具有耐磨金屬泡沫制動襯墊的摩擦制動組件的制作方法
【專利說明】具有耐磨金屬泡沬制動襯塾的摩擦制動組件
[0001]發明背景
1.
技術領域
[0002]本公開一般涉及一種摩擦制動系統，并且更詳細而言，涉及一種用于摩擦制動組件的制動襯墊。
[0003]2.背景信息
[0004]用于電梯的典型線性制動系統包括多個制動啟動系統和多個電梯制動組件。制動啟動系統附接到電梯轎廂，所述電梯轎廂沿著至少一個電梯轎廂導軌而在井道內垂直移動。每個電梯制動組件可以包括貼附到金屬楔形制動蹄片的固體金屬制動襯墊。制動襯墊的摩擦表面可以嚙合于導軌的各別相反摩擦表面，從而在緊急和/或超速情況下減慢或停止電梯轎廂和導軌之間的相對垂直移動。術語“超速”在本文中用來描述相對垂直移動的速度大于(例如)電梯額定速度125%的情況。
[0005]摩擦表面之間的嚙合可能使制動襯墊和導軌經受相對高的溫度。這些高溫可能導致制動襯墊與導軌熔接在一起(例如，焊接到導軌)，這可能顯著增加每次使用之后重置線性制動系統所需的成本和時間。高溫以及制動襯墊磨損也可能降低這類固體金屬制動襯墊的摩擦系數，這又可能顯著增大電梯轎廂制動距離。
[0006]發明概述
[0007]根據本發明的方面，提供一種制動組件，其包括貼附到基底(例如像制動蹄片或承板)的制動襯墊。所述制動襯墊從所述基底延伸而形成制動襯墊摩擦表面，并且包括耐磨多孔金屬泡沫。
[0008]根據本發明的另一方面，提供一種用于制造制動組件的方法。所述方法包括利用制動襯墊材料來涂覆(例如冷噴涂)基底，例如像制動蹄片或承板。制動襯墊材料可以包括金屬和發泡劑。將所述涂覆的基底加熱到一定溫度，所述溫度會活化所述發泡劑并且使所述制動襯墊材料轉變成耐磨多孔金屬泡沫。隨后將所述涂覆有金屬泡沫的基底冷卻到(例如)周圍溫度。
[0009]替代地，或者除本發明的這個或其它方面之外，所述制動襯墊材料也可以包括金屬或陶瓷粉末或顆粒中的一種或多種。舉例來說，所述制動襯墊材料可以包括(i) 一種或多種金屬粉末(如鎳鉻和/或鎳鋁)以及(ii) 一種或多種硬化陶瓷顆粒(如碳化鉻、碳化鈷、碳化硅和/或碳化鎢)。所述金屬粉末可以在加熱過程中一起形成合金并且與所述陶瓷顆粒結合。
[0010]替代地，或者除本發明的這個或其它方面之外，所述金屬泡沫可以是開孔金屬泡沫或閉孔金屬泡沫。所述金屬泡沫可以配置有大體上均一的氣孔幾何形狀和/或氣孔尺寸。或者，所述金屬泡沫可以配置有非均一的氣孔幾何形狀和/或氣孔尺寸。
[0011]替代地，或者除本發明的這個或其它方面之外，所述金屬泡沫可以配置有工程晶格(例如，支架)結構。
[0012]替代地，或者除本發明的這個或其它方面之外，所述金屬泡沫可以具有大于約I比19(1:19)的金屬泡沫氣孔占金屬泡沫材料體積氣孔率。舉例來說，所述體積氣孔率可以介于約3比17(3:17)和本發明其他實施方案中的約3比7(3:7)之間。
[0013]替代地，或者除本發明的這個或其它方面之外，所述金屬泡沫可以具有小于等于約150微米的金屬泡沫氣孔尺寸。
[0014]替代地，或者除本發明的這個或其它方面之外，所述摩擦表面可以具有大于約
0.35的摩擦系數。
[0015]替代地，或者除本發明的這個或其它方面之外，所述金屬泡沫可操作來耐受大于約800至1250攝氏度(V )的溫度以及大于約40至80兆帕(MPa)的壓縮接觸應力。
[0016]替代地，或者除本發明的這個或其它方面之外，所述金屬泡沫可以包括鎢、鐵、鉻、鈷、镲、鈦、娃、鉬、碳、硼和/或銷。
[0017]替代地，或者除本發明的這個或其它方面之外，所述基底可以包括鋼或鐵(例如鑄鐵)。
[0018]替代地，或者除本發明的這個或其它方面之外，結合層可以安置于所述基底和所述制動襯墊之間。
[0019]替代地，或者除本發明的這個或其它方面之外，所述基底可以被配置成用于電梯安全制動系統的楔形制動蹄片。
[0020]替代地，或者除本發明的這個或其它方面之外，所述基底可以被配置成承板，并且可移除地連接到用于電梯安全制動系統的楔形制動蹄片。
[0021]鑒于下文描述和附圖，本發明的前述特征和操作將變得更為明顯。
[0022]附圖簡述
[0023]圖1為摩擦制動組件的截面圖。
[0024]圖2為圖1的摩擦制動組件中所包括的多孔金屬泡沫制動襯墊的放大圖。
[0025]圖3為閉孔金屬泡沫制動襯墊的照片圖。
[0026]圖4為另一閉孔金屬泡沫制動襯墊的照片圖。
[0027]圖5為開孔金屬泡沫制動襯墊的照片圖。
[0028]圖6為另一開孔金屬泡沫制動襯墊的照片圖。
[0029]圖7為又一開孔金屬泡沫制動襯墊的概略圖。
[0030]圖8為用于制造圖1和圖2制動組件的方法的流程圖。
[0031]圖9為用于電梯的線性制動系統的側面圖。
[0032]圖10為用于電梯的另一線性制動系統的側面圖。
[0033]發明詳述
[0034]圖1示出摩擦制動組件20的截面。制動組件20包括貼附到(例如，機械連接和/或化學結合)第一(例如，鋼或鑄鐵)基底26的外表面24的制動襯墊22。制動襯墊22從第一基底26向外延伸而形成制動襯墊摩擦表面28，所述制動襯墊摩擦表面28可以大體上平行于第一基底26的外表面24。制動襯墊摩擦表面28適于嚙合(例如，接觸)第二(例如，鋼)基底32的摩擦表面30，從而減慢或停止第一基底26和第二基底32之間的相對移動。
[0035]參看圖2，制動襯墊22由耐磨多孔金屬泡沫構成。金屬泡沫可以包括大體上均勻地安置于金屬泡沫材料36內的多個金屬泡沫氣孔34 (有時也稱為“空隙”)。或者，金屬泡沫氣孔可以大體上不均勻地安置于金屬泡沫材料36內。金屬泡沫具有大于(例如)約I比19(1:19)的金屬泡沫氣孔占金屬泡沫材料體積氣孔率。根據本發明的各種其它方面，金屬泡沫可以具有介于(例如)約3比17(3:17)和約3比7(3:7)之間的金屬泡沫氣孔占金屬泡沫材料體積氣孔率，這可以降低摩擦表面28和30在制動過程中焊接或熔接到一起的傾向性。
[0036]如圖2、圖3和圖4所示出的，在金屬泡沫為閉孔金屬泡沫的情況下，金屬泡沫氣孔34 —般可以是彼此分立的(例如，密封的)。或者，如圖5、圖6和圖7所示出的，在金屬泡沫為開孔金屬泡沫的情況下，金屬泡沫氣孔34 —般可以是互連的。舉例來說，金屬泡沫可以具有如圖5和圖6所示的開孔網狀結構。或者，金屬泡沫可以具有如圖7所示的開孔工程晶格(例如，支架)結構。關于這類工程晶格結構的另外細節在美國專利第7，871，578號加以公開，所述美國專利的內容以引用的方式全部并入本文中。
[0037]金屬泡沫氣孔34可以具有如圖4和圖7所示出的大體上均一的氣孔幾何形狀和/或氣孔尺寸。或者，金屬泡沫氣孔34可以具有如圖2和圖3所示出的不均一的氣孔幾何形狀和/或氣孔尺寸。參看圖2，金屬泡沫氣孔34中的一些氣孔或大體上所有氣孔具有小于等于(例如)約150微米的氣孔尺寸38 (例如，平均或最大直徑)；例如，介于約5微米至100微米之間。小于150微米的氣孔尺寸38可以確保制動襯墊22的剛度處于優選范圍內。
[0038]參看圖1和圖2，金屬泡沫材料36包括經過選擇而為制動襯墊22提供某些材料特性的一種或多種泡沫材料成分。泡沫材料成分可以經過選擇而(例如)為制動襯墊摩擦表面28提供大于(例如)約0.3的摩擦系數。根據本發明的又一方面，泡沫材料成分可以經過選擇而(例如)為制動襯墊摩擦表面28提供介于約0.35和約0.5之間的摩擦系數。泡沫材料成分可以經過選擇，從而使得金屬泡沫可操作來耐受大于約800攝氏度的溫度。根據本發明的又一方面，泡沫材料成分可以經過選擇，從而使得金屬泡沫可操作來耐受介于約800攝氏度和約1250攝氏度之間的溫度。另外，或者替代地，泡沫材料成分可以經過選擇，從而使得金屬泡沫可操作來耐受大于約40兆帕(MPa)的壓縮負荷(例如，接觸應力)。根據本發明的又一方面，泡沫材料成分可以經過選擇，從而使得金屬泡沫可操作來耐受介于約50MPa和約80MPa之間的壓縮負荷。
[0039]合適泡沫材料成分的示例包括但不限于鎢、鐵、鉻、鈷、鎳、鈦、硅、鉬、碳、硼和/或鋁。在金屬泡沫為閉孔金屬泡沫的情況下，泡沫材料成分也可以包括(例如)分解發泡劑。
[0040]圖8為用于制造圖1和圖2所示出的制動組件20的方法的流程圖。在步驟800中，將第一基底26涂覆一層金屬泡沫材料36，這層金屬泡沫材料36通常大體上完全沒有氣孔34。可以利用(例如)(i)金屬粉末、(ii)多種硬化顆粒和(iii)發泡劑的混合物來噴射(例如，冷噴涂)第一基底26。金屬粉末的示例包括但不限于鎳、鐵、鈦、鈷、硼和鉻等。硬化顆粒的示例包括但不限于碳化鉻、碳化鈷、碳化鎢、碳化硅等。發泡劑的示例可以包括但不限于自熔金屬粉末(如鎳鉻硼硅(NiCrSiB)合金、鎳硼硅等)、低熔點金屬和/或合金(如鋁和硅)、聚合物(如聚酯和/或聚(甲基丙烯酸甲酯))、金屬氫化物(如氫化鈦(TiH2))等。然而，本發明并不受限于金屬泡沫材料的任何特定類型和/或組合。
[0041]在步驟802中，將涂覆的基底加熱到一定溫