SE504272C2 - Bärorgan för friktionsbeläggning - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 504 272 2 för att inte bromsskrik ändà uppträder under vissa omstän- digheter.

Vidare visar GB 2143916 skivbromsbelägg med bärorgan för friktionsbeläggning som varierar i tjocklek längs en linje i rotationsriktningen. Detta innebär att beläggens tjocklek varierar i rotationsled, vilket ger negativa konsekvenser.

Exempelvis minskar livslängden pà grund av att inte hela beläggsvolymen kan utnyttjas. Dessutom blir slitaget störst på ena sidan, vilket ger upphov till lokala temperaturhöj- ningar med värmespänningar, som i värsta fall kan ge upphov till sprickbildning i trumma eller skiva, vilket kan leda till haveri. Vidare kan. en. ogynnsam friktionsfördelning mellan olika bromsar leda till sneddragning, dvs. bromsfel som påverkar styrningen. Dessutom finns det risk för att bromsbelägget skjuvas av, detta kan innebära totalhaveri på bromssystemet med låsning av något hjul.

Det är uppenbart att ingen åtgärd som är avsedd att reducera problemet med bromsskrik, får leda till att bromsarnas funktion försämras.

TEKNISKA PROBLEMET Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma bärorgan för friktionsbeläggning, vilka på ett enkelt och effektivt sätt eliminerar problemet med bromsskrik, utan försämring av bromsarnas funktion.

LÖSNINGEN För detta finningen av att det är så utformat att den lokala egen- ändamål kännetecknas bärorganet enligt upp- vinkelfrekvensen varierar mellan den ena änden av nämnda sektor av ytans rotationsdiameter och den andra änden av sektorn. 10 15 20 25 504 272 3 Detta kan åstadkommas genom att antingen bärarplàten eller balklivet, eller genom att båda dessa element utformas för varierad egenvinkelfrekvens.

Fördelaktiga varianter för att åstadkomma sådana variationer framgår av efterföljande underkrav.

Bakgrund till uttrycket lokal eqenvinkelfrekvens Instabila (självsvängning) är av naturen vågrörelser. Vàghastigheten för böjvàgor är proportionell EI(m) och svängningar mot roten ur kvoten mellan böjstyvheten, massfördelningen, m(m), enligt: ”få-iii Egenvinkelfrekvens är ro ortionell mot roten ur kvoten mellan böjstyvheten EI, och massan, M enligt: G ~ LE! .M Låt oss därför definiera "lokal egenvinkelfrekvens", u5(m) Ülüp) = så att v ~ u5(m).

Massfördelningen, m(m), har enheten kg/m och är produkten av tvärsnittsarea, A, och densitet, C, enligt mun) = AW) - CW) dvs. mUP) ~ AW)- Ett bromsbeläggs historia (det vill säga det slitage bromsbelägget utsatts för under sin livstid) har stor betydelse på den tryckfördelning som bromsbelägget får mot trumman. Även bromstryck och värmealstring vid bromsning har 10 15 20 25 504 272 4 stor inverkan på tryckfördelningen. De olika tryckfördel- ningarna gör att olika delar av bromsbacken är aktiva vid olika tillfällen. Om trycket är stort vid backens sidor är beläggets bärarplát (bakplát) mer aktiv än balklivet, medan om trycket huvudsakligen är lokaliserat till backens mitt, är balklivet mer aktivt än bärarplàten. Följaktligen kan egenvinkelfrekvensen varieras i bärorganet genom speciell utformning av antingen bärarpláten eller balklivet, eller genom att båda dessa element utformas för varierad egenvinkelfrekvens.

Analys av trumbromsar har även visat att instabila svängningar i det frekvensområde där bromsskrik uppträder måste innehålla vågrörelser. Om dessa vàgrörelser förhindras reduceras instabiliteten. Det är känt att en del av en våg reflekteras vid övergångar i lokal egenvinkelfrekvens. Då en våg pà detta sätt reflekteras, försvagad skapas en stående våg tillsammans med en rörlig våg före reflektionspunkten och en försvagad rörlig vág efter reflektionspunkten. Reflektionen medför således att den rörliga vågen minskar. Därför minskar även instabiliteten. lokal genom Övergángar i egenvinkelfrekvens kan exempelvis åstadkommas stegformiga förändringar. Ett steg definieras här av att den lokala egenvinkelfrekvensen för sektionen skär den lokala egenvinkelfrekvensens medelvärde för hela sektionen av bärorganet, pà ett sådant sätt att de erhållna steglängderna, l, uppfyller villkoret l>3t där t är balklivets medelgodstjocklek. 11 >3t l2>3t l3<3t 10 15 20 25 30 504 272 5 Om bärorganets lokala egenvinkelfrekvens ej ändras i form av ett steg ska max-/minvärde användas inom varje steglängd enligt definitionen.

Både vid kontinuerlig och stegformig förändring mellan tvâ närliggande steg gäller: Gi < q min. eller mi > i mj+1 q där'm¿cxfl1u5d är tvâ närliggande lokala egenvinkelfrekvenser eller två lokala ändegenvinkelfrekvenser.

Bromsbacken är indelad 1 sektionerna A == bärarplàt, B = balkliv och AB = hela tvärsnittet.

För dessa sektioner skall gälla: qa < 0,7 q, < 0,7 gm < 0,8 BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen kommer nedan att beskrivas med hänvisning till utföringsexempel som visas pá de bifogade ritningarna, pà vilka Fig. 1 visar delar av en trumbroms med en back enligt ett första utföringsexempel av upp- finningen, i vy fràn sidan, Fig. 2 är ett snitt längs linjen II-II i Fig. 1, Fig. 3 är ett snitt längs linjen III-III i Fig. l, Fig. 4 visar på motsvarande sätt som Fig. 1 en trumbromsback enligt ett andra utförings- exempel av uppfinningen, 10 15 20 25 30 35 504 272 Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig. 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 6 är ett snitt längs linjen V-V i Fig. 4, är ett snitt längs linjen VI-VI i Fig. 4, visar- på motsvarande sätt som Fig. 1 'en trumbromsback enligt ett tredje utförings- exempel av uppfinningen, är ett snitt längs linje VIII-VIII i Fig. 7, är ett snitt längs linjen IX-IX i Fig. 7, visar på motsvarande sätt som Fig. 1 en trumbromsback enligt ett fjärde utförings- exempel av uppfinningen, är ett snitt längs linjen XI-XI i Fig. 10, är ett snitt längs linjen XII-XII i Fig. 10, visar' på motsvarande sätt som Fig. l en trumbromsback enligt ett femte utförings- exempel av uppfinningen, är ett snitt längs linjen XIV-XIV i Fig. 13, är ett snitt längs linjen XV-XV i Fig. 13, visar på, motsvarande sätt som Fig. 1 en trumbromsback enligt ett sjätte utförings- exempel av uppfinningen, visar en skivbroms med backar som utformats enligt uppfinningen, visar skivbromsen i planvy, visar en trumbromsback enligt ett sjunde utföringsexempel av uppfinningen, och visar en trumbromsback enligt ett åttonde utföringsexempel av uppfinningen.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL I Fig. roterar i pilens ll riktning och med en bromsback 12 som bildar bärare för ett belägg 13. Backen 12 förmedlar kraften från en icke visad hydraulisk eller mekanisk bromsmekanism till belägget 13 och är försedd med ett balkliv 14 som är riktat huvudsakligen vinkelrätt ut fràn baksidan av' den l visas en del av en trumbroms med trumma 10, som friktionsbeläggningen bärande ytan. 10 15 20 25 30 35 504 272 7 Backen 12 är utformad på konventionellt sätt med frik- tionsbeläggningen 13 orienterad med utbredning längs en sektor av ytans rotationsdiameter.

Försök har visat att man kan eliminera bromsskrik vid en sådan trumbroms, genom att utforma backen 12 så att värdet på den mot roten ur kvoten mellan dess böjstyvhet och dess massa proportionella lokala egenvinkelfrekvensen ökar från ett första värde vid den ena änden av nämnda sektor av ytans rotationsdiameter till ett andra värde vid den andra änden av sektorn.

Såsom framgår av Fig. 2 och 3 varierar balklivets 14 höjd från ett största mått i närheten av beläggets 13 normala framkant, till ett minsta mått i närheten av beläggets normala bakkant, vid den av pilen ll angivna rotations- riktningen. Genom denna utformning av balklivet 14 påverkas såväl böjstyvhet som massfördelning längs den ovan angivna sektorn, vilket således ger förändrad egenvinkelfrekvens längs sektorn.

Fig. 4 till 6 visar en andra variant av uppfinningen där livhöjden varierar på samma sätt som i det föregående utföringsexemplet, men med en konstant eller svagt varierad massfördelning till följd av ett på vardera sidan av balklivet 14 infräst spår 15. På detta sätt erhålles en större skillnad i egenvinkelfrekvens än jämfört med det i Fig. 1 till 3 visade utföringsexemplet.

Fig. 7 till 9 visar en tredje variant av uppfinningen där livhöjden och samtidigt böjstyvheten är konstant. Däremot varierar massfördelningen genom att balklivet uppvisar en midja 16 som ökar successivt i volym längs ovan nämnda sektor.

Fig. 10 till 12 visar en fjärde variant av uppfinningen där massfördelningen och livhöjden är konstant, men böjstyvheten 10 15 20 25 30 35 504 272 8 är varierad längs sektorlängden, genom att bredden på balklivet 14 ökar successivt längs den kant som anligger mot baksidan av den friktionsbeläggningen bärande ytan och samtidigt minskar längs den motsatta kanten.

Fig. 13 till 15 visar en femte variant av uppfinningen där livhöjden är konstant, men både böjstyvheten och massfördel- ningen är varierad längs sektorlängden. Detta àstadkommes genom att balklivet 14 är försett med en eller flera tvärflänsar 17, som sträcker sig längs nämnda sektor och vilkas tjocklek ökar successivt längs sektorn samtidigt som avståndet från baksidan av den friktionsbeläggningen bärande ytan minskar successivt i samma riktning. Detta innebär att massan ökar i den ena riktningen, medan böjstyvheten ökar i den andra riktningen.

Fig. 16 visar ytterligare en variant, där balklivet 14 är försett med hål 18 med successivt ökande storlek i längs sektorlängden. Detta innebär att: massan ökar' i den ena riktningen, utan att böjstyvheten nämnvärt påverkas. Hålen 18 kan utformas ovala, som visat, eller runda. De ovala hälen kan variera i storlek, antingen bara beträffande längden, eller beträffande både längd och bredd.

Den i Fig. 17 visade skivbromsen omfattar en skiva 19 som normalt roterar i den av pilen 20 angivna rotationsrikt- ningen. De bromsbeläggen 13 bärande plåtarna 12 är kil- formade på ett sätt som gör attt böjstyvheten varierar kontinuerligt längs en sektor av den beläggbärande ytans rotationsdiameter, utan att effektiv beläggvolym påverkas.

Plåtarna 12 är försedda med flänsar 21, vilka är omvänt kilformade mot plàtarna 12, så att plåtarnas baksidor blir parallella med beläggsidan.

Fig. 19 och 20 visar ytterligare två utföringsexempel av trumbromsbackar, av vilka Fig. 19 visar en trumbromsback rörbalk med ett vars bakplåt 12 är utformad som en 10 15 20 504 272 9 kontinuerligt avsmalnande tvärsnitt. Vid denna bakplåt är ett antal punktmassor 22 fastsatta. Utformningen enligt detta utföringsexempel ger báde förändrad böjstyvhet och förändrad massa längs bromsbacken.

Fig. 20 illustrerar en trumbromsback med en i tvà steg l2a, l2b utförd bakplàt, böjstyvhet längs bromsbacken. Denna stegvisa förändring ger också upphov till en förändring i egenvinkelfrekvensen, vilken ger en stegvis förändrad vilket reducerar förekomsten av bromsskrik.

Uppfinningen är ej begränsad till de ovan beskrivna utföringsexemplen, utan flera varianter är tänkbara inom ramen för efterföljande krav. Givetvis kan andra medel användas för att variera böjstyvhet och lnassfördelning.

Exempelvis kan bärarplàt utformas så att egenvinkelfrekvensen ändras genom att böjstyvheten varierar längs bärarplàtens báglängd. Alternativt kan bärarplàtens lokala egenvinkelfrekvens ändras genom att massan varierar längs bärarplátens bàglängd. Givetvis kan både böjstyhet och massa variera längs bärarplátens bàglängd. I samtliga fall kan de ovan beskrivna variationerna i böjstyvhet och massa bärorganets variera successivt eller stegvis.

Claims (13)

10 15 20 25 30 35 504 272 10 PATENTKRAV

1. l. Bärorgan (12) för friktionsbeläggning (13), vilket ingår i system för bromsning av rotationsrörelser, t.ex. vid en roterande axel, vilket bärorgan (12) är ämnat att via en kontaktyta fördela presskraften fràn en bromsmekanism till den på nämnda organ (12) monterade friktionsbeläggningen (13), som i aktivt läge samverkar med en med rotations- rörelsen förbunden yta (10, 18), varvid bärorganet (12) med friktionsbeläggningen (13) är orienterat med utbredning längs en sektor av kontaktytans rotationsdiameter, k ä n n e t e c k n a t därav, att bärorganet är så utformat att värdet pà den lokala egenvinkelfrekvensen varierar mellan den ena änden av nämnda sektor av ytans rotationsdiameter och den andra änden av sektorn.

2. Bärorgan enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t därav, löpande balkliv (14) som är riktat huvudsakligen vinkelrätt ut från baksidan av den friktionsbeläggningen (13) bärande att det omfattar minst ett längs nämnda sektor ytan.

3. Bärorgan enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k- n a t därav, att egenvinkelfrekvensvärdet varierar genom variation av böjstyvheten längs nämnda sektor.

4. Bärorgan enligt krav 3, 1: ä n n e t e c k n a t därav, att böjstyvheten varierar genom att höjden på balklivet (14) nämnda sektor, och att massan huvudsakligen är konstant varierar successivt eller stegvis längs längs sektorn, genom successiv eller stegvis ökning av bredden pà spår (15) eller diametern på hál (18) som är frästa eller borrade i anslutning till bärorganets neutrallager.

5. Bärorgan enligt krav 3, l< ä n n e t e c k n a t därav, att böjstyvheten varierar genom att bredden på bärorganet (12) varierar successivt eller stegvis längs den 10 15 20 25 30 35 504 272 11 kant som anligger mot baksidan av den friktionsbeläggningen bärande ytan och samtidigt minskar längs den motsatta kanten.

6. Bärorgan enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att böjstyvheten varierar genom att bredden pá balklivet (14) varierar successivt eller stegvis längs den kant som anligger mot baksidan av den friktionsbeläggningen bärande ytan och samtidigt minskar längs den motsatta kanten.

7. Bärorgan enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att egenvinkelfrekvensvärdet varierar genom ändring av massan längs nämnda sektor.

8. Bärorgan enligt krav 1 eller 6, k ä n n e - t e c 1< r1 a t därav, att massan varierar genom att balklivet (14) midja (16) som successivt eller stegvis i volym längs nämnda sektor. uppvisar en varierar

9. Bärorgan enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t därav, att styvheten är huvudsakligen konstant genom nämnda sektorn, och att massan varierar längs genom sektor, successiv eller stegvis ökning av bredden på spàr (15) eller diametern pá hál (18) anslutning till bärorganets neutrallager. som är frästa eller borrade i

10. Bärorgan enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a t därav, att egenvinkelfrekvensvärdet varierar genom ändring av báde böjstyvhet och massa längs nämnda sektor.

11. Bärorgan enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a t därav, att böjstyvheten och massan varierar genom successiv eller stegvis variation av balklivets (14) höjd längs nämnda sektor. 10 15 504 272 12

12. Bärorgan enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a t därav, att böjstyvheten varierar genom att höjden på balklivet (14) varierar successivt eller stegvis längs nämnda sektor, och att massan varierar i motsatt riktning mot styvhetsökningen längs nämnda sektor, genom successiv eller stegvis ökning av bredden på spår (15) eller diametern på hål (18) som är frästa eller borrade i anslutning till bärorganets neutrallager.

13. Bärorgan enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att balklivet (14) är försett med en eller flera tvärflänsar (17), som sträcker sig längs nämnda sektor och vilkas tjocklek varierar successivt eller stegvis längs sektorn samtidigt som avståndet fràn baksidan av den friktionsbeläggningen (13) bärande ytan varierar successivt eller stegvis i samma riktning. f-