内嵌式制动闸片的制作方法
【专利摘要】本发明属涉及一种内嵌式制动闸片，其特征在于：每个制动闸片采用内嵌摩擦体式制动闸片，该内嵌摩擦体式制动闸片是在背板上装设多个与制动盘相摩擦的摩擦块组件，每个摩擦块组件是在背板上内嵌装设垫板组合型摩擦块组件、无垫板组合型摩擦块组件或是圆窝定板型摩擦块组件；其中垫板组合型摩擦块组件由摩擦块、垫板和内嵌销组成；无垫板组合型摩擦块组件由摩擦块和内嵌销组成；圆窝定板型摩擦块组件由摩擦块、圆窝形的垫板、弹性垫圈、内嵌圆柱销和销钉组成。本发明不仅设计合理，结构简单，既提高摩擦块承载能力，又大大降低摩擦块的断裂风险，而且具有受力均匀，性能可靠，增加寿命，简化制造工艺，提高生产效率，易于装卸更换和降低成本等特点。
【专利说明】内嵌式制动闸片
【技术领域】
[0001]本发明属于制动器，特别涉及由金属粉末冶金制成的一种内嵌式制动闸片，该内嵌式制动闸片特别适用于铁路车辆盘式制动器。
【背景技术】
[0002]众所周知，制动闸片是制动器中的一个重要部件，广泛用于铁路车辆、汽车、摩托车、飞机等运输工具及风力发电等运动机械中。高速列车制动器中，采用最广泛的是盘式制动结构，盘式结构制动器的摩擦副是由制动盘和制动闸片构成，是在制动盘的两侧面装设与制动盘相摩擦的制动闸片，通过制动盘与制动闸片相互摩擦来消耗运动车辆的能量，达到使车辆停止的目的。随列车的速度提高，制动能量增加，需要摩擦副在高温高速条件下实现制动功能，这就迫使制动闸片耐受更高的温度和冲击力。在这种条件下，对制动闸片结构的可靠性提出了越来越高的要求。为提高闸片的性能，国内外的同行业技术人员除了采用耐磨性高的金属粉末冶金来制造制动闸片外，同时，国内外市场上也先后出现了多种不同结构的制动闸片，如专利EP1318321 Al。上述专利虽然解决了制动闸片结构设计和摩擦副可靠性问题，然而，上述专利的缺点和不足之处是制动闸片的结构复杂，制造成本高，其中的摩擦块与背板的结合是通过铆接方法将摩擦块与背板连接在一起，虽然采用铆接方法可使两个零件间具有可靠的连接强度的优点，但铆接方法必须将摩擦块设计成孔型结构，以满足铆接的工艺条件要求。这样一来，将摩擦块上设置一个或多个孔，既破坏了摩擦块的整体性，降低了摩擦块的整体强度，削弱了制动闸片的承载能力，增加了摩擦块断裂的可能性；又在摩擦块的制造工艺过程中就必须使用芯棒，使制造工艺复杂化，提高了产品出现缺欠的概率和制造成本，降低了产品的可靠性。同时，这种铆接结构的制动闸片难以增加缓冲垫，这对提高接触应力分布的均匀性而改善制动闸片和制动盘的寿命是不利的。
【发明内容】
[0003]本发明旨在为了避免上述技术中存在的缺点和不足之处，秉着提高制动闸片的承载能力出发，将金属粉末冶金制的摩擦块、垫板、内嵌销部件串接在一起，通过压制和烧结工艺将这些零件制成一个整体的、相互间实现冶金结合的内嵌式摩擦块组件，而提供一种内嵌式制动闸片。该内嵌式制动闸片不仅结构简单，既提高了摩擦块的承载能力，又大大降低了摩擦块的断裂，而且具有受力均匀，性能可靠，增加寿命，简化制造工艺，提高生产效率，易于装卸更换和降低成本等特点。
[0004]本发明的目的是采用如下的技术方案实现的:所述的内嵌式制动闸片，包括背板、摩擦块，其特征在于:每个制动闸片采用内嵌摩擦体式制动闸片，所述的内嵌摩擦体式制动闸片是在背板上排列分布装设多个与制动盘相摩擦的摩擦块组件，所述的每个摩擦块组件是在背板上内嵌装设垫板组合型摩擦块组件、无垫板组合型摩擦块组件或是圆窝定板型摩擦块组件；所述的垫板组合型摩擦块组件由金属粉末冶金制的摩擦块、垫板和内嵌销组成；所述的摩擦块的摩擦侧面与制动盘相触接，摩擦块的另一侧面通过内嵌销与垫板相连接；所述的内嵌销系一个两端直径小和中段设有大径凸台的变径圆柱体，内嵌销的一端穿过垫板嵌入摩擦块体内，通过压制和烧结，实现内嵌销与摩擦块冶金结合为一体；内嵌销的大径凸台外露在垫板外，并与背板相触接，内嵌销的另一端穿过背板采用固接方式连同垫板一起与背板固接成一体，实现制成内嵌摩擦体式制动闸片；所述的无垫板组合型摩擦块组件由金属粉末冶金制的摩擦块和内嵌销组成，所述的摩擦块的摩擦侧面与制动盘相触接，摩擦块的另一侧面内嵌入内嵌销，所述的内嵌销系一个两端直径小和中段设有大径凸台的变径圆柱体；内嵌销的大径凸台端包裹在摩擦块体内，通过压制和烧结，实现内嵌销与摩擦块冶金结合为一体；内嵌销的另一端穿过背板采用固接方式与背板固接成一体；实现制成内嵌摩擦体式制动闸片；所述的圆窝定板型摩擦块组件由金属粉末冶金制的摩擦块、圆窝形的垫板、弹性的垫圈、内嵌圆柱销和销钉组成；所述的摩擦块的摩擦侧面与制动盘相触接，摩擦块的另一侧面通过内嵌圆柱销与圆窝形的垫板相连接；圆窝形的垫板的法兰一侧底面设有销接机构，通过销接机构，实现防止圆窝形的垫板的转动；所述的圆窝形的垫板的居中处设有圆形凸台，所述的圆形凸台的凸起面嵌入到摩擦块内，圆形凸台的凹面朝向背板；所述的摩擦块与圆窝形的垫板的两者间的连接面，通过压制和烧结实现冶金结合为一体；于圆窝形的垫板的中空腔内置放弹性的垫圈；所述的弹性的垫圈的弹力作用，使背板和圆窝形的垫板之间形成1_2_的间隙，通过该间隙实现摩擦块的弹性浮动；所述的内嵌圆柱销的一端穿过圆窝形的垫板的中心孔，采用固接方式与圆窝形的垫板固接为一体，内嵌圆柱销的另一端穿过垫圈和背板采用固接方式将内嵌圆柱销与背板固接成一体；实现制成内嵌摩擦体式制动闸片。
[0005]本发明的原理和特点分述于下:
[0006]本发明是在每个制动闸片采用内嵌摩擦体式制动闸片，该内嵌摩擦体式制动闸片是将金属粉末冶金制的摩擦块、垫板、内嵌销部件串接在一起，通过压制和烧结工艺将这些零件制成一个整体的、相互间实现冶金结合的内嵌式摩擦块组件，这样一个包含内嵌销在内的摩擦块组件通过内嵌销将摩擦块与背板的固接相联，形成一个内嵌式制动闸片；该内嵌摩擦体式制动闸片是在背板上排列分布装设多个与制动盘相摩擦的摩擦块组件，每个摩擦块组件是在背板上内嵌装设垫板组合型摩擦块组件、无垫板组合型摩擦块组件或是圆窝定板型摩擦块组件；其中垫板组合型摩擦块组件由金属粉末冶金制的摩擦块、垫板和内嵌销组成；无垫板组合型摩擦块组件由金属粉末冶金制的摩擦块和内嵌销组成，圆窝定板型摩擦块组件由金属粉末冶金制的摩擦块、圆窝形的垫板、弹性垫圈、内嵌圆柱销和销钉组成；该内嵌摩擦体式制动闸片中的摩擦块是由具有高摩擦系数和耐磨性好的粉末冶金材料制成，它的摩擦面与制动盘接触发生摩擦作用，形成制动力。并在摩擦块上分布多个内嵌销或是内嵌圆柱销，提高了摩擦块的支撑强度，降低高速制动条件下形成的冲击力导致摩擦块与背板开裂的风险。此外由于内嵌销或是内嵌圆柱销的一端预制在摩擦块中使摩擦块与内嵌销构成一整体，本发明与现有技术的摩擦块通过铆接成为一个整体的孔型结构相比，显然，内嵌式制动闸片提高了摩擦块的承载能力，从而大大降低了摩擦块的断裂风险，达到增加制动闸片使用寿命和可靠性的目的。同时，本发明不仅摩擦块可以直接与背板连接，避免摩擦块成为悬空结构，使摩擦块受力均匀，也可以增加一个弹性垫圈，起到缓冲制动冲击力的作用。同时，由于摩擦块上不需要预留孔洞，因此在摩擦块的制造过程中，可以避免使用工艺芯棒，大大简化了摩擦块的制造工艺，达到了提高产品制造效率和降低制动闸片制造成本的目的。
[0007]综合以上所采取的技术方案，实现本发明的目的。
[0008]因此，本发明不仅设计合理，结构简单，既提高了摩擦块的承载能力，又大大降低了摩擦块的断裂，而且具有受力均匀，性能可靠，增加寿命，简化制造工艺，提高生产效率，易于装卸更换和降低成本等特点。
[0009]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0010]本发明共有9幅附图。其中:
[0011]附图1是本发明的实施例之一的俯视结构示意图；
[0012]附图2是图1中沿A— A线的剖视示意图。
[0013]附图3是本发明的实施例之二的主视结构示意图；
[0014]附图4是是图3的俯视结构示意图；
[0015]附图5是图3的H处的放大示意图。
[0016]附图6是本发明的实施例之三的俯视结构示意图；
[0017]附图7是图6中沿C一C线的剖视示意图。
[0018]附图8是本发明的实施例之四的俯视结构示意图；
[0019]附图9是图8中沿D— D线的剖视示意图。
[0020]图中:1、背板，2、内嵌销，3、摩擦块，4、垫板，5、垫圈，6、内嵌圆柱销，7、圆窝形垫板，8、销钉。
【具体实施方式】
[0021]图1、2所示是本发明的实施例之一，它是在高速列车的盘式制动器上安装的内嵌式制动闸片；它的结构包括背板1、金属粉末冶金制的摩擦块3，其特征在于:每个制动闸片采用内嵌摩擦体式制动闸片，所述的内嵌摩擦体式制动闸片是在背板I上排列分布装设与制动盘相摩擦的5个三角形的摩擦块组件，所述的每个三角形的摩擦块组件是在背板I上内嵌装设垫板组合型摩擦块组件；所述的垫板组合型摩擦块组件由金属粉末冶金制的摩擦块3、垫板4和内嵌销2组成；所述的摩擦块3的摩擦侧面与制动盘相触接，摩擦块3的另一侧面通过内嵌销2与垫板4相连接；所述的内嵌销2系一个两端直径小和中段设有大径凸台的变径圆柱体，内嵌销2的一端穿过垫板4嵌入摩擦块3体内，通过压制和烧结，实现内嵌销2与摩擦块3冶金结合为一体；内嵌销2的大径凸台外露在垫板4外，并与背板I相触接，内嵌销2的另一端穿过背板I采用铆接方式连同垫板4 一起与背板I固接成一体，实现制成内嵌摩擦体式制动闸片。
[0022]所述的摩擦块3采用摩擦系数高、耐磨性好的材料制成，该摩擦块3的外形采用三角形、圆形或是多边形。在本实施例之一中的摩擦块3采用三角形。
[0023]所述的垫板4采用碳素钢板制成厚度为l_4mm的平板体，垫板4的外形与摩擦块3外形相同。
[0024]所述的包裹在摩擦块3内的内嵌销2的头部端带有环型沟槽，沟槽深度为
0.2-2mm ;内嵌销2嵌入到摩擦块3内的深度为2_5mm。
[0025]所述的内嵌销2直径最大部分的凸台包裹在摩擦块3内或是凸出在摩擦块3外；内嵌销2的凸台装于垫板4与摩擦块3之间，装于垫板4与背板I之间或是装于与垫板4同一平面上。
[0026]所述的内嵌销2和内嵌圆柱销6和背板I固接方式可以为铆接、焊接和螺纹连接。在本实施例之一中采用铆接的固接方式。
[0027]图3、4、5所示是本发明的实施例之二，它是在高速列车的盘式制动器上安装的内嵌式制动闸片；它的结构包括背板1、金属粉末冶金制的摩擦块3，其特征在于:每个制动闸片采用内嵌摩擦体式制动闸片，所述的内嵌摩擦体式制动闸片是在背板I上排列分布装设与制动盘相摩擦的三个与制动盘相摩擦的3个三角形摩擦块组件，所述的每个三角形的摩擦块组件是在背板I上内嵌装设无垫板组合型摩擦块组件；所述的无垫板组合型摩擦块组件由金属粉末冶金制的摩擦块3和内嵌销2组成，所述的摩擦块3的摩擦侧面与制动盘相触接，摩擦块3的另一侧面内嵌入内嵌销2，所述的内嵌销2系一个两端直径小和中段设有大径凸台的变径圆柱体；内嵌销2的大径凸台端包裹在摩擦块3体内，通过压制和烧结，实现内嵌销2与摩擦块3冶金结合为一体；内嵌销2的另一端穿过背板I采用固接方式与背板I固接成一体；实现制成内嵌摩擦体式制动闸片。
[0028]在所述的三角形摩擦块3上嵌入3个成120°分布的内嵌销2。
[0029]在本实施例之二中背板I与摩擦块3之间没有装垫板4。故命名为无垫板组合型摩擦块组件。其余结构与实施例之一相同。
[0030]图6、7所示是本发明的实施例之三，它是在高速列车的盘式制动器上安装的内嵌式制动闸片；它的结构包括背板1、金属粉末冶金制的摩擦块3，其特征在于:每个制动闸片采用内嵌摩擦体式制动闸片，所述的内嵌摩擦体式制动闸片是在背板I上排列分布装设与制动盘相摩擦的5个圆形摩擦块组件，所述的每个圆形摩擦块组件是在背板I上内嵌装设圆窝定板型摩擦块组件；所述的圆窝定板型摩擦块组件由金属粉末冶金制的摩擦块3、圆窝形垫板7、弹性的垫圈5、内嵌圆柱销6和销钉8组成；所述的摩擦块3的摩擦侧面与制动盘相触接，摩擦块3的另一侧面通过内嵌圆柱销6与圆窝形垫板7相连接；圆窝形垫板7的法兰一侧边底面设有销接机构，通过销接机构，实现防止圆窝形垫板7的转动；所述的圆窝形垫板7的居中处设有圆形凸台，所述的圆形凸台的凸起面嵌入到摩擦块3内，圆形凸台的凹面朝向背板I ;所述的摩擦块3与圆窝形垫板7的两者间的连接面，通过压制和烧结实现冶金结合为一体；于圆窝形的垫板7的中空腔内置放弹性的垫圈5 ;通过弹性的垫圈5的弹力作用，使背板I和圆窝形垫板7之间形成1-2_的间隙，通过该间隙实现摩擦块3的弹性浮动；所述的内嵌圆柱销6的一端穿过圆窝形垫板7的中心孔，采用固接方式与圆窝形垫板7固接为一体，内嵌圆柱销6的另一端穿过弹性的垫圈5和背板I采用固接方式将内嵌圆柱销6与背板I固接成一体；实现制成内嵌摩擦体式制动闸片。
[0031]所述的销接机构由凸销8和销孔组成，所述的凸销(8)的宽度为2-3_和高度为2-4mm ;与凸销8的位置、形状和大小相对应的背板I面内，加工容纳凸销8的销孔，待凸销8进入销孔中，实现防止圆窝形垫板7的转动。
[0032]所述的圆窝形垫板7的圆形凸台高度为3_5mm。
[0033]所述的垫圈5为钢垫圈或弹性的垫圈。在本实施例之三中采用弹性的垫圈5。
[0034]所述的内嵌圆柱销6和背板I固接方式可以为铆接、焊接和螺纹连接。
[0035]在本实施例之三中采用铆接的固接方式。
[0036]其余结构与实施例之一相同。[0037]图8、9所示是本发明的实施例之四，它是盘式制动器上安装的内嵌式制动闸片；它的结构包括背板1、金属粉末冶金制的摩擦块3，其特征在于:每个制动闸片采用内嵌摩擦体式制动闸片，所述的内嵌摩擦体式制动闸片是在背板I上排列分布装设与制动盘相摩擦的2个多边形的摩擦块组件，所述的每个多边形的摩擦块组件是在背板I上内嵌装设垫板组合型摩擦块组件；所述的垫板组合型摩擦块组件垫板由金属粉末冶金制的摩擦块3、垫板4、垫圈5和内嵌圆柱销6组成；所述的摩擦块3与背板I之间依序装设垫板4和垫圈5，并通过内嵌圆柱销6将摩擦块3固定在背板I上。其余结构与实施例之一相同。
[0038]以上所述，仅为本发明的较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，所有熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明公开的技术范围内，根据本发明的技术方案及其本发明的构思加以等同替换或改变均应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种内嵌式制动闸片，包括背板、金属粉末冶金制的摩擦块，其特征在于:每个制动闸片采用内嵌摩擦体式制动闸片，所述的内嵌摩擦体式制动闸片是在背板(I)上排列分布装设多个与制动盘相摩擦的摩擦块组件，所述的每个摩擦块组件是在背板(I)上内嵌装设垫板组合型摩擦块组件、无垫板组合型摩擦块组件或是圆窝定板型摩擦块组件；所述的垫板组合型摩擦块组件由金属粉末冶金制的摩擦块(3)、垫板(4)和内嵌销(2)组成；所述的摩擦块(3)的摩擦侧面与制动盘相触接，摩擦块(3)的另一侧面通过内嵌销(2)与垫板(4)相连接；所述的内嵌销(2)系一个两端直径小和中段设有大径凸台的变径圆柱体，内嵌销(2)的一端穿过垫板(4)嵌入摩擦块(3)体内，通过压制和烧结，实现内嵌销(2)与摩擦块(3)冶金结合为一体；内嵌销(2)的大径凸台外露在垫板(4)外,并与背板(I)相触接，内嵌销(2)的另一端穿过背板(I)采用固接方式连同垫板(4) 一起与背板(I)固接成一体，实现制成内嵌摩擦体式制动闸片；所述的无垫板组合型摩擦块组件由金属粉末冶金制的摩擦块(3)和内嵌销(2)组成，所述的摩擦块(3)的摩擦侧面与制动盘相触接，摩擦块(3)的另一侧面内嵌入内嵌销(2)，所述的内嵌销(2)系一个两端直径小和中段设有大径凸台的变径圆柱体；内嵌销(2)的大径凸台端包裹在摩擦块(3)体内，通过压制和烧结，实现内嵌销(2)与摩擦块(3)冶金结合为一体；内嵌销(2)的另一端穿过背板(I)采用固接方式与背板(I)固接成一体；实现制成内嵌摩擦体式制动闸片；所述的圆窝定板型摩擦块组件由金属粉末冶金制的摩擦块(3)、圆窝形垫板(7)、弹性的垫圈(5)、内嵌圆柱销(6)和销钉(8)组成；所述的摩擦块(3)的摩擦侧面与制动盘相触接，摩擦块(3)的另一侧面通过内嵌圆柱销(6)与圆窝形垫板(7)相连接；圆窝形垫板(7)的法兰一侧边底面设有销接机构，通过销接机构，实现防止圆窝形垫板(7)的转动；所述的圆窝形垫板(7)的居中处设有圆形凸台，所述的圆形凸台的凸起面嵌入到摩擦块(3)内，圆形凸台的凹面朝向背板(I);所述的摩擦块(3)与圆窝形垫板(7)的两者间的连接面，通过压制和烧结实现冶金结合为一体；于圆窝形的垫板(7)的中空腔内置放弹性的垫圈(5`);通过弹性的垫圈(5)的弹力作用，使背板(I)和圆窝形垫板(7)之间形成1-2_的间隙，通过该间隙实现摩擦块(3)的弹性浮动；所述的内嵌圆柱销(6)的一端穿过圆窝形垫板(7)的中心孔，采用固接方式与圆窝形垫板(7)固接为一体，内嵌圆柱销(6)的另一端穿过弹性的垫圈(5)和背板(I)采用固接方式将内嵌圆柱销(6)与背板(I)固接成一体；实现制成内嵌摩擦体式制动闸片。
2.按权利要求1所述的内嵌式制动闸片，其特征在于:所述的摩擦块(3)采用摩擦系数高、耐磨性好的材料制成，该摩擦块(3)的外形采用三角形、圆形或是多边形。
3.按权利要求1所述的内嵌式制动闸片，其特征在于:所述的垫板(4)采用碳素钢板制成厚度为l-4mm的平板体,垫板(4)的外形与摩擦块(3)外形相同。
4.按权利要求1所述的内嵌式制动闸片，其特征在于:所述的销接机构由凸销(8)和销孔组成，所述的凸销(8)的宽度为2-3mm和高度为2_4mm ;与凸销(8)的位置、形状和大小相对应的背板(I)面内，加工容纳凸销(8)的销孔，待凸销(8)进入销孔中，实现防止圆窝形垫板(7)的转动。
5.按权利要求1所述的内嵌式制动闸片，其特征在于:所述的圆窝形垫板(7)的圆形凸台高度为3-5mm。
6.按权利要求1所述的内嵌式制动闸片，其特征在于:所述的垫圈(5)为钢垫圈或弹性的垫圈。
7.按权利要求1所述的内嵌式制动闸片，其特征在于:所述的包裹在摩擦块(3)内的内嵌销(2)的头部端带有环型沟槽，沟槽深度为0.2-2mm;内嵌销(2)嵌入到摩擦块(3)内的深度为2_5mm。
8.按权利要求1所述的内嵌式制动闸片，其特征在于:所述的内嵌销(2)直径最大部分的凸台包裹在摩擦块(3 )内或是凸出在摩擦块(3 )外；内嵌销(2 )的凸台装于垫板(4 )与摩擦块(3)之间，装于垫板(4)与背板(I)之间或是装于与垫板(4)同一平面上。
9.按权利要求1所述的内嵌式制动闸片，其特征在于:所述的内嵌销(2)和内嵌圆柱销(6)和背板(I)固接方 式可以为铆接、焊接和螺纹连接。
【文档编号】F16D65/092GK103697091SQ201410003535
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2014年1月3日 优先权日:2014年1月3日
【发明者】高飞, 宋宝韫, 符蓉, 陈吉光 申请人:大连交通大学