PL B1. Meritor Heavy Vehicle Braking Systems (UK) Limited, Cwmbran, GB , GB, BUP 15/04

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. F16D 65/097 ( ) B60T 1/06 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Hamulec tarczowy posiadający zespół płytki klocka ciernego (30) Pierwszeństwo: , GB, (73) Uprawniony z patentu: Meritor Heavy Vehicle Braking Systems (UK) Limited, Cwmbran, GB (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 15/04 (72) Twórca(y) wynalazku: PAUL ANTHONY THOMAS, Caldicot, GB (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 06/12 (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Alicja Piotrowicz PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest hamulec tarczowy posiadający zespół płytki klocka ciernego. W szczególności wynalazek niniejszy dotyczy zespołu płytki klocka ciernego hamulca tarczowego, zawierającego płytkę i sprężynę klocka ciernego. Znane hamulce tarczowe (pokazane na pos. 1-3) zawierają tarczę 20 zamontowaną na piaście koła obrotowo wraz z kołem pojazdu. Wspornik 12 hamulca jest unieruchomiony względem osi obrotu tarczy 20 i jest przymocowany do nieobrotowej części pojazdu (np. do zawieszenia pojazdu). W hamulcach z pływającym zaciskiem hamulcowy zacisk 15, zawierający mostek 16 przymocowany do obudowy 14, jest suwliwie zamontowany na wsporniku 12, aby umożliwić ruch równoległy do osi obrotu tarczy 20. Serwomotor 18 jest połączony z jednym lub wieloma tłokami lub popychaczami (nie pokazano), umieszczonymi w obudowie 14 w celu wywierania siły potrzebnej do działania hamulca. Dwa cierne klocki 22 zawierające cierny materiał 36 zamontowany na litej płytce 34 są umieszczone po obu stronach tarczy 20, przy czym materiał cierny jest zwrócony do płaszczyzn tarczy. Płytki 34 klocków 22 są osadzone na pionowych lub poziomych oporowych obszarach 28 i 30 utworzonych w otworach 32 wspornika 12, aby uniemożliwiać klockom 22 ruch odpowiednio obrotowy i zwrócony promieniowo do wewnątrz. W typowym hamulcu z pływającym zaciskiem jedna z płytek 34 jest sprzężona z tłokiem lub tłokami bezpośrednio lub poprzez płytkę rozporową, aby rozłożyć obciążenie. Hamowanie osiąga się przez to, że serwomotor powoduje, że tłok popycha jeden z klocków 22 w kierunku do tarczy 20. Ponieważ zacisk może pływać na wsporniku, powoduje to wywieranie przez oba klocki jednakowego ciernego obciążenia hamującego. Płytki 34 klocków 22 tarczowych hamulców pojazdu mają zasadniczo dwa zadania. Zapewniają one solidne podparcie dla przesuwnego montowania materiału ciernego 36 hamulca wewnątrz wspornika hamulca tak, aby przenosić obciążenia ścinające, indukowane na materiale ciernym podczas hamowania, na wspornik i przenoszą oraz rozprowadzają nacisk wywierany przez tłoki hamulcowe podczas hamowania równo na powierzchni materiału ciernego, aby zapewnić jednakowe zużywanie się materiału ciernego na jego powierzchni. Aby realizować pierwszą z tych dwóch funkcji, zwykle elementy sprężyste, takie jak sprężyny płytkowe 24 klocków, ograniczają skierowany promieniowo na zewnątrz ruch klocków we wsporniku przy równoczesnym umożliwianiu ruchu w kierunku do i od tarczy hamulcowej, by uniknąć grzechotania klocka podczas działania. Sprężyny 24 klocków są zwykle podłużne i przebiegają wzdłuż części promieniowo zewnętrznej powierzchni płytki 34 klocka ciernego po zamontowaniu. Sprężyny 24 klocków są zwykle wstępnie dociskane do pewnego stopnia do wspornika przez pasek 26 klocka, który obejmuje otwór pomiędzy mostkiem 16 a obudową 14 i styka się w przybliżeniu ze środkiem sprężyny. Siła ta jest zwykle wywierana promieniowo na zewnątrz przez kontakt z płytką w pobliżu każdego końca sprężyny. Zwykle na płytce i/lub na sprężynie klocka przewidziane są również pewne kształty do trzymania sprężyny klocka na płytce podczas ruchu klocka 22 równolegle do osi obrotu tarczy 14. Jeden przykład znanej płytki 34 i sprężyny 24 klocka ciernego jest pokazany na pos. 3 i jest ujawniony w EP nr (Lucas Industries PLC). Widać, że płytka 34 zawiera zwrócone obwodowe do wewnątrz oporowe części 40 na swej promieniowo zewnętrznej powierzchni, które przytrzymują końce sprężyny 24 klocka, które są zakrzywione do wewnątrz. Sprężyna 24 jest trzymana do dołu przez pasek 26 przy środkowej części 48 sprężyny. Odstające promieniowo do wewnątrz ucha 46 przewidziane pomiędzy końcami 42 a środkową częścią 48 sprężyny 24 trzymają sprężynę na płytce 12 podczas przesuwania płytki w kierunku do i od tarczy 20. Gdy sprężyna 24 klocka jest przytrzymywana przy swych końcach, ugięcie środkowej części 48 promieniowo do wewnątrz może nastąpić tylko w wyniku sprężystego wyboczenia sprężyny klocka (to znaczy części sprężyny 24 klocka pomiędzy końcami 42 a środkiem 48 muszą wyginać się promieniowo na zewnątrz, gdy środek wygina się promieniowo do wewnątrz). Sprężyna płytki ma dużą sztywność (duże obciążenie na jednostkowe wygięcie środkowej części 48 sprężyny 1 promieniowo do wewnątrz). Jest to korzystne o tyle, że zmniejsza się tendencja płytki 12 do grzechotania we wsporniku, co powoduje hałas i zużycie. Jednakże, siła potrzeba do przesuwania płytki 12 w kierunku tarczy hamulcowej jest zwiększona, co powoduje stosunkowo duże obciążenie potrzebne do przesuwania płytki w kierunku do tarczy oraz zwiększone obciążenie potrzebne do umożliwienia przesuwania się zacisku względem nośnika. Z drugiej strony EP nr B1 (Knorr-Bremse) opisuje zespół płytki, którego sprężyna klocka ciernego ma końce nie przytrzymywane obwodowe. Pod obciążeniem środek sprężyny klocka ciernego opiera się na promieniowo zewnętrznej powierzchni płytki zanim obwodowe wewnętrzne

3 PL B1 3 krawędzie otworów mocowania oprą się o występy mocujące. Wzniesione części w pobliżu każdego końca sprężyny klocka nie przytrzymują zakrzywionych końców sprężyny klocka ciernego ze względu na ich odpowiednie kształty i odstęp pomiędzy nimi. Konstrukcja taka zmniejsza obciążenie suwliwe, ale zwiększa ryzyko hałasu i zużycia na skutek zwiększonego grzechotania zespołu podczas eksploatacji. Celem wynalazku jest przezwyciężenie lub przynajmniej zmniejszenie problemów związanych ze stanem techniki. Hamulec tarczowy według wynalazku charakteryzuje się tym, że płytka i/lub sprężyna klocka ciernego zawiera elementy mocujące sprężynę do płytki oraz obwodowe rozmieszczone zderzaki ograniczające boczny ruch końcowych części sprężyny klocka. Sprężyna klocka jest dopasowana wymiarowo do odstępu zderzaków tak, że podczas skierowanego promieniowo do wewnątrz obciążania przykładanego do środkowej części sprężyny, sprężyna jest w pierwszym trybie jako sprężyna płytkowa, kiedy końcowe części sprężyny klocka nie są ograniczane aż do zadanej granicy obciążenia i tak, że powyżej zadanego granicznego obciążenia te części końcowe są zatrzymywane przez zderzaki tak, że sprężyna klocka jest w drugim trybie wyboczenia, przy czym sztywność sprężyny jest mniejsza w pierwszym trybie, a większa w drugim trybie. Korzystnie, sprężyna klocka ma końce wykrzywione promieniowo na zewnątrz. Korzystnie, płytka ma komplementarnie do końców sprężyny wykrzywione powierzchnie zderzakowe. Korzystnie, elementy mocujące sprężynę stanowią występy. Korzystnie, występy rozciągają się promieniowo na zewnątrz od płytki. Korzystnie, w sprężynie klocka ciernego wykonane są komplementarnie otwory, przez które przechodzą występy. Korzystnie, występy stanowią zderzaki. Korzystnie, sprężyna klocka ciernego ma kształt krzywoliniowy. Wynalazek jest dokładniej opisany przykładowo na podstawie rysunku, na którym pos. 1 przedstawia hamulec tarczowy zawierający znany zespół płytki klocka ciernego hamulca tarczowego w widoku z góry, pos. 2 - hamulec tarczowy z pos. 1 w widoku z boku, pos. 3 - część wspornika i jeden klocek cierny znanego hamulca tarczowego oraz sprężynę klocka z pos. 1 i 2 w widoku z boku, fig. 4 - zespół płytki według przykładu realizacji niniejszego wynalazku w widoku z góry, fig. 5 - zespół płytki w przekroju wzdłuż linii X-X z fig. 4, fig. 5A - oznaczoną kółkiem na fig. 5 część w przekroju pokazując jeden koniec sprężyny płytki oparty na odpowiednim zderzaku, a fig. 6 przedstawia charakterystyki obciążenie-ugięcie zespołu płytki według przedmiotowego wynalazku w porównaniu z zespołami płytki według stanu techniki. Na figurach 4 i 5 przedstawiono zespół 133 płytki klocka ciernego hamulca tarczowego według jednego przykładu wykonania przedmiotowego wynalazku. Ten zespół 133 nadaje się do stosowania w znanym tarczowym hamulcu 10, jak opisano powyżej. Ten zespół 133 zawiera płytkę 134, do której przymocowany jest materiał cierny (nie pokazano). Ta płytka zawiera parę obwodowo oddalonych od siebie zderzaków 140 na swej promieniowo zewnętrznej powierzchni 135. Zastosowano również elementy mocowania sprężyny, takie jak para odchodzących promieniowo na zewnątrz występów 150, które odstają również od promieniowo zewnętrznej krawędzi 135 płytki 134 i są usytuowane pomiędzy zderzakami 140. Jak pokazano na fig. 4, sprężyna 124 ciernego klocka jest podłużna i ma środkową część 148 oraz końcowe obszary 149. Po zamontowaniu na płytce 134 sprężyna 124 klocka ciernego przebiega podczas działania w kierunku obwodowym poprzecznie do osi Y-Y ruchu płytki 134 w kierunku do i od tarczy 20. Sprężyna ma wywinięte do góry końce 142 i dwie szczeliny 152 usytuowane w końcowych obszarach 149 tak, że są one przeznaczone do przejścia przez nie występów 150. Zderzaki 140 na płytce 134 mają taki kształt, że wywinięte do góry końce 142 sprężyny klocka ciernego są zabezpieczone przed nasuwaniem się na nie. Pasek 126 przytrzymuje środkową część 148 sprężyny 124 klocka ciernego, jak to jest znane. Przed założeniem sprężyny 124 klocka ciernego na występy 150 sprężyna ta ma kształt łukowy z promieniem krzywizny mniejszym niż pokazano na fig. 5. Aby założyć sprężynę 124 klocka ciernego na płytkę, trzeba ją ścisnąć do pewnego stopnia, aby szczeliny 152 pasowany na oba występy 150. Po założeniu następuje do pewnego stopnia relaksacja tak, że obwodowo zewnętrzna krawędź szczeliny 152 styka się z promieniowo zewnętrzną powierzchnią występów 150, trzymając przez to sprężynę na płytce 134 przed zamontowaniem zespołu 133 na hamulcu 10. W innych przykładach wykona-

4 4 PL B1 nia występy 150 nie mogą realizować swego zadania mocowania obwodowego. Wysokość środkowej części 148 po zamontowaniu jest reprezentowana linią 160. Na figurze 5 zespół 133 płytki klocka hamulcowego pokazano w jego stanie zmontowanym na hamulcu tarczowym 10 z paskiem 126 na miejscu. Należy zauważyć, że pasek 126 naciska środkową część 148 sprężyny 124 tak, że obwodowo zewnętrzne krawędzie szczelin 152 nie stykają się już z występami 150, ale pozostaje miejsce pomiędzy tymi obwodowo wewnętrznymi krawędziami otworów 152 a występami 150. Taki stan zmontowany odpowiada linii 162, na której jest odległość S pomiędzy paskiem 126 klocka ciernego a zewnętrzną powierzchnią 135 płytki. Na figurze 6 charakterystyki obciążenie-ugięcie sprężyny 124 klocka ciernego przedstawiono jako linię 168, a charakterystyki obciążenie-ugięcie sprężyny klocka z unieruchomionymi końcami (np. zespół z EP nr ) są przedstawione linią 170, a charakterystyki sprężyny z nie zamocowanymi końcami (np. zespół z EP nr o B1) przedstawiono linią 172. Obciążenie i ugięcie każdej sprężyny po przymocowaniu do odpowiedniej płytki, ale przed zamontowaniem w hamulcu (to znaczy na linii 160) stanowią odniesienie. Od położenia 160 zerowego obciążenia i ugięcia aż do ugięcia 162 po zmontowaniu, sztywność sprężyny 124 jest stosunkowo mała. Kiedy płytka 134 podlega skierowanym promieniowo na zewnątrz przyspieszeniom, na przykład na skutek tego, że pojazd, w którym płytka ta jest zamontowana, jedzie w nierównym terenie, przyspieszenia te powodują zmniejszenie odległości S pomiędzy paskiem 126 a środkowym obszarem 144 płytki. To z kolei powoduje, że sprężyna 124 prostuje się wzdłuż swej długości, a jej końce 142 ślizgają się obwodowo na zewnątrz do góry, aż wejdą w kontakt ze zderzakami 140. Stanowi to pierwszy tryb działania sprężyny 124 klocka ciernego jako sprężyny płytkowej, który jest podobny do trybu działania zespołu płytki według stanu techniki, opisanego w EP nr B1. W tym punkcie osiąga się ugięcie 164. Następnie, dalsze ugięcia w kierunku do promieniowo zewnętrznej powierzchni 135 płytki aż do położenia 166 mają znacznie większą sztywność sprężyny, ponieważ sprężyna 124 wchodzi w drugi sprężysty wyboczeniowy tryb ugięcia, w którym środkowa część 148 nadal prostuje się, ale części pośrednie pomiędzy częścią środkową a końcami są zmuszane do wykrzywiania się od promieniowo zewnętrznej powierzchni 135. Jest oczywiste, że działanie przy wykorzystaniu obu powyższych trybów zapewnia małe obciążenie ślizgowe płytki względem wspornika oraz zacisku względem wspornika podczas normalnego działania, ale zwiększone obciążenia w celu zmniejszenia do minimum grzechotania, kiedy płytka podlega dużym promieniowym przyspieszeniom, przez co zmniejsza się hałas i zużycie zarówno płytki 134, jak i zderzakowych części 28 i 30 wspornika 12. Stanowi to przeciwieństwo wobec znanych sprężyn, które, jak w przypadku linii 170, mają zwiększoną siłę poślizgu potrzebną przy ugięciu 162 po zamocowaniu i w przypadku linii 172, która ma małą sztywność sprężyny przy bardziej ekstremalnych ugięciach, co z kolei może prowadzić do zwiększonego zużycia i hałasu. Jest zrozumiałe, że w ramach niniejszego wynalazku możliwe są liczne zmiany. Przykładowo, można zastosować alternatywne elementy do mocowania sprężyny klocka do płytki, podobnie jak inne odpowiednie kształty końca sprężyny klocka i zderzaka (np. takie jak końce zagięte do wewnątrz lub proste). Nie musi być obwodowego ograniczenia przy skrajnych końcach sprężyny. Przykładowo, zderzaki zapewniające ograniczenie obwodowe mogą być obwodowymi powierzchniami wewnętrznymi występów, które ustalają obwodowo wewnętrzne krawędzie szczelin. Przejście od pierwszego do drugiego trybu działania można przeprowadzać przez zmianę długości sprężyny względem odstępu zderzaków. Zastrzeżenia patentowe 1. Hamulec tarczowy posiadający zespół płytki klocka ciernego z płytką i sprężyną klocka, znamienny tym, że płytka (134) i/lub sprężyna (124) klocka ciernego zawiera elementy mocujące sprężynę (124) do płytki oraz obwodowo rozmieszczone zderzaki ograniczające boczny ruch końcowych części sprężyny (124) klocka, przy czym sprężyna (124) klocka jest dopasowana wymiarowo do odstępu zderzaków (140) tak, że podczas skierowanego promieniowo do wewnątrz obciążania przykładanego do środkowej części sprężyny (124), sprężyna jest w pierwszym trybie jako sprężyna płytkowa, kiedy końcowe części sprężyny (124) klocka nie są ograniczane aż do zadanej granicy obciążenia i tak, że powyżej zadanego granicznego obciążenia te części końcowe są zatrzymywane przez zde-

5 PL B1 5 rzaki (140) tak, że sprężyna (124) klocka jest w drugim trybie wyboczenia, przy czym sztywność sprężyny (124) jest mniejsza w pierwszym trybie, a większa w drugim trybie. 2. Hamulec według zastrz. 1, znamienny tym, że sprężyna (124) klocka ma końce wykrzywione promieniowo na zewnątrz. 3. Hamulec według zastrz. 2, znamienny tym, że płytka (134) ma komplementarnie do końcówki sprężyny (124) wykrzywione powierzchnie zderzakowe. 4. Hamulec według zastrz. 1, znamienny tym, że elementy mocujące sprężynę (124) stanowią występy (150). 5. Hamulec według zastrz. 4, znamienny tym, że występy (150) rozciągają się promieniowo na zewnątrz od płytki (134). 6. Hamulec według zastrz. 4, znamienny tym, że w sprężynie (124) klocka ciernego wykonane są komplementarnie otwory, przez które przechodzącą występy (150). 7. Hamulec według zastrz. 6, znamienny tym, że występy (150) stanowią zderzaki (140). 8. Hamulec według zastrz. 1, znamienny tym, że sprężyna (124) klocka ciernego ma kształt krzywoliniowy.

6 6 PL B1 Rysunki

7 PL B1 7

8 8 PL B1

9 PL B1 9

10 10 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)