CN106895098A

CN106895098A - 车辆制动衬片

Info

Publication number: CN106895098A
Application number: CN201611013590.7A
Authority: CN
Inventors: 李在永; 李润柱; 李秉燦; 韩在玟; 金润哲
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2016-11-17
Publication date: 2017-06-27
Anticipated expiration: 2036-11-17
Also published as: US20170152904A1; CN106895098B; US10344817B2

Abstract

本发明涉及一种车辆制动衬片，其包括背板层、底层、介于所述背板层和底层之间的粘合层、以及摩擦材料层，其中所述车辆制动衬片不包括垫片，并且其中所述背板层、粘合层和底层中的至少一者在‑100～300℃的温度下根据以下方程1计算的损耗因子为0.2或更高，从而在‑100～300℃的温度下使频率范围为200～20000Hz的噪声衰减：(方程1)损耗因子η＝(f₂‑f₁)/f₀，其中η是损耗因子，f₀是噪声频率，f₁是噪声水平降低3dB时噪声频率振幅的最小值，f₂是噪声水平降低3dB时振幅的最大值。

Description

车辆制动衬片

技术领域

本发明公开涉及一种制动衬片。更具体地，本发明公开涉及一种车辆制动衬片，其能增大可衰减的噪声的频率范围并增大确保良好阻尼容量的温度范围，并且能够在不使用垫片(shim)的情况下改善耐久性。

背景技术

制动器是车辆最重要的安全系统之一。根据产生摩擦的技术，制动器分为盘式制动器和鼓式制动器。大多数目前的车辆使用盘式制动器，其与鼓式制动器相比产生更少的热量并且更少受到由于制动器的热变形导致的制动力劣化。

盘式制动器利用由液压压力操作衬垫产生的摩擦产生制动力，该液压压力操作衬垫被压靠在沿着车轮旋转的盘的一个表面或两个表面上。

图1是示出常规的车辆制动衬片的剖视图。

如图1所示，常规的车辆制动衬片包括直接产生摩擦的摩擦材料层10和传递由液压汽缸施加的压力的背板层40。

车辆制动衬片还可包括介于背板层40和摩擦材料层10之间的底层20，以减少热量传递到制动钳或者改善制动感。底层20经由粘合层30结合到背板层40。

底层20的使用降低了原材料成本，因为底层20由比摩擦材料层10便宜的材料制成。

车辆制动衬片还可包括磨损指示器50，其测量和指示摩擦材料层10的磨损损失，以减少或防止当摩擦材料层10由于磨损而过度损耗超过临界量，从而导致背板40和盘之间直接接触时，可能发生的对背板层40的损坏。磨损指示器50附接于背板层40。

常规的车辆制动衬片还包括垫片60，其设置在背板层40的一部分上并且与制动钳的液压活塞直接接触，从而改善噪声、振动和粗糙度(NVH)特性。垫片60抑制制动热量传递到汽缸，并且起到作为阻尼器减小由于振动引起噪声的作用。

垫片60由具有振动衰减能力的橡胶或钢制成，并附接于背板层40的背面。垫片60具有局限，比如厚度为1～2mm，并且由橡胶或有限种类的钢制成。垫片60仅可以在非常窄的特定温度范围内的温度下改善振动衰减能力。当温度在特定温度范围之外时，振动衰减能力显著劣化，导致NVH特性的劣化。

前述内容仅意在帮助理解本发明的背景，并不意在表示本发明落入本领域技术人员已知的现有技术的范围内。

发明内容

考虑到现有技术中出现的上述问题做出本发明，并且本发明意在提出一种车辆制动衬片，其能够增大确保使期望的噪声衰减的温度范围，并且能够具有高阻尼容量。

本发明还意在提出一种车辆制动衬片，其能够增加背板层和摩擦材料层之间的结合力，以改善制动的准确性和稳定性，并改善耐久性。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种通过与制动盘接触而产生制动力的车辆制动衬片，所述车辆制动衬片包括：背板层；设置在所述背板层的前表面上的底层；介于所述背板层和底层之间的粘合层；以及与所述底层的前表面结合并通过与所述制动盘接触而产生摩擦的摩擦材料层，其中所述车辆制动衬片不包括垫片，并且其中所述背板层、粘合层和底层中的至少一者根据以下方程1计算的在-100～300℃的温度下的损耗因子为0.2或更高以在-100～300℃的温度下使频率范围为200～20000Hz的噪声衰减，

损耗因子η＝(f₂-f₁)/f₀ (方程1)

其中η是损耗因子，f₀是噪声频率，f₁是当使噪声水平降低3dB时噪声频率振幅的最小值，f₂是当噪声水平降低3dB时振幅的最大值。

背板层可由包含15～25wt％的Mn的Fe-Mn基阻尼合金制成。

背板层可在25～300℃的温度下可具有0.2或更高的损耗因子。

粘合层可以是在0～100℃的温度下具有0.2或更高的损耗因子的丙烯酸基阻尼粘合剂。

底层可包含10～20wt％的粘合剂、20～30wt％的填充剂、5～20wt％的增强剂、15～40wt％的弹性体、10～30wt％的无机调节剂和不可避免的杂质；所述弹性体可包含NBR、EPDM和SBR中的至少任一种橡胶；并且增强剂可包含芳族聚酰胺基有机纤维。

底层在-100～50℃的温度下可具有0.2或更高的损耗因子。

彼此相对的背板层的一个表面和摩擦材料层的一个表面可以是彼此啮合的不平坦表面，并且底层和粘合层可依照所述不平坦表面的轮廓而弯曲。

根据本发明的实施方式，背板、底层和粘合层中的至少一个在-100～300℃的温度下具有0.2或更高的损耗因子。因此，车辆制动衬片能够增大确保噪声被衰减的温度范围，并且还改善噪声阻尼容量。

此外，由于车辆制动衬片不需要使用垫片来使噪声衰减，因此制动衬片可以降低生产成本并且具有简化的结构。

此外，由于背板层和摩擦材料层具有彼此面对的不平坦表面，所以背板层和摩擦材料层之间的结合力增强。增强的结合力增加了车辆制动衬片的剪切强度，这引起制动准确性和稳定性的改善。

附图说明

通过结合附图的以下详细描述，将更清楚地理解本发明的上述及其他目的、特征和其它优势，其中：

图1是示出常规的车辆制动衬片的剖视图；

图2是示出根据本发明示例性实施方式的计算损耗因子(η)的方法的图；

图3是示出根据本发明示例性实施方式的车辆制动衬片的图；

图4是示出依照常规的车辆制动衬片和根据本发明示例性实施方式的车辆制动衬片根据温度而变的阻尼系数的图；

图5是示出依照根据本发明示例性实施方式的背板层根据温度和材料而变的背板层阻尼容量的图；

图6是示出依照根据本发明示例性实施方式根据锰(Mn)的含量而变的背板层阻尼容量的图；和

图7是示出在依照根据本发明示例性实施方式的车辆制动衬片中使用的粘合层根据温度而变的损耗因子的图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施方式，但所述附图并不意在限制本发明的范围。

在所有附图中，相同的附图标记表示相同或相似的部件。在该规则下，可以同时参考多个附图进行描述，并且在本说明书中可以省略本领域普通技术人员认为是显而易见的或重复的细节。

根据本发明的一个实施方式的车辆制动衬片描述了一个不包括垫片的简化结构和一个特定结构，在所述特定结构中，构成层具有不同的温度范围，其确保比阻尼容量(SDC)以在100～300℃的温度下使声音频率20～20000Hz的噪声衰减。因此，本发明增大了确保使可听频率的噪声衰减的温度范围，并且简化了车辆制动衬片的结构。

车辆制动衬片的比阻尼容量(SDC)由损耗因子表示。

图2是示出根据本发明的实施方式的计算损耗因子η的方法的图。

如图2所示，可以基于方程1，使用被视为噪声的声波的噪声频率f₀、当噪声频率的噪声水平降低3dB时的噪声频率f₀振幅的最小值f₁和最大值f₂，来计算损耗因子η。

损耗因子η＝(f₂-f₁)/f₀ (方程1)

其中η是损耗因子，f₀是噪声频率，f₁是当噪声水平降低3dB时的噪声频率振幅的最小值，并且f₂是当噪声水平降低3dB时的振幅的最大值。

根据方程1计算的损耗因子η可以基于方程2转换为阻尼比ξ。

阻尼比ξ＝损耗因子η/2 (方程2)

图3是示出根据本发明的实施方式的车辆制动衬片的截面图，图4是示出依照常规的车辆制动衬片和根据本发明实施方式的车辆制动衬片根据温度而变的阻尼系数的图。

如图3所示，根据本发明的实施方式的车辆制动衬片包括：传递由液压汽缸施加的压力并且散发在制动时产生的热量的背板层100；结合到背板层100的前表面上并传递在制动时产生的热量和振动的底层300；介于背板层100和底层300之间的粘合层200；以及设置在底层的前表面上并通过与制动盘接触而产生摩擦的摩擦材料层400。

在根据本发明的实施方式的车辆制动衬片中，优选地，根据方程1，以在-100～300℃的温度下降低频率200～20000Hz的噪声计算，背板层100、粘合层200和底层300中的至少任一个的损耗因子η为0.2或更高。

如图4所示，常规的车辆制动衬片在25～200℃的温度下表现出0.2或更高的损耗因子。另一方面，根据本发明的实施方式的车辆制动衬片在-100～300℃的温度下表现出0.2或更高的损耗因子，比常规的车辆制动衬片具有更宽的温度范围。也就是说，根据本发明的车辆制动衬片比常规的车辆制动衬片在更宽的温度范围内改善了噪声阻尼容量。

背板层100可由灰铸铁制成，其中出现比如复合微结构或石墨的沉淀物，以获得与金属一样高的振动阻尼容量。背板层100可替代地由具有优异的振动阻尼的压制成形的钢板制成，因为其具有通过消耗能量而有效地衰减振动的过量位错(dislocation)。根据本发明的实施方式，背板层由包含15～25wt％的锰(Mn)的Fe-Mn基阻尼合金制成。

图5是示出依照根据本发明实施方式的背板层根据温度和材料而变的背板层阻尼容量的图。

如图5所示，在常规用于制造背板层的压制成型的钢板中，复合夹心钢具有非常窄的-10～50℃的温度范围，这确保32％或更高的阻尼容量。此外，随着温度升高，碳钢的阻尼容量降低。

另一方面，由含有17wt％的Mn的Fe-Mn基阻尼合金制成的背板层具有宽的阻尼确保温度范围，其确保阻尼容量为32％或更高。此外，当使用Fe-Mn基阻尼合金时，根据温度的变化阻尼容量变化很小。因此，与碳钢或复合夹心钢相比，由Fe-Mn基阻尼合金制成的背板层在更宽的温度范围内具有优异的阻尼容量。

图6是示出依照根据本发明实施方式根据锰(Mn)的含量而变的背板层阻尼容量的图。

如图6所示，当根据本发明的实施方式的背板层100包含15～25wt％的Mn时，背板层100表现出20％或更高的优异的阻尼容量。另一方面，当Mn的含量在该范围之外时，阻尼容量降低到20％以下。

因此，根据本发明的实施方式的背板层优选包含15～25wt％的Mn。

如上所述，在根据本发明的车辆制动衬片中，背板层100由包含15～25wt％的Mn的Fe-Mn基阻尼合金制成。在这种情况下，车辆制动衬片确保在25～300℃的温度下的损耗因子为0.2或更高。也就是说，根据本发明的实施方式的车辆制动衬片在25～300℃的温度范围内的温度下改善了噪声阻尼容量。

底层300可由包含具有绝热特性的氧化物基无机材料和弹性体的高分子材料制成，以便在-100～50℃的温度下表现出0.2或更高的损耗因子。

优选地，根据本发明的一个实施方式的底层可包含10～20wt％的粘合剂、20至30wt％的填充剂、5～20wt％的增强剂、15～40wt％的弹性体、10～30wt％的无机调节剂和一些不可避免的杂质。

表1

表1示出根据本发明的一个实施方式的底层300的组成和常规底层的组成。

如表1所示，根据本发明的一个实施方式的底层300包含15～40wt％的弹性体，以改善在-100～50℃的温度下的阻尼容量。

当弹性体的含量低于15wt％时，在-100～50℃的温度下阻尼容量非常低。相反，当弹性体的含量高于40wt％时，底层300的物理特性(压缩应变、密度、硬度等)过度改变，以至于不符合底层所需的物理特性。

弹性体可包含NBR、EPDM和SBR中的至少一种。增强剂可包含芳族聚酰胺基有机纤维。更优选地，增强剂可以是能够牢固地结合到摩擦材料层400的材料。

根据本发明的实施方式的底层300通过将在上述材料中挑选的材料的模制产品放置在摩擦材料层400上并在500～700kgf/cm²的压力下、150～180℃的温度范围内压制而形成。通过该过程，底层300与摩擦材料层400一体化。

根据本发明的实施方式的粘合层200可由在0～100℃的温度下具有0.2或更高的损耗因子的高弹性丙烯酸基阻尼粘合剂制成。粘合层200可通过涂布或喷涂工艺形成。

图7是示出依照根据本发明一个实施方式的粘合层根据温度而变的损耗因子的图。

如图7所示，根据本实施方式的粘合层200通过在0～100℃的温度下具有0.2或更高的损耗因子而表现出优异的振动阻尼容量。

此外，彼此相对的摩擦材料层400的一个表面和背板层100的一个表面可以是形成为彼此啮合的不平坦表面。

这是因为由于背板层100的硬度较高，难以进行表面处理以增加相对于背板层100的剪切强度。

因此，本发明通过增加摩擦材料层400和背板层100之间的结合力来增加车辆制动衬片的剪切强度，从而提高制动的准确度和稳定性。

如上所述，根据本发明的实施方式的粘合层200在0～100℃的温度下表现出0.2或更高的损耗因子，背板层100在25～300℃的温度下表现出0.2或更高的损耗因子，底层300在-100～50℃的温度下表现出0.2或更高的损耗因子。

因此，根据本发明的实施方式的车辆制动衬片包括以上述方式制备的背板层100、底层300和粘合层200，具有在较宽的-100～300℃的温度范围内的温度下改善的噪声阻尼容量。

表2

表2示出依照根据比较例的制动衬片和根据本发明的实施方式的制动衬片根据温度而变的固有频率和阻尼比。

如表2所示，根据本发明的实施方式的车辆制动衬片比常规的车辆制动衬片在更宽的温度范围内的温度下，具有改进的噪声阻尼特性，并且在室温下保持20％或更高的阻尼容量，同时将频率响应函数(FRF)中的固有频率的变化抑制为3％或更小。此外，与常规的车辆制动衬片相比，根据本发明的实施方式的车辆制动衬片具有依照温度而改变的改善的阻尼比。

根据本发明的实施方式的车辆制动衬片不仅能够将-100～300℃的温度下可被衰减的噪声频率范围增加至200～20000Hz，而且还能够改善阻尼容量。也就是说，有可能显著地增大可被衰减的噪声的频率范围并增大确保良好的阻尼容量的温度范围。

虽然为了说明的目的描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员将理解，在不脱离如所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。

Claims

1.一种车辆制动衬片，其通过与制动盘接触而产生制动力，所述车辆制动衬片包括：

背板层；

设置在所述背板层的前表面上的底层；

介于所述背板层和所述底层之间的粘合层；以及

与所述底层的前表面结合并通过与所述制动盘接触而产生摩擦的摩擦材料层；

其中所述车辆制动衬片不包括垫片，并且其中所述背板层、所述粘合层和所述底层中的至少一者在-100～300℃的温度下根据以下方程1计算的损耗因子为0.2或更高，从而在-100～300℃的温度下使频率范围为200～20000Hz的噪声衰减：

损耗因子η＝(f₂-f₁)/f₀(方程1)

其中η是损耗因子，f₀是噪声频率，f₁是噪声水平降低3dB时噪声频率振幅的最小值，且f₂是噪声水平降低3dB时振幅的最大值。

2.如权利要求1所述的车辆制动衬片，其中所述背板层由包含15～25wt％的Mn的Fe-Mn基阻尼合金制成。

3.如权利要求2所述的车辆制动衬片，其中所述背板层在25～300℃的温度下具有0.2或更高的损耗因子。

4.如权利要求1所述的车辆制动衬片，其中所述粘合层是在0～100℃的温度下具有0.2或更高的损耗因子的丙烯酸基阻尼粘合剂。

5.如权利要求1所述的车辆制动衬片，其中所述底层包含10～20wt％的粘合剂、20～30wt％的填充剂、5～20wt％的增强剂、15～40wt％的弹性体、10～30wt％的无机调节剂和不可避免的杂质，其中所述弹性体包含NBR、EPDM和SBR中的至少一种橡胶，并且所述增强剂包含芳族聚酰胺基有机纤维。

6.如权利要求5所述的车辆制动衬片，其中所述底层在-100～50℃的温度下具有0.2或更高的损耗因子。

7.如权利要求1所述的车辆制动衬片，其中彼此相对的所述背板层的一个表面和所述摩擦材料层的一个表面是彼此啮合的不平坦表面，并且其中所述底层和所述粘合层随着所述不平坦表面的轮廓而弯曲。