фрикционное изделие

Формула изобретения

Фрикционное изделие, включающее фрикционный элемент из полимерного композита с пористой структурой, отличающееся тем, что полимерный композит выполнен с дискретной структурой полимерной матрицы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к фрикционным изделиям, в частности колодкам и накладкам дисковых тормозов, барабанных тормозов транспортных средств, тормозным колодкам рельсового транспорта и др.

Аналогом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, включающее фрикционный элемент из полимерного композита с пористой структурой (см. заявку Франции № 2581149, МПК⁷ F16D 69/02, 1986). Существенные признаки аналога «фрикционный элемент из полимерного композита с пористой структурой» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога являются в случае использования изделия в высокоскоростных транспортных средствах недостаточная стабильность фрикционных характеристик и низкие шумовые характеристики изделия из-за недостаточных сжимаемости и сорбционной способности композита, обусловленных неразвитостью пористой структуры (незначительным объемом пор).

Прототипом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, включающее фрикционный элемент из полимерного композита с пористой структурой (см. Лапшин В.П. и др. Влияние сорбированной воды на прочностные и фрикционные свойства тормозных накладок. Труды 3-го Международного симпозиума по трибологии фрикционных материалов «ЯРОФРИ-97». Ярославль, 1997, с.257-260). Существенные признаки прототипа «фрикционный элемент из полимерного композита с пористой структурой» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком прототипа также являются в случае использования изделия в высокоскоростных транспортных средствах недостаточная стабильность фрикционных характеристик и низкие шумовые характеристики изделия из-за недостаточных сжимаемости и сорбционной способности композита, обусловленных неразвитостью пористой структуры.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение стабильности фрикционных характеристик изделия в условиях высокоскоростного фрикционного контакта и снижение шумовых характеристик путем повышения сорбционной способности и сжимаемости композита за счет повышения объема пор в композите и обеспечения более развитой пористости.

Для достижения указанного технического результата во фрикционном изделии, включающем фрикционный элемент из полимерного композита с пористой структурой, композит выполнен с дискретной структурой матрицы.

Существенные признаки заявляемого изобретения «композит выполнен с дискретной структурой матрицы» являются отличительными от признаков прототипа.

Фрикционное изделие представляет собой фрикционный элемент, при необходимости зафиксированный на каркасе. Фрикционный элемент также может включать дополнительную армировку в виде каркасов, вставок и т.д. Элемент выполнен из полимерного фрикционного композиционного материала, включающего полимерную матрицу и различные наполнители, например дисперсные и волокнистые. Фрикционный элемент имеет пористую структуру (как правило, микропористую). Полимерная матрица имеет дискретную («зернистую») структуру, при которой частицы («зерна») матрицы соединяют между собой частицы наполнителей, что придает композиту монолитность, обеспечивает передачу и распределение напряжений (при нагрузках) между отдельными частицами наполнителей. Однако при этом матрица не заполняет полностью пространство между частицами наполнителей. Такую структуру композита может обеспечить, например, следующая технология изготовления изделия. Приготавливается формовочная смесь в виде смеси дисперсных частиц наполнителей (в том числе волокнистых частиц) и дисперсных частиц связующего. При этом частицы связующего берутся в количестве, недостаточном для заполнения пространства между частицами и образования монолитной полимерной матрицы. Далее из смеси формуется изделие по обычной технологии.

Конкретным примером заявляемого изобретения является колодка дискового тормоза легкового автомобиля, полимерный композит которой содержит полимерную матрицу в количестве не более 8 мас.%. Суммарный объем капиллярных пор в композите составляет при этом не менее 20% объема композита.

Изготовление фрикционного элемента изделия из полимерного композита с дискретной структурой матрицы позволяет улучшить упругие свойства материала, повысить его сжимаемость и восстанавливаемость после сжатия, поскольку наличие достаточного количества пустот в композите позволяет компенсировать напряжения в материале за счет обеспечения возможности для внутреннего деформирования структуры материала. При этом после снятия нагрузки обеспечивается возможность восстановления структуры материала. В результате благодаря пористости, хорошей сжимаемости и восстанавливаемости композита обеспечиваются стабильность фрикционных характеристик и снижение шумовых характеристик изделия.