RU2513882C1

RU2513882C1 - Friction article

Info

Publication number: RU2513882C1
Application number: RU2012151812/11A
Authority: RU
Inventors: Михаил Захарович Левит; Евгений Григорьевич Пивень
Original assignee: Открытое акционерное общество "Термостойкие изделия и инженерные разработки" (ОАО "ТИИР")
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2014-04-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: proposed article comprises perforated metallic carcass and friction element vulcanised thereon and anti-noise metal plate with bent-off elements. Friction element is equipped with ledges arranged inside the holes. Bent-off elements are secured in metal carcass holes to friction element ledges. Polymer damping play is fixed at metal carcass surface opposite that whereon friction element is vulcanised. Damping layer surface facing aforesaid anti-noise metal plate has ledges and recesses. Bent-off elements of anti-noise metal plate are composed of boards and locked in holes of metal carcass to friction element ledges with fixing to said carcass. Height of said boards is smaller than metal carcass depth.

EFFECT: higher noise absorption, simplified attachment and manufacture.

3 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к машиностроению, а именно к фрикционным изделиям, содержащим армирующий металлический каркас, например колодкам дисковых тормозов автомобилей, фрикционным изделиям для различных машин и оборудования и т.д.The claimed invention relates to mechanical engineering, namely to friction products containing a reinforcing metal frame, for example, brake disc pads for cars, friction products for various machines and equipment, etc.

Аналогом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, содержащее 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», 2005 г., № 04, с.179). Существенные признаки аналога «металлический каркас, приформованный полимерный композиционный фрикционный элемент, поверхность каркаса, противоположная поверхности, к которой приформован полимерный композиционный фрикционный элемент, покрыта противошумной грунтовкой, зафиксированной на поверхности металлического каркаса» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.An analogue of the claimed invention is a friction product containing a metal frame and a polymer composite friction element molded to it, the surface of the metal frame opposite to the surface to which the polymer composite friction element is formed (the “back” side of the frame) is coated with an anti-noise primer (mastic), which is fixed on the surface of the metal frame and forms the so-called “external damper” (see Marcon. Style of professionals. Product Catalog tion Yaroslavl, 2003, p.6;. The art of silence "at the wheel" magazine, in 2005, number 04, p.179).. The essential features of the analogue "metal frame, molded polymer composite friction element, the surface of the frame opposite the surface to which the polymer composite friction element is molded, is coated with an anti-noise primer fixed on the surface of the metal frame" coincide with the essential features of the claimed invention.

Недостатком аналога является возможность быстрого выдавливания противошумной мастики из зон контакта каркаса колодки с рабочими элементами тормозного суппорта (поршнем, скобой и др.), в результате чего прекращается эффект подавления шума и вибраций при торможениях.A disadvantage of the analogue is the ability to quickly squeeze out anti-noise mastic from the contact areas of the shoe frame with the working elements of the brake caliper (piston, bracket, etc.), as a result of which the effect of suppressing noise and vibration during braking is terminated.

Другим аналогом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, содержащее 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://ww.trelleborg.com/en/Automotive/Technology/Brake-Bulletin/, 21.01.2011 г.). Существенные признаки аналога «металлический каркас, приформованный полимерный композиционный фрикционный элемент, зафиксирована противошумная металлическая пластина» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.Another analogue of the claimed invention is a friction product containing a metal frame and a polymer composite friction element formed on it, while an anti-noise metal plate is fixed on the surface of the metal frame opposite the surface to which the polymer composite friction element is molded (see Shinox. Brake Noise Bulletin / http://ww.trelleborg.com/en/Automotive/Technology/Brake-Bulletin/, January 21, 2011). The essential features of the analogue "metal frame, a molded polymer composite friction element, an anti-noise metal plate is fixed" coincide with the essential features of the claimed invention.

Недостатком аналога является отсутствие между металлической пластиной и поверхностью металлического каркаса демпфирующего слоя, поглощающего вибрации и звуковые волны. В результате не удается добиться достаточного противошумного эффекта.The disadvantage of the analogue is the absence between the metal plate and the surface of the metal frame of the damping layer, which absorbs vibrations and sound waves. As a result, it is not possible to achieve a sufficient anti-noise effect.

Другим аналогом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, содержащее 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, зафиксирована противошумная металлическая пластина» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.Another analogue of the claimed invention is a friction product containing a metal frame and a polymer composite friction element formed on it, while an anti-noise metal plate is fixed on the surface of the metal frame opposite the surface to which the polymer composite friction element is molded, with the surface facing towards the surface of the metal frame, a polymer damping layer is fixed (see Hinox. Brake Noise Bulletin / http://www.trelleborg.com/en/Automotive/Techno logy / Brake-Bulletin /, 01/21/2011). The essential features of the analogue "metal frame, a molded polymer composite friction element, an anti-noise metal plate is fixed" coincide with the essential features of the claimed invention.

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.).The disadvantage of the analogue is the difficulty of sufficiently reliable fixing of the anti-noise plate on the surface of the metal frame, which requires the presence of special fasteners and / or adhesive layers on the surface of the frame, as well as special fixing operations (e.g., flaring, gluing, etc.).

Прототипом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, содержащее 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 прототипа «металлический каркас с отверстиями, приформованный к нему фрикционный элемент, снабженный выступами, размещенными внутри отверстий каркаса, противошумная металлическая пластина зафиксирована к выступам фрикционного элемента» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.The prototype of the claimed invention is a friction product containing a metal frame with holes and a friction element formed thereto, provided with protrusions placed inside the frame openings, while an anti-noise metal plate is placed on the surface of the metal frame, opposite the surface to which the polymer composite friction element is molded, which in the holes of the metal frame is fixed by bent elements to both the metal frame and the freak a polymer element (to its protrusions), while a polymer damping layer is fixed on the surface of the metal plate facing the surface of the metal frame (see MST molded shim technology, www.nucap.com). The essential features of the prototype "a metal frame with holes, a friction element molded thereto, provided with protrusions located inside the frame openings, an anti-noise metal plate fixed to the protrusions of the friction element" coincide with the essential features of the claimed invention.

Недостатком прототипа 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 из-за отсутствия фиксации демпфирующего слоя непосредственно на поверхности металлического каркаса изделия.The disadvantage of the prototype is the difficulty of manufacturing an anti-noise plate due to the fixation of a layer of polymer damping material on its surface, the difficulty of simultaneously fixing a metal layer having a polymer layer to the metal frame in its openings (protrusions - “latches”), and to the protrusions of the friction element, as well as insufficient noise absorption ability of the product due to the lack of fixation of the damping layer directly on the surface of the metal frame of the product.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение шумопоглощающей способности изделия за счет оптимального размещения шумо-поглощающего слоя, упрощение фиксации противошумной пластины и уменьшение сложности изготовления противошумной пластины.The problem to which the invention is directed, is to increase the noise absorption capacity of the product due to the optimal placement of the noise-absorbing layer, simplifying the fixation of the anti-noise plate and reducing the complexity of manufacturing the anti-noise plate.

Для достижения указанного технического результата во фрикционном изделии, содержащем металлический каркас с отверстиями, приформованный к нему фрикционный элемент, снабженный выступами, размещенными внутри отверстий металлического каркаса, полимерный демпфирующий слой и противошумную металлическую пластину с отогнутыми элементами, зафиксированными в отверстиях металлического каркаса к выступам фрикционного элемента, полимерный демпфирующий слой зафиксирован на поверхности металлического каркаса, противоположной поверхности, к которой приформован фрикционный элемент, поверхность демпфирующего слоя, обращенная к противошумной металлической пластине, выполнена с выступами и впадинами, а отогнутые элементы противошумной металлической пластины выполнены в виде бортов и зафиксированы в отверстиях металлического каркаса к выступам фрикционного элемента без фиксации к металлическому каркасу, при этом высота бортов меньше толщины металлического каркаса.To achieve the specified technical result in a friction product containing a metal frame with holes, a friction element molded thereto, provided with protrusions located inside the holes of the metal frame, a polymer damping layer and an anti-noise metal plate with bent elements fixed in the holes of the metal frame to the protrusions of the friction element , the polymer damping layer is fixed on the surface of the metal frame, the opposite surface, to of which the friction element is molded, the surface of the damping layer facing the anti-noise metal plate is made with protrusions and depressions, and the bent elements of the anti-noise metal plate are made in the form of flanges and fixed in the holes of the metal frame to the protrusions of the friction element without being fixed to the metal frame, while the height boards are less than the thickness of the metal frame.

Существенные признаки заявляемого изобретения «полимерный демпфирующий слой зафиксирован на поверхности металлического каркаса, противоположной поверхности, к которой приформован фрикционный элемент, поверхность демпфирующего слоя, обращенная к противошумной металлической пластине, выполнена с выступами и впадинами, отогнутые элементы противошумной металлической пластины выполнены в виде бортов и зафиксированы в отверстиях металлического каркаса к выступам фрикционного элемента без фиксации к металлическому каркасу, при этом высота бортов меньше толщины металлического каркаса» являются отличительными от признаков прототипа.Salient features of the claimed invention "polymer damping layer is fixed on the surface of the metal frame opposite to the surface to which the friction element is molded, the surface of the damping layer facing the anti-noise metal plate is made with protrusions and depressions, the bent elements of the anti-noise metal plate are made in the form of sides and fixed in the holes of the metal frame to the protrusions of the friction element without fixing to the metal frame, while cell sides less than the thickness of the metal carcass "are the distinctive features of the prototype.

На фиг.1 представлено фрикционное изделие, вид со стороны металлического каркаса. На фиг.2 представлено сечение А-А части фрикционного изделия (в зоне одного из отверстий в каркасе и соответствующего выступа фрикционного элемента). На фиг.3 представлена металлическая противошумная пластина.Figure 1 presents the friction product, a view from the side of the metal frame. Figure 2 presents a section aa of the friction product (in the area of one of the holes in the frame and the corresponding protrusion of the friction element). Figure 3 presents a metal anti-noise plate.

Фрикционное изделие содержит металлический каркас 1, который может быть плоским или криволинейным (например, в виде части цилиндрической обечайки или более сложной формы). Каркас имеет толщину Н. В каркасе выполнены отверстия 2 (одно или несколько). Отверстия могут быть круглой, овальной, прямоугольной или другой формы. К каркасу приформован фрикционный элемент 3, снабженный выступами 4, соответствующими по своему месторасположению отверстиям в каркасе. Количество выступов может равняться количеству отверстий в каркасе или быть меньшим. Форма выступов может повторять форму отверстий или отличаться от нее, при этом высота выступов может быть равна или меньше глубины отверстий. Фрикционный элемент может изготавливаться, например, из полимерного композиционного фрикционного композита, содержащего полимерную матрицу и дисперсные, в том числе волокнистые, наполнители. На «тыльной» поверхности каркаса (поверхность 5, противоположная поверхности 6, к которой приформован фрикционный элемент) размещен полимерный демпфирующий слой 7 (слой мастики, грунтовки и др.), зафиксированный (например, за счет адгезии, приклейкой и т.п.) на этой поверхности. Поверх демпфирующего слоя размещена противошумная металлическая пластина 8. Форма металлической пластины может соответствовать форме металлического каркаса или отличаться от нее. Поверхность 9 демпфирующего слоя, обращенная к противошумной металлической пластине, снабжена выступами, между которыми размещены впадины, в результате чего выступы и впадины чередуются друг с другом. В противошумной металлической пластине выполнены отверстия с отбортовкой, то есть имеются отогнутые элементы 10 в виде бортов, которые размещены в отверстиях металлического каркаса и зафиксированы в выступах фрикционного элемента. Борта имеют высоту h. При этом h<Н. Демпфирующий слой к металлической пластине не зафиксирован и контактирует с ней преимущественно в зонах выступов на демпфирующем слое. Противошумная металлическая пластина не зафиксирована к металлическому каркасу (отбортовка не выполняет функцию «защелок»).The friction product contains a metal frame 1, which can be flat or curved (for example, in the form of a part of a cylindrical shell or more complex shape). The frame has a thickness N. Holes 2 are made in the frame (one or more). The holes can be round, oval, rectangular or other shape. A friction element 3 is molded to the frame, provided with protrusions 4 corresponding in their location to the holes in the frame. The number of protrusions may be equal to the number of holes in the frame or be less. The shape of the protrusions may repeat the shape of the holes or differ from it, while the height of the protrusions may be equal to or less than the depth of the holes. The friction element can be made, for example, from a polymer composite friction composite containing a polymer matrix and dispersed, including fibrous, fillers. On the “back” surface of the carcass (surface 5, opposite to surface 6 to which the friction element is molded) a polymer damping layer 7 (layer of mastic, primer, etc.) is placed, fixed (for example, due to adhesion, gluing, etc.) on this surface. An anti-noise metal plate 8. is placed on top of the damping layer. The shape of the metal plate may correspond to or differ from the shape of the metal frame. The surface 9 of the damping layer facing the anti-noise metal plate is provided with protrusions between which depressions are placed, as a result of which the protrusions and depressions alternate with each other. The anti-noise metal plate has holes with a flange, that is, there are bent elements 10 in the form of sides, which are placed in the holes of the metal frame and are fixed in the protrusions of the friction element. The sides have a height h. Moreover, h <H. The damping layer to the metal plate is not fixed and is in contact with it mainly in the zones of the protrusions on the damping layer. The anti-noise metal plate is not fixed to the metal frame (flanging does not perform the function of “latches”).

Конкретным примером заявляемого изобретения является колодка дискового тормоза автомобиля ВАЗ, содержащая плоский металлический каркас с отверстиями, толщина каркаса Н≈4 мм. К каркасу приформован фрикционный элемент, снабженный выступами, соответствующими отверстиям в каркасе. Элемент выполнен из полимерного фрикционного композита. В качестве полимерного демпфирующего слоя использована противошумная мастика (материал защитный противошумный марки AR 746 SKL). Толщина слоя мастики ≈0,1 мм в зонах впадин и ≈0,15 мм в зонах выступов демпфирующего слоя мастики. Противошумная пластина выполнена из жести толщиной ≈0,5 мм, высота от бортовки h≈3 мм. Колодка может быть окрашена (за исключением рабочей поверхности фрикционного элемента), например, полимерным порошковым красителем.A specific example of the claimed invention is a disc brake pad of a VAZ automobile, comprising a flat metal frame with holes, the frame thickness N≈4 mm. A frictional element is molded to the frame, provided with protrusions corresponding to holes in the frame. The element is made of a polymer friction composite. As a polymer damping layer used anti-noise mastic (material protective anti-noise brand AR 746 SKL). The thickness of the mastic layer is ≈0.1 mm in the zones of the depressions and ≈0.15 mm in the zones of the protrusions of the damping layer of the mastic. The anti-noise plate is made of tin with a thickness of ≈0.5 mm, and the height from the side is h≈3 mm. The block may be painted (except for the working surface of the friction element), for example, with a polymer powder dye.

Изготавливаться заявляемое фрикционное изделие может известными методами, например формованием, при этом на металлический каркас предварительно наносится демпфирующий слой. Далее в пресс-форму помещают формовочную полимерную композицию, металлический каркас с демпфирующим слоем и металлическую противошумную пластину и осуществляют формование и изготовление колодки известными методами. При этом выступы фрикционного элемента образуются в процессе формования за счет выдавливания в отверстия каркаса полимерной композиции. В результате металлический каркас приформовывается к фрикционному элементу, а отбортовка (борта отверстий) противошумной металлической пластины заформовывается в выступы фрикционного элемента.The inventive friction product can be manufactured by known methods, for example by molding, while a damping layer is previously applied to the metal frame. Next, a molding polymer composition, a metal frame with a damping layer and a metal anti-noise plate are placed in the mold and molding and manufacturing of the block is carried out by known methods. In this case, the protrusions of the friction element are formed in the molding process by extruding the polymer composition into the holes of the carcass. As a result, the metal frame is molded to the friction element, and the flanging (the sides of the holes) of the anti-noise metal plate is molded into the protrusions of the friction element.

Заявляемая конструкция колодки позволяет за счет фиксации демпфирующего слоя на поверхности металлического каркаса эффективно гасить колебания металлического каркаса. Благодаря тому, что демпфирующий слой касается противошумной пластины только в зонах выступов слоя, а также благодаря наличию промежутков между демпфирующим слоем и металлической пластиной в зонах впадин демпфирующего слоя колебания, передающиеся на противошумную пластину, значительно ослабляются. При этом сама противошумная металлическая пластина надежно зафиксирована в изделии за счет заформовки отбортовки в выступы фрикционного элемента, при этом высота отбортовки меньше толщины каркаса колодки, что исключает выход отбортовки за пределы выступов фрикционного элемента. Отсутствие же фиксации металлической пластины к металлическому каркасу колодки еще более усиливает противошумные свойства изделия. В результате повышается шумопоглощающая способность изделия, упрощается фиксация противошумной пластины, поскольку фиксация осуществляется в процессе формования и не требует специальных операций для фиксации к каркасу колодки. Также упрощается конструкция противошумной пластины, поскольку не требуется создания слоистого металло-полимерного листа и, соответственно, упрощается процесс изготовления из листа противошумной пластины.The inventive design of the block allows, by fixing the damping layer on the surface of the metal frame, to effectively dampen vibrations of the metal frame. Due to the fact that the damping layer touches the anti-noise plate only in the zones of the protrusions of the layer, and also due to the presence of gaps between the damping layer and the metal plate in the zones of the depressions of the damping layer, the vibrations transmitted to the anti-noise plate are significantly weakened. In this case, the anti-noise metal plate itself is reliably fixed in the product due to the folding of the flanging into the protrusions of the friction element, while the height of the flanging is less than the thickness of the frame of the block, which excludes the flanging beyond the protrusions of the friction element. The lack of fixation of the metal plate to the metal frame of the pads further enhances the anti-noise properties of the product. As a result, the noise-absorbing ability of the product is increased, the fixing of the anti-noise plate is simplified, since the fixing is carried out during molding and does not require special operations for fixing to the block frame. The design of the anti-noise plate is also simplified, since the creation of a layered metal-polymer sheet is not required and, accordingly, the manufacturing process of the anti-noise plate from the sheet is simplified.

Claims

A friction product comprising a metal frame with holes, a friction element formed thereon, provided with protrusions located inside the holes, a polymer damping layer and an anti-noise metal plate with bent elements fixed in the holes of the metal frame to the protrusions of the friction element, characterized the fact that the polymer damping layer is fixed on the surface of the metal frame opposite to the surface to which the friction element is molded, while the surface of the damping layer facing the anti-noise metal plate is made with protrusions and depressions, and the bent elements of the anti-noise metal plate are made in the form of sides and fixed in the holes of the metal frame to the protrusions of the friction element without fixing to the metal frame, while the height of the sides is less than the thickness allicheskogo frame.