ТОРМОЗНАЯ КОЛОДКА ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в тормозных устройствах для автомобильных и других транспортных средств.
Уровень техники.
Из уровня техники известно техническое решение по патенту РФ на изобретение №2478843, ОАО "ТИИР", F16D 65/092, F16D 69/04, опубл. 10.04.2013, в котором представлено описание фрикционного изделия, включающего полимерный композиционный фрикционный элемент, зафиксированный на металлическом каркасе, поверхность которого со стороны полимерного композиционного фрикционного элемента содержит металлические зубцы, размещенные в полимерном композиционном фрикционном элементе, изделие дополнительно содержит на поверхности металлического каркаса со стороны полимерного композиционного фрикционного элемента углубление, расположенное по краю полимерного композиционного фрикционного элемента. Общими признаками, совпадающими с существенными признаками заявляемой полезной модели, являются: фрикционное изделие, включающее композиционный фрикционный элемент, зафиксированный на металлическом каркасе, поверхность которого со стороны композиционного фрикционного элемента содержит металлические зубцы и углубление (являющиеся крепежными элементами).
Техническая проблема, которая не могла быть решена при использовании вышеописанного аналога полезной модели, заключается в том, что фиксация фрикционного элемента, осуществляемая за счет удержания его металлическими зубцами и с помощью углубления, расположенного по краю полимерного композиционного фрикционного элемента, выполненного в виде краевой канавки, которая может быть полностью или частично заполнена материалом композиционного фрикционного элемента, является недостаточной, т.к. использование разного вида крепежных элементов (зубцы, краевая канавка) приводит к неравномерной степени прочности крепления фрикционного элемента к каркасу в разных точках поверхности их соединения. Для увеличения прочности удержания фрикционного элемента дополнительно требуется нанесение на поверхность краевого углубления клея.
Из уровня техники известно техническое решение по патенту РФ на изобретение №2374519, Ковынев Р.А., Эрдман Ю.А., F16D 69/04, B22F 7/04, В32В 3/00, опубл. 27.11.2009 г., в котором представлено описание фрикционного изделия, выполненного в виде стальной основы с медьсодержащим покрытием и поверх него накладкой из металлокерамики, представляющей собой смесь спеченных металлических и неметаллических порошковых компонентов, в стальной основе со стороны накладки выполнены углубления, в качестве медьсодержащего покрытия использована бронза, нанесенная двумя слоями, толщина верхнего слоя из которых превышает толщину нижнего, а накладка из металлокерамики содержит два слоя, включающих медь, олово, свинец, железо, окись кремния и графит, первый слой которой со стороны второго слоя металлокерамики выполнен с полостями, заполненными материалом второго слоя накладки, количество окиси кремния и графита, в котором превышает количество этих компонентов в первом слое. Общими признаками, совпадающими с существенными признаками заявляемой полезной модели, являются: фрикционное изделие, выполненного в виде стальной основы и поверх него накладкой, представляющей собой смесь спеченных металлических и неметаллических порошковых компонентов, в стальной основе со стороны накладки выполнены углубления (являющиеся крепежными элементами).
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является техническое решение по патенту на полезную модель CN 204041801 (U), JIANGSU GANGYANG STOCK СО LTD, F16D 69/04, опубл. 24.12.2014 г., в котором представлено описание тормозной колодки, включающей стальную основу и фрикционную накладку, стальная основа содержит приемные выемки, краевые отверстия приемных выемок, внутренние выступающие стальные зубцы, нижняя часть приемных выемок снабжена коническими глухими отверстиями, фрикционная накладка запрессована методом горячего прессования в приемные выемки, стальные зубцы встроены со стороны фрикционной накладки, а часть материала нижней части фрикционной накладки встроена в глухие отверстия. Общими признаками, совпадающими с существенными признаками заявляемой полезной модели, являются: тормозная колодка, включающая стальную основу и фрикционную накладку, стальная основа содержит приемные выемки (или углубления), краевые отверстия приемных выемок, нижняя часть приемных выемок снабжена коническими глухими отверстиями, фрикционная накладка запрессована методом прессования в приемные канавки, часть материала нижней части фрикционной накладки встроена в глухие отверстия.
Общая техническая проблема, которая не могла быть решена при использовании патента на изобретение RU 2374519 и наиболее близкого аналога полезной модели (CN 204041801 (U)), заключается в том, что имеющиеся в конструкциях вышеописанного фрикционного изделия и тормозной колодки крепежные элементы в виде конусообразных углублений (по патенту RU 2374519 углубления могут быть разной формы, в т.ч. конусообразной), выполненных в стальной основе со стороны накладки, имеют недостаточную величину площади поверхности сцепления стальной основы и фрикционной накладки, что приводит к недостаточно прочному закреплению прессованного фрикционного материала к каркасу. Использование вышеописанных крепежных элементов позволяет достичь требуемой степени фиксации накладки к колодке только при определенно направленных внутренних напряжениях, возникающих в тормозной колодке при ее использовании.
Раскрытие сущности полезной модели.
Техническим результатом, обеспечиваемым полезной моделью, является увеличение прочности соединения фрикционной накладки и каркаса в тормозной колодке. Технический результат достигается за счет выполнения тормозной колодки, содержащей фрикционную накладку и металлический каркас, на поверхности которого выполнены глухие конические отверстия, в которые впрессован материал фрикционной накладки, по периметру отверстий выполнены выступающие над поверхностью каркаса и являющиеся частью каркаса крепежные элементы, имеющие загнутый край, под который запрессован материал фрикционной накладки.
Увеличение прочности соединения фрикционной накладки и каркаса в тормозной колодке обеспечивается наличием в конструкции тормозной колодки выступающих над поверхностью каркаса крепежных элементов, расположенных по периметру отверстий и являющихся частью каркаса, имеющих загнутый край, что позволяет значительно увеличить площадь поверхности сцепления фрикционной накладки и каркаса. Выполнение крепежных элементов с загнутым краем, под который запрессован фрикционный материал фрикционной накладки, способствует увеличению силы сопротивления отрыву накладки от каркаса, прочному креплению и устойчивости к смещению накладки на срез (при эксплуатации), тем самым достигая требуемую степень фиксации накладки к каркасу.
Краткое описание чертежей.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен вид фрагмента тормозной колодки в разрезе (вид сбоку), на фиг. 2 представлен вид тормозной колодки сверху.
Позициями на фигурах обозначены:
1 - фрикционная накладка,
2 - каркас,
3 - конические отверстия,
4 - крепежные элементы.
Осуществление полезной модели.
Конструкция тормозной колодки включает в себя соединенные между собой фрикционную накладку 1, изготовленную из материала, представляющего собой смесь спеченных металлических и неметаллических порошковых компонентов (металлокерамика), и металлический каркас 2. Для каркаса 2 используется достаточно пластичная низкоуглеродистая сталь, позволяющая получить посредством термического сверления глухие конические отверстия. В глухие конические отверстия 3, расположенные на поверхности металлического каркаса 2, впрессован методом прессования материал фрикционной накладки 1. Над поверхностью каркаса 2 по периметру конических отверстий 3 выполнены крепежные элементы 4, имеющие загнутый край, выполненные из материала каркаса и являющиеся частью каркаса. Материал фрикционной накладки 1 запрессован под загнутый край крепежных элементов 4.
2
Наружный диаметр отверстий (на поверхности каркаса) равен 2-12,5 мм, высота крепежных элементов с загнутым краем над поверхностью каркаса равна 1,5-5 мм. Количество глухих конических отверстий с крепежными элементами определяется индивидуально для каждого изделия и может составлять 4-20 шт. на 100 см площади поверхности каркаса.
Заявляемая тормозная колодка для транспортных средств, установленная, например, в дисковый тормоз автомобиля, работает следующим образом.
При торможении автомобиля на тормозную колодку воздействуют силы, стремящиеся оторвать фрикционную накладку 1 из металлокерамики от стального каркаса 2. Выполненные на поверхности каркаса 2 глухие конические отверстия 3, в которые впрессован материал фрикционной накладки 1, а также крепежные элементы 4, выступающие над поверхностью каркаса 2, под загнутый край которых запрессован материал фрикционной накладки 1, обеспечивающие значительную величину площади сцепления накладки и каркаса, создают условия для значительного противодействия смещению накладки относительно каркаса на срез, тем самым сохраняя работоспособность колодки.
2
Для исследования влияния наличия дополнительных крепежных элементов в конструкции тормозной колодки на прочность при сдвиге накладки относительно каркаса были проведены в соответствии с ГОСТ Р ИСО 6312-2007 испытания серийного образца тормозной колодки серии FR.A.213 и опытного образца тормозной колодки серии FR.A.213, имеющего дополнительные крепежные элементы на каркасе, изготовленного в соответствии с производственным циклом. Для испытаний представлены образцы с дополнительными элементами с размерами; диаметр D=8,9…9,2 мм; высота h=2,1…2,3 мм; количество 12 элементов на площади 119 см.
Результаты проведенных испытаний, представленные в расположенной ниже таблице, показывают, что опытный образец тормозной колодки с дополнительными крепежными элементами имеет более высокий показатель прочности при сдвиге накладки относительно каркаса при различных условиях.
Преимуществом заявляемой тормозной колодки для транспортных средств является обеспечение прочного крепления и устойчивости к смещению накладки на срез, что дает возможность использования колодки при эксплуатации тяжелого автотранспорта, работающего при повышенных термических и ударных нагрузках.