ФРИКЦИОННОЕ ИЗДЕЛИЕ

Заявляемая полезная модель относится к фрикционным изделиям, предназначенным для эксплуатации в тормозных узлах различных машин и оборудования, в которых относительное перемещение контртела и фрикционного изделия осуществляется по дуге окружности, например к колодкам дисковых тормозов легковых и грузовых автомобилей.
Аналогом заявляемой полезной модели является фрикционное изделие, поверхность трения (рабочая поверхность) которого имеет выпуклые образования в виде рубчиков под углом к направлению трения (см. заявку DE №19614268, МПК F16D 69/00, 1997 г.). Существенные признаки аналога «рабочая поверхность, образования в виде рубчиков под углом к направлению трения» совпадают с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Недостатком аналога является значительное время приработки изделия, обусловленное образованием поверхности трения в результате износа рубчиков, изготовленных из материала фрикционного элемента изделия.
7
Другим аналогом заявляемой полезной модели является фрикционное изделие, на поверхности трения (рабочей поверхности) которого выполнены канавки (углубления или вогнутости) продольно направлению трения и под углом к направлению трения (см. патент РФ №40086, МПК F16D 69/00, 2004 г.). Существенные признаки аналога «на рабочей поверхности выполнены канавки» совпадают с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Недостатком аналога является снижение коэффициента взаимного перекрытия контактирующих элементов пары трения, что может негативно сказаться на износостойкости фрикционного изделия.
Прототипом заявляемой полезной модели является фрикционное изделие, включающее зафиксированную на металлическом каркасе фрикционную накладку, рабочая поверхность которой содержит вогнутости, при этом глубина вогнутости, расположенной у края рабочей поверхности накладки, меньше, чем глубина вогнутости, расположенной в серединной области рабочей поверхности накладки (см. патент РФ №76089, МПК F16D 69/00, 2008 г.). Существенные признаки прототипа «зафиксированная на металлическом каркасе фрикционная накладка; рабочая поверхность содержит вогнутости; глубина вогнутости, расположенной у края рабочей поверхности накладки; глубина вогнутости, расположенной в серединной области рабочей поверхности накладки» совпадают с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Недостатком прототипа является неравномерное распределение напряжений, образующихся во фрикционной накладке под действием ударных механических и термических нагрузок в процессе эксплуатации, по телу накладки из-за различной глубины вогнутостей. Это способствует трещинообразованию в центральной части накладки и последующему ее разрушению. Кроме того, различная глубина вогнутостей обуславливает неоднородность распределения эксплуатационных поверхностных напряжений по рабочей поверхности накладки, что, в свою очередь, способствует неоднородности напряжений в теле изделия и может привести к преждевременному разрушению отдельных участков накладки во фрикционном узле.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является снижение возможности трещинообразования тела фрикционной накладки путем снижения неравномерности напряжений, образующихся в накладке под действием эксплуатационных нагрузок в начальный период эксплуатации. Другим техническим результатом является повышение однородности фрикционных характеристик по поверхности накладки, что улучшает ее эксплуатационные свойства.
Для достижения указанного технического результата во фрикционном изделии, включающем зафиксированную на металлическом каркасе фрикционную накладку, имеющую рабочую и боковую поверхности, рабочая поверхность и часть боковой поверхности, не ортогональная рабочей поверхности, содержат вогнутости, при этом глубина вогнутости, расположенной у края рабочей поверхности накладки, соответствует глубине вогнутости, расположенной в серединной области рабочей поверхности накладки, вогнутости рабочей поверхности накладки выполнены (по форме) по дугам соосных окружностей, а вогнутости части боковой поверхности накладки выполнены по прямым линиям, не радиальным радиусам вогнутостей на рабочей поверхности фрикционной накладки.
Существенные признаки заявляемой полезной модели «часть боковой поверхности накладки содержит вогнутости, вогнутости у края рабочей поверхности и вогнутости в серединной области рабочей поверхности имеют одинаковую глубину, по форме вогнутости рабочей поверхности выполнены по дугам соосных окружностей, по форме вогнутости части боковой поверхности накладки выполнены по прямым линиям, не радиальным радиусам вогнутостей на рабочей поверхности» являются отличительными от признаков прототипа.
На фиг.1 представлено фрикционное изделие со стороны рабочей поверхности. На фиг.2 - вид фрикционного изделия со стороны боковой поверхности.
Фрикционное изделие содержит металлический каркас 1, на котором зафиксирована фрикционная накладка 2. На рабочей поверхности 3 фрикционной накладки выполнены вогнутости 4. Вогнутости на рабочей поверхности выполнены в виде частей соосных дуг окружностей и имеют приблизительно одинаковую глубину. Части 5 и 6 боковой поверхности фрикционной накладки выполнены ортогонально рабочей поверхности накладки, а части 7 выполнены не ортогонально рабочей поверхности накладки. На неортогональных рабочей поверхности частях боковой поверхности фрикционной накладки выполнены вогнутости 8. Эти вогнутости выполнены в виде прямых линий, не радиальных дугам, по которым выполнены вогнутости на рабочей поверхности накладки.
Заявленное изделие может быть изготовлено известными методами, например формованием в пресс-форме с последующей механической обработкой, в ходе которой на рабочую поверхность и часть боковой поверхности изделия наносятся вогнутости необходимого размера и формы.
Конкретным примером заявляемой полезной модели является колодка дискового тормоза автомобиля, содержащая металлический каркас и фрикционную накладку, выполненную из полимерного фрикционного композита, включающего полимерную матрицу (вулканизат каучука, резит смолы и т.д.) и дисперсные, в том числе волокнистые, наполнители (барит, сурик, кокс и др., полиарамидные волокна, минеральные волокна и др.). На рабочей поверхности накладки выполнены вогнутости, глубина которых приблизительно соответствует сжимаемости фрикционной накладки при эксплуатационных давлении и температуре. Эти вогнутости расположены по частям дуг соосных окружностей, ось вращения которых соосна или несоосна оси дуги, по которой действует сила трения фрикционной пары, элементом которой является колодка дискового тормоза. Ширина вогнутостей может соответствовать их глубине или отличаться от нее. На боковых поверхностях фрикционной накладки, не ортогональных рабочей поверхности накладки, выполнены вогнутости в виде отрезков прямых линий. Глубина и ширина этих вогнутостей могут равняться или отличаться от параметров вогнутостей на рабочей поверхности накладки.
Выполнение рабочей поверхности фрикционного изделия с вогнутостями указанной формы и размеров способствует в начальный период эксплуатации изделия распределению поверхностных напряжений по площади контакта фрикционной накладки с контртелом (диском) и их компенсации, а также способствует распределению и компенсация напряжений и по боковой поверхности изделия. В результате снижается возможность концентрации напряжений на отдельных участках поверхности изделия, и, соответственно, снижается возможность разрушения в начальный период эксплуатации отдельных участков фрикционной накладки, что повышает характеристики и работоспособность фрикционного изделия.