JP4518580B2 - 磁気レールブレーキ用焼結材料 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の上位概念記載の、磁気レールブレーキ、特に渦電流ブレーキおよびまたは電磁レールブレーキのための焼結材料、磁気レールブレーキ、およびこのような焼結材料を含む、磁気レールブレーキのための極片に関する。
【０００２】
【従来の技術】
技術水準の磁気レールブレーキの場合には、摩擦材料として特にＳｔ３７−鋼が使用される。Ｓｔ３７−摩擦層を使用すると、ブレーキの制動力を非常に低下させる鍛接が多く発生するという欠点がある。制動力を再び発生するためには、鍛接を手で除去する必要あり、高い保守整備コストがかかる。ＧＧＧ４０球状黒鉛鋳鉄を使用すると、鍛接は少なくなるがしかし、このような摩擦層は制動力が小さい。
【０００３】
技術水準の磁気レールブレーキの場合の他の問題は、摩擦材料と支持体または基体の連結部に発生した。この連結部は技術水準では、焼結、接着あるいは溶接によって行われる。焼結連結部はしばしば小さな剪断力で分離され、接着連結部は、中間層を必要とするという欠点がある。この中間層と摩擦材料ブロックとの間に割れおよびまたは腐食が発生し、摩擦材料ブロックの下方の錆が片側から忍び寄って発生する。この錆はブレーキ作用に悪影響を与え、極端な場合にはブレーキライニングを脱落させることになる。接着剤の熱処理によってブレーキライニングを製造する際、支持板と摩擦材料の接着は、比較的に長い放置時間を必要とする。これにより、製作数が少なくなる。接着剤の熱処理の放置時間を短縮すると、不充分な付着連結を甘受しなければならない。充分な付着を可能にするためには、ざらざらした接着表面は往々にして不充分である。従って、ドイツ連邦共和国実用新案登録出願公開第８２０１４０４号公報では、支持板が摩擦材料ブロックを支持する側に、焼結融着された保持床を備えることが既に提案されている。この保持床は、摩擦材料ブロックに摩擦連結または形状補完的連結を行う個々の成形体からなり、この成形体はアンダーカット、くびれ等を備えている。この保持床には、ブロックの形をしたプレスされた摩擦材料が、成形体を形成するアンダーカット、くびれ等に充填されながら固定される。しかし、実際の使用において、付着が依然として不充分であることが判った。というのは、機械的な力と発生する振動が連結部を分離するからである。ざらざらした表面を形成する、顕微鏡でしか見えないこの成形体は更に、保持床の残りの材料と異なる材料からなっている。従って、全体として床は不均質な構造を形成し、負荷を受けたときに割れあるいは成形体の裂けを生じる傾向がある。更に、保持床との連結個所に、１つの連結面の代わりに２つの連結面を形成しなければならない。すなわち、摩擦材料本体と保持床の間と、保持床と支持体の間に、連結面を形成しなければならない。
【０００４】
ヨーロッパ特許出願公開第０５８１９８８号公報により、ブレーキパッドと、その製作方法と、路上走行車両および鉄道車両、特に高速の鉄道車両のための磁気レールブレーキが知られている。路上走行車両および鉄道車両のためのブレーキパッド用摩擦材料ブロックに支持体を確実に連結するために、摩擦材料ブロックを、一平面内に設けられていない互いに隣接する複数の面部分で、鋳造された支持体の一部によって、摩擦連結的およびまたは形状補完的に取り囲むことが提案されている。これは、完成した焼結体が鋳型に入れられ、支持材料によって鋳包みすることによって達成される。従って、ヨーロッパ特許出願公開第０５８１９８８号公報記載のブレーキパッドは、少なくとも摩擦材料ブロックが、一平面内に設けられていない互いに隣接する複数の面部分で、鋳造された支持体の一部によって、摩擦連結的およびまたは形状補完的に取り囲まれることを特徴とする。従って、場合によってはざらざらした隣接する二つの面の連結部だけでなく、摩擦材料ブロックの側面またはすべての面を取り囲む連結部が形成される。幾何学的に簡単な連結は例えば、長方形のブレーキパッドの一方の端面と、この端面に隣接する側面全部または一部を、鋳造支持体によって取り囲むことにある。側方から取り囲むと、剪断力を受け止める支持面としての働きをする。その代わりにあるいはそれに補足して、摩擦材料ブロックと鋳造支持体の一方の端面およびまたは対向する少なくとも２つの側面に、細長い張り出し部の形をしたプロフィルを形成することが提案される。このプロフィルは、適当に成形されて互いに係合し、摩擦材料ブロックの周りに鋳造支持体を形状補完的に連結する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、鍛接しにくい、磁気レールブレーキのための摩擦材料と、充分な寿命を許容し、充分に大きな制動力を発生する磁気レールブレーキまたは磁気レールブレーキ用極片を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は請求項１記載の焼結材料と、請求項８記載の磁気レールブレーキにによって解決される。この場合、本発明には請求項４３記載の磁気レールブレーキ用極片も含まれる。本発明では、磁気レールブレーキの極片、極片範囲または極片摩擦面のための摩擦材料として、粉末化された摩耗抑制材と保護層を形成する粉末を含む焼結材料が供される。
【０００７】
粉末化された摩耗抑制材として、Al₂O₃ 、ZrO₂、Al₂TiO₅ 、Y₂O₃、SiC 、Si₃N₄ 、WC、Cr₃C₂ 、TiC の一つまたは複数の組み合わせを使用すると有利である。
保護層を形成する粉末は好ましくは、球状黒鉛鋳鉄、黒鉛、硫化鉄、硫化マンガン、鉛、モリブデンジスルフィト（モリブデンバイサルファイト）の一つから選択される。
【０００８】
好ましい実施形では、焼結材料は更に、例えば鉄粉末のような磁気を伝導する粉末からなる成分を有する。
摩擦材料としての焼結材料の特に摩耗しにくい組成は、
８０〜９９％ 磁気伝導性およびまたは磁気非伝導性材料
0.5 〜 ５％ モリブデンジスルフィト
0.5 〜 ５％ 炭素
0.5 〜 ２％ シリコンカーバイド
である。
【０００９】
焼結材料が第１の実施形において、磁気伝導性材料を８０〜９９％含んでいると、この材料は好ましくは鉄成分を有する。焼結材料が磁気非伝導性材料を含んでいると、この材料は好ましくは、錫、銅、亜鉛、ニッケル、アルミニウム、またはこれらの物質の合金、例えば青銅、黄銅、洋銀の複数または組み合わせを有する。本発明の他の観点では、保守整備が少なくて済むレールブレーキが提供される。この場合、鍛接は生じないかあるいか薄くかつ小さく、すなわち無視できるように生じ、更に従来の鋼要素にほぼ匹敵する寿命を許容する。制動力は鋼要素を備えた従来のレールブレーキと同じかそれよりも良好である。
【００１０】
磁束を案内するレールブレーキの極片範囲は、
磁気的な引張り力（保持力）を発生する、
鍛接を生じないで摩擦作業を行う（制動する）
という前提条件を満たすべきである。
この両前提条件は、冒頭に述べた磁気レールブレーキが本発明による焼結材料を含んでいることによって満たされる。この場合、この前提条件と利点が上記の組成によって達成可能であることは意外であった。磁束を案内するこの組成の極片範囲は、両課題、すなわち磁気保持力を発生し、摩擦作業を行うという課題を引き受ける。
【００１１】
本発明の他の実施形は従属請求項に記載されている。
コーティングの形をした焼結材料を形成するというほかに、焼結材料は緻密な摩擦材料ブロックとして形成してもよい。この摩擦材料ブロックは基体およびまたは支持体に固定される。
第１の実施形では、支持体は鋳造され、摩擦材料ブロックに対する連結個所において少なくとも２つの対向する側に、それぞれアンダーカットを有する細長いリブまたは張り出し部を備えている。このリブまたは張り出し部は摩擦材料ブロックの対応する溝またはくびれに摩擦連結的におよび形状補完的に係合する。この摩擦連結および形状補完的連結のための特別な実施形は、ガイドにおいて知られているような蟻溝（燕尾）状の収容部である。この場合特に、摩擦材料ブロックは両側にアンダーカットを有する幅広のリブの形をしたその背面に、雄の蟻溝部分を備えている。一方、支持体は対応する雌の凹部を備えている。当該のリブまたはアンダーカットを有する他の張り出し部は、摩擦材料ブロックを製造するときに一緒に形成されるので、このリブは残りの摩擦材料体と共に均質な成形部品を形成する。支持体のプロフィルがアンダーカットに係合し、支持体も特別な材料からなる均質な部品であるので、外側プロフィル形成によって、連結個所の割れが充分に防止される。
【００１２】
本発明の他の実施形では、リブまたは張り出し部と、対応して形成された溝またはくびれが、支持体または摩擦材料ブロックにおいてすべての側で互いに係合するように設けられている。
既に述べたように、特別な実施形では、摩擦材料体が有効制動面と反対側の連結面と、それに接続する側面において、所定の高さにわたって支持体によって取り囲まれている。この場合、側面は滑らかであるかあるいはアンダーカットを備えたリブの形のプロフィルを有することができる。支持体と摩擦材料ブロックは特に、側面と端面で互いに面一に接続している。
【００１３】
摩擦材料ブロックの材料として特に、焼結材料が使用され、およびまたは、支持体の材料としてねずみ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄または鋳鋼が使用される。この場合、焼結材料は請求項１〜７に記載した材料組成を有する。
摩擦材料ブロックと基体または支持体との間の連結は、方法技術的に次のようにして製作可能である。すなわち、摩擦材料ブロックが粉末冶金的方法で仕上げ焼結された後で、鋳型に入れられ、その全部または一部を鋳包みされ、摩擦材料ブロックに対して鋳造された支持体が摩擦的およびまたは形状補完的に連結される。アンダーカットまたは溝あるいはくびれを有するリブまたは張り出し部の形をした上記のプロフィルまたは肉眼で見える歯状部は、焼結の前に、焼結中あるいは焼結の後で、摩擦材料ブロックに穿設される。鋳型内に浸漬された摩擦材料ブロックを鋳造することにより、支持体は浸漬深さの範囲内で、摩擦材料ブロックのプロフィルに形状補完的に接続する。従って、冷却した後で、摩擦材料ブロックと支持体とが固定連結される。
【００１４】
鋳造温度は短時間特に次のように選定される。すなわち、鋳造材料が摩擦材料ブロックの縁領域に、例えば２０μｍまで溶解浸透し、それによってこの領域に原子の拡散が形成されるように選定される。これにより、形状補完的な連結が一層改善される。前述の方法の利点は、仕上げを更に合理化することができる点にある。なぜなら、そうでないときに必要である、支持板または基体または支持体に対して摩擦材料ブロックを固体するための焼結プロセスが省略され、連結面をざらざらにすることや中間層を挿入したり前処理することや接着剤やろうのような連結剤を塗布することが省略されるからである。
【００１５】
磁束を分離する極片範囲は、摩擦面を形成する下面に、本発明による焼結材料を取り囲むきわめて摩耗しにくく薄い非磁性のコーティングを備えることができる。このコーティングは衝撃や温度に対して安定性があり、鍛接焼成を防止する。更に、各極片は異なる材料および範囲から構造的に形成可能である。この範囲の一方は磁気的保持力を発生し、他方の範囲は摩擦作業を行う役目をする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態が図に示してある。
本発明による磁気レールブレーキ３００は、レール３２０の縦方向に細長いコイル３０１と、磁心３０５を備えている。この磁心の脚部３０５ａ，３０５ｂはその自由端の方へ向かってくびれている。この自由端は互いに平行に延びる２つの脚区間３０５ａ′，３０５ｂ′で終わっている。この脚区間は端側に、極片３１０，３１０′を持ち、この極片はレール３２０のレール頭３２１の方へ向いた端面または極片摩擦面３１０ａ，３１０′ａを有する。
【００１７】
左側と右側の極片３１０，３１０′（Ｎ極またはＳ極）の間の中間空間３１５には、中間空間を埋める、非常に摩擦しにくく、衝撃に強くそして温度変化に安定である非磁性の中間条片３３０が設けられている。この中間条片は押込むことによってあるいはボルト止めによってあるいは溶接によって極片３１０，３１０′に取外し可能に連結されている。この場合、中間条片３３０は中間空間３１５を完全に埋める必要はない。
【００１８】
図示実施の形態において、各極片３１０，３１０′または各極片摩擦面３１０ａ，３１０′ａは、焼結材料からなる摩擦材料ブロック４０を備えている。この焼結材料は、粉末化された摩耗抑制材の成分およびまたは保護層を形成する粉末の成分を含んでいる。この場合、焼結材料は磁束を案内する範囲で使用する際、好ましくは次の組成を有する。
【００１９】
８０〜９９％ 鉄
0.5 〜 ５％ モリブデンジスルフィト
0.5 〜 ５％ 炭素
0.5 〜 ２％ シリコンカーバイド
この場合、もし必要であれば、重量パーセントを異なるように分配することができる。各々の極片３１０，３１０′または各々の極片摩擦面３１０ａ，３１０′ａは、一つの部分または複数の部分によって形成され支持体１０または３０に固定されたブロック２０または４０からなっている。この構造の場合、少なくとも１個の摩擦材料ブロック２０，４０は一平面内に設けられていない、互いに隣接する複数の面部分２３，２４上で、鋳造された支持体１０，３０の部分１３，１４，３２，３３によって摩擦連結的およびまたは形状補完的に取り囲まれている（図２，３，４，５，６）。
【００２０】
図２〜５には、鋳造された金属製の支持体１０と、摩擦ライニングとしての働きをする摩擦材料ブロック２０との連結構造が示してある。支持体１０は磁気レールブレーキに固定するためあるいは磁気レールブレーキの収容部分に固定するために、技術水準で知られている横断面がキノコ状の形を有している。摩擦材料ブロック２０寄りの連結側において、支持体１０はその全長にわたってリブ状の凹部を有する。この凹部には、対応して形成された摩擦材料ブロック２０の幅広のリブ２１が形状補完的および摩擦連結的に係合している。支持体１０と摩擦材料ブロック２０との組み合わせは、磁気レールブレーキに関係なく、特に摩耗しにくいブレーキパッドとして形成可能である。
【００２１】
リブ２１は横断面（図４，５）が台形に形成されている。この場合、上辺または上面２２は大きな辺または面である。側面２３，２４は、底辺または底面に対して任意の台形角度で設けることができる。この台形角度は側面２３，２４のそれぞれの長さと関連して、支持体からの摩擦材料ブロックの引抜きまたは破断を効果的に防止するように形成される。この場合、アンダーカット２５，２６が重要である。このアンダーカットは例えば波形のリブまたは他の形状の場合、非直線に形成可能である。リブ２１の形のような大きな面積の隆起部の形状は、プレス工具によってあるいは焼結で付与される。プレスされて完成した摩擦材料ブロック２０が図３に示した高さｈにわたって支持体の液状鋳造材料に浸漬され、続いて鋳物が冷却されるので、支持体は浸漬深さｈの範囲においてすべての側が摩擦材料ブロック２０に接触する。従って、鋳造技術的な製作により、リブ２１に相応して成形された溝状の凹部１１が形成される。この凹部は端面１２と側面１３，１４を有し、この端面と側面は摩擦材料ブロック２０またはリブ２１の上記面２２〜２４に形状補完的に接触する。同じことが支持体１０と摩擦材料ブロック２０の端面１７，２７について当てはまる。しかし、摩擦材料ブロック２０は溝を備えていてもよい。この溝には、鋳造後、支持体の対応するリブが係合する。図２〜５の場合、摩擦材料ブロックと支持体はそれぞれ同じ長さと同じ幅を有する。従って、外面１８，２８は同様に、図３に示した端面から明らかなように、面一の面を形成する。
【００２２】
図２〜５に示した支持体１０と摩擦材料ブロック２０の組み合わせの場合には、摩擦材料ブロック２０がリブ２１の範囲においてのみ包囲されているが、図６，７の実施の形態では、摩擦材料ブロック４０はその側面全体（図６）が包囲されているかあるいは鋳造支持体３０の側面３１，３２によって部分的に（図７）に包囲されている。かぶさる部分は対向する２つの側面３１，３２に設けてもよいし、図７において端面３３で示すように、すべての面に設けてもよい。いかなる場合でも、支持体３０はほぼ直方体状の中空室を有し、この中空室内に摩擦材料ブロック４０の全体または一部が埋め込まれている。前側のエッジは必要や目的に応じて、図６から推察されるように、傾斜部４１，４２を備えていてもよい。図８に示した実施の形態では、ブレーキパッドは同様に、鋳造された金属製の支持体１０を備え、この支持体は摩擦ライニングとしての働きをする複数の摩擦材料面２０′，２０″，２０″′を備えている。この摩擦材料面は中間空間なしに支持体１０によって保持され、かつ取り囲まれている。しかし、個々の摩擦材料面２０′，２０″，２０″′は、中間空間２２０を形成して間隔をおいて配置することができる。支持体１０の鋳造の場合、この中間空間２２０に支持体１０の材料を充填してもよい。
【００２３】
上記の実施の形態では、支持体１０は鋳造された金属製の成形体からなっているが更に、支持体１０を焼結金属で作ることができる。この金属は好ましくは次の組成を有する。
８０〜９９％ 鉄
0.5 〜 ５％ モリブデンジスルフィト
0.5 〜 ５％ 炭素
0.5 〜 ２％ シリコンカーバイド
図１に示した実施の形態と同様に、両極片３１０，３１０′またはその極片摩擦面３１０ａ，３１０′ａはそれぞれ、上記組成を有する摩擦材料ブロック４０からなっている。
【００２４】
このような磁気レールブレーキ３００は特に、高速および一層高速の鉄道車両に使用される。この鉄道車両の場合には、摩擦力がレールに直接伝達される。磁気コイル３０１を流れる直流電流は起磁力を発生し、この起磁力は磁心３０５内で磁束を発生する。この磁束はレールヘッド３２１を経て閉じる。このような磁気レールブレーキの場合の押し付け力は、制動時にレール上へ下降する電磁石によって発生する。誘導電流を供給することにより、磁場が形成され、この磁場に基づいて、磁心３０５がレールの方へ引っ張られる。脚部３０５ａ，３０５ｂまたは脚部区間３０５ａ′，３０５ｂ′には、摩擦材料ブロック４０が直接または支持体を介在して設けられ、この支持体には摩擦材料ブロック４０が固定されている。摩擦材料ブロック４０を脚部３０５ａ，３０５ｂまたは脚部区間３０５ａ′，３０５ｂ′に配置する方法以外に、摩擦材料ブロック４０を脚部内に配置することもできる。この場合、極片３１０，３１０′または極片摩擦面３１０ａ，３１０′ａはこのような摩擦ブロック４０を備えているかあるいはそれ自体が摩擦材料ブロックとして形成されている（図１，６，７）。
【００２５】
摩擦材料ブロック４０のために使用される焼結材料は、磁束を案内する極片範囲内に、充分な誘導および充分な磁束を可能にするために、金属成分を備えている（これはその組成からも判る）。本発明による焼結材料を含む、磁束を案内しない範囲では、焼結材料は例えば錫、銅、亜鉛、ニッケルまたはアルミニウムまたはこれらの物質の複合体または合金のような、磁気を伝導しにくい材料を重量割合で多く含む。
【００２６】
図示の場合、先ず最初に摩擦材料ブロック２０または４０が焼結によって作られ、続いて支持体が一体鋳造される。鋳造され摩擦材料ブロックの形に適合した支持体または基体に対する摩擦材料ブロック２０または４０の固定は、ボルト連結または他の適当な連結によって行うことができる。
摩擦材料ブロック２０または４０は他の実施の形態では、鋳包みの前に、支持体１０寄りの壁面に、保持床（保護層）１５０の形をした表面成形部を備えていてもよい。これは、摩擦材料ブロックと鋳造された支持体との間の連結を改善する。この保持床は１５０はいろいろな幾何学形状、球形等を有することができる（図９，１０）。
【００２７】
更に、摩擦材料ブロック２０または４０を鋳包みする前に、すなわち支持体１０を鋳造する前に、摩擦材料ブロックを支持板１６０に取付けることができる。この支持板はその両壁面１６０ａ，１５０ａに、保持床１５０を備えている。
図９〜１３には、金属または他の適当な材料からなる、公知のごとく形成された支持板が１６０で示してある。この支持板には、プレスされた摩擦材料混合物からなるブロック２０が設けられている。図９，１０の実施の形態の場合には、支持板１６０は摩擦材料ブロック２０を支持する側１６０ａに、構造的に形成された表面として保持床１５０を備えている。この表面は成形要素または成形体１６２の基礎層１５０ａからなっている。この成形要素または成形体は好ましくは、高温で溶ける成分と低温で溶ける成分の材料混合物によって混合され、圧縮され、そして熱処理されている。それによって、個々の成形体１６２はそれぞれ、アンダーカット、くびれ１６４等を備えている。この場合、成形体１６２は任意のあらゆる金属材料から構成可能である。更に、摩擦材料ブロック２０と反対側の壁面１６０ｂは保持床１５０を備えている。
【００２８】
図１１に示した実施の形態の場合には、保持床１５０が支持板１６０上に焼結された球状の成形体１６２′からなっている。この成形体は固定範囲にアンダーカット１６４を形成している。保持床１５０上に、例えば金属製の電気メッキ（被膜）１７０が形成されている。この被膜は個々の成形体１６２を取り囲み、成形体１６２′によって形成された輪郭に適合している。この場合、被膜１７０はアンダーカット、くびれ等１６４に沿っているので、閉じた金属製の被膜が得られる。それによって同時に、支持板１６０のための良好な腐食防止層が形成される。この支持板は好ましくは材料厚さが薄くなっている。金属被膜１７０は銅、銀、錫、カドニウム、亜鉛または他の適当な金属からなっている。金属電気メッキによってもたらされる他の利点は、被膜の厚さの寸法が正確であることにある。この寸法精度はラッカーの被膜の場合にも粉末コーティングの場合にも不可能である。更に、金属被膜は厚さが均一である。この均一性は他の方法では得られない。更に、保持床１５０の輪郭はそのまま完全に維持されるので、金属被膜１７０にもかかわらず、押しつけられた摩擦材料と凹凸のある底とが、摩擦的および形状補完的に強く連結される。
【００２９】
摩擦材料混合物は適当な成形体の助けを借りて、保持床１５０を備えた支持板１６０上に次のように押しつけられる。すなわち、プレス工程の間、摩擦材料混合物が個々の成形要素１６２（この成形要素の奇抜な表面は図１５の詳細Ｃに示してある）の間の中間室内の、アンダーカット、くびれ等１６４によって形成された空間に流れ込む。これにより、成形要素１６２によって、互いに係合する、成形された摩擦材料ブロック２０と保持床１５０とが緊密に連結される。しかし、材料特性によって、保持床１５０とその基礎層１５０ａのこのような成形が行われる。これにより、摩擦材料が保持床によって充填されていない摩擦材料収容面２０′の表面部分を付勢し、摩擦材料収容面２０′の全面の充填が行われるので、自由面と自由空間が全く生じないかあるいは非常に少数しか生じない。それによって、湿気の侵入とそれに伴う腐食が回避される（図１０）。
【００３０】
図１２，１３には他の実施の形態が示してある。この実施の形態の場合には、基本構造が図９，１０の基本構造と一致し、図１５の詳細Ａに示すように、係合要素１８０が円筒形の柱または円錐台の柱の形にあるいは円錐台として基礎層１５０ａに形成されている。この場合、係合要素１８０は肉眼観察では柱として生じる。すなわち、係合要素はアンダーカット、くびれ１６４等を有する奇抜な構造として形成されている。
【００３１】
図１４には他の実施の形態が示してある。この実施の形態の場合には、図１３となり、係合要素２１５は三角形、四角形または多角形の底面を有する角錐として形成されている。その際、最適な保持特性および摩耗特性を得るために、角錐の底面２１５ａと角錐側面２１５ｂの間の角錐の角度は、図１４の詳細Ｂに示すように、約６０である。
【００３２】
金属被膜の形成は電気的なメッキ方法または熱的な方法あるいは蒸着によって行うことができる。更に、表面を凹凸にする（ざらざらにする）前にあるいは保持床を形成する前に、支持板は例えば銅製の金属被膜を備えることができる。そして、この金属被膜には、ざらざらした底が加工される。
支持板１６０が薄い板からなっていると、この板がプロフィル、例えばリブを備えているので、支持板１６０の固有の強度が高まる。
【００３３】
摩擦材料ブロック２０がリブ２１（図２，３）のようなプロフィルを備えていると、支持板１６０は対応するプロフィル形状を有する。
摩擦材料ブロック２０と摩擦材料ブロック４０は、請求項１〜７に記載されているのと同じ摩擦材料混合物からなっている。
図１６，１７では、磁気レールブレーキ３００の磁心３０５の脚部３０５ａ，３０５ｂ（図１６，１８，２０，２２には脚部３０５ｂだけが示してある）の自由端に、焼結された摩擦材料からなる摩擦材料ブロック４０が設けられている。脚部の端部での摩擦材料ブロック４０の固定は、焼結、溶接またはろう付けによって行われる。非磁性の中間条片３３０はピン継手またはボルト継手３４０を介して磁心３０５の脚部に連結されている。非磁性の中間条片は同様に、請求項１〜７に記載の焼結材料で作ることもできるし、また耐摩耗性の球状黒鉛鋳鉄、例えばＧＧＧ５０、ＧＧＧ６０、ＧＧＧ７０、ＧＧＧ８０あるいは粒子で補強した球状黒鉛鋳鉄で作ることができる。
【００３４】
図１８，１９に示した実施の形態の場合、磁心３０５の脚部における摩擦材料ブロック４０の固定は、鋼板３５０を介在して行われる。この鋼板３５０は溶接によって磁心３０５の各々の脚部に連結されている。これに対して、鋼板３５０における摩擦材料ブロック４０の固定は、焼結、溶接またはろう付けによって行われる。鋼板３５０は、それと摩擦材料ブロックとを固定連結するために、ざらざらした底を備えていてもよい。
【００３５】
ピンやボルトを用いて磁心３０５の脚部に中間条片３３０を固定する代わりに、図２０，２１に従って中間条片３３０を摩擦材料ブロック４０の一体構成部品とすることができる。この摩擦材料ブロックは図１６，１７に関連して説明したように脚部の端部に固定可能である。摩擦材料ブロック４０と中間条片３３０の間で摩擦連結が行われる。この連結は焼結、ろう付けまたは接着によって行われる。サンドイッチの方法による連結、すなわちプレスや焼結による連結も行うことができる。
【００３６】
中間条片３３０は両摩擦材料ブロック４０の一方にまたは両方の摩擦材料ブロックに固定可能である。
図２０，２１に示す一体化された中間条片３３０を備えた摩擦材料ブロック４０は、図１８，１９に関連して説明したように、鋼板３５０を介在して、磁心３０５の脚部に連結することができる（図２２，２３）。
【００３７】
図２４では、本発明による焼結材料は、摩擦面を形成する極片３１０，３１０′の下面に、きわめて摩耗しにくい薄いコーティング４００として形成されている。このコーティングは衝撃や温度に対して安定性があり、鍛接部の焼成を防止する。コーティング４００が非磁性に形成されていると、コーティングは高い摩擦係数を有する。それによって、弱まった磁気的な引張り力が再び相殺される。ブレーキ力がほぼ従来のＳｔ３７−要素のブレーキ力に一致するという条件から、すなわち磁気的な引張り力の低減および高い摩擦係数による相殺から、このような構造の最大の層厚が生じる。
【００３８】
図２５は、各極片３１０，３１０′の摩擦面が磁気的な保持力を発生するいわゆる磁束を案内する範囲と、摩擦作業を行う、特に磁束を案内しない範囲とに構造的に分割されている実施の形態を示している。そのために、極片摩擦面には、溝、穴または凹部４１０が穿設され、これらには、きわめて摩耗しにくく衝撃に耐え、温度に対して安定性のある（非磁性または磁性の）材料４１５が挿入される。
【００３９】
図２５には、極片摩擦面の異なる実施の形態がＡ，Ｂ，Ｃで示してある。すなわち、Ａは穴、Ｂは溝、Ｃはジグザグ状の凹部である。その際、横断面が小さいことによる保持力損失を相殺するためには、穿設された材料４１５はＳｔ３７よりもはるかに大きな摩擦係数を有していなければならない。
極片またはその摩擦面におけるコーティングの形成は、次の方法また はその組み合わせによって行うことができる。
【００４０】
極片に対する直接的なフレーム溶射、高速フレーム溶射、プラズマ溶射または爆発溶射、
極片に溶接される板に対する間接的なフレーム溶射、高速フレーム溶射、プラズマ溶射または爆発溶射、
極片に対する被膜材料の直接的な焼結融着または溶着、
板に対する被膜材料の焼結融着または溶着および極片に対するこの 板の溶接または硬質ろうによるろう付け
板に対する被膜材料の焼結融着または溶着および極片に対するこの 板のボルト固定
きわめて摩耗しにくい層を備えた極片３１０，３１０′のコーティングの際、極片高さは好ましくは２０ｍｍから約５ｍｍに減らさなければならない。それによって、重量の軽減と大きな引張り力が達成される。しかし、磁束を束ねるために或る程度の残留高さは必要である。
【００４１】
焼結材料からなる中実の極片である焼結極片を使用する場合には、この焼結極片は次のようにして取付けられる。
板への焼結融着およびこの板のボルト止め、
焼結極片の直接的なボルト止め、
形状補完的な収容部内への摩擦材料の圧入または押し込み
材料の組み合わせからなる極片３１０，３１０′を使用する場合、プレスまたは鋳造された部分範囲による鋳包みが行われる。磁気的に良好な極片材料に対するきわめて摩耗しにくい材料からなる板のボルト止めまたはピン止めも可能である。
【００４２】
その際、次の材料が使用される。
図２４の実施の形態の場合、非磁性のマトリックス、例えばＷＣ、Ｃｒ₃ Ｃ₂ を有するセラミックスコーティングまたは炭化物コーティングが使用される。
磁気的に望ましい、摩耗しにくいコーティングを備えた極片３１０，３１０′の場合、磁気的なマトリックスを備えたセラミックスコーティングまたは炭化物コーティングあるいは適当なＦｅ成分を有する焼結極片が使用される。
【００４３】
極片３１０，３１０′の間に中間条片３３０（図１）が配置されている場合には、この中間条片はセラミックス、焼結金属（非磁性）からなっている。炭化物コーティング（非磁性）、繊維補強または粒子補強の非磁性材料、例えば粒子補強のアルミニウム、ＣＦＣまたはＣＦＫを使用することができる。これと同じ材料は、構造的に複数の範囲に分割された極片（図２４）にも使用可能である。
【００４４】
各々の極片３１０，３１０′は第１の実施の形態では構造的に、異なる材料および範囲からなっている。そのうちの一方の材料または範囲は、磁気的な保持力を発生し、他方は摩擦作業を行う。これに対して、第２の実施の形態では、各々の極片３１０，３１０′は、磁気的な保持力を発生し、摩擦作業を行うという両課題を受け持つ１つの材料からなっている。
【００４５】
図２６，２７には、本発明による焼結材料を含む磁気レールブレーキの代替的な実施の形態が示してある。
図２６，２７に示したレールブレーキは、永久磁石式レールブレーキである。この場合、磁束を案内する範囲と、磁束を案内しない範囲が、ブレーキの縦方向において交互に設けられている。
【００４６】
磁束を案内する範囲８００，８０２の間には、磁束を案内しない範囲８０４が設けられている。磁束を案内する範囲８００，８０２は全体が本発明による焼結材料からなっているかあるいは永久磁石材料からなっている。この範囲８００，８０２の下側には、衝撃に対して非常に安定していて摩耗しにくい本発明による焼結材料からなるコーティングが取付けられている。磁束を案内しない範囲のための材料としては特に、鋼、好ましくはＧＧＧ５０、ＧＧＧ６０、ＧＧＧ７０または粒子で補強した球状黒鉛鋳鉄が使用される。
【００４７】
図２６に示した実施の形態の場合には、永久磁石範囲８００，８０２だけがレールに常時接触している。
図２７には、永久磁石式レールブレーキの代替的な実施の形態が示してある。磁束を案内する範囲８００，８０２は磁束を案内しない範囲８０４から分離されている。本実施の形態では、磁束を案内しない範囲は例えば鋳物材料である。レール頭に接触するこの範囲の摩擦面は、本発明による焼結材料を備えたコーティングとして形成されている。コーティング８０６は鋳物からなる支持体または基体に、フレーム溶射等によって被膜されている。
【００４８】
上記記載において摩擦材料混合物のすべてのパーセントは重量パーセントである。
【図面の簡単な説明】
【図１】極片と本発明による摩擦材料ブロックを有する磁気レールブレーキを備えたレール片の概略図である。
【図２】鋳包みによって得られる支持体を備えた摩擦材料ブロックの斜視図である。
【図３】図２の支持体を備えた摩擦材料ブロックの正面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】支持体と摩擦材料ブロックの立体的な分解図である。
【図６】摩擦材料ブロックが側方を鋳造された支持体によって取り囲まれている、本発明の他の実施の形態の垂直断面図である。
【図７】摩擦材料ブロックが鋳造された支持体によってすべての側を取り囲まれている実施の形態の立体的な図である。
【図８】鋳造された支持体によって複数の側を取り囲まれている個別的な複数の摩擦材料ブロックを備えた他の実施の形態の立体的な図である。
【図９】支持体寄りの摩擦材料ブロックの壁面の表面プロフィルまたは肉眼で見える凹凸または肉眼で見える歯状部を備えた他の実施の形態の正面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿った垂直断面図である。
【図１１】摩擦材料ブロックを鋳包みする前に、球状成形体の形をした、支持板壁面の両側に取付けられた保持床を有する取付けられた支持板を備えた摩擦材料ブロックの垂直断面図である。
【図１２】取付けられた保持床の他の実施の形態を有する支持板を上側から見た図である。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った垂直断面図である。
【図１４】取付けられた保持床の他の実施の形態を示す、図１３と同様な断面図である。
【図１５】保持床を形成する係合要素の異なる形状を、詳細Ａ，Ｂ，Ｃに示す図である。
【図１６】自由端に摩擦材料ブロックを支持し、非磁性中間条片を付設した、磁気レールブレーキの磁心の脚部の概略図である。
【図１７】図１６の磁心の脚部に固定された摩擦材料ブロックの立体的な図である。
【図１８】中間に配置された鋼板を有する摩擦材料ブロックを自由端に支持し、非磁性中間条片を付設した、磁気レールブレーキの磁心の脚部の概略図である。
【図１９】図１８の磁心の脚部に固定され、鋼板を固定した摩擦材料ブロックの立体的な図である。
【図２０】非磁性の中間条片を固定した摩擦材料ブロックを自由端に支持する、磁気レールブレーキの磁心の脚部を概略的に示す図である。
【図２１】図２０の磁心の脚部に固定され、非磁性の中間部材を固定した摩擦材料ブロックの立体的な図である。
【図２２】中間に配置された鋼板と、固定された非磁性の中間部材とを備えた摩擦材料ブロックを自由端に支持する、磁気レールブレーキの磁心の脚部を概略的示す図である。
【図２３】図２２の磁心の脚部に固定され、鋼板と非磁性中間条片を固定した摩擦材料ブロックの立体的な図である。
【図２４】下側に取付けられた薄くて摩耗しにくい非磁性なコーティングを備えた極片範囲の概略的な部分図である。
【図２５】摩擦面が異なる課題を有する複数の範囲に分割されている極片範囲の概略的な部分図である。
【図２６】永久磁石式レールブレーキにおける本発明の代替的な実施の形態を示す図である。
【図２７】磁束を案内しない範囲に、摩耗しにくく衝撃に対して安定したコーディングを備えた永久磁石式レールブレーキを示す図である。
【符号の説明】
１０，３０ 基体または支持体
２０，４０ 摩擦材料ブロック
２０′ 摩擦材料収容面
１５０ 保持床
１５０ａ 基層
１６０ 支持板または中間板
１６２，１６２′ 成形体
１６４ アンダーカットまたはくびれ
１７０ 被膜
１８０，２１５ 係合要素
３０５ 磁心
３０５ａ，３０５ｂ 脚部
３１０，３１０′ 極片
３１５ 中間空間
３３０ 中間条片
３４０ ボルト連結部
３５０ 鋼板

Claims (34)

1. 磁気式基体又は支持体又はそれら両方を備えた電磁レールブレーキの極片、極片範囲または極片摩擦面の少なくとも１つの範囲のための摩擦材料としての焼結材料において、該焼結材料が、
   − Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、Ａｌ_２ＴｉＯ_５、Ｙ_２Ｏ_３、ＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＷＣ、Ｃｒ_３Ｃ_２、ＴｉＣの一つまたは複数の組み合わせから選択される粉末化された摩耗抑制材成分及び
   − 球状黒鉛鋳鉄、黒鉛、硫化鉄、硫化マンガン、鉛、モリブデンジルスフィトの一つまたは複数の組み合わせから選択される保護層形成性粉末成分：及び
   − 磁気伝導性粉末成分の鉄粉
   を含み、
   そして次の組成
   ８０〜９９部 磁気伝導性又は磁気非伝導性材料又はその両者
   ０．５〜 ５部 モリブデンジスルフィト
   ０．５〜 ５部 炭素
   ０．５〜 ２部 シリコンカーバイド
   を有することを特徴とする、上記焼結材料。
2. 磁気非伝導性材料が、錫、銅、亜鉛、ニッケル、アルミニウムの一つまたは複数の組み合わせあるいはこれらの物質の合金を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の焼結材料。
3. 請求項１に記載の焼結材料よりなることを特徴とする極片。
4. 磁気非伝導性材料が、錫、銅、亜鉛、ニッケル、アルミニウムの一つまたは複数の組み合わせあるいはこれらの物質の合金を含んでいることを特徴とする請求項３に記載の極片。
5. 磁気的な基体又は支持体又はそれら両方と、極片範囲とを備え、極片範囲が磁束を案内する領域と、磁束を分離する領域を備えている、磁気レールブレーキにおいて、
   ａ）磁束を案内する領域又は
   ｂ）磁束を分離する領域又は
   ｃ）磁束を案内する領域及び磁束を分離する領域
   が、レール側の摩擦材料として、請求項１に記載の焼結材料を含んでいることを特徴とする、上記磁気レールブレーキ。
6. 磁気非伝導性材料が、錫、銅、亜鉛、ニッケル、アルミニウムの一つまたは複数の組み合わせあるいはこれらの物質の合金を含んでいることを特徴とする請求項５に記載の磁気レールブレーキ。
7. 磁束を分離する領域が、磁気レールブレーキの縦方向に延びる中間条片として形成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の磁気レールブレーキ。
8. 磁束を分離する極片領域と磁束を案内する極片領域が、磁気レールブレーキの横方向に交互に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の磁気レールブレーキ。
9. 焼結材料がコーティングとして形成され、このコーティングが磁束を案内する極片領域又は磁束を分離する極片領域又はこれら両方の領域に付設されていることを特徴とする請求項５〜８のいずれか一つに記載の磁気レールブレーキ。
10. コーティングが吹き付け、焼結融着または溶着されたコーティングであることを特徴とする請求項９に記載の磁気レールブレーキ。
11. 極片領域に付設されたコーティングが、それぞれの極片領域に直接適用されていることを特徴とする請求項１０に記載の磁気レールブレーキ。
12. 極片領域寄りのコーティングが、それぞれの極片領域に連結された支持板または中間板に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の磁気レールブレーキ。
13. コーティングが２０〜０．５ｍｍの高さを有することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一つに記載の磁気レールブレーキ。
14. 摩擦材料が摩擦材料ブロックとして形成され、この摩擦材料ブロックが磁束を案内する領域又は磁束を分離する領域又はこれら両方の領域に付設されていることを特徴とする請求項５〜１３のいずれか一つに記載の磁気レールブレーキ。
15. 摩擦材料ブロック（２０，４０）又はコーティング又はこれら両方が、基体およびまたは支持体（１０，３０）寄りの壁面に、保持床等の表面成形部（１５０）を備え、摩擦材料ブロック（２０，４０）又はコーティング又はこれら両方と、基体又は支持体（１０，３０）又はこれら両方との間の連結強度を高めるために、肉眼で見える歯状部が形成されていることを特徴とする請求項５〜１４のいずれか一つに記載の磁気レールブレーキ。
16. 摩擦材料ブロック（２０；４０）又はコーティング又はこれら両方が、支持板または中間板（１６０）上に設けられ、この支持板または中間板が摩擦材料ブロック（２０；４０）を支持する側にあるいは両側に、凹凸のある底として、肉眼で見える歯状部を形成する焼結された保持床（１５０）を各々１つ備え、この保持床がアンダーカット、くびれ（１６４）を有する、摩擦材料ブロックに対して摩擦連結部および形状補完的連結部を形成する個別的な成形体（１６２；１６２′）からなり、プレスされた摩擦材料ブロック（２０）が、個別的な成形体（１６２；１６２′）のアンダーカット、くびれ（１６４）を埋めながら保持床（１５０）に固定されていることを特徴とする請求項１４または１５に記載の磁気レールブレーキ。
17. 焼結融着されたまたは他の方法で形成された保持床（１５０）を備えているかまたは備えていない支持板または中間板（１６０）に対して、摩擦材料を押しつける前に、電気メッキ方法、熱的方法あるいは他の適当な方法で発生した金属被膜（１７０）が、支持板（１６０）の腐食保護層として形成され、金属被膜（１７０）が銅、銀、錫、カドニウム、亜鉛、クロムからなっていることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一つに記載の磁気レールブレーキ。
18. 焼結融着された保持床（１５０）を備えている支持板（１６０）に対して、摩擦材料を押しつける前に、磁化可能な材料からなる被膜が支持板（１６０）の腐食保護層として形成されることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一つに記載の磁気レールブレーキ。
19. 焼結された保持床（１５０）が、摩擦材料収容面（２０′）の範囲において支持板（１６０）の全面または一部の面を被覆する基層（１５０ａ）からなり、この基層がアンダーカット、くびれ（１６４）を有する、摩擦連結部および形状連結部を形成する個別的な成形要素（１１）からなっていることを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか一つに記載の磁気レールブレーキ。
20. 互いに間隔を有する係合要素（１８０；２１５）がそれぞれ、基層（１５０ａ）上に形成されていることを特徴とする請求項１９に記載の磁気レールブレーキ。
21. 各々の係合要素（１８０；２１５）が円筒形の柱の形、円錐台状の柱の形にあるいは円錐台として形成されていることを特徴とする請求項１９に記載の磁気レールブレーキ。
22. 係合要素（２１５）が三角形、四角形または多角形の底面を有する角錐の形に形成されていることを特徴とする請求項２０に記載の磁気レールブレーキ。
23. 底面と側面の間の円錐角または角錐角（α）が６０°であることを特徴とする請求項２０また２１に記載の磁気レールブレーキ。
24. アンダーカット（１５０）が成分（Ａ）と成分（Ｂ）のほかに、炭素からなる成分（Ｃ）を有することを特徴とする請求項１４〜２３のいずれか一つに記載の磁気レールブレーキ。
25. 縦方向に延びる中間条片（３３０）が、磁気レールブレーキの極片（３１０，３１０′）の間の中間室（３１５）内に設けられ、中間条片がピン止めまたはボルト止めによって取外し可能にあるいは溶接、吹き付けまたは焼結融着によって取外し不能に極片（３１０，３１０′）に連結されていることを特徴とする請求項７および９〜２４のいずれか一つに記載の磁気レールブレーキ。
26. 磁気レールブレーキが磁心（３０５）を備え、この磁心が自由脚部（３０５ａ，３０５ｂ）を備え、この脚部の端部に摩擦材料ブロック（４０）が設けられ、この摩擦材料ブロックが焼結、溶接、接着またはろう付けによって脚部に固定されていることを特徴とする請求項２５に記載の磁気レールブレーキ。
27. 磁気レールブレーキが磁心（３０５）を備え、この磁心が自由脚部（３０５ａ，３０５ｂ）を備え、この脚部の端部に、鋼板（３５０）を介在して摩擦材料ブロック（４０）が設けられ、摩擦材料ブロック（４０）の鋼板（３５０）が溶接継手によって磁心（３０５）の脚部（３０５ａ；３０５ｂ）に固定され、摩擦材料ブロック（４０）が焼結、溶接、接着またはろう付けによって鋼板（３５０）に固定されているかあるいは鋼板（３５０）の表面に形成された凹凸のある底によって鋼板に固定されていることを特徴とする請求項２５に記載の磁気レールブレーキ。
28. 非磁性の中間条片（３３０）が磁心（３０５）の両脚部（３０５ａ，３０５ｂ）の間で、ピン継手またはボルト継手（３４０）を介して脚部に連結されていることを特徴とする請求項２６または２７に記載の磁気レールブレーキ。
29. 磁束を分離する中間条片（３３０）が非磁性の材料を含み、中間条片が、磁心（３０５）の脚部（３０５ａ，３０５ｂ）の自由端に固定された両摩擦材料ブロック（４０）または一方の摩擦材料ブロック（４０）に固定され、摩擦材料ブロック（４０）の一体化された構成部品であることを特徴とする請求項２６または２７に記載の磁気レールブレーキ。
30. 中間条片（３３０）が摩擦材料ブロック（４０）に摩擦連結的に連結され、溶接、焼結、ろう付けまたは接着によって摩擦材料ブロックに固定されていることを特徴とする請求項２８に記載の磁気レールブレーキ。
31. 基体又は支持体又はこれら両方が請求項１又は２に記載の焼結材料を含んでいることを特徴とする請求項５〜３０のいずれか一つに記載の磁気レールブレーキ。
32. 基体又は支持体又はこれら両方がねずみ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄または鋳鋼を備えていることを特徴とする請求項５〜３０のいずれか一つに記載の磁気レールブレーキ。
33. 摩擦材料の少なくとも一部が耐摩耗性球状黒鉛鋳鉄を含んでいることを特徴とする請求項５〜３２のいずれか一つに記載の磁気レールブレーキ。
34. 耐摩耗性球状黒鉛鋳鉄が、ＧＧＧ５０、ＧＧＧ６０、ＧＧＧ７０、ＧＧＧ８０または粒子で補強した球状黒鉛鋳鉄から選択されることを特徴とする請求項３３に記載の磁気レールブレーキ。

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