CN104956110B - 复合盘式刹车底板 - Google Patents

Abstract

提供一种刹车底板，在该刹车底板中，不可压缩芯材料(7)夹在两个金属板冲压件之间以制成轻量级的复合刹车底板。每个冲压件具有纹理面，该纹理面具有多个整体形成的刺入构件(5)。通过轧制或压制，纹理面的刺入构件被完全嵌合在芯材料(7)中，从而将冲压件和芯材料锁定在一起。

Description

复合盘式刹车底板

技术领域

本发明涉及用于盘式刹车片的底板。

背景技术

现代的车辆刹车系统允许以受控的方式放慢或停止车辆的移动。典型的汽车或轻型货车刹车系统包括用于每个前轮的盘式刹车组件和用于每个后轮的鼓式刹车组件或盘式刹车组件。刹车组件由当车辆的操作者压下刹车踏板时所产生的液压或气动压力同时启动。这些鼓式刹车组件和盘式刹车组件及其致动器的结构在本领域中是众所周知的。

典型的盘式刹车组件包括固定到车辆的车轮以随其旋转的转子。转子具有被卡钳组件的部分选择性地接合的一对相对的摩擦面。卡钳组件由固定到锚定板(anchor plate)的销可滑动地支撑。该锚板又固定到车辆的不可旋转组件，诸如悬挂的轮毂。一对刹车片(或蹄片)在转子的相对侧设置在卡钳组件中。这些刹车片操作地连接到一个或多个液压启动的活塞以用于在非刹车位置(其中它们与转子的相对的摩擦板间隔开)和刹车位置(其中它们移至与转子的相对的摩擦板摩擦接合)之间移动。压下刹车踏板使活塞将刹车片从非刹车位置推到刹车位置，使摩擦面与转子摩擦接合，从而放慢或停止车辆的相关联的车轮的旋转。

每个刹车片由相对较厚的、基本平面的金属体(底板)构成，一块摩擦材料(通常是模制的复合材料)以各种方式(包括粘合剂、铆钉和整体模制到底板中/上的孔或凸起特征中)附接到该金属体。

用于刹车片的底板通常由单件实心钢制成。底板使卡钳活塞的力遍布刹车片分布，因此相信单件实心底板对于提供足够的强度和刚度是必要的。然而，这样的工件非常重，特别是在大型卡车应用中。这在本领域中一直是个认识到的问题。车辆装有弹簧的或悬挂的组件上的重量降低了乘坐品质和操控，并且还导致油耗增大以及有价值的材料的浪费。已经尝试了通过压印制造在局部区域(通常是边缘周边)中“变厚”的略薄底板来解决重量问题。然而，所得的板仍然非常重。

将期望的是，提供重量更轻的替换物，该替换物利用其它材料的有益性质，同时保持强度和刚度。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种刹车底板。为了构成该板，将不可压缩芯材料夹在第一金属板冲压件和第二金属板冲压件之间。第一金属板冲压件和第二金属板冲压件均具有纹理面，该纹理面具有多个整体形成的刺入构件。通过轧制或压制，每个冲压件的纹理面与芯材料接合，并且它们的刺入构件被完全嵌合在芯材料中。因此，刺入构件的作用是将第一金属板冲压件、第二金属板冲压件和芯材料锁定在一起。

优选地，第一金属板冲压件和第二金属板冲压件中的至少一个是钢。

优选地，芯材料是轻量级复合材料。在一个实施例中，芯材料是摩擦材料。

在某些实施例中，芯材料可以是可固化材料，在这种情况下，在允许芯材料固化或完成固化之前，第一金属板冲压件和第二金属板冲压件在芯材料处于未固化或部分固化的状态时被组装在一起。

第一金属板冲压件可包括第二纹理面，第二纹理面具有用于附接到摩擦材料以形成刹车摩擦片的多个整体形成的刺入构件。

第一金属板冲压件可包括至少一个凸起(例如，以增大金属板冲压件硬度)。

各种形状的刺入构件是可能的。在一个(目前优选的)实施例中，刺入构件具有钩形。

刺入构件中的至少一些可延伸通过芯材料以接触相对的纹理面。这些刺入构件可通过与相对的纹理面接触而被扭抱。此外，刺入构件可彼此共同扭抱。

在一个实施例中，芯材料是纤维材料，并且刺入构件与纤维材料的纤维接合并且钩住纤维材料的纤维。

优选地，芯材料被选为耐热的。芯材料还可具有其它益处——例如，不受天气影响或抗腐蚀。

优选地，第一金属板冲压件和第二金属板冲压件是实心的非穿孔板，并且刺入构件形成在第一金属板冲压件和第二金属板冲压件的表面上，而不刺入或穿透冲压件。

第一金属板冲压件和第二金属板冲压件可在与芯材料组装之前被预切为成品的刹车底板形状所需的尺寸。

可替换地，第一金属板冲压件和第二金属板冲压件中的至少一个可被预切为大于成品的刹车底板形状所需的尺寸。在组装之后，超过部分的至少一部分可被弯曲为至少部分覆盖芯材料的边缘表面。

在一个这样的实施例中，刹车底板形状具有对接端，并且超过部分在每个对接端处被设为至少一个凸起的形式。该至少一个凸起在对接端处被弯曲为至少部分覆盖芯材料。该至少一个弯曲的凸起为刹车底板提供基本上平滑的且平坦的对接表面(例如，以传送负载并且在它与卡钳体接合的情况下允许滑动移动)。

附图说明

图1示出盘式刹车片(现有技术)的等距俯视图和前视图。

图2-4是示出金属冲压件1、2和芯材料7之间的夹层的形成的侧视图。

图5是一个刺入构件5的详细视图。

图6是刺入构件5的阵列10的一部分的立体图。

图7是冲压件2在与芯材料7组装之前的俯视图。

图8是具有被刺入构件5的第二阵列10附接的摩擦材料20的夹层的第二实施例的侧视图。

图9是在部分组装中示出的图8的侧视图，其中说明了对接凸起弯曲处理。

图10是具有多个冲压层的第三实施例(类似于图8中所示的实施例)的侧视图。

图11是具有压印区域20的冲压件的俯视图。

图12是图11的沿着线12-12的截面图。

图13是具有压印区域21的径向图案的冲压件的俯视图。

图14是具有刺入构件5的一个实施例的细节的表面11的详细视图。

图15是组件(摩擦材料20和芯材料7的一部分被移除以示出细节)的实施例的侧视立体图。

图16是示出对接凸起的图15的侧视图。

图17是图15的俯视立体图。

具体实施方式

如图1中(等距俯视图和前视图中)所示，现有技术的刹车片由摩擦材料块A构成，摩擦材料块A结合到底板B。

摩擦材料是在刹车的过程中接触转子的烧蚀材料。摩擦材料一般是复合材料，其成分可包括金属、半金属、无机(例如，陶瓷)和有机化合物。在一些配方中，摩擦材料可包括分散在该材料中的颗粒、丝、屑或纤维。预成形的摩擦材料块通过使用热压模制系统而被模制到底板上，从而，该块流到底板上的各种特征的里面及其周围。当被冷却时，摩擦材料变得十足地硬并且结合到底板。

现有技术的底板是可具有用于留存摩擦材料的孔或其它特征的、通常是钢的实心板。存在许多不同形状的底板，但是许多应用包括用于安装在卡钳托架中并且对齐的对接端C。

在本发明中，提供轻量级的替换底板。通过使用相对较薄的金属冲压件来减轻重量，这些金属冲压件与轻量级的芯材料永久地结合成夹层。整个层压结构显示出与实心钢底板等同的强度和刚度，因此，不会为了减轻重量而丧失功能。

所述板由于下述事实而被称为“复合”底板，即，该板由其性质本身低劣、通过将它们接合而得以提高并且变得优良的异种(heterogeneous)材料组成。

图2-4概要地说明根据本发明的用于形成复合底板的方法。第一(上)金属板冲压件(整个被指定为1)和第二(下)金属板冲压件(整个被指定为2)被放置为将不可压缩芯材料7的薄层夹在它们之间。每个金属冲压件具有面向内的纹理表面和外表面(如图2-4所示，外表面可以是平面，或者如图8、9所示，外表面可具有露出的纹理)。在冲压件1上，纹理(内)面是12，外面是11。在冲压件2上，纹理(内)面是13，外面是14。一般来说，整个夹层的方位是可翻转的。

如图6所示，纹理面12、13特征在于刺入构件5的阵列10。

如图3所示，随着冲压件1、2被联合在一起，刺入构件5咬入芯材料7中并且开始穿透到芯材料7中。最后，如图4所示，当纹理表面12、13的平坦部分降落在不可压缩芯材料7的表面15、16处时，刺入结构达到最大穿透，并且通过嵌合而被锁定到芯材料。

如本文中所使用的，“刺入构件”描述在材料(用于嵌合或刺入)的表面上凸起的任何类型的钉状或销状结构(或者钩状或倒刺状结构)。刺入构件5可通过从所述材料本身的表面切割、刨削或刮削整体的凸出物而从表面凸起。在本申请人于2012年5月29日提交的、标题为“Bulk Textured Material Sheeting”的共同未决的加拿大专利申请No.2,778,455中描述了形成这样的刺入构件的一种方法。在加拿大专利No.1,330,521、1,337,622或2,127,339中也描述了相关方法。前述公开内容通过引用并入本文。

刨削或刮削方法可得到具有如图5和6所示的构造的刺入构件5，其中每个刺入构件5具有材料被从其移除的相邻的表面沟槽6。刺入构件可如图5(以及图14，在图14中，钩子被示为具有与根部分5b相对的尖端部分5a)所示那样略带钩形，或者可提供更直挺的(例如，钉状)构件。

为了形成每个冲压件1、2，可将连续长度的预制纹理的材料(即，已经形成有这样的刺入构件)冲压成成品的复合板板型。可替换地，可单个地对预切工件制造纹理。第二种方法可能优选在表面上获得更大程度上可定制轮廓的刺入构件。此外，在组装成夹层之前，冲压件可经过其它的形成操作，包括压印冲压件的区域(例如，以提供附加的摩擦材料附接表面，和/或提供冲压件的附加的硬度)。在这个阶段，金属冲压件的性质是容易控制的。例如，如图11(其截面图在图12中提供)所示，压纹20可被压制形成在冲压件2上。压纹提供使活塞的很大的力遍布冲压件2分布(而不是仅分布在活塞撞击的很小的中心区域中)的方式。继而，刹车片A的整个表面与转子接触，以提供最大刹车性能。图13示出压纹21的径向图案使活塞的力在所有方向上扩展的另一实施例。

在一个实施例中，如图8所示，双面金属板可被用于冲压件中的至少一个(即，在每个表面的至少一部分上方具有刺入构件纹理10)。这使得可形成复合底板，并且还使得可露出在其上可结合摩擦材料的纹理表面。如图10所示，多个板可与芯材料夹在一起。其它变体是可能的。

因为刺入构件独特的锁定效果，通过本方法形成的材料夹层能够提供极其坚硬且刚性的层压件。刺入构件想保持与层压面成直角。然而，刺入构件的尖端(被嵌合在芯材料中)被阻止会聚，因此，整个材料夹层不能挠曲或弯曲。这样，从否则将是相对柔软的金属板(由于相对较薄)的材料产生异常坚硬的层压件。可使用各种类型、质量和等级的金属(例如，不锈钢、普通钢、铝)，包括通常可能不被考虑用于底板用途的更便宜的或更低等级的金属。

芯材料可以是任何不可压缩(优选地，轻量级的)材料。这样的材料可被选为具有有益于刹车片用途的特定性质(例如，耐热(以限制热传递)、不受天气影响、防腐蚀等)。这样的材料本身无需是坚硬的或刚性的，事实上可以是略微脆性的。一种目前优选的材料是已经被测试的并且在刹车状况下具有已知性能的摩擦材料。摩擦材料具有对于其大小而言重量轻的附加优点。

作为重量比较，考虑底板的以下示例：

夹层可被轧制或压制，以实现刺入构件在芯材料中的完全嵌合。在某些情况下，热量或压力的施加可能也是必要的。在使用双面(即，2个纹理表面)的冲压件(例如，图8、9)的情况下，可非常局部地施加轧制或压制，以避免弄破或破坏露出的刺入构件(例如，滚筒可沿着刺入构件的行之间的轨道)。

刺入构件的高度和芯材料的厚度将决定嵌合程度。在一些情况下，如图15-17所示，刺入构件可仅部分地延伸到芯材料中。刺入构件的作为钩子的形状在这种情况下可帮助提供抗拉离(pull-apart)性。钩形尖端还可抓紧到芯材料中的纤维等上(例如，如果使用纤维材料——诸如某些配方的摩擦材料)。

尖端的扭抱(clinch)增加了抗拉离性或抗剥离性的进一步提高。如本文中所使用的，“扭抱”(扭抱的、可扭抱的、被扭抱的)描述刺入两个或更多层并且从那延伸的销或钉的露出的尖端上方的弯曲动作。扭抱在木材施工工种中是惯常的做法。扭抱类似于金属加工中的铆接、或紧固件的任何其它的变形，以防止其容易脱离(withdrawal)。扭抱的目的是在如此结合的两个层压层之间给予更大的内聚力。“共同扭抱”指的是刺入构件彼此之间接合并且与芯材料接合(从上方和下方)，以形成刺入材料的完全纵横交错的网。在本情况下，刺入构件可通过与相对的纹理表面接触而扭抱，并且可通过与其它刺入构件接触而共同扭抱。

图7和9示出作为二次加工形成对接端覆层的进一步的实施例。夹层本身留下了露出的冲压的金属边缘，这可在卡钳托架中导致不期望的刮削或拖动。为了避免这种情况，可通过使用金属冲压件的突出部在每个对接端覆盖芯材料来提供平滑度和平坦度提高的表面。图7中示出了一个实施例，在该实施例中，金属坯料被提供以成品的底板形状的整体轮廓加上对接端处的突出延伸部分2b-2d。这些突出部可向下(或向上)弯曲，以覆盖对接端及其侧面(如图9所示)，在这些端部封装芯材料7。可对对接端进行进一步的平坦化、碾磨、研磨或涂布操作以确保更平滑的、更平坦的表面。还将认识到的是，也可将冲压件的其它悬伸部分(除了对接端之外)向上或向下弯曲，以实现各种效果(包括芯材料的所有侧面完全包绕)。

前述描述仅说明了本发明的某些优选实施例。本发明不限于前述示例。也就是说，本领域技术人员将认识到和理解，修改和变体可能或者将可能利用和实现本文中所述的本发明的教导。权利要求的范围不应由示例中所阐述的优选实施例限制，而是应被给予与作为整体的描述一致的最广泛的有目的的解释。

Claims (13)

1.一种刹车底板，包括：

第一金属板冲压件；

第二金属板冲压件；以及

不可压缩芯材料，其夹在所述第一金属板冲压件和所述第二金属板冲压件之间；

所述第一金属板冲压件和所述第二金属板冲压件均具有各自的纹理面，所述纹理面具有多个整体形成的刺入构件，每个各自的纹理面的刺入构件刺入所述芯材料，以将所述第一金属板冲压件、所述第二金属板冲压件和所述芯材料固定在一起。

2.根据权利要求1所述的刹车底板，其中所述第一金属板冲压件和所述第二金属板冲压件中的至少一个是钢。

3.根据权利要求1所述的刹车底板，其中所述芯材料是轻质复合材料。

4.根据权利要求1所述的刹车底板，其中所述芯材料是摩擦材料。

5.根据权利要求1所述的刹车底板，其中所述芯材料是固化材料。

6.根据权利要求1所述的刹车底板，其中所述刺入构件具有钩形。

7.根据权利要求1所述的刹车底板，其中一个所述纹理面的刺入构件中的至少一些延伸通过所述芯材料以接触相对的纹理面。

8.根据权利要求7所述的刹车底板，其中所述刺入构件通过与所述相对的纹理面接触而被扭抱。

9.根据权利要求7所述的刹车底板，其中至少一些相对的刺入构件彼此共同扭抱。

10.根据权利要求1所述的刹车底板，其中所述芯材料是纤维材料，并且所述刺入构件与所述纤维材料的纤维接合并且钩住所述纤维材料的纤维。

11.根据权利要求1所述的刹车底板，其中所述芯材料为耐热、不受天气影响和抗腐蚀中的一种或多种。

12.根据权利要求1所述的刹车底板，其中所述第一金属板冲压件和所述第二金属板冲压件是实心的非穿孔板。

13.根据权利要求1所述的刹车底板，其中所述第一金属板冲压件和所述第二金属板冲压件在与所述芯材料组装之前被预切为所需的尺寸。