Гальмовий диск

1. Тормозной диск, содержащий матрицу, выполненную из теплопроводного и легкого материала, армированную со стороны его рабочих поверхностей ячеистым каркасом из износостойкого материала, имеющим п е р е м е н н у ю площадь торцевых поверхностей, ячеек, заполненных матричным материалом и образующих с последним регулярный микрорельеф, и элементы крепления диска, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен решетчатой диафрагмой с элементами крепления, установленной с зазорами относительно каркасов, при этом решетка диафрагмы и зазоры заполнены матричным материалом. 2. Тормозной диск по п. 1 , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что решетчатая диафрагма выполнена из двух выпуклых соединенных между собой частей с образованием полостей, на поверхности каждой части выполн е н , по м е н ь ш е й мере, ряд в п а д и н , ориентированных а окружном направлении и соединенных между собой своими доньями, при этом глубина каждой впадины равна половине высоты диафрагмы, а в доньях выполнены отверстия. 3. Тормозной диск п о п . 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что решетчатая диафрагма снабжена уплотнителем, расположенным в ее полостях. 4. Тормозной диск по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что решетчатая диафрагма выполнена в виде гофрированного кольца, с радиальным расположением гофр. 5. Тормозной диск по пп. 1 - 4 , о т л ич а ю щ и й с я тем, что решетчатая диафрагма в местах сопряжения с элементами крепления выполнена с усилением. 6. Тормозной диск п о п . 5 , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что усиление выполнено из теплоизоляционного материала. Изобретение относится к машиностроению, в частности, к конструкциям фрикционных, например, тормозных устройств транспортных средств и опорных элементов. Известен тормозной диск, содержащий матрицу, выполненную из теплопроводного и легкого материала, армированную со стороны его рабочих поверхностей ячеистым каркасом из износостойкого материала, имеющим переменную площадь торцевых поверхностей ячеек, заполненных матричным материалом и образующих с последним регулярный микрорельеф, и элементы крепления диска [1]. Выполнение матрицы из легкого материала способствует снижению веса конструкции, обеспечивает кондуктивный теллоотвод, что уменьшает теплонагружен 9798 ность и стабилизирует температурное поле, повышающие срок службы фрикционного элемента. Однако, пониженная прочность и жесткость матрицы, выполненной из алюминиевого сплава, отрицательно сказывается на долговечности изделия. В основу изобретения положена задача разработать диск с упрочненной конструкцией матрицы, выполненной из легкого материала, для повышения срока службы изделия в целом. Указанная задача решается тем, что тормозной диск, содержащий матрицу, выполненную из теплопроводного и легкого материала, армированную со стороны его рабочих поверхностей ячеистым каркасом из износостойкого материала, имеющим переменную площадь торцевых поверхностей ячеек, заполненных матричным материалом и о б р а з у ю щ и х с последним регулярный микрорельеф, и элементы крепления диска согласно изобретению, снабжен решетчатой диафрагмой с элементами крепления, установленной с зазорами относительно каркасов, при этом решетка диафрагмы и зазоры заполнены матричным материалом, Весьма целесообразна конструкция решетчатой диафрагмы, выполненной из двух выпуклых и соединенных между собой частей, с образованием полостей, по поверхности каждой части выполнен, по меньшей мере, ряд впадин, ориентированных в окружном направлении и соединенных между собой своими доньями, при этом глубина каждой впадины равна половине высоты диафрагмы, а в доньях выполнены отверстия. В полостях диафрагмы возможно расположение уплотнителей, например, в виде сендвичевой структуры. Кроме указанного, возможна конструкция решетчатой диафрагмы, выполненной в виде гофрированного кольца с радиальным расположением гофр. Возможна также конструкция тормозного диска, в котором решетчатая диафрагма в местах сопряжения с элементами крепления выполнена с усилителем из теплоизоляционного материала. Размещение в мат ричном материале решетчатой диафрагмы, выполнение по ее периферии утолщений для мест крепления способствует упрочнению конструкции диска. А выполнение диафрагмы перфорированной, размещение ее с зазорами относительно, каркасов и заполнение матричным теплопроводным материалом исключает замыкание теплового поля и обеспечивает 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 4 кондуктивное охлаждение, благоприятно сказывающееся на долговечности диска и процесса его эксплуатации. При этом за счет выполнения диафрагмы составной из двух соединенных между собой частей формируются пустотелые полости, обеспечивающие дополнительное охлаждение д и с к а , что в целом т а к ж е повышает срок службы изделия. Этому способствует также выполнение втулок в местах крепления диска из теплоизоляционного материала. Сущность изобретения поясняется чертежами, где: - на фиг. 1 представлен общий вид тормозного диска с армирующей решетчатой диафрагмой, - на фиг. 2 - вариант конструкции диска с составной решетчатой диафрагмой, - на фиг. 3 - сечение А-А фиг. 2, - на фиг. 4 - сечение Б-Б фиг. 2, - на фиг, 5 - вариант конструкции диафрагмы, - на фиг. 6 - вариант конструкции диска. Тормозной диск содержит матрицу 1, армированную внутри решетчатой диафрагмой 2, а со стороны рабочих поверхностей каркасами 3, 4. Матрица выполнена из теплопроводного и легкого материала, например, алюминиевого сплава АК-4 или АЛ 19. Каркасы выполнены из фрикционного материала, имеющего прочность, теплоизносоустойчивость выше, чем у матричного материала, например стали Х18Н10. Предпочтительно каркасы 3, 4 выполнять в виде ячеистой структуры, имеющей стенки с высотой соизмеримой с толщиной матрицы 1 и открытые ячейки 5, ограниченные торцевыми поверхностями стенок каркаса с образованием регулярного микрорельефа на рабочих поверхностях. Площадь торцевых поверхностей каркасов, выступающая над матрицей, выполнена пропорционально уменьшающейся в направлении от зоны максимальной нагруженности к зоне минимальной нагруженности. Варьировать площадь торцевых поверхностей каркасов можно как за счет размера ячеек 5, плотности их расположения, так и за счет толщины стенок каркасов 3, 4. Решетчатая диафрагма выполнена из прочного материала, например стали. Диафрагма 2 имеет геометрическую форму, соответствующую рабочим поверхностям диска. Установлена она с зазорами 6, 7 относительно каркасов 3, 4. Отверстия 8 диафрагмы, зазоры 6, 7 между нею и каркасами 3, 4 и сами каркасы заполнены матричным материалом. 9798 По периферии решетчатая диафрагма 2 чие поверхности диска действуют силы, совыполнена с утолщениями 9, для мест крепответствующие прижимному усилию кололения диска. док (на чертеже не показаны}. Контакт фрикционных поверхностей происходит по Предпочтителен вариант конструкции диска, в котором решетчатая диафрагма 5 наиболее выступающим частям, которыми являются торцевые поверхности каркасов (см. фиг. 2, 3, 4, 6) выполнена составной из 3, 4 дискретно выступающие над матрицей двух выпуклых частей 10, 11, соединенных 1 и формующие регулярный микрорельеф с между собой. ячейками 5. На поверхности каждой из частей имеПри торможении на фрикционных поется, по крайней мере, ряд впадин 12, ори- 10 верхностях генерируется тепло, которое чеентированных в окружном направлении и рез теплоотводящий матричный материал 1 имеющих глубину, равную половине высоты отводится от каркасов 3, 4. При этом вследдиафрагмы, и отверстия 13 в донных частях, которыми впадины противолежащих частей ствие выполнения диафрагмы 2 решетчатой диафрагмы соединены, а между соседними 15 и заполнения матричным материалом 1 отвпадинами образованы полости 14. верстий 8, зазоров 6, 7 между диафрагмой и каркасами 3, 4 и самих каркасов создаются Впадины 12 в сечении, параллельном предпосылки для распределения тепла по рабочим поверхностям матрицы 1, имеют объему диска и рассеивания его. эллипсовидную форму. Для составной решетчатой диафрагмы 20 А вследствие дифференцированного целесообразно отверстия 15 для крепления распределения торцевых поверхностей выполнить на периферийных частях поверкаркасов 3, 4 по рабочим поверхностям дихностей диафрагмы, а концентрично отверска появляется возможность действующим стиям 15 между частями диафрагмы в процессе эксплуатации неравномерным установить втулки 16, выполненные из теп- 25 нагрузкам оказывать эквивалентное сопролоизоляционного материала. тивление. Диски, работающие в условиях тяжелых При том наличие решетчатой диафрагнагружений, между частями диафрагмы в мы 2 способствует увеличению прочности и полостях 14 могут иметь уплотнитель 17, • жесткости конструкции. например сендвичевой структуры. 30 При варианте выполнения диска с соИзобретение не ограничивается привеставной решетчатой диафрагмой кроме укаденными примерами исполнения. занного, появляется возможность дополнительного охлаждения объемов дисНапример, диафрагма может иметь и ка за счет наличия пустотелых полостей 14, иное конструктивное исполнение, в частности, представлять собой гофрированное 35 которые при необходимости могут быть закольцо 18 с радиальным расположением полнены уплотнителем 17. гофр (см. фиг. 5), В свою очередь выполнение втулок 16 А рабочие поверхности диска (фиг. 6) из теплоизоляционного материала способвместо каркаса могут быть армированы изствует уменьшению передачи теплового поносостойкими частицами 19, выступающи- 40 тока от фрикционных поверхностей к ми над поверхностями матрицы 1 с присоединительным элементам. образованием регулярного микрорельефа. Тормозной диск, армированный изноПри этом площадь фрикционной поверхносостойкими частицами 19, функционирует сти, образованная частицами 19, также доланалогично описанному. жна быть выполнена уменьшающейся от 45 Таким образом, предложенный тормоззоны максимальных напряжений элемента к ной диск, по сравнению с известными, имезоне его минимальных напряжений. ет повышенную прочность конструкции, Рассмотрим работу тормозного диска улучшенный теплоотвод, что в целом повына примере использования его в тормозном шает долговечность фрикционного элеменустройстве легкового автомобиля. На рабо- 50 та. 9798 5 З /з 5 ,5 б //4 /2 Фиг. 6 Упорядник Замовлення 4552 Техред М.Моргентал Коректор Н. Мілкжова Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655. ГСП, КиТв-53, Львівська пл.. 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101