专利名称：用于车辆盘式制动器的制动块的制作方法
用于车辆盘式制动器的制动块本发明涉及一种制动块(brake pad)，特别是用于车辆盘式制动器(disc brake) 的制动块。虽然参照本发明在车辆盘式制动器上的应用来构想并在下文披露的内容中对本发明进行了说明，但本发明自然也能应用于不同种类的制动器，只要所述制动器使用的制动块包括背衬板(backing plate)和固定于所述背衬板的摩擦衬片(friction lining)。目前，用于一般使用的车辆盘式制动器的制动块基本由以下部件构成-摩擦衬片，通常通过以热处理或冷处理对粉末或颗粒形式的材料进行成型 (mould，模制)和硬化而获得；-金属背衬板，通常为标准钢(S235JR或S420MC钢)，所述金属背衬板通过冲切而形成，随后进行洗涤且随之进行喷砂、喷丸硬化(shot-peening)或类似的处理，以使结合摩擦衬片的背衬板的那个面的表面变粗糙；-热固性有机粘合剂层，通常通过滚柱或喷涂而施加，所述粘合剂在所述摩擦衬片的成型的同时或在该过程之后固化或硬化；-复合材料薄片，通常由橡胶和钢夹层结构组成，具有置于一对橡胶外层之间的钢制中间层，以便防止制动块发出鸣声，以及以便用作绝缘器以抵御在制动期间由于制动块的摩擦衬片与制动块所按压的制动盘之间的摩擦而产生的热；-丙烯酸基、环氧基或聚氨酯基涂料的防腐保护层，所述防腐保护层通过静电系统和/或流化床(fluidised-bed，流动层)系统来施加；以及-磨损指示装置，用于指示摩擦衬片所允许的最大摩擦程度，以确保制动块的安全操作。具有金属背衬板的制动块的其中一个缺点在于，制造和抛光背衬板、以及为随后的摩擦材料的成型而制备背衬板所需的方法步骤数量很大。另外，这些步骤中许多步骤必须用手进行，因此这些手工步骤大大影响了生产周期的整体持续时间以及成品的成本。另外，使用金属背衬板还会出现散热以及制动块的重量较重的问题。为了解决散热和制动块重量较重的问题，提出了具有非金属材料(特别为塑料材料)的背衬板的制动块。例如，意大利专利IT1151653提出了一种用于盘式制动器的包括热固性塑料材料背衬板以及粘合地结合至所述背衬板的摩擦衬片的制动块。所述背衬板设有金属(特别为钢)加强插入物，所述金属加强插入物在背衬板的整个表面上延伸，所述金属加强插入物包围背衬板的没有衬以摩擦材料的部分，并且所述金属加强插入物在所有侧面上都由塑料材料围绕。所述背衬板至少在结合有摩擦衬片的面上具有连续网状表面轮廓， 所述轮廓优选为格栅形或蜂窝形，以改进摩擦衬片与背衬板的结合。与具有金属背衬板的常规制动块相比，使用塑料材料的背衬板可大大降低制动块的总重量，且刚性和机械强度保持不变，以限制从制动块向制动钳以及向相关致动系统的热传递，并避免制动块在制动期间发出讨厌的鸣声或啸声。但是，从上述意大利文献中获知的设有塑料材料背衬板的制动块无法充分确保摩擦衬片与背衬板的结合，这是由于制动期间产生剪切应力，且该剪切应力会使摩擦衬片与背衬板分离。另外，从上述意大利文献中获知的设有塑料材料背衬板的制动块要求在背衬板与摩擦衬片之间施加粘合层，这导致增加了制造时间和成本。
英国专利GB1185179披露了一种用于盘式制动器的包括背衬板和摩擦衬片的制动块，其中，所述背衬板随之包括框架和被所述框架包围的格栅状表面。在将所述摩擦衬片组装至所述背衬板时，所述背衬板的格栅状表面的边缘戳进所述摩擦衬片的材料内，从而实现摩擦衬片与背衬板的牢固结合。因此，本发明的一个目的在于提供一种包括塑料材料背衬板类型的制动块，所述制动块确保摩擦衬片与背衬板之间的结合比现有技术更佳。通过具有所附独立权利要求1中所述特征的制动块，可完全实现该目的和其他目的。在从属权利要求中对本发明的有利实施方式进行了说明，其内容旨在作为以下说明的整体组成部分。简而言之，本发明基于这样的理念，即提供一种包括塑料材料背衬板以及二次成型(overmould，二次模制)在所述背衬板上的摩擦衬片的制动块，其中，所述背衬板具有多个通腔，所述多个通腔占据的面积总计为摩擦衬片的与接触背衬板的面相对的面的面积的至少4，5%，其中，所述背衬板的通腔至少部分由摩擦衬片的材料填充。通过提供多个通腔(上述意大利专利IT1151653和英国专利GB1185179中都没有设置所述通腔)，成型在背衬板上的摩擦材料形成多个对应的柱(column)，所述柱有助于改进摩擦衬片与背衬板的结合。优选地，所述背衬板包括实心外围结构或框架以及内部结构，所述通腔设于(例如，均勻分布在)所述内部结构中。优选地，所述背衬板的内部结构相对于所述外围结构沿与背衬板的平面垂直的方向在背衬板的面向摩擦衬片的一侧上突出，以便提供对于作用于摩擦衬片上且使趋于所述摩擦衬片与背衬板分离的剪切应力的更高阻力。优选地，由于所述背衬板的内部结构制成为连续的网状结构(例如，格栅形状)， 因此获得所述多个通腔。优选地，所述背衬板的每个通腔中形成底切部(undercut)，所述底切部用于将在通腔中由摩擦材料形成的小桥接物(bridge)锚固至背衬板，从而改进摩擦衬片与背衬板的结合。优选地，所述制动块进一步包括嵌入背衬板内的金属加强板。优选地，所述加强板通过多个锁定片固定至背衬板，所述多个锁定片通过背衬板形成并且覆盖所述加强板的每个对应部分。优选地，所述加强板为矩形，所述背衬板形成位于所述加强板的四个顶点处的四个锁定片。优选地，所述背衬板还形成锁定柱，所述锁定住在设于所述加强板的中部内的对应通孔中延伸，以便在加强板与背衬板之间提供额外锚固点。优选地，所述加强板具有与背衬板的对应通腔对准且形状与所述通腔的形状相同的额外通孔，因此，所述摩擦材料不仅填充背衬板的通腔，还填充加强板的通孔。就此而论， 所述加强板的通孔的大小优选地大于所述背衬板的对应通腔的大小，以便形成进一步改进摩擦衬片与背衬板的结合的底切部。此外，根据本发明的制动块具有优于上述现有技术的以下优点
-增加背衬板与摩擦材料之间的接触表面；-形成多个柱，所述柱在摩擦材料的成型期间或之后固化，从而将摩擦材料永久性地封锁在背衬板的通腔内，并形成一种用于背衬板的架构(framework)；并且-获得由背衬板以及由摩擦衬片形成的单体(singlebody)，从而由于背衬板的通腔中形成底切部，因此摩擦材料不能与背衬板分离。本发明的进一步特征和优点将从以下的详细说明中变得更加清楚，所述详细说明仅参照附图作为非限制性示例给出，在附图中
图1和图2为根据本发明的一个优选实施方式的用于车辆盘式制动器的制动块的透视图，所述制动块分别在摩擦衬片的侧面上以及在加强板的侧面上；图3和图4分别为图1和图2的制动块(没有摩擦衬片)在摩擦衬片的侧面上以及在加强板的侧面上的平面图；图5为图1和图2的制动块(没有摩擦衬片)的侧面正视图；图6为以放大比例示出了形成在图1和图2的制动块的背衬板的通腔内的底切部分的透视图；以及图7为示意性地示出了形成在图1和图2的制动块的背衬板通腔与加强板通孔之间的底切部的截面图。参考附图，制动块(特别是用于车辆盘式制动器的制动块)总体上以10指示，所述制动块包括塑料材料的背衬板12以及二次成型在所述背衬板上的本身为已知的材料制成的摩擦衬片14，优选地，还包括嵌入背衬板12内的金属加强板16。背衬板12优选地由热塑性聚合物制成，因为这是一种比热固性聚合物更适合成型(例如，通过注塑工艺)的塑料材料。特别适合作为背衬板12的塑料材料的热塑料聚合物的一个示例为聚醚酮(polyetherketone)，因为，即使在制动块在使用时到达的高温下， 聚醚酮也具有优良的机械性能。但是，替代地，也可使用热固性聚合物(例如，酚醛树酯) 来制作背衬板。更一般地，热变形温度比使用时背衬板中达到的最大温度高的任何塑料材料都可认为适合作为背衬板的材料。背衬板12整体地形成实心外围结构或框架18以及具有多个通腔22的内部结构 20，所述通腔占据的面积总计为摩擦衬片14的与接触背衬板12的面相对的面的面积的至少4，5%。通腔22优选地均勻分布在背衬板12的内部结构20的表面上。在背衬板12中提供通腔22允许成型在所述背衬板上以制成摩擦衬片14的摩擦材料填充至少部分这些腔， 从而形成有助于改进摩擦衬片14与背衬板12的结合的多个柱M，所述结合会受到制动块在制动期间所经受的剪切应力的危害，所述剪切应力会导致摩擦衬片14与背衬板12分离。如图5的侧面正视图所示，优选地，背衬板12的内部结构20相对于外围结构18的面向摩擦衬片14的面、沿垂直于背衬板12的平面的方向向外突出，从而提供对于在制动期间作用于摩擦衬片14上并且趋于使摩擦衬片14在背衬板12上滑动的剪切应力的更高阻力。内部结构20的从外围结构18的面向摩擦衬片14的面突出的部分实际上完全嵌入摩擦衬片14的材料，如特别从图1的透视图所见的。背衬板12的内部结构20相对于外围结构1 8的面向摩擦衬片14的面突出的量可为常数，如附图(特别参见图5)中所示的实施方式中的情况那样，或者所述突出的量可为变量，例如，相对于制动块的纵向方向(图3和图4中用X表示)从内部结构20的一端向另一端线性减少，以便在一端处为最大值而在相对端处为最小值，或者从内部结构20的相对纵向端向中心线性减少，以便在所述纵向端处为最大值而在所述中心中为最小值。背衬板12的内部结构20优选地制成连续网状结构，特别为格栅状网状结构，所述格栅状网状结构具有第一组平行等间距肋沈以及第二组平行等间距肋观，所述第二组肋与第一组肋26成一角度延伸，从而限定菱形的通腔22。特别地，在所示实施方式中，第一组肋沈和第二组肋观互相垂直地延伸，从而限定正方形的通腔22。另外，在所示实施方式中，第一组肋26和第二组肋观与纵向方向X成45°地延伸。但是，应明确的是，也可设计多种其他形状的网状结构，只要将所述形状限定的多个通腔占据的面积总计为摩擦衬片14 的与接触背衬板12的面相对的面的面积的至少4，5%。通腔22的面积的特别优选的值等于摩擦衬片14的与接触背衬板12的面相对的面的面积的至少40%。为了改进摩擦衬片14与背衬板12的结合，在背衬板的每个通腔22中都设有底切部30 (图6)，所述底切部(例如)制成突出肋，所述突出肋位于所述通腔的深度的大致一半处并且沿着所述通腔的整个内周长延伸。底切30制成为在将摩擦衬片14成型在背衬板 12上的期间不阻碍摩擦材料在通腔22内的流动，以及在摩擦衬片14已经成型后就将由摩擦材料形成的柱M锚固在通腔22内，从而防止摩擦衬片14在与背衬板12的平面垂直的方向上与背衬板12分离。有利地，加强板16由防锈金属制成并与背衬板12形成单个件(singl印iece)，所述单个件通过利用注塑工艺将背衬板12的塑料材料二次成型在加强板16上而获得。加强板16布置在背衬板12内并且在设置有摩擦衬片14的一侧的相对侧上。加强板16通过由背衬板12形成的多个锁定片32固定至背衬板12，所述锁定片的每一个覆盖加强板16的对应部分。在所示实施方式中，加强板16为矩形形状，且背衬板12形成位于加强板16的四个顶点处的四个锁定片32。加强板16还通过锁定柱34固定至背衬板12，所述锁定柱由背衬板12形成并且在设于加强板16的中部内的对应通孔36中延伸。锁定片32和锁定柱 34都在将背衬板12 二次成型在加强板16上的期间获得。背衬板12的通腔22中的一些在其一端被加强板16封闭，因此，加强板16不仅与背衬板接触，而且还与填充这些封闭腔的摩擦材料的柱接触。由此，通过制动活塞施加至制动块10上的压力不仅释放到背衬板14上，而且还经由加强板16释放到与加强板16接触的摩擦材料的柱上，从而防止在背衬板12上产生划痕或印痕，所述划痕或印痕特别可能会在接近背衬板12的塑料材料的软化温度的工作温度下发生。除中央通孔36之外，加强板16还具有额外的通孔38，所述额外的通孔设置成与背衬板12的对应通腔22对准，且形状与通腔22的形状相同(在所示实施方式中为正方形)， 由此，由摩擦材料形成的柱M不仅在背衬板12的通腔22内延伸，而且还在加强板16的通孔38内延伸。加强板16的这些额外通孔38的大小大于背衬板12的对应通腔22的大小， 因此形成有助于将摩擦衬片14锚固至背衬板12的底切部40(图7)。如图4的平面图中所示的，背衬板12进一步具有第一盲腔42，所述第一盲腔优选为圆柱形，所述第一盲腔配置成允许磨损指示器(本身已知，没有显示)卡扣配合在其中。 因此，制动块10可在交付时已经配有磨损指示器，由此，被指派将制动块安装在车辆上的操作人员仅需将用于发送信号给车辆仪表盘的电线连接至磨损指示器。另外，背衬板12还具有第二盲腔44，所述第二盲腔也优选为圆柱形，所述第二盲腔配置成允许用于探测制动块温度的温度探测器(本身已知，没有显示)卡扣配合在所述第二盲腔内，所述温度探测器设计成通过特殊电线连接至车辆的仪表盘，以通过警报灯指示器或另外的报警装置来警告驾驶员制动块的可能过热情况或其他不期望的异常发热状况，这些状况不仅可能会危害制动效率，而且如果随着时间进行重复，还可能危害摩擦衬片的完整性。卡扣配合的一种替代方式是，磨损指示器和温度探测器都可能同样地通过共同成型(co-moulding)而插入背衬板12内。通过上述说明，根据本发明的制动块提供的优点是明显的。背衬板中存在通腔可确保摩擦衬片与背衬板的必要结合，而不需要在背衬板的设有摩擦衬片的面上沉积粘合层。该效果通过背衬板的制成网状结构的内部结构而进一步改进，所述网状结构相对于背衬板的外围结构在摩擦衬片的侧面上突出。但是，能够将粘合层(特别是热固性粘合剂)施加在背衬板的内部结构和外围结构的将与摩擦衬片的材料接触的表面上，以进一步确保摩擦衬片与背衬板之间的粘合。为了进一步确保摩擦衬片与背衬板之间的粘合，还能够使背衬板的用于与摩擦材料相接触的表面经受电晕处理或火焰处理。使用塑料材料而非金属(特别地，例如，钢)作为背衬板的材料，可大大降低制动块的总重量，这产生了关于制动块的搬运、组装和最终交付的成本方面的优势，以及由于惯性更小而使得制动系统的响应速度提高的优势。另外，使用塑料材料作为背衬板的材料，使得能够避免制动块的直接腐蚀，以及对制动系统的其他部件的腐蚀/由制动系统的其他部件引起的腐蚀。使用塑料材料作为背衬板的材料，还可避免用于背衬板的最终上漆的成本。 使用具有低线性膨胀系数以及低传热系数的塑料材料作为背衬板的材料，使得即使在接近最大操作温度的温度下也能确保制动块的最佳操作，并且还使得大大减少了将制动期间产生的热传递给活塞以及因此传递给制动系统的液压回路中包含的液体，从而大大限制了在剧烈操作制动系统的情况下发生“汽封(vapour lock)”现象的风险。另外，根据本发明的制动块不易发出鸣声或啸声。实际上，所述背衬板的塑料材料一方面阻止制动系统和车轮悬架系统(制动钳、制动盘、悬架连杆和减震器)的组装所产生的声波，另一方面完全抑制了嵌入背衬板中的金属加强板所产生的振动。另外，使用具有上述特征的塑料材料的背衬板为制动块制造商提供了重大的经济利益，这是由于省略了在目前的具有金属背衬板的制动块的制造周期中采用的某些操作 (特别是喷砂等的操作、施加粘合层的操作、最终的防护性上漆的操作、施加隔音层的操作、 安装磨损指示器(如果有)的操作，这导致与这些操作有关的时间和成本降低)，以及由于处置废弃化学产品(例如，砂、粘合剂和油漆)而产生的轻微影响。其余的操作(附件以及相关设备的成型、老化或稳定化、焦化、磨削和装配)，不要求进行任何更改。所获得的成品在功能和美感上都与目前使用的具有金属背衬板的成品相同，因此完全可与目前的金属背衬板互换。另一个优点在于，整个制动块可(例如)利用多工位转台式压机(或等同的成型设备)在同一成型单元中制造，所述压机布置成顺序地执行背衬板与嵌入加强板的成型以及摩擦衬片在背衬板上的成型。当然，在本发明的原则保持不变的情况下，实施方式和制造细节可相对于仅通过非限制性示例来描述和示出的实施方式和制造细节来进行广泛改变。
权利要求
1.制动块(10)，包括塑料材料的背衬板(1 以及二次成型在所述背衬板(1 上的摩擦衬片(14)，所述背衬板(12)包括实心外围结构(18)以及具有多个腔02)的内部结构 (20)，所述腔至少部分地由所述摩擦衬片(14)的材料填充，其特征在于，所述腔0 中的至少部分制成通腔，所述通腔0 占据的面积总计为所述摩擦衬片(14)的与接触所述背衬板(12)的面相对的面的面积的至少4，5%。
2.根据权利要求1所述的制动块，其中，所述背衬板(12)的内部结构OO)相对于所述外围结构(18)、沿与所述背衬板(1 的平面垂直的方向、在所述背衬板(1 的面向所述摩擦衬片(14)的侧面上突出。
3.根据权利要求1或2所述的制动块，其中，所述腔0 均勻地分布在所述背衬板 (12)的内部结构OO)的表面上。
4.根据权利要求3所述的制动块，其中，所述背衬板(12)的内部结构OO)制成为格栅状网状结构，所述格栅状网状结构包括第一组平行等间距肋06)和第二组平行等间距肋 (观)，第二组肋与第一组肋06)成角度地延伸，从而限定菱形的腔02)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的制动块，其中，所述腔0 占据的面积总计为所述摩擦衬片(14)的与接触所述背衬板(1 的面相对的面的面积的至少40%。
6.根据前述权利要求中任一项所述的制动块，其中，在所述背衬板(1 的腔0 内设有底切部(30)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的制动块，其中，所述背衬板(1 由热塑性材料制成，特别是由聚醚酮制成。
8.根据前述权利要求中任一项所述的制动块，进一步包括嵌入所述背衬板(1 中的金属加强板(16)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的制动块，其中，所述加强板(16)借助通过所述背衬板(1 形成的多个锁定片(3 而固定至所述背衬板(12)，所述锁定片中的每一个覆盖所述加强板(16)的对应部分。
10.根据前述权利要求中任一项所述的制动块，其中，所述加强板(16)具有第一中央通孔(36)，并且其中，所述背衬板(1 形成延伸至所述中央通孔(36)内的柱(34)。
11.根据权利要求10所述的制动块，其中，所述加强板(16)具有第二通孔(38)，所述第二通孔与所述背衬板(1 的对应腔0 对准并且具有的形状与所述腔0 的形状相同，所述摩擦衬片(14)的材料也至少部分地填充所述第二通孔(38)。
12.根据权利要求11所述的制动块，其中，所述加强板(16)的第二通孔(38)的大小大于所述背衬板(1 的对应腔0 的大小，从而形成底切部GO)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的制动块，进一步包括结合在所述背衬板(12)内的磨损指示器和/或温度探测器。
14.根据权利要求13所述的制动块，其中，所述背衬板(12)进一步具有容纳所述磨损指示器的第一盲腔0 和/或容纳所述温度探测器的第二盲腔G4)。
15.用于根据前述权利要求中任一项所述的制动块(10)的背衬板(12)。
全文摘要
制动块(10)包括塑料材料的背衬板(12)、二次成型在背衬板(12)上的摩擦衬片(14)以及嵌入背衬板(12)中的金属加强板(16)。背衬板(12)包括实心外围结构(18)和制成格栅状网状结构的内部结构(20)，所述格栅状网状结构具有均匀分布在其表面上并且至少部分地由摩擦衬片(14)的材料填充的多个腔(22)。腔(22)中的至少部分制成为通腔，由此摩擦衬片(14)形成延伸到通腔(22)内并改进摩擦衬片(14)与背衬板(12)之间的粘结的多个柱(24)。通腔(22)的面积总计为摩擦衬片(14)的与接触背衬板(12)的面相对的面的面积的至少4,5％。
文档编号F16D69/04GK102575736SQ201080041210
公开日2012年7月11日 申请日期2010年6月18日 优先权日2009年9月17日
发明者卡拉·马祖切蒂, 科拉多·奥利韦罗, 罗伯托·帕萨拉夸, 莫妮卡·帕萨拉夸 申请人:科恩苏普拉斯特责任有限公司