183259. lajstromszámú szabadalom • Fékpofa dobfékhez
183 259 2 Találmányunk fékpofa dobfékhez, melynél a konstrukciós kialakítás célja fékcsikorgás fellépésének elhárítása, illetve fékcsikorgási hajlam csökkentése. Találmányunk létrehozásánál kitűzött célunkat a fékpofán elhelyezkedő, azon rögzített súrlódó fékbetét kiképzésével érjük el. A környezetvédelmi szempontok kielégítésének egyre nagyobb súllyal jelentkező követelménye — különösen közúti járműveknél - időszerű fejlesztési feladattá tette a fékek csikorgásának megszüntetését. Az eddig kidolgozott megoldások vagy nem eredményezik a csikorgás kellő mértékű csökkenését, vagy olyan szerkezeti megoldásokra irányulnak, amelyek a meglévő szerkezeteken való alkalmazást kizárják és csak új konstrukciós irányzatok gyanánt érvényesíthetők. Az ismert megoldások több irányban kísérlik meg a fékcsikorgás csökkentését. Az egyik ismert irányzatnál rugalmas, ezáltal a fékdobhoz való jó idomulást és így a súrlódó felületek közötti térben és időben egyenletes felületi nyomást biztosító fékpofákat alkalmaznak. A felületi nyomás egyenletessége - egyéb előnyökön kívül - a fékcsikorgást is csökkenti, mert a súrlódási eredetű zajok a felületi nyomás (különösen a betétvégek élein fellépő helyi nyomások) növekedésével általában nőnek. Ismert a fékdobnak nagy belső csillapítású anyagból való készítése. Ez a megoldás is csak mérsékelten hatásos, mert a súrlódási eredetű zajok nagyobb mértékű csökkentéséhez az anyag belső csillapításának gyakorlatilag egyelőre nem megvalósított növelése volna szükséges. Régebben alkalmazott módszer volt nagy belső csillapítású anyagnak (például azbeszt-fonadék) a fékdobra helyezése és körbefutó acél szalaggal való leszorítása. Ez a megoldás csak a fékdob ritkán előforduló hajlító lengéseit és az ebből eredő zajokat csökkenti. Gyakorlatban kipróbált megoldás volt egy és ugyanazon fékszerkezet egy-egy fékpofáján két egymástól különböző keménységű (középponti szög szerint vett) fékbetétszegmens alkalmazása tapasztalati alapon. Ez a megoldás sem bizonyult kellően hatásosnak. Az ismert megoldásoknál hatásosabb konstrukció kialakítását tűztük ki célul, hogy a különösen közúti járműveknél igen elterjedt dobfékeknél a fékcsikorgást olyan szerkezeti megoldással küszöböljük ki, amely a meglévő fékszerkezeteknél könnyűszerrel alkalmazható. A fékcsikorgás mint fizikai jelenség a jelenleg szokásos belső pofás dobfékeknél a következőképpen áll elő. A fékpofák súrlódóbetétei mintegy „radírozó” jellegű, a fékdob felszínével párhuzamos nyírási rezgéseket végeznek, mivel a súrlódási tényező a betétek és a fékdob között a csúszási sebességtől függő. Vannak olyan üzemállapotok, álról ezek frekvenciái (fsHz) az fs = -~\fy - K(K=1,2,3...) 1) képlet szerintiek, ha a súrlódó betétre vonatkozóan s-el [cm] a vastagságot, G-vel [N cm'2] a csúsztató rugalmassági modulust, p-val [Kg cm’3 ] a sűrűséget jelöljük. A súrlódóbetét nyírási sajátfrekvenciái tehát a K = 1 értékhez tartozó alapfrekvencia egészszámú többszörösei. A súrlódóbetét nyírási rezgései a fékdob súrlódó gyűrűjében körbefutó longitudinális rezgéseket gerjesztenek, amelyek Hertz-ben (Hz) kifejezett frekvenciái (f<i, Hz) jó közelítéssel az • i£j= 1.2.3 ...» 2) képlet által meghatározottak. Ahol r-rel [cm] jelöljük a fékdob súrlódó felszínének görbületi sugarát, Ed-vel [N cm"2 ] és p<j-vel [Kg cm’5 ] pedig a fékdob anyagának rugalmassági modulusát és sűrűségét. Ezt szemlélteti all. ábra, amely a súrlódóbetét és a fékdob sajátfrekvenciáit a hőmérséklet (T, K°) függvényében ábrázolja. Fékcsikorgás rezonancia esetében áll elő, vagyis, ha fs = fd, abban az esetben, ha mind a súrlódóbetét, mind a dob sajátfrekvenciái egy-egy (K = 1-hez és j = 1-hez tartozó) alapfrekvencia egészszámú többszörösei, rezonancia esetén egyidejűleg a fékdob összes sajátfrekvenciáin rezonancia van, amint azt a folytonos vonallal kihúzott frekvenciák metszéspontjainak a Ti, r2 és Tj hőmérsékleteken egy függőlegesbe való esése szemlélteti. Ilyenkor a fékcsikorgás különösen erős. Találmányunk azon a felismerésen alapul, hogy a fékcsikorgás mértéke igen jelentősen csökkenthető a fékbetétek olyan geometriai kialakításával, vagy anyaguk csúsztató rugalmassági modulusának a hely függvényében való folytonos vagy ugrásszerű (zónánkénti) olyan változtatásával, hogy a súrlódóbetét sajátfrekvenciák összessége többé ne váljék maradéktalanul egészszámú többszörösévé egy alapfrekvenciának, mert ebben az esetben bármilyen hőmérséklettel jellemzett üzemállapotban csak egy-egy, de legalábbis elvileg nem végtelen számú frekvencián lehetséges rezonancia. Találmányunk fékpofa dobfékhez, melynek forgásfelületre illeszkedő súrlódófelülettel kiképzett fékbetétje, azt hordozó, előbbinél többszörösen nagyobb ugalmassági tényezőjű fékbetéthordozó eleme van, melyen támasztó és erőbevezető felületek vannak kiképezve, a fékpofa súrlódó felületének tengelyen átmenő síkkal vett metszetében a súrlódó-fékbetétanyag rugóállandója változó. Találmányunk előnyös kivitelénél a fékdob súrlódóíelületéhez illeszkedő fékpofa súrlódó felőle te tengelyén átmenő síkkal vett metszetében a súrlódó fékbetétanyag vastagsága (s) folytonosan, egyenletesen, vagy szakaszonként folytonosan egyenletesen változó, ahol 'min/smax — 0,95. Találmányunk további előnyös kivitelénél a súrlódó fékbetétanyag lépcsősen változó vastagságú és/vagy rugalmassági modulusú — ahol s^n/Smax — 0,95 és/vagy Gmjn/Gmax - 0,95, a különböző vastagságú és/vagy keménységű részek sávokként vannak kiképezve. A találmányunk szerinti fékpofa előnyös konstrukciós kivitelénél a súrlódó fékbetétanyag között betétlemez van elrendezve. Találmányunkat több kiviteli példán keresztül ismertetjük az 1—11. ábrák segítségével, ahol az 1. ábra a találmány szerinti fékpofát oldalnézetben, a 2. ábra 90°-kai elfordított nézetben mutatja be, a 3— 9. ábrák különböző kiviteli változatok keresztmetszeteit ábrázolják, a 3. ábra szerinti fékpofa súrlódóbetétanyagának fék5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
