Упругая фрикционная накладка и тормозная колодка, снабженная такой накладкой

Группа изобретений относится к области машиностроения, в частности к фрикционным накладкам тормозных колодок. Фрикционная накладка предназначена для размещения на тормозной колодке. Тормозная колодка содержит основание и фрикционный материал. Основание и фрикционный материал образуют при их сопряжении плоскость. Основание содержит фиксирующее основание, сопряжение зацеплением на расстоянии от фиксирующего основания в направлении, параллельном первой плоскости, и сужение. На фиксирующем основании закреплен фрикционный материал. Сужение расположено параллельно первой плоскости и образует упругую ламель между фиксирующим основанием и сопряжением зацеплением для обеспечения фиксирующему основанию возможности перемещения и поворота во всех направлениях. Тормозная колодка состоит из одной или нескольких частей, при этом каждая часть содержит базу и фрикционную накладку. Достигается устранение преждевременного и неравномерного износа фрикционных материалов в процессе торможения, а также исключение значительных напряжений во фрикционных материалах и в элементах их крепления к базе. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Настоящее изобретение касается колодок для дисковых тормозов и держателей, предназначенных для таких фрикционных элементов.

Тормозные колодки, в частности, для железнодорожных транспортных средств, обычно образованы, по меньшей мере, одной базовой пластиной, служащей держателем, на котором закреплены одна или несколько накладок, содержащих фрикционный материал. Известны, например, заявки на европейские патенты ЕР1679452 и ЕР1957820, которые представляют такие тормозные колодки. Для использования на легком железнодорожном транспортном средстве одна тормозная колодка содержит обычно несколько базовых пластин каждая, часто две на дисковую тормозную поверхность, каждая из которых снабжена одной или несколькими накладками, подвижными относительно поверхности тормозного диска.

Однако жесткость монтажа накладок на основании может вызвать не только преждевременный и неравномерный износ фрикционных материалов вследствие дефектов плоскостности и параллелизма между фрикционной поверхностью материалов и поверхностью диска в процессе торможения, но и значительные напряжения во фрикционных материалах и в элементах их крепления к базе. Кроме того, вибрации, происходящие в процессе торможения, обычно являются причиной резких шумов, которые стараются уменьшить, и предпочтительно, чтобы фрикционные элементы были разнесены таким образом, чтобы улучшить термографическую картину колодки относительно диска в процессе торможения, а также облегчить их охлаждение и удаление продуктов износа.

Одной из задач настоящего изобретения является полное или частичное устранение упомянутых недостатков.

Для этого в соответствии с первым вариантом изобретения предложена фрикционная накладка, предназначенная для установки на базовый держатель, при этом прокладка содержит основание и, по меньшей мере, первый фрикционный материал, при этом первый фрикционный материал закреплен, по меньшей мере, на части упомянутого основания, причем основание и первый фрикционный материал в месте соединения образуютпервую плоскость, а основание упомянутой прокладки содержит, кроме того:

- фиксирующее основание, к которому прикреплен, по меньшей мере, первый фрикционный материал,

- по меньшей мере, первое сопряжение зацеплением на расстоянии от фиксирующего основания в направлении, параллельном первой плоскости, для крепления непосредственно или косвенно к базовому держателю, и

- по меньшей мере, первое сужение, простирающееся параллельно первой плоскости, образующее упругую ламель между фиксирующим основанием и первым сопряжением зацепления для обеспечения фиксирующему основанию возможности приспособиться к перемещениям и повороту во всех направлениях.

Сужение, образующее упругую ламель, является зоной предпочтительной деформации. Так, когда накладка установлена на базе, усилия, вызванные торможением, передаваемые сопряжению зацепления, минимизируются.

Предпочтительно, основание имеет толщину, составляющую от 0,5 до 5 миллиметров, в частности, на уровне фиксирующего основания и первого сопряжения зацепления. Сужение имеет, предпочтительно, толщину, максимально равную толщине фиксирующего основания или первого сопряжения зацепления для того, чтобы иметь возможность деформироваться при минимизации напряжений, передаваемых сопряжению зацепления.

Предпочтительно, по меньшей мере, первое сопряжение зацепления содержит, по меньшей мере, точку зацепления. Точка зацепления образована, например, отверстием, которое позволяет прикрепить основание накладки к базе, например, заклепками. Предпочтительно, первое сопряжение зацепления содержит, по меньшей мере, две точки зацепления, например, два отверстия, отстоящих одно от другого.

Предпочтительно, по меньшей мере, первое сопряжение зацепления имеет, по меньшей мере, первый рельеф восприятий усилия и/или момента. Действительно, предпочтительно, чтобы средства крепления основания были бы отделены от зон восприятия усилия.

В соответствии с примером воплощения первым рельефом восприятия усилия и/или момента является полость.

В соответствии с другим вариантом накладка, предпочтительно на уровне фиксирующего основания, содержит, по меньшей мере, первый крепящий язык для фрикционного материала.

В соответствии с предпочтительным вариантом накладка содержит два сопряжения зацеплением, размещенные на расстоянии от фиксирующего основания в направлении, параллельном первой плоскости, при этом первое сопряжение зацеплением и второе сопряжение зацеплением соединены с фиксирующим держателем соответственно первым и вторым сужением. Так, фиксирующий держатель, выполненный из фрикционного материала, может перемещаться во всех направлениях, и вызываемые напряжения, передаваемые сопряжениям зацеплением, минимизированы.

Предпочтительно, первое и второе сопряжения зацеплением содержат каждое две точки зацепления, отстоящие одна от другой. Таким образом, можно определить геометрический центр для каждой точки зацепления, и в дальнейшем позициями А и А' будут обозначаться центры точек зацепления первого сопряжения зацеплением, а В и В' - центры точек зацепления второго сопряжения зацеплением.

В соответствии с еще одним вариантом каждое основание имеет первый рельеф и второй рельеф восприятия усилия и/или момента. Первый рельеф предпочтительно расположен между двумя точками зацепления первого сопряжения зацеплением, а второй рельеф предпочтительно расположен между двумя точками зацепления второго сопряжения зацеплением.

Предпочтительно, две точки зацепления первого сопряжения зацеплением разнесены на то же расстояние d, что и две точки зацепления второго сопряжения зацеплением. Это расстояние d является длиной сегмента, соединяющего центры двух точек зацепления одного и того же сопряжения зацеплением, или [АА']=d и [BB']=d. В общем может быть интересно то, что геометрия точек зацепления первого сопряжения является идентичной геометрии точек зацепления второго сопряжения для облегчения их установки одним инструментом.

Предпочтительно, фрикционный материал прокладки имеет поверхность трения, составляющую от 10 до 600 см² в зависимости от количества накладок на тормозную колодку, и получают общую поверхность трения тормозной колодки на поверхности тормозного диска, составляющую, например, от 200 до 600 см².

Предпочтительно, одна из сторон четырехугольника, образующего фиксирующее основание, является искривленной. Таким образом, форма накладок позволяет следовать форме базы, на которой закреплены прокладки.

Предпочтительно, фрикционный материал спекается на фиксирующем основании упомянутой базы, как это используется в технологии.

В соответствии с другим аспектом изобретения предложена тормозная колодка из одной или нескольких частей, предпочтительно из двух симметричных частей, причем каждая часть содержит:

- базу, имеющую фронтальную сторону и заднюю сторону, на которой может быть закреплена направляющая в виде ласточкина хвоста,

- по меньшей мере, первую фрикционную накладку, описанную выше, установленную с фронтальной стороны базы.

Предпочтительно, база каждой части тормозной колодки содержит, по меньшей мере, точку крепления, например, круглое отверстие, предназначенную для взаимодействия с точкой зацепления сопряжения зацепления первой накладки. Например, сверление предназначено для размещения заклепки для крепления накладки. Предпочтительно, по меньшей мере, первая накладка закреплена, по меньшей мере, в точке зацепления с точкой крепления базы тормозной колодки с помощью заклепки.

Предпочтительно, база каждой части тормозной колодки имеет рельеф, дополнительный к рельефу восприятия усилия и/или момента упомянутой накладки.

Предпочтительно, рельеф, дополнительный к рельефу восприятия усилия и/или момента, является полуотрезком. Полуотрезок может быть образован выступом, например, прямоугольной формы, длиной L, шириной l и высотой h. Предпочтительно, h больше, чем l и L/l составляет от 1 до 10.

Предпочтительно, фиксирующее основание упомянутой первой накладки и фронтальная сторона базы, на которую крепится первая накладка, имеют между собой зазор. В этом зазоре может быть размещен промежуточный слой, предпочтительно, из амортизирующего материала, в необходимом случае, термоизолирующий слой для уменьшения вибраций, в частности, в части спектра, вызывающей такие шумы, как скрипы, и для уменьшения, в необходимом случае, теплопередачи между основанием и базой тормозной колодки. Предпочтительно, каждая база колодки содержит несколько накладок, например, пять накладок.

В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

- фиг.1 изображает вид в плоскости основания накладки по изобретению;

- фиг.2 изображает накладку по изобретению;

- фиг.3 изображает базу тормозной колодки из двух частей по изобретению, предназначенную для приема накладок по фиг.1 или 2;

- фиг.4 изображает вид в разрезе полуотрезка;

- Фиг.5 изображает тормозную колодку из двух частей с накладками;

- фиг.6 изображает вид в разрезе тормозной колодки по фиг.5 по линии А-А;

- фиг.7 изображает вид в разрезе тормозной колодки по фиг.5 по линии В-В;

- фиг.8 изображает детальный вид зоны С по фиг.7.

Идентичные элементы, представленные на фиг.1-8, обозначены одинаковыми цифровыми позициями.

Тормозная накладка 1 по изобретению, предназначенная для установки на тормозной колодке 2 в виде одной или нескольких частей, содержит основание 11 и фрикционный материал 12.

В соответствии с настоящим примером воплощения основание 11 содержит

- фиксирующее основание 111, на котором может быть закреплен фрикционный материал 12, например, посредством спекания,

- два сопряжения зацепления 112 для крепления прокладки 1 непосредственно или косвенно к базе (21, 22) тормозной колодки 2,

- и два сужения 113, образующих упругую ламель между фиксирующим основанием 111 и каждым из двух сопряжений зацепления 112.

Основание может быть выполнено из тонкого листа, например, в 2 мм толщиной.

Фиксирующее основание 111 имеет четырехстороннюю форму, две большие стороны которого слегка скруглены для лучшего следования форме базы (21, 22) тормозной колодки 2, к которой они прикрепляются.

Фиксирующее основание 111 содержит, по меньшей мере, первый крепящий язык 1111 фрикционного материала 12, в данном случае четыре крепящих языка 1111. Крепящие языки 1111 могут быть также выполнены штамповкой и даже лазерной резкой металла, образующего основание 11. Отстоящие зоны 1112 могут также быть выполнены c большими или меньшими примыкающими поверхностями, чем представленные на фиг.1, но, во всяком случае, нужно соблюдать то, чтобы фиксирующее основание сохраняло достаточную жесткость, рекомендованную конструкторским бюро. Крепящие языки 1111 могут быть далее согнуты в направлении поверхности фиксирующего основания, на котором будет спечен фрикционный материал 12. Согнутые крепящие языки 1111 могут углубляться во фрикционный материал, когда последний будет помещен на место. Однако, когда фрикционный материал 12 будет закреплен на поверхности фиксирующего основания 111, они образуют между собой поверхность стыка 13.

Фиксирующее основание 111 может также иметь полости 1113, которые в данном случае представляют собой круглые отверстия, которые могут усиливать роль крепящих языков или даже их заменять.

Сопряжения зацепления 112 содержат, по меньшей мере, точку 1121 зацепления. В данном случае, эти точки 1121 зацепления образованы круглыми отверстиями. Отверстия обеспечивают крепление подложки 1 к базе (21, 22) тормозной колодки 2, например, заклепками 4. В данном случае центры этих точек зацепления 1121 произвольно обозначают: А и А' для точек зацепления 1121 первого сопряжения зацепления 112, а В и В' для точек зацепления второго сопряжения зацепления 112. Для облегчения установки две точки зацепления 1121 первого сопряжения зацепления предпочтительно разделены одинаковым расстоянием d, как и две точки зацепления 1121 второго сопряжения зацепления 112. Это расстояние d имеет длину сегмента, соединяющего центры А, A' или В, В' двух точек зацепления 1121 одного и того же сопряжения зацепления 112, или [АА']=d и [BB']=d.

Каждое сопряжение зацепления 112 представляет собой, кроме того, по меньшей мере, первый рельеф восприятия усилий и/или момента 1122, так как необходимо, чтобы усилия не воспринимались только точками зацепления 1121. В соответствии с представленными примерами воплощения рельефы восприятия усилий и/или момента 1122 представляют собой полость прямоугольной формы. Эти рельефы восприятия усилий и/или момента предназначены для взаимодействия с дополнительными рельефами 23, образованными в базе (21, 22) тормозной колодки 2.

Сужения 113 расположены таким образом, чтобы образовать зону предпочтительной деформации, что позволяет фиксирующему основанию 111 приспособиться к вращательному перемещению во всех направлениях, ограничивая усилия и/или моменты, передаваемые сопряжениям зацепления 112. Форма сужений 113 может изменяться. Например, в соответствии с вариантом воплощения по фиг.1 последние образованы скругленными вырезами между фиксирующим основанием 111 и каждым из сопряжений зацепления 112, тогда как в примере воплощения по фиг.2 края сужений 113 являются прямыми и параллельными между собой. Более того, в примере воплощения по фиг.2 края сужений 113 образуют угол с фиксирующим основанием 111, который может быть прямым углом.

Тормозная колодка в соответствии с представленными примерами воплощения содержит две части, каждая из которых содержит:

- базу (21, 22), имеющую фронтальную сторону (212, 222) и заднюю сторону (213, 223), со стороны которой, например, заклепками 7, может быть закреплена направляющая 3 в виде ласточкина хвоста, при этом основание (21, 22) может быть выполнено из тонкого листа, например, толщиной 3 мм;

- по меньшей мере, первая накладка 1 закреплена на фронтальной стороне (212, 222) базы (21, 22).

Базы (21, 22), составляющие первую и вторую часть тормозной колодки, являются симметричными. Каждая часть тормозной колодки 2 предназначена для размещения пяти накладок 1.

Базы (21, 22) содержат, по меньшей мере, точку крепления 24, например, сверление, для крепления накладки 1 точками зацепления 1121 сопряжений зацепления 112, например, с помощью заклепок 4.

Базы (21, 22) содержат также, по меньшей мере, рельеф 23, дополнительный к рельефу восприятия усилий и/или момента 1122 упомянутой накладки, например, полуотрезка для взаимодействия с посадочными местами сопряжения зацепления 112 упомянутой первой накладки 1. Полуотрезок представляет собой выступ, выполненный, например, путем штамповки листа, образующего базу (21, 22) тормозной колодки 2. Представленный полуотрезок имеет прямоугольную форму длиной L, шириной l и высотой h. Сечение полуотрезка на фиг.4 изображено по длине L. Полуотрезок имеет предпочтительно профиль, позволяющий ему управлять положением полостей сопряжения зацепления 112 для размещения накладок 1. Полуотрезки могут иметь также скругленные или остроконечные профили, либо также профиль сечения, представленный на фиг.4. Такой профиль, расширяющийся для образования дополнительных рельефов 23, т.е. основание является более широким, чем вершина, позволяет, таким образом, выбрать возможные зазоры между размерами дополнительного рельефа 23 и размерами соответствующего рельефа восприятия усилия и/или момента 1122. Такое отсутствие зазоров необходимо для того, чтобы усилия были восприняты дополнительными рельефами 23, а не точками зацепления 1121 и точками крепления 24.

Тормозная колодка 2 по изобретению может также содержать угловую подкладку 6, например, стальную или из гибкого материала, и даже из ткани. Предпочтительно, эта угловая подкладка 6 расположена между каждым сопряжением зацепления 112 подкладки 1 и фронтальной стороной (212, 222) базы (21, 22), к которой прикреплена накладка 1, для увеличения высоты накладки.

Кроме того, фиксирующее основание 111 и верхняя поверхность (212, 222) базы (21, 22) тормозной колодки образуют между собой зазор 5. Этот зазор 5 может оставаться пустым или быть заполненным изолирующим веществом, позволяющим сохранить гибкость фиксирующего основания 111.

1. Фрикционная накладка (1), предназначенная для размещения на тормозной колодке (2), содержащей основание (11) и, по меньшей мере, один первый фрикционный материал (12), при этом первый фрикционный материал (12) закреплен, по меньшей мере, на части упомянутого основания (11), причем основание (11) и первый фрикционный материал (12) образуют при их сопряжении (13) первую плоскость, отличающаяся тем, что основание (11) содержит:
- фиксирующее основание (111), на котором закреплен, по меньшей мере, один первый фрикционный материал (12),
- по меньшей мере, одно первое сопряжение зацеплением (112) на расстоянии от фиксирующего основания (111) в направлении параллельном первой плоскости, для крепления накладки (1) непосредственно или косвенно к тормозной колодке (2), и
- по меньшей мере, одно первое сужение (113), расположенное параллельно первой плоскости, образующее упругую ламель между фиксирующим основанием (111) и первым сопряжением зацеплением (112) для обеспечения фиксирующему основанию (111) возможности перемещения и поворота во всех направлениях.

2. Накладка (1) по п. 1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одно первое сопряжение зацеплением (112) содержит, по меньшей мере, точку зацепления (1121).

3. Накладка по одному из пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одно первое сопряжение зацеплением (112) представляет собой первый рельеф восприятия усилия и/или момента (1122).

4. Накладка по п. 3, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один первый рельеф восприятия усилия и/или момента (1122) является полостью.

5. Накладка (1) по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет два отдельных сопряжения зацеплением (112), расположенных на расстоянии от фиксирующего основания (111) в направлении, параллельном первой плоскости, при этом первое сопряжение зацеплением (112) и второе сопряжение зацеплением (112) связаны с фиксирующим основанием (111) соответственно первым и вторым сужением (113).

6. Накладка (1) по п. 5, отличающаяся тем, что первое и второе сопряжение зацеплением (112) содержат каждое две точки зацепления (1121).

7. Накладка (1) по п. 1, отличающаяся тем, что фрикционный материал (12) спечен на фиксирующем основании (111) упомянутого основания (11).

8. Тормозная колодка (2), состоящая из одной или нескольких частей, при этом каждая часть содержит:
- базу (21, 22), имеющую фронтальную сторону (212, 222) и заднюю сторону (213, 223), при этом в последней может быть закреплена направляющая в форме ласточкина хвоста (3),
- по меньшей мере, одну первую фрикционную накладку (1), представленную в соответствии с одним из предыдущих пунктов, закрепленную с фронтальной стороны (212, 222) базы (21, 22).

9. Тормозная колодка (2) по п. 8, отличающаяся тем, что база (21, 22) каждой части тормозной колодки (2) содержит, по меньшей мере, одну фиксирующую точку (24) для взаимодействия с точкой зацепления (1121) сопряжения зацеплением (112) прокладки (1).

10. Тормозная колодка (2) по одному из пп. 8 или 9, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна первая накладка (1) закреплена, по меньшей мере, точкой зацепления (1121) с фиксирующей точкой (24) базы (21, 22) тормозной колодки (2) заклепкой (4).

11. Тормозная колодка (2) по п. 8, отличающаяся тем, что база (21, 22) каждой части тормозной колодки (2) имеет, по меньшей мере, один рельеф (23), дополнительный к рельефу восприятия усилия и/или момента (1122) упомянутой накладки (1).

12. Тормозная колодка (2) по п. 11, отличающаяся тем, что рельеф (23), дополнительный к рельефу восприятия усилия и/или момента (1122), представляет собой полуотрезок.

13. Тормозная колодка (2) по п. 8, отличающаяся тем, что фиксирующее основание (111) упомянутой первой прокладки (1) и фронтальная сторона (212, 222) базы (21, 22) тормозной колодки (2), к которой прикреплена первая прокладка (1), образуют между собой зазор (5).

14. Тормозная колодка (2) по п. 13, отличающаяся тем, что в зазоре (5) размещен амортизирующий материал.

15. Тормозная колодка (2) по п. 8, отличающаяся тем, что тормозная колодка содержит несколько накладок (1).