RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 183161 (21) Numer zgłoszenia: 330872 (22) Data zgłoszenia: 15.05.1996 (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: 15.05.1996, PCT/EP96/02080 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: 20.11.1997, W097/43559, PCT Gazette nr 50/97 (13) B1 (51) IntCl7 F16D 65/12 F16D 66/02 (54) Tarcza hamulcowa oraz sposób obróbki powierzchni ciernej tarczy hamulcowej (43) Zgłoszenie ogłoszono: 07.06.1999 BUP 12/99 (73) Uprawniony z patentu: CONTINENTAL TEVES AG & CO.oHG, Frankfurt nad Menem, DE (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.05.2002 WUP 05/02 (72) Twórcy wynalazku: Wilhelm Beer, Russelsheim, DE Christoph Veith, Kronberg, DE Horst Gehrig, Hofheim, DE (74) Pełnomocnik: Dziamowska Monika, POLSERVICE PL 183161 B1 (57) 1. Tarcza hamulcowa do hamulców tarczowych, w której przynajmniej jedna powierzchnia cierna jest zaopatrzona w przynajmniej jeden rowek, o kształcie zamkniętej krzywej bez początku i końca, przebiegający wokół osi tarczy hamulcowej, znamienna tym, że rowek (8) ma postać krzywej zamkniętej w sobie po co najmniej dwóch okrążeniach osi (17) tarczy hamulcowej, przebiegającej falowo pomiędzy promieniowo wewnętrznym i zewnętrznym obrzeżem (18) powierzchni ciernej. Fig. 1
Tarcza hamulcowa oraz sposób obróbki powierzchni ciernej tarczy hamulcowej Zastrzeżenia patentowe 1. Tarcza hamulcowa do hamulców tarczowych, w której przynajmniej jedna powierzchnia cierna jest zaopatrzona w przynajmniej jeden rowek, o kształcie zamkniętej krzywej bez początku i końca, przebiegający wokół osi tarczy hamulcowej, znamienna tym, że rowek (8) ma postać krzywej zamkniętej w sobie po co najmniej dwóch okrążeniach osi (17) tarczy hamulcowej, przebiegającej falowo pomiędzy promieniowo wewnętrznym i zewnętrznym obrzeżem (18) powierzchni ciernej. 2. Tarcza hamulcowa według zastrz. 1, znamienna tym, że każda powierzchnia cierna (4, 5) tarczy hamulcowej ma rowek (8) przebiegający pomiędzy promieniowo wewnętrznym i zewnętrznym obrzeżem (18) powierzchni ciernej (4,5). 3. Tarcza hamulcowa do hamulców tarczowych, w której przynajmniej jedna powierzchnia cierna jest zaopatrzona w przynajmniej jeden rowek, o kształcie zamkniętej krzywej bez początku i końca, przebiegający wokół osi tarczy hamulcowej, znamienna tym, że każda powierzchnia cierna (4, 5) ma co najmniej dwa rowki (9, 10), które zamknięte są po jednym okrążeniu osi (17) tarczy hamulcowej, przebiegają falowo między promieniowo wewnętrznym i zewnętrznym obrzeżem (18) powierzchni ciernej (4, 5) i są przemieszczone wzajemnie w kierunku obrotu (19) tarczy hamulcowej (1). 4. Tarcza hamulcowa do hamulców tarczowych, w której przynajmniej jedna powierzchnia cierna jest zaopatrzona w przynajmniej jeden rowek, o kształcie zamkniętej krzywej bez początku i końca, przebiegający wokół osi tarczy hamulcowej, znamienna tym, że każda powierzchnia cierna (4, 5) ma co najmniej dwa rowki (11,12), przebiegające falowo w promieniowej strefie powierzchni ciernej (4, 5), pomiędzy promieniowo wewnętrznym i zewnętrznym obrzeżem (18) powierzchni ciernej (4, 5) przemieszczone wzajemnie w kierunku promieniowym (20). 5. Sposób obróbki powierzchni ciernych tarczy hamulcowej, w którym nieobrobioną tarczę mocuje się w maszynie, w której w pierwszej operacji wygładza się jej powierzchnie cierne podczas wirowania tarczy, znamienny tym, że tarczę hamulcową (1) dla wykonania przynajmniej jednego rowka (8 do 12) pozostawia się zamocowaną w maszynie, a rowek (8 do 12) wykonuje się narzędziem skrawającym mającym kontur rowka na przynajmniej jednej powierzchni ciernej (4, 5), podczas gdy narzędzie wykonuje tylko ruch skokowy, współdziałający z ruchem obrotowym tarczy (1). 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że jako narzędzie skrawające stosuje się frez, o konturze rowka (8 do 12). 7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że jako narzędzie skrawające wykorzystuje się nóż kształtowy z konturem rowka a rowek wykonuje się za pomocą operacji toczenia. 8. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że jednocześnie na tej samej powierzchni ciernej (4) wykonuje się co najmniej dwa rowki (9 do 12) za pomocą co najmniej dwóch narzędzi skrawających. 9. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że obie powierzchnie cierne (4, 5) tarczy hamulcowej (1) obrabia się jednocześnie, narzędziami skrawającymi umieszczonymi parami, w ilości odpowiadającej ogólnej liczbie rowków (9 do 12). * * * Przedmiotem wynalazku jest tarcza hamulcowa do hamulców tarczowych, w której przynajmniej jedna powierzchnia cierna jest zaopatrzona w przynajmniej jeden rowek oraz sposób obróbki powierzchni ciernych tarczy hamulcowej.
183 161 3 Tego rodzaju tarcze hamulcowe są znane na przykład z niemieckiego opisu DE-A-2 308 256, gdzie przedstawiono powierzchnię cierną tarczy hamulcowej posiadającą pewną liczbę umieszczonych z odstępem rowków mających krzywoliniowy przebieg. Rowki naniesione na powierzchnie cierne tarczy hamulcowej służą z jednej strony do poprawy chłodzenia tarczy hamulcowej przez zwiększenie powierzchni chłodzenia i lepsze zawirowanie powietrza chłodzącego a z drugiej strony do poprawy zadziałania hamulca z mokrą tarczą ponieważ rowki mogą przejąć wodę znajdującą się na tarczy hamulcowej. Inna zaleta rowków polega na tym, że można je wykorzystać jako wskaźnik zużycia tarczy. Znana jest z niemieckiego opisu DE 40 02 695 Al tego rodzaju tarcza hamulcowa z rozmieszczonymi dekoracyjnie rowkami na powierzchniach ciernych. Gdy tarcza hamulcowa ulegnie zeszlifowaniu o pewną wielkość, która odpowiada głębokości rowka, to rowki zanikają co ułatwia kontrolę wzrokową z zewnątrz. Gdy nie widać rowków, oznacza to, że trzeba wymienić tarczę hamulcową na now ą Ponadto opis francuski FR-A-1 527 763 opisuje tarczę hamulcową z pierścieniową tarczą cierną na której mogą być umieszczone zygzakowe lub sinusoidalne układy rowków rozciągające się pomiędzy promieniowo wewnętrznym i zewnętrznym obrzeżem tarczy ciernej. Jednak wadą znanych tarcz hamulcowych jest to, że nanoszenie struktur rowkowych może odbywać się tylko w ramach kosztownej operacji technologicznej. Na ogół pierścień tarczy hamulcowej obrabia się w ten sposób, że najpierw wygładza się powierzchnie cierne na pierwszej obrabiarce. Potem trzeba wyjąć tarczę z tej pierwszej obrabiarki i w drugim zabiegu zamocować ją na frezarce celem wykonania rowków, przy czym rowki są wykonywane wtedy za pomocą frezarki na tarczy, która nie obraca się podczas obróbki, a frez musi wykonywać skomplikowany ruch dwuwymiarowy. Celem wynalazku jest zaproponowanie ulepszonej tarczy hamulcowej hamulców tarczowych, której produkcja może być bardziej efektywna zwłaszcza z punktu widzenia wykonywania rowków. Tarcza do hamulców tarczowych, w której przynajmniej jedna powierzchnia cierna jest zaopatrzona w przynajmniej jeden rowek, o kształcie zamkniętej krzywej bez początku i końca, przebiegający wokół osi tarczy hamulcowej, charakteryzuje się według wynalazku tym, że jej rowek ma postać krzywej zamkniętej w sobie po co najmniej dwóch okrążeniach osi tarczy hamulcowej, przebiegającej falowo pomiędzy promieniowo wewnętrznym i zewnętrznym obrzeżem powierzchni ciernej. Korzystnie, każda powierzchnia cierna tarczy hamulcowej ma rowek przebiegający pomiędzy promieniowo wewnętrznym i zewnętrznym obrzeżem powierzchni ciernej. Tarcza do hamulców tarczowych może również charakteryzować się tym, że każda powierzchnia cierna ma co najmniej dwa rowki, które zamknięte są po jednym okrążeniu osi tarczy hamulcowej, przebiegają falowo między promieniowo wewnętrznym i zewnętrznym obrzeżem powierzchni ciernej i są przemieszczone wzajemnie w kierunku obrotu tarczy hamulcowej. Możliwa jest również odmiana, w której każda powierzchnia cierna ma co najmniej dwa rowki, przebiegające falowo w kierunku promieniowym strefy powierzchni ciernej, pomiędzy promieniowo wewnętrznym i zewnętrznym obrzeżem powierzchni ciernej, przemieszczone wzajemnie w kierunku promieniowym. Sposób obróbki powierzchni ciernych tarczy hamulcowej, w którym nieobrobioną tarczę mocuje się w maszynie wygładzającej w pierwszej operacji, podczas wirowania tarczy jej powierzchnie cierne, polega według wynalazku na tym, że tarczę hamulcową dla wykonania przynajmniej jednego rowka pozostawia się zamocowaną w maszynie, a rowek wykonuje się narzędziem skrawającym mającym kontur rowka na przynajmniej jednej powierzchni ciernej, podczas gdy narzędzie wykonuje tylko ruch skokowy, współdziałający z ruchem obrotowym tarczy. Korzystnie, jako narzędzie skrawające stosuje się frez, o konturze rowka lub nóż kształtowy z konturem rowka a wtedy rowek wykonuje się za pomocą operacji toczenia. Możliwe jest, że jednocześnie na tej samej powierzchni ciernej wykonuje się co najmniej dwa rowki za pomocą co najmniej dwóch narzędzi skrawających lub obydwie po-
4 183161 wierzchnie cierne tarczy hamulcowej obrabia się jednocześnie, narzędziami skrawającymi umieszczonymi parami, w ilości odpowiadającej ogólnej liczbie rowków. W rozwiązaniu według wynalazku przebieg rowka na powierzchni ciernej jest zaplanowany z myślę o uproszczeniu produkcji. Gdy rowek według wynalazku ma kształt krzywej zamkniętej bez początku i końca i przebiega wokół osi tarczy hamulcowej, to można wytwarzać tarczę w sposób szczególnie efektywny. Żeby wykonać rowek według wynalazku, narzędzie skrawające nie musi wykonywać skomplikowanego ruchu dwuwymiarowego, lecz wystarcza jednowymiarowy ruch skokowy w połączeniu z ruchem obrotowym tarczy hamulcowej. Zamknięty kształt rowka według wynalazku bez początku i końca pozwala na obróbkę rowka w jednym przejściu, bez konieczności odstawiania i ponownego przystawiania narzędzia obróbkowego. W efekcie oszczędza się czas i koszty dzięki lepszemu wykorzystaniu obrabiarek. W zależności od prędkości wirowania tarczy hamulcowej podczas obróbki może wystąpić konieczność nadania wysokiej częstotliwości ruchowi skokowemu narzędzia skrawającego, co mogłoby okazać się niekorzystne. Dlatego tak wielkie znaczenie ma odmiana realizacji, według której rowek zamyka się po dwóch lub kilku okrążeniach wokół osi tarczy hamulcowej. Ta odmiana realizacji pozwala zastosować o wiele niższą częstotliwość skokowego ruchu narzędzia w stosunku do częstotliwości wirowania tarczy hamulcowej. W tarczy hamulcowej można wykonywać rowek według wynalazku na tej samej maszynie, na której wygładza się powierzchnie cierne, co pozwala korzystnie wyeliminować odmocowanie tarczy z jednej maszyny i zamocowanie na innej maszynie celem wykonania rowka. Tarcza hamulcowa pozostaje zamocowana jeden raz na tej samej maszynie. Narzędzie przeznaczone do wykonania rowka z uwagi na swój profil wytwarza kontur rowka i dzięki swojemu ruchowi skokowemu w połączeniu z ruchem obrotowym tarczy hamulcowej nadaje kształt przebiegu rowka. Narzędziem skrawającym może być frez, który wytwarza kontur rowka i wykonuje odpowiedni ruch skokowy. Jeżeli wykorzystuje się jako narzędzie skrawające nóż kształtowy o konturze rowka, to narzędzie ma prosty kształt i jest szczególnie efektywne. Falowy przebieg rowka zapewnia, że rowek rozciąga się w całej promieniowej strefie powierzchni ciernej, co zwiększa skuteczność przejmowania wody w przypadku mokrej tarczy hamulcowej. Z drugiej strony można łatwo wykonać taki falisty rowek za pomocą wspomnianego ruchu skokowego narzędzia skrawającego. Następna możliwość redukcji częstotliwości skoku narzędzia skrawającego polega na tym, że każda powierzchnia cierna ma dwa lub więcej rowków, które przebiegają falowo między promieniowo wewnętrznym i zewnętrznym obrzeżem powierzchni ciernej i są przemieszczone wzajemnie w kierunku obrotu tarczy hamulcowej. Każdy z rowków można wytwarzać przy tej częstotliwości skoków, a mimo to gęstość rozłożonych na powierzchni ciernej sekcji rowkowych jest większa niż z tylko jednym rowkiem wykonanym z taką samą częstotliwością skoku. Jeżeli jednak zwiększenie czasu wykonania kilku rowków jest mniej korzystne z ekonomicznego punktu widzenia niż zwiększenie nakładów na obrabiarki, to zaleca się sposób obróbki, według którego dwa lub więcej rowków wykonuje się jednocześnie na tej samej powierzchni ciernej za pomocą dwóch lub więcej narzędzi skrawających. Tego rodzaju sposób jest przydatny też zwłaszcza do tarczy hamulcowej, która ma dwa lub więcej rowków, które przebiegają falowo w promieniowej strefie powierzchni ciernej i są przemieszczone wzajemnie w kierunku promieniowym. Przy takim układzie rowków redukuje się wprawdzie nie częstotliwość lecz długość skoków narzędzia skrawającego, tak że nawet przy zwiększonej częstotliwości nie ma niedopuszczalnie wysokich przyspieszeń narzędzia. Poniżej objaśnia się na podstawie rysunku przykłady realizacji tarczy hamulcowej, przy czym fig. 1 przedstawia widzianą z góry tarczę hamulcową w pierwszej odmianie realizacji, fig. 2 - przekrój takiej tarczy hamulcowej, fig. 3 - powiększony fragment z fig. 2, fig. 4 - częściowy przekrój wzdłuż linii A-A na fig. 1, fig. 5 - tarczę hamulcową w drugiej odmianie realizacji, fig. 6 - tarczę hamulcową w trzeciej odmianie realizacji, fig. 7 - tarczę hamulcową w czwartej odmianie realizacji.
183 161 5 Przedstawione tarcze hamulcowe 1 we wszystkich przykładach realizacji składają się z miseczkowego segmentu obsadowego 2 i pierścienia ciernego 3, który ma z obu stron powierzchnię cierną 4, 5. Każda z powierzchni 4, 5 jest zaopatrzona w przynajmniej jeden rowek 6 do 12, przy czym rowki 6 do 12 mają kształt zamkniętej krzywej bez początku i końca i przebiegają wokół osi 17 tarczy hamulcowej. W pokazanym na fig. 1 do 4 pierwszym przykładzie realizacji każda powierzchnia cierna 4, 5 ma dokładnie jeden rowek 6, 7, który przebiega falowo między promieniowo wewnętrznym i zewnętrznym obrzeżem 18 powierzchni ciernej 4, 5. Przy tym rowek 6, 7 zamyka się po okrążeniu osi 17 tarczy hamulcowej. Pokazany na fig. 5 przykład realizacji różni się od omówionych wyżej tylko tym, że rowek 8 zamyka się dopiero po trzykrotnym okrążeniu osi 17 tarczy hamulcowej. Dzięki temu częstotliwość skoków skrawającego narzędzia obróbkowego przy wytwarzaniu rowka 8 jest stosunkowo mała w porównaniu z częstotliwością wirowania tarczy hamulcowej 1. Następną możliwość zmniejszenia częstotliwości skokowej pokazano na fig. 6, gdzie każda powierzchnia cierna 4, 5 tarczy hamulcowej 1 jest zaopatrzona w dwa rowki 9, 10, które przebiegają falowo między promieniowo wewnętrznym i zewnętrznym obrzeżem 18 powierzchni ciernej 4, 5 i są przemieszczone wzajemnie w kierunku obrotu 19 tarczy hamulcowej 1. W pokazanej na fig.7 odmianie realizacji każda powierzchnia cierna 4, 5 ma dwa rowki 11,12, które przebiegają falowo w promieniowej strefie powierzchni 4, 5 i są przemieszczone wzajemnie w kierunku promieniowym 20 między promieniowo wewnętrznym i zewnętrznym obrzeżem 18 powierzchni ciernej 4, 5. W efekcie promieniowo wewnętrzny rowek 11 ma średnicę i długość mniejszą niż umieszczony promieniowo zewnętrznie rowek 12. Dzięki takiemu układowi dwóch rowków 11,12 można zachować korzystnie małą amplitudę fali.
Fig. 7 183 161
183 161 Fig.5 Fig. 6
183161 F ig.1 F i g.2 F i g.3 Fig.4 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.