制动衬块、盘式制动组件和车辆的制作方法

本发明涉及制动衬块。

背景技术：

制动衬块被用于通过摩擦将机械能转化为热而使车辆减慢或停止。制动衬块具有摩擦片，使用制动钳使该摩擦片压靠制动盘。典型地，制动钳挤压一对摩擦片，使其抵靠制动盘。摩擦片可以包括诸如研磨料和润滑剂的各种功能材料。通过将摩擦片安装到承板(carrierplate)来制造制动衬块。使用承板将制动衬块保持在制动钳中。

美国专利us6,267,206b1公开了用于盘式制动器的制动衬片，该盘式制动器包括承板和由加压的摩擦材料制成的固定于承板的摩擦材料块。摩擦材料块形状匹配(positively)和/或非形状匹配(non-positively)地固定于承板。承板由刚性达到分解温度的硬质无定形塑料制成，该硬质无定形塑料由具有高机械强度的空间上紧密的网状交错大分子组成(例如硬质塑料)，承板的材料被夹入摩擦材料块的承板自由表面、与放置于承板的摩擦材料块的侧壁重叠，并且与摩擦材料块的材料熔接。

技术实现要素：

在如下技术方案中，本发明提供制动衬块、盘式制动器和车辆的制造方法。

一种包括摩擦片和安装结构的制动衬块的制造方法，其中，所述方法包括：设置固化模具；利用用于形成所述摩擦片的微粒状摩擦材料和用于形成所述安装结构的成颗粒的热固性塑料填充所述固化模具；以及在单个步骤中对被填充的固化模具加压固化以形成所述制动衬块。

一种盘式制动组件，其包括制动盘、制动钳和上述制动衬块，其中所述制动钳被构造为用于接收所述制动衬块的所述安装结构。

一种车辆，其包括上述盘式制动组件。

实施方式可以提供通过在单个加压固化步骤中制造制动衬块而获得的改进的制动衬块。代替分别制造摩擦片和承板然后安装它们，可以在单个加压固化步骤中形成制动衬块的所有部件。这可以具有数个优点。该加压固化步骤能够形成永久地安装于摩擦片的安装结构。安装结构不需要是承板。在单个步骤中形成制动衬块可以允许在安装结构的形状和设计上的较大选择自由度。

另外，因为同时形成摩擦片和安装结构，所以比将摩擦片和安装结构简单地粘合或烧结在一起具有更强的结合。制动衬块可以由用于形成安装结构的成颗粒的热固性塑料和用于形成摩擦片的微粒状摩擦材料形成。能够通过控制成颗粒的热固性塑料的颗粒与微粒状摩擦材料的微粒之间的相对尺寸来调节安装结构与摩擦片之间的边界层的结构。

摩擦片可以包括数种材料，各材料提供不同的功能例如研磨料和润滑剂。为了提供不同的功能，用于形成摩擦片的材料被设置为微粒状摩擦材料。微粒的使用最大化了功能材料的表面积并且使得不同的功能材料能够在摩擦片内均匀分布。另一方面，成颗粒的热固性塑料可以使用平均直径比微粒大一或两个数量级的颗粒。当在同一步骤中加压固化两种材料时，这可能会制造在摩擦片与安装结构之间的复杂表面或边界层。这可以增加摩擦片与安装结构之间的结合的机械强度。在一些示例中，成颗粒的热固性塑料的颗粒的平均直径在0.5mm至5mm之间。在一些示例中，微粒状摩擦材料的微粒的平均直径是0.05mm至0.5mm的直径。在另外的示例中，微粒状摩擦材料的微粒的平均直径是0.005mm至0.05mm的直径。

本发明的一个方面提供包括摩擦片和安装结构的制动衬块的制造方法。摩擦片可以用于提供压靠盘式制动系统的盘的表面。安装结构可以用于将动量从摩擦片传递到保持制动衬块的制动钳。方法包括设置固化模具。方法还包括利用成颗粒的热固性塑料和微粒状摩擦材料填充固化模具。方法还包括在单个步骤中对被填充的固化模具加压固化以形成制动衬块。

因为制动衬块和摩擦片同时形成，所以本实施方式是有益的。与通过连接独立的摩擦片和诸如板的独立的安装结构来构成制动衬块时相比，这可以使制动衬块与摩擦片之间的界面更强。实施方式可以具有如下益处：制动衬块是同时形成的单件。该制动衬块可以比其它制动衬块更耐用。

根据用于微粒状摩擦材料的填充的类型或形式，可以以液体或粉末形式添加摩擦片。

例如，成颗粒的热固性塑料可以是复合热固性塑料(duroplast)、玻璃纤维和矿物填充的酚醛成型化合物，iso11469:2000、iso11469:2016或者pf-(md+gf)80。

在另一实施方式中，成颗粒的热固性塑料和/或微粒状摩擦材料在添加到固化模具之前被预热。

在另一实施方式中，固化模具被预热。

在另一实施方式中，在摩擦片与安装结构之间存在边界层，该边界层在单个加压固化步骤中形成。例如，边界层可以是包括成颗粒的热固性塑料和微粒状摩擦材料的1mm或2mmm厚的区域。

在另一实施方式中，利用成颗粒的热固性塑料和微粒状摩擦材料填充固化模具包括首先利用微粒状摩擦材料填充固化模具的第一部分和然后利用成颗粒的热固性塑料填充固化模具的第二部分。

在另一实施方式中，成颗粒的热固性塑料形成安装结构，并且微粒状摩擦材料形成摩擦片。

在另一实施方式中，通过喷射用微粒状摩擦材料填充第一部分。因为可以使用喷射工艺将液体和粉末形式的微粒状摩擦材料精确地添加到固化模具，所以本实施方式可以是有益的。

在另一实施方式中，使用分配器用成颗粒的热固性塑料填充第二部分。例如，分配器可以是被构造为用于将特定量的成颗粒的热固性塑料添加到固化模具的第二部分的供给料斗或其它设备。

在另一实施方式中，方法还包括在微粒状摩擦材料与成颗粒的热固性塑料之间利用微粒状衬层材料填充固化模具。因为衬层材料可以改变制动衬块的性质，所以衬层材料的添加可以是有益的。例如，微粒状衬层材料还可以具有作为摩擦表面或制动表面的功能。然而，能够改变材料的密度以改变制动衬块的共振。另外，还可以将热绝缘的材料添加到微粒状衬层。这可以帮助减少安装结构在使用制动衬块期间被热损坏的机会。

在另一实施方式中，微粒状衬层材料包括酚醛树脂、钢丝绒、石油焦、玻璃纤维、研磨料、氧化铝、润滑剂、热绝缘体、矿物填料、橡胶微粒和它们的组合物中的任一者。例如，玻璃纤维、矿物填料和橡胶微粒可以具有用于使摩擦片和安装结构绝热的功能。研磨料可以是例如al2o3。

在另一实施方式中，微粒状摩擦材料包括酚醛树脂。

在另一实施方式中，成颗粒的热固性塑料包括线型酚醛清漆(novolac)。

在另一实施方式中，成颗粒的热固性塑料包括玻璃纤维、矿物填料和它们的组合物中的任一者。玻璃纤维可以例如为热固性塑料增添强度。矿物填料可以例如提供使待使用的树脂的量减少的体积。因此，矿物填料的使用可以使制动衬块较便宜。

在另一实施方式中，微粒状摩擦材料包括钢丝绒、石油焦、玻璃纤维、研磨料、氧化铝、润滑剂和它们的组合物中的任一者。在微粒状摩擦材料中种类繁多的微粒对摩擦片提供不同方面的功能。研磨料可以例如是al2o3。

在另一实施方式中，方法还包括使微粒状摩擦材料和成颗粒的热固性塑料部分地混合以在摩擦片与安装结构之间形成粘接层。典型地，微粒状摩擦材料中的微粒尺寸与成颗粒的热固性塑料的颗粒尺寸的比例为1-100，其中微粒状摩擦材料中的微粒较小。使用较大的成颗粒热固性塑料的颗粒可以帮助确保在摩擦片与安装结构之间的任何边界层十分粗糙。摩擦片与安装结构之间的边界层的尺寸以及因此粘接层的尺寸能够通过使微粒状摩擦材料和成颗粒的热固性塑料在摩擦片与安装结构之间的边界层处部分地混合而进一步增加。

本发明的另一方面提供形成为单个加压固化件(singlepresscuredpiece)的制动衬块。制动衬块包括摩擦片和安装结构。安装结构包括热固性塑料。因为将制动衬块形成为单个加压固化件可以增加摩擦片与安装结构之间的机械强度，所以本实施方式可以是有益的。这可以使制动衬块更坚固和更耐用。

在另一实施方式中，安装结构为板状。

在另一实施方式中，安装结构包括肋状表面。

在另一实施方式中，制动衬块还包括摩擦片与安装结构之间的衬层。单个加压固化件包括衬层。例如，如前所述，衬层可以提供热障和/或改变制动衬块的共振性质。还在单个加压固化步骤中形成衬层可以提供更耐用的制动衬块。

在另一实施方式中，制动衬块包括摩擦片与衬层之间的边界层。形成边界层用于混合摩擦片的微粒状摩擦材料与微粒状衬层材料。在一些示例中，衬层与摩擦片之间的边界层的厚度可以在0.1mm至3mm之间，优选地，厚度在1mm至2mm之间。

在另一实施方式中，制动衬块包括衬层与安装结构之间的边界层。形成边界层用于混合摩擦片的微粒状衬层材料和安装结构的成颗粒的热固性塑料。在一些示例中，衬层与安装结构之间的边界层的厚度可以在0.1mm至3mm之间，优选地，厚度在1mm至2mm之间。

在另一实施方式中，衬层材料包括酚醛树脂、钢丝绒、石油焦、玻璃纤维、研磨料、氧化铝、润滑剂、热绝缘体、矿物填料、橡胶微粒和它们的组合物中的任一者。

在另一实施方式中，摩擦片包括酚醛树脂。

在另一实施方式中，安装结构包括线型酚醛清漆。

在另一实施方式中，安装结构包括玻璃纤维、矿物填料和它们的组合物中的任一者。

在另一实施方式中，摩擦片包括钢丝绒、石油焦、玻璃纤维、研磨料、润滑剂和它们的组合物中的任一者。

在另一实施方式中，制动衬块包括摩擦片与安装结构之间的边界层。边界层是摩擦片的微粒状摩擦材料与安装结构的热固性塑料的混合物。该边界层可以提供摩擦片与安装结构之间的十分强的粘接或结合。在一些示例中，边界层的厚度可以在0.1mm至3mm之间，优选地，厚度在1mm至2mm之间。

本发明的另一方面提供盘式制动组件，该盘式制动组件包括制动盘、制动钳和根据实施方式的制动衬块。制动钳被构造为用于接收制动衬块的安装结构。

本发明的另一方面提供车辆，该车辆包括根据实施方式的盘式制动组件。

应当理解的是，本发明的前述实施方式中的一者或多者可以组合，只要所组合的实施方式不互相排斥即可。

附图说明

参照附图、仅以示例的方式详细地说明本发明的以下实施方式，在附图中：

图1示出了用于制造制动衬块的加压固化模具的示例的截面图；

图2图示了利用微粒状摩擦材料填充图1中的加压固化模具的第一部分；

图3图示了利用成颗粒的热固性塑料填充图1中的加压固化模具的第二部分；

图4图示了活塞开始压缩成颗粒的热固性塑料和微粒状摩擦材料；

图5图示了在单个步骤中加压固化制动衬块；

图6示出了图5中的制动衬块制品的截面图；

图7示出了利用微粒状摩擦材料、微粒状衬层材料和成颗粒的热固性塑料填充图1中的加压固化模具；

图8示出了使用图7中的填充的加压固化模具制造的制动衬块的截面图；

图9示出了制动衬块的另一示例的截面图；并且

图10图示了车辆的示例。

具体实施方式

在这些附图中附图标记相同的元件是等同元件或者执行相同的功能。如果功能等同，则先前讨论过的元件将不必在之后的附图中讨论。

图1至图5图示了使用单个加压固化步骤制造制动衬块。首先，在图1中示出了设置100固化模具102的步骤。接下来，在图2中示出了利用微粒状摩擦材料204填充固化模具102的第一部分202的步骤。微粒状摩擦材料204可以例如根据所使用的树脂的类型或形式被设置为粉末或液体形式。在本示例中，存在喷嘴206，其将微粒状摩擦材料204喷到固化模具102的第一部分202中。

图3示出了利用成颗粒的热固性塑料304填充300固化模具102的第二部分302。在微粒状摩擦材料204被填充到固化模具102中之后将一定量的成颗粒的热固性塑料304放置于顶部。在本示例中，成颗粒的热固性塑料304的颗粒比微粒状摩擦材料204的微粒大得多。这产生了微粒状摩擦材料204与成颗粒的热固性塑料304之间的粗糙边界区域306。

接下来，在图4中示出了利用活塞402的压缩。活塞402在加压固化加工期间持续被下压。

图5示出了在单个步骤中对制动衬块的加压固化500。在加压固化500期间，微粒状摩擦材料204与成颗粒的热固性塑料304之间的边界区域306仍然可见。在加压固化500完成之后，可以移除所完成的制动衬块。

图6图示了在从固化模具102移除之后的制动衬块600。能够观察到制动衬块600具有连接到安装结构604的摩擦片602。在摩擦片602与安装结构604之间仍然存在边界区域306。由于在单个步骤中形成制动衬块600的方式，边界区域306在摩擦片602与安装结构604之间提供了十分牢固且粘性极大的区域。与摩擦片602和安装结构604单独形成、然后接合在一起或粘合在一起的情况相比，摩擦片602和安装结构604之间的结合力要大得多。

图7图示了在微粒状摩擦材料204与成颗粒的热固性塑料304之间填充有微粒状衬层材料702的另一示例。图7示出了利用微粒状摩擦材料204、微粒状衬层材料702和成颗粒的热固性塑料304填充700的固化模具。为了填充固化模具102，首先利用微粒状摩擦材料204部分地填充模具102的第一部分202，然后，在微粒状摩擦材料204的顶部填充微粒状衬层材料702。然后，利用成颗粒的热固性塑料304填充固化模具的第二部分302。微粒状衬层材料702与微粒状摩擦材料204具有相似的性质。微粒状衬层材料702可以例如具有诸如橡胶微粒的绝缘材料，所述绝缘材料帮助防止热从摩擦片传递到安装结构。为了制造摩擦片，图7中的固化模具102中的材料可以被加热并且利用图4和图5中图示的活塞来压缩。

图8图示了由图7中图示的填充的固化模具102制造的制动衬块800。除了在摩擦片602与安装结构604之间还存在衬层802，制动衬块800与图6中的制动衬块600相同。在图7和图8中都能够观察到摩擦片602与衬层802之间的边界层704。在衬层802与安装结构604之间还存在另一边界层706。能够通过控制衬层802使用的厚度和材料来改变制动衬块800的性质。典型地，一旦制动衬块602被磨穿，衬层材料802还能够具有制动衬块的功能。可以相对于摩擦片602来调节衬层802的密度，以精细调整制动衬块800的共振频率。

使用单个加压固化步骤制造制动衬块的优点是可以改变制动衬块的形式。图9图示了变型的制动衬块900的截面图。在本示例中，仍然存在摩擦片602、安装结构604和中间衬层802。在本示例中，更改了安装结构604的形状。代替如图8所示的具有板状结构，安装结构604具有脊或肋902状表面，脊或肋902状表面可以用于在制动钳中锁定制动衬块。使用单个加压固化步骤形成制动衬块900使得能够改变制动衬块900的基本形式和设计。

图10示出了车辆1000的图示。车辆1000被移除了一个轮子并且盘式制动组件1002可见。盘式制动组件1002包括制动盘1004和制动钳1006。制动钳1006保持根据示例的制动衬块。

附图标记说明

100设置固化模具

102固化模具

200利用微粒状摩擦材料填充固化模具的第一部分

202固化模具的第一部分

204微粒状摩擦材料

206喷嘴

300利用成颗粒的热固性塑料填充固化模具的第二部分

302固化模具的第二部分

304成颗粒的热固性塑料

306边界区域

400利用活塞压缩

402活塞

500在单个步骤中加压固化

600制动衬块

602摩擦片

604安装结构

700利用微粒状摩擦材料、微粒状衬层材料和成颗粒的热固性塑料填充固化模具

702微粒状衬层材料

704微粒状摩擦材料与微粒状衬层材料之间的边界层

706微粒状衬层材料与成颗粒的热固性塑料之间的边界层

800制动衬块

802衬层

900制动衬块

902肋

1000车辆

1002盘式制动组件

1004制动盘

1006制动钳