TWI432657B - Railway vehicles with brakes to make films - Google Patents

Description

鐵道車輛用剎車來令片

本發明，主要是有關於：在鐵道車輛用碟剎中，可將由剎車盤及剎車來令片的摩擦所產生的熱能量有效地分散，且可提高耐久性的鐵道車輛用剎車來令片。

在鐵道車輛和汽車及機車等的陸上運送機械中，隨著車輛的高速化和大型化，其制動裝置多使用碟剎。

以下，以鐵道車輛用的碟剎為例進行說明。

碟剎，是藉由剎車盤及剎車來令片的摩擦來獲得制動力的裝置，藉由將剎車來令片按壓在被安裝於車軸或車輪的剎車盤的滑動面來獲得制動力，制動車軸或車輪的旋轉來控制車輛的速度。

此時，剎車來令片及剎車盤的接觸面，雖會因摩擦熱而使溫度上昇，但是愈高速或車輛重量愈重的話，制動器負荷會愈大，而會有使接觸面中的溫度變高傾向。為了提高剎車盤的耐久性，有需要使制動中的剎車來令片及剎車盤的接觸儘可能均一化，來減少所發生的摩擦熱。

習知的鐵道車輛用碟剎，是如第3圖所示的剎車來令片及剎車盤。第3圖(a)是從剎車來令片的摩擦構件側所見的平面圖，第3圖(b)是(a)圖的B-B剖面圖。

剎車來令片1，是被安裝於圖示省略的剎車鉗，藉由圖示省略的鉚釘將與剎車盤2的滑動面2a接觸的摩擦構 件1a安裝於基板1b的構成。

剎車鉗，是將剎車來令片按壓在剎車盤而獲得制動力用的裝置，具有油壓式、空壓式等。從剎車鉗負荷在剎車來令片的按壓力，安裝部的構造上，不會作用在剎車來令片的整體，而只集中作用在某特定的部分。

如此，習知的碟剎，在構造上，因為來自剎車鉗的按壓力，只有作用在剎車來令片的一部分，所以在剎車來令片及剎車盤的接觸面中，接觸面壓較高的部分及較低的部分的差會變大。因此，在來自剎車鉗的按壓力作用之下，剎車來令片及剎車盤的接觸面壓會有變高的傾向。

在接觸面壓較高的部分中，由摩擦所產生的熱能量因為更多，特別是在新幹線等的高速車輛中，具有制動中的溫度上昇過大的可能性。接觸面壓變高而使溫度上昇的話，剎車來令片及剎車盤的磨耗量會增加，就可能成為剎車盤的龜裂發生等的原因。因此，為了確保剎車來令片、剎車盤的耐久性，使由制動中的兩者的摩擦將所產生的熱能量效率良好地分散就很重要。

近年來，對於這種問題，已被揭示以使剎車來令片及剎車盤的接觸均一化(等面壓化)為目的用的剎車來令片的構造(例如專利文獻1~3)。

在這些專利文獻1~3所揭示的剎車來令片中，摩擦構件是被分割成複數個，各摩擦構件是分別利用彈簧構件和球面座，成為可各自繞轉。藉由這種構造，可使剎車來令片及剎車盤的接觸等面壓化。

但是另一方面，因為各摩擦構件變小，藉由與剎車盤的摩擦會使摩擦構件原地旋轉，而使摩擦構件及基板的結合部鬆緩產生，最終具有脫落的可能性。

因此，在專利文獻2、3所揭示的剎車來令片中設有止轉的機構。但是，在這些專利文獻2、3所揭示的止轉中，對於等面壓化用的剎車來令片除了所需要的零件(摩擦構件、彈簧構件或球面構件、基板、鉚釘等的結合零件)以外，另外需要新的零件。因此，招至重量增和生產性下降。且，在這些的專利文獻2、3的構造中，扭矩負荷會作用在止轉用的零件，具有零件的耐久性無法充分地確保的可能性。

[先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2008-151188號公報

[專利文獻2]日本特開2006-207625號公報

[專利文獻3]日本特開2008-133928號公報

本發明所欲解決的問題點，是對於將剎車來令片及剎車盤的接觸面壓均等來抑制局部的溫度上昇的習知技術的情況，需要新的零件，而導致重量增和生產性的下降的點。且，扭矩負荷會作用在止轉用的零件，可能使零件的耐 久性無法充分地確保的點。

為了即使不追加新的零件仍可防止摩擦構件原地旋轉，本發明的鐵道車輛用剎車來令片，是藉由剎車鉗被按壓在剎車盤的滑動面，具備：摩擦構件，是按壓於剎車盤的前述滑動面；及基板，是為了支撐此摩擦構件而被安裝於前述剎車鉗；前述摩擦構件，是在前述剎車盤的半徑方向及周方向被分割配置2個以上，並且這些摩擦構件，是分別由：與剎車盤的前述滑動面接觸的滑動材、及被固定於此滑動材的前述基板側的基座所構成，前述基座是在前述基板側形成有突起，另一方面，在前述基板的摩擦構件側，形成有與形成於前述基座的突起的外周面接觸的溝，且將彈性構件或球面座分別位在各前述摩擦構件的基座及前述基板之間。

本發明，是在被固定於與剎車盤的滑動面接觸的滑動材的基板側的基座的前述基板側形成突起，另一方面，在基板的摩擦構件側形成與前述突起的外周面接觸的溝，藉由這些突起及溝的接觸進行基座的止轉。

因此，即使不追加新的零件，仍可以防止摩擦構件原地旋轉。

在本發明中，在基座的基板側形成突起，另一方面， 在基板的摩擦構件側形成與前述突起的外周面接觸的溝，因為藉由這些突起及溝的接觸而具有止轉的功能，所以即使不追加新的零件，仍可以防止摩擦構件原地旋轉。

本發明的目的，是即使不追加新的零件仍可防止摩擦構件原地旋轉，且藉由在基座的基板側形成突起，另一方面，在基板的摩擦構件側形成與前述突起接觸的溝，並使這些突起及溝接觸，而可實現。

[實施例]

以下說明，從本發明的發想至解決課題為止的過程、及本發明實施用的最佳的形態。

在摩擦構件中，通常雖是使用銅燒結材和樹脂系的材料，但是為了保持強度和剛性，在基板側的面接合有被稱為基座的鋼製的薄板。發明人等考慮，若是在此基座具有止轉的功能的話，即使不追加新的零件，仍可以防止摩擦構件原地旋轉，並可抑制摩擦構件及基板之間的結合部的鬆緩。

對於本發明的鐵道車輛用剎車來令片，發明人等是依據上述考慮，並反覆檢討的結果而獲得。

即，本發明的鐵道車輛用剎車來令片，是例如，藉由剎車鉗被按壓在被安裝於車軸的碟片體或被螺栓結合於車輪的剎車盤的滑動面者，且採用以下的構成。

在第1圖中，11是被按壓在剎車盤的前述滑動面的摩擦構件，藉由例如鉚釘13結合在被安裝於前述剎車鉗的基板12時，透過碟形彈簧14被彈性支撐於基板12及摩擦構件11之間。

又，位在摩擦構件11及基板12之間的彈性構件，是取代碟形彈簧14而使用捲簧也可以。且，取代彈性構件，設置如第2圖所示的球面座15也可以。

此摩擦構件11，是如第1圖(a)所示，在剎車盤的半徑方向被分割成2個，並且在其周方向外周側分割成8個，在周方向內周側分割成6個的合計14個的大致圓形，並配置成與基板12的周方向中央線12a線對稱。

在本發明中，構成前述分割的各摩擦構件11，是分別在被固定於與剎車盤的滑動面接觸的滑動材11a的前述基板12側的基座11b的基板12側的例如外周部2處形成突起11ba。

另一方面，在與前述基板12的摩擦構件11側中的前述突起11ba相對的位置，形成供形成於前述基座11b的突起11ba嵌入並與突起11ba的外周面接觸的溝12b。

此溝12b只要是可以確保與前述突起11ba的接觸面積的範圍的話，任何形狀也可以。但是，為了使摩擦構件11朝與剎車盤的滑動面垂直方向(剎車盤的軸方向)可動，在止轉可充分發揮功能的範圍內在突起11ba及溝12b之間形成些微的間隙較佳。此突起11ba及溝12b之間的間隙是1mm以內程度較佳。

這種構成的話，制動時，即使將摩擦構件11按壓在剎車盤的滑動面的情況，藉由突起11ba及溝12b的接觸阻力，可使分割的摩擦構件11不會原地旋轉。

因此，在摩擦構件11及基板12的結合部(鉚釘13)不易產生鬆緩，脫落的可能性也可減少。且，在前述構成中，因為由突起11ba所產生的重量增及由溝12b所產生的重量減被抵消，所以可以抑制整體的重量增。

但是前述突起11ba及溝12b，是使突起11ba及溝12b的接觸面的法線，如第1圖(a)所示，成為剎車盤的例如半徑方向的方式形成突起11ba及溝12b較佳。

在這種位置形成突起11ba及溝12b的話，即使停止剎車盤的旋轉，朝剎車盤的周方向作用的制動扭矩也不會直接負荷在突起11ba或是溝12b，可以抑制兩者過大的力作用而導致耐久性下降。

依據發明人等的調査，突起11ba及溝12b兩者接觸的面的法線不一定需要為剎車盤的半徑方向，成為半徑方向的±10°以內的方式形成即可。

由此判明在此範圍內的話，將作用於剎車盤的周方向的制動扭矩成為由鉚釘13及基板12承受，就可以確保充分的耐久性。

另一方面，使突起11ba及溝12b接觸的面的法線位於剎車盤的周方向的方式形成突起11ba及溝12b的話，制動扭矩會直接作用於突起11ba，就可以確保突起11ba的耐久性。

突起11ba及溝12b的接觸面積，為了確保止轉的充分的效果及突起11ba的耐久性，是每1個摩擦構件皆為10mm² 以上較佳。

以下說明，為了確認本發明的效果，並評價制動中的摩擦構件的旋轉，而進行了有限要素解析的結果。

在有限要素解析中，將：第1圖、第2圖所示的形狀、構造的長度方向的長度為400mm且寬度方向的長度為130mm的剎車來令片、及在新幹線所使用的內徑為305mm且外徑為720mm的大致圓盤狀的鍛鋼製剎車盤，由彈性體模型化來進行。

在有限要素解析中，從剎車來令片的背面側並從剎車鉗給與相當按壓力的負荷(10kN)，使剎車盤旋轉。

此時，與剎車來令片接觸的滑動面是位於剎車盤的外周側，其半徑方向的長度為127.5mm。且，剎車來令片(摩擦構件的滑動部為銅燒結材，其以外為鐵鋼材料)及剎車來令片的接觸面的摩擦係數為0.3。

此時評價各摩擦構件是否旋轉。在解析中，是比較：在如第1圖、第2圖所示的摩擦構件的基座具有突起的情況(突起與溝接觸的領域的尺寸是在剎車盤的周方向為10mm且在軸方向為1mm)、及在基座無突起的情況(下述表1參照)。

本發明的目的是評價：為了防止剎車來令片的各摩擦材的旋轉，在將剎車來令片按壓在剎車盤的狀態下使剎車盤旋轉時，各摩擦材是否原地旋轉。

在下述表2，是顯示在各剎車來令片中的發生旋轉的摩擦材的個數。

從表2可知，發明例是因為基座的突起及基板的溝相互接觸，其中任一的摩擦構件皆未發生旋轉。另一方面，比較例是因為沒有基座的突起，所以有4個摩擦構件發生旋轉。

本發明不限定於上述的例，只要是各申請專利範圍所揭示的技術的思想的範疇內的話，當然也可以適宜變更實施例。

例如，形成於基座11b的突起11ba的形狀，不限定於第1圖(a)所示的矩形，矩形以外的多角形、圓形等各式各樣的形狀也可以適用。且，形成於基座11b的突起11ba的數量，不限定於如第1圖所示的2個，因為太過多的話生產性會下降，所以1~4個程度較佳。

[產業上的利用可能性]

上述構成的本發明，不限定於鐵道車輛用的剎車盤，汽車和機車等的剎車盤也可以適用。

1‧‧‧摩擦構件

1a‧‧‧摩擦構件

1b‧‧‧基板

2‧‧‧剎車盤

2a‧‧‧滑動面

11‧‧‧摩擦構件

11a‧‧‧滑動材

11b‧‧‧基座

11ba‧‧‧突起

12‧‧‧基板

12a‧‧‧周方向中央線

12b‧‧‧溝

13‧‧‧鉚釘

14‧‧‧碟形彈簧

15‧‧‧球面座

[第1圖](a)是將本發明的剎車來令片的第1例從摩擦構件側所見的平面圖，(b)是(a)圖的A-A擴大剖面圖，(C)是將基座從基板側所見的平面圖。

[第2圖]顯示本發明的剎車來令片的第2例的與第1圖(b)同樣的圖。

[第3圖](a)是將習知的剎車來令片從摩擦構件側所見的平面圖，(b)是(a)圖的B-B擴大剖面圖。

11‧‧‧摩擦構件

11a‧‧‧滑動材

11b‧‧‧基座

11ba‧‧‧突起

12‧‧‧基板

12b‧‧‧溝

13‧‧‧鉚釘

14‧‧‧碟形彈簧

Claims (3)

1. 一種鐵道車輛用剎車來令片，是藉由剎車鉗被按壓在剎車盤的滑動面，其特徵為，具備：摩擦構件，是按壓於剎車盤的前述滑動面；及基板，是為了支撐此摩擦構件而被安裝於前述剎車鉗；前述摩擦構件，是在前述剎車盤的半徑方向及周方向被分割配置2個以上，並且這些摩擦構件，是分別由：與剎車盤的前述滑動面接觸的滑動材、及被固定於此滑動材的前述基板側的基座所構成，前述基座是在前述基板側形成有突起，另一方面，在前述基板的摩擦構件側，形成有與形成於前述基座的突起的外周面接觸的溝，且將彈性構件或球面座分別位在各前述摩擦構件的基座及前述基板之間。
2. 如申請專利範圍第1項的鐵道車輛用剎車來令片，其中，前述突起及溝，是形成使兩者接觸的面的法線成為剎車盤的半徑方向的±10°以內。
3. 如申請專利範圍第1或2項的鐵道車輛用剎車來令片，其中，前述突起及溝的接觸面積，是每1個摩擦構件皆為10mm² 以上。