摩擦衬片的连接 【技术领域】
本发明涉及在车辆或其它装置的制动系统、离合机构或其它的机构中使用的支撑板(backing plates)与摩擦衬片的连接，在这些机构中摩擦衬片被连接到一支撑板、盘或制动闸瓦上。
为描述本发明，本说明书将主要针对将摩擦衬片连接到车辆的制动闸瓦的垫板上的情况，其中的车辆特别是载重车辆如公共汽车、卡车和拖车，由于它们的载重和行驶的地形条件等要求它们的摩擦衬片必须牢固地连接到制动闸瓦上，以避免制动故障和由此产生的严重后果。本发明还适用于其它车辆如小汽车、摩托车、火车、非公路设备(off-road equipment)、大型推土机设备、电梯和飞机等的制动系统及离合机构，还有其它的需要使用制动或离合机构的机械装置。
摩擦衬片和支撑板之间连接，如制动衬片和制动闸瓦内的垫板之间的连接，通常是使用铆钉，将衬片连接到支撑板上。在该连接地衬片侧的铆钉的头部容纳在凹入的孔内，并固定该连接，直到摩擦衬片磨损到一定程度，铆钉的头部及相应的制动表面如制动闸轮或制动盘的表面彼此靠得很近，以致于需要更换该摩擦衬片为至。这样的连接的一个常见的问题是，在铆钉的凹槽聚集有细沙，这导致衬片和相应的制动表面之间的摩擦将擦伤制动表面或产生制动表面的其它的损伤，因而需要不断地维护，修复制动闸轮或盘上的损伤。另外，为了将衬片牢固地连接到支撑板(垫板)上，需要经常使用专门的设备并且需要相当大数量的铆钉，在制造和维护制动器、离合器或相当的部件的过程中，既增加了部件的花费又增加了劳动力的投入。
另一种已知的连接方法是使用热的或冷的粘结剂将衬片直接粘结到支撑板上，而不需要使用铆钉，由于粘结技术的先进，在很多情况下可以保证可靠的连接。然而，在一些载重量很大的应用中，用于卡车、拖车，特别是公共汽车的其安全性是特别重要因素的制动系统中，摩擦衬片(制动衬片)从支撑板(制动垫)脱离是很敏感的问题，虽然由这样的脱离所导致的刹车失灵很少，但是一些卡车或公共汽车司机在某些关键性的运输中使用粘结的制动衬片还是有些担心。粘结制动系统的故障的主要原因在于制动衬片磨损，磨损使其变薄，而在过度的制动操作中产生的热会更快地传递给衬片和支撑板之间的接合面，由此热的或冷的粘结剂会受到负面作用，以致于其粘结作用会失效，衬片从支撑板上分离。
过去曾提出过提供一种摩擦衬片和支撑板之间的连接，其中衬片由一个或多个夹紧部件将其夹持到支撑板上，该夹紧部件被连接到支撑板上并以一定方式与衬片内的一个或多个相应的槽相配合，以防止衬片从支撑板上脱离。
在题目为“离合或制动机构的改进”的澳大利亚专利说明书no.149358中公开了一种上述类型的连接，该项专利被授予HansRangvald Amundsen(下面称作Amundsen专利)。然而，在该项专利中使用了完全地延伸穿过支撑板的固定部件，衬片内的相应的槽也是如此，这样的结构使衬片有可能横向地移动，在某些情况下甚至从支撑板上滑脱。
因此，本发明的一个目的是提供一种摩擦衬片和支撑板之间的连接，该连接可以排除，或至少可减少现有技术中铆接、粘结或键槽连接中所存在的上述问题，特别是对于后者，避免或减少衬片和支撑板之间的较大程度的相对的横向移动的可能性。
【发明内容】
本发明提供了一种摩擦衬片材料和一支撑板之间的连接，其中衬片由多个固定部件连接到支撑板上，这些固定部件被连接到支撑板并与衬片内的多个相应的凹槽相配合，以此方式防止该衬片从支撑板上脱离，所述凹槽形成在面对所述支撑板的衬片的表面内，其底端距该衬片的另一表面一定距离，其特征为，至少一个凹槽的侧壁完全包围其相应的固定部件，并与其相应的固定部件相接合，和/或至少两个凹槽从该衬片的相对的端部延伸，并部分地穿过衬片，使这些凹槽的内端形成支撑面，其相对应的固定部件与该支撑面相接合，由此，在任一种情形下都不会出现衬片和支撑板之间在任何方向上的相对移动，或者只有有限的相对移动。
最好，将固定部件的某些周边设计成楔形，与其相应的凹槽的周边也具有相同的形状，由此产生一更大的接触横断面面积，与常规的紧固方法相比，可以产生更好的衬片夹持效果，而且由于固定部件材料和摩擦衬片材料的热膨胀系数不同，该连接所处的温度越高，则固定部件和摩擦衬片之间的夹紧程度越高，摩擦衬片就越牢固地连接在支撑板上。
在本发明的一个实施例中，至少一些固定部件是细长的，并容纳在同样细长的凹槽内，这些固定部件中的至少一个及其相应的凹槽从其一端和在该端的开口仅延伸跨过支撑板和摩擦衬片之间的接合面的一部分，并且至少这些固定部件中的另一个及其相应的凹槽从其另一端和在该端的开口也是仅延伸过该接合面一部分。
在另一实施例中，至少一个固定部件具有合适的形状，被容纳在一完全陷入在摩擦衬片材料内的凹槽内。
最好固定部件用螺钉、螺栓或铆钉连接到支撑板上，在衬片在支撑板上定位之后，这些螺钉、螺栓或铆钉穿过支撑板上的孔，进入到固定部件内。
在本发明的再一个实施例中，连接可以由螺钉、螺栓或铆钉与粘结或胶结的组合来实现。
在本发明的又一个实施例中，在模制衬片时，可以将固定部件模制在衬片材料内。
在衬片和支撑板之间还可以提供粘结剂以增强衬片和支撑板之间的连接。
可以想到，本发明可以采用具有至少一个凹槽的摩擦衬片和一个固定部件的组合，以实现以上所限定的连接。
附图简介
下面将参照附图描述本发明的两个最佳实施例及其几种变化形式，附图包括：
图1是本发明的第一个实施例的制动闸瓦从其底部看的一个局部分解透视图。
图2是在图1所示的最佳实施例中使用的固定部件(keyingelement)的俯视图。
图3是图2所示的固定部件的端部侧视图。
图4是图2所示的固定部件的顶部透视图。
图5是图2所示的固定部件的底部透视图。
图6是在本发明的第二个实施例中使用的固定部件的横断面视图。
图7是图6所示的固定部件的平面图，和
图8是衬片的横断面视图，该衬片具有容纳在其内的凹槽内的图6和7所示的固定部件。
最佳实施例
本发明的这些最佳实施例涉及的是车辆的制动闸瓦，该闸瓦具有弧形的结构，以便与圆柱形的闸轮的内部制动表面相配合。
在以10表示的制动闸瓦的第一个最佳实施例中，该制动闸瓦10包括一弧形的细长的制动垫11，在此情形下，一对弧形的衬片部件12与其相接触。在制动垫11的径向内侧有一对闸瓦辐板14，沿其长度延伸并超过制动垫的端部，彼此之间平行地间隔开，在每一端还具有一通孔15，用于与制动操纵系统相连，这是车辆制动系统中普遍采用的。上述的制动闸瓦是普通类型的，其中的制动衬片部件或是铆接或是粘结到制动垫上，如上所述。
在本发明的第一个最佳实施例中，省去了使用多个铆钉将各制动衬片部件12直接地连接到制动闸瓦上，而代之以细长的固定部件16，该固定部件16由锻压、冲压、滚压成形，或由平的金属板制成。在此实施例中，为每一个衬片部件提供六个这样的部件(在其每一侧各三个)，并且与需要两个螺栓的Amundsen专利不同，用一个自攻丝螺钉17来紧固每一个固定部件。而且，与Amundsen专利不同，固定部件仅延伸通过制动垫的宽度的一部分并固定在相应的槽18内，所形成的该槽18通过各衬片部件的内侧的相应部分。在此最佳实施例中，固定部件16具有楔形结构，朝向制动垫11向内逐渐变窄，槽18具有与其相配的形状，在实际使用过程中可以防止衬片部件与制动垫相脱离。安装有固定部件的衬片部件被安置在制动垫上，而后，插入自攻丝螺钉17通过制动垫11内的孔19，与固定部件内的相应的孔20螺纹啮合，孔20可以由冲压方法得到或由其它的方法制成，用于容纳适当的自攻丝螺钉。另一种情况是，孔20可以是形成在固定部件内的螺纹孔，而自攻丝螺钉由螺栓来替换。在此最佳实施例中，固定部件是楔形的，其周边16a一般是以45°角倾斜，与其相配合的凹槽的周边具有与其相对应的倾斜度，其结果是能够产生出更大的接触横断面面积，与常规的紧固方法相比，具有更好的衬片保持力，而且由于固定部件的金属材料与制动衬片部件的材料的膨胀系数不同，制动系统所处的工作温度越高，则固定部件和衬片部件之间的夹紧力就越大，衬片部件连接在制动闸瓦上就越紧。Amundsen专利中的T形固定部件是不可能产生这样的效果的，而且Amundsen专利的衬片内的限定T形槽的相对较薄的凸缘在压力的作用下很容易损坏。此最佳实施例中的制动垫11可以是具有两个横向间隔开的孔19的常规的制动垫，在常规操作中这两个孔用来容纳铆钉，但是当我们利用本发明对现有的制动系统进行试验时发现，仅需要一个紧固螺钉17，因此，不需要另外的孔。当制造适用于本发明的制动垫时，可取消另外的孔19。
计算表明，本发明的固定部件16和槽18之间的接合表面的面积要大大地高于在通常的衬片连接中使用常规数量的铆钉连接衬片部件所提供的接合表面的面积。固定部件及其紧固件如自攻丝螺钉17或螺栓的最佳数量最终要由用途、摩擦衬片的物理性能及紧固件的剪切强度来决定。
本发明可以防止衬片部件的横向移动，因为本发明所采用的槽从一端到另一端仅穿过各衬片部件的内侧的局部，而且固定部件从两面插入，由此，不仅可以防止衬片部件的沿制动垫的长度方向移动，而且可以防止衬片部件从制动垫的横向移动。
另外，衬片部件12和制动垫之间的连接可以由在衬片部件和制动垫之间的接合表面上涂覆一种粘结剂(热的或冷的粘结剂)来加强。
在本发明的此实施例中，固定部件16的端部被制成半圆形，以与相应的槽18的半圆形的内端面相匹配，该槽18可以由楔形圆铣削刀具来制得，这是加工楔形槽18的最简便的方法。另外，固定部件和相应的槽的内端可以是与其外端一样被制成方形的。坚硬的固定部件可以由高拉伸强度的黄铜制成，而在本发明的另一实施例中，固定部件的长度的大部分可以由以更简便的方式从挤压成形的部件上截得，以形成一细长的矩形固定部件，如果需要其具有半圆形的端部，则可以由单独模制的塑性件来提供。
固定部件16和相应的槽18从制动闸瓦的两端横向延伸的长度在制动闸瓦的两侧可以变化，以使在一端的固定部件和相应的槽可以与在另一端的相邻固定部件和相应的槽相交迭，进而增强防止衬片沿制动垫的长度分离的能力。
如图6、7和8所示，在本发明的第二个实施例中，固定部件是圆的按钮形的键21，该键21由钢或合金如黄铜冲压而成，利用冲床可以将该按钮形的键加工成如图6所示的凹形，其凹度可以根据实际的应用情况来决定。
按钮形键21被插入位于衬片材料23内的凹槽22内，如图8所示，具有向内和向外逐渐变窄的结构，使按钮形键在凹槽内被压平，由于其原始的凹度，使其最内端向外张开，进而使该按钮形键在凹槽内牢固地夹紧。可以在按钮形键21上提供花键或滚花或环状面，以增加其夹紧在凹槽内的摩擦材料上的能力。
按钮形键的直径和厚度可以根据实际应用情况来改变，同样可以改变制成这些按钮形键的原料金属，除了采用冲床加工之外，还可以用切削加工或模制的方法将按钮形键制成所需的形状。
在按钮形键被压入凹槽内之前或之后，可以在其上钻孔、冲孔或采用其它的方法在其上加工孔，用来容纳自攻丝螺钉(未示出)，以便通过制动垫上的孔将其连接到一制动垫上。该连接也可以由钻螺纹孔以容纳螺栓或抗焊牢双头螺栓或专用的开口或樱桃型铆钉来实现。可以在冲压，切削加工或模制该按钮形键的过程中，加工上述孔。
按钮形键或固定部件可以是其它形状的，如方形，矩形，六边形的或其它的多边形状，最好是有凸边的，或带有键槽的，以增加它们在摩擦材料上的夹紧力。
除了将按钮形键安装入或楔入其各自的凹槽内之外，可以将它们粘结或胶合在其各自的位置上，或采用螺钉、螺栓或铆钉与粘结或胶合相结合的方式将按钮形键安装就位。在另一实施例中，在模制衬片时，可以将该按钮形键模制在摩擦衬片内。
上述实施例中的按钮形键或固定部件可以由钢材、合金材料、塑料或其它的适合的组合材料制成。