制动衬块及制动颗粒捕集喷嘴的制作方法

本公开的为无污染制动系统，所述制动系统旨在用于包括有待制动的旋转元件的机器中，例如道路车辆或轨道车辆，或包括旋转元件的结构中，例如风力涡轮机。在此类制动系统中，在摩擦制动期间，由于制动衬块相对于旋转元件的磨耗而产生并排放颗粒和粉尘。该旋转元件例如为车辆的车轮或由旋转元件驱动的盘。已知当这些颗粒散布到周围环境中时，对人类健康和环境有害。此外，机动车电力驱动系统的兴起强化了处理由摩擦制动系统磨耗产生的颗粒和粉尘的需求。因此，需要在这些颗粒和粉尘释放到周围环境中之前将其捕集。更具体地，本公开涉及一种制动衬块以及包括该衬块的制动系统。

背景技术：

1、在制动系统中，已知示例10示于图1中，通常做法是使用制动衬块1通过接触来减慢旋转元件11的旋转。如上文所述，该摩擦作用产生大量颗粒。

2、专利文件fr3087238，示于图2，描述了一种衬块1，其具有颗粒抽吸槽4，该槽具有位于衬片一侧的径向入口42（图2，上部），以便比仅在摩擦表面21上开口的凹槽更有效地收集颗粒。另一解决方案（图2，下部）在于将入口42构造成孔。该方案的优点在于，在衬块的整个磨损寿命期间保持一致的负压水平和流量。相比之下，当入口42为槽时，随着摩擦衬片21磨损，其进气面积减小。形成空气入口的孔的尺寸被设计成确保足够的负压水平和流量。

3、在运行期间，特别是当开口被构造成孔时，入口42可能被诸如小石块或泥浆等异物部分或完全堵塞。这可能使系统无法运行或降低其效率：需要增大抽吸功率以捕集相同量的颗粒。

4、因此，本公开旨在至少部分地克服上述现有技术的缺点。

5、特别地，本公开的一个目的是提出一种制动衬块，其确保在整个使用寿命期间维持抽吸效率。

技术实现思路

1、上述目的尤其通过一种制动衬块实现，所述制动衬块包括背板和支撑在背板上的衬片，所述衬片包括适于与转子接触的摩擦表面以及在摩擦表面上开口的制动颗粒收集槽，该收集槽与以下部分流体连通：管道，其在远离摩擦表面处通向入口，该管道在其延伸范围的主要部分上具有第一直径；以及抽吸孔，其适于连接至真空源；所述衬块包括阻挡装置，所述阻挡装置被构造成防止尺寸大于限值的主体经由入口进入管道，所述限值小于或等于第一直径的90%。

2、根据本公开的方案由此能够以特别有效的方式提供除入口单纯几何形状之外的防护。实际上，发明人已经发现，尽管尺寸与入口的尺寸大致相等的异物会被入口阻挡，但尺寸略小于入口尺寸的主体可能是最成问题的。尺寸明显小于入口尺寸的主体不会造成堵塞问题：它将被抽吸入并与所收集的颗粒一起经由槽输送至系统的出口或至制动系统下游的处理装置，例如过滤器，而不会干扰系统的运行。然而，实验表明，尺寸略小于第一直径的主体（其尺寸大于管道尺寸的90%）由于楔入或类似现象而有很高的概率卡在入口中或管道中，并完全或部分地阻断气流，从而降低收集过程的效率：如果抽吸入口被堵塞，则必须增大抽吸功率以保持目标负压和足够的收集速率。此外，此类主体侵入系统也可能损坏其部件（管道、过滤器等）。因此，所提出的方案提高了颗粒收集系统的可靠性。

3、所涉及的主体可为任何形状，尽管在附图中为说明和清楚起见将其描绘为球形。因此，术语“尺寸”、“量度”和“直径”应理解为指主体的最大尺寸，而与其形状无关。

4、根据本公开的衬块例如可用于道路车辆（轿车、公共汽车、重型车辆等）或轨道车辆（火车、有轨电车、地铁等），以及用于基于转子的固定式机器，例如风力涡轮机或工业机器。

5、根据一些示例，此类方案可实施于包括两个衬块的制动系统中，所述两个衬块彼此相对地定位，分别位于转子的两侧，使得每个衬块与转子接触（制动盘）。每个衬块可包括摩擦表面，至少一个收集槽可形成于该摩擦表面中，所述摩擦表面被构造成与转子接触。

6、衬块可定位为使得衬片的摩擦表面包括至少一个基本垂直于转子旋转轴线的平坦部分，可抵靠该平坦部分进行接触。

7、在其他示例中，衬块及其衬片可以不同方式布置，以可用于鼓式制动系统：衬片的摩擦表面则为圆柱形，并径向抵靠鼓的内表面。

8、衬片由摩擦材料形成，所述摩擦材料可包括通常称为“ferodo”的材料。摩擦材料可选自包括有机材料、金属材料、半金属材料或陶瓷材料的组。

9、尽管此类衬块通常成对使用，但说明书的其余部分将聚焦于单个衬块。可以使用两个根据本公开的相同衬块，或者可以在包括两个或更多个衬块的制动系统中使用至少一个根据本公开的衬块。

10、管道可在其延伸范围的大部分上具有第一直径的横截面，意味着其长度的50%以上具有恒定直径，并且优选地其长度的80%以上具有恒定直径。可以理解，如果管道的横截面不是圆形，则管道可具有对于通过（或不通过）泥浆或石块而言同样关键的“第一尺寸”。例如，如果横截面为矩形，则“第一尺寸”为矩形的两个较长边之间的距离。在横截面为椭圆形的管道的情况下，第一尺寸为椭圆形横截面的短轴长度。在其他示例中，管道41可为多边形或长圆形。总体而言，根据管道41横截面的形状，“第一直径”可对应于管道41的内切圆、等效横截面或等效水力直径。

11、因此，即使当管道不具有圆形横截面时，本公开仍使用术语“第一直径”作为方便的简称。

12、以下段落中阐述的特征可任选地实施，彼此独立或彼此组合：

13、根据一些示例，所述限值小于或等于第一直径的70%。由此，（至少）所有尺寸大于管道主要部分直径的70%的主体均被阻挡。

14、根据一些示例，所述限值小于或等于第一直径的32%，并且优选地小于或等于第一直径的16%。

15、根据一些示例，第一直径在1 mm与6 mm之间，第一直径优选约为4 mm。

16、根据一些示例，阻挡装置附接至衬片，或者为与衬片或与背板一体形成的部件。

17、根据一些示例，阻挡装置包括阻挡元件，所述阻挡元件面向入口定位，并与入口相距等于所述限值的距离。

18、根据一些示例，阻挡元件与背板一体形成，并且优选地，阻挡元件为背板的u形延伸部。阻挡元件的这种形状除其他优点外，还能够限制泥浆在入口处的积聚，因为干结的泥浆可能阻止或妨碍抽吸。

19、根据一些示例，阻挡装置包括围绕入口布置的格栅。

20、根据一些示例，所述格栅可为圆顶形。该形状的优点在于对空气抽吸的阻碍最小，从而获得槽内令人满意的气流速率。替代地，格栅可为平的，或具有能够覆盖入口的任何其他形状。

21、根据一些示例，所述格栅与具有贯通通道且装配到管道中的嵌件一体形成。该通道的功能在于在管道（或者直接为槽）与衬片外部之间提供流体连接。这种基于嵌件的方案使得能够将根据本公开的阻挡装置改造应用于原本没有此类阻挡装置的现有衬块。

22、根据一些示例，入口贯穿衬块的外表面开口，所述格栅装配到该外表面上以便覆盖入口。优选地，格栅焊接至外表面。

23、外表面可为背板或衬片的表面，或者可横跨衬块的衬片和背板两者延伸。外表面可为背板的与接收衬片的安装表面相对的一侧的表面。管道随后可穿过衬片和背板两者。根据一些示例，外表面可为侧表面，例如衬片和/或背板的横向侧面或径向（内侧或外侧）表面。

24、根据一些示例，入口具有第二直径，所述第二直径小于管道的第一直径，特别是小至少10%，所述入口构成阻挡装置的全部或部分。为与上文提及的第一直径的定义保持一致，术语“第二直径”可用作简称，指代入口的非圆形横截面的关键尺寸。

25、根据一些示例，管道除限定第一直径的主要部分外，还包括横截面减小的部分，优选为锥形，其从主要部分延伸至入口。可通过用锥形钻头钻孔并在钻头头部完全穿出材料之前停止钻头的行进来获得这种具有第一直径和第二直径的管道。根据一些示例，可在嵌件上提供这种第二直径，所述嵌件可具有钻孔通道并被插入管道中。该解决方案能够使得阻挡装置方案被应用于现有衬块。

26、根据另一方面，本公开涉及一种制动颗粒捕集喷嘴，其包括：收集槽，其被构造成面向制动转子定位；管道，其与收集槽流体连通并包括入口，所述管道在其延伸范围的主要部分上具有第一直径；以及抽吸孔，其被构造成连接至真空源；所述喷嘴包括阻挡装置，所述阻挡装置被构造成防止尺寸大于限值的主体经由入口进入管道，所述限值小于或等于第一直径的90%。

27、根据一些示例，所述限值小于或等于第一直径的70%。

28、根据一些示例，所述限值小于或等于第一直径的32%，并且优选地小于或等于第一直径的16%。

29、根据一些示例，第一直径在1 mm与6 mm之间，第一直径优选约为4 mm。

30、根据一些示例，阻挡装置包括阻挡元件，所述阻挡元件面向入口定位，并与入口相距等于所述限值的距离。

31、根据一些示例，阻挡装置包括围绕入口布置的格栅。

32、根据一些示例，所述格栅与具有贯通通道且装配到管道中的嵌件一体形成。

33、根据一些示例，入口具有第二直径，所述第二直径小于管道的第一直径，特别是小至少10%，所述入口构成阻挡装置的全部或部分。

34、根据一些示例，管道除限定第一直径的主要部分外，还包括横截面减小的部分，优选为锥形，其从主要部分延伸至入口。

35、根据另一方面，本公开涉及一种制动系统，其包括转子以及：如上所述的一对制动衬块和/或一个或多个如上所述的颗粒捕集喷嘴；所述制动系统还包括真空源，所述真空源与每个制动衬块和/或每个捕集喷嘴的槽的抽吸孔流体连通。

36、本发明还用于提供其他技术优势。特别地，所提出的解决方案易于实施，可能地在现有制动衬块或现有制动系统上实施，成本效益高，并且其形状和体积适应于制动系统的高度受限环境。此外，限制大尺寸异物进入气动回路有助于防止对位于气动回路中的过滤器的潜在冲击，从而减小过滤器上的机械应力；因此可以选择较不坚固的过滤器，或由更具柔性或更廉价的材料制成的过滤器。