Результат интеллектуальной деятельности: КОЛОДКА ДИСКОВОГО ТОРМОЗА

Заявляемое изобретение относится к машиностроению, а именно к фрикционным изделиям, содержащим армирующий металлический каркас, например колодкам дисковых тормозов автомобилей, и сходным с ними по конструкции тормозам другой техники.

Аналогом заявляемого изобретения является колодка дискового тормоза, содержащая 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» 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 й др.), в результате чего прекращается эффект подавления шума и вибраций при торможениях.

Другим аналогом заявляемого изобретения является колодка дискового тормоза, содержащая 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.treneborg.com/en/Automotive/Technology/Brake-Bulletin/, 21.01.2011 г.). Существенные признаки аналога «металлический каркас, приформованный полимерный композиционный фрикционный элемент, 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 прртивошумного эффекта.

Другим аналогом заявляемого изобретения является колодка дискового тормоза, содержащая 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, противошумная металлическая пластина, демпфирующий слой» 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 колодка дискового тормоза, содержащая 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 другого аналога «металлический каркас с отверстиями, приформованный к нему фрикционный элемент, противошумная металлическая пластина, демпфирующий слой» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком другого 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.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является колодка дискового тормоза, содержащая металлический каркас с отверстиями и приформованный к нему фрикционный элемент, снабженный выступами, размещенными внутри отверстий, полимерный демпфирующий слой и противошумную металлическую пластины 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 (см. патент РФ №2483232, МПК F16D 65/092, 2013 г.). Существенные признаки наиболее близкого аналога «металлический каркас, приформованный к нему фрикционный элемент, демпфирующий слой, противошумная металлическая пластина, размещенная на поверхности металлического каркаса, противоположной поверхности, к которой приформован фрикционный элемент» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком наиболее близкого аналога является недостаточное снижение нежелательных звуковых явлений при торможении из-за узости диапазона подавления нежелательных звуковых явлений при трибосопряжении вследствие отсутствия неизохронных элементов, компенсирующих реакцию на фрикционные автоколебания в широком диапазоне частот автоколебаний.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение шумопоглощающей способности колодки за счет применения неизохронного элемента.

Для достижения указанного технического результата в колодке дискового тормоза, содержащей металлический каркас, приформованный к нему фрикционный элемент, противошумную металлическую пластину, размещенную на поверхности металлического каркаса, противоположной поверхности, к которой приформован фрикционный элемент, и демпфирующий слой, размещенный между пластиной и поверхностью каркаса, противошумная металлическая пластина размещена с возможностью перемещения по поверхности каркаса колодки в направлении, ортогональном радиальному направлению тормозного диска, а демпфирующий слой выполнен из антифрикционного материала.

Существенные признаки заявляемого изобретения «противошумная пластина размещена с возможностью перемещения по поверхности каркаса колодки в направлении, ортогональном радиальному направлению тормозного диска, а демпфирующий слой выполнен из антифрикционного материала» являются отличительными от признаков прототипа.

Колодка дискового тормоза содержит металлический каркас, который может быть плоским или другой более сложной формы. К каркасу приформован фрикционный элемент, который может изготавливаться, например, из полимерного композиционного фрикционного композита, содержащего полимерную матрицу и дисперсные, в том числе волокнистые наполнители. Поверх каркаса размещена противошумная металлическая пластина, форма которой может соответствовать форме металлического каркаса или отличаться от нее. Со стороны «тыльной» поверхности каркаса (поверхность, противоположная поверхности, к которой приформован фрикционный элемент) размещен полимерный демпфирующий слой, который может быть зафиксирован к поверхности каркаса или к поверхности пластины., Допускается размещение демпфирующего слоя без фиксации. Демпфирующий слой выполнен из антифрикционного материала, коэффициент трения которого составляет величину менее 0,2. Противошумная металлическая пластина не зафиксирована жестко к металлическому каркасу и имеет возможность продольного перемещения относительно каркаса (при этом поперечное перемещение пластины не желательно). В результате пластина может перемещаться ортогонально радиальному направлению на тормозном диске. Возможность такого перемещения может быть обеспечена различными методами, например путем использования на пластине допускающих перемещение «защелок» по торцам каркаса.

Конкретным примером заявляемого изобретения является колодка дискового тормоза автомобиля ВАЗ, содержащая плоский металлический каркас, к которому приформован фрикционный элемент, выполненный из полимерного фрикционного композита. В качестве полимерного демпфирующего слоя используется фторопласт 4 (коэффициент трения ≈0,03), нанесенный на поверхность противошумной пластины со стороны каркаса колодки. Толщина слоя ≈0,1 мм. Противошумная пластина выполнена из жести толщиной ≈0,5 мм. 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 между противошумной пластиной и каркасом колодки размещается демпфирующий антифрикционный слой.

Заявляемая конструкция колодки позволяет за счет антифрикционного демпфирующего слоя эффективно рассеивать энергию автоколебаний колодки. Благодаря тому, что демпфирующий слой имеет низкий коэффициент трения, снижается жесткость механической системы, противошумная пластина под воздействием фрикционных автоколебаний имеет микросмещения относительно каркаса колодки, при этом и рассеивается энергия, обеспечивая дополнительное демпфирование в направлении, продольном рабочей поверхности колодки. При этом, благодаря подвижному размещению на каркасе, противошумная пластина выполняет функцию неизохронного элемента, частота движения которого подстраивается к частоте фрикционных автоколебаний колодки.