Патент на изобретение №2163987
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ПОРШЕНЬ ДИСКОВОГО ТОРМОЗА, ИЗГОТОВЛЕННЫЙ ВЫТЯЖКОЙ
(57) Реферат: Поршень предназначен для дисковых тормозов автомобилей. Поршень имеет внешнюю цилиндрическую стенку 1, в которой выполнена канавка 2. Внутреннее пространство поршня образовано совокупностью нескольких поверхностей: цилиндрической поверхностью 3, которая прилегает к торцу 4 и перекрывает по осевой линии поршня уровень расположения канавки 2, цилиндрической поверхностью 5, прилегающей ко дну 6. Цилиндрические поверхности 3 и 5 имеют разный диаметр: диаметр поверхности 3, прилегающей к открытому торцу, меньше диаметра цилиндрической поверхности 5, прилегающей ко дну. Требование, которое предъявляется к их соотношению, – обеспечение такой толщины (а) стенки поршня на уровне канавки 2, которая обеспечит прочность в этой области не меньшую, чем в области на уровне второй цилиндрической поверхности с толщиной стенок (b), а также достаточную по условию контактной прочности толщину стенки (с) на уровне торца. Увеличение толщины стенок части поршня, в которой расположена канавка, позволяет выбрать величину (а) такой, при которой эта область будет устойчива к рабочим осевым нагрузкам, не увеличивая при этом величину (b) сверх значения, обеспечивающего устойчивость к рабочим осевым нагрузкам остальной части стенок поршня. Их соединение обеспечивает конусообразная поверхность 7 с закругленными краями, обеспечивающими плавное соединение конусообразной поверхности с цилиндрическими 3 и 5 поршнями. Технический результат – повышение прочности. 4 з.п.ф-лы. 3 ил. Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности к конструкциям поршней, изготавливаемых вытяжкой, и предназначенных для использования в дисковых тормозах. Конструкции поршней дисковых тормозов должны удовлетворять нескольким достаточно противоречащим друг другу условиям: они должны быть легкими, чтобы обладать малой инерционностью, прочными настолько, чтобы даже при значительных нагрузках на дно поршня отсутствовала деформация его стенок в радиальном направлении. Невыполнение последнего условия может привести к тому, что поршень при движении внутри цилиндра застрянет в нем. Также необходимо выполнение еще одного условия – толщина стенок поршня должна быть достаточной для передачи тормозного усилия на тормозную колодку. Обычно поршень имеет стаканообразную форму, на его внешней боковой поверхности выполнена канавка. Такая конструкция описана в заявке WO 9514869. Самые критичные к деформациям области поршня – области, в которых произведено инструментальное утоньшение стенок. В известном решении этих областей две: область расположения канавки и внутренняя область расположения пружины. Требования к прочности в этих областях определяют толщину боковых стенок. Известно решение WO 9112445, которое позволяет выполнять стенки поршня, сформированного вытяжкой, небольшой толщины. Поршень выполнен в виде полого изделия, открытого с торцевой стороны, наружная стенка выполнена цилиндрической и снабжена канавкой для закрепления защитной манжеты и/или уплотнителя, а внутреннее пространство сформировано совокупностью поверхностей, две из которых выполнены цилиндрическими, причем одна из них прилегает к торцу, а другая прилегает ко дну. Толщина его стенок небольшая, поэтому он обладает сравнительно незначительной инерционностью. Проблема уменьшения деформации решена за счет укрепления части поршня наиболее критичной по отношению к ней. Для этого та часть поршня, в которой выполнена канавка, вогнута в его внутреннее пространство. Такой конструктивный прием обеспечил равную толщину стенок как на уровне канавки, так и на оставшейся части стенок. Но предусмотренная конструкцией толщина стенок обеспечивает небольшую площадь соприкосновения с поверхностью тормозной колодки. Также следует иметь в виду, что прочность поршня на уровне канавки связана с толщиной стенок остальной части поршня. Задачей, решаемой изобретением, является создание конструкции поршня, обладающего малым весом с достаточной площадью взаимодействия с поверхностью тормозной колодки без ухудшения его прочностных свойств. В соответствии с первым пунктом формулы поставленная задача решена за счет того, что, как и известный, предлагаемый поршень, полученный вытяжкой в виде полого изделия, открыт с торцевой стороны, его наружная стенка выполнена цилиндрической и снабжена канавкой для закрепления защитной манжеты и/или уплотнителя, а внутреннее пространство сформировано совокупностью поверхностей, две из которых выполнены цилиндрическими, причем первая из них прилегает к торцу, а вторая – ко дну. В отличие от известного в предлагаемом решении первая цилиндрическая поверхность перекрывает вдоль осевого направления поршня уровень расположения канавки, а толщина стенки поршня на уровне торца превышает толщину стенки поршня на уровне второй цилиндрической поверхности с выполнением условия достижения прочности стенки области, содержащей канавку по крайней мере не меньшей, чем на уровне второй цилиндрической поверхности. В соответствии с пунктом 2 предложено дно выполнять вогнутым во внутреннее пространство поршня с толщиной, увеличивающейся по радиусу к центру, обеспечивающей выравнивание его прочности в радиальном направлении. В пункте 3 изобретения предложено использовать для увеличения прочности вогнутого дна его рельефную формовку в виде рифтов в радиальном направлении. При этом образуются впадины на одной стороне дна и соответствующие им выпуклости на другой стороне. В пункте 4 изобретения предложено часть дна, ограниченную двумя концентрическими окружностями, имеющими центр, совпадающий с центром дна, выполнить вогнутой во внутреннее пространство поршня. Этот прием также приводит к увеличению прочности дна. В соответствии с пунктом 5 предлагается внутренние цилиндрические поверхности соединить посредством конусообразной поверхности с закругленными краями, обеспечивающими плавное соединение конусообразной поверхности с цилиндрическими. Плавное соединение используется для предотвращения образования зон, критичных к деформациям. Изобретение поясняется чертежами, где представлен вид поршня с различными формами дна: на фиг. 1 – дно поршня выполнено вогнутым во внутреннее пространство поршня; на фиг. 2 – дно поршня снабжено рифтами, дополнительно дан вид поршня снизу; на фиг. 3 показан вариант выполнения поршня, в котором часть дна вогнута во внутреннее пространство поршня. Предлагаемый поршень (фиг. 1) имеет внешнюю цилиндрическую стенку 1, в которой выполнена канавка 2. Внутреннее пространство поршня образовано совокупностью нескольких поверхностей: цилиндрической поверхностью 3, которая прилегает к торцу 4 и перекрывает по осевой линии поршня уровень расположения канавки 2, цилиндрической поверхностью 5, прилегающей ко дну 6. Цилиндрические поверхности 3 и 5 имеют разный диаметр: диаметр поверхности 3, прилегающей к открытому торцу, меньше диаметра цилиндрической поверхности 5, прилегающей ко дну. Требование, которое предъявляется к их соотношению – обеспечение такой толщины (а) стенки поршня на уровне канавки 2, которая обеспечит прочность в области, в которой выполнена канавка, не меньшую, чем в области на уровне второй цилиндрической поверхности с толщиной стенок (b), а также достаточную по условию контактной прочности толщину стенки (с) на уровне торца. Увеличение толщины стенок области поршня, в которой расположена канавка, позволяет выбрать величину (а) такой, при которой эта область будет устойчива к рабочим осевым нагрузкам, не увеличивая при этом величину (b) сверх значения, обеспечивающего устойчивость к рабочим осевым нагрузкам остальной части стенок поршня. Их соединение обеспечивает конусообразная поверхность 7 с закругленными краями, обеспечивающими плавное соединение конусообразной поверхности с цилиндрическими 3 и 5. На фиг. 1 показан вариант выполнения поршня, дно которого выполнено вогнутым во внутреннее пространство. Толщина дна 6 увеличивается в направлении по радиусу к центру, так как известно, что при гидравлическом усилии, действующем на дно поршня, напряжения и деформации в дне распределяются неравномерно. Наибольшие напряжения испытывает центральная часть дна. Увеличение толщины дна в направлении к центру позволяет увеличить прочность на участке, испытывающем наибольшие напряжения. Для дальнейшего увеличения прочности дна 6 в нем выполнена рельефная формовка в виде рифтов 8 (фиг.2) в радиальном направлении. Для целей увеличения прочности не имеет значения, на какой стороне дна – наружной или внутренней выполнены углубления рифтов, а на какой стороне выполнены впадины. Прочность дна может быть увеличена также за счет выполнения иного вида рельефной формовки (фиг. 3): часть 9 дна, ограниченная двумя концентрическими окружностями с центром, совпадающим с центром дна, выполнена вогнутой во внутреннее пространство поршня. Заявляемый поршень может быть изготовлен по различным технологиям, но наиболее эффективным является путь, при котором поршень изготавливается вытяжкой, затем вытяжкой с утонением стенки. Поскольку деформация материала поршня при вытяжке и вытяжке с утонением приводит к упрочнению стенок, то получается легкий поршень с равнопрочными стенками, который выдерживает рабочее давление в 160 бар при следующих толщинах стенок: а = 1,9 мм; b =2,25 мм; с = 3,9 мм. Формула изобретения
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
