TWI451994B

TWI451994B - Locomotive drum brake shoe set

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Publication number: TWI451994B
Application number: TW101110052A
Authority: TW
Original assignee: Kwang Yang Motor Co
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2014-09-11
Also published as: TW201339047A

Description

機車鼓式煞車蹄片組

本發明是關於一種機車鼓式煞車蹄片組，尤指一種裝設置於機車煞車機構中，用以受控與煞車機構內之煞車鼓磨擦而能產生煞車作用之機車鼓式煞車蹄片組。

目前設置於機車中之鼓式煞車機構，其主要係將一煞車蹄片組設置於引擎側壁上或輪轂中，使其可受控與煞車機構中之煞車鼓磨擦而產生煞車作用，如圖6所示，所述煞車蹄片組具有二煞車蹄片20，所述煞車蹄片20包含有一斷面呈工字形的蹄片片本體21，蹄片本體21一端形成一銷連接部22，蹄片本體21另一端形成一凸輪連接部23，並以銷連接部22抵接煞車機構中之銷30，以凸輪連接部23抵接煞車機構中之凸輪40，於該二煞車蹄片20二端之間連接彈簧50，藉此，於機車煞車時，係利用被帶動旋轉的凸輪40推抵該二煞車蹄片20之凸輪連接部23朝外移動，使煞車蹄片20外周面所設的煞車材接觸煞車鼓磨擦而產生煞車作用。

所述機車鼓式煞車機構中，因其煞車蹄片必須能被施力驅動而與煞車鼓產生強力磨擦進行煞車作用，因此，煞車蹄片本身必須具有良好抗扭轉變形能力，然而，前述習知之煞車蹄片的蹄片本體斷面形狀為工字形，即蹄片本體於外緣板部與內緣板部之銜接板部兩側為凹陷區間，其上並無任何補強構造，造成習知煞車蹄片存在有抗扭轉變形能力不足的缺陷。

如附件1及附件2所示，由該二附件所揭示之習知煞車蹄片自由模態分析結果及應力分析結果中可知，於模態分析中，於共振頻率MODE 7之狀態，習知煞車蹄片之頻率值為2.060614E+03，因頻率值偏低而知其剛性及強度不足，亦習知煞車蹄片的抗扭轉變形能力明顯不足，另由習知煞車蹄力之應力分析可知，煞車蹄片之A點的應力值為3.753E+03、B點的應力值為4.573E+04、C點的應力值為4.961E+04、D點的應力值為4.074E+04、E點的應力值為5.289E+04及F點的應力值為1.979E+04，足見其應力集中於彈簧勾耳處，亦即當壓應力施加於煞車蹄片外緣板時三分之一的中間區段處，集中於彈簧勾耳的應力接近材質變形臨界值，因模態相對較低，易於在低頻時激發模態，而造成煞車性能不穩定及產生尖銳的煞車異音。

此外，對於習知煞車蹄片抗扭轉變形能力不足的缺陷，曾有人進一步於習知煞車蹄片之蹄片本體之凹陷區間中增設補強肋，惟因補強肋設於蹄片本體之凹陷區間中之位置與角度等條件設計不佳，造成改良後煞車蹄片所提升之抗扭轉變形能力仍然未達較佳之狀態，對此，實有進一步改良之必要。

本發明之主要目的在於提供一種機車鼓式煞車蹄片組，希藉此發明解決現有煞車蹄片組抗扭轉變形能力不足的缺陷。

為達成前揭目的，本發明所提出的技術手段是令所述機車鼓式煞車蹄片組包含二煞車蹄片、一銷以及一凸輪，該二煞車蹄片係對稱設置於所述銷與凸輪中心連線之兩側，所述煞車蹄片包含一蹄片本體，蹄片本體一端形成一用以抵接銷之銷連接部，蹄片本體另一端形成一用以抵接凸輪的凸輪連接部，蹄片本體於外緣板部與內緣板部之間具有銜接板部，於銜接板部的兩側分別形成一凹陷區間，其中：所述蹄片本體兩側之凹陷區間中分別形成一第一補強肋與一第二補強肋，所述第一補強肋與第二補肋連接外緣板部、內緣板部與銜接板部，且第一補強肋、第二補強肋一端分別自外緣板部朝內緣板部傾斜延伸且成對設置於銷與凸輪中心連線的兩側，該二煞車蹄片之第一補強肋中心線之交點位於銷上或位於銷之外側、第二補強肋中心線之交點位於凸輪上或位於凸輪之外側。

藉由前述機車鼓式煞車蹄片組之形狀創作，使每一煞車蹄片利用其特定配置的補強肋，使其能產生優於現有煞車蹄片之抗扭轉變形能力，確保煞車蹄片外周面貼附的煞車片與煞車機構內之煞車鼓間達到應有的貼合度。另藉由所述補強肋之設置，除能使彈簧勾耳處的應力降低，使作用於煞車蹄片上的應力移轉分散至銷連接部與凸輪連接部，或令煞車蹄片整體各部位的應力皆降低，故能有效地消除蹄片本體應力集中的現象，降低煞車蹄片變形的可能及減少煞車異音的產生。

如圖1至圖3所示，係揭示本發明機車鼓式煞車蹄片組之數種較佳實施例，由該些較佳實施例的圖式中可以見及本發明機車鼓式煞車蹄片組係包含二煞車蹄片1、一銷2及一凸輪3，所述二煞車蹄片1係對稱設置於所述銷2之中心P2與凸輪3之中心P1的連線L兩側。

所述煞車蹄片1係一實質呈半圓環形的片體，其包含有一蹄片本體10、一銷連接部11、一凸輪連接部12、二彈簧勾耳13、二第一補強肋141以及二第二補強肋142，其中：所述蹄片本體10具有一半圓形的外緣板部101、一弧形的內緣板部102以及一體成形於外緣板部101與內緣板部102之間的銜接板部103，如圖5所示，使蹄片本體10於銜接板部103兩側面分別形成一凹陷區間104，蹄片本體10的斷面形狀為工字形，蹄片本體10兩端分別為一第一端與一第二端，蹄片本體10並以其外緣板部101之外側面作為煞車材的接著面，所述蹄片本體10的內緣板部102的寬度可小於外緣板部101的寬度，或者，如圖4及圖5所示之較佳實施例，內緣板部102的寬度W概與外緣板部101的寬度W1相等，其中以內緣板部102的寬度W概與外緣板部101的寬度W1相等之實施型態較佳。

所述銷連接部11係成形於蹄片本體10的第一端，所述銷連接部11外側面形成一半圓形凹部，用以抵接於所述銷2之外周面。

所述凸輪連接部12係成形於蹄片本體10的第二端，所述凸輪連接部12外側面係用以提供一個三角鐵固著其上，以所述三角鐵抵接於所述凸輪3之外周面。

所述二彈簧勾耳13係分別成形於蹄片本體10鄰近第一、第二端之內緣板部102側面上，所述彈簧勾耳13上各設有一勾孔，用以提供彈簧4穿設勾接的部位。

如圖1所示，銷2鄰近彈簧4的一側界定為銷的內側，銷2遠離彈簧4的一側界定為銷的外側；凸輪3鄰近彈簧4的一側界定為凸輪3的內側，凸輪3遠離彈簧4的一側界定為凸輪3的外側。

所述二煞車蹄片1於其蹄片本體10兩側之凹陷區間104中分別形成一第一補強肋141與一第二補強肋142，第一補強肋141與第二補強肋142連接外緣板部101、內緣板部102與銜接板部103，且所述第一補強肋141、第二補強肋142一端分別自外緣板部101內側面區分三分之一之中間區段處朝內緣板部102傾斜延伸，且成對設置於銷2與凸輪3中心連線兩側的煞車蹄片1之第一補強肋141中心線141a之交點15a、15b、15c位於銷2上或是位於銷2之外側、第二補強肋142之中心線142a交點16a、16b、16c位於凸輪3上或凸輪3之外側，所述第一補強肋141之中心線141a之交點15a、15b、15c、以及第二補強肋142之中心線142a交點16a、16b、16c是位於銷2與凸輪3中心連線L上。

如圖1與圖2所示的第一、第二較佳實施例，所述第一補強肋141與第二補強肋142可間隔排列於蹄片本體10之凹陷區間104中而未相接，或者，所述第一補強肋141與第二補強肋142鄰接外緣板部101的一端相連接，或如圖3所示的第三較佳實施例，所述第一補強肋141與第二補強肋142交叉設置於蹄片本體10之凹陷區間104中。

本發明對於前揭各較佳實施例進一步作了模態分析與應力分析，其中附件1是為本發明煞車蹄片各較佳實施例(含內緣板部有無加寬兩種型態)與習知煞車蹄片之模態分析，附件2是為本發明煞車蹄片各較佳實施例(含內緣板部有無加寬兩種型態)與習知煞車蹄片之應力分析。

由附件1所示本發明煞車蹄片各較佳實施例與習知煞車蹄片之應力比較分析中可知：本發明第一較佳實施例(含內緣板部有無加寬兩種型態)於共振頻率MODE 7頻率值分別為2.966737E+03、4.0795E+03；第二較佳實施例(內緣板部有無加寬兩種型態)於共振頻率MODE 7頻率值分別為3.116050E+03、3.8011E+03；第三較佳實施例於共振頻率MODE 7頻率值為4.291539E+03、4.8387E+03，皆高於習知煞車蹄片共振頻率MODE 7之頻率值(2.060614E+03)，足證本發明各較佳實施例的剛性及強度高於習知煞車蹄片。

再者，由附件2所示之本發明煞車蹄片各較佳實施例與習知煞車蹄片之應力比較分析中可知：本發明第一較佳實施例(含內緣板部有無加寬兩種型態)於A點位置(即凸輪抵接部位置)之應力增加9.33%及4.73%，於B點位置(即彈簧勾耳與內緣板部銜接位置)之應力減少10.89%及20.71%，於C點位置(即彈簧勾耳之穿孔位置)之應力減少12.71%及26.78%，於D點位置(即另一彈簧勾耳之穿孔位置)之應力增加0.44%及減少27.53%，於E點位置(即另一彈簧勾耳之穿孔位置)之應力減少7.66%及18.74%，於F點位置(即銷抵接部位置)之應力增加5.26%及6.23%，雖本發明內緣板部無加寬的第一較佳實施例於其D點位置(即另一彈簧勾耳之穿孔位置)之應力增加0.44%，但因應力增加幅度甚小，且蹄片本體大部分部位的應力皆為減少，故對煞車蹄片整體而言，該D點位置之應力增加不足以煞車蹄片產生明顯的影響。

本發明第二較佳實施例(含內緣板部有無加寬兩種型態)於A點位置(即凸輪抵接部位置)之應力減少2.0%及增加5.75%，於B點位置(即彈簧勾耳與內緣板部銜接位置)之應力減少37.48%及34.52%，於C點位置(即彈簧勾耳之穿孔位置)之應力減少37.18%及36.29%，於D點位置(即另一彈簧勾耳之穿孔位置)之應力減少35.30%及43.53%，於E點位置(即另一彈簧勾耳之穿孔位置)之應力減少35.05%及27.44%，於F點位置(即銷抵接部位置)之應力減少9.8%及增加3.54%。

本發明第三較佳實施例(含內緣板部有無加寬兩種型態)於A點位置(即凸輪抵接部位置)之應力增加14.12%及4.29%，於B點位置(即彈簧勾耳與內緣板部銜接位置)之應力減少23.60%及22.87%，於C點位置(即彈簧勾耳之穿孔位置)之應力減少19.69%及27.93%，於D點位置(即另一彈簧勾耳之穿孔位置)之應力減少12.67%及24.953%，於E點位置(即另一彈簧勾耳之穿孔位置)之應力減少22.82%及16.63%，於F點位置(即銷抵接部位置)之應力增加0.91%及11.49%。

由上可知，本發明之補強肋能有效將集中的應力分散至銷連接部與凸輪連接部處，進而有效改善煞車性能穩定性以及減少尖銳的煞車異音之情形。

以上所述，僅是揭示本發明之一較佳實施例，並非對本發明作任何形式上的限制，任何所屬技術領域中具有通常知識者在不脫離本發明所提出的技術特徵的範圍內，利用本發明所揭示技術內容所作出局部更動或修飾的等效實施例，均仍屬於本發明技術特徵的範圍內。

1．．．煞車蹄片

2．．．銷

3．．．凸輪

4．．．彈簧

10．．．蹄片本體

101．．．外緣板部

102．．．內緣板部

103．．．銜接板部

104．．．凹陷區間

11．．．銷連接部

12．．．凸輪連接部

13．．．彈簧勾耳

141．．．第一補強肋

141a．．．中心線

142．．．第二補強肋

142a．．．中心線

15a、15b、15c．．．交點

16a、16b、16c．．．交點

20．．．煞車蹄片

21．．．蹄片本體

22．．．銷連接部

23．．．凸輪連接部

30．．．銷

31．．．凸輪

L．．．銷與凸輪的中心連線

W、W1．．．寬度

P1、P2．．．中心

圖1是本發明機車鼓式煞車蹄片組之第一較佳實施例應用於輪轂之銷與凸輪連線兩側之平面示意圖。

圖2是本發明機車鼓式煞車蹄片組之第二較佳實施例應用於輪轂之銷與凸輪連線兩側之平面示意圖。

圖3是本發明機車鼓式煞車蹄片組之第三較佳實施例應用於輪轂之銷與凸輪連線兩側之平面示意圖。

圖4是圖1所示機車鼓式煞車蹄片組之一煞車蹄片的外觀示意圖。

圖5是圖1所示機車鼓式煞車蹄片組之一煞車蹄片切斷後呈現其蹄片本體斷面形狀的立體示意圖。

圖6是現有機車鼓式煞車蹄片組裝設於輪轂之銷與凸輪連線兩側之平面示意圖。

圖7是圖6所示現有機車鼓式煞車蹄片組中之一煞車蹄片的立體示意圖。

圖8是圖6所示現有機車鼓式煞車蹄片組中之一煞車蹄片切斷後呈現其蹄片本體斷面形狀的立體示意圖。