阅读说明：本技术 一种带有碳纤维复合材料滑块浮动结构的制动闸片 (Brake pad with carbon fiber composite slider floating structure ) 是由 刘英凯 孟凡爱 蒋志文 刘建刚 范亚峰 陈磊 周洋 郝文龙 王炳杰 成照楠 于 2020-12-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种带有碳纤维复合材料滑块浮动结构的制动闸片,属列车制动技术领域。所述列车制动闸片包括：钢背,摩擦块,卡簧,碳纤维复合材料滑块。所述钢背的一面设有放置碳纤维复合材料滑块的带孔半球凸台,钢背的另一面设置燕尾接口和放置卡簧的沉孔；所述摩擦块置于碳纤维复合材料滑块的一面；摩擦块安装固定的一端穿过碳纤维复合材料滑块中孔和钢背半球凸台,然后经过卡簧连接在钢背另一面。本发明通过使用碳纤维复合材料滑块作为浮动结构元件,避免了传统碟簧作为浮动结构元件在使用过程中容易变形失效的问题,同时优化了闸片整体的浮动性能,保证了闸片在使用过程中的安全性和摩擦性能的稳定性。(The invention relates to a brake pad with a carbon fiber composite material slider floating structure, belonging to the technical field of train braking. The train brake pad includes: the steel backing, the clutch blocks, the jump ring, carbon-fibre composite slider. One side of the steel back is provided with a hemispherical boss with holes for placing the carbon fiber composite material slide block, and the other side of the steel back is provided with a dovetail joint and a counter bore for placing a clamp spring; the friction block is arranged on one surface of the carbon fiber composite material sliding block; one end of the friction block, which is fixedly arranged, penetrates through the middle hole of the carbon fiber composite material sliding block and the steel back semi-sphere boss and is then connected to the other side of the steel back through the snap spring. According to the invention, the carbon fiber composite material sliding block is used as the floating structural element, so that the problem that the traditional disc spring is easy to deform and lose efficacy when being used as the floating structural element is avoided, the overall floating performance of the brake pad is optimized, and the safety and the stability of the friction performance of the brake pad in the use process are ensured.)

一种带有碳纤维复合材料滑块浮动结构的制动闸片

技术领域

本发明涉及一种带有碳纤维复合材料滑块浮动结构的制动闸片，属于列车制动闸片技术领域。

背景技术

制动闸片是高速列车制动单元中重要的部件，列车制动的原理为通过制动盘与制动闸片的相互摩擦，将列车在行驶过程中的动能转化为热能散发出去，使列车停止运动。

随着近年来复兴号高速列车的投入使用，列车提速对制动系统尤其是制动闸片的各方面性能要求越来越高。

在列车制动过程中，闸片和制动盘摩擦面存在持续垂直压力、切向摩擦力和突然冲击力等。在强烈的摩擦力作用下，摩擦表面温度急剧上升，形成温度梯度而产生应力，因此，高速列车的闸片面临极为苛刻的使用条件，可能由于多种因素造成失效。

目前市场上应用较多的以碟簧作为浮动元件的闸片，碟簧与钢背和摩擦块的接触均为线接触，本身就存存较大的应力集中和受力不均，容易导致摩擦块偏磨，同时在经历反复的制动高温低温热疲劳和热冲击应力作用后，碟簧极易出现永久变形，进而使闸片失去部分浮动性能，影响闸片的摩擦性能，此外，还有可能出现更为严重的碟簧变形过大导致闸片的连接卡簧出现松动的情况，这种现象会严重增加摩擦块脱落的风险，进而影响列车的安全运行。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是：现有传统碟簧与摩擦块接触面积小，受力不均衡，容易偏磨，容易发生高温变形失效的，进而影响闸片浮动性和摩擦制动性能，甚至列车运行的安全性。

为此，本发明专利提供一种带有碳纤维复合材料滑块浮动结构的制动闸片，碳纤维复合材料滑块具有耐高温，耐热疲劳，抗氧化，抗高温冲击，抗热震性，高温强度高，浮动效果好，具有一定的自润滑性等优点，能够有效地解决上述技术难题。

本发明具体技术方案为：

本发明一种带有碳纤维复合材料滑块浮动结构的制动闸片，包括钢背、摩擦块、卡簧；所述钢背一侧上设有若干摩擦块，钢背另一侧设有一体成型的燕尾型接口；摩擦块通过卡簧和钢背连接到一起；所述钢背一侧设置有钢背半球凸台，另一侧设置有卡簧安装沉孔及燕尾接口；

所述摩擦块和钢背之间设置有碳纤维复合材料滑块，其为浮动结构元件，所述碳纤维复合材料滑块其中央的开孔能够穿过相对应的安装部的上部。

所述摩擦块由摩擦部和安装部构成，安装部形状为适于安装在钢背上，安装部穿过碳纤维复合材料滑块中孔和钢背半球凸台，然后经过卡簧连接在钢背卡簧安装沉孔处。

所述钢背上的摩擦块整体布局为互相阻拌防转结构。

所述摩擦块主视形状为多边形及圆弧拼接结构。

所述摩擦块主视形状为正六边形的一半与半圆形的组合。

所述碳纤维复合材料滑块整体形状为圆环状柱体，柱体两侧均加工出凹球面，其中一侧凹球面与摩擦块安装部凸台形成球副接触，另一侧凹球面与钢背半球凸台形成球副接触。

所述碳纤维复合材料滑块为一种碳纤维强化的复合材料。

所述摩擦块安装部包括安装部平板、安装部凸台、安装柱、安装部卡簧槽四部分。

所述摩擦块在钢背上的分布为扇形对称分布，摩擦块之间通过摩擦块之间的相互阻拌来防止其过度转动。

本发明与现有技术相比具有的突出的技术效果为：

1、本发明专利提供的带有碳纤维复合材料滑块浮动结构的制动闸片,碳纤维复合材料滑块与钢背及摩擦块的接触方式均为球面接触，使得摩擦块与钢背之间的连接有了较好的自动调整能力，摩擦块自身能够根据不同摩擦工况进行摩擦状态的自适应调整，避免了闸片闸片偏磨，同时摩擦块、碳纤维复合材料滑块、钢背和卡簧的传力更加稳定。

2、本发明专利提供的带有碳纤维复合材料滑块浮动结构的制动闸片,碳纤维复合材料滑块为碳纤维增强复合材料，能够耐高温，耐热疲劳，抗氧化，抗高温冲击，抗热震性，高温强度高，浮动效果好，具有一定的自润滑性等优点，使制动闸片在反复制动过程中更加安全可靠。

3、本发明专利提供的带有碳纤维复合材料滑块浮动结构的制动闸片,摩擦块形状为多边形及圆弧拼接结构，有利于散热排屑，使摩擦性能更稳定。

4.本发明专利提供的带有碳纤维复合材料滑块浮动结构的制动闸片。设计布局大间隙的摩擦块，便于排出摩擦屑，便于散热。降低碎屑等淤积在摩擦块之间造成制动能力降低、损伤制动盘的风险。

5、本发明专利提供的带有碳纤维复合材料滑块浮动结构的制动闸片采用碳纤维复合材料滑块，能够在制动过程中自动调整最优的摩擦面，避免偏磨,保证制动效果。

附图说明

图1是本发明中制动闸片摩擦块布局及自阻拌效果的示意图；

图2是本发明中制动闸片摩擦块、碳纤维复合材料滑块、钢背、卡簧的安装分解示意图；

图3是碳纤维复合材料滑块的示意图；

图4是摩擦块的示意图；

图5是本发明中摩擦块、碳纤维复合材料滑块、钢背及卡簧位置及连接关系剖面示意图；

图中各部件标号说明：

1.钢背；2.摩擦块；3.卡簧；4.碳纤维复合材料滑块；5.摩擦块安装部；6.碳纤维复合材料滑块中孔；7.钢背半球凸台；8.钢背一侧沉孔；9.摩擦块安装部平板；10.摩擦块摩擦部；11.摩擦块安装部凸台；12.摩擦块安装部安装柱；13.摩擦块安装部卡簧槽；14.燕尾接口。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

参见附图1-5。

本发明一种带有碳纤维复合材料滑块浮动结构的制动闸片，包括钢背1、摩擦块2、卡簧3；所述钢背1一侧上设有若干摩擦块2，钢背另一侧设有一体成型的燕尾型接口14；摩擦块2通过卡簧3和钢背1连接到一起；所述钢背1一侧设置有钢背半球凸台7，另一侧设置有卡簧安装沉孔8及燕尾接口14；

所述摩擦块2和钢背1之间设置有碳纤维复合材料滑块4，其为浮动结构元件，所述碳纤维复合材料滑块4其中央的开孔能够穿过相对应的安装部5的上部。

所述摩擦块2由摩擦部10和安装部5构成，安装部5形状为适于安装在钢背1上，安装部5穿过碳纤维复合材料滑块中孔6和钢背半球凸台7，然后经过卡簧3连接在钢背卡簧安装沉孔8处。

所述钢背1上的摩擦块2整体布局为互相阻拌防转结构。

所述摩擦块2主视形状为多边形及圆弧拼接结构。

所述摩擦块2主视形状为正六边形的一半与半圆形的组合。

所述碳纤维复合材料滑块4整体形状为圆环状柱体，柱体两侧均加工出凹球面，其中一侧凹球面与摩擦块安装部凸台11形成球副接触，另一侧凹球面与钢背半球凸台7形成球副接触。

所述碳纤维复合材料滑块4为一种碳纤维强化的复合材料。

所述摩擦块安装部5包括安装部平板9、安装部凸台11、安装柱12、安装部卡簧槽13四部分。

所述摩擦块2在钢背1上的分布为扇形对称分布，摩擦块之间通过摩擦块之间的相互阻拌来防止其过度转动。

如图1和2所示的带有碳纤维复合材料滑块浮动结构的制动闸片的一种具体实施方式，包括钢背1，钢背一侧成型有半球凸台7，另一侧设置定位沉孔8；摩擦块2通过卡簧3安装在所述闸片钢背上；摩擦块与钢背之间设置有起弹性浮动作用的碳纤维复合材料滑块4，碳纤维复合材料滑块4为圆环形碳纤维强化复合材料，中间设置通孔，便于摩擦块安装端穿过，碳纤维复合材料滑块一面与摩擦块球面接触，另一面与钢背球面接触。

所述摩擦块2包括一侧的摩擦部10和安装部9。摩擦部10横截面为多边形及圆弧拼接结构；安装部包括位于中间的圆柱形或半球形凸台11，其作用为与碳纤维复合材料滑块相配合定位，防止摩擦块在制动受力过程中过度偏转，凸台中间为卡簧安装柱12，其作用为穿过钢背安装定位孔，再通过卡簧将摩擦块与钢背连接到一块；安装槽13作用为安装卡簧。

所述碳纤维复合材料滑块4为圆环形碳纤维强化复合材料，中间设置通孔，碳纤维复合材料滑块的厚度应大于钢背凸台高11度，起串联摩擦块与钢背作用，同时在制动受力过程中产生浮动效果，防止摩擦块偏磨，使闸片摩擦性能更稳定。

当制动系统工作时，制动压力作用在闸片钢背1上，通过碳纤维复合材料滑块4传递到摩擦块2上，从而使摩擦块2平稳贴合制动盘实施制动。由于碳纤维复合材料滑块的一面与摩擦块2的安装部球面紧密贴合，一面与钢背球面贴合，都产形成了面接触，相对于现有技术的线接触，接触面积较大，使受力更加平稳，消除了传统碟簧结构由于磨损造成的摩擦块2与碟簧的卡滞并失去浮动现象。同时碳纤维复合材料优异的综合性能使其具有耐高温，耐热疲劳，抗氧化，抗高温冲击，抗热震性，高温强度高，浮动效果好，具有一定的自润滑性等热点，避免了传统碟簧在使用过程中容易变形失效的风险，消除了影响闸片制动安全性和降低闸片摩擦性能的隐患。

碳纤维复合材料滑块也可以为其他具有类似性能的结构件。卡簧也可以为其他能够起到弹性作用的弹性件。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明专利创造的保护范围之中。