromsok eller liknande och ett eller flera bromsbelägg mot- tagna på den beläggmottagande anordningen. Den beläggmotta- gande anordningen tas normalt emot glidande i bromsoket el- ler liknande. Bromsoket och/eller varje beläggmottagande anordning är elastiskt flexibla i beläggrörelsens riktning vid bromsapplicering.

Slaget av och storleken på den elasticitet som ut- nyttjas för att förbättra känsligheten, beror på konstruk- tionsövervägande såsom kundkrav, eftermonteringsövervägan- den, monteringsanpassning, prestandakaraktäristik som skall uppnås etc., såsom inses av en fackman.

De beläggplàtar och bromsbelägg som används idag, ger ofta ett kilformat eller triangulärt utrymme invid den ro- terande centrala delen eller hylsan förbunden med navet. 10 15 20 25 30 35 041216 MD P:\163S HaldeX\P\157\SE\P1635D157_O41216__Ö\Ier5åttninq till se.doc 526 554 5 Hylsan har ofta kuggar för momentöverföring till skivan el- ler skivorna. Vid vissa utformningar som används idag, upp- träder ett kilformat eller triangulärt utrymme istället in- vid en cylindrisk del hos bromsskivan. När hylsan, eller en cylindrisk del av en bromsskiva, roterar i en av dess möj- liga riktningar kommer den att föra det kilformade utrym- mets sida mot kilens spets. En sten eller annat främmande föremål kan således dras ned mot kilens spets och orsaka någon typ av skada. Om det finns kuggar på hylsan kommer de att ge ett bra grepp på stenen eller annat föremål.

Ytterligare ett ändamål med föreliggande uppfinning är således att minska riken att stenar eller andra främman- de föremål dras in i bromsen och orsakar skador.

Beläggplåtarna är normalt anpassade till den typ av skivbroms där de placeras. De är ofta också anpassade till läget i bromsen. Beläggplåten närmast bromsaktuatorn kan således skilja sig från nästa beläggplåt, som i sin tur kan skilja sig från beläggplåten längst bort från bromsaktua- torn. En beläggplåt kan också se olika ut på respektive sida som är aktiv när fordonet går framåt eller bakåt.

Ytterligare ändamål och fördelar med föreliggande uppfinning kommer att framgå för en fackman, vid genomläs- ning av den detaljerade beskrivningen nedan, av för närva- rande föredragna utföringsformer.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer att beskrivas ytterligare nedan såsom exempel och med hänvisning till bifogade ritningar. I ritningarna är: fig. 1 en perspektivvy över en beläggplåt enligt fö- religgande uppfinning, fig. 2 en perspektivvy över en del av en skivbroms som innefattar alternativa beläggplåtar enligt föreliggande uppfinning, fig. 3 plåt elastiskt mottagen i ett bromsok, en delvy, i perspektiv, som visar en belägg- 10 15 20 25 30 35 041216 HD P:\1635 Ha1dex\P\157\SE\P16350157_041216_Översättning till se.doc 526 554 6 fig. 4a en principskiss över en skivbroms enligt ti- digare teknik och en hystereskurva för bromsen och fig. 4b en principskiss och hystereskurva motsvarande fig. 4a för en skivbroms enligt föreliggande uppfinning.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Principerna för föreliggande uppfinning gäller för skivbromsar som har många olika uppbyggnader. Endast delar som är viktiga för att förstå föreliggande uppfinning kom- mer att specifikt hänvisas till i beskrivningen nedan. Ef- tersom den beläggmottagande anordningen enligt föreliggande uppfinning skulle kunna användas i vilken typ av skivbroms som helst, kommer inte bromsen som sådan att beskrivas ut- förligt. I en skivbroms är bromsskivorna anordnade glidande eller ej glidande på en hylsa eller liknande. Bromsbeläggen är även anordnade på beläggplåtar eller liknande som glider eller ej glider i ett bromsok eller liknande. Vid bromsning flyttas bromsskivan (-skivorna) och bromsbelägget (-beläg- i förhållande till varandra för att bilda en kontakt.

Beläggplåten l enligt fig. l har en ungefärlig rek- gen) tangulär kontur. Rektangelns långa sidor är mer eller mind- re svängda. Vid den översta delen av beläggplátens l kort- sidor är ytor 2 anordnade, vilka ytor skall vara i kontakt med motsvarande ytor hos ett bromsok. Vid den visade utfö- ringsformen är två öppningar 3 anordnade upptill på belägg- plåten l, för samverkan med håll- och/eller styranordning- ar. Detta är endast ett exempel på hur beläggplåtarna 1 kan hållas och/eller styras. En fackman inser att beläggplåtar- na kan förses med olika typer av håll- och/eller styranord- ningar. Ett antal ytterligare öppningar 4 är anordnade på beläggplåten 1, i området där bromsbelägget skall tas emot.

Dessa ytterliggare öppningar är av betydelse med avseende på friktionsmaterialets bindning till beläggplåten och är inte alltid nödvändiga.

På varje kortsida hos beläggplåten 1 är ett spår 5 anordnat som går huvudsakligen vinkelrätt i förhållande 10 15 20 25 30 35 041216 MD P:\1635 Haldex\P\157\SE\P16350157_D4l216_Översâttning till se.doc 7 526 554 till kortsidan. Uttryckt annorlunda är spåren linjära och utsträckta huvudsakligen vinkelrätt mot riktningen för be- läggplåtens 1 aktueringsrörelse. Spåren 5 är anordnade just under kontaktytorna 2 angivna ovan. Varje spår 5 slutar vid den inre delen med en avrundad del 6. Tack vare spåren 5 ökas beläggplåtens 1 flexibilitet. Vid bromsning kommer be- läggplåten 1 att böjas i förhållande till kontaktytorna 2, som bildar övre kontaktpunkter med bromsoket. De delar 7 av beläggplåtarna 1 som är placerade under spåren 5 kommer att tryckas mot bromsskivan. De delar av beläggplåten 1 som är placerade ovanför spåren 5 kommer att böjas relativt kraf- tigt vid bromsning i förhållande till de nedre delarna 7.

Således kommer en del av rörelsen mellan bromsok och be- läggplàt att tas upp elastiskt vid bromsning av de flexibla beläggplåtarna 1 enligt föreliggande uppfinning.

Vid andra utföringsformer har en eller flera belägg- plåtar endast ett spår 5. Beläggplåtens flexibilitet behövs normalt i praktiken endast på den sida som är aktiv vid en bromsning när fordonet går framåt.

I fig. 1 antyds en hylsa 8 eller annan del som tar emot bromsskivorna (ej visade). Hylsan 8 roterar med hjulet när fordonet rör sig. Smàstenar eller liknande kan hamna i (kilformade) streckade linjer) som bildas mellan beläggplåten 1 och hyl- det triangulära området 14 (angivet med san 8 och under beläggplåtens l yttre kanter. När hylsan 8 eller liknande roterar riskerar stenarna etc. att dras in i och gripas i spetsen mellan hylsan 8 och beläggplåten 1.

Detta kan skada bromsen och försämra bromsfunktionen. En motsvarande situation kan uppträda i ett kilformat område bildat mellan beläggplåten och en bromsskiva utformad med en cylindrisk del.

I fig. 2 visas ett exempel på en skivbroms i en del- vy. I detta exempel visas alternativa beläggplåtar 9.

Bromsskivor ll skall samverka med bromsbelägg 12 som tas emot på beläggplåtarna 9 för att åstadkomma den bromskraft 10 15 20 25 30 35 041216 MD P:\1635 HaldeX\P\l57\SE\P16350157_0412l6_Översilttning till Se.d0C s 526 554 som önskas. Även denna beläggplàt har öppningar 3, för styrnings- och/eller hållanordningar och öppningar 4 för bindningssyften. Beläggplåten 9 har kontaktytor 10 för sam- I detta fall kommer bromsoket att ge elasticiteten som ges av beläggplåtarnas 1 spår 5 enligt fig. 1. kommer att beskrivas ytterligare nedan i samband med fig. verkan med ett bromsok.

Bromsokets kontaktytor har en skjuvelasticitet, som 3. Vid en utföringsform har bromsokets yttre delar i form av vingar, som tar emot fjäderelement, exempelvis av ett polymermaterial. Beläggplåtarna kan ha olika utformning be- roende pà i vilken typ av skivbroms de placeras. Utform- ningen av beläggplàtarna kan också variera i en skivbroms, beroende på var i bromsen beläggplâten är placerad. För ex- empelvis en broms som har ett fast bromsok är flexibilite- ten mest viktig för beläggplåten placerad närmast bromsme- kanismen, medan den inte har någon funktion för en belägg- plàt placerad pà motsatta sidan, dvs. längst från bromsme- kanismen.

Vid utföringsformen visad i fig. 3 ges flexibiliteten i kontakten mellan ett bromsok 15 och en beläggplåt 16. Ett skikt 18 av ett elastiskt material har placerats på en Skiktet 18 av elastiskt mate- rial är placerat i styrytans 19 område där beläggplàten 16 styryta 19 hos bromsoket 15. skall tas emot. En platta 17 är anordnad på skiktet 18 av elastiskt material. Plattans 17 funktion är att skydda det elastiska materialet från ett för stort kontakttryck och/eller förslitning. Vid den visade utföringsformen indi- keras en bromsskiva 20 och ett bromsbelägg 21. Under broms- ning kommer beläggplåten 16 att gå utan glidning under upp- byggnad av aktueringskraften i förhållande till bromsoket 15, med hjälp av skiktet 18 av elastiskt material. Genom användning av skiktet 18 av elastiskt material kommer kon- taktytorna mellan bromsoket 15 och beläggplåtarna 16 att ha en skjuvelasticitet. Arrangemanget med skiktet 18 av elas- tiskt material är ett alternativ till flexibla beläggplåtar 10 15 20 25 30 35 041216 MD P:\1635 Ha1dex\1>\157\SE\P16350157_041216_översättning till smdoc 9 526 554 1 av det slag som visas i fig. 1. En fackman inser att de två alternativen kan kombineras. Vid vissa utföringsformer tas således en flexibel beläggplåt 1 elastiskt emot i bromsoket 15 med hjälp av ett skikt 18 av elastiskt materi- al.

För att minska risken att stenar eller liknande dras in i och fångas mellan hylsan 8 eller liknande och belägg- plàtarna 9, är de nedre hörnen hos varje beläggplåt 9 for- made för att undvika för att undvika ett killiknande områ- de, exempelvis genom användning av en kontur 13, som ligger nära till att vara radiell från hylsans rotationscentrum.

Det är den sida hos beläggplàten 9, som är aktiv vid driv- ning framåt, som är mest kritisk med avseende på möjliga instängda stenar eller liknande. För vissa beläggplåtar är det därför endast på den sidan som det nedre hörnet har en kontur 13.

Vid andra utföringsformer tas problemet med möjliga stenar om hand på andra sätt. En lösning är att utrymmet mellan beläggplàten och hylsan är tillräckligt stort för att alla tänkbara stenar skall passera genom det triangel- formade området 14. En annan lösning är att anordna ett täckande skydd vid beläggkanterna som vänder bort eventuel- la stenar. Ett skydd kan också placeras som täcker hylsans 8 kuggar. Skyddet är fixerat vid belägget eller en eller flera delar förbundna med belägget. Ytterligare en lösning är att anordna ett skydd på hjulflänsens insida.

Vid bromsning kommer kontaktytorna 2, 10 hos belägg- plàtarna l, 9, 16 eller annan beläggmottagande anordning att tryckas mot bromsoket, beroende på bromsskivornas 11, 20 rotation. Bromsskivornas 11, 20 rotationsriktning styr vilken kontaktyta 2, 10 hos varje beläggplåt 1, 9 som kom- mer att tryckas mot bromsoket. Tack vare flexibiliteten hos varje specifik beläggplåt eller annan beläggmottagande an- ordning och/eller bromsoket kommer kontakten att vara mer eller mindre utan glidning under uppbyggnad av aktueringsk- 10 15 20 25 30 35 041216 MD P:\l635 HaldeX\P\157\SE\Pl6350157__04l216__Översättning till se.d<>C 10 526 554 raften och friktionskrafterna mellan beläggplåten eller an- nan beläggmottagande anordning och bromsoket i beläggrörel- sens riktning tas upp av flexibiliteten. Den totala flexi- biliteten för beläggplåten 1 eller annan beläggmottagande anordning och/eller bromsoket 15 skall ha samma storlek som glidningen skulle ha varit under uppbyggnad av aktueringsk- raften, om beläggplàtarna eller andra beläggmottagande an- ordningar är styva. Tack vare flexibiliteten hos beläggplå- ten 1, 9 eller annan beläggmottagande anordning och/eller bromsoket 15 kommer hysteresen i förhållandet mellan aktue- ringskraft och bromsmoment att reduceras kraftigt.

En fackman inser att särdragen för de olika belägg- plàtarna eller andra beläggmottagande anordningar och bromsok som beskrivs ovan kan kombineras på vilket sätt som helst. Exempelvis kan beläggplåten enligt fig. 2 förses med spår för att ge flexibla beläggplàtar.

Fig. 4a är en principskiss över en skivbroms enligt tidigare teknik, som illustrerar bromsapplicering. Skiv- bromsen har ett bromsok 23 mot vilket en beläggplàt eller annan beläggmottagande anordning 24 kommer att glida vid bromsaktuering. Vid bromsapplicering kommer ett bromsbelägg 25 på den_beläggmottagande anordningen 24 att pressas mot en bromsskiva 26, i pilens riktning. Bromsskivan 26 roterar runt en rotationsaxel 27 i riktningen indikerad av pilen på bromsskivan 26. När bromsen friges kommer den beläggmotta- gande anordningen 24 att gå i motsatta riktningen till pi- len. Som indikerat ovan, kommer det att vara hysteres mel- lan applicerings- och frigivningsfaserna, orsakad av den beläggmottagande anordningens 24 glidning mot bromsoket 23.

Hysteresens storlek illustreras av diagrammet enligt fig. 4a.

Fig. 4b motsvarar fig. 4a men visar en skivbroms en- ligt föreliggande uppfinning. Bromsen enligt fig. 4b mot- svarar utföringsformen enligt fig. 3 som har ett elastiskt bromsokselement 18. När bromsen appliceras, genom att be- 10 15 041.216 MD P:\1635 Haldex\P\l57\SE\Pl6350157_041216_översättning till se.doc 526 554 11 läggplàten 16 och bromsbelägget 21 trycks mot bromsskivan 20, vilken roterar runt en rotationsaxel 22, tas en del av rörelsen upp av det elastiska elementet 18, som indikerat ovan. När bromsen friges kommer det elastiska elementet 18 att gå tillbaka till sin ursprungliga form, och tar upp en del av rörelsen. Med hjälp av det elastiska elementet 18 minskas hysteresen, illustrerad genom att applicerings- och frigivningsdelarna enligt diagrammet i fig. 4b är närmare varandra, jämfört med en broms enligt tidigare teknik. En fackman inser att samma effekt, dvs. reducerad hysteres, kommer att uppnås även med en flexibel beläggplåt enligt utföringsformen enligt fig. 1 eller med en kombination av en flexibel beläggplåt och ett elastiskt element hos broms- oket.

Claims (14)

10 15 20 25 30 35 526 554 1.2 PATENTKRAV

1. Skivbroms innefattande en eller flera bromsskivor (ll) som tas emot glidande eller ej glidande på en hylsa (8) eller liknande förbunden med en hjulmottagande anord- ning, ett bromsok eller liknande och ett eller flera broms- belägg (12) som tas emot på den beläggmottagande anordning- en, kännetecknad av att bromsoket och/eller den beläggmot- tagande anordningen är elastiskt flexibla i riktningen för beläggrörelse vid bromsapplicering, dvs. i axiell riktning, varvid den elastiska flexibiliteten är sådan att initialt under uppbyggandet av en aktueringskraft tas kraften upp genom deformation och utan glidning mellan den beläggmotta- gande anordningen och bromsoket.

2. Skivbroms enligt krav 1, kånnetecknad av att flexibilitetens storlek är förutbestämd med avseende på de förväntade aktueringsrörelserna i bromsen.

3. Skivbroms enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att den beläggmottagande anordningen innefattar en eller flera beläggplåtar (1, 9). Û

4. Skivbroms enligt krav 3, kännetacknad av att be- läggplåtarna (1, 9) har ytor (2) för kontakt med bromsoket.

5. Skivbroms enligt krav 3 eller 4, kännetecknad av att varje beläggplàt (1) är försedd med spår (5) för att ge flexibiliteten.

6. Skivbroms enligt krav 5, kännatecknad av att en eller flera av beläggplåtarna (1) är försedda med ett eller flera spår (5) anordnade vid en nivå under kontaktpunkten mellan beläggplàt (1) och bromsok.

7. Skivbroms enligt krav 6, kännetecknad av att ät- minstone en beläggplàt (1) har två spår (5).

8. Skivbroms enligt något av kraven 5-7, känneteck- nad av att varje spår (5) har en första huvudsakligen lin- jär del, utsträckt huvudsakligen vinkelrätt mot riktningen för beläggplàtens (1) aktueringsrörelse, och avslutas i en avrundad del (6) placerad mot beläggplàtens (1) mitt. 10 15 20 25 526 554 '3

9. Skivbroms enligt något av föregående krav, känne- tecknad av att bromsoket (15) eller liknande är försett med fjäderelement för att ge den önskade flexibiliteten.

10. Skivbroms enligt krav 9, kännetecknad av att fjä- derelementet är ett skikt (18) tillverkat av ett polymerma- terial, vilket skikt (18) är placerat på styrytan (19) hos bromsoket (15) eller liknande i ett område där den belägg- mottagande anordningen skall tas emot och/eller att skiktet (18) täcks av en platta (17).

11. ll. Skivbroms enligt något av föregående krav, känne- tecknad av att flexibiliteten är tillräckligt stor för att hindra att krafterna fràn belägget på bromsoket i riktning- en för beläggrörelsen ändrar riktning mellan aktueringsfa- sen och frigivningsfasen.

12. Skivbroms enligt något av föregående krav, känne- tecknad av att delar av bromsen är utformade för att undvi- ka att killiknande områden uppstår mellan den beläggmotta- gande anordningen och bromsskivan eller hylsan (18) samt tillträde till detta område.

13. Skivbroms enligt krav 12, kännetecknad av att en beläggplàts (9) nedre hörn uppvisar en kontur (13) som und- viker att ett killiknande område uppträder.

14. Skivbroms enligt krav 12, kännetecknad av att ut- rymmet mellan den beläggmottagande anordningen och hylsan (8) eller liknande görs tillräckligt stort för att låta alla tänkbara stenar passera, att ett täckande skydd är an- ordnat vid den beläggmottagande anordningens kanter, att ett skydd är placerat som täcker hylsans (8) kuggar eller att ett skydd är anordnat på hjulflänsens insida.