制动衬片及其布置系统的制作方法

制动衬片及其布置系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种用于轨道车辆的分衬片式盘式制动器的制动衬片以及这种 制动衬片在轨道车辆的制动盘系统的衬片保持件上的布置系统。
【背景技术】
[0002] 同类的制动衬片在EP0784761B1中描述。在那里所描述的制动衬片中，通过将整 个衬片表面分成多个小衬片元件以及通过将轨道车辆的盘式制动器的钳杆的压紧力静态 确定地传递到这些衬片元件上，实现非常均匀地将热量引入该盘式制动器的制动盘中。
[0003] 钳杆的力在此由保持制动衬片的衬片保持件均匀地分配到保持各衬片元件的衬 片支座的相应的各半部上。
[0004] 钳杆的在衬片支座的这样一个半部上作用的力在此通过在衬片支座上支承的相 应的三个支座板支承。所述力在此如此分配，使得所有支座板都均匀受载。每一个支座板 又将由钳杆施加的力均匀地分配到在这个支座板上支承的各衬片元件上。
[0005] 支座板连同通过球形支承件保持在该支座板上的衬片元件的这种布置系统在下 面被称为成组元件。
[0006] 这些成组元件和这样一个成组元件的三个衬片元件相对于制动盘处在不同的工 作直径上，各衬片元件在制动过程时贴靠在该制动盘上。
[0007] 由于各衬片元件在不同的工作直径上的这种定位，各衬片元件在制动盘上的滑动 速率也是不同大小的。
[0008] 由不同的滑动速率决定地，在各衬片元件的相同单位面积压力时可能导致衬片元 件的不同快地磨损并且因而可能导致支座板甚至整个衬片保持件的倾斜状态。
[0009] 各衬片元件在支座板上的支承在此如此设计，使得这些衬片元件以在表面上恒定 的单位面积压力支承在制动盘上。
[0010] 然而，因为在元件表面上的局部滑动速率是不恒定的，所以每一个衬片元件也有 偏磨倾向。
[0011] 如果在一个衬片元件内部或者也在成组元件内部的这种偏磨太大，则这可能导致 衬片元件在一侧贴靠在支座板上或支座板在一侧贴靠在衬片支座上。由此所希望的均匀的 力分布会受到影响，由此制动衬片的承载图变坏。
[0012] 此外，盘式制动器的工作能力在此受在制动盘的摩擦面上产生的表面温度的限 制。因此，在太高的表面温度时产生变大的热裂纹，这些热裂纹可能达到不允许的大小并且 由此必须更换制动盘。
[0013] 在制动盘上的表面温度的变动越大，则制动盘在不受损的情况下制动期间可以接 受的热能越小。据此，在表面上不产生较大温差（例如热点）的情况下，优化设计的制动衬 片将热能在整个摩擦面上均匀地引入到制动盘中。
[0014] 为满足上述要求，轨道车辆、尤其是高速列车的各制动衬片构造非常复杂，使得这 些制动衬片作为磨损件在这种轨道车辆的运行成本中占显著的份额。
[0015] 此外，制动衬片的磨损基本上与在制动衬片和制动盘之间的单位面积压力有关并 且与制动盘在各摩擦衬片上的滑动速率有关。
[0016] v' ~Pa ?
[0017]其中：V'表示磨损速率，P表示单位面积压力，v表示滑动速率，a、|3表示材料特 征值。请参考Saumweber,Gerum:"GrundlagenderSchienenfahrzeugbremse",Hestra出 版社。
[0018] 由于上述原因，在这种轨道车辆运行中经常导致制动衬片的偏磨。因此经常在制 动衬片的存在的磨损体积可能还未完全被充分利用的情况下就必须更换制动衬片。 【实用新型内容】
[0019] 本实用新型的任务在于，提供一种用于轨道车辆的制动衬片以及这种制动衬片在 轨道车辆的制动盘系统的衬片保持件上的布置系统，通过该制动衬片实现在全部衬片表面 上的尽可能均匀地进行的磨损，以便优化地充分利用存在的磨损体积，并且避免由于元件 或元件组的偏磨而过早更换制动衬片，并且通过保持均匀的承载图而与各衬片元件的磨损 状态无关地获得从各衬片元件到制动盘的均匀的热输入。
[0020] 该任务通过具有本实用新型特征的用于轨道车辆的制动衬片以及通过具有本实 用新型特征的这种制动衬片在轨道车辆的制动盘系统的衬片保持件上的布置系统解决。
[0021] 本实用新型实现一种制动衬片，其用于轨道车辆的分衬片式盘式制动器，该制动 衬片具有一个衬片支座和在该衬片支座上设置的多个成组元件，每一个成组元件包括一个 支座板和在该支座板上设置的多个衬片元件，在各支座板上设置具有至少两种不同大小的 摩擦面的衬片元件，各衬片元件在其全部表面中至少近似设置在一个圆环段中，其特征在 于，在衬片支座上设置至少两种不同的第一和第二成组元件，在第一成组元件中具有较大 摩擦面的衬片元件的数量大于具有较小摩擦面的衬片元件的数量，在第二成组元件中具有 较大摩擦面的衬片元件的数量小于具有较小摩擦面的衬片元件的数量，并且第一成组元件 比第二成组元件相对于包含圆环段的假想圆的圆心在径向上更向外地设置在衬片支座上。
[0022] 本实用新型还实现一种布置系统，其包括轨道车辆的制动盘系统的衬片保持件和 用于轨道车辆的分衬片式盘式制动器的、布置该在衬片保持件上的制动衬片，所述制动衬 片是按照本实用新型的制动衬片。
[0023] 在按本实用新型的用于轨道车辆的分衬片式盘式制动器的制动衬片中，该制动衬 片具有一个衬片支座和在该衬片支座上设置的多个成组元件，每一个成组元件包括一个支 座板和在该支座板上设置的多个衬片元件，在各支座板上设置具有至少两种不同大小的摩 擦面的衬片元件，并且各衬片元件在其全部表面中至少近似设置在一个圆环段中，在衬片 支座上设置至少两种彼此不同的第一和第二成组元件。
[0024] 不同的成组元件的区别在于，在第一成组元件中，具有较大摩擦面的衬片元件的 数量大于具有较小摩擦面的衬片元件的数量。在第二成组元件中，具有较大摩擦面的衬片 元件的数量小于具有较小摩擦面的衬片元件的数量。
[0025] 第一成组元件在此比第二成组元件相对于圆的圆心（近似地可以说相对于制动 盘的旋转轴线）在径向上更向外地设置在衬片支座上。
[0026] 由此产生连续的、在径向上由内向外降低的单位面积压力变化，这显著降低偏磨 的倾向。
[0027] 此外，所述布置系统实现各个衬片元件尽可能紧密地相邻设置。各个衬片元件在 此具有相互协调的轮廓，由此得到尽可能大的摩擦面，该摩擦面确保更均匀地将热量引入 到制动盘表面中。
[0028] 根据本实用新型的一种优选实施方案，各衬片元件设置在支座板上，使得每一个 成组元件的对称面至少近似相对于包含圆环段的假想圆的圆心在径向上定向，该假想圆的 圆心在制动衬片的装配状态中相应于分衬片式盘式制动器的制动盘的旋转轴线。
[0029] 由此在一方面实现在径向上由内向外降低的单位面积压力。此外，对称面按照上 述方式的定向实现各衬片元件的摩擦面的增大，这由于在制动盘上的更均匀的并且从而更 低的表面温度积极地影响制动衬片的与制动能量有关的磨损。
[0030] 为进一步降低偏磨，按照另一优选实施方案，一个成组元件的具有相同大小的摩 擦面的至少两个衬片元件通过支座板在衬片支座上至少近似设置在圆环段的第一假想圆 周线上，并且该成组元件的至少一个衬片元件通过支座板在衬片支座上至少近似设置在圆 环段的第二假想圆周线上。
[0031] 在本实用新型的一种优选实施方案中，每一个成组元件具有三个衬片元件。
[0032] 为进一步促进衬片的均匀承载图，各第一成组元件的所有具有较大摩擦面的衬片 元件至少近似设置在圆环段的共同的第一假想圆周线上。
[0033] 这优选也相应适用于各第二成组元件的所有具有较小摩擦面的衬片元件，这些衬 片元件至少近似设置在圆环段的共同的第二假想圆周线上。
[0034] 已证明为特别有利的是，具有较小摩擦面的衬片元件与具有较大摩擦面的衬片元 件的面积比为0. 7至0. 9,特别优选为0. 81至0. 83。
[0035] 在此，轨道车辆的分衬片式盘式制动器的制动衬片在轨道车辆的制动盘系统的衬 片保持件上的按本实用新型的布置系统的特征是如上面构造的制动衬片。
【附图说明】
[0036] 下面按照各附图详细解释本实用新型的各实施例。其中：
[0037]图1是按本实用新型的制动衬片的在衬片保持件上固定的实施方案的透视图；
[0038] 图2是在图1中所示的制动衬片的透视分解图；
[0039] 图3和图4是包括具有不同大小的衬片元件的成组元件的按本实用新型的制动衬 片的实施方案的俯视图；
[0040] 图5是一个成组元件的透视图。
【具体实施方式】
[0041] 在下面的结合附图的说明中，术语如上、下、左、右、前和后等仅针对制动衬片、各 衬片元件、各支座板、衬片支座、衬片保持件和其他各构件在相应的图中所选的示例性的描 绘和位置。这些术语应不受限地理解，即通过不同的工作位置或镜像对称的设计或类似方 法可以改变这些关系。
[0042] 在图1中整体用附图标记1来标记按本实用新型的制动衬片的实施方案。轨道车 辆的分衬片式盘式制动器的制动衬片在此在使用中被固定在轨道车辆的衬片保持件3上。
[0043] 如在图1至4中可见，用于轨道车辆的分衬片式盘式制动器的一个这种制动衬片 具有可以固定在衬片保持件3上的一个衬片支座2以及具有在该衬片支座2上设置的多个 成组元件4、4'。
[0044] 这些成组元件4、4'中的每一个在此主要包括一个支座板5和在该支座板上支承 的多个衬片元件41、42。
[0045] 如在图2和5中所示，各衬片元件41、42优选球形地支承在支座板5上。这些支 座板5优选本身也球形地支承在衬片支座2上。
[0046] 优选将每三个衬片元件41、42设置在一个支座板5上，如在图3中示意性示出的。
[0047] 在此如此实现各衬片元件41、42通过各支座板5在衬片支座2上的支承，使得压 紧力&在将各衬片元件41、42压紧在未示出的制动盘上时产生的各衬片元件41、42的单 位面积压力P在相对于制动盘旋转轴线的径向方向上随着各衬片元件41、42距制动盘的旋 转轴线的距离的增大而减小。
[0048] 各支座板5具有用于将各支座板球形地支承在衬片支座2上的支承元件56,这些 支承元件优选构造为球缺，该球缺具有居中地从该球缺突出的突起57,其中，各支承元件 56接合到在衬片支座2的板21的与衬片保持件3背离的侧面上的对应成型的球形凹部22 中。各支座板的突起57延伸到在支承板21的为此设置的孔23中。如果产生不期望的高 摩擦力或高的且对应定向的其他力（例如由于在制动盘上的损坏），则各突起57通过附加 的形锁合阻止支承元件56的在此构造为球面的球形部分从衬片支座2的球缺中滑出。
[0049] 如在图5中清楚可见，各支座板5本身在此优选构造为具有从支承元件5 6延伸的 指形件51、52、53，在这些指形件中设置凹部54，用于容纳衬片元件41、42的支承元件413、 423〇
[0050] 除各支座板5通过球形成型的支承元件56的球形支承以外，优选在各指形件51、 52、53中的一个指形件的端部上，在支座板5的与衬片支座2相配合的侧面上一体成型另一 个突起55,该另一个突起在支承板2的对应成型的凹部25中延伸。
[0051] 但也可设想支座板5的其他构造形式。重要的是，如此设计支座板5,使得实现相 对于衬片支座2的倾斜运动。
[0052] 这些凹部54在此在其背离支承板2的、面向衬片元件41、42、43的侧面上是球形 成型的。在凹部的球形部分的中央设置通孔，衬片元件41、42、43的支承元件413、423穿过 该通孔延伸到在衬片支座2中的为此所设的凹部22中，并且通过例如盘形弹簧或异形弹簧 形式的弹簧元件43有弹簧弹性地保持在这些凹部中。
[0053] 距用于相对于制动盘旋转轴线在径向上较远的衬片元件41的凹部54的径向距离 h小于距用于在径向上更靠近制动盘旋转轴线的衬片元件42的凹部54的距离h2。
[0054] 如在图2中清楚可见，各衬片元件41、42如此设置在支座板5上，使得每一个成组 元件4、4'的对称面S至少近似相对于包含圆环段的假想圆的圆心在径向上定向。
[0055] 该圆的圆心在此相应于在制动衬片1在分衬片式盘式制动器上的装配状态中制 动盘的旋转轴线。
[0056] 此外，在图2和3中清楚可见，在衬片支座2上设置两种不同的成组元件4、4'。
[0057] 第一成组元件4在此包括具有磨擦面&的两个衬片元件41，该磨擦面大于第三衬 片元件42所具有的磨擦面A2。
[0058] 如在图2和3中还可见，一个成组元件4、4'的各衬片元件41、42中的两个衬片元 件通过相应的支座板5在衬片支座2上至少近似设置在圆环段的第一假想圆周线0 :或D3 上，并且一个成组元件4、4'中的至少一个衬片元件42、41通过相应的支座板5在衬片支座 2上至少近似设置在圆环段的第二假想圆周线D2上。
[0059] 原则上也可设想成组元件具有超过三个衬片元件41、42。
[0060] 在第一成组元件4中，具有较大摩擦面Ai的衬片元件41的数量大于具有较小摩 擦面的衬片元件42的数量。
[0061] 在第二成组元件4'中，具有较大摩擦面&的衬片元件41的数量小于具有较小摩 擦面A2的衬片元件42的数量。
[0062] 在图1至4所示的实施方案中，在衬片支座2上在圆环段的径向方向上设置两排 成组元件4、4'。
[0063] 各第一成组元件4的具有较大摩擦面&的衬片元件41优选全部至少近似设置在 圆环段的共同的第一假想圆周线Di上。
[0064] 相应地，这优选适用于第二成组元件4'的所有具有较小摩擦面A2的衬片元件42， 这些衬片元件至少近似设置在圆环段的共同的第二假想圆周线仏上，该第二假想圆周线比 圆环段的第一假想圆周线Di在径向上进一步向内，在该第一假想圆周线上仅设置具有较大 摩擦面Ai的衬片元件41。
[0065] 第一成组元件4的具有较小摩擦面^的第三衬片元件42和第二成组元件4'的 具有较大摩擦面4的第三衬片元件41优选全部至少近似设置在圆环段的共同的第二假想 圆周线D2上。
[0066] 具有较小摩擦面A2的衬片元件42与具有较大摩擦面Ai的衬片元件41的面积比 4/Ai优选为0. 7至0. 9。特别优选该面积比A2/^为0. 81至0. 83。
[0067] 为实现所有衬片元件41、42的均匀的磨损速率，在支座板5上的不同大小的衬片 元件41、42的面积比&/4借助工作直径DpD2及借助参数a和0由磨损定理Ai/A2 = 0)/%)e/a算出，在这些工作直径上相应的衬片元件41、42设置在衬片支座2上。
[0068] 在此，在径向上在外侧的各衬片元件41中，由于它们较大的摩擦面，在将压紧力Fz 均匀地分布到支座板5中的各衬片元件41、42上时，产生较小的单位面积压力。
[0069] 压紧力？2在各个衬片元件41、42上的均匀分布在此通过对在支座板5上的衬片 元件41、42的布置的合适选择实现。
[0070] 观察在图3中所示的成组元件4,相同面积的两个衬片元件41在径向上距成组元 件4的支承点的距离为距离h，而另外一个衬片元件42在径向上距成组元件4的支承点的 距离为距离h2。
[0071] 此外，这两个衬片元件41关于经过成组元件4支承点和突起55的对称轴线对称 设置。由此在这两个衬片元件41上作用的力是相等的。
[0072] 因此，对于在另外一个衬片元件42上作用的力为：
【主权项】
1. 制动衬片（I)，其用于轨道车辆的分衬片式盘式制动器，该制动衬片具有一个衬片 支座（2)和在该衬片支座（2)上设置的多个成组元件（4、4'），每一个成组元件（4)包括一 个支座板（5)和在该支座板（5)上设置的多个衬片元件（41、42)，在各支座板（5)上设置具 有至少两种不同大小的摩擦面（A 1J2)的衬片元件（41、42)，各衬片元件（41、42)在其全部 表面中至少近似设置在一个圆环段中，其特征在于，在衬片支座（2)上设置至少两种不同 的第一和第二成组元件（4、4'），在第一成组元件（4)中具有较大摩擦面（A 1)的衬片元件 (41)的数量大于具有较小摩擦面（A2)的衬片元件（42)的数量，在第二成组元件（4'）中具 有较大摩擦面（A1)的衬片元件（41)的数量小于具有较小摩擦面（A2)的衬片元件（42)的 数量，并且第一成组元件（4)比第二成组元件（4'）相对于包含圆环段的假想圆的圆心在径 向上更向外地设置在衬片支座（2)上。
2. 按照权利要求1所述的制动衬片，其特征在于，各制动衬片（41、42)设置在支座板 (5)上，使得每一个成组元件（4、4'）的对称平面（S)至少近似相对于包含圆环段的假想圆 的圆心在径向上定向，该假想圆的圆心在制动衬片（1)的装配状态中近似相应于分衬片式 盘式制动器的制动盘的旋转轴线。
3. 按照权利要求1所述的制动衬片，其特征在于，一个成组元件（4、4'）的各衬片元件 (41、42)中的具有相同大小的摩擦面(ApA2)的至少两个衬片元件通过支座板（5)在衬片支 座⑵上至少近似设置在圆环段的第一假想圆周线（D nD3)上，并且一个成组元件（4、4'） 的至少一个衬片元件（42、41)通过支座板（5)在衬片支座（2)上至少近似设置在圆环段的 第二假想圆周线（D 2)上。
4. 按照权利要求2所述的制动衬片，其特征在于，一个成组元件（4、4'）的各衬片元件 (41、42)中的具有相同大小的摩擦面（ApA2)的至少两个衬片元件通过支座板（5)在衬片 支座（2)上至少近似设置在圆环段的第一假想圆周线（DpD 3)上，并且一个成组元件（4、 4'）的至少一个衬片元件（42、41)通过支座板（5)在衬片支座（2)上至少近似设置在圆环 段的第二假想圆周线（D 2)上。
5. 按照权利要求1所述的制动衬片，其特征在于，每一个成组元件（4、4'）具有三个衬 片元件（41、42)。
6. 按照权利要求2所述的制动衬片，其特征在于，每一个成组元件（4、4'）具有三个衬 片元件（41、42)。
7. 按照权利要求3所述的制动衬片，其特征在于，每一个成组元件（4、4'）具有三个衬 片元件（41、42)。
8. 按照权利要求4所述的制动衬片，其特征在于，每一个成组元件（4、4'）具有三个衬 片元件（41、42)。
9. 按照权利要求7所述的制动衬片，其特征在于，各第一成组元件（4)的所有具有较大 摩擦面（A1)的衬片元件（41)至少近似设置在圆环段的共同的第一假想圆周线（D 1)上。
10. 按照权利要求8所述的制动衬片，其特征在于，各第一成组元件（4)的所有具有较 大摩擦面（A1)的衬片元件（41)至少近似设置在圆环段的共同的第一假想圆周线（D 1)上。
11. 按照权利要求7所述的制动衬片，其特征在于，各第二成组元件（4'）的所有具有较 小摩擦面（A2)的衬片元件（42)至少近似设置在圆环段的共同的第二假想圆周线（D 2)上。
12. 按照权利要求8所述的制动衬片，其特征在于，各第二成组元件（4'）的所有具有较 小摩擦面（A2)的衬片元件（42)至少近似设置在圆环段的共同的第二假想圆周线（D 2)上。
13. 按照权利要求9所述的制动衬片，其特征在于，各第二成组元件（4'）的所有具有 较小摩擦面（A2)的衬片元件（42)至少近似设置在圆环段的共同的第二假想圆周线（D 2) 上。
14. 按照权利要求10所述的制动衬片，其特征在于，各第二成组元件（4'）的所有具 有较小摩擦面（A2)的衬片元件（42)至少近似设置在圆环段的共同的第二假想圆周线（D 2) 上。
15. 按照权利要求1至14任一项所述的制动衬片，其特征在于，具有较小摩擦面（A 2) 的衬片元件（42)与具有较大摩擦面（A1)的衬片元件（41)的面积比（A 2A1)为0.7至0.9。
16. 按照权利要求15所述的制动衬片，其特征在于，具有较小摩擦面（A2)的衬片元件 (42)与具有较大摩擦面（A1)的衬片元件（41)的面积比（A2A 1)为0.81至0.83。
17. 布置系统，其包括轨道车辆的制动盘系统的衬片保持件（3)和用于轨道车辆的分 衬片式盘式制动器的、布置该在衬片保持件上的制动衬片（1)，其特征在于，所述制动衬片 (1)是按照权利要求1至16任一项所述的制动衬片。
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于轨道车辆的分衬片式盘式制动器的制动衬片及其布置系统，该制动衬片具有一个衬片支座(2)和在该衬片支座上设置的多个成组元件，每一个成组元件包括一个支座板(5)和在此设置的多个衬片元件，在各支座板上设置具有至少两种不同大小的摩擦面的衬片元件，各衬片元件在其全部表面中至少近似设置在一个圆环段中，在衬片支座上设置至少两种不同的第一和第二成组元件，在第一成组元件(4)中具有较大摩擦面的衬片元件(41)的数量大于具有较小摩擦面的衬片元件(42)的数量并且在第二成组元件(4’)中相反，并且第一成组元件比第二成组元件相对于包含圆环段的假想圆的圆心在径向上更向外地设置在衬片支座上。
【IPC分类】F16D65-092, B61H5-00
【公开号】CN204610633
【申请号】CN201520026495
【发明人】M-G·埃尔斯托尔普夫, M·玛蒂厄, M·朗瓦特, A·容, E·福德雷尔
【申请人】克诺尔-布里姆斯轨道车辆系统有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年1月14日