[RU]

Предложен дисковый тормозной механизм транспортного средства с независимой подвеской колес, содержащий привод ведущего колеса, вращающуюся и неподвижную части тормозного механизма, в котором главная передача (7) выполнена разнесенной с установкой в колесе колесной передачи (9), а тормозной диск (6) выполнен исходя из необходимости поглощения кинетической и потенциальной энергии, зависящей от массы автомобиля, приходящейся на затормаживаемое колесо, установлен на фланце полуоси главной передачи, при этом тормозной механизм (10), выполнен исходя из создания необходимого тормозного момента для реализации достаточной тормозной силы в контакте колеса с дорогой с учетом передаточного числа колесной передачи (9) и закреплен на кронштейнах, соединенных с картером главной передачи.

(57) Реферат / Формула:

Предложен дисковый тормозной механизм транспортного средства с независимой подвеской колес, содержащий привод ведущего колеса, вращающуюся и неподвижную части тормозного механизма, в котором главная передача (7) выполнена разнесенной с установкой в колесе колесной передачи (9), а тормозной диск (6) выполнен исходя из необходимости поглощения кинетической и потенциальной энергии, зависящей от массы автомобиля, приходящейся на затормаживаемое колесо, установлен на фланце полуоси главной передачи, при этом тормозной механизм (10), выполнен исходя из создания необходимого тормозного момента для реализации достаточной тормозной силы в контакте колеса с дорогой с учетом передаточного числа колесной передачи (9) и закреплен на кронштейнах, соединенных с картером главной передачи.

---

Евразийское (21) 201500806 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки (51) Int. Cl. B60T1/06 (2006.01)
2017.02.28
(22) Дата подачи заявки 2015.08.27
(54) ДИСКОВЫЙ ТОРМОЗНОЙ МЕХАНИЗМ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С НЕЗАВИСИМОЙ ПОДВЕСКОЙ КОЛЕС
(96) 2015000078 (RU) 2015.08.27
(71) Заявитель:
ПУБЛИЧНОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "КАМАЗ" (RU)
(72) Изобретатель:
Иваненко Вадим Васильевич, Салахутдинов Марат Илсурович (RU)
(57) Предложен дисковый тормозной механизм транспортного средства с независимой подвеской колес, содержащий привод ведущего колеса, вращающуюся и неподвижную части тормозного механизма, в котором главная передача (7) выполнена разнесенной с установкой в колесе колесной передачи (9), а тормозной диск (6) выполнен исходя из необходимости поглощения кинетической и потенциальной энергии, зависящей от массы автомобиля, приходящейся на затормаживаемое колесо, установлен на фланце полуоси главной передачи, при этом тормозной механизм (10), выполнен исходя из создания необходимого тормозного момента для реализации достаточной тормозной силы в контакте колеса с дорогой с учетом передаточного числа колесной передачи (9) и закреплен на кронштейнах, соединенных с картером главной передачи.
МПК 9 В60Т1/06 Дисковый тормозной механизм транспортного средства с независимой подвеской колес Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для выполнения торможения транспортного средства с независимой подвеской колес.
Известен тормозной механизм транспортного средства с независимой подвеской колес, например тормозной механизм переднего ведущего колеса с независимой подвеской автомобиля ВАЗ - 2110. Привод каждого ведущего колеса состоит из двух шарниров равных угловых скоростей, наружного и внутреннего, и соединяющего их вала. Шлицевые наконечники наружных шарниров устанавливаются в ступицы ведущих колес. Шлицевые наконечники внутренних шарниров устанавливается в полуосевые шестерни дифференциального механизма, совмещенного с коробкой передач. Тормозной механизм ведущего колеса дисковый. Тормозной механизм содержит подвижную и неподвижную части тормоза, соответственно, тормозной диск и суппорт. Тормозной диск закреплен на ступице переднего ведущего колеса. Суппорт установлен на поворотном кулаке. Ступица, тормозной диск, поворотный кулак, суппорт относятся к неподрессоренной массе автомобиля. Плавность хода автомобиля во многом зависит от соотношения подрессоренной и неподрессоренной масс. Чем меньше неподрессоренная масса автомобиля, тем меньше воздействие неровностей дороги на автомобиль и меньше затраты энергии на колебательные движения неподрессоренных деталей. Установка тормозного механизма непосредственно в колесе увеличивает неподрессоренные массы и ухудшает плавность хода автомобиля. А задание параметров тормозного механизма, исходя из полной нагрузки, приходящейся на колесо, и необходимой энергоемкости тормозного механизма, приходится выполнять в условиях ограничений по обдуву тормозного диска. Кроме того, из-за того что он встроен во внутренний объем колеса, что, как говорилось выше, сильно
ограничивает его обдув, требуется увеличить его энергоемкость и, как следствие, массу (См. иллюстрированное руководство по ремонту ВАЗ -2110, - 2111, -2112, издательство "За рулем", 2002 г.).
Недостатки этой конструкции - относительно большая масса тормозного диска и тормозного механизма в целом, а значит большие неподрессоренные массы.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является дисковый тормозной механизм ведущего колеса с независимой подвеской колес, содержащий привод ведущего колеса, вращающуюся и неподвижную части тормозного механизма, в котором с целью повышения плавности хода автомобиля за счет уменьшения неподрессоренной массы автомобиля вращающаяся и неподвижная части тормозного механизма выполнены с возможностью установки на подрессоренной массе автомобиля, причем вращающаяся часть выполнена с возможностью установки на приводе ведущего колеса (патент RU №2349474, МПКВ60Т1/06 (2006.01) опубл. 20.03.2009).
Недостатки известной конструкции в том, что она имеет повышенную материалоемкость и сравнительно низкую надежность, так как весь крутящий и тормозной момент передается через карданный вал привода колеса, что приводит к необходимости увеличения размерности тормозного механизма и размеров главной передачи.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение эффективности дискового тормозного механизма за счет улучшения прочностных характеристик и повышения энергоемкости тормозного механизма при снижении металлоемкости, а также улучшение плавности хода транспортного средства за счет уменьшения неподрессоренных масс.
Для достижения указанного технического результата в дисковом тормозном механизме транспортного средства с независимой подвеской колес, содержащем привод ведущего колеса, вращающуюся и неподвижную
части тормозного механизма, главная передача выполнена разнесенной с установкой в колесе колесной передачи, тормозной диск, установлен на фланце полуоси главной передачи, а тормозной механизм закреплен на кронштейнах, соединенных с картером главной передачи, при этом средний радиус диска определяют из соотношения:
rcp = (0,3-0,6)l()-4mK, где тк - динамическая масса, приходящаяся на расчетное колесо, а площадь тормозной камеры определяют из соотношения:
S= (0.02-0,05) гк/кр, где гк - динамический радиус колеса автомобиля;
кр . передаточное отношение колесного редуктора разнесенной главной передачи.
Совокупность существенных признаков заявляемого изобретения, заключающаяся в том, что главная передача выполнена разнесенной с установкой в колесе колесной передачи, тормозной диск установлен на фланце полуоси главной передачи, а тормозной механизм закреплен на кронштейнах, соединенных с картером главной передачи, позволяет улучшить прочностные характеристики при снижении металлоемкости за счет уменьшения сил торможения, и повысить энергоемкость за счет более эффективного охлаждения тормозного механизма, а также улучшить плавность хода транспортного средства за счет уменьшения неподрессоренных масс.
Тормозной диск выполнен исходя из необходимости поглощения кинетической и потенциальной энергии, зависящей от массы автомобиля, приходящейся на затормаживаемое колесо, тормозной механизм выполнен исходя из создания необходимого тормозного момента для реализации необходимой тормозной силы в контакте колеса с дорогой с учетом передаточного числа колесной передачи. Средний радиус диска определяют из соотношения:
rcp = (0,3-0,6)10-4mK,
где mK - динамическая масса приходящаяся на расчетное колесо, а площадь тормозной камеры определяют из соотношения:
S= (0.02-0,05) гк./кр, где гк - динамический радиус колеса автомобиля,
кр . передаточное отношение колесного редуктора разнесенной главной передачи.
Таким образом, эффективность тормозного механизма определяют исходя из необходимости реализации сцепного веса на колесе с учетом передаточного отношения колесной передачи, а размеры диска определяют исходя из необходимой энергоемкости тормозного механизма и допустимого нагрева при единичном торможении, а также с учетом теплоотдачи от вращающегося диска с повышенными оборотами вращения, увеличенными на передаточное отношение колесной передачи при многократных торможениях.
Заявителю не известны дисковые тормозные механизмы транспортного средства с независимой подвеской колес с указанной совокупностью существенных признаков, и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники, следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условиям патентоспособности "новизна" и "изобретательский уровень".
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, на которых изображено:
фиг. 1 - схема дискового тормозного механизма ведущих колес с независимой подвеской; фиг. 2 - то же.
Дисковый тормозной механизм ведущего колеса с независимой подвеской содержит колесо 1, ступицу колеса 2, соединенную с колесом, привод ведущего колеса, состоящий из наружного шарнира 3 равных угловых скоростей, внутреннего шарнира 4 и соединяющего их вала 5, тормозной диск 6, установленный на фланце полуоси главной передачи 7,
картер главной передачи 8, установленный на раме автомобиля, колесную передачу 9, выполненную в виде планетарного редуктора и установленную на ступице колеса, тормозной механизм 10, содержащий наружную и внутреннюю тормозные колодки, соответственно И и 12, охватывающие диск, и силовой зажимной механизм 13, установленный на кронштейне 14, закрепленном на картере главной передачи.
Известна зависимость температуры нагрева тормозного диска тормозного механизма от начальной скорости торможения и массы диска:
Т=ткУ2/2тдс,
где тК - динамическая масса приходящаяся на расчетное колесо; V - начальная скорость торможения автомобиля; Шд. - масса диска;
с - удельная теплоемкость материала диска - чугуна (см "Автомобили" Бухарин Н.А., Машиностроение 1973 г. стр. 401).
С учетом данной зависимости и полученных экспериментальных данных и исходя из имеющихся конструктивных ограничений, необходимая энергоемкость тормозного диска будет обеспечиваться при выполнении размеров диска:
гср = (0,3-0,6) 10"4 тк (м) (см. фиг. 2).
Как видно, размер диска гср определяется динамической массой, приходящийся на колесо, с учетом перераспределения происходящим при торможении автомобиля. При этом возможно определение размеров диска как по наиболее нагруженным передним колесам и унификации их с тормозными дисками задних колес, так и индивидуальное определение размеров для каждого колеса, что позволит уменьшить массу дисков наименее нагруженных колес.
Выполнение диска с размером г ср больше чем 0,6x10"4 тк приведет к неоправданному увеличению размеров диска и усложнению компоновки тормозного механизма, а принятие г ср меньше чем 0,3x10"4 тк, как показали проведенные проверки, приведет к чрезмерному повышению температуры
диска при торможении с максимальных скоростей автомобиля и возможным его короблениям и разрушениям. При этом необходимо учесть возможность повышения температуры диска при многократных торможениях и влияния теплоотдачи в зависимости от эффективности обдува диска на конкретном автомобиле.
В то же время общеизвестна зависимость необходимого тормозного момента на колесе для удовлетворения нормативным требованиям по эффективности торможения;
Мт= mK g ф кэ гк;
где тк - динамическая масса приходящаяся на расчетное колесо; g - значение ускорения свободного падения;
Ф - значение коэффициента сцепления шины автомобиля с дорогой; кэ - коэффициент эффективности торможения; гк - динамический радиус колеса автомобиля.
При этом тормозной момент на колесе, развиваемый заявляемым тормозным механизмом, определяют зависимостью: Мт = Р S ку 2 ц. г ср кр где:
Р - давление воздуха подаваемое в тормозную камеру ; S - эффективная площадь тормозной камеры ;
ку -коэффициент эффективности тормозного механизма определяется его конструктивными параметрами;
ц - коэффициент трения между тормозной накладкой и тормозным
ДИСКОМ;
г ср - средний радиус диска;
кр. передаточное отношение колесного редуктора разнесенной главной передачи.
С учетом имеющихся нормативных требований и конструктивных ограничений, а также из заявляемой зависимости гср = (0,3-0,6)10"4 шк> и экспериментальных данных для выполнения нормативных требований
необходимая эффективная площадь тормозной камеры определяют соотношением:
S= (0.02-0,05) гк. / кр.
Выполнение площади тормозной камеры ниже указанного диапазона приведет к невозможности выполнения нормативных требований по эффективности торможения, а выполнение площади камеры по верхнему пределу увеличит материалоемкость тормозного механизма при этом г ср диска определяется из необходимой энергоемкости тормозного механизма. В случае применения унифицированного диска на передних и задних колесах автомобиля площадь камеры уточняется исходя из необходимого динамического перераспределения нагрузок и тормозных сил по колесам автомобиля.
Тормозной механизм работает следующим образом.
При торможении в тормозной механизм 10 подается под давлением воздух, который вызывает пропорциональное прижатие тормозных колодок 11 и 12 к тормозному диску 6, в результате чего создается тормозной момент на тормозном диске 6. Тормозной момент от тормозного диска 6, через внутренний шарнир 4 и вал 5 передается к наружному шарниру 3 и через вал 5, к внутренней шестерне колесной передачи 9. После соответствующего преобразования в колесной передаче 9, увеличенный в соответствии с передаточным числом редуктора тормозной момент прикладывается к ступице колеса 2 и далее реализуется в контакте колеса 1 с дорогой. Создаваемые при контакте наружной 11 и внутренней 12 колодок с тормозным диском 6 фрикционные силы вызывают нагрев как тормозных накладок 11 и 12 так и тормозного диска бив процессе торможения происходит повышение температуры тормозного диска 6, причем степень повышения температуры зависит от начальной и конечной скорости автомобиля, части массы автомобиля, приходящейся на затормаживаемое колесо, и массы тормозного диска 6 и его теплоемкости. За счет колесного редуктора обороты вращения тормозного диска 6 увеличиваются, что
позволяет после прекращения торможения, за счет более интенсивного обдува диска, особенно при выполнении его вентилируемым, значительно увеличить теплоотдачу от нагретого тормозного диска 6 и тем самым улучшить его охлаждение при интенсивных многократных торможениях. Рекомендуется передаточное отношение колесной передачи выбирать в диапазоне от 2 до 5, что позволяет уменьшить необходимую тормозную силу, развиваемую тормозным механизмом и, как следствие, уменьшить размеры и металлоемкость тормозного механизма. Необходимость обеспечения достаточной энергоемкости тормозного механизма для эффективного поглощения кинетической и потенциальной энергии движущего автомобиля требует увеличения массы тормозного диска и соответственно его размеров, в частности диаметра. Это дает возможность увеличения радиуса трения тормозного механизма и как следствие приводит к повышению эффективности тормозного механизма, и, в свою очередь, позволяет дополнительно уменьшить его размеры и материалоемкость.
Применение данного изобретения уменьшает неподрессоренную массу автомобиля, что улучшает плавность его хода, а достигаемое уменьшение тормозного механизма и его веса за счет увеличения создаваемой им тормозной силы за счет передаточного отношения колесной передачи позволяют уменьшить общую массу тормозного механизма. Выполнение тормозного диска с размерами, обеспечивающими необходимую энергоемкость, позволяют увеличить средний радиус трения и дополнительно повысить эффективность тормозного механизма и уменьшить его материалоемкость. А повышенная скорость вращения улучшает теплоотвод от тормозного диска и позволяет уменьшить его температуру при многократных торможениях. При правильной организации вентиляции масса тормозного механизма будет значительно меньше по сравнению с тормозным механизмом, в котором диск располагался в колесе.
Заявляемый тормозной механизм транспортного средства с независимой подвеской колес соответствует требованию промышленной
применимости и его изготовление возможно на стандартном технологическом оборудовании.
Формула изобретения Дисковый тормозной механизм транспортного средства с независимой подвеской колес, содержащий привод ведущего колеса, вращающуюся и неподвижную части тормозного механизма, отличающийся тем, что главная передача выполнена разнесенной с установкой в колесе колесной передачи, тормозной диск установлен на фланце полуоси главной передачи, а тормозной механизм закреплен на кронштейнах, соединенных с картером главной передачи, при этом средний радиус диска определяют из соотношения:
rcp = (0,3-0,6)10-4mK, где тк - динамическая масса, приходящаяся на расчетное колесо, а площадь тормозной камеры определяют из соотношения:
S= (0.02-0,05) гк/Кр, где гк - динамический радиус колеса автомобиля;
кр . передаточное отношение колесного редуктора разнесенной главной передачи.
Фиг. 1
Дисковый тормозной механизм транспортного средства с независимой подвеской колес
Фиг. 2
Дисковый тормозной механизм транспортного средства с независимой подвеской колес
А. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕДМЕТА ИЗОБРЕТЕНИЯ:
Сог ласно международной патентной классификации (МПК)
В60Т1/06 (2006.01)
Б. ОБЛАСТЬ ПОИСКА:
Минимум просмотренной документации (система классификации и индексы МПК)
В60Т 1/00-1/10. В6Ж 17/00-17/356. 23/00-23/06. B60G 3/00-3/28, 7/00-7/04, 9/00, 2 1/00-21/073, 23/00, B60T 7/00-7/12, 13/00, 13/10-13/57, В61Н 1/00 3/00, 5/00, E16D 55/00-55/44, 65/00-65/38
Другая проверенная документация в той мере, в какой она включена в область поиска:
В. ДОКУМЕНТЫ, СЧИТАЮЩИЕСЯ РЕЛЕВАНТНЫМИ
Категория *
Ссылки на документы с указанием, где это возможно, релевантных частей
Относится к пункту №
D. Л Л
RU 2349474 С1 (ЛУЦЫК АЛЕКСАНДР ФЕДОРОВИЧ) 20.03.2009, с. 4. строки 5-40, фиг. 1
US 2002/0063010 Al (VINCENT MOR1N) 30.05.2002, параграфы [0034], [0044]. [0047] -[00561. фиг. 2-4, 5-10
US 2)08/0238185 Al (LOCKHEED MARTIN CORPORATION) 02.10.2008. параграфы [0023J - [0041]. фиг. 1-3
RU 2203812 C2 (ВОЕННЫЙ АВТОМОБИЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ) 10.05.2003, с. 3, левая кол., строка 32 - с. 5, правая кол., строка 23, фиг. I
последующие документы указаны в продолжении графы В
данные о патентах-аналогах указаны в приложении
* Особые категории ссылочных документов:
"А" документ, опредгляющий общий уровень техники
"Е" более ранний до <умент, но опубликованный на дачу подачи евразийской заявки или после нее
"О" документ, относящийся к устному раскрытию, экспонированию и т.д
"Р" док}мет. опубл скованный до даты подачи евразийской
заявки, но после даты испрашиваемого приоритет "D" документ, приведенный в евразийской заявке
"Т" более поздний документ, опубликованный после даты приоритета и приведенный для понимания изобретения
"X" документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету
поиска, порочащий новизну или изобретательский уровень,
взятый в отдельности "Y" документ, имеющий наиболее близкое отно
поиска, порочащий изобретательский уровень в сочетании с
другими документами той же категории
" &" документ, являющийся патентом-аналогом
"I." документ, приведенный в других целях
Дата действительного завершения патентного поиска:
16 ноября 2015 (16.11.2015)
Наименование и адрес Международного поискового органа: Федеральный институт промышленной собственности
РФ. 125993,Москва, Г-59. ГСП-3. Бережковская наб., 30-1. Факс: 243-33 37, телетайп: 1 14818 ПОДАЧА
Уполномоченное лицо : Телефон №(495) 531-6481
Л. Цобан
(19)