ФРИКЦИОННОЕ ИЗДЕЛИЕ Российский патент 2014 года по МПК F16D65/92 F16D69/02 

Заявляемое изобретение относится к машиностроению, а именно к фрикционным изделиям, содержащим армирующий металлический каркас, например колодкам дисковых тормозов автомобилей, фрикционным изделиям для различных машин и оборудования и т.д.

Аналогом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, содержащее металлический каркас и приформованный к нему полимерный композиционный фрикционный элемент, при этом поверхность металлического каркаса, противоположная поверхности, к которой приформован полимерный композиционный фрикционный элемент («тыльная» сторона каркаса), покрыта противошумной грунтовкой (мастикой), которая зафиксирована на поверхности металлического каркаса и образует так называемый «демпфер внешний» (см. МарКон. Стиль профессионалов. Каталог продукции. Ярославль, 2003 г., с.6; Искусство тишины. Журнал «За рулем», №04, 2005 г., с.179). Существенные признаки аналога - «металлический каркас, приформованный полимерный композиционный фрикционный элемент, поверхность каркаса, противоположная поверхности, к которой приформован полимерный композиционный фрикционный элемент, покрыта противошумной грунтовкой, зафиксированной на поверхности металлического каркаса» - совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является возможность быстрого выдавливания противошумной мастики из зон контакта каркаса колодки с рабочими элементами тормозного суппорта (поршнем, скобой и др.), в результате чего прекращается эффект подавления шума и вибраций при торможениях.

Другим аналогом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, содержащее металлический каркас и приформованный к нему полимерный композиционный фрикционный элемент, при этом на поверхности металлического каркаса, противоположной поверхности, к которой приформован полимерный композиционный фрикционный элемент, зафиксирована противошумная металлическая пластина (см. Shinox. Brake Noise Bulletin/ http://www.trelleborg.com/en/Automotive/Technology/Brake-Bulletin/, 21.01.2011 г.). Существенные признаки аналога - «металлический каркас, приформованный полимерный композиционный фрикционный элемент, зафиксирована противошумная металлическая пластина» - совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является отсутствие между металлической пластиной и поверхностью металлического каркаса демпфирующего слоя, поглощающего вибрации и звуковые волны. В результате не удается добиться достаточного противошумного эффекта.

Другим аналогом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, содержащее металлический каркас и приформованный к нему полимерный композиционный фрикционный элемент, при этом на поверхности металлического каркаса, противоположной поверхности, к которой приформован полимерный композиционный фрикционный элемент, зафиксирована противошумная металлическая пластина, у которой на поверхности, обращенной к поверхности металлического каркаса, зафиксирован полимерный демпфирующий слой (см. Hinox. Brake Noise Bulletin/ http://www.trelleborg.com/en/Automotive/Technology/Brake-Bulletin/, 21.01.2011 г.). Существенные признаки аналога - «металлический каркас, приформованный полимерный композиционный фрикционный элемент, зафиксирована противошумная металлическая пластина» - совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является сложность достаточно надежной фиксации противошумной пластины на поверхности металлического каркаса, для которой требуется наличие на поверхности каркаса специальных крепежных элементов и/или клеевых слоев, а также специальных операций по фиксации (например, развальцовки, склейки и т.д.).

Другим аналогом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, содержащее металлический каркас с отверстиями и приформованный к нему фрикционный элемент, снабженный выступами, размещенными внутри отверстий каркаса, при этом на поверхности металлического каркаса, противоположной поверхности, к которой приформован полимерный композиционный фрикционный элемент, размещена противошумная металлическая пластина, которая в отверстиях металлического каркаса зафиксирована отогнутыми элементами как к металлическому каркасу, так и к фрикционному элементу (к его выступам), при этом на поверхности металлической пластины, обращенной к поверхности металлического каркаса, зафиксирован полимерный демпфирующий слой (см. MST molded shim technology, www.nucap.com). Существенные признаки аналога - «металлический каркас с отверстиями, приформованный к нему фрикционный элемент, снабженный выступами, размещенными внутри отверстий каркаса, противошумная металлическая пластина зафиксирована к выступам фрикционного элемента» - совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является сложность изготовления противошумной пластины из-за фиксации на ее поверхности слоя полимерного демпфирующего материала, сложность одновременной фиксации имеющей полимерный слой металлической пластины и к металлическому каркасу в его отверстиях (выступами - «защелками»), и к выступам фрикционного элемента, а также недостаточная шумопоглощающая способность изделия из-за отсутствия фиксации демпфирующего слоя непосредственно на поверхности металлического каркаса изделия.

Прототипом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, содержащее металлический каркас с отверстиями, приформованный к нему фрикционный элемент, снабженный выступами, размещенными внутри отверстий металлического каркаса, полимерный демпфирующий слой и противошумную металлическую пластину с отогнутыми элементами, зафиксированными в отверстиях металлического каркаса к выступам фрикционного элемента, при этом полимерный демпфирующий слой зафиксирован на поверхности металлического каркаса, противоположной поверхности, к которой приформован фрикционный элемент, поверхность демпфирующего слоя, обращенная к противошумной металлической пластине, выполнена с выступами, а отогнутые элементы противошумной металлической пластины выполнены в виде бортов и зафиксированы в отверстиях металлического каркаса к выступам фрикционного элемента (см. патент RU 2483232, МПК F16D 65/092, 2013 г.).

Существенные признаки прототипа - «металлический каркас с отверстиями, приформованный фрикционный элемент с выступами, размещенными внутри отверстий металлического каркаса, полимерный демпфирующий слой, металлическая пластина с отогнутыми элементами, зафиксированными в отверстиях металлического каркаса к выступам фрикционного элемента, полимерный демпфирующий слой зафиксирован на поверхности металлического каркаса, противоположной поверхности, к которой приформован фрикционный элемент, поверхность демпфирующего слоя, обращенная к противошумной металлической пластине, выполнена с выступами, отогнутые элементы противошумной металлической пластины выполнены в виде бортов и зафиксированы в отверстиях металлического каркаса к выступам фрикционного элемента» - совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком прототипа является снижение шумопоглощающей способности изделия из-за отсутствия демпфирующего слоя на поверхности металлической пластины, обращенной к элементам тормозного суппорта. Обычно имеющийся на этой поверхности слой полимерного красителя не обладает необходимой демпфирующей способностью, а способствует только антикоррозионной защите металлической пластины и металлического каркаса.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение шумопоглощающей способности изделия за счет размещения на изделии дополнительного шумопоглощающего слоя переменной толщины.

Для достижения указанного технического результата во фрикционном изделии, содержащем металлический каркас с отверстиями, приформованный к нему фрикционный элемент, снабженный выступами, размещенными внутри отверстий металлического каркаса, противошумную металлическую пластину с отогнутыми элементами в виде бортов, зафиксированными в отверстиях металлического каркаса к выступам фрикционного элемента, полимерный демпфирующий слой, зафиксированный на поверхности металлического каркаса, противоположной поверхности, к которой приформован фрикционный элемент, при этом поверхность демпфирующего слоя, обращенная к металлической пластине, выполнена с выступами, на поверхности металлической пластины, противоположной поверхности металлической пластины, обращенной к металлическому каркасу, зафиксирован дополнительный полимерный демпфирующий слой, при этом поверхность дополнительного демпфирующего слоя, противоположная его поверхности, обращенной к металлической пластине, выполнена с выступами.

Существенные признаки заявляемого изобретения - «на поверхности металлической пластины, противоположной поверхности, обращенной к металлическому каркасу, зафиксирован дополнительный полимерный демпфирующий слой, при этом поверхность дополнительного демпфирующего слоя, противоположная его поверхности, обращенной к металлической пластине, выполнена с выступами» - являются отличительными от признаков прототипа.

На фиг.1 представлено фрикционное изделие, вид со стороны металлического каркаса. На фиг.2 представлено сечение А-А части фрикционного изделия (в зоне одного из отверстий в каркасе и соответствующего выступа фрикционного элемента).

Фрикционное изделие содержит металлический каркас 1, который может быть плоским или криволинейным (например, в виде части цилиндрической обечайки или более сложной формы). В каркасе выполнены отверстия 2 (одно или несколько). Отверстия могут быть круглой, овальной, прямоугольной или другой формы. К каркасу приформован фрикционный элемент 3, снабженный выступами 4, соответствующими по своему месторасположению отверстиям в каркасе. Количество выступов может равняться количеству отверстий в каркасе или быть меньшим. Форма выступов может повторять форму отверстий или отличаться от нее, при этом высота выступов может быть равна или меньше глубины отверстий. Фрикционный элемент может изготавливаться, например, из полимерного композиционного фрикционного материала, содержащего полимерную матрицу и дисперсные, в том числе волокнистые, наполнители. На «тыльной» поверхности каркаса (поверхность 5, противоположная поверхности 6, к которой приформован фрикционный элемент) размещен полимерный демпфирующий слой 7 (слой мастики, грунтовки и др.), зафиксированный (например, за счет адгезии, приклейкой и т.п.) на этой поверхности. Поверх демпфирующего слоя размещена противошумная металлическая пластина 8. Форма металлической пластины может соответствовать форме металлического каркаса или отличаться от нее. Поверхность 9 демпфирующего слоя, обращенная к противошумной металлической пластине, снабжена выступами. В противошумной металлической пластине выполнены отверстия с отбортовкой, то есть имеются отогнутые элементы 10 в виде бортов, которые размещены в отверстиях металлического каркаса и зафиксированы в выступах фрикционного элемента. Демпфирующий слой контактирует с металлической пластиной преимущественно в зонах выступов на демпфирующем слое. На поверхности 11 металлической пластины (поверхность, противоположная поверхности 12, обращенной к металлическому каркасу) размещен дополнительный полимерный демпфирующий слой 13 (слой мастики, грунтовки и др.), зафиксированный (например, за счет адгезии, приклейкой и т.п.) на этой поверхности. Поверхность 14 дополнительного демпфирующего слоя (поверхность, противоположная поверхности 15, обращенной к металлической пластине, снабжена выступами.

Конкретным примером заявляемого изобретения является колодка дискового тормоза автомобиля ВАЗ, содержащая плоский металлический каркас с отверстиями. К каркасу приформован фрикционный элемент, снабженный выступами, соответствующими отверстиям в каркасе. Элемент выполнен из полимерного фрикционного композита. В качестве полимерного демпфирующего слоя использована противошумная мастика (материал защитный противошумный марки AR 746 SKL). Толщина слоя мастики вне выступов ≈0,1 мм и ≈0,15 мм в зонах выступов демпфирующего слоя мастики. Противошумная пластина выполнена из жести толщиной ≈0,5 мм, высота отбортовки ≈3 мм. Дополнительный демпфирующий слой также выполнен из противошумной мастики с толщиной слоя вне выступов ≈0,1 мм и ≈0,15 мм в зонах выступов. Колодка может быть окрашена (за исключением рабочей поверхности фрикционного элемента), например, полимерным порошковым красителем.

Изготавливаться заявляемое фрикционное изделие может известными методами, например формованием, при этом на металлический каркас предварительно наносится демпфирующий слой. Далее в пресс-форму помещают формовочную полимерную композицию, металлический каркас с демпфирующим слоем и металлическую противошумную пластину и осуществляют формование и изготовление колодки известными методами с последующим нанесением дополнительного демпфирующего слоя. При этом выступы фрикционного элемента образуются в процессе формования за счет выдавливания в отверстия каркаса полимерной композиции. В результате металлический каркас приформовывается к фрикционному элементу, а отбортовка (борта отверстий) противошумной металлической пластины заформовывается в выступы фрикционного элемента.

Заявляемая конструкция колодки позволяет за счет двух демпфирующих слоев, разделенных металлической пластиной, эффективно гасить колебания металлического каркаса. Благодаря взаимодействию двух демпфирующих слоев колебания значительно ослабляются. В результате повышается шумопоглощающая способность изделия.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к тормозным фрикционным изделиям, эксплуатирующимся в тормозных и фрикционных узлах. Фрикционное изделие содержит металлический каркас с отверстиями. Приформованный к нему фрикционный элемент снабжен выступами, размещенными внутри отверстий. Полимерный демпфирующий слой и противошумная металлическая пластина с отогнутыми элементами зафиксированы в отверстиях металлического каркаса к выступам фрикционного элемента. На поверхности металлической пластины, противоположной ее поверхности, обращенной к металлическому каркасу, зафиксирован дополнительный полимерный демпфирующий слой. Поверхность дополнительного демпфирующего слоя, противоположная его поверхности, обращенной к металлической пластине, выполнена с выступами. Достигается повышение шумопоглощающей способности изделия. 2 ил.

Фрикционное изделие, содержащее металлический каркас с отверстиями, приформованный к нему фрикционный элемент, снабженный выступами, размещенными внутри отверстий, полимерный демпфирующий слой, зафиксированный на поверхности металлического каркаса, противоположной поверхности, к которой приформован фрикционный элемент, при этом поверхность демпфирующего слоя, обращенная к противошумной металлической пластине, выполнена с выступами, и противошумную металлическую пластину с отогнутыми элементами в виде бортов, зафиксированными в отверстиях металлического каркаса к выступам фрикционного элемента, отличающееся тем, что на поверхности металлической пластины, противоположной ее поверхности, обращенной к металлическому каркасу, зафиксирован дополнительный полимерный демпфирующий слой, при этом поверхность дополнительного демпфирующего слоя, противоположная его поверхности, обращенной к металлической пластине, выполнена с выступами.