Фрикционный элемент Советский патент 1992 года по МПК F16D69/02 F16D65/10 F16D13/64 

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в тормозных устройствах транспортных средств, в частности легковых автомобилей, дисках сцепления, а также в опорных конструкциях, например, подпятниках, корпусах подшипников и т.п.

Известны конструкции фрикционных элементов, в матричном теле которых перпендикулярно трущейся поверхности равномерно размещены пластины, образующие каркас, при этом вследствие того, то один торец каждой пластины расположен на трущейся поверхности формируются ячейки, открытые со стороны указанной поверхности.

Недостатками данных конструкций являются низкие эксплуатационные качества вследствие того, что элементы каркаса совместно с матричным материалом образуют плоскую рабочую поверхность, которая не способствует плавности хода в парах трения, контактной жесткости, снижению температуры в зоне трения сопряженных деталей, прирабатываемое™ и сокращению ее длительности и т.д. Кроме того, вследствие того, что объемная доля каркаса по отношению к объему всего изделия незначительна, не решается вопрос уменьшения массы фрикционного элемента с вытекающими отсюда последствиями. В результате снижается надежность и долговечность работы машин и оборудования.

Цель изобретения - улучшение эксплуатационных качеств путем увеличения несущей способности.

Поставленная цель достигается тем, что во фрикционном элементе, содержащем матрицу и каркас с открытыми с© стороны его рабочей поверхности ячейками, рабочая поверхность фрикционного элемента выполнена в виде ячеистой поверхности, ячейки которой ограничены торцевыми поверхностями стенок ячеек каркаса с образованием регулярного микрорельефа.

Предпочтительно выполнение каркаса фрикционного элемента в виде сотовой конструкции.

На фиг. 1 представлен фрагмент фрикционного элемента в сечении; на фиг. 2 - каркас сотовой конструкции; на фиг. 3 - фрагмент фрикционного элемента, вид

СО

с

1 1

ел

VJ

о

сверху; на фиг. 4 - фрагмент фрикционного элемента, демонстрирующий наличие микрорельефа на фрикционной поверхности.

Фрикционный Элемент, например тормозной барабан с его ступичной опорной частью, представляет конструкцию, включающую цилиндрический каркас 1, заполненный теплоотводящим матричным материалом 2. Предпочтительная конструкция, в которой каркас 1 выполнен в виде сот (см. фиг. 2).

Каркас 1 выполнен из фрикционного материала,-имеющего прочность, тепло-износостойкость выше, чем у теплоотводящего матричного материала, имеющего малую плотность, например, соответственно из стали 12X18Н1 ОТ и жаропрочного алюминиевого сплава АК4 для фрикционного элемента или алюминиевого сплава Д16 для опорного элемента, или же соответственно из сплавов на основе Mo, W и меди для тяжелонагруженных узлов.

Каркас 1 может иметь покрытие 3, выполненное из материала, обладающего хорошей теплопроводностью и совместимого с материалом каркаса и теплоотводящим матричным материалом.

Например, для каркаса на основе железа и матрицы на основе алюминия в качестве покрытия целесообразно использовать медь. Каркас 1 выполнен с высотой стенок, соизмеримой с толщиной матрицы 2, и установлен таким образом, что после заполнения теплоогводящим материалом его открытие ячейки располагаются на рабочей поверхности 4, которую подверг ют обработке для придания ей окончательной формы, размеров и шероховатости (равновесной). В результате рабочая поверхность 4 предлагаемого элемента принимает вид поверхности с регулярным микрорельефом, ячейки 5 которой ограничены торцевыми поверхностями стенок ячеек каркаса 1.

Таким образом каркасом 1 формируется прерывистая фрикционная поверхность элемента. Причем площадькаркаса по отношению ко всей рабочей поверхности составляет от 3 до 70%, что соответствует фактической площади контакта поверхностей. Предпочтительно указанные элементы изготавливать в виде армированных отливок. Но возможно формообразование их путем спекания или напыления.

Возможны также варианты конструкции, в которых каркас 1 может быть покрыт упрочняющим покрытием, например нитридами титана, а теплоотводящий матричный материал 2 самозалечивающимся, в частности алюминиевый сплав АК-4 фтористым натрием и криолитом.

Кроме перечисленного, на фиг. 1 пока заны стрелки, подходящие к рабочей поверхности фрикционного элемента и условно показывающие действующие на элемент силы, а на фиг. 4 - глубина ячэйки h.

Конструкция фрикционного элемента определяется условиями его эксплуатации в соответствии с чем выбираются размеры ячеек и толщина стенок каркаса.

Работает фрикционный элемент следующим образом.

На рабочую поверхность 4 элемента действует нормальная сила, соответствующая прижимному усилию тормозной колодки (на чертежах не показано) к поверхности трения тормоза или усилию запрессовки, например корпуса подшипника. Контакт двух поверхностей происходит по наиболее выступающим частям. В заявляемом элементе таким частями являются торцевые поверхности стенок ячеек каркаса 1, выполненного из фрикционного материала. При торможении на рабочей поверхности 4 генерируется тепло, которое через теплоотводящий материал 2 отводится от каркаса 1 через покрытие 3, имеющее высокую теплопроводность и хорошую совместимость и теплоотводящим материалом 2. Покрытие 3 исключает тепловой барьер между каркасом

1 и теплогтводящим материалом 2.

Вследствие чего тепло отводится от каркаса 1 и распределяется по объему изделия. Дискретность и регулярность расположения торцевых поверхностей стенок ячеек

каркаса 1 на рабочей поверхности, интенсивное охлаждение их теплоотводящим материалом 2, позволяют снизить температуру поверхности трения и стабилизировать температурное поле, что в целом способствует

повышению срока службы изделия. При этом обеспечивается оптимальная несущая способность элемента и повышается его работоспособность.

В опорных конструкциях тепло отводится аналогичным образом. При этом вследствие наличия регуляризованного микрорельефа на рабочей поверхности повышается натяг, гидроплотность, маслоем- кость Р т.п. соединения, что также

способствует повышению долговечности изделия.

Формула изобретения 1. Фрикционный элемент, содержащий матрицу и каркас с открытыми со стороны

его рабочей поверхности ячейками, имеющими стенки с высотой, соизмеримой с толщиной матрицы, отличающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных качеств путем увеличения несущей способнрсти, рабочая поверхность фрикционного

элемента выполнена в виде ячеистой поверхности, ячейки которой ограничены торцевыми поверхностями стенок ячеек каркаса с образованием регулярного микрорельефа.

2. Элемент по п. 1,отличающийся тем, что каркас выполнен в виде сотовой конструкции.

Использование: в тормозных устройствах транспортных средств, в дисках сцепления, а также, в опорных конструкциях, например, в подпятниках, корпусах подшипников. Сущность изобретения: фрикционный элемент содержит матрицу и каркас с открытыми со стороны его рабочей поверхности ячейками. Рабочая поверхность элемента выполнена с ячейками, ограниченными торцевыми поверхностями стенок ячеек каркаса с образованием регулярного микрорельефа. Каркас может быть выполнен в виде сотовой конструкции. 1 з.п. ф-лы. 4 ил.

Фиг. /

Фиг. 2

.4