專利名稱：用于軌道輪式車輛的盤式制動(dòng)器的燒結(jié)材料摩擦瓦的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于軌道輪式車輛的盤式制動(dòng)器的燒結(jié)材料摩擦瓦。 更具體地，本發(fā)明涉及上述類型的摩擦瓦，其允許在每個(gè)破壞弧
面(arc of each breaking)的期間制動(dòng)器的墊與制動(dòng)盤的相對面之間 的接觸壓力的均勻分布。
背景技術(shù)：
眾所周知，已知存在不同類型的燒結(jié)材料的瓦，其用于通過插入 彈性元件(Belleville彈簧或受限制的薄片)將單個(gè)插入件安裝在底板
內(nèi)的不同插入件之間形成更均勻的接觸，吸收由于制動(dòng)動(dòng)作期間產(chǎn)生 的熱負(fù)載而引起的底板變形。
如果缺少這些系統(tǒng)，則在與制動(dòng)盤保持接觸的插入件上出現(xiàn)的過 熱和膨脹情況會比未介入該制動(dòng)動(dòng)作的插入件嚴(yán)重的多，從而使得這 種現(xiàn)象被放大。因此，在制動(dòng)動(dòng)作期間會在制動(dòng)盤的某些部件上出現(xiàn) 高溫集中，從而使這些部件受損。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述內(nèi)容，申請人已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這樣的摩擦瓦，其能夠解決 上述問題，主要消除金屬彈性元件在插入件與底板之間的使用。
這些和其它結(jié)果根據(jù)建議實(shí)現(xiàn)由第一燒結(jié)材料構(gòu)成的插入件的本 發(fā)明來獲得，在所述第一燒結(jié)材料中埋置有棱柱體，所述棱柱體由與 用來實(shí)現(xiàn)所述插入件的燒結(jié)混合物不同的燒結(jié)混合物構(gòu)成，以便棱柱 體相對于插入件的剩余部件具有不同的物理特征，特別是具有不同的 膨脹系數(shù)和更高的可壓縮性。因此，本發(fā)明的特定目標(biāo)是一種用于軌道輪式車輛的盤式制動(dòng)器 的燒結(jié)材料摩擦瓦，其包括底板、位于所述底板下方的設(shè)有墊保持器 的耦合元件、和安裝在所述底板上方的多個(gè)摩擦材料插入件，所述摩
擦墊的特征在于所述插入件中的每一個(gè)均被提供至少一個(gè)插入物， 所述插入件和所述至少一個(gè)插入物由不同的燒結(jié)混合物構(gòu)成，所述至 少一個(gè)插入物相對于所述插入件具有不同的熱膨脹系數(shù)和更高的可壓 縮性。
根據(jù)本發(fā)明，為每個(gè)單獨(dú)的右側(cè)墊或左側(cè)墊提供有4或5個(gè)燒結(jié) 材料插入件，所述摩擦瓦彼此成鏡像。
特別地，在提供有4個(gè)插入件的情況下，每個(gè)插入件所占據(jù)的面 積將在30至38cm2的范圍內(nèi)。
在提供有5個(gè)插入件的情況下，每個(gè)插入件所占據(jù)的面積將在27 至30cm2的范圍內(nèi)。
仍然根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)插入件具有用于接觸包圍在多邊形區(qū)域、 特別是包圍在扇形內(nèi)的制動(dòng)盤的區(qū)域。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明，插入件和底板之間的耦合通過釘子/鉚釘來 實(shí)現(xiàn)。
在根據(jù)本發(fā)明的墊的優(yōu)選實(shí)施例中，所述插入件被布置成 各插入件的平均圓周與以制動(dòng)盤中心為原點(diǎn)且穿過同一插入件的
輪廓中心的圓周相切；
整個(gè)摩擦區(qū)域的重心位于燕尾槽元件的軸線上，并且根據(jù)UIC規(guī)
格相對于制動(dòng)盤中心固定所述軸線的位置；
適宜地將插入件3相互偏置以使制動(dòng)盤的磨損均勻。 根據(jù)本發(fā)明，所述至少一個(gè)插入物具有與插入件高度相等的高度。 特別地，根據(jù)本發(fā)明，可以向每個(gè)插入件提供一個(gè)或多個(gè)插入物。 仍然根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)插入件可以完全被插入件材料包圍，或者
由彼此交替地具有插入物材料和插入件材料。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述至少一個(gè)插入物的燒結(jié)材料中的
鐵的百分比遠(yuǎn)低于構(gòu)成插入件的燒結(jié)材料的百分比。根據(jù)本發(fā)明，仍然優(yōu)選的是，插入件的燒結(jié)材料具有約為
1.lxio-s。c"的熱膨脹系數(shù)，而插入物的燒結(jié)材料具有約為1.5xio-5。cr1 的熱膨脹系數(shù)。
始終根據(jù)本發(fā)明，所述至少一個(gè)插入物所占據(jù)的表面為單個(gè)插入
件的總面積的19%至26%之間。
仍然根據(jù)本發(fā)明，所述插入件的橫截面可以被折線或圓周封閉。 特別地，可以通過一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)釘子/鉚釘將插入件固定在板上。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明，用于與墊保持器耦合的所述耦合元件由燕 尾槽元件構(gòu)成，所述燕尾槽元件通過釘子或焊接與所述底板耦合。
在根據(jù)本發(fā)明的墊的特定實(shí)施例中，底板和插入件支撐件之間的 接觸表面通過拉拔(drawing) /半沖壓(hemi-pimching )來實(shí)現(xiàn)。


現(xiàn)在將具體參見附圖根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例以示例性而非限制 性的方式對本發(fā)明進(jìn)行描述，其中
圖l是根據(jù)本發(fā)明的第一左側(cè)摩擦墊的平面圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的第二左側(cè)摩擦墊的平面圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明的第三左側(cè)摩擦墊的平面圖； 圖4是根據(jù)本發(fā)明的第四左側(cè)摩擦墊的平面圖； 圖5是根據(jù)本發(fā)明的第五左側(cè)摩擦墊的平面圖； 圖6是根據(jù)本發(fā)明的第六左側(cè)摩擦墊的平面圖； 圖7是根據(jù)本發(fā)明的第七左側(cè)摩擦墊的平面圖； 圖8是根據(jù)本發(fā)明的第八左側(cè)摩擦墊的平面圖； 圖9是根據(jù)本發(fā)明的第九左側(cè)摩擦墊的平面圖； 圖IO是根據(jù)本發(fā)明的第十左側(cè)摩擦墊的平面圖； 圖11是設(shè)有四個(gè)插入件的左側(cè)摩擦墊的前視圖； 圖12是圖11的左側(cè)摩擦墊的后視圖； 圖13是圖11的左側(cè)摩擦墊的側(cè)視6圖14是設(shè)有五個(gè)插入件的左側(cè)摩擦塾的前視圖； 圖15是圖14的左側(cè)摩擦墊的后視圖； 圖16是圖15的左側(cè)摩擦墊的側(cè)視圖17a和17b分別是具有插入件和固定釘子的第一類摩擦插入件 的平面圖和剖面圖18a和18b分別是具有插入件和固定釘子的第二類摩擦插入件 的平面圖和剖面圖19a和19b分別是具有插入件和固定釘子的第三類摩擦插入件 的平面圖和剖面圖20a和20b分別是具有插入件和固定釘子的第四類摩擦插入件 的平面圖和剖面圖21a和21b分別是具有插入件和固定釘子的第五類摩擦插入件 的平面圖和剖面圖22a和22b分別是具有插入件和固定釘子的第六類摩擦插入件 的平面圖和剖面圖23a和23b分別是具有插入件和固定釘子的第七類摩擦插入件 的平面圖和剖面圖24a和24b分別是具有插入件和固定釘子的第八類摩擦插入件 的平面圖和剖面圖25a和25b分別是具有插入件和固定釘子的第九類摩擦插入件 的平面圖和剖面圖26a和26b分別是具有插入件和固定釘子的第十類摩擦插入件 的平面圖和剖面圖和27b分別是具有插入件和固定釘子的第十一類摩擦插入 件的平面圖和剖面圖2&和Mb分別是具有插入件和固定釘子的第十二類摩擦插入 件的平面圖和剖面圖2h和2外分別是具有插入件和固定釘子的第十三類摩擦插入 件的平面圖和剖面圖；圖30a和30b分別是具有插入件和固定釘子的第十四類摩擦插入 件的平面圖和剖面圖31a和31b分別是具有插入件和固定釘子的第十五類摩擦插入 件的平面圖和剖面圖32a、32b和32c分別是沒有摩擦元件的插入件金屬支撐件的平 面圖和剖面圖，以及具有 一個(gè)固定釘子的摩擦墊的底板的局部剖面圖33a、33b和33c分別是沒有摩擦元件的插入件金屬支撐件的平 面圖和剖面圖，以及具有兩個(gè)固定釘子的摩擦墊的底板的局部剖面圖34a、 34b和34c分別是沒有摩擦元件的插入件金屬支撐件的平 面圖和剖面圖，以及具有三個(gè)固定釘子的摩擦墊的底板的局部剖面圖。
具體實(shí)施例方式
觀察附圖，根據(jù)本發(fā)明的方案被示出，所述方案涉及盤式制動(dòng)器 的摩擦墊，所述摩擦墊包括底板l，其中在底板1的一側(cè)上固定有用 于安裝根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)(UIC規(guī)格)的墊保持器(未示出)的燕尾槽元 件2，在底板l的另一側(cè)上通過釘子/鉚釘安裝和固定有一些插入件3， 所述插入件3由金屬支撐件4上的熔焊接(weld-soldered)的燒結(jié)材 料構(gòu)成(具體參見圖1-10)。
根據(jù)具體應(yīng)用，每個(gè)右側(cè)或左側(cè)墊上可以具有4個(gè)或5個(gè)插入件3。
在提供4個(gè)插入件3的情況下，每個(gè)插入件3的摩擦面積將在30 至38cii^的范圍內(nèi)變化，而在提供5個(gè)插入件3的情況下，每個(gè)插入 件3的摩擦面積將在27至30cm2的范圍內(nèi)。
特別地，將向以高達(dá)200km/h的速度行駛的列車的制動(dòng)器、用于 外徑為640mm的制動(dòng)盤的摩擦瓦(插入件面積為38cm2)和用于外 徑高達(dá)610mm的制動(dòng)盤的摩擦瓦(插入件面積為30cm2)提供4個(gè)插 入件3 (圖l畫5 )。
作為替換，將向安裝在以高于200km/h的速度行駛的列車上的制 動(dòng)器提供5個(gè)插入件3 (插入件面積為30cm2)(圖6-10)。每個(gè)插入件3都具有接觸制動(dòng)盤的區(qū)域，所述制動(dòng)盤被包圍在折 線內(nèi)-具體地，在附圖中它們用扇形來表示。
各插入件3通過熔焊接的方式被耦合在底部金屬支撐件4上(參 見圖17-31)。
插入件3通過釘子/鉚釘固定于板1上并且在同一板上相互偏置， 以便滿足下列條件
各插入件3的平均圓周與以制動(dòng)盤中心為原點(diǎn)并且穿過同一插入 件3的輪廓中心的圓周相切；
整個(gè)摩擦區(qū)域的重心位于燕尾槽元件的軸線上，并且根據(jù)UIC規(guī) 格相對于制動(dòng)盤中心固定所述軸線的位置；
將插入件3適宜地相互偏置以使制動(dòng)盤的磨損均勻。
根據(jù)本發(fā)明提議的方案并不像已知方案那樣在插入件3和底板1 之間提供彈性金屬元件(其在任何情況下都是關(guān)鍵的)，而是在單個(gè)插 入件3的燒結(jié)混合物(混合物X)中埋有一個(gè)或兩個(gè)棱柱體5，所述 棱柱體5由與用于插入件的燒結(jié)混合物不同的燒結(jié)混合物(混合物Y ) 構(gòu)成，以使棱柱體5具有與插入件3的剩余部件不同的物理特征，特 別是具有不同的熱膨脹系數(shù)和更高的可壓縮性。
通常為制造用于盤式制動(dòng)器的燒結(jié)材料的摩擦墊，所采用的混合 物包含銅粉(最高70%)和鐵(最高35%),除此之外還有百分比含 量較低的其它粉末，諸如石墨、鉻和鉬粉末。
要注意的是銅的熱膨脹系數(shù)明顯高于鐵的系數(shù)，為了實(shí)現(xiàn)棱柱體， 所采用的混合物中的鐵的百分比明顯低于在插入件其它部分中含有的 百分比。燒結(jié)材料X的熱膨脹系數(shù)的典型值約為l.lxlO^C-1,而混合 物Y可能具有比l.SxIO-s-C-1高的值。
進(jìn)一步了解到，混合物的鐵粉百分比還影響到燒結(jié)后獲得的材料 的可壓縮性。
在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明，混合物Y包含較少數(shù)量的鐵粉，因 此相對于構(gòu)成插入件3的混合物X具有更高的可壓縮性，其中相差約 25%。因此，在制動(dòng)過程中，棱柱體5所具有的更高熱膨脹性以及更高 可壓縮性還在底板1出現(xiàn)熱變形的情況下促進(jìn)了所有插入件3與制動(dòng) 盤的相對面的接觸。
針對不同的應(yīng)用，棱柱體5的摩擦表面的總和將在單個(gè)插入件3 的整個(gè)摩擦區(qū)域的19%至26%之間變化。特別地，對于用在以高達(dá) 200km/h的速度行駛的列車上的制動(dòng)器，所述百分比將為
城市間的19%
TSR: 20%
AGC: 25%
對于安裝在以高于200km/h的速度行駛的列車上的制動(dòng)器 列車ETR 460-500: 20% 列車TGV，AGV: 26%。
埋在插入件3內(nèi)的單個(gè)棱柱體5的橫截面(平行于摩擦表面)可 以被折線(例如矩形、梯形、五邊形、六邊形等)或者圓周包圍。
棱柱體5的高度與插入件3相同，其中它們被埋入和取向成其輪 廓的主軸線垂直于穿過插入件輪廓中心的平均圓周，并且相對于該平 均圓周合適地隔開和對稱。
一種替換方案提出通過具有上述特征的兩種材料X和Y彼此交替 來實(shí)現(xiàn)插入件3，以便沿圓周方向具有由不同材料相互交替地制成的3 或5個(gè)區(qū)段(參見附圖17-31)。
針對不同的構(gòu)造方案和不同的應(yīng)用，材料Y的摩擦表面包括在單 個(gè)插入件3的整個(gè)表面的18%至26%之間的范圍內(nèi)。
在這種情況下，由材料Y構(gòu)成的區(qū)段的主輪廓軸6垂直于穿過插 入件3的輪廓中心的平均圓周。各個(gè)由材料X構(gòu)成的區(qū)段將具有相同 表面。通過這種方式，在總計(jì)提供五個(gè)區(qū)段的情況下，兩個(gè)材料區(qū)段 Y6的位置被確定。
在總計(jì)具有3個(gè)區(qū)段的情況下，材料Y的區(qū)段將被放置在半個(gè)插 入件上，并且相對于其對稱。
原則上，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)被用于提供強(qiáng)工作振動(dòng)的應(yīng)用時(shí)，選擇在由材料X構(gòu)成的插入件3內(nèi)埋置由材料5構(gòu)成的棱柱體5的方案 在用于AGC和TSR的制動(dòng)器中埋置一個(gè)或兩個(gè)主體(圖1-3); 在用于TGV和AGV的制動(dòng)器中埋置一個(gè)或兩個(gè)主體(圖6-8)。 對于在由材料X構(gòu)成的插入件3之間插入由材料Y構(gòu)成的區(qū)段的
方案
在用于城市間的制動(dòng)器中埋置一個(gè)或兩個(gè)主體(圖4-5); 在用于ETR460-500的制動(dòng)器中埋置一個(gè)或兩個(gè)主體(圖9-10)。 至于處于檢查中的墊，通過鉚釘或釘子將四/五個(gè)插入件3剛性固 定在底板1上。
對應(yīng)為了固定鉚釘/釘子，熔焊接在燒結(jié)的插入件上的底板l和單 個(gè)金屬支撐件具有拉拔/半沖壓部，其具有平坦的浮凸(relief)以限制 底板1和燒結(jié)的插入件3的金屬支撐件4之間的接觸區(qū)域，因此允許 借助由風(fēng)引起的空氣循環(huán)更好地消散制動(dòng)期間產(chǎn)生的熱負(fù)載。
針對不同的應(yīng)用，提供了三種不同的用于將燒結(jié)的插入件3固定 到底板l上的方案。
第一方案(圖1-5)為每個(gè)插入件3使用單個(gè)鉚釘/釘子，并且鉚 釘/釘子被設(shè)置在插入件3的輪廓中心，圖17-21。用于插入件3的四 個(gè)凸起7和四個(gè)殼體8被設(shè)置在底板1和插入件3之間的接觸面上(底 板1上的拉拔部/半沖孔-插入件金屬支撐件4上的拉拔部/半沖孔)， 從而阻止因單個(gè)插入件3的不同外圍滑動(dòng)速度而引起的插入件3的旋 轉(zhuǎn)，減輕否則將作用于鉚釘/釘子上的動(dòng)量，圖32a和32b。
第二方案(圖6-10)使用位于穿過輪廓中心的扇形(插入件3) 區(qū)域的平均圓周上且相對于其等距的兩個(gè)釘子/鉚釘，圖22-26。
第三方案為每個(gè)插入件3使用三個(gè)鉚釘/釘子，其中 一個(gè)位于插入 件3的輪廓中心，另兩個(gè)位于穿過輪廓中心的平均圓周上且相對于其 等距，圖27-31。
針對由工作振動(dòng)引起且主要與特定的列車類型有關(guān)的應(yīng)力值選擇 使用一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)釘子/鉚釘
AGC、 TSR列車為每個(gè)插入件使用3個(gè)釘子/鉚釘；
ii城市間的、TGV、 AGV列車為每個(gè)插入件使用2個(gè)釘子/鉚釘； ETR460-500列車為每個(gè)插入件使用1個(gè)釘子/鉚釘。 雖然已經(jīng)根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例以示例性而非限制性的方式對 本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是應(yīng)理解可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員引進(jìn)一些改 進(jìn)和/或改變，同時(shí)不脫離由所附權(quán)利要求限定的相關(guān)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于軌道輪式車輛的盤式制動(dòng)器的燒結(jié)材料摩擦瓦，其包括底板、位于所述底板下方的設(shè)有與墊保持器耦合的耦合元件、安裝在所述底板上方的由摩擦材料構(gòu)成的多個(gè)插入件，其特征在于多個(gè)插入件中的每一個(gè)均被提供有至少一個(gè)插入物，所述插入件和所述至少一個(gè)插入物由不同的燒結(jié)混合物構(gòu)成，所述至少一個(gè)插入物相對于所述插入件具有不同的熱膨脹系數(shù)和更高的可壓縮性。
2. 如權(quán)利要求1所述的摩擦瓦，其特征在于每單個(gè)右側(cè)墊或左 側(cè)墊設(shè)有4或5個(gè)燒結(jié)材料的插入件，所述摩擦瓦彼此成鏡像。
3. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的摩擦瓦，其特征在于在設(shè)有 4個(gè)插入件的情況下，每個(gè)插入件所占據(jù)的面積將在30至38cm2的范 圍內(nèi)。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的摩擦瓦，其特征在于在設(shè)有5個(gè)插 入件的情況下，每個(gè)插入件所占據(jù)的面積將在27至30cm2的范圍內(nèi)。
5. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的摩擦瓦，其特征在于每個(gè)插 入件具有用于接觸包圍在多邊形區(qū)域、特別是包圍在扇形內(nèi)的制動(dòng)盤 的區(qū)域。
6. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的摩擦瓦，其特征在于插入件 和底板之間的耦合通過釘子/鉚釘來實(shí)現(xiàn)。
7. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的摩擦瓦，其特征在于所述插 入件被布置成各插入件的平均圓周與以制動(dòng)盤中心為原點(diǎn)且穿過同一插入件的 輪廓中心的圓周相切；整個(gè)摩擦區(qū)域的重心位于燕尾槽元件的軸線上，并且所述軸線相 對于制動(dòng)盤中心的位置根據(jù)UIC規(guī)格固定；多個(gè)插入件適當(dāng)?shù)叵嗷テ靡允怪苿?dòng)盤的磨損均勻。
8. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的摩擦瓦，其特征在于所述至 少一個(gè)插入物具有與插入件高度相等的高度。
9. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的摩擦瓦，其特征在于每個(gè)插 入件被提供有一個(gè)或多個(gè)插入物。
10. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的摩擦瓦，其特征在于每個(gè) 插入件完全被插入件材料包圍，或者相互交替地具有插入物材料和插 入件材料。
11. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的摩擦瓦，其特征在于所述 至少一個(gè)插入物的燒結(jié)材料中的鐵的百分比遠(yuǎn)低于構(gòu)成插入件的燒結(jié) 材料的百分比。
12. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的摩擦瓦，其特征在于插入 件的燒結(jié)材料具有約為1.1xl(T5。C"的熱膨脹系數(shù)，而插入物的燒結(jié)材 料具有約為1.5xlO-"C"的熱膨脹系數(shù)。
13. 如前述權(quán)利要求之一所述的摩擦瓦，其特征在于所述至少 一個(gè)插入物所占據(jù)的表面在單個(gè)插入件的總面積的19%至26%之間 的范圍內(nèi)。
14. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的摩擦瓦，其特征在于所述 插入件的橫截面由折線或圓周封閉。
15. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的摩擦瓦，其特征在于通過 一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)釘子/鉚釘將插入件固定在板上。
16. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的摩擦瓦，其特征在于與墊 保持器耦合的所述耦合元件由燕尾槽元件構(gòu)成，所述燕尾槽元件通過 釘子或焊接與所述底板耦合。
17. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的摩擦瓦，其特征在于底板 和插入件支撐件之間的接觸表面通過拉拔部/半沖壓來實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于軌道輪式車輛的盤式制動(dòng)器的燒結(jié)材料摩擦瓦，其包括底板(1)、位于所述底板(1)下方的設(shè)有墊保持器的耦合元件(2)、和安裝在所述底板(1)上方的多個(gè)摩擦材料插入件(3)，所述摩擦墊的特征在于所述插入件(3)中的每一個(gè)均提供至少一個(gè)插入物(5)，所述插入件(3)和所述至少一個(gè)插入件(5)由不同的燒結(jié)混合物構(gòu)成，所述至少一個(gè)插入物(5)相對于所述插入件(3)具有不同的熱膨脹系數(shù)和更高的可壓縮性。
文檔編號F16D65/02GK101586635SQ20091013905
公開日2009年11月25日 申請日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日
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