具有耐磨金属泡沫制动衬垫的摩擦制动组件的制作方法
【专利说明】具有耐磨金属泡沬制动衬塾的摩擦制动组件
[0001]发明背景
1.
技术领域
[0002]本公开一般涉及一种摩擦制动系统，并且更详细而言，涉及一种用于摩擦制动组件的制动衬垫。
[0003]2.背景信息
[0004]用于电梯的典型线性制动系统包括多个制动启动系统和多个电梯制动组件。制动启动系统附接到电梯轿厢，所述电梯轿厢沿着至少一个电梯轿厢导轨而在井道内垂直移动。每个电梯制动组件可以包括贴附到金属楔形制动蹄片的固体金属制动衬垫。制动衬垫的摩擦表面可以啮合于导轨的各别相反摩擦表面，从而在紧急和/或超速情况下减慢或停止电梯轿厢和导轨之间的相对垂直移动。术语“超速”在本文中用来描述相对垂直移动的速度大于(例如)电梯额定速度125%的情况。
[0005]摩擦表面之间的啮合可能使制动衬垫和导轨经受相对高的温度。这些高温可能导致制动衬垫与导轨熔接在一起(例如，焊接到导轨)，这可能显著增加每次使用之后重置线性制动系统所需的成本和时间。高温以及制动衬垫磨损也可能降低这类固体金属制动衬垫的摩擦系数，这又可能显著增大电梯轿厢制动距离。
[0006]发明概述
[0007]根据本发明的方面，提供一种制动组件，其包括贴附到基底(例如像制动蹄片或承板)的制动衬垫。所述制动衬垫从所述基底延伸而形成制动衬垫摩擦表面，并且包括耐磨多孔金属泡沫。
[0008]根据本发明的另一方面，提供一种用于制造制动组件的方法。所述方法包括利用制动衬垫材料来涂覆(例如冷喷涂)基底，例如像制动蹄片或承板。制动衬垫材料可以包括金属和发泡剂。将所述涂覆的基底加热到一定温度，所述温度会活化所述发泡剂并且使所述制动衬垫材料转变成耐磨多孔金属泡沫。随后将所述涂覆有金属泡沫的基底冷却到(例如)周围温度。
[0009]替代地，或者除本发明的这个或其它方面之外，所述制动衬垫材料也可以包括金属或陶瓷粉末或颗粒中的一种或多种。举例来说，所述制动衬垫材料可以包括(i) 一种或多种金属粉末(如镍铬和/或镍铝)以及(ii) 一种或多种硬化陶瓷颗粒(如碳化铬、碳化钴、碳化硅和/或碳化钨)。所述金属粉末可以在加热过程中一起形成合金并且与所述陶瓷颗粒结合。
[0010]替代地，或者除本发明的这个或其它方面之外，所述金属泡沫可以是开孔金属泡沫或闭孔金属泡沫。所述金属泡沫可以配置有大体上均一的气孔几何形状和/或气孔尺寸。或者，所述金属泡沫可以配置有非均一的气孔几何形状和/或气孔尺寸。
[0011]替代地，或者除本发明的这个或其它方面之外，所述金属泡沫可以配置有工程晶格(例如，支架)结构。
[0012]替代地，或者除本发明的这个或其它方面之外，所述金属泡沫可以具有大于约I比19(1:19)的金属泡沫气孔占金属泡沫材料体积气孔率。举例来说，所述体积气孔率可以介于约3比17(3:17)和本发明其他实施方案中的约3比7(3:7)之间。
[0013]替代地，或者除本发明的这个或其它方面之外，所述金属泡沫可以具有小于等于约150微米的金属泡沫气孔尺寸。
[0014]替代地，或者除本发明的这个或其它方面之外，所述摩擦表面可以具有大于约
0.35的摩擦系数。
[0015]替代地，或者除本发明的这个或其它方面之外，所述金属泡沫可操作来耐受大于约800至1250摄氏度(V )的温度以及大于约40至80兆帕(MPa)的压缩接触应力。
[0016]替代地，或者除本发明的这个或其它方面之外，所述金属泡沫可以包括钨、铁、铬、钴、镲、钛、娃、钼、碳、硼和/或销。
[0017]替代地，或者除本发明的这个或其它方面之外，所述基底可以包括钢或铁(例如铸铁)。
[0018]替代地，或者除本发明的这个或其它方面之外，结合层可以安置于所述基底和所述制动衬垫之间。
[0019]替代地，或者除本发明的这个或其它方面之外，所述基底可以被配置成用于电梯安全制动系统的楔形制动蹄片。
[0020]替代地，或者除本发明的这个或其它方面之外，所述基底可以被配置成承板，并且可移除地连接到用于电梯安全制动系统的楔形制动蹄片。
[0021]鉴于下文描述和附图，本发明的前述特征和操作将变得更为明显。
[0022]附图简述
[0023]图1为摩擦制动组件的截面图。
[0024]图2为图1的摩擦制动组件中所包括的多孔金属泡沫制动衬垫的放大图。
[0025]图3为闭孔金属泡沫制动衬垫的照片图。
[0026]图4为另一闭孔金属泡沫制动衬垫的照片图。
[0027]图5为开孔金属泡沫制动衬垫的照片图。
[0028]图6为另一开孔金属泡沫制动衬垫的照片图。
[0029]图7为又一开孔金属泡沫制动衬垫的概略图。
[0030]图8为用于制造图1和图2制动组件的方法的流程图。
[0031]图9为用于电梯的线性制动系统的侧面图。
[0032]图10为用于电梯的另一线性制动系统的侧面图。
[0033]发明详述
[0034]图1示出摩擦制动组件20的截面。制动组件20包括贴附到(例如，机械连接和/或化学结合)第一(例如，钢或铸铁)基底26的外表面24的制动衬垫22。制动衬垫22从第一基底26向外延伸而形成制动衬垫摩擦表面28，所述制动衬垫摩擦表面28可以大体上平行于第一基底26的外表面24。制动衬垫摩擦表面28适于啮合(例如，接触)第二(例如，钢)基底32的摩擦表面30，从而减慢或停止第一基底26和第二基底32之间的相对移动。
[0035]参看图2，制动衬垫22由耐磨多孔金属泡沫构成。金属泡沫可以包括大体上均匀地安置于金属泡沫材料36内的多个金属泡沫气孔34 (有时也称为“空隙”)。或者，金属泡沫气孔可以大体上不均匀地安置于金属泡沫材料36内。金属泡沫具有大于(例如)约I比19(1:19)的金属泡沫气孔占金属泡沫材料体积气孔率。根据本发明的各种其它方面，金属泡沫可以具有介于(例如)约3比17(3:17)和约3比7(3:7)之间的金属泡沫气孔占金属泡沫材料体积气孔率，这可以降低摩擦表面28和30在制动过程中焊接或熔接到一起的倾向性。
[0036]如图2、图3和图4所示出的，在金属泡沫为闭孔金属泡沫的情况下，金属泡沫气孔34 —般可以是彼此分立的(例如，密封的)。或者，如图5、图6和图7所示出的，在金属泡沫为开孔金属泡沫的情况下，金属泡沫气孔34 —般可以是互连的。举例来说，金属泡沫可以具有如图5和图6所示的开孔网状结构。或者，金属泡沫可以具有如图7所示的开孔工程晶格(例如，支架)结构。关于这类工程晶格结构的另外细节在美国专利第7，871，578号加以公开，所述美国专利的内容以引用的方式全部并入本文中。
[0037]金属泡沫气孔34可以具有如图4和图7所示出的大体上均一的气孔几何形状和/或气孔尺寸。或者，金属泡沫气孔34可以具有如图2和图3所示出的不均一的气孔几何形状和/或气孔尺寸。参看图2，金属泡沫气孔34中的一些气孔或大体上所有气孔具有小于等于(例如)约150微米的气孔尺寸38 (例如，平均或最大直径)；例如，介于约5微米至100微米之间。小于150微米的气孔尺寸38可以确保制动衬垫22的刚度处于优选范围内。
[0038]参看图1和图2，金属泡沫材料36包括经过选择而为制动衬垫22提供某些材料特性的一种或多种泡沫材料成分。泡沫材料成分可以经过选择而(例如)为制动衬垫摩擦表面28提供大于(例如)约0.3的摩擦系数。根据本发明的又一方面，泡沫材料成分可以经过选择而(例如)为制动衬垫摩擦表面28提供介于约0.35和约0.5之间的摩擦系数。泡沫材料成分可以经过选择，从而使得金属泡沫可操作来耐受大于约800摄氏度的温度。根据本发明的又一方面，泡沫材料成分可以经过选择，从而使得金属泡沫可操作来耐受介于约800摄氏度和约1250摄氏度之间的温度。另外，或者替代地，泡沫材料成分可以经过选择，从而使得金属泡沫可操作来耐受大于约40兆帕(MPa)的压缩负荷(例如，接触应力)。根据本发明的又一方面，泡沫材料成分可以经过选择，从而使得金属泡沫可操作来耐受介于约50MPa和约80MPa之间的压缩负荷。
[0039]合适泡沫材料成分的示例包括但不限于钨、铁、铬、钴、镍、钛、硅、钼、碳、硼和/或铝。在金属泡沫为闭孔金属泡沫的情况下，泡沫材料成分也可以包括(例如)分解发泡剂。
[0040]图8为用于制造图1和图2所示出的制动组件20的方法的流程图。在步骤800中，将第一基底26涂覆一层金属泡沫材料36，这层金属泡沫材料36通常大体上完全没有气孔34。可以利用(例如)(i)金属粉末、(ii)多种硬化颗粒和(iii)发泡剂的混合物来喷射(例如，冷喷涂)第一基底26。金属粉末的示例包括但不限于镍、铁、钛、钴、硼和铬等。硬化颗粒的示例包括但不限于碳化铬、碳化钴、碳化钨、碳化硅等。发泡剂的示例可以包括但不限于自熔金属粉末(如镍铬硼硅(NiCrSiB)合金、镍硼硅等)、低熔点金属和/或合金(如铝和硅)、聚合物(如聚酯和/或聚(甲基丙烯酸甲酯))、金属氢化物(如氢化钛(TiH2))等。然而，本发明并不受限于金属泡沫材料的任何特定类型和/或组合。
[0041]在步骤802中，将涂覆的基底加热到一定温