Фрикционная накладка для тормозных колодок транспортных средств
Изобретение относится к транспортному машиностроению и предназначено для эксплуатации в тормозных колодках барабанного типа. Фрикционная накладка для тормозных колодок транспортных средств выполнена из полимерного фрикционного композита в виде части разнотолщинной цилиндрической обечайки, образованной несоосными цилиндрическими поверхностями с параллельными осями вращения, образующими рабочую поверхность, две продольные боковые поверхности и две торцевые поверхности, и снабжена индикатором величины износа накладки. Индикатор величины износа накладки выполнен в виде сектора полуцилиндрической формы, по меньшей мере, на одной продольной боковой поверхности со стороны толстого края накладки между отверстиями для крепления накладки - в зоне средней толщины накладки, находящейся в секторе угла «α», равного 13-22 градуса, в обе стороны от вертикали на глубину максимально допустимой величины износа накладки «Н», равную 70-82,0 процентов толщины накладки от ее наружной поверхности. Технический результат: более точное определение максимальной допустимой величины износа накладки и, как следствие, повышение эксплуатационных характеристик тормозной колодки, связанных с более полной выработкой их ресурса при полноценном и эффективном торможении. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к транспортному машиностроению и предназначено для эксплуатации в тормозных колодках барабанного типа.
Известно техническое решение, см. патент РФ на полезную модель №28211 «Тормозная накладка», в котором тормозная накладка имеет толщину больше величины предельного износа, включает рабочую поверхность, две боковые поверхности и указатель величины износа накладки, при этом указатель величины износа накладки размещен по крайней мере на одной из ее боковых поверхностей и выполнен в виде углубления или выступа, содержащего не менее одной, вертикальной по отношению к боковой поверхности, стенки, расстояние от которой до рабочей поверхности накладки равно величине ее предельного износа, причем длина углубления или выступа равна или меньше длины боковой поверхности накладки.
К недостаткам известного технического решения можно отнести недостаточно эффективные эксплуатационные характеристики колодки, связанные с конструктивными особенностями колодки. Так, торможение происходит за счет преобразования кинетической энергии в тепловую через трение колодок о поверхность барабана или диска. Сила трения от площади соприкосновения, естественно, не зависит, а вот количество энергии (теплоты), выделяющейся в результате процесса, - очень даже зависит: чем больше рабочая площадь колодки - тем на большей площади происходит преобразование энергии, соответственно - быстрее и эффективнее происходит торможение. Именно этим и определяется то, насколько интенсивным и эффективным будет торможение. Таким образом, в данной конструкции происходит уменьшение площади рабочей поверхности накладки, используемой при торможении за счет конструктивного размещения указателя величины износа, что отрицательно сказывается на эффективности торможения и способствует ускоренному преждевременному износу колодки.
Известно другое техническое решение - прототип, см. патент РФ на полезную модель №40085 «Тормозная колодка», имеющая толщину больше величины предельного износа, включающая рабочую поверхность, при этом указатель - индикатор величины износа колодки размещен с двух сторон боковых поверхностей в виде сектора с плоским основанием.
К недостаткам данной конструкции можно отнести низкие эксплуатационные характеристики колодки, поскольку конструктивное место расположения индикатора величины износа находится не в оптимальной, для снятия показателей, зоне. Так, индикатор величины износа размещен с двух сторон боковых поверхностей - согласно чертежам, на углу толстого края накладки - на примыкающих друг к другу боковых поверхностях, где в силу анизотропного теплового расширения механические свойства существенно отличаются от противоположной стороны колодки с тонким краем накладки, так в силу ее разнотолщинности при возникающих термических нагрузках происходят различные изменения и износ тоже происходит неравномерно, особенно при длительном торможении на длинном спуске или при аварийном длительном прижатии тормозной колодки.
Поэтому конструктивное размещение индикатора величины износа накладки с какого-либо края дает приблизительную и недостаточно точную картину действительного износа накладки, что приводит либо к преждевременной замене колодок, не выработавших свой ресурс, либо наоборот к не своевременной замене, что отражается на эффективности торможения.
Наиболее точными и целесообразными будут показатели индикатора величины износа, расположенного в зоне средних толщин и средних изменений, что позволит не только обеспечить своевременную замену накладок (колодок), но и предотвратить преждевременную их замену и полностью вырабатывать возможный ресурс, обеспечивая при этом полноценное и эффективное торможение.
Техническим результатом предполагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа, в частности более точное определение максимальной допустимой величины износа накладки и, как следствие, повышение эксплуатационных характеристик тормозной колодки, связанных с более полной выработкой их ресурса при полноценном и эффективном торможении.
Поставленный технический результат достигается посредством использования общих с прототипом известных признаков, включающих выполнение фрикционной накладки для тормозных колодок транспортных средств из полимерного фрикционного композита выполненной в виде части разнотолщинной цилиндрической обечайки, образованной несоосными цилиндрическими поверхностями с параллельными осями вращения, образующими рабочую поверхность, двумя продольными боковыми поверхностями, двумя торцевыми поверхностями и снабженную индикатором величины износа накладки и новых признаков, заключающихся в том, что индикатор величины износа накладки выполнен в виде сектора полуцилиндрической формы, по меньшей мере, на одной продольной боковой поверхности со стороны толстого края накладки между отверстиями для крепления накладки - в зоне средней толщины накладки, находящейся в секторе угла «α» равного 13-22 градуса в обе стороны от вертикали на глубину максимально допустимой величины износа накладки «Н» равную 70-82,0 процентов толщины накладки от ее наружной поверхности.
Индикатор величины износа по диаметру выполнен равным 0,4-0,6 толщины накладки.
По меньшей мере одна торцевая поверхность может быть выполнена в виде двух сопряженных плоскостей, расположенных под углом друг к другу, при этом сопряжение плоскостей по высоте выполнено в зоне максимально допустимой величины износа накладки, а плоскость контактирующая с рабочей поверхностью выполнена под углом от 30 до 60 градусов к горизонтали рабочей поверхности.
Индикатор износа выполнен в виде сектора полуцилиндрической формы с основанием под углом наклона«β» равным 0-60,0 градусов к нижней поверхности накладки.
Индикатор износа может быть выполнен с конусообразным основанием.
Новизной предложенной тормозной колодки является выполнение индикатора величины износа накладки в виде сектора полуцилиндрической формы, по меньшей мере, на одной продольной боковой поверхности со стороны толстого края накладки между отверстиями для крепления накладки - в зоне средней толщины накладки, находящейся в секторе угла «α» равного 13-22 градуса в обе стороны от вертикали на глубину максимально допустимой величины износа накладки «Н» равную 70-82,0 процентов толщины накладки от ее наружной поверхности.
Выполнение индикатора величины износа по диаметру равным 0,4-0,6 толщины накладки.
Выполнение, по меньшей мере, одной торцевой поверхности в виде двух сопряженных плоскостей, расположенных под углом друг к другу, при этом сопряжение плоскостей по высоте выполнено в зоне максимально допустимой величины износа накладки, а плоскость, контактирующая с рабочей поверхностью, выполнена под углом от 30 до 60 градусов к горизонтали рабочей поверхности.
Выполнение индикатора износа в виде сектора полуцилиндрической формы с основанием под углом наклона «β» равным 0-60,0 градусов к нижней поверхности накладки.
Выполнение индикатора износа может быть с конусообразным основанием.
Так, выполнение индикатора величины износа накладки в виде сектора полуцилиндрической формы, по меньшей мере, на одной продольной боковой поверхности со стороны толстого края накладки между отверстиями для крепления накладки - в зоне средней толщины накладки, находящейся в секторе угла «α» равного 13-22 градуса в обе стороны от вертикали, - позволяет повысить эксплуатационные характеристики тормозной колодки, обеспечивая возможность более точного визуального определения реальной величины износа накладки, что будет способствовать наиболее полной выработке ее ресурса и при этом обеспечивать эффективное торможение.
При этом расположение индикатора износа именно между отверстиями позволяет максимально оптимально разместить его, чтобы сохранить надежность конструкции и обеспечить, при этом, желаемый технический результат.
Выполнение индикатора величины износа на глубину «Н» равную 70-82,0 процентов толщины накладки от ее наружной поверхности и являющуюся максимальной величиной износа накладки - именно в зоне средней толщины накладки, позволяет индикатору величины износа отражать наиболее точный износ накладки, так как в силу анизотропного теплового расширения механические свойства на толстом крае и тонком крае накладки отличаются друг от друга. Так, в силу ее разнотолщинности, при возникающих термических нагрузках происходят различные изменения и износ тоже происходит неравномерно, особенно при длительном торможении на длинном спуске или при аварийном длительном прижатии тормозной колодки. Поэтому конструктивное размещение индикатора величины износа накладки с какого-либо края дает приблизительную и недостаточно точную картину действительного износа накладки, что приводит либо к преждевременной замене колодок, не выработавших свой ресурс, либо - наоборот к не своевременной замене, что отражается на эффективности торможения.
Так, выполнение, по меньшей мере, одной торцевой поверхности в виде двух сопряженных плоскостей, расположенных под углом друг к другу, при этом сопряжение плоскостей по высоте выполнено в зоне максимально допустимой величины износа накладки, позволяет усилить возможность визуального определения и восприятия износа накладки на колодке, а так же способствует дополнительному ориентиру при принятии решения о замене колодки. При этом выполнение плоскости, контактирующей с рабочей поверхностью под углом от 30 до 60 градусов к горизонтали рабочей поверхности, позволяет значительно повысить возможность визуального контроля определения износа накладки. Так, угол менее 30 и более 60 градусов не достаточно выразительно подчеркивает уровень износа для облегчения визуального определения степени износа накладки.
Выполнение индикатора величины износа по диаметру равным 0,4-0,6 толщины накладки, выполнение индикатора износа в виде сектора полуцилиндрической формы с основанием под углом наклона «β» равным 0-60,0 градусов к нижней поверхности накладки, а так же выполнение индикатора износа с конусообразным основанием - являются признаками дополнительными направленными на раскрытие основных признаков и способствующие достижению поставленного технического результата.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить эксплуатационные характеристики фрикционной накладки, связанные с более точным контролем и определением максимальной допустимой величины износа накладки, более полной выработкой ее ресурса, обеспечивая при этом полноценное и эффективное торможение.
Проведенные патентно-информационные исследования по источникам патентной и научно-технической информации показали отсутствие предложенного в объекте сочетания известных и новых признаков предполагаемого изобретения, что позволяет отнести признаки к существенным и обладающим новизной.
В связи с тем, что предложенное сочетание признаков не известно из существующего уровня техники и не вытекает из него явным образом и позволяет получить более высокий и даже неожиданный технический результат, поскольку только совокупность и взаимосвязь приведенных ранее признаков дает такой положительный эффект, то предлагаемые существенные признаки и их сочетание можно считать имеющими изобретательский уровень.
Описание осуществления предлагаемого устройства, в том числе на конкретном примере позволяет отнести его к промышленно выполнимым.
Сущность предлагаемого конструктивного исполнения тормозной колодки поясняется чертежом, где на фиг. 1 - представлена боковая поверхность тормозной колодки.
На фиг. 2 схематично показаны отверстие для крепления накладки и индикатор износа накладки в виде сектора полуцилиндрической формы.
На фиг. 3 схематично показан вид уже закрепленной накладки с индикатором износа выполненного с конусообразным основанием.
На фиг. 4 схематично показано выполнение индикатора износа с основанием под углом наклона «β» равным 0-60,0 градусам к нижней поверхности накладки.
Тормозная колодка содержит основание 1, на которое крепится при помощи отверстий 2, например, посредством заклепок 3 накладка 4 с рабочей поверхностью 5, которое крепится к тормозному барабану. С двух сторон продольной боковой поверхности накладки 4, со стороны толстого конца накладки между двумя отверстиями 2 для крепления накладки выполнен индикатор износа 6 накладки в виде сектора полуцилиндрической формы с плоским основанием. При этом, индикатор износа 6 накладки выполнен в зоне средней толщины накладки находящейся в секторе угла «α» равного 13-22 градусов в обе стороны от вертикали, на глубину «Н» равную 70-82,0 процентов толщины накладки 4 от ее наружной поверхности и являющуюся максимально допустимой величиной 7 износа накладки 4.
Индикатор величины износа 6 по диаметру выполнен равным 0,4-0,6 толщины накладки, что способствует легкому визуальному наблюдению за износом накладки, при этом, выполнение индикатора меньшего диаметра затруднит визуальное наблюдение и будет не достаточно заметен, а выполнение большего диаметра может повлиять на прочность и эксплуатационные характеристики накладки, поскольку более близкое расположение к отверстиям 2, при длительном торможении в процессе эксплуатации может способствовать преждевременному ее разрушению. Торцевая поверхность 8 выполнена в виде двух сопряженных плоскостей, расположенных под углом друг к другу, при этом сопряжение плоскостей по высоте выполнено в зоне максимально допустимой величины 7 износа накладки, а плоскость, контактирующая с рабочей поверхностью, выполнена под углом от 30 до 60 градусов к горизонтали рабочей поверхности. Выполнение индикатора износа может быть в виде сектора полуцилиндрической формы с основанием 9 под углом наклона «β» равным 0-60,0 градусов к нижней поверхности накладки см. фиг. 2. или конусообразным основанием 10, что будет способствовать лучшему визуальному определению величины износа накладки, т.к. наклонное основание способствует естественному очищению индикатора от засоров в процессе эксплуатации и удалению скопившейся копоти, нагара, пыли. При этом такое исполнение индикатора величины износа облегчает наблюдение при осмотре износа тормозной колодки, так как по наклонному основанию легче определить начало допустимого предела износа колодки.
Выполнение индикатора величины износа накладки именно в зоне средней толщины накладки позволит не только обеспечить своевременную замену накладок (колодок), но и предотвратить преждевременную их замену и полностью вырабатывать возможный ресурс, обеспечивая при этом полноценное и эффективное торможение.
Работает предлагаемое устройство следующим образом. При торможении и воздействии на рабочую поверхность 5, а так как в силу разницы температур особенно по краям накладки, возникает неравномерный ее износ, при выполнении индикатора износа с какого либо края - очень сложно визуально определить ее реальный износ, так как при интенсивной нагрузке, например при продолжительном спуске, износ накладки происходит по разному, то благодаря выполнению индикатора износа 6 в зоне угла «α», повышаются эксплуатационные характеристики тормозной накладки, так как такое выполнение индикатора износа 6 способствует более точному визуальному определению реальной величины износа 7 накладки 4, что способствует наиболее полной выработке ее ресурса и обеспечивает эффективное торможение. При визуальном осмотре индикатора износа 6 и торцевой поверхности 8 накладки 4 наиболее точно определяется максимально допустимая величина износа. При этом, выполнение индикатора износа 6 в зоне средней толщины накладки между отверстиями 2 позволяет сохранить ее качественные характеристики предотвращая ослабление конструкции накладки и обеспечивая ее надежность при сохранении эффективности торможения и более полной выработке ресурса накладок. В целом, совокупность признаков предлагаемой конструкции позволяет повысить эксплуатационные характеристики и надежность тормозной колодки.
В настоящее время на предприятии разработана техническая документация, изготовлена опытная партия накладок предлагаемой конструкции, показавшая при испытаниях положительные результаты. Испытания показали надежность предлагаемой конструкции и эффективность торможения при удобном визуальном определении максимально допустимого износа накладки.
1. Фрикционная накладка для тормозных колодок транспортных средств, выполненная из полимерного фрикционного композита в виде части разнотолщинной цилиндрической обечайки, образованной несоосными цилиндрическими поверхностями с параллельными осями вращения, образующими рабочую поверхность, две продольные боковые поверхности и две торцевые поверхности, и снабженную индикатором величины износа накладки, отличающаяся тем, что индикатор величины износа накладки выполнен в виде сектора полуцилиндрической формы по меньшей мере на одной продольной боковой поверхности со стороны толстого края накладки между отверстиями для крепления накладки - в зоне средней толщины накладки, находящейся в секторе угла «α», равного 13-22 градуса, в обе стороны от вертикали на глубину максимально допустимой величины износа накладки «Н», равную 70-82,0 процентов толщины накладки от ее наружной поверхности.
2. Фрикционная накладка по п. 1, отличающаяся тем, что индикатор величины износа по диаметру выполнен равным 0,4-0,6 толщины накладки.
3. Фрикционная накладка по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна торцевая поверхность может быть выполнена в виде двух сопряженных плоскостей, расположенных под углом друг к другу, при этом сопряжение плоскостей по высоте выполнено в зоне максимально допустимой величины износа накладки, а плоскость, контактирующая с рабочей поверхностью, выполнена под углом от 30 до 60 градусов к горизонтали рабочей поверхности.
4. Фрикционная накладка по п. 1, отличающаяся тем, что индикатор износа выполнен в виде сектора полуцилиндрической формы с основанием под углом наклона «β», равным 0-60,0 градусов, к нижней поверхности накладки.
5. Фрикционная накладка по п. 1, отличающаяся тем, что индикатор износа может быть выполнен с конусообразным основанием.
