TWI621789B - 鐵路車輛用的制動襯墊、及使用該制動襯墊的鐵路車輛用碟式制動器 - Google Patents

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Takahiro Fujimoto
Takanori Kato
Atsushi Sakaguchi
Yuki Ichikawa
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Kazuya Gushima
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Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
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Abstract

本發明的制動襯墊，係包含第一及第二摩擦構件組塊(21及22)、緊固連結構件(31)、配置於緊固連結構件(31)的彈簧構件(32)以及基板(41)。包含摩擦構件(20)的第一摩擦構件組塊(21)，係藉由穿通彈簧構件(32)和第一背墊金屬(21a)的二個緊固連結構件(31)彈性地緊固連結於基板(41)。該二個緊固連結構件(31)，係沿著以車軸作為中心的圓周所配置。包含摩擦構件(20)的第二摩擦構件組塊(22)，係藉由穿通彈簧構件(32)和第二背墊金屬(22a)的三個緊固連結構件(31)彈性地緊固連結於基板(41)。在第二摩擦構件組塊(22)中存在於兩旁的二個緊固連結構件(31)係沿著以車軸作為中心的圓周所配置。

Description

鐵路車輛用的制動襯墊、及使用該制動襯墊的鐵路車輛用碟式制動器
本發明係關於一種鐵路車輛用的制動襯墊(brake lining)及使用該制動襯墊的鐵路車輛用碟式制動器(disc brake)。
近年來，伴隨鐵路車輛的高速化，已在鐵路車輛的制動裝置中多用碟式制動器。碟式制動器，為藉由制動盤(brake disc)與制動襯墊的摩擦來獲得制動力的裝置。
專利文獻1(日本特開2012-251597號公報)，係揭示制動襯墊之一例。具體而言，專利文獻1，係揭示一種制動襯墊，其特徵為：將相互地鄰接的二個摩擦構件作為一組，且該一組的摩擦構件之背墊金屬為一體。在專利文獻1中，係有記載：「可以使制動中的制動襯墊與制動盤之接觸面壓力的均一化、和其等之間的摩擦係數之安定化同時並存，並且可以改善耐久性和可靠度」。
在使用碟式制動器的制動中，有的情況會在 已將制動襯墊壓抵於制動盤時，因制動盤振動而產生所謂制動噪聲(brake noise)的噪音。該制動噪聲，係可視為藉由在將制動襯墊按壓於制動盤時所產生的自激振動而發生。習知以來就已有揭示用以抑制該制動噪聲的技術。
專利文獻2(日本特開2011-214629號公報)，係已揭示一種具備摩擦構件、以及支撐摩擦構件的背板的制動襯墊。其等的摩擦構件，係複數個分割配置於制動盤的半徑方向及圓周方向。各自的摩擦構件係使彈性構件夾設於其與背板之間來支撐。在專利文獻2的制動襯墊中，係在將制動襯墊設置於台車的狀態下，將存在於襯墊的鉛直方向中心線H部以外之部分的摩擦構件之支撐剛性，形成比存在於該襯墊的鉛直方向中心線H部的前述摩擦構件之支撐剛性更大。專利文獻2中已有記載：依據該構成，能減低制動噪聲。
當使用碟式制動器重複進行制動時，制動襯墊的摩擦構件就會磨損。該時，有的情況僅一部分的摩擦構件會集中與制動盤接觸而發生偏磨損。當發生偏磨損時，制動性能及摩擦構件的壽命就會降低。為了防止如此的偏磨損，較佳是使制動盤與制動襯墊能均一地接觸。更且，要求能有一種可以有效地抑制制動噪聲之新的方法。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2012-251597號公報
專利文獻2：日本特開2011-214629號公報
在上述的狀況中，本發明的目的之一係在於提供一種可以有效地抑制制動噪聲及偏磨損的制動襯墊及使用該制動襯墊的碟式制動器。
本發明之一實施形態的制動襯墊，係藉由制動卡鉗(brake caliper)來按壓於與鐵路車輛的車輪之車軸一起旋轉的制動盤之滑動面的鐵路車輛用的制動襯墊。該制動襯墊係包含：至少一個第一摩擦構件組塊、至少一個第二摩擦構件組塊、複數個緊固連結構件、配置於前述複數個緊固連結構件之各個的彈簧構件、以及安裝於前述制動卡鉗的基板。前述第一摩擦構件組塊，係包含至少一個第一摩擦構件、以及可供前述至少一個第一摩擦構件之背面黏著固定的第一背墊金屬。前述第一摩擦構件組塊，係藉由穿通前述彈簧構件和前述第一背墊金屬的二個前述緊固連結構件彈性地緊固連結於前述基板。前述第一摩擦構件組塊中所包含的二個前述緊固連結構件是沿著以前述車軸作為中心的圓周所配置。前述第二摩擦構件組塊，係包含至少一個第二摩擦構件、以及可供前述至少一個第二摩擦構件之背面黏著固定的第二背墊金屬。前述第二摩擦 構件組塊，係藉由穿通前述彈簧構件和前述第二背墊金屬的三個前述緊固連結構件彈性地緊固連結於前述基板。在前述第二摩擦構件組塊中存在於兩旁的二個前述緊固連結構件是沿著以前述車軸作為中心的圓周所配置。
本發明之一實施形態的鐵路車輛用碟式制動器，係包含：制動盤，其是與鐵路車輛的車輪之車軸一起旋轉；及制動卡鉗；以及安裝於前述制動卡鉗之本發明的制動襯墊。
依據本發明，能獲得一種可以有效地抑制制動噪聲及偏磨損的制動襯墊及使用該制動襯墊的碟式制動器。
10‧‧‧制動襯墊
20‧‧‧摩擦構件(第一及第二摩擦構件)
21、121a至121j‧‧‧第一摩擦構件組塊
21a‧‧‧第一背墊金屬
22、122a、122b‧‧‧第二摩擦構件組塊
22a‧‧‧第二背墊金屬
31‧‧‧緊固連結構件(鉚釘)
32‧‧‧彈簧構件(圓形彈簧)
41‧‧‧基板
100‧‧‧制動盤
100a‧‧‧滑動面
圖1係示意性地顯示本發明的制動襯墊之一例的前視圖。
圖2係示意性地顯示圖1所示的制動襯墊之一部分剖面的示意圖。
圖3係針對本發明的制動襯墊中的摩擦構件組塊之配置之一例的示意圖。
圖4A係實施形態1的制動襯墊之前視圖。
圖4B係實施形態1的制動襯墊之後視圖。
圖4C係實施形態1的制動襯墊之右側視圖。
圖4D係實施形態1的制動襯墊之左側視圖。
圖4E係實施形態1的制動襯墊之俯視圖。
圖4F係實施形態1的制動襯墊之仰視圖。
圖4G係實施形態1的制動襯墊之立體圖。
圖5A係實施形態2的制動襯墊之前視圖。
圖5B係實施形態2的制動襯墊之後視圖。
圖5C係實施形態2的制動襯墊之右側視圖。
圖5D係實施形態2的制動襯墊之左側視圖。
圖5E係實施形態2的制動襯墊之俯視圖。
圖5F係實施形態2的制動襯墊之仰視圖。
圖5G係實施形態2的制動襯墊之立體圖。
圖6A係實施形態3的制動襯墊之前視圖。
圖6B係實施形態3的制動襯墊之後視圖。
圖6C係實施形態3的制動襯墊之右側視圖。
圖6D係實施形態3的制動襯墊之左側視圖。
圖6E係實施形態3的制動襯墊之俯視圖。
圖6F係實施形態3的制動襯墊之仰視圖。
圖6G係實施形態3的制動襯墊之立體圖。
圖7A係示意性地顯示發明例1的制動襯墊中的摩擦構件組塊之配置的示意圖。
圖7B係示意性地顯示比較例1的制動襯墊中的摩擦構件組塊之配置的示意圖。
圖7C係示意性地顯示比較例2的制動襯墊中的摩擦構 件組塊之配置的示意圖。
圖8係顯示實施例中的制動噪聲之評估結果的曲線圖。
經過精心檢討後的結果，本案發明人等已發現可以藉由使用以特定的構成配置複數個緊固連結構件所得之特定的制動襯墊來達成上述目的。該發明係基於該新的知識見解所完成。
以下，針對本發明的實施形態加以說明。再者，在以下的說明中，雖然是舉例說明本發明的實施形態，但是本發明並未被限定於以下所說明之例。在以下的說明中，雖然有的情況是例示具體的數值或材料，但是只要能獲得本發明的功效，也可應用其他的數值或材料。
(制動襯墊)
本發明的制動襯墊，為鐵路車輛用的制動襯墊。該制動襯墊，係藉由制動卡鉗來按壓於與鐵路車輛的車輪之車軸一起旋轉的制動盤之滑動面。該制動襯墊係包含：至少一個第一摩擦構件組塊、該至少一個第二摩擦構件組塊、複數個緊固連結構件、配置於複數個緊固連結構件之各個的彈簧構件、以及安裝於制動卡鉗的基板。基板，既可直接安裝於制動卡鉗，又可透過其他的構件安裝於制動卡鉗。制動襯墊中所包含的第一及第二摩擦構件組塊之數目 並無限定，也可分別在例如一個至六個的範圍內。
第一摩擦構件組塊，係包含至少一個第一摩擦構件、以及可供該至少一個第一摩擦構件之背面黏著固定的第一背墊金屬。在第一摩擦構件組塊是包含複數個第一摩擦構件的情況下，其等的摩擦構件之背面是黏著固定於一個第一背墊金屬。第一摩擦構件組塊，係藉由穿通彈簧構件和第一背墊金屬的二個緊固連結構件彈性地緊固連結於基板。第一摩擦構件組塊中所包含的二個緊固連結構件，係沿著以車軸作為中心的圓周所配置。換言之，以第一摩擦構件組塊中所包含的二個緊固連結構件是沿著以車軸作為中心的圓周所配置的方式，來配置有第一摩擦構件組塊。
第二摩擦構件組塊，係包含至少一個第二摩擦構件、以及可供該至少一個第二摩擦構件之背面黏著固定的第二背墊金屬。在第二摩擦構件組塊是包含複數個第二摩擦構件的情況下，其等的摩擦構件之背面是黏著固定於一個第二背墊金屬。第二摩擦構件組塊，係藉由穿通彈簧構件和第二背墊金屬的三個緊固連結構件彈性地緊固連結於基板。在第二摩擦構件組塊中，通常三個緊固連結構件係隔出間隔地配置於直線上(或大致直線上)。在第二摩擦構件組塊中存在於兩旁的二個緊固連結構件，係沿著以車軸作為中心的圓周所配置。換言之，以第二摩擦構件組塊中存在於兩旁的二個緊固連結構件是沿著以車軸作為中心的圓周所配置的方式，來配置有第二摩擦構件組塊。
緊固連結構件並無特別限定，也可使用鉚釘(rivet)。彈簧構件並無特別限定，也可使用圓形彈簧、板簧或螺旋彈簧。基板並無特別限定，也可使用金屬板。
第一及第二摩擦構件組塊的各個，係包含以與制動盤之滑動面對向的方式所配置的摩擦構件。摩擦構件(第一及第二摩擦構件)並未被特別限定，也可使用公知的摩擦構件。在摩擦構件的材料之例中，係包含有銅系的燒結材料或樹脂系材料。摩擦構件的平面形狀並無限定。在摩擦構件的平面形狀之例中，係包含有圓形、橢圓形及多角形(四角形及六角形等)。再者，第一及第二摩擦構件，也可分別具有複數個摩擦構件所連結的形狀。例如，第一摩擦構件也可具有二個摩擦構件(圓板狀及其他形狀的摩擦構件)已連結後的形狀，第二摩擦構件也可具有三個摩擦構件(圓板狀及其他形狀的摩擦構件)所連結的形狀。在本發明的制動襯墊的典型之一例中，包含摩擦構件的構成要件，僅為第一摩擦構件組塊和第二摩擦構件組塊。
在一個第一摩擦構件組塊中，複數個第一摩擦構件分離著的情況下，第一背墊金屬的平面形狀並未被特別限定。例如，在第一背墊金屬中，相當於鄰接的摩擦構件之間的部分，也可細小地縮頸。又，在第一背墊金屬中，相當於鄰接的摩擦構件之間的部分，既可為一定寬度的帶狀，又可為鼓起狀。
在緊固連結摩擦構件組塊和基板的緊固連結 構件之各個，係配置有彈簧構件。又，緊固連結構件，係將摩擦構件組塊能夠移動地緊固連結於基板。依據該構成，可以將摩擦構件組塊彈性地安裝於基板。在該構成中，因摩擦構件是相應於制動盤之表面而移動，故而在制動時可以抑制制動盤與制動襯墊之接觸面壓力的不均等。
在一個態樣中，本發明的制動襯墊，係包含將摩擦構件組塊彈性地緊固連結於基板的彈性緊固連結構件。彈性緊固連結構件，係包含緊固連結構件和彈簧構件。第一摩擦構件組塊係藉由二個彈性緊固連結構件彈性地緊固連結於基板，第二摩擦構件組塊係藉由三個彈性緊固連結構件彈性地緊固連結於基板。
成為複數個摩擦構件組塊之各自的配置之基準的圓周，既可為相同，又可為不同。例如，複數個摩擦構件組塊的緊固連結構件，既可沿著不同的圓周所配置，又可沿著一個圓周所配置。
在此，針對「二個緊固連結構件沿著圓周所配置」的意思加以說明。將二個緊固連結構件當中之一方的緊固連結構件之中心作為點A，將另一方的緊固連結構件之中心作為點B，來假定連結此等的線AB、及該線AB之中點M。更且，將車軸之中心C作為中心來假定通過中點M的圓R，且假定中點M中的圓R之切線S。然後，將線AB與切線S所成的角度(在非為90°的情況下，為銳角的角度)設為角度α。在本說明書中所謂「二個緊固連結構件沿著圓周所配置」，係意指角度α位在0°至30°的範 圍(例如0°至20°、0°至10°、或0°至5°的範圍)。再者，所謂角度α為0°，係意指線AB與切線S平行。在典型之一例中，點A及點B之雙方，是配置於以車軸作為中心的一個圓之圓周上。在此情況下，角度α係成為0°。有關角度α的具體例，係用圖3來說明。
至少一個第一摩擦構件和至少一個第二摩擦構件，既可為相同的摩擦構件，又可為不同的摩擦構件。例如，制動襯墊中所包含的全部摩擦構件之材質及形狀也可為相同。第一及第二摩擦構件，係以與制動襯墊之滑動面對向的方式所配置。在第一及第二摩擦構件組塊之至少一方包含複數個摩擦構件的情況下，該複數個摩擦構件，係以相互地隔出間隔的方式所配置。
本發明的制動襯墊，可具有以下的構成(1)及(2)，又可具有構成(1)至(4)，又可具有構成(1)至(5)。
(1)第一摩擦構件組塊中所包含的第一摩擦構件之數目為二個。二個第一摩擦構件，係隔出間隔地配置。
(2)第二摩擦構件組塊中所包含的第二摩擦構件之數目為三個。通常，三個第二摩擦構件，係隔出間隔地配置於直線上(或大致直線上)。
(3)在第一摩擦構件組塊中所包含的二個第一摩擦構件之各自的中心部，配置有緊固連結構件。再者，在摩擦構件並非為圓形的情況下，所謂摩擦構件之中心部，係意指其平面形狀的重心之位置。
(4)在第二摩擦構件組塊中所包含的三個第二摩擦構件之各自的中心部，配置有緊固連結構件。
(5)第一及第二摩擦構件，為圓板狀的摩擦構件。
構成(1)的第一摩擦構件組塊，係包含彈性地緊固連結於基板並獨力移動的二個摩擦構件。構成(2)的第二摩擦構件組塊，係包含彈性地緊固連結於基板並獨力移動的三個摩擦構件。在構成(1)及(2)中，因複數個摩擦構件是個別地與制動盤接觸，故而在制動時可以特別抑制制動盤與制動襯墊之接觸面壓力的不均等。依據構成(3)至(5)，可以防止摩擦構件的偏磨損，並且可以抑制摩擦構件之旋轉的影響。
在本發明的制動襯墊之一例(以下，有的情況稱為「例(A)」)中，至少一個第一摩擦構件組塊和至少一個第二摩擦構件組塊，是將以車軸作為中心的圓之徑向的線(連結基板的圓周方向之中心與車軸之中心的線)作為對稱軸而配置成線對稱。換句話說，將連結全部的摩擦構件組塊所配置的區域的圓周方向之中心與車軸之中心的直線作為對稱軸的摩擦構件組塊之排列為左右對稱(線對稱)。依據該構成，由於制動襯墊的組裝變得簡易，所以可以減低組裝時的工時。更且，在車輪的正轉時及逆轉時，可以提供相同的制動性能。
在上述之例(A)的制動襯墊中，也可將第二摩擦構件組塊配置於中央，且以包夾該第二摩擦構件的方式配置第一摩擦構件組塊。例如，二個第二摩擦構件組 塊、和以包夾其等的方式所配置的四個第一摩擦構件組塊，是以上述徑向的線作為對稱軸而配置成線對稱。又，在上述之例(A)的制動襯墊中，也可將第一摩擦構件組塊配置於中央，且以包夾該第一摩擦構件的方式配置第二摩擦構件組塊。又，在上述之例(A)的制動襯墊中，也可在上述徑向之外側的中央配置一個第二摩擦構件組塊，在上述徑向之內側的中央配置一個第一摩擦構件組塊。在此情況下，也可以包夾上述外側之一個第二摩擦構件組塊的方式配置二個第一摩擦構件組塊，以包夾上述內側之一個第一摩擦構件組塊的方式配置二個第一摩擦構件組塊。
(碟式制動器)
本發明的碟式制動器，為鐵路車輛用的碟式制動器。該碟式制動器，係包含：制動盤，其是與鐵路車輛的車輪之車軸一起旋轉；及制動卡鉗；以及本發明的制動襯墊，其是安裝於制動卡鉗。制動卡鉗及制動盤並無特別限定，也可使用公知物。制動卡鉗，係指藉由油壓或空壓等將制動襯墊按壓於制動盤，且藉此來制動車輪。制動盤係指伴隨鐵路車輛的車輪之車軸的旋轉而旋轉的圓盤。制動盤通常是固定於車輪或車軸。制動盤之中心，係與車軸之中心一致。為此，在本說明書中，能夠將「以主軸作為中心的圓周」，改稱為「以制動盤之中心作為中心的圓周」。
[實施形態]
以下，說明本發明的實施形態之一例。在本實施形態中，係針對第一摩擦構件組塊包含二個摩擦構件，第二摩擦構件組塊包含三個摩擦構件之一例加以說明。將本實施形態的制動襯墊10顯示於圖1。圖1係從制動盤側觀察制動襯墊10時的前視圖。又，將圖1之線II-II中的第一摩擦構件組塊21之剖視圖，示意性地顯示於圖2。再者，圖2係顯示制動盤100的配置。
制動襯墊10，係包含四個第一摩擦構件組塊21、二個第二摩擦構件組塊22、複數個緊固連結構件(鉚釘)31、複數個彈簧構件(圓形彈簧)32、及一片基板41。基板41的形狀為橫長的大概長方形。
第一摩擦構件組塊21，係藉由圓板狀的二個摩擦構件(第一摩擦構件)20、及一片背墊金屬21a所構成。二個摩擦構件20的背面係黏著固定於背墊金屬21a。在背墊金屬21a，係形成有可供緊固連結構件31通過的二個貫通孔。在背墊金屬21a，相當於鄰接的摩擦構件20之間的部分係細小地縮頸。在摩擦構件20之各自的中心部，係配置有通過背墊金屬21a之貫通孔及彈簧構件32的緊固連結構件31。第一摩擦構件組塊21與緊固連結構件31並未被固定，摩擦構件組塊21，係藉由緊固連結構件31及彈簧構件32彈性地緊固連結於基板41。
第二摩擦構件組塊22，係藉由圓板狀的三個摩擦構件(第二摩擦構件)20、及一片背墊金屬22a所構成。在本實施形態中，係針對第二摩擦構件組塊中所包含 的摩擦構件20和第一摩擦構件組塊21中所包含的摩擦構件20為相同之一例加以說明。在摩擦構件組塊22中，三個摩擦構件20，係隔出一定之間隔地配置於一個直線上。同樣地，三個緊固連結構件31，係隔出一定之間隔地配置於一個直線上。在背墊金屬22a，係形成有可供緊固連結構件31通過的三個貫通孔。在背墊金屬22a，相當於鄰接的摩擦構件20之間的部分係細小地縮頸。在摩擦構件20之各自的中心部，係配置有通過背墊金屬22a之貫通孔及彈簧構件32的緊固連結構件31。第二摩擦構件組塊22與緊固連結構件31並未被固定，摩擦構件組塊22，係藉由緊固連結構件31及彈簧構件32彈性地緊固連結於基板41。使用藉由三個緊固連結構件31彈性地緊固連結於基板的第二摩擦構件組塊22，藉此可以特別抑制制動噪聲。
如圖1及圖2所示，摩擦構件20，係相互地隔出間隔地配置。又，摩擦構件20，係以與制動盤100之滑動面100a對向的方式所配置。制動襯墊10的基板41，在其一例中，係透過導板(未圖示)安裝於制動卡鉗(未圖示)。本發明的碟式制動器，係包含制動襯墊10、制動卡鉗及制動盤100。在圖1所示的制動襯墊10中，二個第二摩擦構件組塊22是配置於中央，且以包夾其等的方式配置有四個第一摩擦構件組塊21。此等的四個摩擦構件組塊21和二個摩擦構件組塊22，係將以車軸作為中心的圓之徑向的線T作為對稱軸而配置成對稱(線對稱)。
將摩擦構件組塊的配置之一例顯示於圖3。在 圖3所示之一例中，作為第一摩擦構件組塊的第一摩擦構件組塊121a，是從以車軸作為中心的圓周些微地傾斜所配置。又，作為第二摩擦構件組塊的第二摩擦構件組塊122a，是以上述角度α成為0°的方式所配置。
針對第一摩擦構件組塊121a的配置加以說明。將第一摩擦構件組塊121a的二個緊固連結構件31當中之一方的緊固連結構件31之中心作為點A1，將另一方的緊固連結構件31之中心作為點B1。將連結點A1和點B1的線A1B1之中點作為中點M1。將車軸之中心C作為中心且將通過中點M1的圓作為圓R1。更且，將中點M1中的圓R1之切線作為切線S1。線A1B1與切線S1所成的角度α 1，是成為上面所述的角度α。角度α 1(角度α)，係位在上面所述的範圍內。在點A1及點B1都存在於以車軸作為中心的一個圓之圓周上的情況下，角度α 1係成為0°。再者，在本實施形態中，緊固連結構件31之中心，係等於摩擦構件20之中心。為此，本實施形態的制動襯墊10，係具有上述構成(1)至(5)。
圖3所示的第二摩擦構件組塊122a，係以角度α成為0°的方式所配置。有關第二摩擦構件組塊122a的三個緊固連結構件31當中之存在於兩旁的二個緊固連結構件31，係將一端的緊固連結構件31之中心作為點A2，將另一端的緊固連結構件31之中心作為B2。將連結點A2和點B2的線A2B2之中點作為中點M2。將車軸之中心C作為中心且將通過中點M2的圓作為圓R2。更且，將中點M2中的 圓R2之切線作為切線S2。在圖3之例中，線A2B2與切線S2係重疊。為此，上面所述的角度α為0°。
[其他的實施形態]
以下，顯示其他的實施形態1至3的制動襯墊。
將實施形態1的制動襯墊10顯示於圖4A至圖4G。圖4A係從制動盤側觀察制動襯墊10時的前視圖。圖4B為後視圖。圖4C為右側視圖。圖4D為左側視圖。圖4E為俯視圖。圖4F為仰視圖。圖4G係從制動盤側斜向觀察制動襯墊10時的立體圖。
實施形態1的制動襯墊10，與圖1及圖2所示的制動襯墊10相較，有以下的點不同。參照圖4A至圖4G，制動襯墊10，係包含五個第一摩擦構件組塊21、及一個第二摩擦構件組塊22。
在實施形態1的制動襯墊10中，一個第一摩擦構件組塊21和一個第二摩擦構件組塊22是配置於中央。該一個第二摩擦構件組塊22，係配置於以車軸作為中心的圓之徑向的外側。該一個第一摩擦構件組塊21，係配置於上述徑向的內側。以包夾上述外側之一個第二摩擦構件組塊22的方式配置有二個第一摩擦構件組塊21。以包夾上述內側之一個第一摩擦構件組塊21的方式配置有二個第一摩擦構件組塊21。此等的五個摩擦構件組塊21和一個摩擦構件組塊22，係將上述徑向的線T作為對稱軸而配置成對稱(線對稱)。
在第一摩擦構件組塊21的背墊金屬21a中，相當於鄰接的摩擦構件20之間的部分，係比摩擦構件20之寬度更細小地縮頸。在第二摩擦構件組塊22的背墊金屬22a中，相當於鄰接的摩擦構件20之間的部分，係比摩擦構件20之寬度更細小地縮頸。
將實施形態2的制動襯墊10顯示於圖5A至圖5G。圖5A係從制動盤側觀察制動襯墊10時的前視圖。圖5B為後視圖。圖5C為右側視圖。圖5D為左側視圖。圖5E為俯視圖。圖5F為仰視圖。圖5G係從制動盤側斜向觀察制動襯墊10時的立體圖。
實施形態2的制動襯墊10，與圖4A至圖4G所示之實施形態1的制動襯墊10相較，有以下的點不同。參照圖5A至圖5G，在第一摩擦構件組塊21的背墊金屬21a中，相當於鄰接的摩擦構件20之間的部分，為與摩擦構件20之寬度相同的一定寬度之帶狀。在第二摩擦構件組塊22的背墊金屬22a中，相當於鄰接的摩擦構件20之間的部分，為與摩擦構件20之寬度相同的一定寬度之帶狀。
將實施形態3的制動襯墊10顯示於圖6A至圖6G。圖6A係從制動盤側觀察制動襯墊10時的前視圖。圖6B為後視圖。圖6C為右側視圖。圖6D為左側視圖。圖6E為俯視圖。圖6F為仰視圖。圖6G係從制動盤側斜向觀察制動襯墊10時的立體圖。
實施形態3的制動襯墊10，與圖4A至圖4G所示之實施形態1的制動襯墊10相較，有以下的點不同。參照 圖6A至圖6G，在第一摩擦構件組塊21的背墊金屬21a中，相當於鄰接的摩擦構件20之間的部分，為比摩擦構件20之寬度更粗的鼓起狀。在第二摩擦構件組塊22的背墊金屬22a中，相當於鄰接的摩擦構件20之間的部分，為比摩擦構件20之寬度更粗的鼓起狀。
[實施例]
藉由實施例更進一步詳細地說明本發明。在以下的實施例中，係藉由有限要件分析來針對本發明及比較例的制動襯墊進行了評估。在分析中，係將使用於新幹線(註冊商標)的碟式制動器作為模型。
在此分析中，作為制動盤，係針對使用新品的圓盤、具有翹曲形狀的圓盤、已熱變形後的圓盤之三種類的情況進行了分析。新品的圓盤，係指滑動面為平面的圓盤。具有翹曲形狀的圓盤，係指藉由重複施加制動的負荷使圓盤的外周部分朝向制動襯墊側翹曲的圓盤。已熱變形後的圓盤，係指在制動中圓盤中央部的區域已再現朝向制動襯墊側鼓起的狀態的圓盤。
將發明例1、比較例1及比較例2之制動襯墊中的摩擦構件組塊之配置分別顯示於圖7A、圖7B及圖7C。在圖7A至圖7C所示之發明例及比較例的制動襯墊中，摩擦構件組塊(第一摩擦構件組塊及第二摩擦構件組塊)，係將徑向的線作為中心而配置成線對稱。第一及第二摩擦構件組塊，係分別具有上述實施形態中所說明的第一及第 二摩擦構件組塊之構成。發明例及比較例，係除了摩擦構件組塊的個數及配置不同以外，其餘則相同。
如圖7A所示，發明例1的制動襯墊，係包含四個第一摩擦構件組塊(摩擦構件組塊121a及121b和其等的對稱)、和二個第二摩擦構件組塊(摩擦構件組塊122a及122b)。摩擦構件組塊122a及122b的角度α係設為0°。摩擦構件組塊121a及121b的角度α，係分別設為2.5°及8.3°。亦即，發明例1中的角度α都是設為0°至30°的範圍(更詳細為0°至10°的範圍)。
如圖7B所示，比較例1的制動襯墊，係包含七個第一摩擦構件組塊(摩擦構件組塊121c、121d至121f和其等的對稱)。摩擦構件組塊121c、121d、121e及121f的角度α，係分別設為90°、11.1°、47°及0.2°。
如圖7C所示，比較例2的制動襯墊，係包含六個第一摩擦構件組塊(摩擦構件組塊121g、121h、121i及121j和其等的對稱)。摩擦構件組塊121g、121h、121i及121j的角度α，係分別設為0°、0°、1.6°及2.1°。
發明例1、比較例1及比較例2中所包含的摩擦構件之總數(緊固連結構件之總數)，係分別設為14個、14個及12個。又，發明例1、比較例1及比較例2中所包含的摩擦構件之滑動面積(摩擦構件之制動襯墊側的面之面積的合計)，係分別設為27552mm2、27552mm2及23616mm2。
在此分析中，係藉由制動卡鉗，從制動襯墊 之背面側將既定的荷重提供給制動襯墊。具體而言，在新品圓盤的情況下提供了13.65kN，在翹曲形狀圓盤的情況下提供了6.8kN，在熱變形圓盤的情況下係提供了6.2kN的荷重。然後，針對藉由該荷重而致使的制動噪聲進行了評估。又，針對藉由該荷重而致使的接觸面積(制動盤與摩擦構件的接觸面積之合計)、及最大接觸面壓力進行了評估。
將有關制動噪聲的評估結果顯示於圖8。圖8的曲線圖之縱軸，係表示最大噪聲指標。噪聲指標，係以將在比較例1之分析模型中所產生的自激振動之衰減比設為1時的比來表示。如根據圖8可明白般，比起摩擦構件組塊並未沿著圓周所配置的比較例1之制動襯墊，在摩擦構件組塊沿著圓周所配置的發明例1及比較例2之制動襯墊中，係能減低制動噪聲。尤其是，在第一摩擦構件組塊21和第二摩擦構件組塊22混合在一起的發明例1之制動襯墊中，制動噪聲的抑制功效極為高。在圖8所示的曲線圖中，噪聲指標下降0.1係相當於音壓降低50%。為此，圖8的結果，係顯示藉由發明例1的制動襯墊能獲得極高的制動噪聲抑制功效。
將有關制動盤與摩擦構件之接觸面積的分析結果顯示於表1。更且，將有關制動盤與摩擦構件之最大接觸面積的分析結果顯示於表2。接觸面積較大，係意指制動盤和摩擦構件能均一地接觸，亦即意指摩擦構件的偏磨損較少。同樣地，最大接觸面積較小，係意指摩擦構件 的偏磨損較少。
在表1中，新品圓盤的接觸面積在發明例1和比較例1中為不同，此是取決於由制動卡鉗之活塞所按壓的位置與摩擦構件之配置的關係。如表1所示，發明例1的制動襯墊，係與摩擦構件之數目為相同的比較例1之制動襯墊相較，接觸面積較大1%至5%。又，發明例1的制動襯墊，係與比較例1及2的制動襯墊相較，最大接觸面壓力較 小。結果，顯示藉由使用發明例1的制動襯墊，可以抑制摩擦構件的偏磨損。
如圖8所示，為了抑制制動噪聲，重要的是沿著圓周配置摩擦構件組塊。在比較例2的制動襯墊中雖然第一摩擦構件組塊21是沿著圓周所配置，但是在尺寸的關係上很難僅使用第一摩擦構件組塊21來配置14個摩擦構件。另一方面，為了僅使用第一摩擦構件組塊21來增大接觸面積，就有必要進行如比較例1的配置。但是，當進行比較例1的配置時，就會如圖8所示，制動噪聲會變大。相對於此，在將摩擦構件組塊21和摩擦構件組塊22組合在一起的發明例1之制動襯墊中，則能夠同時達成制動噪聲的抑制和偏磨損的抑制。
[產業上之可利用性]
本發明係可以利用於鐵路車輛用的制動襯墊及使用該制動襯墊的鐵路車輛用碟式制動器。

Claims (8)

  1. 一種鐵路車輛用的制動襯墊，係藉由制動卡鉗來按壓於與鐵路車輛的車輪之車軸一起旋轉的制動盤之滑動面的鐵路車輛用的制動襯墊，其特徵為，包含：至少一個第一摩擦構件組塊、至少一個第二摩擦構件組塊、複數個緊固連結構件、配置於前述複數個緊固連結構件之各個的彈簧構件、以及安裝於前述制動卡鉗的基板；前述第一摩擦構件組塊，係包含至少一個第一摩擦構件、以及可供前述至少一個第一摩擦構件之背面黏著固定的第一背墊金屬；前述第一摩擦構件組塊，係藉由穿通前述彈簧構件和前述第一背墊金屬的二個前述緊固連結構件彈性地緊固連結於前述基板；前述第一摩擦構件組塊中所包含的二個前述緊固連結構件是沿著以前述車軸作為中心的圓周所配置；前述第二摩擦構件組塊，係包含至少一個第二摩擦構件、以及可供前述至少一個第二摩擦構件之背面黏著固定的第二背墊金屬；前述第二摩擦構件組塊，係藉由穿通前述彈簧構件和前述第二背墊金屬的三個前述緊固連結構件彈性地緊固連結於前述基板；在前述第二摩擦構件組塊中存在於兩旁的二個前述緊固連結構件是沿著以前述車軸作為中心的圓周所配置。
  2. 如申請專利範圍第1項之鐵路車輛用的制動襯墊，其中，前述至少一個第一摩擦構件和前述至少一個第二摩擦構件，為相同的摩擦構件。
  3. 如申請專利範圍第1項之鐵路車輛用的制動襯墊，其中，前述第一摩擦構件組塊中所包含的前述第一摩擦構件之數目，為二個；前述第二摩擦構件組塊中所包含的前述第二摩擦構件之數目，為三個；在前述第一摩擦構件組塊中所包含的二個前述第一摩擦構件之各自的中心部配置有前述緊固連結構件；在前述第二摩擦構件組塊中所包含的三個前述第二摩擦構件之各自的中心部配置有前述緊固連結構件。
  4. 如申請專利範圍第2項之鐵路車輛用的制動襯墊，其中，前述第一摩擦構件組塊中所包含的前述第一摩擦構件之數目，為二個；前述第二摩擦構件組塊中所包含的前述第二摩擦構件之數目，為三個；在前述第一摩擦構件組塊中所包含的二個前述第一摩擦構件之各自的中心部配置有前述緊固連結構件；在前述第二摩擦構件組塊中所包含的三個前述第二摩擦構件之各自的中心部配置有前述緊固連結構件。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中之任一項之鐵路車輛用的制動襯墊，其中，至少一個前述第一摩擦構件組塊和至少一個前述第二摩擦構件組塊，是將以前述車軸作為中心的圓之徑向的線作為對稱軸而配置成線對稱。
  6. 如申請專利範圍第5項之鐵路車輛用的制動襯墊，其中，二個前述第二摩擦構件組塊、和以包夾其等的方式所配置的四個前述第一摩擦構件組塊，是以前述徑向的線作為對稱軸而配置成線對稱。
  7. 如申請專利範圍第5項之鐵路車輛用的制動襯墊，其中，在前述徑向之外側的中央配置有一個前述第二摩擦構件組塊，在前述徑向之內側的中央配置有一個前述第一摩擦構件組塊，更且，以包夾前述外側之前述一個第二摩擦構件組塊的方式配置有二個前述第一摩擦構件組塊，以包夾前述內側之前述一個第一摩擦構件組塊的方式配置有二個前述第一摩擦構件組塊。
  8. 一種鐵路車輛用碟式制動器，其特徵為，包含：制動盤，其是與鐵路車輛的車輪之車軸一起旋轉；及制動卡鉗；以及如申請專利範圍第1至7項中之任一項之鐵路車輛用的制動襯墊，其是安裝於前述制動卡鉗。
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