Результат интеллектуальной деятельности: ФРИКЦИОННОЕ ИЗДЕЛИЕ

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, с.6; Искусство тишины. - Журнал «За рулем», 2005, №04, 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.).

Прототипом 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 прототипа «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 прототипа 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.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение шумопоглощающей способности изделия за счет оптимального размещения шумопоглощающего слоя, упрощение фиксации противошумной пластины и уменьшение сложности изготовления противошумной пластины.

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, полимерный демпфирующий слой и противошумную металлическую пластину 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, а отогнутые элементы противошумной металлической пластины выполнены в виде кольцевых бортов и зафиксированы в отверстиях металлического каркаса к выступам фрикционного элемента без фиксации к металлическому каркасу, при этом диаметры отверстий кольцевых бортов выбраны из соотношения , где d - диаметр отверстия кольцевого борта; D - диаметр соответствующего данному борту отверстия в металлическом каркасе.

Существенные признаки заявляемого изобретения «полимерный демпфирующий слой зафиксирован на поверхности металлического каркаса, противоположной поверхности, к которой приформован фрикционный элемент, отогнутые элементы противошумной металлической пластины выполнены в виде бортов и зафиксированы в отверстиях металлического каркаса к выступам фрикционного элемента без фиксации к металлическому каркасу, при этом диаметры отверстий кольцевых бортов выбраны из соотношения , где d - диаметр отверстия кольцевого борта; D - диаметр соответствующего данному борту отверстия в металлическом каркасе» 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). На фиг.3 представлена металлическая противошумная пластина.

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) круглой формы с диаметром D. 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 композита, 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. Пластина может быть зафиксирована к демпфирующему слою за счет адгезии к материалу (мастике, грунтовке и т.д.). В противошумной металлической пластине выполнены отверстия круглой формы с диаметром d и с отбортовкой, то есть имеются отогнутые элементы 10 в виде бортов, которые размещены в отверстиях металлического каркаса и зафиксированы в выступах фрикционного элемента. Противошумная металлическая пластина не зафиксирована к металлическому каркасу (отбортовка не выполняет функцию «защелок»). Диаметры отверстий в каркасе и в противошумной пластине соответствуют соотношению , где d - диаметр отверстия в пластине (отверстия кольцевого борта); D - диаметр соответствующего отверстия в металлическом каркасе.

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 0,1 мм÷0,15 мм. Противошумная пластина выполнена из жести толщиной ≈ 0,5 мм, высота отбортовки ≈ 3 мм. Колодка может быть окрашена (за исключением рабочей поверхности фрикционного элемента), например, полимерным порошковым красителем. Диаметр отверстий в противошумной пластине ≈ 11 мм; диаметр отверстий в каркасе ≈ 14 мм.

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. 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 фиксации демпфирующего слоя на поверхности металлического каркаса эффективно гасить колебания металлического каркаса. Благодаря противошумной пластине воздействие тормозного поршня распределяется по поверхности пластины, что позволяет избежать выдавливания противошумной мастики из зоны воздействия поршня, при этом колебания, передающиеся на тормозную систему, значительно ослабляются. Сама же противошумная металлическая пластина надежно зафиксирована в изделии за счет заформовки отбортовки в выступы фрикционного элемента, а приведенное в заявке соотношение диаметров отверстий позволяет обеспечить наиболее надежную фиксацию. Отсутствие фиксации металлической пластины к металлическому каркасу колодки еще более усиливает противошумные свойства изделия. В результате повышается шумопоглощающая способность изделия, упрощается фиксация противошумной пластины, поскольку фиксация осуществляется в процессе формования и не требует специальных операций для фиксации к каркасу колодки. Также упрощается конструкция противошумной пластины, поскольку не требуется создания слоистого металлополимерного листа и, соответственно, упрощается процесс изготовления из листа противошумной пластины.