專利名稱：混合制動襯塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及一種用于盤式制動器的襯墊，尤其涉及一種混合制動襯塊。
背景技術(shù)：
車輛制造商的設(shè)計(jì)方向?yàn)樘岣咝?如加侖英里里程)，同時關(guān)注的一個領(lǐng)域?yàn)榻档涂諝庾枇Α＼嚨卓諝庾枇σ惨恢痹诒粌?yōu)化。降低車底阻力的一個方法是封閉車輛底盤，使其與發(fā)動機(jī)艙、動力傳動系統(tǒng)、輪窩和油箱通氣管中的破壞性的通風(fēng)和氣流隔離。提高效率的進(jìn)展提高了公司平均燃料經(jīng)濟(jì)性的要求，但是對于車底區(qū)域的空氣流通所起的作用很小。尤其是在制動盤和制動鼓區(qū)域的冷卻或干燥作用較小。這會導(dǎo)致組件生銹及其他問題。當(dāng)陶瓷摩擦材料配方被應(yīng)用于制動襯塊中時，其可在轉(zhuǎn)子表面留下涂層。由于車底區(qū)域的氣流減弱，水分可以到達(dá)陶瓷沉積層的下面。久而久之，由于空氣流通較差，這會引起生銹、起氣泡現(xiàn)象發(fā)生。此外，在冬天利用鹽和/或氯化物除冰雪的地方，可加快陶瓷沉積物下方的生銹及侵蝕。因此，需要提供一種具有優(yōu)越制動性能的陶瓷復(fù)合材料制動襯塊，此制動襯塊可以降低由于氣流減少以及車底組件的干燥減少而引起的銹蝕，保持轉(zhuǎn)子運(yùn)行良好，減少陶瓷沉積。

發(fā)明內(nèi)容
—種混合制動襯塊包括底板和帶有中央凹槽的半金屬部分。半金屬部分與底板相連接。第一陶瓷復(fù)合材料部分與半金屬部分鄰接，并與底板相連接。第二陶瓷復(fù)合材料部分位于第一陶瓷復(fù)合材料部分的對面，并與底板相連接。所述混合制動襯塊還可包括位于底板和半金屬部分之間的磨耗指示層。所述磨耗指示層位于底板和第一以及第二陶瓷復(fù)合材料部分之間。半金屬部分具有整片式結(jié)構(gòu)，同時具有第一半部，第二半部以及連接部分。第一陶瓷復(fù)合材料部分和第二陶瓷復(fù)合材料部分被半金屬部分完全分開。半金屬部分可包含鋼纖維。第一陶瓷復(fù)合材料部分和第二陶瓷復(fù)合材料部分可包括陶瓷、芳族聚酰胺、ICevIar (杜邦公司的注冊商標(biāo))或玻璃纖維。第一陶瓷復(fù)合材料部分和第二陶瓷復(fù)合材料部分可包括非金屬纖維?；旌现苿右r塊還可包含一個襯層，此襯層將底板與第一陶瓷復(fù)合材料部分、第二陶瓷復(fù)合材料部分、半金屬部分結(jié)合在一起。第一陶瓷復(fù)合材料部分和第二陶瓷復(fù)合材料部分也與半金屬部分結(jié)合在一起?！N利用壓床制作混合制動襯塊的方法包括提供底板，將此底板放置于壓床內(nèi)；提供預(yù)成型嵌件，將此預(yù)成型嵌件放置于壓床內(nèi)并位于底板之上；提供摩擦材料，將此摩擦材料放置于壓床內(nèi)，并嚙合壓床。該方法還可包括當(dāng)?shù)装逦挥趬捍矁?nèi)時，在放置預(yù)成型嵌件之前，在底板上放置襯層材料。該方法可進(jìn)一步包括在放置預(yù)成型嵌件之前，在襯層材料中混合一種磨耗指示材料。該方法還包括一種模具，其能夠在預(yù)成型嵌件中形成中央凹槽。該方法還包括一種模具，其能夠形成摩擦材料和預(yù)成型嵌件的形狀。所述混合制動襯塊產(chǎn)品可以按照在此討論的工藝制備。


以下將結(jié)合附圖來舉例說明本發(fā)明，其中圖1是混合制動襯塊的透視圖；圖2是根據(jù)圖1的混合制動襯塊的前視圖；圖3是根據(jù)圖1的混合制動襯塊的側(cè)視圖；圖4是圖1所示的混合制動襯塊的示例性嵌件的透視圖；圖5是用于制造混合制動襯塊10的一種陽模壓床制造工藝的示例；圖6是用于制造混合制動襯塊10的一種溢料式壓床(flash-press)制造工藝的示例；各個附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件。
具體實(shí)施例方式各示說明了依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例混合制動襯塊的示范性實(shí)施例。根據(jù)前述內(nèi)容，以下內(nèi)容將被普遍理解，此處所用名稱僅為方便的目的，用于描述本發(fā)明的術(shù)語應(yīng)當(dāng)被本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員給予最寬廣的含義。圖1是一種混合制動襯塊10的透視圖。在示例中，混合制動襯塊10可包括第一制動表面50，第二制動表面52和嵌件28?；旌现苿右r塊10還包括支撐結(jié)構(gòu)，如底板20和磨耗指示層22。但是，例如在制動襯塊用在可選制動系統(tǒng)中的情況下，也可以使用其他支撐結(jié)構(gòu)。其他的層、材料和/或粘合劑可置于或部分地置于任何部件之間。參照圖1-3，底板20可包含由例如鋼鐵或鋼合金構(gòu)成的壓制的金屬部分。磨耗指示層22可應(yīng)用于底板20的頂部，以形成示為第一襯墊24，第二襯墊26和嵌件28的主要制動材料的基底。磨耗指示層22是可選的，而不必作為混合制動襯塊10的一部分存在。嵌件28可以是與第一襯墊24和/或第二襯墊26不同的材料。因此，材料的性能以及嵌件28和制動盤(未示出)之間的制動與摩擦關(guān)系可具有預(yù)定的特性，即不同于第一襯墊24和第二襯墊26。在示例中，嵌件28可以被選擇作為半金屬材料，第一襯墊24和第二襯墊26可被選擇作為陶瓷復(fù)合材料。從而，混合制動襯塊10同時具有陶瓷復(fù)合材料和半金屬材料的制動性能。如圖1所不，第一制動表面50和第二制動表面52要大于第一嵌件制動表面54和第二嵌件制動表面56。這提供了陶瓷復(fù)合材料的更多的表面積和性能，而同時提供了半金屬材料的一些表面積和性能。為了減少銹斑頂升(rust-jacking),嵌件28的半金屬材料在第一嵌件制動表面54和第二嵌件制動表面56摩擦地嚙合制動盤。與傳統(tǒng)的陶瓷復(fù)合材料制動襯塊相比，這種摩擦界面提供了增強(qiáng)的轉(zhuǎn)子清潔能力。半金屬材料嚙合制動盤，并在使用時提供清潔作用。在第一襯墊24和第二襯墊26為陶瓷復(fù)合材料,嵌件28為半金屬材料的實(shí)例中，半金屬材料可以清潔轉(zhuǎn)子，同時陶瓷復(fù)合材料提供低粉塵、低噪音和提高的性能。這些益處使得轉(zhuǎn)子在整個摩擦周期內(nèi)連續(xù)的發(fā)揮最大的制動效能，同時保持低粉塵、低噪音和高性能的優(yōu)勢。一般來說，第一制動襯墊24和第二制動襯墊26可包括陶瓷復(fù)合材料。例如，制動襯塊材料中可包含非金屬或者陶瓷纖維。玻璃纖維即是一個非金屬纖維的例子。嵌件28可包括包含鋼纖維的半金屬材料。金屬纖維與非金屬纖維通常可用于區(qū)分非金屬或陶瓷復(fù)合材料與半金屬材料。在此示例中是鋼纖維對玻璃纖維。但是，陶瓷復(fù)合材料和半金屬材料均可包括其他的銅，其在系統(tǒng)中提供粘著摩擦和高導(dǎo)熱性。本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到在陶瓷復(fù)合材料中簡單的存在金屬并不會使得此陶瓷復(fù)合材料成為半金屬摩擦材料。參考圖3和圖4，中央凹槽30提供一個磨損碎屑逃逸的途徑，以便材料(如灰塵)可以從摩擦表面排出去。此外，中央凹槽30提供了一種應(yīng)力消除，以便在混合制動襯塊10變熱時不會開裂。在所示的例子中，嵌件28有單個中央凹槽30。然而，也可以有穿過第一制動墊片24和第二制動墊片26的凹槽，以及也可以有附加的垂直凹槽或者方格型的凹槽。磨耗指示層22可包括堅(jiān)硬的或者產(chǎn)生噪音的材料，當(dāng)所述材料與制動盤接觸時可以產(chǎn)生聲音。這可以提示車輛駕駛員第一制動襯墊24、第二制動襯墊26和/或嵌件28已經(jīng)基本上磨穿，是需要更換制動片的時候了。圖4利用透視圖來展示嵌件28。嵌件28可包括第一嵌件制動表面54和第二嵌件制動表面56，用于摩擦地嚙合制動盤。隨著嵌件28的磨損，第一半部72和第二半部70被磨平。因此，表面54和56的位置不是永久性的，而是會隨著嵌件28的磨損而移動。在嵌件28被制為預(yù)成型件時，根據(jù)造型的形狀它包括倒圓的邊緣50。然而，邊緣也可以是基本上方形的，但在生產(chǎn)工藝中可以再成形。連接部分46拼合第一半部72和第二半部70，并提供中央凹槽30。在生產(chǎn)混合制動襯塊10過程中，嵌件28可以制作為半金屬材料的預(yù)成型件，并可放入陽模壓床的中央進(jìn)行制作?？蛇x擇的，混合制動襯塊10可利用帶有兩個不同預(yù)成型件的溢料式壓床來進(jìn)行制作，其中一個半金屬材料用于嵌件28，另一個用于各個第一制動襯墊24和第二制動襯墊26。在下面圖5及圖6所示的每一個制作工藝中，包括第一制動襯墊24、第二制動襯墊26和嵌件28的摩擦材料如前圖所示互相結(jié)合在一起，并與底板和/或襯層/磨耗指示層22結(jié)合在一起。圖5是一種用于制作混合制動襯塊10的陽模壓床制造工藝示例。在步驟505中，可制備預(yù)成型的嵌件。在單獨(dú)的模具中，預(yù)成型材料(如半金屬材料)可被加入到模具并成型。所述材料可以是可被放置于模具中，被沖壓和成型的松散材料。然而，為了保持嵌件是被松散保持的混合體，這種材料典型地不被燒制。這種材料還可以包括添加物，以便在將預(yù)成型嵌件運(yùn)輸至主壓床(如下面步驟540)時或儲存以備后用時，其仍能夠保持一體。在步驟510中，可制備底板20。底板20是典型的金屬材料如鋼，并可通過清洗，鼓風(fēng)噴砂，或打磨表面以便有助于將其他材料與其結(jié)合。在步驟520中，底板20被放置于陽模壓床中。在步驟530中，襯層可以被分散到陽模壓床中。襯層是可選擇的材料層，其有助于底板20的結(jié)合。襯層也包括磨耗指示層22，其可包含當(dāng)其與制動盤接觸時就發(fā)出噪聲的材料。這種磨耗指示器材料可作為磨耗指示層22的一部分。在步驟540中，嵌件28可被放置于壓床內(nèi)并在可選擇的襯層/磨耗指示層22的上方。松散保持在一起的嵌件28可被基本放置在底板20上所需的最終位置。一旦進(jìn)行沖壓，嵌件28就無法在混合制動襯塊10中重新定位。在步驟550中，摩擦材料可被分散至壓床中。在陽模壓床中，摩擦材料(如陶瓷復(fù)合材料)可從漏斗或測量工具中被分散。摩擦材料是在制造工藝完成后將會形成第一制動襯墊24和第二制動襯墊26的材料的松散混合物。在步驟560中，壓床被嚙合。壓床以預(yù)定的溫度，在預(yù)定壓力下保持預(yù)定的時間。此外，壓床的熱力曲線可被調(diào)整以補(bǔ)償摩擦材料、嵌件材料和/或襯層材料的材料特性。嵌件28保持與其放入模具時大致相同的位置，模穴會形成中央凹槽30 (見圖3，圖4)。在步驟570中，已完成的襯塊被移除。該襯塊可被冷卻一段時間或根據(jù)預(yù)設(shè)的加熱曲線進(jìn)一步固化。圖6是用于制作混合制動襯塊10的溢料式壓床制造工藝的示例。在步驟610中，預(yù)成型的嵌件被制作。在單獨(dú)的模具中，預(yù)成型材料(如半金屬材料)可被加入到模具中并成型。所述材料可以是可被放置于模具內(nèi)，被沖壓和成型的松散材料。然而，為了保持嵌件是被松散保持的混合體，這種材料典型地不被燒制。這種材料還可以包括添加物，以便在將預(yù)成型嵌件運(yùn)輸至主壓床(如下面步驟540)時或儲存以備后用時，其仍能夠保持一體。在步驟620中，可制備陶瓷預(yù)成型件。在單獨(dú)的模具中，陶瓷預(yù)成型材料(如陶瓷復(fù)合材料)可被加入到模具中并成型。所述材料可以是可被放置于模具內(nèi)并被沖壓和成型的材料。然而，為了保持嵌件是被松散保持的混合體，這種材料典型地不被燒制。這種材料還可以包括添加物，以便在將預(yù)成型嵌件運(yùn)輸至主壓床(如下面步驟540)時或儲存以備后用時，其仍能夠保持一體。在步驟630中，底板20被放置于溢料式模具壓床中。在步驟640中，襯層可以被分散到溢料式模具壓床中。襯層是可選擇的材料層，其有助于底板20的鍵合。襯層也包括磨耗指示層22，其可包含當(dāng)其與制動盤接觸時就發(fā)出噪聲的材料。這種磨耗指示材料可作為磨耗指示層22的一部分。在步驟650中，嵌件28可被放置于壓床中并在可選擇的襯層/磨耗指示層22的上方。松散保持在一起的嵌件28可被進(jìn)步放置在底板20上所需的最終位置。一旦進(jìn)行沖壓，嵌件28就無法在混合制動片10中重新定位。在步驟660中，陶瓷預(yù)成型件被放置于壓床內(nèi)。每個陶瓷預(yù)成型均被放置于嵌件28的側(cè)面。壓床對所述預(yù)成型件進(jìn)行定位和彼此結(jié)合，并與底板20鍵合在一起。在步驟670中，壓床被嚙合。壓床以預(yù)定的溫度，在預(yù)定壓力下保持預(yù)定的時間。此外，壓床的熱力曲線可被調(diào)整以補(bǔ)償摩擦材料、嵌件材料和/或襯層材料的材料特性。嵌件28保持與其放入模具時大致相同的位置，模穴會形成中央凹槽30 (見圖3，圖4)。在步驟680中，已完成的襯塊被移除。該襯塊可被冷卻一段時間或根據(jù)預(yù)設(shè)的加熱曲線進(jìn)一步固化。大量的實(shí)施例已被描述。然而，可以理解的是在不偏離本發(fā)明公開內(nèi)容的精神及范圍的情況下可做各種的修改。因此，其他的實(shí)現(xiàn)方式也屬于下列權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種混合制動襯塊(10),其包括底板(20)；半金屬部分(28)，其具有中央凹槽(30)并與底板(20)相連接；第一陶瓷復(fù)合材料部分(24)，其與半金屬部分(28)鄰接并與底板(20)相連接；第二陶瓷復(fù)合材料部分(26)，其位于第一陶瓷復(fù)合材料部分(24)的對面，并與底板 (20)相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的混合制動襯塊(10)，進(jìn)一步包括磨耗指示層(22)，其位于底板(20)和半金屬部分(28)之間，和/或位于底板(20)和第一以及第二陶瓷復(fù)合材料部分 (24，26)之間。
3.如權(quán)利要求1或2所述的混合制動襯塊(10)，其中半金屬部分(28)具有整片式結(jié)構(gòu)，并且具有第一半部(72)、第二半部(70)以及連接第一半部和第二半部(72，74)的連接部分(46)。
4.如任一前述權(quán)利要求所述的混合制動襯塊(10)，其中該第一陶瓷復(fù)合材料部分 (24)和該第二陶瓷復(fù)合材料部分(26)被半金屬部分(28)完全分開。
5.如任一前述權(quán)利要求所述的混合制動襯塊(10)，其中半金屬部分(28)包含鋼纖維。
6.如任一前述權(quán)利要求所述的混合制動襯塊(10)，其中第該一陶瓷復(fù)合材料部分 (24)和第二陶瓷復(fù)合材料部分(26)包括非金屬纖維，優(yōu)選包括陶瓷、芳香聚酰胺、Kevlar 或玻璃纖維中的至少一種。
7.如任一前述權(quán)利要求所述的混合制動襯塊(10)，其中第一陶瓷復(fù)合材料部分(24) 和第二陶瓷復(fù)合材料部分(26)結(jié)合到半金屬部分(28)。
8.如任一前述權(quán)利要求所述的混合制動襯塊(10)，進(jìn)一步包含襯層(22)，該襯層將底板(20)結(jié)合到第一陶瓷復(fù)合材料部分(24)、第二陶瓷復(fù)合材料部分(26)以及半金屬部分 (28)。
9.一種利用壓床制作混合制動襯塊(10)的方法，該方法包括將底板(20)放置于壓床內(nèi)；將預(yù)成型嵌件(28)放置于壓床內(nèi)并位于底板(20)之上；將摩擦材料(24，26)放置于壓床內(nèi)；并將壓床嚙合。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括當(dāng)?shù)装?20)位于壓床內(nèi)時并在放置預(yù)成型嵌件(28 )之前，在底板(20 )上放置襯層材料(22 )。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括在放置預(yù)成型嵌件(28)之前，在襯層材料 (22)中放置磨耗指示器材料(22)。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括當(dāng)?shù)装逦挥趬捍矁?nèi)時且在放置預(yù)成型嵌件 (28)之前，在底板(20)上放置磨耗指示層材料(22)。
13.如權(quán)利要求9-12中任一權(quán)利要求所述的方法，進(jìn)一步包括在預(yù)成型嵌件(28)中形成中央凹槽(30)。
14.如權(quán)利要求9-13中任一權(quán)利要求所述的方法，進(jìn)一步包括形成摩擦材料(24，26) 的形狀和預(yù)成型嵌件(28)的形狀。
15.一種混合制動襯塊(10)，該混合制動襯塊由包括以下步驟的工藝制備將底板(20)放置于壓床內(nèi)；將預(yù)成型嵌件(28 )放置于壓床內(nèi)并位于底板(20 )之上；將摩擦材料(24，26)放置于壓床內(nèi)；并將壓床嚙合。
16.如權(quán)利要求15所述的混合制動襯塊(10)，其中該工藝進(jìn)一步包括當(dāng)?shù)装?20)位于壓床內(nèi)時且在放置預(yù)成型嵌件(28 )之前，在底板(20 )上放置襯層材料(22 )。
17.如權(quán)利要求16所述的混合制動襯塊(10)，其中該工藝進(jìn)一步包括在放置預(yù)成型嵌件(28)之前，在襯層材料(22)中放置磨耗指示材料(22)。
18.如權(quán)利要求15所述的混合制動襯塊(10)，其中該工藝進(jìn)一步包括當(dāng)?shù)装逦挥趬捍矁?nèi)時且在放置預(yù)成型嵌件(28 )之前，在底板(20 )上放置磨耗指示層材料(22 )。
全文摘要
一種混合制動襯塊(10)，包括底板(20)和帶有中央凹槽(30)的半金屬部分(28)。半金屬部分與底板連接。第一陶瓷復(fù)合材料部分(24)與半金屬部分鄰接并與底板相連接。第二陶瓷復(fù)合材料部分(26)位于第一陶瓷復(fù)合材料部分的對面，并與底板相連接。
文檔編號F16D66/02GK103038533SQ201180023030
公開日2013年4月10日 申請日期2011年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者特里·L·赫弗爾芬格, 戴夫·瓦格納, 馬克·博納塞拉, 特里·克洛斯特, 約翰·馬希爾, ?？笋R特·賽萊卡 申請人:制動配件公司