专利名称：模块化制动衬块的制作方法
技术领域：
本发明涉及机动车制动器，更具体地涉及盘式制动系统的制动衬块。
背景技术：
近年来机动车辆的数量已经大大地增加。机动车辆制造商和制动器零件供应商对降低制造制动器和更换零件的成本的方法感兴趣。这种增加的使用也导致了制动器更换和维修的售后市场的显著增长。对于机动车辆(如飞机、火车、自行车、全履带机动车和摩托车)而言，制动器的需求也在增长。目前所制造的制动衬块组合了两个主要零件，即板(通常称为底板)和摩擦衬块。 制动衬块被安装到制动器组件中。底板可以形成有各种凸起、孔洞或其它特征，以接收和保持摩擦衬块。对使用高速低成本制造方法的需要通常引起板的不规则，其可能导致在制动过程中当摩擦衬块与快速转动的制动旋转体相接触时，或者甚至在制动衬块组件的预安装处理过程中难以使摩擦衬块附接和/或保持在板上。存在各种已知的将摩擦衬块附接至板的方法。一种方法是使用铆钉将摩擦衬块附接至底板。铆接工艺的一个缺点是它在板与摩擦衬块之间建立刚性结合，这在发生突然冲击时可能导致摩擦衬块的损坏。而且，这种工艺通常需要一个或多个附加的制造步骤，随之增加了成本。此外，当摩擦衬块随着时间磨损时，铆钉被露出并且与制动旋转体摩擦，这在旋转体上造成维修昂贵的刮伤。另外，最近开发的将摩擦衬块安装到板上的方法是使用加压模制工艺来将摩擦衬块直接模制到板上。在这种工艺中，可通过将摩擦衬块的组成部分结合成预成型件或块状物(cake)来制备摩擦衬块。传统的加压模制系统用于将摩擦衬块预成型件模制到板上。常常在板的接触表面涂一层接合剂或胶粘剂以提高板与摩擦衬块之间的粘附力。当压力被施加到模具组件时，预成型件变热并开始流动、填充模具并覆盖板的适当表面。在这个过程中，预成型件材料将流入和围绕各种特征，以提高板与摩擦衬块之间的结合。板受到多个力，如移动的车辆的震动以及由旋转体和噪声引起的振动。现有技术工艺和板所具有的问题是被压印到板中的特征如孔洞和凸起往往在摩擦衬块与板之间的结合中不能提供充足的切变强度和/或抗张强度。当附加特征被压印到板中以增加结合强度时，需要附加的制造步骤并增加了成本。被压印到板中的最常见的现有技术特征是圆形孔洞。这些孔洞通常不能提供令人满意的结果，因为在模制过程中，预成型块状物没有完全填充所有的孔洞，这转而导致板与预成型件之间的不充分结合。不完全的孔洞填充可能清晰可见，并且常常产生被购买者检查到的质量问题。不完全的孔洞填充还具有美学上不能令人满意的外观，这也使它们对客户缺乏吸引力。因此，现有技术中的普遍做法是用油灰填充不完全的孔洞填充并且在它们之上涂上涂料，以隐藏不能令人满意的模制结果并且改善外观。这些附加的制造步骤的附加缺点是增加了制造盘式制动器的成本。
对制动衬块行业而言更加迫切的另一问题是保存的需要，特别是已变得更贵重的钢供给。尽管附接至制动底板的摩擦材料是消耗品，但是通常由钢制成的制动底板相对耐用和持久。在过去，钢容易且便宜可得，而且制动衬块被当作可更换的商品(当摩擦材料磨损时整个装置被废弃)。希望保留底板部分以重新使用(或再循环)。希望提供模块化制动衬块，其允许对可更换的摩擦元件进行安装和移除，并且确保与底板的安全附接。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了模块化制动衬块。衬块具有制动底板(其具有摩擦表面和相反的活塞表面)。至少一对突起的导轨设置在摩擦表面上。衬块还具有至少一个预模制的摩擦元件(其具有一对相反的侧边缘)。边缘是锥形的以与板上的至少一对突起的导轨可释放的接合。在一个实施方式中，锁定销延伸穿过板中的孔并且进入摩擦元件中的相应孔以将摩擦元件可释放地锁定至板。通过使摩擦元件从导轨滑动地脱离，摩擦元件可从板移除。如果提供了锁定销，那么这些锁定销可被收回以在移除摩擦元件之前解除摩擦元件与板的锁定。优选地，摩擦元件的相反的侧边缘彼此不平行。摩擦元件可以具有梯形形状或任何形状，优选地，相反的侧边缘被设置为彼此成角度。摩擦元件可具有可选的垫片部分和摩擦材料部分。垫片部分与板上的至少一对突起的导轨可释放地连接。垫片部分和摩擦材料部分可以永久地连接至彼此，或者它们可以是可分离的。优选地，垫片部分被成形以卷绕摩擦材料部分，沿着摩擦材料部分的侧面部分地向上延伸。垫片部分的向上延伸的侧凸缘可延伸足够高(相对于摩擦材料)以用作磨损传感器。模块化制动衬块的各种配置都是可能的。在一个配置中，衬块确切地具有两个摩擦元件。优选地，右侧和左侧的摩擦元件是不同形状的。它们可以彼此互为镜像形状。每个摩擦元件均可具有它们自己的成对的导轨组。可替换地，在一个优选实施方式中，衬块确切地具有三组导轨，包括中央导轨和两个外导轨，中央导轨保持两个摩擦元件，每个外导轨夹持摩擦元件之一的侧边缘。优选地，通过滑动摩擦元件以使摩擦元件的侧边缘从导轨脱离，至少一个摩擦元件可从板脱离。每个导轨可包括从板向外延伸的中央柱以及从中央柱向外延伸的至少一个外伸的凸边。导轨(特别是中央导轨)可以具有从左侧和右侧向外延伸的两个外伸的凸边。导轨可以与板成一体，或者可以是与板相连的分离件。在一个实施方式中，导轨从板冲压而成。锁定销的各种配置都是可能的。优选地，每个锁定销具有圆锥形端部以接合摩擦元件。优选地，通过迫使工具进入摩擦材料的孔中以将锁定销穿过板的活塞侧推出，锁定销能够被收回。优选地，锁定销在收回之后可重新使用。底板可以由任何适合的硬材料(尤其是金属或金属复合材料)制成。在一个可能的实施方式中，底板是钢底板。
优选地，板的活塞表面基本上是平的(如果使用锁定销，当锁定销就位时)。优选地，底板是实心的(即，除了用于锁定销的孔之外没有孔洞)。如果没有使用锁定销，那么优选地，板是完全实心的(没有任何孔洞)。
图1、图2和图3示出了现有技术的用于盘式制动系统的制动衬块；图4示出了根据本发明的底板的正视图；图5示出了具有用于可移除的摩擦元件的可选垫片部分的底板的主视图；图6是可移除的摩擦元件的近视图，示出了摩擦材料和垫片部分；图7是模块化制动衬块的拆卸的正视图，示出了可滑入导轨以附接至底板的摩擦元件；图8是模块化制动衬块的组装的正视图，示出了通过导轨接合且附接至底板的摩擦元件；图9是模块化制动衬块的组装的俯视图，示出了通过导轨接合且附接至底板的摩擦元件；图10示出了锁定销已接合(即，锁定位置)的底板的活塞侧；图11示出了锁定销已撤回(即，解锁位置)的底板的活塞侧；图12示出了具有用于可移除的摩擦元件的可选垫片部分的底板的第二正视图；图13是锁定销的一个可能的配置的详细视图；图14是示出锁定销已接合的模块化制动衬块的活塞侧视图；图15是摩擦元件的垫片部分(从摩擦材料部分拆卸)的一个实施方式的详细视图；图16是模块化制动衬块的组装的正视图，示出了通过导轨接合且附接至底板的摩擦元件；以及图17是摩擦元件的摩擦材料部分(从垫片部分拆卸)的一个实施方式的详细视图。
具体实施例方式盘式制动系统的制动衬块采用两件式组件的形式。制动衬块具有底板(大体平的厚金属片)，底板附接有摩擦材料(通常是金属或陶瓷复合材料)。摩擦材料可以以各种方式结合或附连至底板。现有技术的制动衬块已经被制造为摩擦材料与底板之间的永久附接。这种制动衬块的若干示例在图1至图3中示出。在本申请的模块化制动衬块中，摩擦材料和底板将是彼此可分离(即，不是永久附接的)。这允许将磨损的摩擦材料元件更换为新的摩擦材料元件而不需要废弃底板。此外，模块化允许对制动衬块进行定制——例如，将标准摩擦元件升级为更高性能的种类(例如，更好的热管理或噪音降低)。在图4中示出了用于模块化制动衬块的样本底板10。板10具有面对摩擦的表面 40和面对活塞的表面60。在图4中示出了面对摩擦的表面40。在板的这一侧设置有导轨 50 ( 一般是成对布置，以与可更换的摩擦元件的左侧和右侧连接)。导轨50 (其可以与板形成一体或是分离的构件)优选地被配置为具有中央垂直柱部分M和一个或多个(优选地是两个)外伸的凸边(lips) 52，凸边52从中央柱M稍微水平地突出以外伸从而夹持摩擦元件90的侧边缘(如果提供摩擦元件90的垫片部分70，则夹持摩擦元件90的垫片部分 70)。在优选的实施方式中，导轨从底板的材料冲压而成(见图10、11和14的冲槽120)，然后被冲压的突出部通过凿子或一些其它形式的冲压工具成形，以将外伸的凸边52与中央柱讨分开并迫使凸边外翻(远离中央柱)。在图6中详细示出了可更换的摩擦元件90。这些摩擦元件可与底板在其摩擦侧上接合。如图7和图8所示，通过将摩擦元件滑动到板的摩擦侧40上的位置以将摩擦元件90 连接至板。摩擦元件的侧边缘与导轨50接合以防止在摩擦表面40上的侧向移位和旋转移位。为了锁定摩擦元件与底板，可选的锁定销20可以被迫进入板的孔中。锁定销20延伸到摩擦元件的相应孔120中以将摩擦元件锁定至板。在图10和图11中分别示出了处于锁定位置和解锁位置的锁定销20。可选地，模块化制动衬块可以根本不使用锁定销。摩擦元件90通过导轨50被保持。每个摩擦元件90本身可以是两部分的部件。摩擦元件90可以具有垫片部分70和摩擦材料部分100。如在图6和图17所示，复合摩擦材料可被预模制成具有锥形(tapered) 边缘的块状物或球状物(puck)。薄金属的垫片部分70可以以永久或可分离(套入)的配置卷绕模制的摩擦材料。垫片部分优选地沿着摩擦材料部分的至少两侧部分地向上延伸。 侧凸缘110夹持并保护摩擦材料的侧边缘和下边缘(防止材料的脱落、剥落和破损，特别是锥形下边缘的较薄楔形部上的材料)。摩擦材料比垫片部分70更易碎和易脆。垫片70还可以提供整个制动衬块中的附加噪声降低和振动降低。在一个可能的配置中，垫片部分70 可以在上边缘或下边缘处具有附加的夹持凸出部或凸缘112(见图1 ，以进一步增加稳定性并防止摩擦材料部分与垫片之间的相对旋转。在一个可能的配置中，如图12和图16所示，垫片的侧凸缘110的部分可以被配置为更大程度地沿着摩擦材料部分的侧壁向上延伸。这样，这些较高的凸缘部分210可用作衬块的磨损传感器。也就是说，在使用制动器的过程中当摩擦材料发生磨损(被消耗)时， 部分210可被露出并且通过与旋转体摩擦而发出声音，警告车主需要更换制动衬块上的摩擦元件。图13中示出了锁定销20的一个可能配置。销20可以具有大体圆柱形主体M，其具有平的底座26和圆锥形(或截头圆锥形)顶部22。圆锥形形状有助于将销推入到摩擦元件的较小直径的孔中。为了将锁定销20推入到组件中以使板10和摩擦元件90保持在一起，优选地从底板10的活塞侧60对销20进行击打、按压或捶打。锁定销的尖端22从而穿过底板10、通过垫片部分70 (经由孔80)，并进入摩擦材料部分100。优选地，底板、垫片部分和摩擦材料部分都被预钻孔(不必一起或同时)，以具有对准的孔从而形成穿过组件的连续通道。图5 和图12中示出了板孔和垫片孔的对准。如图9所示，摩擦材料部分还具有孔120，可从摩擦材料的前(即，面对旋转体的)表面进入孔120。孔120的直径比板和垫片部分中的孔的直径小。因此，销20与紧配合的(snug)孔120内侧的摩擦材料摩擦(或压配)接合。可替换地，可以不使用锁定销，并且板和摩擦元件不利用任何孔而固定在一起。通过将细长工具(未示出)从摩擦侧捅入孔120中并且将强大的向下作用力施加到工具上以使销脱离(用于解锁)，销20可以被迫离开孔120。销可重新用于新的摩擦元件，或者可以插入新的锁定销。 上述描述仅说明本发明的某些优选实施方式。本发明不限于上述实施例。也就是说，本领域技术人员可认识和理解的是，修改和变化可以或可能可以利用和实施本文中所描述的本发明的教导。因此，所有适当的修改、变化和等同是可取的，并且这种修改、变化和等同将落入所描述的本发明的范围内以及落入权利要求的范围内。
权利要求
国际局于2010年02月10日(10.02.2010)收到修改后的权利要求
1.模块化制动衬块，包括制动底板，具有摩擦表面和相反的活塞表面；所述板在所述摩擦表面上具有至少一对突起的导轨；以及至少一个预模制的摩擦元件，具有垫片部分和摩擦材料部分，每个部分具有一对相反的侧边缘，所述边缘是锥形的，用于所述垫片部分与所述至少一对突起的导轨的可释放的连接；其中，通过使所述摩擦元件从所述导轨滑动地脱离，所述摩擦元件能够从所述板移除。
2.如权利要求1所述的模块化制动衬块，其中，所述摩擦元件的相反的侧边缘彼此不平行。
3.如权利要求1所述的模块化制动衬块，其中，所述摩擦元件具有梯形形状。
4.如权利要求1所述的模块化制动衬块，其中，所述摩擦元件的相反的侧边缘彼此成角度。
5.如权利要求1所述的模块化制动衬块，其中，所述垫片部分和所述摩擦材料部分能够彼此分离。
6.如权利要求1所述的模块化制动衬块，其中，所述垫片部分和所述摩擦材料部分永久地连接至彼此。
7.如权利要求1所述的模块化制动衬块，其中，所述垫片部分被成形以卷绕所述摩擦材料部分，沿着所述摩擦材料部分的侧面部分地向上延伸。
8.如权利要求7所述的模块化制动衬块，其中，所述垫片部分的向上延伸的侧凸缘用作磨损传感器。
9.如权利要求1所述的模块化制动衬块，确切地具有两个摩擦元件。
10.如权利要求9所述的模块化制动衬块，确切地具有三个导轨，包括中央导轨以及两个外导轨，所述中央导轨保持两个摩擦元件，每个外导轨夹持摩擦元件之一的侧边缘。
11.如权利要求9所述的模块化制动衬块，其中，所述两个摩擦元件是不同形状的。
12.如权利要求9所述的模块化制动衬块，其中，所述两个摩擦元件是右摩擦元件和左摩擦元件。
13.如权利要求9所述的模块化制动衬块，其中，所述两个摩擦元件彼此互为镜像形状。
14.如权利要求1所述的模块化制动衬块，其中，通过滑动至少一个摩擦元件以使所述侧边缘从所述导轨脱离，所述至少一个摩擦元件能够从所述板脱离。
15.如权利要求1所述的模块化制动衬块，其中，每个导轨包括从所述板向外延伸的中央柱和从所述中央柱向外延伸的至少一个外伸的凸边。
16.如权利要求1所述的模块化制动衬块，其中，所述导轨与所述板成一体。
17.如权利要求1所述的模块化制动衬块，其中，所述导轨从所述板冲压而成。
18.如权利要求1所述的模块化制动衬块，其中，所述底板是钢底板。
19.如权利要求1所述的模块化制动衬块，其中，所述板的活塞表面基本上是平的。
20.如权利要求1所述的模块化制动衬块，其中，所述板基本上是实心的并且没有孔洞。
21.如权利要求1所述的模块化制动衬块，进一步包括锁定构件，所述锁定构件可释放地附接至所述摩擦表面以将所述摩擦元件锁定至所述板。
22.模块化制动衬块，包括制动底板，具有摩擦表面和相反的活塞表面；所述板在所述摩擦表面上具有至少一对突起的导轨；以及至少一个预模制的摩擦元件，具有垫片部分和摩擦材料部分，每个部分具有一对相反的侧边缘，所述边缘是锥形的，用于所述垫片部分与所述至少一对突起的导轨的可释放的连接；至少一个锁定销，延伸穿过所述板和所述垫片部分中的相应孔并且进入所述摩擦材料中的相应孔以将所述摩擦元件可释放地锁定至所述板；以及其中，通过收回所述锁定销并且使所述摩擦元件从所述导轨脱离，所述摩擦元件能够从所述板移除。
23.如权利要求22所述的模块化制动衬块，其中，所述锁定销具有圆锥形端部以接合所述摩擦元件。
24.如权利要求22所述的模块化制动衬块，其中，通过迫使工具进入所述摩擦材料的孔中以将所述锁定销通过所述板的活塞侧推出，所述锁定销能够被收回。
25.如权利要求22所述的模块化制动衬块，其中，所述锁定销在收回之后能够重新使用。
26.如权利要求22所述的模块化制动衬块，其中，所述底板是钢底板。
27.如权利要求22所述的模块化制动衬块，其中，当所述锁定销就位时，所述板的活塞表面基本上是平的。
28.如权利要求22所述的模块化制动衬块，其中，除了用于所述锁定销的所述孔之外， 所述底板没有孔洞。
根据条约19(1)的声明
PCT 申请号PCT/CA2009/001408
题目模块化制动衬块
申请人雷·阿贝斯曼等
国际申请日2009年10月6日
本申请文件包含原权利要求118。删除了原权利要求5。修改了原权利要求1和 22。增加了新的权利要求21。目前的申请文件包含新的权利要求118。在所附的一组带下划线的权利要求中更加具体地指出了修改。
引用的对比文件
Dl :GB 1 485 701(Busch 等)
D2 :US 2，767，817 (Davis)
权利要求1-20,22-28
独立权利要求1和22被修改为包含如下限制
-至少一个预模制的摩擦元件具有垫片部分和摩擦材料部分；以及
-所述摩擦元件的边缘是锥形的，用于所述垫片部分与所述至少一对突起的导轨的可释放的连接。
对这些特征的支持可以在原始提交的权利要求5 (现在已删除)中、以及除此以外在第4页第13至15行以及图7至9中找到。没有增加新的内容。
审查员在书面意见通知书中已经认可，权利要求5的主题符合新颖性和创造性的标准，并且权利要求5的特征没有被引用的对比文件1和对比文件2公开，对比文件1和对比文件2也没有给出权利要求5的特征的教导。因此，通过将权利要求5并入到权利要求 1中，相信权利要求1及其从属权利要求同样具有新颖性和创造性。通过将权利要求5并入到权利要求22中，相信权利要求22及其从属权利要求同样具有新颖性和创造性。
权利要求21
增加了新的权利要求21。权利要求21从属于权利要求1，至少由于与权利要求1 相同的理由(上面已陈述)而相信权利要求21是有专利性的。除此以外，在第8页第20 行可以找到对权利要求21的主题(锁定构件)的支持。没有增加新的内容。
总的来说，申请人认为，与引用的对比文件相比，所有修改的权利要求的主题具有新颖性和创造性。
全文摘要
提供了模块化制动衬块。衬块由制动底板和至少一个预模制的摩擦元件制成。摩擦元件通过导轨的配置可释放地附接至底板。摩擦元件还可以通过可释放的锁定销锁定至板，该锁定销延伸穿过板进入摩擦元件。可选的中间垫片部分还可以设置在摩擦元件上。
文档编号F16D69/00GK102272471SQ200980153678
公开日2011年12月7日 申请日期2009年10月6日 优先权日2008年12月12日
发明者恩希·法穆, 斯图尔特·卡翰, 雷·阿贝斯曼 申请人:恩希·法穆, 斯图尔特·卡翰, 雷·阿贝斯曼