CN102667216A - 铁道车辆用制动衬片 - Google Patents

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Abstract

一种发挥等面压功能且保护弹性构件的铁道车辆用制动衬片。该铁道车辆用制动衬片由制动钳按压到在车轴上安装的圆盘体或在车轮上螺栓紧固的制动盘的滑动面。该铁道车辆用制动衬片具备按压到制动盘的滑动面上的摩擦构件(11)、安装在制动钳上且支承摩擦构件(11)的背板(12)。摩擦构件(11)沿制动盘的半径方向及周向分割配置。在各摩擦构件(11)与背板(12)之间夹有碟簧(13)。摩擦构件(11)的与背板(12)相对的面形成为球面状。在轻按压时，从背板(12)经由碟簧(13)向摩擦构件(11)传递按压力。在重按压时，背板(12)与球面部(11a)接触而向摩擦构件(11)直接传递按压力。能够发挥等面压的功能且能够防止弹性构件的变形、劣化。

Description

铁道车辆用制动衬片
技术领域
本发明涉及一种铁道车辆用制动衬片，其能够将与制动盘的摩擦引起的热能有效地分散，从而使制动衬片与制动盘的耐久性都提高。
背景技术
在铁道车辆、机动车及机动二轮车等陆地输送设备中，伴随车辆的高速化、大型化，大多使用盘式制动器来作为其制动装置。
以下，作为一例，对铁道车辆用的盘式制动器进行说明。
盘式制动器使制动钳工作，将制动衬片按压于在车轴或车轮上安装的制动盘的滑动面来得到制动力，从而对车轴或车轮的旋转进行制动而控制车辆的速度。
此时，因摩擦热而制动衬片与制动盘的接触面的温度上升，且该接触面的温度因与车辆的高速化相伴的制动负载的增大而变高。
另外，在现有型的盘式制动器的情况下，如图6所示，制动衬片1采用的是将与制动盘2的滑动面2a接触的摩擦构件1a通过铆钉(图示省略)或粘接剂等安装到背板1b上的结构。
由制动钳施加给该制动衬片的按压力因安装部的结构上的原因不作用于制动衬片的整体，而集中作用于某特定的部分。例如，在液压式制动钳的情况下，如图6所示，按压载荷的中心位置3存在于按压活塞的位置。杠杆式制动钳的情况也与液压式制动钳的情况同样，按压载荷施加在制动钳的臂与衬片支架连接的位置上。
如上所述，现有的盘式制动器因结构上的原因，来自制动钳的按压力仅作用于制动衬片的一部分上。因此，在作用按压力的位置的正下方，制动衬片与制动盘的接触面压变高而产生局部的温度上升。
为此，为了缓和上述局部的温度上升，而需要等面压衬片。
例如，在专利文献1中公开一种制动衬片，如图7所示，将以避开紧固孔21的方式配置的摩擦构件11夹着弹性构件13而安装于背板12。通过形成为这样的结构，使制动衬片与制动盘的接触面压均等，从而抑制产生局部的温度上升的情况。
然而，在专利文献1所公开的技术中，由于摩擦构件向背板的安装夹着弹性构件，因此当作用有按压力而摩擦构件成为高温时，弹性构件屈服，屈服以后无法有效地发挥本来的等面压功能。
另外，在专利文献2、3中公开如下技术：将分割成多个的摩擦构件经由球面座而进行安装，由此使来自制动钳的按压力均等地施加，从而抑制产生局部的温度上升的情况。
然而，在上述的专利文献2、3中公开的技术的情况下，若因按压力而球面座的构成部分发生塑性变形，则会失去等面压功能。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-151188号公报
专利文献2：日本特表平10-507250号公报
专利文献3：日本特开2008-223852号公报
发明内容
本发明要解决的问题点在于，在使制动衬片与制动盘的接触面压均等而抑制局部的温度上升的现有技术的情况下，不必顾虑对发挥等面压功能的构成部分进行保护这一点。
本发明的铁道车辆用制动衬片为了对发挥等面压功能的弹性构件进行保护，而由制动钳按压到制动盘的滑动面上，所述铁道车辆用制动衬片的最主要的特征在于，具备：
被按压到制动盘的所述滑动面上的摩擦构件；
安装在所述制动钳上且支承所述摩擦构件的背板，
所述摩擦构件在所述制动盘的半径方向及周向上分割成两个以上而进行配置，并且在各摩擦构件与所述背板之间夹有弹性构件，且各摩擦构件的与所述背板相对的面的比弹性构件靠外缘侧的部分形成为凸弯曲状，
在轻按压时，从背板经由弹性构件向摩擦构件传递按压力，由此实现等面压，在重按压时，背板与凸弯曲状部接触而由凸弯曲状部尽可能地维持等面压，同时向摩擦构件直接传递按压力。
本发明的铁道车辆用制动衬片中，通过将摩擦构件的与背板相对的面形成为凸弯曲状，从而在重按压时，背板与凸弯曲状部接触而由凸弯曲状部尽可能地维持等面压，且同时向摩擦构件直接传递按压力。
因此，能够防止发挥等面压的弹性构件因重按压力与高温叠加而引起的屈服，从而能够实现弹性构件的保护。
发明效果
在本发明中，由于摩擦构件的与背板相对的面形成为凸弯曲状，在重按压时，背板与凸弯曲状部接触而向摩擦构件直接传递按压力，因此能够防止夹在摩擦构件与背板之间而发挥等面压的弹性构件的变形、劣化。
另外，由于摩擦构件的与背板相对的面的比弹性构件靠外缘侧的部分形成为凸弯曲状，因此在重按压时，也能够通过该凸弯曲状部使载荷广为分散，且能够尽可能地维持等面压。
附图说明
图1(a)是表示本发明的制动衬片的第一例的主要部分的剖视图，(b)是(a)图的A部分放大图。
图2是表示本发明的制动衬片的第一例的俯视图。
图3是表示轻按压时的本发明的各摩擦构件的温度的图。
图4是表示重按压时的本发明的各摩擦构件的温度的图。
图5是表示本发明的制动衬片的第二例的主要部分的剖视图。
图6是表示构成现有型的铁道车辆用盘式制动器的制动衬片及制动盘的图，(a)是从摩擦构件侧观察制动衬片而得到的俯视图，(b)是(a)图的A-B剖视图。
图7是表示构成现有型的铁道车辆用盘式制动器的制动衬片的图，(a)是从摩擦构件侧观察制动衬片而得到的俯视图，(b)是(a)图的A-B剖视图。
具体实施方式
在本发明中，通过将摩擦构件的与背板相对的面形成为凸弯曲状，在重按压时，使位于弹性构件的外侧的凸弯曲状部与背板接触而向摩擦构件直接传递按压力，来实现夹在摩擦构件与背板之间的弹性构件的保护和等面压维持这样的目的。
实施例
以下，对本发明从构思到问题解决的过程和用于实施本发明的最佳方式进行说明。
发明者等认为在重按压时，摩擦构件成为高温，夹在摩擦构件与背板之间的弹性构件屈服，因此为了长时期维持弹性构件的等面压功能，限制重按压时的弹性构件的使用来防止极度的变形是有效的。
并且，清楚了在重按压时，即使不使用弹性构件的功能，通过摩擦构件自身的弹性及衬片装置整体的弹性也能够实现充分的等面压。
基于以上的想法的研究的结果是，完成了本发明的铁道车辆用制动衬片。
即，本发明的铁道车辆用制动衬片例如是由制动钳按压到制动盘的滑动面上的制动衬片，该制动盘螺栓紧固于在车轴上安装的圆盘体或车轮，该铁道车辆用制动衬片采用以下的结构。
在图1中，11是按压到制动盘的所述滑动面上的摩擦构件，由安装在所述制动钳上的背板12经由例如碟簧13而弹性支承。该碟簧13的弹簧常数为在常用最大制动时，碟簧13发生摩擦构件11的后述的球面部11a与背板12的间隙程度的挠曲那样的弹簧常数。
该摩擦构件11例如图2所示，沿所述制动盘的半径方向分割成两部分。并且，在所述制动盘的周向外周侧分割为6个，在周向内周侧分割为4个，共计分割成10个，且配置成关于背板12的周向中央线12b线对称。
在本发明中，所述各摩擦构件11的与所述背板12相对的面例如形成为球面状，并且其中心部朝向背板12突出，且在其中心部的周围设置收纳所述碟簧13的凹部11c。需要说明的是，图1中的11a表示形成为所述球面状的球面部，11b表示朝向背板12突出的突起。
另一方面，在与摩擦构件11的所述突起11b相对的背板12的部分上设有使所述突起11b以在所述突起11b的外周侧及突出高度方向上具有规定的间隙d1的状态嵌入的凹部12a。
所述规定的间隙d1比所述摩擦构件11的球面部11a与背板12的间隙d2大即可。
通过形成为上述结构，在摩擦构件11沿着与背板12平行的水平方向移动的情况下，突起11b与凹部12a抵接，由此抑制所述移动，而向背板12传递力。另一方面，在摩擦构件11向接近背板12的方向移动的情况下，碟簧13收缩，直至所述摩擦构件11的球面部11a与背板12抵接为止，在抵接后，不会在碟簧13上作用抵接时的载荷以上的载荷。
另外，在图1的例子中，通过贯通与在摩擦构件11上设置的凸缘部11d卡合的压板14和背板12的铆钉15，将压板14拉向背板12侧，以成为稍按压碟簧13的状态，由此将所述摩擦构件11安装在背板12上。
在上述结构的本发明的铁道车辆用制动衬片中，在频繁使用的轻按压时，从背板12经由碟簧13向摩擦构件11传递按压力，由此实现等面压。
另一方面，在仅偶尔使用的重按压时，在碟簧13被按压规定尺寸后，背板12与球面部11a接触而由球面部11a尽可能地维持等面压，且同时向摩擦构件11直接传递按压力。因此，即使因重按压而形成高温且高按压的环境，碟簧13也不会发生永久变形，可持续地保持功能。另外，由于球面部11a设置在比碟簧13靠外缘侧(外周侧)的位置，因此与将球面部11a设置在比碟簧13靠内侧(中央侧)的情况相比，载荷向外缘侧广为分散，从而进一步成为等面压。
图3是表示在图1所示的本发明的制动衬片中，以使摩擦构件(烧结合金制，外径60mm，厚度15mm)与背板(钢制，厚度4.5mm)不接触的程度的按压力(5～10kN)进行制动试验时的各摩擦构件的温度的图。
另一方面，图4是表示以使摩擦构件与背板接触那样的按压力(12～22kN)进行制动试验时的各摩擦构件的温度的图。
需要说明的是，图3、图4中的No.1～5是哪个摩擦构件如图2所示。
可知任一情况下，各摩擦构件中的温度的偏差都少，通过本发明表现出等面压的效果。
需要说明的是，在图3及图4中使用的制动盘为锻钢制，内径为425mm，外径为715mm，与制动衬片接触的滑动面的内径为428mm，外径为702mm。
本发明不局限于上述的例子，只要在各权利要求所记载的技术思想的范围内，则不言而喻可以对实施方式进行适当变更。
例如，摩擦构件11向背板12的安装不局限于图1所示的结构，也可以如图5所示，采用使铆钉15通过摩擦构件11的中心部和在与该中心部相对的背板12上设置的贯通孔的结构。
另外，夹在摩擦构件11与背板12之间的弹性构件也可以代替碟簧13而使用螺旋弹簧。
并且，摩擦构件11的与背板12相对的面上形成的形状只要能够尽可能地维持等面压，并同时直接向摩擦构件11传递按压力即可，只要为凸弯曲状则不局限于球面状。
工业实用性
上述结构的本发明不局限于铁道车辆用的制动盘，还可以在机动车或机动二轮车等的制动盘中应用。
符号说明：
11  摩擦构件
11a  球面部
11b  突起
11d  凸缘部
12  背板
12a  凹部
13  碟簧
14  压板
15  铆钉
21  紧固孔

Claims (4)

1.一种铁道车辆用制动衬片，其被制动钳按压到制动盘的滑动面上，所述铁道车辆用制动衬片的特征在于，具备：
被按压到制动盘的所述滑动面上的摩擦构件；
安装在所述制动钳上且支承所述摩擦构件的背板，
所述摩擦构件在所述制动盘的半径方向及周向上分割成两个以上而进行配置，并且在各摩擦构件与所述背板之间夹有弹性构件，且各摩擦构件的与所述背板相对的面的比所述弹性构件靠外缘侧的部分形成为凸弯曲状，
在轻按压时，从背板经由弹性构件向摩擦构件传递按压力，由此实现等面压，在重按压时，背板与凸弯曲状部接触而由凸弯曲状部尽可能地维持等面压，同时向摩擦构件直接传递按压力。
2.根据权利要求1所述的铁道车辆用制动衬片，其特征在于，
所述摩擦构件向背板的安装通过将与设置在摩擦构件上的凸缘部卡合的压板拉向背板侧来进行。
3.根据权利要求2所述的铁道车辆用制动衬片，其特征在于，
在所述摩擦构件的凸弯曲状部侧的中心部设有突起，在与该突起相对的所述背板的部分设有使所述突起以在所述突起的外周部及突出高度部具有规定的间隙的状态嵌入的凹部。
4.根据权利要求1所述的铁道车辆用制动衬片，其特征在于，
所述摩擦构件向背板的安装通过连接构件来进行，所述连接构件设置于摩擦构件的中心部和与该中心部相对的背板上所设置的贯通孔。
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