RU2464460C1

RU2464460C1 - Friction item

Info

Publication number: RU2464460C1
Application number: RU2011112410/11A
Authority: RU
Inventors: Александр Юрьевич Коноплёв (RU); Александр Юрьевич Коноплёв; Михаил Захарович Левит (RU); Михаил Захарович Левит; Евгений Григорьевич Пивень (RU); Евгений Григорьевич Пивень
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ТРВ Аутомотив" (ООО "ТРВ Аутомотив"); Открытое акционерное общество "Термостойкие изделия и инженерные разработки" (ОАО "ТИИР")
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2012-10-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: friction item includes friction pad fixed on metal frame and including working and side surfaces. Working surface and some part of side surface of pad, which is not orthogonal to working surface, includes grooves. Grooves of working surface of friction pad have similar depth and are made along the parts of arcs of coaxial circles, which are coaxial to friction force arc axis, and grooves of some part of side pad surface are made along straight lines which are not radial to friction force arc of friction pad.

EFFECT: uniform distribution of surface stresses along the contact area of friction pad with counter-body and their compensation, which leads to reduction of possible stress concentration in individual sections of the item surface, and to reduction of possible destruction during operation of individual sections of friction pad.

2 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к фрикционным изделиям, предназначенным для эксплуатации в тормозных узлах различных машин и оборудования, где сила трения направлена по дуге окружности, по которой осуществляется относительное перемещение контртела и фрикционного изделия, например к колодкам дисковых тормозов легковых и грузовых автомобилей.The claimed invention relates to friction products intended for use in brake assemblies of various machines and equipment, where the frictional force is directed along an arc of a circle along which the relative movement of the counterbody and friction product is carried out, for example, to the brake pads of passenger cars and trucks.

Аналогом заявляемого изобретения 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 заявляемого изобретения.An analogue of the claimed invention is a friction product, the friction surface (working surface) of which has convex formations in the form of scars at an angle to the direction of friction (see application DE No. 19614268, IPC F16D 69/00, 1997). The essential features of the analogue "work surface, formations in the form of scars at an angle to the direction of friction" coincide with the essential features of the claimed invention.

Недостатком аналога является значительное время приработки изделия, обусловленное образованием поверхности трения в результате износа рубчиков, изготовленных из материала фрикционного элемента изделия.The disadvantage of the analogue is the significant running-in time of the product, due to the formation of the friction surface as a result of wear of the scars made from the material of the friction element of the product.

Другим аналогом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, на поверхности трения (рабочей поверхности) которого выполнены канавки продольно направлению трения и под углом к направлению трения (см. патент РФ №40086, МПК⁷F16D 69/00, 2004 г.). Существенные признаки аналога «на рабочей поверхности выполнены канавки» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.Another analogue of the claimed invention is a friction product, on the friction surface (working surface) of which grooves are made longitudinally to the direction of friction and at an angle to the direction of friction (see RF patent No. 40086, IPC ⁷ F16D 69/00, 2004). The essential features of the analogue "grooves are made on the working surface" coincide with the essential features of the claimed invention.

Недостатком аналога является снижение коэффициента взаимного перекрытия контактирующих элементов пары трения, что может негативно сказаться на износостойкости фрикционного изделия.A disadvantage of the analogue is a decrease in the coefficient of mutual overlap of the contacting elements of the friction pair, which can adversely affect the wear resistance of the friction product.

Прототипом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, включающее зафиксированную на металлическом каркасе фрикционную накладку, рабочая поверхность которой содержит канавки (в прототипе канавки названы «вогнутостями», однако конструктивно «вогнутость» для фрикционных изделий - отклонение от правильной геометрической формы, при котором удаление точек реальной поверхности (профиля) от прилегающей плоскости (прямой) увеличивается от краев поверхности к ее середине - принципиально отлична от канавки (см. Словарь-справочник по трению, износу и смазке деталей машин. Киев, «Наукова думка», 1990 г., с.38), при этом глубина канавки, расположенной у края рабочей поверхности накладки, меньше, чем глубина канавки, 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 канавки; глубина канавки, расположенной у края рабочей поверхности накладки; глубина канавки, расположенной в серединной области рабочей поверхности накладки» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.The prototype of the claimed invention is a friction product, including a friction pad fixed on a metal frame, the working surface of which contains grooves (in the prototype, the grooves are called “concavities”, but structurally “concavity” for friction products is a deviation from the correct geometric shape in which the points of the real surface are removed (profile) from the adjacent plane (straight line) increases from the edges of the surface to its middle - it is fundamentally different from the groove (see Dictionary Reference p on friction, wear and lubrication of machine parts. Kiev, Naukova Dumka, 1990, p. 38), while the depth of the groove located at the edge of the working surface of the lining is less than the depth of the groove located in the middle region of the working surface of the lining (see RF patent No. 76089, IPC F16D 69/00, 2008). Essential features of the prototype "friction lining fixed to the metal frame; the working surface contains grooves; the depth of the groove located at the edge of the working surface of the lining; the depth of the groove located in the middle region of the working surface of the lining "coincide with the essential features of the claimed invention.

Недостатком прототипа является неравномерное распределение напряжений, образующихся во фрикционной накладке под действием ударных механических и термических нагрузок в начальном периоде эксплуатации, по телу накладки из-за различной глубины канавок. Это способствует трещинообразованию в центральной части накладки и последующему ее разрушению. Кроме того, различная глубина канавок 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 уже на начальном этапе эксплуатации.The disadvantage of the prototype is the uneven distribution of stresses generated in the friction lining under the action of mechanical and thermal shock loads in the initial period of operation, over the lining body due to the different depth of the grooves. This contributes to cracking in the Central part of the lining and its subsequent destruction. In addition, the different depth of the grooves determines the heterogeneity of the distribution of operational surface stresses on the working surface of the lining, which in turn contributes to the heterogeneity of stresses in the body of the product and can lead to premature destruction of individual sections of the lining in the friction assembly already at the initial stage of operation.

Задачей, на решение которой направлена заявляемое изобретение, 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 в начальный период эксплуатации, что улучшает ее эксплуатационные свойства.The problem to which the invention is directed is to reduce the possibility of cracking of the body of the friction lining by reducing the unevenness of the stresses generated in the lining under the action of operational loads in the initial period of operation. Another technical result is to increase the uniformity of the friction characteristics on the surface of the lining in the initial period of operation, which improves its operational properties.

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, неортогональная рабочей поверхности, содержат канавки, при этом глубина канавки, расположенной у края рабочей поверхности накладки, соответствует глубине канавки, расположенной в серединной области рабочей поверхности накладки, канавки рабочей поверхности накладки выполнены (по форме) по дугам соосных окружностей, соосных оси дуги силы трения фрикционной пары, а канавки части боковой поверхности накладки выполнены по прямым линиям, нерадиальным дуге силы трения фрикционной пары.To achieve the specified technical result in a friction product, including a friction lining fixed on a metal frame, having a working and side surfaces, a working surface and a part of the side surface non-orthogonal to the working surface, contain grooves, while the depth of the groove located at the edge of the working surface of the lining corresponds to the depth of the groove located in the middle region of the working surface of the lining, the grooves of the working surface of the lining are made (in shape) along the coaxial arcs circles, coaxial to the axis of the arc of the friction force of the friction pair, and the grooves of part of the side surface of the lining made in straight lines, non-radial arc of the friction force of the friction pair.

Существенные признаки заявляемого изобретения «часть боковой поверхности накладки содержит канавки, канавки у края рабочей поверхности и канавки в серединной области рабочей поверхности имеют одинаковую глубину, по форме канавки рабочей поверхности выполнены по дугам соосных окружностей, соосных оси дуги силы трения фрикционной пары, по форме канавки части боковой поверхности накладки выполнены по прямым линиям, нерадиальным дуге силы трения фрикционной пары» являются отличительными от признаков прототипа.Salient features of the claimed invention “part of the side surface of the lining contains grooves, grooves at the edge of the working surface and grooves in the middle region of the working surface have the same depth, the shape of the groove of the working surface is made along the arcs of coaxial circles, coaxial to the axis of the arc of the friction force of the friction pair, according to the shape of the groove parts of the side surface of the lining made in straight lines, non-radial arc of the friction force of the friction pair "are distinctive from the features of the prototype.

На фиг.1 представлено фрикционное изделие со стороны рабочей поверхности. На фиг.2 - вид фрикционного изделия со стороны боковой поверхности.Figure 1 shows the friction product from the side of the working surface. Figure 2 is a view of the friction product from the side of the side surface.

Фрикционное изделие содержит металлический каркас 1, на котором зафиксирована фрикционная накладка 2. На рабочей поверхности 3 фрикционной накладки выполнены канавки 4. Канавки 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 канавки 8. Эти канавки выполнены в виде прямых линий, нерадиальных дуге, по которой действует сила трения фрикционной пары. Направление силы трения определяется перемещением вращающегося контртела (тормозного диска) относительно фрикционного изделия (колодки дискового тормоза).The friction product contains a metal frame 1, on which the friction lining is fixed 2. On the working surface 3 of the friction lining grooves are made 4. The grooves on the working surface are made in the form of parts of coaxial arcs of circles and have approximately the same depth. Parts 5 and 6 of the side surface of the friction lining are made orthogonal to the working surface of the lining, and parts 7 are made not orthogonal to the working surface of the lining. On non-orthogonal working surface parts of the side surface of the friction lining grooves are made 8. These grooves are made in the form of straight lines, a non-radial arc along which the friction force of the friction pair acts. The direction of the friction force is determined by the movement of the rotating counterbody (brake disc) relative to the friction product (disc brake pads).

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 канавки необходимого размера и формы.The claimed product can be made by known methods, for example by molding in a mold followed by machining, during which grooves of the required size and shape are applied to the working surface and part of the side surface of the product.

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 канавки, глубина которых приблизительно соответствует сжимаемости фрикционной накладки при эксплуатационных давлении и температуре. Эти канавки расположены по частям дуг соосных окружностей, ось вращения которых соосна оси дуги, по которой действует сила трения фрикционной пары, элементом которой является колодка дискового тормоза. Ширина канавок может соответствовать их глубине или отличаться от нее. На боковых поверхностях фрикционной накладки, не ортогональных рабочей поверхности накладки, выполнены канавки в виде отрезков прямых линий. Глубина и ширина этих канавок могут равняться или отличаться от параметров канавок на рабочей поверхности накладки.A specific example of the claimed utility model is a brake disk block of a car, comprising a metal frame and a friction lining made of a polymer friction composite, including a polymer matrix (rubber vulcanizate, resins resins, etc.) and dispersed, including fibrous, fillers (barite , minium, coke, etc., polyaramide fibers, mineral fibers, etc.). On the working surface of the lining grooves are made, the depth of which approximately corresponds to the compressibility of the friction lining at operating pressure and temperature. These grooves are located in parts of the arcs of coaxial circles, the axis of rotation of which is coaxial to the axis of the arc, along which the friction force of the friction pair, the element of which is the disk brake shoe, acts. The width of the grooves may correspond to their depth or differ from it. On the lateral surfaces of the friction lining, not orthogonal to the working surface of the lining, grooves are made in the form of segments of straight lines. The depth and width of these grooves may be equal to or different from the parameters of the grooves on the working surface of the patch.

Выполнение рабочей поверхности фрикционного изделия с канавками 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 компенсации 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.The implementation of the working surface of the friction product with grooves of the specified shape and size promotes the distribution of surface stresses over the contact area of the friction lining with the counterbody (disk) and their compensation during the initial period of operation of the product, and also contributes to the distribution and compensation of stresses along the side surface of the product. As a result, the possibility of stress concentration on individual sections of the surface of the product is reduced and, accordingly, the possibility of failure in the initial period of operation of individual sections of the friction lining is reduced, which increases the characteristics and performance of the friction product.

Claims

The friction product, including a friction lining fixed on a metal frame, provided with a working and side surfaces, the working surface of the friction lining contains grooves, characterized in that a part of the side surface of the friction lining, not orthogonal to the working surface, also contains grooves, while the grooves of the working surface friction linings have the same depth and are made in parts of arcs of coaxial circles, coaxial to the axis of the arc of the friction force, and the grooves of the side surface on the masonry is made in straight lines, not a radial arc of the friction force of the friction lining.