制动器衬块及其制造方法与流程

本发明涉及一种制动器衬块和制造制动器衬块的方法。

背景技术：

已知制造用于机动车和其他应用的制动器衬块，其中摩擦材料层结合到背板上。这种制动器衬块公开于ep-a-2913552和ep-a-2921736中。这些说明书公开了结合到摩擦材料层的纤维增强酚醛树脂背衬板的制造，背衬板与摩擦材料层之间的界面被成型为具有脊/凹槽构造。

虽然那些已知的制动器衬块提供了高制动性能并且可以高效地制造，但是希望提供一种另外具有增强功能的制动器衬块，以及一种有成本效益且可靠地制造这种制动器衬块的方法。还希望避免在背衬板与摩擦材料层之间的界面处需要脊/凹槽构造，因为这使得制造过程变得复杂，并且提供了摩擦材料的中心区域，该中心区域不会有助于制动衬片的使用寿命。

还已知为汽车的盘式制动系统提供制动器磨损指示器。例如，us-a-4742326公开了一种滑动卡钳盘式制动组件，其包括用于制动器背衬板的h形防震弹簧和电衬片磨损指示器，该制动器背衬板可通过制动施加活塞直接移动，该电衬片磨损指示器包括由电绝缘塑料材料模制的安装部分，电接触线的嵌入环紧固到防震弹簧的中心区域。

本领域需要提供一种不太复杂、低成本和可靠的制动器磨损指示器，尤其是用于汽车的盘式制动系统。

本发明旨在至少部分满足与已知制动器衬块制造技术相关的这种需求。

技术实现要素：

本发明提供一种制动器衬块，其包括与背衬板一体地模制的摩擦材料层，其中背衬板包括模制在纤维增强聚合物树脂板内的导电构件，导电构件沿板方向延伸，背衬板具有的前表面与摩擦材料层的后表面形成界面，其中导电构件在背衬板的厚度方向上成型，以提供至少一个突出部，所述至少一个突出部朝向界面延伸或延伸到摩擦材料层中，并且所述且至少一个突出部被布置成用作制动器衬块的磨损指示器。

典型地，导电构件包括板。优选地，导电构件包括波纹板，可选地，其中波纹板的波纹之间的节距为1至4毫米，和/或在相对的波纹外表面之间延伸的整体厚度为3至10毫米。

在一个优选实施例中，至少一个突出部包括波纹板的至少一个波纹。

在一个实施例中，至少一个突出部包括至少一个变形部分，该变形部分从板朝向界面延伸或者延伸到摩擦材料层中，可选地，其中变形部分用于增强导电构件与纤维增强聚合物树脂板之间的结合。优选地，变形部分通过在板中冲孔形成，以形成从板向界面延伸或延伸到摩擦材料层中的冲孔延伸部。

在一个实施例中，至少一个突出部的自由端在摩擦材料层内，并且从界面向前间隔的距离为1至8毫米，可选地为约3毫米。

可选地，至少一个突出部的自由端位于界面处。

优选地，设有多个突出部，并且多个突出部中的至少两个突出部的相应自由端相对于界面位于不同距离处。可选地，多个突出部的相应自由端所处的位置与界面的距离在0至5毫米的范围内，可选地在1至5毫米的范围内。

在一个优选实施例中，导电构件包括平板，该平板具有从平板延伸到纤维增强聚合物树脂板内的一体延伸部分的阵列，以将导电构件和纤维增强聚合物树脂板附接在一起，延伸部分通过在平板上冲出相应的孔形成。

优选地，导电构件由金属构成，可选地由钢构成，进一步可选地由用粘合增强层处理以增强对纤维增强聚合物树脂的粘合的钢构成。优选地，金属导电构件是壁厚为0.5至3毫米的板。

可选地，导电构件具有的前表面由多个突出部的前表面限定，可选地由多个波纹的前表面限定，其抵靠背衬板的前表面定位。

典型地，导电构件具有的后表面与背衬板的后表面相距的距离为0.1至3毫米，可选地为0.5至2毫米。

优选地，纤维增强聚合物树脂包括：含增强纤维的热固性树脂，可选地含增强纤维的交联酚醛树脂，可选地进一步包含至少一种填充材料。典型地，摩擦材料包括交联酚醛树脂和分散在其中的摩擦颗粒。

制动器衬块优选地进一步包括电接触构件，该电接触构件连接到导电构件，以电连接到电制动器磨损传感器系统。

典型地，背衬板的厚度为1至10毫米，可选地为约5毫米。典型地，摩擦材料层的厚度为5至20毫米，可选地为约10毫米。典型地，导电构件具有沿板方向延伸的面积，该面积为摩擦材料层的面积的50至100％。

制动器衬块优选是用于汽车、摩托车或货车的机动车制动器衬块或用于铁路机车、车厢或货车的铁路制动器衬块。

本发明还提供一种制造制动器衬块的方法，该方法包括以下步骤：

(a)在模腔中提供组件，该组件包括第一部分和第二部分，第一部分包括在含纤维树脂内的导电构件，第二部分邻近第一部分，第二部分包括摩擦材料，第一部分具有与摩擦材料的后表面形成界面的前表面，其中导电构件沿第一部分的厚度方向成型，以提供朝向界面延伸或延伸到摩擦材料中的至少一个突出部；以及

(b)模制该组件以形成制动器衬块，该制动器衬块包括由第二部分形成的摩擦材料层，该摩擦材料层与由第一部分形成的背衬板一体地模制，

其中背衬板包括模制在纤维增强聚合物树脂板内的导电构件，导电构件沿板的厚度方向成型，以提供朝向界面延伸或延伸到摩擦材料中的至少一个突出部，导电构件沿板方向延伸，并被布置成用作制动器衬块的磨损指示器。

可选地，在步骤(a)中，通过围绕位于腔中的导电构件注射纤维增强聚合物树脂，将纤维增强聚合物树脂引入模腔中。

可选地，在步骤(b)中，摩擦材料层位于组件附近，并且摩擦材料层和组件的相邻接触表面在模制步骤(b)中结合在一起。

可选地，在步骤(b)中，摩擦材料层是刚性预成型件，可选地，其已经被预成形为制动器衬块的摩擦材料层的最终形状和构造。

本发明还提供一种制造制动器衬块的方法，该方法包括以下步骤：

(a)提供纤维材料层；

(b)将树脂粉末浸渍到纤维材料层中以形成预成型层；

(c)在模腔中形成组件，该组件包括位于预成型层的两个部分之间的导电构件夹层以及邻近夹层的摩擦材料，其中导电构件沿夹层的厚度方向成型，以提供朝向夹层与摩擦材料的界面延伸或延伸到摩擦材料层中的至少一个突出部；以及

(d)模制该组件以形成制动器衬块，该制动器衬块包括与背衬板一体地模制的摩擦材料层，该背衬板由夹层形成，

其中背衬板包括模制在纤维增强聚合物树脂主体内的导电构件，主体和导电构件形成沿板方向延伸的第一和第二对准板，主体具有的前表面与摩擦材料层的后表面形成界面，其中导电构件沿主体的厚度方向成型，以提供至少一个突出部，所述至少一个突出部朝向界面延伸或延伸到摩擦材料层中，并且所述至少一个突出部被布置成用作制动器衬块的磨损指示器。

可选地，步骤(b)包括以下子步骤：(i)将聚合物树脂粉末散布到纤维材料层上；(ii)贯穿纤维材料层而施加交变电场，以浸渍聚合物树脂粉末穿过纤维材料层的厚度；(iii)压缩浸渍层以固结树脂浸渍的纤维层；(iv)加热固结层，以便至少部分固化树脂；以及(v)切割至少部分固化的层以形成预成型层的多个部分。

可选地，在步骤(c)中，摩擦材料层位于组件附近，并且摩擦材料层和组件的相邻接触表面在模制步骤(d)中结合在一起。

可选地，在步骤(c)中，摩擦材料是刚性预成型层，可选地，其已经被预成形为制动器衬块的摩擦材料层的最终形状和构造。

本发明的优选实施例提供制动器衬块以及制造这种制动器衬块的各种方法，其可以容易地将制动器磨损指示器集成到制动器衬块中。制动器衬块保持高制动性能，并且还可以包括呈导电板形式的制动器磨损部件，该部件可以容易地以低产品成本和低资本成本结合到制动器衬块制造过程中。制动器磨损部件还起到加强或加固背衬板的作用，从而强化制动器衬块。在优选实施例中，制动器磨损部件是波纹金属板，该波纹金属板特别是沿着波纹金属板的凹槽的纵向方向加强或硬化背板。制动器磨损部件是坚固的，并且在制动器衬块的限定磨损量之后，或者在剩余限定量的摩擦材料之后，提供制动器磨损的可靠指示。制动器磨损部件可以容易地结构化以提供一系列信号，这些信号表示在制动器磨损厚度范围内的逐渐的制动器磨损。制动器磨损部件可以被结构化和定位以增强背衬板与摩擦材料层之间的结合。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的制动器衬块的示意性侧剖视图；

图2是根据本发明第二实施例的制动器衬块的示意性侧剖视图；

图3是根据本发明方法实施例的制造图1或图2的制动器衬块的方法的示意性过程流程；

图4是根据本发明方法的另一个实施例的用于制造图1或图2的制动器衬块的方法的示意性过程流程；

图5是根据本发明另一实施例的制动器衬块的侧视图，部分以虚线示出；而

图6是图5的制动器衬块的示意性立体图，部分以虚线示出。

具体实施方式

参考图1，其中示出根据本发明实施例的制动器衬块2。制动器衬块2是用于汽车、摩托车或货车的机动车制动器衬块，或者是用于铁路机车、车厢或货车的铁路制动器衬块。

制动器衬块2包括摩擦材料层4，该摩擦材料层4与背衬板6一体地模制。摩擦材料4包括交联酚醛树脂和分散在其中的摩擦颗粒。摩擦材料层4的厚度为5至15毫米，可选地为约10毫米。

背衬板6具有前表面8，前表面8与摩擦材料层4的后表面12形成界面10。背衬板6的厚度为1至10毫米，可选地为约5毫米。

背衬板6包括模制在纤维增强聚合物树脂18的板16内的导电构件14。导电构件14沿着板方向延伸。导电构件14典型地具有沿板方向延伸的面积，该面积为摩擦材料层4的面积的50％至100％。

纤维增强聚合物树脂18包括含有增强纤维的热固性树脂。典型地，树脂是包含增强纤维的交联酚醛树脂，可选地还包含至少一种填充材料。增强纤维可以包括非织造纤维层。

文献ep-a-2913552和文献ep-a-2921736公开了用于背衬板6和摩擦材料4的合适酚醛树脂，以及实现背衬板6和摩擦材料4结合在一起的合适模制条件，这些文献公开了结合到摩擦材料层的纤维增强酚醛树脂背衬板的制造。

导电构件14由金属构成，通常是钢构成。钢表面可以用粘合增强层处理，以增强对纤维增强聚合物树脂18的粘合。

金属导电构件14是壁厚为0.5至3毫米的板。该实施例中的导电构件14包括波纹板20。波纹板20的波纹22之间的节距为1至4毫米。波纹板20在相对的波纹外表面24、26之间延伸的整体厚度为3至10毫米。

导电构件14具有后表面28，该后表面28所处的位置与背衬板6的后表面30相距的距离为0.1至3毫米，可选地为0.5至2毫米。波纹板20对背衬板6起到加强或加固作用，特别是沿着波纹板20的凹槽的纵向方向。

导电构件14被布置成用作制动器衬块2的磨损指示器。电接触构件30连接到导电构件14，以电连接到电制动器磨损传感器系统32。

导电构件14沿背衬板6的厚度方向成型，以提供朝向界面10延伸的至少一个突出部34。在该实施例中，至少一个突出部34包括波纹板20的至少一个波纹22。优选地，并且在图示的实施例中，至少一个突出部34延伸到摩擦材料层4中。可替代地，至少一个突出部34终止于界面10处。

至少一个突出部34的自由端36位于摩擦材料层4内，并且从界面10向前间隔开，间隔距离为1至8毫米，可选地为约3毫米。

在一种替代构造中，额外地，至少一个突出部34的自由端36位于界面10处。

在另一种替代构造中，设有多个突出部34，并且多个突出部34中的至少两个突出部的相应自由端36相对于界面34位于不同距离处。典型地，多个突出部34的相应自由端36所处的位置与界面10的距离在0至5毫米的范围内，可选地在1至5毫米的范围内。

在使用中，随着制动器衬块2由于不断累积的制动使用而逐渐磨损，摩擦材料表面被磨蚀，并且摩擦材料层4的工作前表面朝着导电构件14向后移动。最终，制动器衬块2作用于其上的盘式制动器或其他金属制动构件接触各突出部34之一，以在导电构件14与盘式制动器之间形成电连接。该动作闭合由电制动器磨损传感器系统32检测的电路。这向驾驶员发出警告，该警告表示出制动器衬块已经磨损，需要更换。当突出部34位于摩擦材料层4与背衬板6之间的界面34的前面时，制动器磨损指示器系统确保在摩擦材料层4完全磨掉之前以及制动操作期间制动盘可以接触背衬板6之前发送制动器磨损信号。当各个突出部34中的至少两个突出部相对于界面34位于不同的距离时，这可以提供逐渐的制动器磨损的顺序指示，并且在第一突出部不能继续提供与制动盘的可靠电接触的情况下，可以提供故障保护系统。

参考图2，其中示出了根据本发明的一个替代实施例的制动器衬块202。该实施例与图1相同，不同之处在于，除了提供波纹板20的波纹22之外，至少一个突出部包括从板20朝向界面延伸或延伸到摩擦材料层4中的至少一个变形部分204。变形部分204通过在板20中冲孔形成，以形成从板20朝向界面10延伸或延伸到摩擦材料层4中的冲孔延伸部。

变形部分204能够增强导电构件14与纤维增强聚合物树脂18的板16之间的结合。

在另一个实施例中，导电构件14具有的前表面由多个突出部22或204的前表面限定，可选地由多个波纹22的前表面限定，其抵靠背衬板6的前表面8定位。

现在将参照图3描述制造制动器衬块2的第一种方法。该方法采用注射模制来形成具有磨损指示器的背衬板。

该方法的第一步骤是在模腔中提供组件，该组件包括第一部分，该第一部分包括在含纤维聚合物树脂内的导电构件。包括摩擦材料的第二部分邻近第一部分。在第一步骤a中，通过围绕位于腔中的导电构件注射纤维增强聚合物树脂，而将纤维增强聚合物树脂引入模腔中。

在第二步骤b中，组件54被模制以形成制动器衬块66。制动器衬块66包括由第二部分62形成的摩擦材料层64，该摩擦材料层与由第一部分56形成的背衬板68一体地模制。背衬板68包括模制在纤维增强聚合物树脂板70内的导电构件58。

如参考图1和2所述的那样，导电构件58沿着板方向延伸。背衬板68具有的前表面与摩擦材料层64的后表面形成界面72。导电构件58在背衬板68的厚度方向上成型，以提供至少一个突出部74，该至少一个突出部朝向界面72延伸或延伸到摩擦材料层64中，并且被布置成用作制动器衬块66的磨损指示器。

在第二步骤b中，摩擦材料层64位于组件54附近，并且摩擦材料层64和组件54的相邻接触表面在第二步骤b的模制步骤期间结合在一起。摩擦材料层64是刚性预成型件76。典型地，预成型件76已经被预成形为制动器衬块66的摩擦材料层64的最终形状和构造。

现在将参照图4描述制造制动器衬块2的第二种方法。该方法采用粉末浸渍来形成具有磨损指示器的背衬板。

该方法具有提供纤维材料层80的第一步骤a。

在第二步骤b中，将聚合物树脂粉末82浸渍到纤维材料层80中，以形成预成型层84。

第二步骤b包括以下子步骤：(i)将聚合物树脂粉末散布到纤维材料层80上；(ii)在纤维材料层80上施加交变电场，以浸渍聚合物树脂粉末穿过纤维材料层80的厚度；(iii)压缩浸渍层以固结树脂浸渍的纤维层；(iv)加热固化层，以便至少部分固化树脂；以及(v)切割至少部分固化的层以形成预成型层84的多个部分。

在第三步骤c中，在模腔88中形成组件86。组件86包括位于预成型层84的两个部分之间的导电构件92的夹层90，以及邻近夹层90的摩擦材料94。摩擦材料94是刚性预成型层。典型地，刚性预成型层已经被预成形为所制得的制动器衬块的摩擦材料层94的最终形状和构造。

在第四步骤d中，组件86被模制以形成制动器衬块96。摩擦材料层94位于组件86附近，并且摩擦材料层94和组件86的相邻接触表面在模制步骤期间结合在一起。

所制得的制动器衬块96包括摩擦材料层94，该摩擦材料层与由夹层90形成的背衬板98一体地模制而成。背衬板98包括模制在纤维增强聚合物树脂主体100内的导电构件92。主体100和导电构件92形成沿板方向延伸的第一和第二对准板。主体100具有前表面102，该前表面102与摩擦材料层94的后表面106形成界面104。导电构件92在主体100的厚度方向上成型，以提供至少一个突出部106，该至少一个突出部朝向界面104延伸或延伸到摩擦材料层94中，并且被布置成用作制动器衬块96的磨损指示器。

参考图5和图6，其中示出了根据本发明另一实施例的制动器衬块302。制动器衬块302是用于汽车、摩托车或货车的机动车制动器衬块，或者是用于铁路机车、车厢或货车的铁路制动器衬块。

制动器衬块302包括与背衬板306一体地模制的摩擦材料304的层。摩擦材料304包括交联酚醛树脂和分散在其中的摩擦颗粒。摩擦材料304的层的厚度为5至15毫米，可选地为约10毫米。

背衬板306具有前表面308，该前表面308与摩擦材料层304的后表面312形成界面310。背衬板306的厚度为3至10毫米，可选地为约5毫米。

背衬板306包括至少部分模制在纤维增强聚合物树脂318的板316内的导电构件314。导电构件314沿着板方向延伸。导电构件314典型地具有沿板方向延伸的面积，该面积为摩擦材料层304面积的50％至100％。导电构件314加强或加固背衬板306。

纤维增强聚合物树脂318和摩擦材料304可以具有与上述第一实施例相同的组成，并且可以如上所述地采用合适的模制条件来实现将背衬板306和摩擦材料304结合在一起。

导电构件314由金属板或薄板(通常是钢)构成。如上所述，钢表面可以用粘合增强层处理，例如通过粘合涂层、等离子体处理或化学处理，以增强对纤维增强聚合物树脂318的粘合。

金属板的壁厚为0.5至3毫米，典型地为1毫米。在该实施例中，导电构件314包括的平板320已被冲孔，以在平板320中形成孔，从而压出一体延伸部分322的阵列，一体延伸部分322的阵列从平板320向前延伸到纤维增强聚合物树脂318的板316的主体中。延伸部分322的阵列延伸到板316中，并模制在板316内，使得导电构件314牢固地附接到板316上，从而设置成使得背衬板306具有整体化结构。各个延伸部分322在板316内沿不同方向(通常是相反的方向)定向，以增强导电构件314与板316之间的结合。

在所示实施例中，各延伸部分322包括大致半圆形的受压元件，这些受压元件相对于平板320以锐角倾斜，所述锐角例如为30度到60度，例如为大约45度。延伸部分322形成规则的阵列324，例如矩形阵列324。延伸部分322包括定向在第一方向上的多个第一延伸部分322的第一子阵列326a和定向在相反的第二方向上的多个第二延伸部分322的第二子阵列326b。每个子阵列326a、326b包括多排相应延伸部分322。各个子阵列326a、326b重叠，使得延伸部分322的规则阵列324包括第一延伸部分322和第二延伸部分322的交替排。然而，根据本发明，可以采用延伸部分322的其他排列。

延伸部分322延伸到板316中的距离为2至5毫米。各延伸部分322之间的间隔为2至15毫米。导电构件314具有的后表面328限定背衬板306的后表面330，并且平板320位于纤维增强聚合物树脂板316的后表面附近。可替代地，导电构件314可以模制在纤维增强聚合物树脂318的板316内，并且后表面328所处的位置与背衬板306的后表面相距的距离为0.1至3毫米，可选地为0.5至2毫米。

导电构件314被布置成用作制动器衬块302的磨损指示器。电接触构件332连接到导电构件314，用于将导电构件314电连接到电制动器磨损传感器系统(如图1和2所示)。

导电构件314沿背衬板306的厚度方向成型，以提供朝向界面310延伸的至少一个突出部334。在该实施例中，至少一个突出部334包括延伸到摩擦材料层304中的至少一个受压元件336。可替代地，至少一个突出部334终止于界面310处。在图示的实施例中，有四个受压元件336，分别位于制动器衬块302的相应拐角附近。每个受压元件336通过冲压平板320以压出受压元件336而形成，从而垂直于平板320并从平板320向前延伸，以便延伸到纤维增强聚合物树脂318的板316的主体中。受压元件336的主体部分338位于纤维增强聚合物树脂318的板316内，受压元件336的顶端部分340延伸到摩擦材料层304内。至少一个突出部334的自由端342位于摩擦材料层304内，其与界面310向前间隔开的距离为1至8毫米，典型地为1至3毫米。

图5和6的实施例的制动器衬块302可以按参照图3和4的如上描述的过程而制造。

在使用中，制动器衬块302被结合到车辆的制动系统中。摩擦材料层304在使用过程中被逐渐磨蚀，最终自由端342暴露在摩擦材料层304的表面处。当自由端342接触制动系统的金属部分(例如制动盘，制动操作中制动器衬块302被压靠在该制动盘上)时，由导电构件314连成一个电路，该电路从导电构件314向电制动器磨损传感器系统发送电信号。因此，制动器衬块302结合了用于制动器衬块302的一体式磨损指示器。

本领域技术人员可以对本发明做出各种显而易见的其他修改。