精细边缘制动器底板的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种具有基本平坦金属本体的制动板，所述制动板具有第一摩擦衬片表面和第二相对的卡钳衬片表面。所述板具有在第一表面和第二表面之间的厚度。所述本体通过对金属材料冲压而形成，使得所述本体的边缘沿着厚度的至少75％被切削。
【专利说明】精细边缘制动器底板【技术领域】
[0001]本发明涉及在盘式制动衬块中使用的底板。
【背景技术】
[0002]现代车辆制动系统允许以可控方式进行车辆的减速或停止运动。典型的汽车或轻型载货汽车的制动系统包括用于每一个前轮的盘式制动器总成以及用于每一个后轮的鼓式制动器总成或盘式制动器总成。所述制动器总成由车辆操作者踩下制动踏板时所产生的液压或气压来致动。这些鼓式制动器总成和盘式制动器总成、以及它们的致动器的结构在现有技术中是众所周知的。
[0003]典型的盘式制动器总成包括转子，转子固定到车辆的车轮以随车轮一起旋转。转子具有由卡钳总成的多个部分选择性地接合的一对相对摩擦面。卡钳总成由固定到锚板的多个销可滑动地支撑。该锚板继而固定到车辆的非旋转零部件(诸如车架)上。一对制动衬块(闸瓦)在所述转子相对侧 上设置于卡钳总成内。这些制动衬块可操作地连接到一个或多个液压致动活塞以便在非制动位置和制动位置之间移动，在非制动位置中所述制动衬块与转子的相对摩擦面间隔开；而在制动位置中所述制动衬块移动进入与转子的摩擦接合。
[0004]踩下制动踏板导致活塞迫使制动衬块从非制动位置移动到制动位置，使得制动衬块与转子摩擦接合，从而减慢或停止车辆相关车轮的旋转。
[0005]制动衬块在制动卡钳总成中具有紧密度公差。并且由于原始设备规格变得越来越严格，因此公差极限随着时间的推移也变得越来越严格。
[0006]作为对随着时间推移的这种变化的说明，考虑下述:
[0007]丰田陆地巡洋舰1988-1997-制动跳动极限0.0059
[0008]丰田陆地巡洋舰1998-2007-制动跳动极限0.0028
[0009]丰田陆地巡洋舰2008-2011-制动跳动极限0.0019
[0010]在这种紧密度公差下，售后供应商已经难于经济地制造出满足按照OE标准执行的这些规格的衬块。
[0011]制动系统的设计发生了变化，并且也增加了在关于平面度公差和临界尺寸公差、边缘垂直度、减少边缘过渡和设计复杂度的方面对零部件供应商的要求。在许多情况下，这些要求对于底板供应商而言造成效率低下，导致以更高的价格点通过供应链。
[0012]为制动衬块金属底座的制动器底板必须制造成满足这些严格的规格。然而，常规的冲压工序可能会导致不满足要求的边缘状态。此外，常规冲压留下不可接受的过渡问题。此外，常规冲压并不能提供所希望的平面度。
[0013]对于制动器底板而言已经建议使用精密冲裁，所述精密冲裁是具有良好的边缘状态、过渡和平面度结果的备受推崇的一种工序。但是，对于所制造的售后板而言生产成本常常高得惊人。此外，精密冲裁加工是专业和昂贵的，并且需要频繁地调整。相比于常规的冲压/冲裁加工，工具使用寿命非常短。
[0014]在利用更常规类型的加工工具的同时获得精密冲裁板的一些特性将是可取的。
【发明内容】
[0015]根据本发明的第一方面，提供一种具有基本平坦金属本体的制动板，所述金属本体具有第一摩擦衬片表面和第二相对的卡钳衬片表面。该板具有在第一表面和第二表面之间的厚度。该本体通过从金属材料冲压而形成，使得所述本体的边缘沿着厚度的至少75%被切削。
[0016]优选地，所述本体通过从所述第二表面冲压到所述第一表面而形成。在第一表面之前所述冲压形成材料中断，使得无需去除毛刺操作。
[0017]优选地，所述冲压形成深度小于0.70毫米的边缘过渡。优选地，所述冲压形成宽度小于1.8毫米的边缘过渡。
[0018]所述本体可被冲压成在±0.1毫米范围内的完全平面度或定向平面度。优选地，所述本体形成包括施加反压力以便使得板变平。在一个实施例中，所述板在经受冲压的同时被变平。或者，所述板可在冲压后被变平。
[0019]所述本体可从连续的金属材料冲压而成，或由金属材料的预切割工件冲压而成。可以使用各种金属。在一个实施例中，所述材料是钢。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1A-1C是制动器底板的邻接端部的过渡视图(图1A是常规的冲压板；图1B是精密冲裁的板；图1C是根据本发明的板)。
[0021]图2A-2C是示出过渡开始位置的邻接端部的过渡视图(图2A是常规的冲压板；图2B是精密冲裁的板；图2C是根据本发明的板)。
[0022]图3是根据本发明底板的详细透视图，示出边缘状态。
[0023]图4是具有嵌入物的底板的正视图(从卡钳衬片表面观察)，示出邻接边缘状态。
[0024]图5是在具有嵌入物的卡钳总成(壳体被移除以便示出托架细节)中的成品(填以垫片的)制动衬块的视图，示出在卡钳总成内的衬块和转子的相对位置。
[0025]图6是在卡钳托架通道内的图5中邻接的细节视图。
[0026]图7A-7C示出利用凸模和凹模剪切的各个阶段。
[0027]图7D示出剪切区域的细节，示出相对于板厚度的过渡、切削和断裂(破裂)区域。【具体实施方式】
[0028]提供一种具有基本平坦金属本体的制动器底板100，所述金属本体具有第一摩擦衬片表面120和第二相对的卡钳衬片表面110。该板具有在第一表面和第二表面之间的厚度180。该板从金属材料冲压而成，使得其边缘沿着厚度的至少75%被切削。
[0029]所述板具有上边缘170和下边缘190以及具有邻接端部160的多个侧缘。
[0030]底板100是制动衬块350的一部分。底板100附接到摩擦材料200 (通常是模制
复合材料，其通过铆钉、粘合剂、整体成型、或摩擦附接(例如NRS )中的一个或其组合而附接到板)。图中所示的板是一个頂(整体模制的)板，具有整体成型的孔130，摩擦材料在所述孔130内流动和硬化以便将摩擦材料固化并保持到表面上。应该理解的是所述板也可以是实心板(没有整体成型的孔)，并可具有其它的摩擦附接表面特征(例如，如图3中所示)，其细节在本领域内公知，且通常不在本发明的范围之内。(应该注意的是在任何这些方法中，摩擦材料不会一直延伸出到所述板的边缘。暴露的间隙保持围绕板周边。)
[0031]制动衬块的形状和尺寸取决于应用进行广泛地变化。附图中所示的形状仅仅是用于一定客车模型的一种示例性类型，但本发明并不限于这种类型/应用。
[0032]用于制动器底板的金属切割包括称为冲压或冲裁的金属加工工序。如在图7A-7C中的基本轮廓所示的那样，剪切力440施加到金属片材400上，直到材料中的剪切应力超过其极限剪切强度，在该极限剪切强度值处材料失效并在切割位置处分离。该剪切力通常由两个工具施加,这两个工具中的一个工具在金属片材上方,而一个工具在金属片材下方(例如，凸模410和凹模420)。剪切力440以快速向下的冲击而施加。当凸模或刀刃冲击片材时，工具之间的间隙允许片材塑性变形，并在工具进入材料的区域中形成“过渡”210。在上方和下方工具的边缘之间存在小间隙430，这有利于材料断裂。该切割过程导致切削区域260和断裂(或“破裂”)区域270。破裂区域270是粗糙不平的，而切削区域260是光滑平坦的。因此，为了达到最大的平面度和光滑边缘状态，希望最小化破裂区域270以及最大化切削区域260。被切削的边缘厚度比例取决于多个因素，包括工具的锐度和工具之间的间隙。
[0033]还希望最小化过渡区域，因为该过渡区域是干扰表面110的平面度和边缘表面140的平面度和垂直度的区域。
[0034]在精密冲裁过程中，通过施加三个单独的力来从片料剪切坯料。第一个力是施加到片材顶部上的向下压持力。夹紧系统保持导板紧靠。片材利用围绕冲裁位置周边的V形环(也称为“冲击环”或“支臂”)保持在适当位置。第二个力正对凸模通过“垫子”在片材的下方施加。该垫子在冲裁过程中提供反作用力且随后弹出坯料。这两个力降低片材的弯曲以及提高坯料的平面度。最后一个力通过冲击片材以及将坯料剪切入凹模开口内的冲裁凸模来提供。在精密冲裁过程中，使用凸模和凹模之间的小间隙，以及以低于常规冲压的速度进行冲裁。结果不是材料破裂来释放坯料，而是坯料流动以及从所述片材挤出，提供了更平滑的边缘。但是，小毛刺在其离开凹模时的一部分上形成。对于制动器底板而言，该毛刺需要在二次操作中从板除去。
[0035]使用混合冲压方法，本发明允许以比精密冲裁更经济的条件形成更精确的盘式制动器底板。
[0036]转到图5，制动衬块是整体制动器总成的一个重要部分。制动衬块350在转子总成320的任一侧上形成相对表面，通过活塞330致动。衬块可通过邻接表面(底板100的暴露端部，即底板100的未由摩擦材料覆盖的端部)安装。邻接端部160插入到卡钳托架300中的互补通道310内。必须允许制动衬块350在这些通道内滑动以便使得制动器平稳和安全地工作。如果邻接端部以负公差的方式位于通道内(即过松配合)，则这会形成过多的制动噪音和声响。如果以正公差的方式位于通道内(即过紧配合)，这会由于衬块的预期运动受到限制而导致过度的制动阻力。
[0037]底板的边缘状态150 (即，相对的平面度、平滑度和垂直度)(以及具体是每个邻接部140的切割边缘的状态)对于制动性能而言也是关键的。在现代卡钳托架中存在小的间隙，且重要的是具有整齐的剪切边缘以便改善在通道内的滑动，防止硬件磨损、不均匀的衬块磨损、制动阻力和制动卡滞。
[0038]通过控制冲压过程(最小化间隙并利用特定的锐度和工具加工速度)，可最大化切削的边缘，同时最小化边角过渡。同时，不会由所移除的材料形成毛刺(不像精密冲裁那样)。图1A-1C中示出对比。图1A示出常规的冲压底板。存在较大的过渡区域A和较大的破裂区域C。表面110的平坦部分减少，以及具有整齐剪切的侧面部分也减少(板厚度的大约30%是整齐的剪切)。这会在卡钳托架中导致更多的声响和/或较差配合和较差滑动。图1B示出精密冲裁的底板。虽然过渡区域B小于常规冲压板的过渡区域A，但是切削的边缘被最大化(板厚度的大约80%是整齐的剪切)，所移除的材料在表面120的下方形成不希望的毛刺D，毛刺D需要在二次(研磨或切割)操作中除去。相比而言，本发明的混合冲压方法导致图1C中所示的板。过渡区域210非常小，切削区域260为边缘厚度的75%或更多，并且存在非常小的破裂/断裂区域270，因为所述破裂/断裂区域270避免需要额外的毛刺除去操作，因此其是可以容忍的。如在嵌入状态中所示，过渡宽度280和过渡深度290均最小化，从而保持平坦表面110的平坦区域最大化，且也保持边缘140的平坦区域最大化。
[0039]减小过渡区域的另一效果是增强利用板的表面110的能力。表面110是由制动器总成中的活塞和/或卡钳接触的表面。希望最大化完全平坦(或维度平坦、定向平坦)的表面区域，以便使得垫片220的覆盖范围能够更广泛(允许突片或卡夹230进一步朝向周边向外定位)，以及能够确保与制动器总成的平坦接触最大化。如图2A-2C中所示，这也允许如凸起的突出部240的表面特征朝向所述板的周边进一步向外定位(在那里所述表面特征不中断板的连续平坦接触表面)。由于减小的过渡区域210，这些特征可非常靠近板的边缘定位。与现有常规的冲压底板(图2A中所示)和精密冲裁底板(图2B中所示)相比，过渡区域的起点250更靠近边缘。
[0040]对于衬块与制动卡钳340中表面的正确配合而言平面度也是至关重要的。这确保制动载荷均匀分布，并防止制动阻力。如果底板是不平坦的，其会由于衬块在负载下震动而导致粗暴制动。衬块还可在卡钳中的加工表面上枢转，导致与转子的不均匀接触以及由此导致部件的不均匀磨损。为了控制所述板的平面度，最小化过渡区域(以及提供“起点推迟”的过渡区域)将板的不受干扰的平坦区域最大化。也可在冲压工序中调整(通过在冲压/冲裁步骤中变平，或者作为单独的步骤)板的整体平面度。
[0041]不使用精密冲裁设备和工序还具有其它益处，即减少材料消耗、降低设备和加工成本、降低生产停机时间和维护成本。因为不需要V形环(或支臂)间隙，更多的材料可用于板(废料更少)并且使得连续性更紧密。据信在板形状完全嵌套的情况下(即板轮廓的上表面170和下表面190是互补的情况下)，这会导致材料消耗节省高达每块板材料厚度的3.75倍。
[0042]前面的描述仅仅说明了本发明的某些优选实施例。但是本发明并不限于上述实施例。即，本领域的技术人员将会理解和意识到修改和变化能够或将能够利用和实施本文中所述的本发明的教导。权利要求的范围不应由在实例中所提出的优选实施例来限制，而是应由与说明书一致的最广泛的目的性结构作为整体给出。
【权利要求】
1.一种包括基本平坦金属本体的制动板，所述制动板具有: 第一摩擦衬片表面； 第二相对的卡钳衬片表面； 所述板具有在第一表面和第二表面之间的厚度； 所述本体通过从金属材料冲压而形成，使得所述本体的边缘沿着厚度的至少75%被切削。
2.根据权利要求1所述的制动板，其中所述本体通过从所述第二表面冲压到所述第一表面而形成，以及所述冲压在第一表面之前形成材料破裂，使得无需去除毛刺操作。
3.根据权利要求1所述的制动板，其中所述冲压形成深度小于0.70毫米的边缘过渡。
4.根据权利要求1所述的制动板，其中所述冲压形成宽度小于1.8毫米的边缘过渡。
5.根据权利要求1所述的制动板，其中所述本体被冲压成在±0.1毫米范围内的完全平面度或定向平面度。
6.根据权利要求1所述的制动板,其中所述本体从连续的金属材料冲压而成。
7.根据权利要求1所述的制动板，其中所述本体由金属材料的预切割工件冲压而成。
8.根据权利要求1所述的制动板，其中所述本体形成包括施加反压力以便使得板被变平。
9.根据权利要求8所述的制动板，其中所述板在经受冲压的同时被变平。
10.根据权利要求8所述的制动板，其中所述板在冲压后被变平。
11.根据权利要求1所述的制动板，其中所述材料是钢。
【文档编号】F16D65/02GK103967975SQ201410041346
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年1月28日 优先权日:2013年2月6日
【发明者】R·阿贝斯曼 申请人:R·阿贝斯曼