模块化的制动衬片系统和制动衬片的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及模块化的制动衬片系统，其尤其用于盘式制动器的制动盘，进一步尤其用于轨道车辆，该制动衬片系统带有保持在至少一个背部件处的承载板和多个不同的摩擦部段，其中，不同的摩擦部段具有这样的摩擦面，其带有不同的几何结构和/或不同的大小和/或不同的摩擦系数和/或不同的摩擦材料，并且其中，可根据需要将制动衬片系统的不同的摩擦部段固定在承载板处。此外，本发明涉及制动衬片，其带有保持在至少一个背部件处的多个承载板和可松开地或者可更换地固定在承载板处的多个摩擦部段，该制动衬片可通过选择不同的摩擦部段和/或选择上述类型的模块化的制动衬片系统的不同大小的承载板和摩擦部段在承载板处的确定的布置方案获得。
【背景技术】
[0002]由现有技术已知具有多个承载板的制动衬片，承载板带有多个摩擦部段，其中，承载板成对地由横梁状构造的背板或者背部件保持且与其沿轴向屈服地拧紧。每个摩擦部段经由至少两个彼此间隔开的接合元件抗扭地保持在承载板处。例如，一个摩擦部段可具有两个螺栓状的接合元件，其在摩擦部段的背对摩擦材料的平坦侧上相对于承载板突出且接合到承载板的匹配的凹部(尤其钻孔)中。此外，设置有螺栓状的固定器件以用于将摩擦部段保持或者固定在承载板处。固定器件还可在合适的构造的情况下根据需要由接合元件形成。然而，接合元件通常仅用于防止摩擦部段在承载板上扭转，而并没有防止摩擦部段从承载板提升。为了防止摩擦部段从承载板提升，设置有固定器件。例如由DE 202 05 315UUDE 203 04 404 Ul和DE 20 2005 004 040 Ul已知所讨论的类型的固定组件。摩擦部段可彼此独立地运动或倾斜，以便在制动过程中确保摩擦部段的均匀的负荷。要理解，可设置摩擦部段在承载板处的其他形式的固定方式。
[0003]在车辆在确定的路径上运行时，由于较高的加速度产生制动衬片的巨大的机械负荷，这导致已知的制动衬片连同支架系统的增加的磨损。此外，在制动过程中，制动盘的温度明显上升，这促进了制动盘和摩擦部段的增加的磨损。由于对于每个盘大小来说并非最佳的压力和速度分布，磨损进一步上升并且还可非常不规则地分布地出现在制动带上。此夕卜，在制动过程中出现了干扰的制动噪声。
[0004]除了材料温度和材料特有的特性之外，在制动盘处的磨损和在摩擦部段处的磨损尤其依赖于制动盘以其运动经过摩擦部段的摩擦面的速度和摩擦面相对制动盘的挤压力。为了确保尽可能小且均匀的磨损，需要制动衬片的摩擦部段的摩擦面的尽可能最佳的分布，这依赖于与几何结构或结构相关的影响因素(例如制动盘类型(车轮制动盘、轴制动盘等等)、制动盘的直径、制动衬片支架的结构设计、安装情况和制动衬片的大小)和可与制动运行相关联的其他影响因素。例如，车辆运行和制动过程可决定对于在摩擦部段和制动盘处的磨损支配性的是在摩擦面上的压力分布还是速度分布。特别针对倾斜磨损，其导致必须明显早于设置地更换制动衬片。其他的与运行相关的影响因素是制动强度的数额和距离影响，尤其制动系统的很高的机械加速度。此外，在潮湿的情况下和在冬天运行中需考虑到确定的要求的特性。这引起可使用的制动衬片通常并未最佳地匹配于相应的制动情况。
[0005]由WO 2010/009824 Al已知一种模块化的制动衬片系统，其带有至少一个承载板、可可松开地固定在承载板处的多个摩擦部段和背部件，其中，承载板经由至少一个保持元件保持在背部件处，并且其中，设置有第一组摩擦部段和至少另一组摩擦部段，其中，第一组的摩擦部段和另一组的摩擦部段具有摩擦面的不同的几何结构和/或不同大小的摩擦面和/或由不同的摩擦材料构成。可根据需要将第一组的摩擦部段或另一组的摩擦部段固定在承载板处，以便引起改变摩擦面和/或摩擦材料相对于承载表面的分布。要理解的是，已知的该模块化的制动衬片系统同样可根据需要为承载板配备相同的摩擦部段。
[0006]已知的该模块化的制动衬片系统应可通过更换摩擦部段来使摩擦面几何结构和摩擦面分布以及摩擦材料分布与在制动运行中的实际的磨损性能相匹配。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于:改进由WO 2010/009824 Al已知的模块化的制动衬片系统且提供一种简单的可行性方案、提供一种制动衬片，其在制动过程中的特征在于将能量最佳地输入到制动盘中和较小的磨损以及较小的噪声生成。此外，该模块化的制动衬片系统应可以简单的方式实现提供一种具有改善的潮湿特性的制动衬片。
[0008]为了实现上述目的，在先前所提及的类型的模块化的制动衬片系统的第一备选的实施方式中设置成，通过改变摩擦部段在制动衬片处的布置方案(例如通过转动、转换摩擦部段等等)和/或通过改变相同或不同的摩擦部段的数量可将切向地在至少两个(优选至少三个)相邻的摩擦部段处处在制动衬片的中间横轴线之外的自由空间区域(Freiraumkreis)的最大的自由空间直径的值调整到在5mm与40mm之间，优选在8mm与25mm之间。
[0009]随后基于制动衬片的摩擦部段的轮廓线限定根据本发明的制动衬片的摩擦面几何结构，其中，根据本发明在至少两个(优选至少三个)相邻的摩擦部段之间可存在自由空间区域，其直径如此来选择，即，其区域轮廓接触相邻的摩擦部段的轮廓线。因此，自由空间区域确定在摩擦部段之间的(最大)间距且进而确定形成在摩擦部段之间的流通道的宽度。要理解的是，依赖于制动衬片的摩擦部段的数量可在制动衬片的不同的部位处在相邻的摩擦部段之间存在自由空间区域，且对此根据大小限定在相邻的摩擦部段之间的自由空间。
[0010]改变摩擦部段的布置方案或者位置和/或改变确定的相同或不同的摩擦部段的数量引起改变摩擦部段的面积分布，并且实现摩擦面的布置方案可选地且与应用相关地匹配于与几何结构相关的且与运行相关的影响因素，以便实现在制动盘和摩擦部段的摩擦面上的最佳的压力和速度分布。这有助于很小的磨损，尤其有助于摩擦部段和制动盘的很小的倾斜磨损。通过在摩擦面上的优化的压力分布还可避免在潮湿的情况下出现水楔。此外可针对所有的盘式结构确保在制动过程中制动盘的整个摩擦面或者整个摩擦带被摩擦部段的摩擦材料扫过。摩擦部段的位置可最终如此来选择，即，保证通过摩擦衬片的最佳的空气引导且由此保证再次改善的散热，这引起进一步降低在制动盘和摩擦部段处的磨损。通过组合不同的摩擦面几何结构可通过均匀的热量输入降低制动盘的热负荷且进而降低盘磨损。通过合适地选择摩擦部段同样可有效地降低制动噪声。
[0011]根据本发明的制动衬片系统可通过改变确定的相同或不同的摩擦部段的布置方案和/或数量来绝对地优化磨损，尤其倾斜磨损，亦即，尤其当在预先给定的持续时间上在带有相同或不同的摩擦部段的确定的布置方案和/或数量的情况下已经进行制动运行且显现出确定的磨损性能时，通过改变摩擦部段的布置方案和/或数量对磨损性能作出反应。因此，还可以简单的方式优化制动系统的性能特征和噪声特性。
[0012]摩擦部段可如此布置在承载板处，S卩，在摩擦部段之间至少在摩擦衬片的周向方向或者纵向方向上且优选地还横向于此形成至少一个流通道，经由其实现在制动运行期间的空气传输且进而实现散热。根据本发明，制动衬片的摩擦面几何结构的限定基于这样的区域轮廓，其可在两个流通道的过渡区域中处在承载板的邻接的摩擦部段处。
[0013]通过摩擦部段可松开地固定在承载板处可实现为制动衬片配备有不同的摩擦部段且依赖于该配备方案有利地改变摩擦衬片的制动特性。结合本发明已经认识到，形成在至少两个(优选地至少三个)摩擦部段之间的自由空间的最大的自由空间直径对于在制动运行中从制动衬片的区域中散发热量是重要的。如果自由空间直径处在根据本发明设置的范围中，令人惊讶地显示出，在制动衬片的非常良好的潮湿特性的情况下同样达到摩擦部段和制动盘的最佳的磨损性能以及降低的噪声生成。而在在摩擦部段之间的太大或太小的自由空间的情况下产生对制动特性和磨损性能的负面影响。
[0014]在本发明的一备选的实施方式中，通过改变为制动衬片配备不同的摩擦部段的方案可将切向地在至少两个(优选至少三个)相邻的摩擦部段处处在制动衬片的中间横轴线之外的且进而布置在摩擦部段之间的第一自由空间区域的最大的自由空间直径相对于切向地在至少两个(优选至少三个)相邻的摩擦部段处处在制动衬片的中间横轴线之外的