187374. lajstromszámú szabadalom • Fékbetét dobfékhez, különösen járművek dobfékjéhez
1 187 374 2 Találmányunk fékbetét dobfékhez, különösen járművek dobfékjéhez, mely belső szerkezeti felépítésénél fogva nem okoz fékcsikorgási jelenséget, illetve zajt. A környezetvédelmi szempontok szükségessé teszik járműveknél a fékezési zajok csökkentését, különösen a fékcsikorgás megszüntetését. Az ismert megoldások mindeddig vagy kevéssé voltak hatásosak, vagy olyan szerkezeti módosításokat igényelnek, amelyek csak új szerkezeti megoldások érvényesítésével valósíthatók meg. Ilyen körülmények között tűztük ki célul, hogy a nehézjárművek dobfékjeinél jelentkező fékcsikorgásokat a fékbetét aljának és méretének megváltoztatása nélkül megszüntessük. Találmányunk azon a felismerésen alapul, hogy a fékcsikorgás csökkenthető vagy megszüntethető, ha a betét anyagában akár olyan erősítő elemeket alkalmazunk, amelyek anyagának rugalmassági modulusa legalább egy nagyságrenddel nagyobb, mint a fékbetét anyagáé, akár a fékbetét vázelemeiként alkalmazott anyag szálait és/vagy az erősítő elemeket olyan módon helyezzük el a kötőanyagba ágyazva, hogy a fékbetétnek a súrlódó felszínre ható nyomóerők és súrlódási nyíróerők tekintetében érvényesülő merevsége egymástól függetleníthető és hőfokfüggése befolyásolható. Találmányunk fékbetét dobfékhez, különösen járművek dobfékjéhez, melynek a fékdob forgásfelületére illeszkedő súrlódó felülete és ezzel ellentétes oldalon hordozó taghoz való rögzítésre támasztó felülete van, irányított elrendezésű szálakból álló vázanyag és/vagy a súrlódó fékbetét anyagában erősítő elemek vannak beágyazva szál/rúdszerű kiképzésben, az irányított szálak és/vagy az erősítő elemek a forgástengelyre merőleges síkra eső vetületben a súrlódó felület normálisával 20'-70° közötti szöget (a vagy ß) zárnak be. Találmányunk előnyös kivitelénél a fékbetétnek a forgástengelyre merőleges síkra eső vetületében a vázanyagszálak és/vagy erősítő elemek irányát keresztező irányú vázanyagszálak és/vagy erősítő elemek is vannak, melyek ezen síkra eső vetületben a súrlódó felület normálisával 20’-70° közötti szöget (a vagy ff) zárnak be. A vázanyag szálak és/vagy az erősítő elemek, amelyek célszerűen szövött vagy ragasztott szövedékké vannak egyesítve, vagy több, különböző anyagú szövedékből képzett betétet alkotnak, hullámvonal, illetve fűrészfogszerűén hajtogatva egy vagy több rétegben helyezkednek el a fékbetétben, miközben elhelyezkedésük iránya megfelel az 1., illetve 2. igénypontban meghatározott feltételnek. A vázanyag szálaknak és/vagy az erősítő elemeknek az irányítottságával a fékbetétnek a súrlódó felszínre ható nyomóerő és súrlódási nyíróerő tekintetében érvényesülő merevsége egymástól függetleníthető és miután az erősítő elemek rugalmassági tényezője legalább egy nagyságrenddel nagyobb, mint a fékbetét anyagáé, hőfokfüggőségük is befolyásolható. Találmányunkat részletesen több kiviteli példán keresztül ismertetjük a fékcsikorgásnál fellépő fizikai jelenség rövid leírásával, elméleti megfontolásokkal is bizonyítva a találmányunk szerinti fékbetét azon tulajdonságát, hogy zajkeltő rezgésekre nem hajlamos. Az 1. ábra jelképesen ábrázolva mutatja be a fékdobhoz illeszkedő fékbetéttel ellátott fékpofát. A 2. ábra a fékdob és a fékbetét frekvencia görbéit általában, a 3. ábra az ismert fékszerkezetek rezonancia viszonyait az üzemi hőmérséklet tartományban, a 4. ábra a találmány szerinti fékbetét rezonancia viszonyait az üzemi hőmérséklet tartományban mutatja be, az 5. ábra a találmány szerinti fékbetétben az erősitő elemek elhelyezkedését matematikai jelölésekkel ábrázolja, a 6-11. ábra különböző kiképzésű irányított elemekkel ellátott fékbetéteket mutat be. Az 1. ábra dobfék 1 fékpofáját s vastagságú, azon rögzített 2 súrlódó fékbetéttel mutatja be, ahol a 2 súrlódó fékbetét 8 hengeres súrlódó felülete R belső sugarú 3 fékdobra illeszkedik. A 3 fékdob és 2 fékbetét relatív elmozdulásakor ébredő súrlódó erő nagysága adott normális irányú nyomóerő mellett a fi súrlódási tényező nagyságától függ. Tapasztalat szerint a fi súrlódási tényező értéke a relatív csúszási sebesség függvényében változik: a v relatív csúszási sebesség növekedésével a fi súrlódási tényező értéke általában csökken. Ha a 2 fékbetét p (Nm"2) nyomással a 3 fékdobhoz nyomódik, ezen súrlódó elemek között r(Nm-2) nyírófeszültség ébred. Kimutatható, hogy a 2 fékbetét a súrlódási jellegből adódó öngerjesztett rezgéseket végez, amelyeket az jellemez, hogy a 8 súrlódó felszínnel párhuzamos betétrészecskék egymáson elcsúsznak. Kimutatható továbbá, hogy az öngerjesztés a rezgési instabilitást illetően akkor a legerősebb, ha B = b fGq dimenzió nélküli viszonyszám (továbbiakban: B) értéke éppen 1-gyel egyenlő, ahol és fi a súrlódási tényező, v a csúszási sebesség, G a fékbetét rugalmassági modulusa, q a fékbetét sűrűsége. Bár a nyirórezgések önmagukban is közvetlen zajforrásként jelentkeznek, zajgerjesztő hatásuk alapvetően közvetve érvényesül. Kimutatható, hogy a 3 fékdob súrlódó gyűrűjében longitudinális rezgések lépnek fel. Ezek a rezgések longitudinális jellegük ellenére jelentős léghangsugárzást okoznak a 3 fékdob súrlódó gyűrűjének keresztirányú nyúlásával és a kapcsolt hajlító lengésekkel összefüggésben. A korábban említett fékbetétrezgések a 2 fékbetét és 3 fékdob közötti relatív csúszási sebességnek (v) és ezzel a nyírófeszültségnek r az ingadozását okozzák, aminek következtében a 3 fékdobon különösen nagy longitudinális rezgések gerjednek, ha az f, fékbetét frekvenciák a fékdob fd sajátfrekvenciáival egybeesnek. A rezonancia viszonyokat a 2. ábrán követhetjük, egy a 3 fékdobra és a 2 fékbetétre jellemző 5 10' 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
