專利名稱：盤制動襯塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種盤制動襯塊(disk brake pad,盤式制動墊)，該盤制動襯塊在新的時候、在逐漸適應(yīng)的時候、以及在逐漸適應(yīng)之后都具有理想的止動特性。本實用新型更具體地涉及這樣一種盤制動襯塊，該盤制動襯塊在新的時候具有增加的有效摩擦材料半徑，以補償新的制動襯塊典型的減小的摩擦系數(shù)。
背景技術(shù)：
制動系統(tǒng)設(shè)計中一個重要的考慮是制動襯塊的新的或初始的有效性。隨著新制造的制動襯塊材料被“磨合(bedded) ”、“打磨(burnish)”、或“逐漸適應(yīng)(break in) ”，制動襯塊在壓迫到制動轉(zhuǎn)子上時產(chǎn)生摩擦的能力總體上增加了。摩擦的增加改變了駕駛者減慢車輛速度所需施加在制動踏板上的力。制動系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)計成使得在新的襯片狀況和經(jīng)打磨的襯片狀況下，都要滿足由聯(lián)邦法律規(guī)定的止動要求和顧客的要求。制動系統(tǒng)還應(yīng)該設(shè)計成在制動襯塊的整個壽命期間，都給予駕駛者始終如一的制動踏板感覺?，F(xiàn)存的用于增加初始制動襯片的摩擦的方法可包括在襯片劑型中加入大量磨料、 或者在制造過程中對襯片施加高熱(通常稱為“燒灼”)，以除去樹脂進(jìn)而增加摩擦。磨料的添加會具有不期望的長期副作用，這是在新車輛上實現(xiàn)理想的踏板感覺的代價。燒灼可能是不理想的，因為其是能量密集加工，涉及到使用火焰噴射流對制動襯塊襯片的表面進(jìn)行受控燃燒。

實用新型內(nèi)容針對相關(guān)技術(shù)中存在的一個或多個問題，本實用新型的目的在于提供一種盤制動襯塊，其能夠保持駕駛者感受到的制動踏板力基本一致。本實用新型的目的在于提供一種構(gòu)造成用來在車輛制動組件中使用的制動襯塊， 其包括摩擦材料，具有最外側(cè)邊緣、最內(nèi)側(cè)邊緣、以及在最外側(cè)邊緣與最內(nèi)側(cè)邊緣之間延伸的第一側(cè)邊緣和第二側(cè)邊緣；以及臺階部分(或階梯部分)，沿著摩擦材料的最內(nèi)側(cè)邊緣從摩擦材料的第一側(cè)邊緣延伸至摩擦材料的第二側(cè)邊緣。優(yōu)選地，臺階部分包括方形臺階。優(yōu)選地，臺階部分包括傾斜的或有角度的表面。優(yōu)選地，摩擦材料具有從摩擦材料的最內(nèi)側(cè)邊緣延伸至摩擦材料的最外側(cè)邊緣的寬度，且臺階部分具有等于從摩擦材料的寬度的大約1/4到摩擦材料的寬度的大約1/3的寬度。優(yōu)選地，臺階部分的深度等于在制動襯塊的打磨或磨合過程期間所經(jīng)受的磨損的
預(yù)期量。優(yōu)選地，臺階部分具有大約0. 02英寸的深度。優(yōu)選地，制動襯塊在打磨或磨合過程期間的有效半徑比打磨或磨合過程之后制動襯塊的有效半徑大大約12. 5%至大約16. 7%。[0012]本實用新型還提供了一種用于在制動襯塊被打磨或磨合時保持車輛制動踏板感覺一致的方法，制動襯塊包括具有最外側(cè)邊緣、最內(nèi)側(cè)邊緣、以及在最外側(cè)邊緣與最內(nèi)側(cè)邊緣之間延伸的第一側(cè)邊緣和第二側(cè)邊緣的摩擦材料。該方法包括將摩擦材料的有效曲率半徑從制動襯塊初始使用時的第一有效半徑調(diào)整為磨合期完成時的第二有效半徑。優(yōu)選地，摩擦材料包括具有方形臺階的臺階部分。優(yōu)選地，摩擦材料包括具有傾斜或有角度表面的臺階部分。優(yōu)選地，臺階部分的深度等于在制動襯塊的打磨或磨合過程期間所經(jīng)受的磨損的預(yù)期量。優(yōu)選地，制動襯塊初始使用的有效半徑比磨合周期完成時制動襯塊的有效半徑大大約12. 5%至大約16. 7%0本實用新型進(jìn)一步提供了一種制造用于車輛制動組件的制動襯塊的方法，該方法包括沿著制動襯塊的摩擦材料的最內(nèi)側(cè)邊緣成型或形成臺階部分，以使臺階部分從摩擦材料的第一側(cè)邊緣延伸至摩擦材料的第二側(cè)邊緣。優(yōu)選地，該方法還包括模制或形成方形臺階部分。優(yōu)選地，模制或形成具有傾斜或有角度表面的臺階部分。根據(jù)本實用新型，在制動襯塊為新的狀況下，臺階部分用作增加制動襯塊的有效半徑，從而在制動襯塊摩擦材料具有減小的摩擦系數(shù)的情況下減小降低車輛速度所需的踏板力。隨著制動的使用以及襯塊被打磨，臺階部分磨損且制動組件的有效半徑減小，從而平衡了襯塊摩擦的增加，以保持駕駛者感受到的制動踏板力基本一致。此外，用于增加臺階部分的加工成本極少。本實用新型的其他目的和優(yōu)點的一部分將在隨后的說明中闡述，且一部分將從說明中變得顯而易見，或者可以通過本實用新型的實踐而獲知。本實用新型的目的和優(yōu)點將借助于在所附權(quán)利要求中具體指出的元件和組合來認(rèn)識和實現(xiàn)。應(yīng)理解，前面的總體描述和后面的詳細(xì)描述都僅僅是示例性和說明性的，并且不限制如權(quán)利要求中所聲明的本實用新型。
附圖結(jié)合在說明書中并構(gòu)成說明書的一部分，附圖與說明一起闡釋了本實用新型的示例性實施方式，其用于解釋本實用新型的原理。圖1是示出了車輪旋轉(zhuǎn)方向和由此產(chǎn)生的由制動系統(tǒng)施加的制動扭矩的方向的示意圖，其中箭頭A表示車輪旋轉(zhuǎn)方向，箭頭B表示制動扭矩的方向。圖2示意性地示出了用于將扭矩施加至旋轉(zhuǎn)盤的示例性機構(gòu)，其中C表示摩擦材料，D表示旋轉(zhuǎn)的盤。圖3是根據(jù)本實用新型教導(dǎo)的臺階盤制動襯塊的示例性實施例摩擦材料的剖切部分的立體圖。圖4是根據(jù)本實用新型教導(dǎo)的臺階盤制動襯塊的另一示例性實施例的摩擦材料的剖切部分的立體圖。圖5示出了根據(jù)本實用新型教導(dǎo)的臺階盤制動襯塊的示例性實施例的主視圖。圖6A是根據(jù)本實用新型教導(dǎo)的臺階盤制動襯塊的示例性實施例的立體圖。圖6B是圖6A的實施例的俯視圖。[0032]圖6C是沿線6C-6C截取的圖6B的實施例的側(cè)剖面圖。圖6D是沿線6C-6C截取的圖6B的實施例的側(cè)視圖。
具體實施方式
現(xiàn)在將詳細(xì)參考本實用新型的示例性實施方式，這些實施方式的實例在附圖中示出。本實用新型包括具有摩擦材料的制動襯塊，制動襯塊帶有臺階部分(或階梯部分)(例如，總體方形的臺階或有角度的/傾斜的表面)，上述臺階部分機加工或模制到摩擦材料的徑向最內(nèi)側(cè)邊緣中。臺階部分沿著摩擦材料的徑向最內(nèi)邊緣位于襯塊的轉(zhuǎn)子側(cè)上。 在新的狀況下，臺階部分用作增加制動襯塊的有效半徑(如從轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心測量的)，從而在制動襯塊摩擦材料具有減小的摩擦系數(shù)的情況下減小降低車輛速度所需的踏板力。隨著制動的使用以及襯塊被打磨，臺階部分磨損且制動組件的有效半徑減小，從而平衡了襯塊摩擦的增加，以保持駕駛者感受到的制動踏板力基本一致。如在這里使用的，“臺階部分” 表示制動襯塊摩擦材料的從摩擦材料的最內(nèi)側(cè)邊緣缺失或切除的部分，這使得摩擦材料以及進(jìn)而制動襯塊的有效半徑暫時增加。本實用新型允許制動襯塊發(fā)展成具有期望的初始和長期制動性能，而沒有上述的權(quán)衡代價。此外，用于增加臺階部分的加工成本極少。方形的或有角度的臺階可(例如) 模制或研磨加工到制動襯塊中，并且選擇精確的成形處理來作為已經(jīng)用于襯塊加工處理的加工和整修的擴展。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已經(jīng)了解的，通過將制動扭矩施加至車輛的旋轉(zhuǎn)車輪來實現(xiàn)車輛減速。在與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反的方向上施加制動扭矩。所需要的制動扭矩的大部分由車輛制動組件產(chǎn)生。圖1中示意性地示出了車輪旋轉(zhuǎn)的方向和由制動組件施加的由此產(chǎn)生的制動扭矩的方向，其中箭頭A表示車輪旋轉(zhuǎn)的方向，箭頭B表示制動扭矩的方向。圖2示意性地示出了用于經(jīng)由通過摩擦材料(例如，制動組件的制動襯塊)對旋轉(zhuǎn)盤施加力F來將扭矩施加至旋轉(zhuǎn)盤(例如，制動組件的轉(zhuǎn)子)的示例性機構(gòu)，其中C表示摩擦材料，D表示旋轉(zhuǎn)的盤?？梢钥吹剑Σ敛牧峡梢运┘拥牧來按壓到旋轉(zhuǎn)盤上。根據(jù)圖2的實施例，由此產(chǎn)生的被施加至旋轉(zhuǎn)盤的扭矩τ可通過下面的等式表示τ =FyreffN(1)其中F是施加至摩擦材料的力，μ是摩擦材料的摩擦系數(shù)，rrff是摩擦材料的有效半徑，且N是摩擦界面(例如，對于制動組件而言典型為兩個，因為在轉(zhuǎn)子的每側(cè)上均使用制動襯塊，以對制動轉(zhuǎn)子施加平衡力F)的數(shù)目。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，典型地，在制動組件中采用活塞(未示出)，以將力F施加至摩擦材料(即，制動襯塊)。典型地，制動襯塊和活塞容納在制動組件的卡鉗(未示出)中。由活塞施加的力的量至少部分由駕駛者施加至車輛制動踏板的力的量來決定。根據(jù)某些實施方式，摩擦材料的表面區(qū)域不包括在扭矩計算中，因為摩擦材料的表面區(qū)域主要與熱傳輸和制動襯塊磨損相關(guān)。摩擦材料的表面區(qū)域越大，用于制動襯塊與制動轉(zhuǎn)子之間的熱傳輸?shù)耐ǖ谰驮酱蟆８蟮臒醾鬏斖ǖ滥芫S持低的或更均勻的制動襯塊表面溫度，從而能幫助減小磨損。在典型的盤制動組件中，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的那樣，盤制動襯塊分別定位在轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。例如，通過液壓壓力引起的力，活塞可在將制動襯塊的每一個按壓到轉(zhuǎn)子上的方向上移動，從而提供車輛制動。在某些制動組件中，活塞施加力以使制動襯塊以制動襯塊的有效半徑移動。對于盤制動組件，當(dāng)計算由于制動襯塊對轉(zhuǎn)子施加力(以圖2的實施方式中示意性示出的方式)而產(chǎn)生的扭矩時，一般將制動襯塊的摩擦材料的有效半徑認(rèn)為是從轉(zhuǎn)子的中心到接觸轉(zhuǎn)子的制動襯塊摩擦材料的表面區(qū)域的平均半徑的距離。接觸轉(zhuǎn)子的制動襯塊摩擦材料的表面區(qū)域的平均半徑可定義成襯塊-轉(zhuǎn)子接觸的最小半徑(內(nèi)徑)加上襯塊-轉(zhuǎn)子接觸的最大半徑(外徑)，進(jìn)而除以二。如從上面的等式1中看到的，施加至旋轉(zhuǎn)盤的扭矩τ隨著摩擦材料的有效半徑rrff的增加而增大。根據(jù)本實用新型的某些實施方式，通過在制動襯塊摩擦材料的徑向最內(nèi)側(cè)邊緣上提供臺階部分，可增加制動襯塊的有效半徑rrff。在制動襯塊摩擦材料的徑向最內(nèi)邊緣上提供臺階部分可保持制動襯塊的最大半徑(外徑)相同，與此同時，通過將最小半徑(內(nèi)徑) 進(jìn)一步遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子中心移動，還增加了制動襯塊的最小半徑(內(nèi)徑)。增加制動襯塊摩擦材料的最小半徑(內(nèi)徑)增加了接觸轉(zhuǎn)子的制動襯塊摩擦材料的表面區(qū)域的平均半徑(如上所述的，該平均半徑可定義成襯塊-轉(zhuǎn)子接觸的最小半徑(內(nèi)徑)加上襯塊-轉(zhuǎn)子接觸的最大半徑(外徑)，進(jìn)而除以二)。因為制動襯塊的有效半徑rrff定義成從轉(zhuǎn)子中心到接觸轉(zhuǎn)子的制動襯塊摩擦材料的表面區(qū)域的平均半徑的距離，所以，增加制動襯塊的平均半徑會增加制動襯塊的有效半徑。如上所述的，新的制動襯塊的摩擦系數(shù)典型地小于已經(jīng)逐漸適用的制動襯塊的摩擦系數(shù)。因此，根據(jù)上面的等式1，如果F、N和rrff保持恒定，則新的制動襯塊會施加更小的制動扭矩τ。因為理想的是在制動襯塊的整個壽命周期中維持恒定的踏板感覺，所以，保持施加給定扭矩τ所需的力F恒定。由于本領(lǐng)域技術(shù)人員已經(jīng)了解的原因，改變制動組件中使用的制動襯塊的數(shù)量不是改變由制動組件施加的扭矩量的有效方式。因此，本實用新型設(shè)計了這樣的方式改變制動組件的制動襯塊的有效半徑rrff，以抵消制動襯塊在逐漸適用時摩擦系數(shù)μ的變化。圖3示出了本實用新型的示例性實施方式的摩擦材料的剖切部分，該實施方式包括具有沿著摩擦材料的徑向最內(nèi)側(cè)邊緣的方形臺階的制動襯塊。圖示的制動襯塊摩擦材料總體寬度為W，且臺階部分具有寬度為X的下凹表面，該下凹表面處于距離初始接觸以及在打磨期間接觸轉(zhuǎn)子的制動襯塊摩擦材料的保留部分的表面一初始距離Z處。制動襯塊的尺寸通常隨著車輛改變。例如，距離Z可以是約0. 020英寸(0. 50mm)，該尺寸大致等于在打磨或磨合(bedding-in)過程中通常要經(jīng)受的制動襯塊磨損。根據(jù)本實用新型的某些實施方式，臺階部分的寬度X在從制動襯塊寬度W的大約四分之一到制動襯塊寬度W的大約三分之一的范圍內(nèi)。1/4 ^ X/ff ^ 1/3 (2)圖4示出了根據(jù)本實用新型的另一示例性實施方式的摩擦材料的剖切部分，該實施方式包括具有沿著摩擦材料徑向最內(nèi)側(cè)邊緣的傾斜或有角度的臺階的制動襯塊。圖示的制動襯塊摩擦材料總體寬度為W，且臺階部分的寬度為X且具有這樣的表面，該表面處于距離初始接觸以及在打磨期間接觸轉(zhuǎn)子的制動襯塊摩擦材料的剩余部分的表面一初始距離Z處。如上所述的，制動襯塊的尺寸典型地隨著車輛變化。例如，距離Z可以是大約0. 020英寸(0.50mm)，該尺寸大致等于在打磨或磨合過程中通常要經(jīng)受的制動襯塊磨損。根據(jù)本實用新型的某些實施方式，臺階部分的寬度X在從制動襯塊的寬度W的大約四分之一到制動襯塊的寬度W的大約三分之一的范圍內(nèi)。傾斜的或有角度的臺階部分的角度可隨著臺階部分寬度X而變化，因為該角度跨越臺階部分的寬度X和大約0.020英寸(0. 50mm)的距離 Z。將理解，臺階部分的距離Z可變換，且旨在近似等于在給定制動襯塊的打磨或磨合過程中所經(jīng)受的磨損的預(yù)期量。例如，距離Z可以基于選擇用于制動襯塊的材料而變化， 因為不同的制動襯塊成分可以不問的速率磨損。根據(jù)某些實施方式，制動襯塊例如可以包括半金屬材料、低碳鋼材料、或非石棉有機(NAO)材料。圖5示出了盤制動襯塊的一個實施方式，其包括具有側(cè)邊緣、徑向最外側(cè)邊緣和徑向最內(nèi)側(cè)邊緣的摩擦材料。臺階部分沿著摩擦材料的徑向最內(nèi)側(cè)邊緣延伸。參照圖5，并且假定制動襯塊的表面區(qū)域的平均半徑可定義成襯塊-轉(zhuǎn)子接觸的最小半徑(內(nèi)徑)加上襯塊-轉(zhuǎn)子接觸的最大半徑(外徑)進(jìn)而除以二，圖5中不帶有臺階部分的制動襯塊摩擦材料的有效半徑表示為ER1，且?guī)в信_階部分的制動襯塊摩擦材料的有效半徑表示為ER2。ERl和ER2可如下定義ER1 = y+ff/2(3)ER2 = y+X+ ((ff-X) /2) (4)隨后，AER = ER2-ER1 = Χ/2 (5)AER的值可定義成通過采用臺階部分而實現(xiàn)的有效半徑增益，AER的值的進(jìn)一步如下定義。當(dāng)臺階部分的寬度X是制動襯塊的寬度W的三分之一(X = W/3)時，有效半徑的變化是AER = Qfi/3) /2 = ff/6 = 0. 167W當(dāng)臺階部分的寬度W是制動襯塊的寬度X的四分之一(X = W/4)時，有效半徑的變化是AER = (ff/4) /2 = ff/8 = 0. 125W因此，通過在制動襯塊摩擦材料的最內(nèi)側(cè)邊緣處設(shè)置臺階部分而實現(xiàn)的典型有效半徑變化在結(jié)合方形或有角度臺階部分的情況下將會是制動襯塊摩擦材料的寬度W的大約12. 5%至大約16. 7%0圖6A是根據(jù)本實用新型的臺階盤制動襯塊摩擦材料的另一示例性實施方式的立體圖。在該圖示的實施方式中，臺階形成直線100，而不是形成平行于制動襯塊摩擦材料的下邊緣200延伸的弧線。在某些加工過程中，比如使用研磨在摩擦材料上形成臺階，該直線臺階可以更容易地加工。圖6B是圖6A的實施方式的俯視圖。根據(jù)某些實施方式，摩擦材料的中心中的臺階部分的寬度X可在從摩擦材料的寬度W的大約1/4至摩擦材料的寬度W的大約1/3的范圍內(nèi)。如所見到的，該實施方式中的臺階部分的寬度X朝向摩擦材料的側(cè)部處比摩擦材料的中心更大。圖6C是圖6B的實施方式的沿線6C-6C的剖面圖，線6C-6C在摩擦材料的中心。與上面的實施方式類似，距離Z (例如)可以是大約0. 020英寸(0. 50mm)，該尺寸大致等于在打磨或磨合過程中通常要經(jīng)受的制動襯塊磨損。圖6D是圖6B的實施方式的沿線6D-6D的側(cè)視圖，其從摩擦材料的側(cè)面示出了臺階。 從這里描述的說明書的考慮和本實用新型的實踐中，本實用新型的其他實施方式對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見的。說明書和所考慮的實例僅是示例性的，本實用新型的真實范圍和精神將由權(quán)利要求表明。
權(quán)利要求1.一種制動襯塊，構(gòu)造成在車輛制動組件中使用，其特征在于，所述制動襯塊包括 摩擦材料，具有最外側(cè)邊緣、最內(nèi)側(cè)邊緣、以及在所述最外側(cè)邊緣與所述最內(nèi)側(cè)邊緣之間延伸的第一側(cè)邊緣和第二側(cè)邊緣；以及臺階部分，沿著所述摩擦材料的所述最內(nèi)側(cè)邊緣從所述摩擦材料的所述第一側(cè)邊緣延伸至所述摩擦材料的所述第二側(cè)邊緣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動襯塊，其特征在于，所述臺階部分包括方形臺階。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動襯塊，其特征在于，所述臺階部分包括傾斜的或有角度的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動襯塊，其特征在于，所述摩擦材料具有從所述摩擦材料的最內(nèi)側(cè)邊緣延伸至所述摩擦材料的最外側(cè)邊緣的寬度，且所述臺階部分具有等于從所述摩擦材料的寬度的1/4到所述摩擦材料的寬度的1/3的寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動襯塊，其特征在于，所述臺階部分的深度等于在所述制動襯塊的打磨或磨合過程期間所經(jīng)受的磨損的預(yù)期量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動襯塊，其特征在于，所述臺階部分具有0.02英寸的深度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動襯塊，其特征在于，所述制動襯塊在打磨或磨合過程期間的有效半徑比所述打磨或磨合過程之后所述制動襯塊的有效半徑大12. 5%至16. 7%。
專利摘要本實用新型提供了一種制動襯塊，其構(gòu)造成在車輛制動組件中使用，制動襯塊包括摩擦材料，具有最外側(cè)邊緣、最內(nèi)側(cè)邊緣、以及在最外側(cè)邊緣與最內(nèi)側(cè)邊緣之間延伸的第一側(cè)邊緣和第二側(cè)邊緣；以及臺階部分，沿著摩擦材料的最內(nèi)側(cè)邊緣從摩擦材料的第一側(cè)邊緣延伸至摩擦材料的第二側(cè)邊緣。根據(jù)本實用新型，在制動襯塊為新的狀況下，臺階部分用作增加制動襯塊的有效半徑，從而在制動襯塊摩擦材料具有減小的摩擦系數(shù)的情況下減小降低車輛速度所需的踏板力。隨著制動的使用以及襯塊被打磨，臺階部分磨損且制動組件的有效半徑減小，從而平衡了襯塊摩擦的增加，以保持駕駛者感受到的制動踏板力基本一致。此外，用于增加臺階部分的加工成本極少。
文檔編號F16D69/00GK202001530SQ20102070104
公開日2011年10月5日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月4日
發(fā)明者大衛(wèi)·馬丁·巴斯, 約翰·克里斯托弗·奧克伍德, 馬丁·克里斯托弗·卡帕諾斯基 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司