专利名称：铁道车辆用制动衬片的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种主要是在铁道车辆用的盘式制动器中能够有效地使由制动盘与制动衬片之间的摩擦产生的热能分散而提高耐久性的鉄道车辆用制动衬片。
背景技术：
在鉄道车辆、汽车及机动两轮车等陆路输送机械中，伴随着车辆的高速化、大型化，其制动装置多采用盘式制动器。以下，以铁道车辆用的盘式制动器为一个例子进行说明。盘式制动器是利用制动盘与制动衬片之间的摩擦获得制动カ的装置，将制动衬片按压在安装于车轴或车轮上的制动盘的滑动面上而获得制动力，对车轴或车轮的旋转进行制动而控制车辆的速度。此时，由于摩擦热，制动衬片与制动盘之间的接触面的温度上升，但是由于速度越快或车辆重量越大制动载荷越大，因此存在有上述接触面的温度升高的倾向。因而，为了提高制动盘的耐久性，需要尽可能地使制动中的制动衬片与制动盘之间的接触均匀化，减少所产生的摩擦热。图3中示出了以往类型的铁道车辆用盘式制动器的制动衬片及制动盘。图3的(a)是从制动衬片的摩擦构件侧看到的俯视图，图3的(b)是图3的(a)的B-B剖视图。制动衬片I是安装在制动钳(省略图示)上、并利用铆钉(省略图示)将与制动盘2的滑动面2a相接触的摩擦构件Ia安装在制动衬片I的背板Ib上的结构。制动钳是用于将制动衬片按压在制动盘上而获得制动カ的装置，存在有液压式、气压式的制动钳等。在安装部的构造方面，从制动钳施加到制动衬片上的按压カ集中作用于按压力起作用的正下方而未作用在制动衬片整体上。这样，在构造方面，以往的盘式制动器的来自制动钳的按压カ仅作用在制动衬片的一部分上。因而，在制动衬片与制动盘之间的接触面上，接触面压カ较高的部分与接触面压カ较低的部分之差变大，在来自制动钳的按压カ起作用的正下方，存在有制动衬片与制动盘之间的接触面压カ升高的倾向。在接触面压カ较高的部分，由于由摩擦产生的热能进ー步增多，因此特别是在新干线等高速车辆中，制动中的温度有可能上升过大。若接触面压カ升高且温度上升，则能够成为制动衬片与制动盘之间的磨损量增加、制动盘产生龟裂等的原因。因而，为了确保制动衬片、制动盘的耐久性，高效地使由制动中的两者之间的摩擦产生的热能分散是很重要的。近年来，针对这种问题，公开了以使制动衬片与制动盘之间的接触均匀化(等面压化)为目的的制动衬片的构造(例如专利文献I 3)。这些专利文献I 3所公开的制动衬片中，摩擦构件被分割为多个，各个摩擦构件能够利用弹簧构件、球面座(spherical seat)而各自旋转。通过设为这种构造,能够使制动衬片与制动盘之间的接触等面压化。但是，另一方面由于各个摩擦构件变小，因此摩擦构件因与制动盘之间的摩擦在、设置位置旋转而在摩擦构件与背板的连接部产生松动，有可能最终丢失。因而，在专利文献2、3所公开的制动衬片上设有止转的机构。但是，在该专利文献2、3所公开的止转件中，需要有用于等面压化的制动衬片所需的、除摩擦构件、弹簧构件或球面构件、背板、铆钉等连接元件以外的新的元件。因而，导致重量増加、生产率降低。另夕卜，在该专利文献2、3的构造中，由于在止转用的元件上作用有转矩载荷，因此有可能不能够充分地确保元件的耐久性。专利文献I :日本特开2008-151188号公报专利文献2 日本特开2006-207625号公报专利文献3 :日本特开2008-133928号公报
发明内容
本发明要解决的问题点在于，在以往技术的情况下，需要有使制动衬片与制动盘之间的接触面压カ均等而抑制局部的温度上升所需的新的元件，因而导致重量増加、生产率降低这一点。另外，本发明要解决的问题点在于，在止转用的元件上作用有转矩载荷而有可能不能够充分地确保元件的耐久性这一点。本发明的鉄道车辆用制动衬片为了即使不追加新的元件，也能防止摩擦构件在设置位置旋转，而具有如下结构，该铁道车辆用制动衬片被制动钳按压在制动盘的滑动面上，其最主要的特征在于，该铁道车辆用制动衬片具有摩擦构件，其被按压在制动盘的上述滑动面上；背板，其为了支承该摩擦构件而安装在上述制动钳上；上述摩擦构件在上述制动盘的半径方向及圆周方向上被分割配置为两个以上，并且该各个摩擦构件由与制动盘的上述滑动面相接触的滑动件和固定在该滑动件的上述背板侧的背衬构成，上述背衬在上述背板侧形成有突起，另ー方面在上述背板的摩擦构件侧形成有与形成在上述背衬上的突起相接触的槽，并且，在上述各个摩擦构件的背衬与上述背板之间夹设有弹性构件或球面座。本发明在固定在与制动盘的滑动面相接触的滑动件的背板侧的背衬的上述背板侧形成了突起，另ー方面在背板的摩擦构件侧形成了与上述突起相接触的槽。而且，通过该突起与槽之间的接触来进行背衬的止转。因而，即使不追加新的元件，也能够防止摩擦构件在设置位置旋转。在本发明中，由于在背衬的背板侧形成突起，另ー方面在背板的摩擦构件侧形成与上述突起相接触的槽，通过该突起与槽之间的接触而具有止转的功能，因此即使不追加新的元件，也能够防止摩擦构件在设置位置旋转。
图I的(a)是从摩擦构件侧观察本发明的制动衬片的第I个例子的俯视图，图I的(b)是图I的(a)的A-A放大剖视图，图I的(C)是从背板侧观察背衬的俯视图。图2是表示本发明的制动衬片的第2个例子的与图I的(b)相同的图。
图3的(a)是从摩擦构件侧观察以往的制动衬片的俯视图，图3的(b)是图3的(a)的B-B放大剖视图。
具体实施例方式在本发明中，通过在背衬的背板侧形成突起，另ー方面在背板的摩擦构件侧形成与上述突起相接触的槽，并使该突起与槽相接触来实现即使不追加新的元件也能防止摩擦构件在设置位置旋转这样的目的。实施例以下，说明从本发明的构思直到解决问题的过程和用于实施本发明的最佳方式。摩擦构件通常使用铜基烧结材料、树脂类的材料，为了保证强度、刚性，在背板侧的面上粘接有被称作背衬的钢制的较薄的板。发明人认为，在使该背衬具有止转的功能的情况下，即使不追加新的元件，也能够防止摩擦构件在设置位置旋转，能够抑制摩擦构件与 背板的连接部的松动。本发明的鉄道车辆用制动衬片是发明人基于上述想法在反复讨论的结果上成立的。S卩，本发明的鉄道车辆用制动衬片例如被制动钳按压在安装在车轴上的盘体或用螺栓连接在车轮上的制动盘的滑动面上，采用了以下结构。在图I中，11是按压在制动盘的上述滑动面上的摩擦构件。该摩擦构件11通过在与背板12之间隔着盘形弹簧14例如利用铆钉13连接在安装在上述制动钳上的背板12上而进行弾性支承。另外，夹设在摩擦构件11与背板12之间的弹性构件也可以取代盘形弹簧14而使用螺旋弹簧。另外，也可以取代弹性构件而夹设如图2所示的球面座15。该摩擦构件11例如如图I的(a)所示在制动盘的半径方向上分割为两排。而且，在其圆周方向外周侧分割为8个,在圆周方向内周侧分割为6个,共计分割为14个大致圆形，以背板12的圆周方向中央线12a为轴对称地配置。在本发明中，在构成上述分割出的各个摩擦构件11的背衬I Ib的、背板12侧的例如外周部的两个位置形成有突起llba。上述背衬Ilb固定在与制动盘的滑动面相接触的滑动件Ila的上述背板12侧。另ー方面，在背板12的摩擦构件11侧的与上述突起Ilba相対的位置，形成有供形成在上述背衬Ilb上的突起Ilba嵌入，并与突起Ilba的外周面相接触的槽12b。该槽12b只要能够确保与上述突起Ilba的外周面之间的接触面积，就可以是任意形状。但是，由于要使摩擦构件11在与制动盘的滑动面垂直的方向(制动盘的轴向)上可动，因此期望在充分地发挥止转作用的范围内在突起Ilba与槽12b之间预先设置微小的间隙。期望该突起Ilba与槽12b之间的间隙设为Imm以内的程度。如果设为这种结构，则在制动时，即使在将摩擦构件11按压在了制动盘的滑动面上的情况下，由于突起Ilba的外周面与槽12b之间的接触阻力，不会出现分割的摩擦构件11在设置位置旋转的情況。因而，难以在摩擦构件11与背板12的连接部(铆钉13)上产生松动，摩擦构件11丢失的可能性也減少。另外，在上述结构中，由于由突起Ilba导致的重量增加与由槽12b导致的重量減少相抵消，因此能够抑制整体的重量増加。但是，上述突起Ilba与槽12b期望以突起Ilba的外周面与槽12b之间的接触面的法线如图I的(a)所示位于制动盘的例如半径方向上的方式确定突起Ilba与槽12b的
设置位置。如果在这样的位置设置突起Ilba与槽12b，则当使制动盘的旋转停止时，作用在制动盘的圆周方向上的制动转矩不会直接施加在突起Ilba或槽12b上。因而，能够抑制对两者作用过大的カ而耐久性降低的情況。根据发明人的调查可知，突起Ilba与槽12b两者相接触的面的法线未必在制动盘的半径方向上，只要处于半径方向±10°以内的范围内即可。另外根据调查明确了，只要在该范围内，就会由铆钉13与背板12承受作用在制动 盘的圆周方向上的制动转矩，从而能够确保充分的耐久性。另ー方面，若以突起Ilba的外周面与槽12b相接触的面的法线位于制动盘的圆周方向上的方式设置突起Ilba与槽12b，则由于制动转矩直接作用在突起Ilba上，因此不能够确保突起12ba的耐久性。为了确保止转的充分效果与突起Ilba的耐久性，期望突起Ilba的外周面与槽12b之间的接触面积设为每ー个摩擦构件10mm2以上。以下，为了确认本发明的效果，说明为了评价制动中的摩擦构件的旋转而进行的有限元分析的結果。在有限元分析中，使用了利用弾性体对图I、图2所示的形状 构造的、长度方向的长度为400_、宽度方向的长度为130_的制动衬片与新干线所使用的、内径为305_、外径为720_的大致圆盘状的制动盘进行模型化而成的装置。在有限元分析中，从制动衬片的背面侧施加与来自制动钳的按压カ相当的载荷(IOkN)，使制动盘旋转。此时，与制动衬片相接触的滑动面位于制动盘的外周侧，其半径方向的长度设为127. 5mm。另外，制动衬片(摩擦构件的滑动部为铜基烧结材料，除此以外为钢铁材料)与制动盘之间的接触面的摩擦系数设为0. 3。评价此时各个摩擦构件是否旋转。在分析中，以图I、图2所示的在摩擦构件的背衬上具有突起的情况(突起与槽相接触的区域的尺寸在制动盘的圆周方向上为10mm，在轴向上为Imm)和在背衬上没有突起的情况进行比较(參照下述表I)。表I
ヽ\、 有无背衬的突起使摩擦构件旋转的机构摩擦构件的个数
_发明例I__有__盘形弹簧__14个_
发明例2有球面座14个
比较例无盘形弹簧14令本发明的目的在于防止制动衬片的各个摩擦构件旋转，因此评价当在将制动衬片按压在制动盘上的状态下使制动盘旋转时、各个摩擦构件是否在设置位置旋转。
在下述表2中示出了各个制动衬片的、产生了旋转的摩擦构件的个数。表权利要求
1.一种铁道车辆用制动衬片，其被制动钳按压在制动盘的滑动面上，其特征在于，该铁道车辆用制动衬片具有 摩擦构件，其按压在制动盘的上述滑动面上； 背板，其为了支承该摩擦构件而安装在上述制动钳上； 上述摩擦构件在上述制动盘的半径方向及圆周方向上被分割配置为两个以上，并且该各个摩擦构件由与制动盘的上述滑动面相接触的滑动件和固定在该滑动件的上述背板侧的背衬构成， 上述背衬在上述背板侧形成有突起，另ー方面，在上述背板的摩擦构件侧形成有与形成在上述背衬上的突起相接触的槽， 并且，在上述各个摩擦构件的背衬与上述背板之间夹设有弹性构件或球面座。
2.根据权利要求I所述的铁道车辆用制动衬片，其特征在干， 上述突起与槽形成为两者相接触的面的法线处于制动盘的半径方向±10°以内的范围内。
3.根据权利要求I或2所述的铁道车辆用制动衬片，其特征在干， 上述突起与槽之间的接触面积为每ー个摩擦构件10mm2以上。
全文摘要
本发明提供一种铁道车辆用制动衬片。防止摩擦构件在设置位置旋转。是一种被制动钳按压在制动盘的滑动面上的铁道车辆用制动衬片。具有摩擦构件(11)，其按压在制动盘的滑动面上；背板(12)，其为了支承该摩擦构件(11)而安装在制动钳上。将摩擦构件(11)在制动盘的半径方向及圆周方向上分割为两个以上。各个摩擦构件(11)由与制动盘的滑动面相接触的滑动件(11a)和固定在滑动件(11a)的背板(12)侧的背衬(11b)构成。背衬(11b)在背板(12)侧形成突起(11b a)。在背板(12)的摩擦构件(11)侧形成与形成在背衬(11b)上的突起(11b a)相接触的槽(12b)。在各个摩擦构件(11)的背衬(11b)与背板(12)之间夹设盘形弹簧(14)或球面座(15)。即使不追加新的元件，也能够防止摩擦构件在设置位置旋转。
文档编号B61H5/00GK102792047SQ201180013471
公开日2012年11月21日 申请日期2011年3月11日 优先权日2010年3月11日
发明者中野晓, 中野武, 前岛隆, 加藤孝宪, 坂口笃司, 阿佐部和孝 申请人:住友金属工业株式会社