PL218626B1 - Podkładka metalowa klocka hamulcowego i sposób jej wytwarzania - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest podkładka metalowa klocka hamulcowego i sposób jej wytwarzania, która przeznaczona jest do pojazdów mechanicznych, zwłaszcza ciężarówek, autobusów i ciężkich maszyn roboczych.

Klocki hamulcowe stosowane w systemach hamulcowych pojazdów oraz maszyn roboczych, są ważnymi elementami decydującymi o bezpieczeństwie ich użytkowania.

Stosowane są dwa podstawowe rodzaje hamulców:

- bębnowe w których klocek hamulcowy trze o wewnętrzną lub zewnętrzną powierzchnię walca i

- tarczowe gdzie płaski klocek trze o powierzchnię okrągłej tarczy.

W obu przypadkach klocek hamulcowy składa się z metalowej podkładki w postaci stalowego korpusu, do którego przymocowana jest wykładzina cierna. Podstawowym problemem w produkcji klocków hamulcowych jest konieczność trwałego połączenia w jedną całość dwóch bardzo różniących się własnościami fizycznymi materiałów tworzących klocek hamulcowy, to jest podkładki metalowej i wykładziny ciernej.

Klocek hamulcowy podczas hamowania podlega bardzo dużym obciążeniom mechanicznym i termicznym. W ekstremalnych warunkach temperatura wykładziny ciernej osiąga temperaturę 800°C, a stalowego korpusu 400°C. Stosowany dawniej sposób montażu klocka za pomocą nitowania ustąpił współcześnie miejsca technologii klejenia. Warstwę cierną formuje się bezpośrednio na podkładce metalowej technologią prasowania i utwardzania specjalnej proszkowej kompozycji. Okładzina cierna wymaga oprócz warstwy kleju, również mechanicznego zakotwiczenia z podkładką metalową. Osiąga się to metodą formowania powierzchni podkładki metalowej poprzez wykonywanie otworów przelotowych lub nacinania na jej powierzchni ząbków lub wypustek o różnym kształcie, które mają istotny wpływ na utworzenie trwałego połączenia z warstwą cierną, co ma istotny wpływ na żywotność klocka hamulcowego. Rodzaj związania kompozycji ciernej z metalową podkładką do klocka hamulcowego decyduje o jego wytrzymałości i odporności na naprężenia ścinające.

Znana jest z patentu EP 1 155 246 B1 metalowa podkładka do klocka hamulcowego i sposób jej wytwarzania, która na powierzchni górnej zawiera liczne uformowane w rzędy wypustki i dopasowana jest kształtem do okładziny ciernej, przy czym każda wypustka łączy się u podstawy z wgłębieniem i skierowana jest ku górze. Takie ukształtowanie metalowej podkładki ułatwia zakotwiczenie warstwy ciernej oraz zwiększa jej przyczepność do podłoża przy długotrwałym lub gwałtownym hamowaniu. Wypustki te formowane są przez nacinanie powierzchni metalowej podkładki specjalnymi narzędziami skrawającymi mocowanymi na prasie. Uzyskane tą metodą wypustki są w istocie zaczątkami wiórów powstałych w wyniku zapoczątkowanego i przerwanego procesu skrawania powierzchni metalowej płytki.

W innym znanym rozwiązaniu z patentu DE 10 2005 006 589 B4 podkładka metalowa do mocowania okładziny ciernej posiada też na swojej górnej powierzchni liczne występy uformowane w rzędy, których ukształtowanie wskazuje też, że są wytworzone narzędziami skrawającymi podobnie jak w opisie patentowym EP 1 155 246 B1.

Przedstawione w wyżej wymienionych opisach patentowych ukształtowanie wypustek na powierzchni metalowej podkładki metodą przerwanego procesu skrawania powierzchni metalowej płytki nie gwarantują w pełni wytrzymałości tych wypustek, które narażone są na znaczne obciążenia powstające, zwłaszcza przy długotrwałym hamowaniu pojazdu samochodowego. Wynika to z technologii wytwarzania tych wypustek metodą przerwanego procesu skrawania powierzchni metalowej płytki, co w efekcie powoduje, że materiał u podstawy każdej wypustki jest już osłabiony na skutek odkształcania pod wpływem narzędzia skrawającego.

Celem wynalazku jest uzyskanie podkładki metalowej do mocowania okładziny ciernej do klocków hamulcowych, która zawierać będzie wypustki bardziej odporne na odkształcenia, jak również uzyskanie takiego sposobu ich wytwarzania na powierzchni podkładki metalowej, który zapewni ich odpowiedni kształt, gwarantujący założoną odporność na odkształcenie, a tym samym uzyskanie lepszej jakości klocka hamulcowego.

Przedstawiony powyżej cel osiągnięto przez budowę podkładki metalowej do mocowania okładziny ciernej w klockach hamulcowych, która według istotnych cech wynalazku, charakteryzuje się tym, że każda wypustka uformowana w rzędach ma postać półkolistego zęba tnącego, pochylonego w kierunku natarcia, który na dole u swojego trzonu, od strony natarcia, łączy się z uformowanym wgłębieniem, którego dolna powierzchnia jest usytuowana w stosunku do powierzchni natarcia zęba tnącePL 218 626 B1 go pod kątem od 40° do 80°, a kształt powierzchni natarcia ma postać półkolistą przechodzącą od strony przeciwnej od natarcia po łuku do powierzchni podkładki metalowej.

Dalszą istotną w korzystnym wykonaniu cechą wynalazku jest to, że podkładka metalowa w części środkowej ma uformowane po dwa rzędy wypustek, w równych odstępach usytuowane poprzecznie do osi wzdłużnej podkładki metalowej, przy czym w każdym rzędzie powierzchnie natarcia są skierowane przeciwnie wobec siebie.

Inną korzystną cechą rozwiązania jest też to, że każdy z dwóch rzędów wypustek, biegnących równolegle obok siebie przesunięty jest względem siebie o pół odstępu pomiędzy wypustkami.

W korzystnym wykonaniu metalowej podkładki na górnej jej powierzchni uformowane są w części środkowej, pięć zestawów po dwa rzędy wypustek w równych odstępach, które usytuowane są poprzecznie do osi wzdłużnej podkładki metalowej, a na obu końcach podkładki metalowej wypustki uformowane są w jednym rzędzie.

Natomiast w zakresie sposobu wytwarzania wynalazek charakteryzuje się tym, że w podkładce metalowej kształt każdej wypustki formuje się przez wciskowe odkształcenie plastyczne powierzchni metalowej podkładki, którą przed tą operacją mocuje się na powierzchni matrycy, w przyrządzie do prasy, przy czym matryca usytuowana jest ukośne względem stempla zbiorczego w przyrządzie, zawierającego we wzdłużnych zaciskach rzędowych usytuowanych schodkowo w stemplu zbiorczym, szereg pojedynczych stempli wciskowych, które zamocowane są na dolnych wystających powierzchniach zacisków rzędowych, a następnie w jednej operacji poprzez regulowany pionowy przesuw stempla zbiorczego dociska się go do powierzchni metalowej podkładki.

Dalszą istotną cechą sposobu jest to, że mocująca powierzchnia ukośna matrycy usytuowana jest korzystnie w stosunku do poziomu pod kątem rozwartym, korzystnie 120° i jest równoległa do linii łączącej końcówki stempli wciskowych.

Najbardziej korzystnymi skutkami wynikającymi z istotnych cech wynalazku w budowie podkładki metalowej do klocka hamulcowego i sposobu jej wytwarzania są:

1) uzyskanie odmiennego ukształtowania wypustek w metalowej podkładce w stosunku do znanych rozwiązań, które charakteryzują się większą wytrzymałością na siły ścinające podczas hamowania i zapewniają tym samym niezawodność i trwałość połączenia podkładki metalowej z warstwą ścierną w warunkach ekstremalnych,

2) uzyskanie odmiennej od znanych technologii formowania wypustek w metalowej podkładce, charakteryzującej się tym, że podczas formowania wypustek metal poddany zostanie procesowi odkształcenia plastycznego przez specjalnie ukształtowane stemple, co w efekcie, dzięki wykorzystaniu zjawiska umocnienia materiału poprzez zgniot, umożliwia uzyskanie wypustek o większej wytrzymałości niż w dotychczasowych metodach,

3) nowy sposób wytwarzania podkładki metalowej w specjalnym przyrządzie do zamocowania na prasie z odpowiednią ilością stempli pozwala uzyskać żądane ukształtowanie powierzchni korpusu podkładki metalowej w jednej operacji technologicznej, po wykonaniu jednego skoku przez suwak prasy, co zmniejsza znacznie koszty wytwarzania,

4) efektem wdrożenia nowej metody kształtowania powierzchni z wypustkami w podkładkach metalowych do klocków hamulcowych jest zwiększenie ich obciążalności mechanicznej i termicznej. Przekłada się to w prosty sposób na zwiększenie bezpieczeństwa ruchu pojazdów, zwłaszcza ciężarówek, autobusów i ciężkich maszyn roboczych,

5) przedstawiony sposób formowania wypustek, mających postać od czoła zębów tnących umożliwia też wykorzystanie tego sposobu do produkcji narzędzi ścierających do różnego zastosowania np. do narzędzi obrotowych do urządzeń rozdrabniających zużyte opony.

Przykład użytecznego wykorzystania istotnych cech wynalazku w zakresie kształtu metalowej podkładki sposobu jej wytwarzania pokazany jest na rysunku, na którym:

- fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny metalowej podkładki z uformowanymi wypustkami,

- fig. 2 - w dużym powiększeniu przekrój wzdłużny przez pojedynczą wypustkę,

- fig. 3 - w powiększeniu w widoku perspektywicznym kształt pojedynczej wypustki,

- fig. 4 - widok przyrządu do zainstalowania na prasę, zawierającego matrycę z zamocowaną metalową podkładką i stempel zbiorczy w fazie wstępnej operacji wgniatania,

- fig. 5 - widok od czoła pojedynczego stempla wgniatającego,

- fig. 6 - widok z boku pojedynczego stempla wgniatającego,

- fig. 7 - widok perspektywiczny przyrządu jak na fig. 4 w fazie wstępnej operacji wgniatania,

- fig. 8 - widok perspektywiczny przyrządu jak na fig. 4 w fazie końcowej operacji wgniatania.

PL 218 626 B1

Przedstawiona w przykładzie wykonania na fig. 1 metalowa podkładka 1 ma postać stalowego płaskiego korpusu o kształtach dopasowanych do kształtu klocka hamulcowego, który na górnej powierzchni 2 uformowane ma, w części środkowej 3, pięć zestawów po dwa rzędy 4 wypustek 5, w równych odstępach usytuowane poprzecznie do osi wzdłużnej podkładki metalowej 1, oraz usytuowane na obu końcach podkładki metalowej 1 po jednym rzędzie 41 wypustek 5. W każdym rzędzie 4 powierzchnie natarcia 6 wypustek 5 są skierowane przeciwnie wobec siebie. Przedstawiona na fig. 2 i 3 każda wypustka 5 ma postać półkolistego zęba tnącego 7, pochylonego w kierunku natarcia, który na dole u swojego trzonu 8, od strony natarcia, łączy się z uformowanym wgłębieniem 9, którego dolna powierzchnia jest usytuowana w stosunku do powierzchni natarcia 6 zęba tnącego 7 pod kątem 60°, a kształt powierzchni natarcia 6 ma postać półkolistą przechodzącą od strony przeciwnej od natarcia po łuku do powierzchni 2 podkładki metalowej 1.

Przykład sposobu wytwarzania wypustek 5 na powierzchni 2 metalowej podkładki 1 pokazany jest na fig. 4 oraz fig. 7 i 8. Sposób ten polega na tym, że kształt każdej wypustki 5 formuje się przez wciskowe odkształcenie plastyczne górnej powierzchni 2 metalowej podkładki 1, którą przed tą operacją mocuje się w wgłębieniu 10 matrycy 11, w przyrządzie do prasy 12, przy czym matryca 11 usytuowana jest ukośne względem stempla zbiorczego 13 w przyrządzie do prasy 12. Stempel zbiorczy 13 zawiera w wzdłużnych zaciskach rzędowych 14 usytuowanych schodkowo w stemplu zbiorczym 13, szereg pojedynczych stempli wciskowych 15, które zamocowane są na dolnych wystających powierzchniach 16 zacisków rzędowych 14 stempla zbiorczego 13, w rozstawie odpowiadającym usytuowaniu wypustek 5, jak pokazano na fig. 1. Następnie w jednej operacji poprzez regulowany pionowy przesuw stempla zbiorczego 13 dociska się stempel zbiorczy 13 do powierzchni górnej 2 metalowej podkładki 1. W przyrządzie do prasy 12 mocująca powierzchnia ukośna 111 matrycy 11 usytuowana jest w stosunku do poziomu pod kątem rozwartym 120° i jest równoległa do linii łączącej końcówki 151 stempli wciskowych 15, co zapewnia jednorodność ukształtowanych wypustek 5.

Kształt końcówki 151 pojedynczego stempla wciskowego 15 pokazany na fig. 5 i 6 jest tak uformowany, aby uzyskać wymagany kształt wypustki 5 po wciskowym odkształceniu powierzchni metalowej podkładki 1.

Przedstawiona w przykładzie realizacji wynalazku metalowa podkładka 1 i sposób jej wytwarzania według istotnych cech wynalazku, nie wyczerpuje wszystkich możliwych jego odmian realizacji. Ten szczegółowy opis korzystnej odmiany i sposobu jej wytwarzania nie powinien być interpretowany jako ograniczający zasadniczą ideę wynalazczą opisaną w podstawowej części niniejszego opisu.

Claims (6)

1. Podkładka metalowa do klocka hamulcowego przeznaczonego do pojazdów mechanicznych, zwłaszcza ciężarówek, autobusów i ciężkich maszyn roboczych, mająca postać stalowego korpusu, dopasowanego kształtem do okładziny ciernej, zawierająca na powierzchni górnej szereg uformowanych wypustek usytuowanych w rzędach, z których każda wypustka łączy się u podstawy z wgłębieniem i skierowana jest ku górze, znamienna tym, że każda wypustka (5) uformowana w rzędach (4, 41) ma postać półkolistego zęba tnącego (7), pochylonego w kierunku natarcia, który na dole u swojego trzonu (8), od strony natarcia, łączy się z uformowanym wgłębieniem (9), którego dolna powierzchnia (91) jest usytuowana w stosunku do powierzchni natarcia (6) zęba tnącego (7) pod kątem od 40° do 80°, a kształt powierzchni natarcia (6) ma postać półkolistą przechodzącą od strony przeciwnej od natarcia po łuku do powierzchni podkładki metalowej (1).

2. Podkładka metalowa według zastrz. 1, znamienna tym, że w części środkowej (3) ma uformowane po dwa rzędy (4) wypustek (5), w równych odstępach usytuowane poprzecznie do osi wzdłużnej podkładki metalowej (1), przy czym w każdym rzędzie (4) powierzchnie natarcia (6) są skierowane przeciwnie wobec siebie.

3. Podkładka metalowa według zastrz. 1, znamienna tym, że każdy z dwóch rzędów (4) wypustek (5), biegnących równolegle obok siebie przesunięty jest względem siebie o pół odstępu pomiędzy wypustkami (5).

4. Sposób wytwarzania podkładki metalowej do klocka hamulcowego przeznaczonego do pojazdów mechanicznych, zwłaszcza ciężarówek, autobusów i ciężkich maszyn roboczych, mająca postać stalowego korpusu, dopasowanego kształtem do okładziny ciernej, zawierająca na powierzchni górnej szereg uformowanych wypustek usytuowanych w rzędach, znamienny tym, że kształt każdej wypustki (5)

PL 218 626 B1 formuje się przez wciskowe odkształcenie plastyczne powierzchni (2) metalowej podkładki (1), którą mocuje się przed tą operacją na powierzchni (111) matrycy (11), usytuowanej ukośnie względem stempla zbiorczego (13), zawierającego w wzdłużnych zaciskach rzędowych (14) usytuowanych schodkowo w stemplu zbiorczym (13), szereg pojedynczych stempli wciskowych (15), które zamocowane są na dolnych wystających powierzchniach (16) zacisków rzędowych (14), a następnie w jednej operacji poprzez regulowany pionowy przesuw stempla zbiorczego (13) dociska się go do powierzchni (2) metalowej podkładki (1).

5. Sposób wytwarzania według zastrz. 4, znamienny tym, że mocująca powierzchnia ukośna (111) matrycy (11) usytuowana jest korzystnie w stosunku do poziomu pod kątem rozwartym, korzystnie 120° i jest równoległa do linii łączącej końcówki (151) stempli wciskowych (15).

6. Sposób wytwarzania według zastrz. 4, znamienny tym, że kształt końcówki (17) pojedynczego stempla wciskowego (15) formuje się tak, aby uzyskać wymagany kształt wypustki (5) po wciskowym odkształceniu powierzchni (2) metalowej podkładki (1).