КРЕПЛЕНИЕ ФРИКЦИОННЫХ НАКЛАДОК Российский патент 2003 года по МПК F16D69/04 

Изобретение относится к области машиностроения и, в частности, к креплению фрикционных накладок к опорным пластинам, которое можно использовать в транспортном средстве или в иных системах торможения машин, в механизмах сцепления либо других механизмах, в которых фрикционные накладки должны крепиться к опорной пластине, к диску или тормозной колодке.

Что касается настоящего описания, то оно в основном относится к креплению материала фрикционных накладок к опорным пластинам тормозных колодок для транспортных средств, в частности транспортных средств с тяжелым режимом работы, таких как автобусы, грузовые автомобили и трейлеры, которые из-за их веса и условий, в которой им приходится работать, должны иметь надежное крепление фрикционных накладок к тормозным колодкам, с тем чтобы избежать неудовлетворительного торможения и связанных с этим последствий. Изобретение также может быть применено к другим транспортным средствам, таким как легковые автомобили, мотоциклы, поезда, к оборудованию для работы в условиях бездорожья, оборудованию для перемещения грунта, к элеваторам и к тормозным системам самолетов, к механизмам сцепления, а также применимо и в других машинах, где могут потребоваться механизмы сцепления или торможения.

Из патента США 2541978, кл. F 16 D 69/04, опубл. 20.02.1951 известно крепление между материалом фрикционной накладки и опорной пластиной, в котором накладка прикреплена к опорной пластине посредством заклинивающих элементов, съемно прикрепленных к опорной пластине с помощью средств крепления и взаимодействующих с взаимосвязанными с ними углублениями сопрягающейся конфигурации в накладке таким образом, чтобы предотвратить отделение накладки от опорной пластины, при этом углубления выполнены в поверхности накладки, примыкающей к опорной пластине, и заканчиваются около другой поверхности накладки. Такое крепление между фрикционными накладками и опорными пластинами, например между тормозными накладками и опорными пластинами тормозных колодок, предполагает использование заклепок, соединяющих накладки с опорными пластинами. Головки заклепок с той стороны крепления, где находится накладка, заходят в заглубленные отверстия, при этом они сохраняют крепление до тех пор, пока накладки не износятся до такой степени, что головки заклепок и взаимодействующая с накладками поверхность торможения, например поверхность тормозного барабана или тормозного диска, не станут достаточно близки, чтобы потребовалась замена фрикционных накладок. Хорошо известна проблема, связанная с таким креплением и заключающаяся в том, что в углублениях для заклепок постепенно накапливаются песчинки, которые в результате трения накладок о взаимодействующую с ними поверхность торможения приводят к появлению задиров или других повреждений поверхности торможения, что приводит к необходимости проведения периодического технического обслуживания для ремонта повреждения тормозного барабана или диска. Кроме того, для надежного крепления накладок к опорным пластинам (пластинам основания) часто требуется специальное оборудование, а также может потребоваться значительное количество заклепок, что добавляет как материальные затраты, так и затраты труда при изготовлении и техническом обслуживании тормозов, сцеплений или эквивалентных компонентов.

Также известно альтернативное крепление, при котором используется непосредственное приклеивание накладок к опорным пластинам без необходимости применения заклепок, при этом используют горячие или холодные связующие агенты, которые вследствие достижений в области технологии связующих агентов в большинстве случаев обеспечивают надежное крепление. Однако при некоторых тяжелых режимах работы, например в случае тормозных систем для грузовиков, трейлеров, а особенно автобусов, когда весьма важен фактор безопасности, возникают проблемы, касающиеся отделения фрикционных накладок (тормозных накладок) от опорных пластин (основания), и хотя нарушения работы тормозов вследствие такого отделения происходят весьма редко, часть водителей грузовых машин и автобусов проявляет беспокойство по поводу использования приклеенных тормозных накладок в некоторых тяжелых условиях эксплуатации. Вероятно основной причиной нарушения работы тормозов, в которых используется технология склеивания, заключается в том, что когда тормозная накладка становится изношенной, а в результате этого и тонкой, тепло, создаваемое при сильном торможении, быстрее подводится к поверхности раздела между накладкой и опорной пластиной, при этом холодный или горячий склеивающий агент может подвергнуться неблагоприятному воздействию в такой степени, что сцепление нарушается и накладка отделяется от опорной пластины.

Делались попытки создать такое крепление между фрикционной накладкой и опорной пластиной, при котором накладку прижимают к опорной пластине посредством одного или более зажимных элементов, прикрепленных к опорной пластине и взаимодействующих с одной или более связанными с ними канавками в накладке таким образом, чтобы предотвратить отделение накладки от опорной пластины. Одно из таких креплений раскрыто в австралийском патенте 149358, озаглавленного "Усовершенствования, выполненные в механизме сцепления или торможения, либо касающиеся его" на имя Amundsen. Однако такие предложения предполагают использование заклинивающих элементов, которые полностью проходят через опорную пластину, причем с выполнением в накладке взаимосвязанных с ними канавок, что приводит к возможности перемещения накладки в поперечном направлении или даже ее сход с опорной пластины при определенных условиях.

Поэтому технической задачей настоящего изобретения является создание крепления между фрикционной накладкой и опорной пластиной, которое исключает или по меньшей мере сводит к минимуму вышеупомянутые проблемы, связанные с известными заклепочными, клеевыми креплениями или креплениями, состоящими из клина и канавки, и, в частности, в последнем упомянутом креплении позволяет исключить или по меньшей мере свести к минимуму любую возможность значительного относительного поперечного перемещения между накладкой и опорной пластиной.

Данная техническая задача решается за счет того, что в креплении между материалом фрикционной накладки и опорной пластиной, в котором накладка прикреплена к опорной пластине посредством заклинивающих элементов, съемно прикрепленных к опорной пластине с помощью средств крепления и взаимодействующих с взаимосвязанными с ними углублениями сопрягающейся конфигурации в накладке таким образом, чтобы предотвратить отделение накладки от опорной пластины, при этом углубления выполнены в поверхности накладки, примыкающей к опорной пластине, и заканчиваются около другой поверхности накладки, согласно изобретению по меньшей мере два углубления проходят от противоположных краев накладки и частично через накладку, так что внутренние концы углублений образуют упоры, с которыми соприкасаются взаимосвязанные с ними заклинивающие элементы, в результате чего в любом случае относительное движение в любом направлении между накладкой и опорной пластиной будет отсутствовать или будет иметь ограниченную величину.

Предпочтительно некоторые из периферийных кромок заклинивающего элемента выполнены так, что они имеют клинообразную форму, а кромкам взаимосвязанных с ними углублений придана соответствующая форма, в результате чего создается поверхность контакта, имеющая большее поперечное сечение, что приводит к удержанию накладки, превосходящему обычные способы крепления, и, кроме того, вследствие различия коэффициентов расширения материала заклинивающего элемента и материала фрикционной накладки, с повышением температуры, при которой работает крепление, повышается степень зажима между заклинивающим элементом и фрикционной накладкой и плотность притягивания фрикционной накладки к опорной пластине.

Также предпочтительно по меньшей мере один из упомянутых заклинивающих элементов удлинен и заходит в соответствующую удлиненную канавку, при этом они лишь частично проходят через поверхность раздела между опорной пластиной и фрикционной накладкой с одной ее стороны и выходят через эту сторону, а по меньшей мере другой из упомянутых заклинивающих элементов и взаимосвязанная с ним канавка также лишь частично проходят через поверхность раздела с другой ее стороны и выходят через эту сторону.

Заклинивающие элементы могут быть прикреплены к опорной пластине винтами, болтами или заклепками, проходящими через отверстия в опорной пластине и в заклинивающем элементе.

Кроме того, заклинивающие элементы могут быть также связаны или приклеены внутри соответствующих углублений.

Предпочтительно заклинивающие элементы формуют в материале накладки в течение формовки конфигурации материала накладки.

Предпочтительно между материалом накладки и опорной пластиной имеется также связующий агент.

Далее будет описан предпочтительный вариант осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 - частично разнесенный вид в перспективе снизу обычной тормозной колодки, включающей вариант осуществления конструкции согласно настоящему изобретению;
фиг. 2 - вид в плане сверху заклинивающего элемента, используемого в предпочтительном варианте выполнения конструкции на фиг.1;
фиг.3 - торцевой вид заклинивающего элемента на фиг.2;
фиг.4 - вид в перспективе сверху заклинивающего элемента на фиг.2;
фиг.5 - вид в перспективе снизу заклинивающего элемента на фиг.2.

Предпочтительный вариант осуществления изобретения относится к тормозной колодке для транспортного средства, при этом колодка имеет дугообразную конфигурацию для взаимодействия с внутренней тормозной поверхностью цилиндрического тормозного барабана.

В предпочтительном варианте выполнения конструкции тормозная колодка, обозначенная позицией 10, содержит дугообразное, удлиненное основание 11, на которое налагают, причем в данном случае пару, дугообразные отрезки 12 тормозных накладок. Внутренняя по радиусу сторона тормозной колодки 11 несет на себе пару перемычек 14, проходящих по длине и за концы основания, и отстоящих друг от друга, причем с обеспечением их параллельности, при этом на каждом их конце также имеется сквозное отверстие 15 для крепления к исполнительным механизмам тормоза, как это обычно делается для тормозных систем транспортных средств. При этом описанная тормозная колодка представляет собой обычную колодку, к которой в прошлом отрезки тормозных накладок крепились заклепками или приклеивались на ее основание, что было показано ранее.

Согласно этому предпочтительному варианту выполнения изобретения можно обойтись без использования большого количества заклепок для непосредственного крепления соответствующих отрезков 12 тормозных накладок к тормозной колодке и вместо них использовать удлиненные заклинивающие элементы 16, штампованные, прессованные, в форме валиков или в ином случае отформованные из плоского металлического листа. В данном примере для каждого отрезка накладки обеспечивается шесть таких элементов (по три с каждой боковой стороны), при этом их крепят с использованием одного самонарезающего винта 17 для каждого заклинивающего элемента в отличие от патента Amundsen, согласно которому требуются два болта. Кроме того, в отличие от патента Amundsen заклинивающие элементы лишь частично проходят по ширине основания и при работе заклинивающие элементы взаимодействуют со связанными с ними канавками 18, соответственно частично образованными по внутренней стороне соответствующих отрезков накладки. В этом предпочтительном варианте выполнения конструкции заклинивающие элементы 16 имеют клинообразную конфигурацию с сужением в направлении внутрь к основанию 11, а канавкам 18 придана сопрягающая с ними конфигурация, с тем чтобы фактически препятствовать отделению отрезков накладки от основания. Отрезки накладки, установленные с помощью заклинивающих элементов, размещают на основании в определенном положении, после чего самонарезающие винты 17 вставляют через отверстия 19 в основании 11 для резьбового зацепления с соответствующими отверстиями 20 в заклинивающих элементах, причем отверстия для захождения самонарезающих винтов могут быть прошиты или образованы любым иным способом. Как вариант, отверстия 20 могут представлять собой отверстия с резьбовой нарезкой, образованные в сплошных заклинивающих элементах, а самонарезающие винты заменены болтами. В данном предпочтительном варианте выполнения конструкции, как показано выше, заклинивающим элементам придана клинообразная форма, то есть их периферии 16а сообщен наклон, угол которого обычно составляет около 45^o, при этом периферии взаимосвязанных с ними углублений имеют соответствующий наклон, результатом чего является получение площади контакта с большим поперечным сечением, что приводит к превосходному удержанию накладки по сравнению с обычными способами крепления, и, кроме того, вследствие различия коэффициентов расширения металла заклинивающего элемента и материала отрезков тормозной накладки, с повышением температуры, при которой работает тормозная система, повышается степень прижима заклинивающих элементов и отрезков накладки, и увеличивается плотность, с которой отрезки накладки притягиваются к тормозной колодке. Такой эффект невозможен в случае Т-образных заклинивающих элементов в патенте Amundsen, и, кроме того, есть вероятность поломки под действием давления относительно тонких фланцев, образующих Т-образные канавки внутри накладок в патенте Amundsen. Далее в случае этого предпочтительного варианта выполнения конструкции основание 11 может представлять собой обычное основание, имеющее два отстоящих друг от друга в поперечном направлении отверстия 19, в которые обычно заходят заклепки, однако при проведении испытаний существующих тормозных систем с использованием настоящего изобретения было установлено, что требуется только один крепежный винт 17, следовательно, в дополнительном отверстии нет необходимости. В случае оснований, специально изготовленных для настоящего изобретения, дополнительные отверстия 19 не потребуются. Расчеты показывают, что площадь взаимодействующих поверхностей заклинивающих элементов 16 и канавок 18 будет значительно выше площади, обеспечиваемой обычным количеством заклепок, используемым при обычном креплении отрезков накладок. Оптимальное количество заклинивающих элементов и средств их крепления, таких как самонарезающие винты 17 или болты, в конечном счете будет определяться видом применения, физическими характеристиками фрикционной накладки и прочностью крепежного средства на срез.

В настоящем изобретении обеспечивается сопротивление отрезков накладок поперечному перемещению, когда предполагается использование канавок, лишь частично образуемых по внутренней стороне соответствующих отрезков накладок с одной и с другой стороны, при этом заклинивающие элементы вставляют с обеих сторон, причем помимо предотвращения перемещения отрезков накладок по длине основания также будет предотвращено их перемещение поперечно основанию.

Кроме того, крепление между отрезками 12 накладки и основанием может быть усилено за счет нанесения связующего агента (горячего или холодного) на поверхности раздела между отрезками накладки и основанием.

В данном варианте осуществления изобретения концам заклинивающих элементов 16 придают полукруглую форму для сопряжения с полукруглыми внутренними концами связанных с ними канавок 18, которые могут быть получены клинообразным круговым фрезерным инструментом, и это является наиболее удобным способом формирования клинообразных канавок 18. Как вариант внутренние концы заклинивающих элементов и взаимосвязанных с ними канавок могут быть просто квадратными, как и их наружные концы. В случае сплошных заклинивающих элементов они могут быть отштампованы, например, из латуни, обладающей высокой прочностью на растяжение, хотя еще в одном альтернативном варианте осуществления изобретения большая часть длины заклинивающих элементов может быть отрезана от куска, обычно формируемого экструзией, с тем чтобы образовать прямоугольные заклинивающие элементы, но если для них требуются полукруглые концы, они могут быть образованы отдельно формируемыми пластиковыми частями.

Длина заклинивающих элементов 16 и взаимосвязанных с ними канавок 18, проходящих в поперечном направлении с каждой стороны тормозной колодки, может изменяться с любой стороны тормозной колодки, причем таким образом, что заклинивающий элемент и канавка, находящиеся на одной стороне, могут перекрывать смежные заклинивающий элемент и канавку, находящиеся на другой стороне, тем самым усиливая стойкость накладки к ее отделению по длине основания.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и предназначено для крепления фрикционных накладок к опорным пластинам в механизмах с фрикционным взаимодействием. Сущность изобретения: фрикционную накладку (12) крепят к тормозной колодке (11) посредством большого количества шпоночных элементов (16), прикрепленных винтами (17) к тормозной колодке (11) и взаимодействующих с большим количеством взаимосвязанных с ними канавок (18) в накладке (12) таким образом, чтобы предотвратить отделение накладки (12) от тормозной колодки (11). Шпоночные элементы (16) удерживаются внутри взаимосвязанных с ними канавок (18) так, что будет иметь место ограниченная величина относительного движения между накладкой (12) и тормозной колодкой (11) в любом направлении или такого движения вообще не будет. Техническим результатом является повышение надежности фрикционного механизма и увеличение срока его работы. 6 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Крепление между материалом фрикционной накладки и опорной пластиной, в котором накладка прикреплена к опорной пластине посредством заклинивающих элементов, съемно прикрепленных к опорной пластине с помощью средств крепления и взаимодействующих с взаимосвязанными с ними углублениями сопрягающейся конфигурации в накладке таким образом, чтобы предотвратить отделение накладки от опорной пластины, при этом углубления выполнены в поверхности накладки, примыкающей к опорной пластине, и заканчиваются около другой поверхности накладки, отличающееся тем, что по меньшей мере два углубления проходят от противоположных краев накладки и частично через накладку, так что внутренние концы углублений образуют упоры, с которыми соприкасаются взаимосвязанные с ними заклинивающие элементы, в результате чего в любом случае относительное движение в любом направлении между накладкой и опорной пластиной будет отсутствовать или будет иметь ограниченную величину. 2. Крепление по п. 1, отличающееся тем, что некоторые из периферийных кромок заклинивающего элемента выполнены так, что они имеют клинообразную форму, а кромкам взаимосвязанных с ними углублений придана соответствующая форма, в результате чего создается поверхность контакта, имеющая большее поперечное сечение, что приводит к удержанию накладки, превосходящему обычные способы крепления, и, кроме того, вследствие различия коэффициентов расширения материала заклинивающего элемента и материала фрикционной накладки, с повышением температуры, при которой работает крепление, повышается степень зажима между заклинивающим элементом и фрикционной накладкой и плотность притягивания фрикционной накладки к опорной пластине. 3. Крепление по п. 1 или 2, отличающееся тем, что по меньшей мере один из упомянутых заклинивающих элементов удлинен и заходит в соответствующую удлиненную канавку, при этом они лишь частично проходят через поверхность раздела между опорной пластиной и фрикционной накладкой с одной ее стороны и выходят через эту сторону, а по меньшей мере другой из упомянутых заклинивающих элементов и взаимосвязанная с ним канавка также лишь частично проходят через поверхность раздела с другой ее стороны и выходят через эту сторону. 4. Крепление по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что заклинивающие элементы прикреплены к опорной пластине винтами, болтами или заклепками, проходящими через отверстия в опорной пластине и в заклинивающем элементе. 5. Крепление по п. 4, отличающееся тем, что заклинивающие элементы также связаны или приклеены внутри соответствующих углублений. 6. Крепление по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что заклинивающие элементы формуют в материале накладки в течение формовки конфигурации материала накладки. 7. Крепление по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что между материалом накладки и опорной пластиной имеется также связующий агент.