CN108331860A - 一种刹车片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种刹车片，包括刹车片骨架、填充料和摩擦块；所述刹车片骨架具有至少四个椭圆形凹槽；所述凹槽内部为填充料，填充料将凹槽填满，使得刹车片骨架的表面平整；摩擦块附着在填充料和骨架的平整表面上；所述摩擦块包括以下成分制成：金刚砂、氧化铁粉、沥青胶和呋喃环氧树脂。本发明的刹车片对于整体结构进行优化设计采用带有椭圆形凹槽的骨架结构，一方面减轻了刹车片骨架的重量，优化了整体的重量，另一方面刹车片骨架凹槽结构能够添加填充料，使得刹车片的整体性能优化，通过填充料和摩擦块结合，提高了结合力。
Description
技术领域
本发明涉及一种刹车片，特别涉及一种全新设计的刹车片，属于制动系统零部件。
背景技术
机械交通工具既需要强劲的动力系统以保证其驱动性能足够强大，满足运输不同货物的要求，又要求相应的制动系统能够提供足够的制动性能以保证交通工具在达到高速状态以后在安全距离内完成制动，以防止因为制动距离过长引发的安全事故。随着各种交通工具的驱动性能大幅度提升，交通工具的运行速度越来越快，制动过程中需要释放的能量也越来越大，对于制动系统的制动能力要求也越来越高。
据不完全统计，每年数十万起交通事故中，由于刹车问题导致的交通事故多达上万起，造成了极大的人员伤亡数量和经济损失，因此如何提高制动系统的性能，避免相关事故的发生成了亟需解决的问题。
刹车片一般由钢板骨架、粘接隔热层和摩擦块组成，钢板骨架是刹车片的主体结构，实现刹车片的安装与布置，隔热层设置在摩擦块和钢板骨架之间进行隔热，防止钢板骨架温度升高导致强度降低。现有的刹车片结构一般为多层复合结构，各层结构之间通过粘接剂粘合在一起，因此刹车片中骨架和摩擦块的结合强度有限，极端情况下可能损坏，引发事故。另外，摩擦块和钢板骨架之间的结合力不足，也可能使得刹车片无法完全发挥性能，使得刹车片制动性能受到非材料因素的限制。
刹车片是附着在驱动轮上的，属于簧下质量，为了提高车辆的运行驾驶性能，通常希望簧下质量尽可能低，所以高性能刹车片还要做到轻质高强。目前应用的刹车片，由于钢板骨架和摩擦块之间结合强度限制，钢板骨架结构通常较大才能保证钢板骨架和摩擦块之间的结合牢固性，最终使得刹车片质量难以降低，影响汽车驾驶性能。
另外，刹车片的摩擦块和钢板骨架之间的结合为单一层状结构，当刹车片损坏接近极限的时候，不能提供有效的警示/提示，需要驾驶人员定期检查刹车片的状态，并在适当的时候进行更换。在极端的情况下，可能因为驾驶人员检查遗漏，导致刹车片在车辆行驶过程中失效，进而引发安全事故。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的刹车片性能不足、存在多种安全隐患的问题，提供一种全新的刹车片。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种刹车片，包括刹车片骨架、填充料和摩擦块。所述刹车片骨架具有至少四个椭圆形凹槽；所述凹槽内部为填充料，填充料将凹槽填满，使得刹车片骨架的表面平整；摩擦块附着在填充料和骨架的平整表面上。所述摩擦块包括以下成分制成：金刚砂、氧化铁粉、二氧化硅、沥青胶和呋喃环氧树脂。
本发明刹车片对于整体结构进行优化设计采用带有椭圆形凹槽的骨架结构，一方面减轻了刹车片骨架的重量，优化了整体的重量，另一方面刹车片骨架凹槽结构能够添加填充料，使得刹车片的整体性能优化，通过填充料和摩擦块结合，提高了结合力。填充料对于摩擦块的支撑作用形成半刚性支撑，具有调节刹车力量的作用，可以改善刹车效果，提高刹车性能，避免车轮抱死。同时，当摩擦块磨损达到一定量的时候，填充料可以补充摩擦，避免极端情况下，突然失去摩擦力导致制动系统失效。当填充料作为补充发挥刹车作用的时候，骨架结构和刹车摩擦盘直接作用发出锐利的声音提示驾驶员及时更换刹车片。
本发明采用填充式刹车盘，由于材料不相同，填充材料的软硬度和骨架的刹车盘的材料的软硬度不是一致的，所以刹车过程中，可以改变刹车的力量方向改变，这样就把刹车的力量改变了方向，这样只用很小的作用力就能实现较好的制动力，很好的控制住刹车安全距离。
在本发明的刹车片中，摩擦块采用金刚砂、氧化铁粉、二氧化硅、沥青胶和呋喃环氧树脂粘接而成，摩擦块的整体结合力优良，摩擦块摩擦系数高，提供的摩擦力大而稳定，使用过程中摩擦块磨损缓慢，使用寿命长，经济环保。
进一步，所述刹车片骨架的多个凹槽之间设置有排渣沟槽。通过设置排渣沟槽使得摩擦块磨损脱落的渣能够快速排出，避免渣滓对于摩擦块正常部分的干扰破坏。优选地，所述排渣沟槽是V形槽，易加工，排渣效果好。
进一步，所述骨架采用铸铁作为主要成分，添加以下成分中至少一种制成：碳化钛、碳化硅。碳化钛粗颗粒和碳化硅是高硬度陶瓷材料，具有轻质高强的特点，添加应用以后可以增强骨架的强度，对于耐受极端情况下的磨损有很好的促进增强作用。
优选地，所述骨架用铸铁加碳化钛粗颗粒和碳化硅的混合物制成。三种原料的重量份比例为铸铁：碳化钛：碳化硅=60～70：15～30：10～25。通过优选骨架材料的配合比例，使得刹车片的骨架既可以发挥出适宜的硬度，又不会出现韧性降低的问题，兼具良好的抗冲击强度。最优选，用铸铁、碳化钛粗颗粒和碳化硅重量比例65：20：15的混合物加温压铸，制成刹车片的骨架。
优选地，所述骨架用铸铁、碳化钛粗颗粒和碳化硅的混合，加热至1100～1200℃，压铸成型。
优选地，所述骨架制备过程中，先将原料成分混合，然后加温压铸制成刹车片骨架。形成具有至少四个椭圆形凹槽的刹车片骨架。采用压铸成型可以在相对更低的温度完成成型，避免高温对于添加成分的性质影响。
进一步，所述填充料采用包括以下混合材料的原料制成：碳纤维、玄武岩纤维、石油焦、呋喃树脂。优选地，碳纤维：玄武岩纤维：石油焦的重量份比例50～60：30～40：5～20混合，然后用呋喃树脂混合进行填充。优选地，采用30～40wt%呋喃树脂作为粘结剂。呋喃树脂相对于其余材料的30-40%，即，先碳纤维、玄武岩纤维和石油焦混合，计算重量之和，然后添加重量之和30-40%的呋喃树脂。
进一步，所述摩擦块由以下重量成分制成：金刚砂、氧化铁粉、二氧化硅、沥青胶和呋喃环氧树脂。其中，原料重量份比例是金刚砂：氧化铁粉：二氧化硅：沥青胶：呋喃环氧树脂=2～5：30～40：8～15：20～30：20～30。呋喃环氧树脂中呋喃树脂与环氧树脂的重量比例为4-6:6-4。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1. 本发明的刹车片对于整体结构进行优化设计采用带有椭圆形凹槽的骨架结构，一方面减轻了刹车片骨架的重量，优化了整体的重量，另一方面刹车片骨架凹槽结构能够添加填充料，使得刹车片的整体性能优化，通过填充料和摩擦块结合，提高了结合力。
2. 本发明的刹车片摩擦块在刹车片上结合关系为摩擦块主要和填充料结合，部分和骨架结合，填充料填充到骨架的椭圆形凹槽中，摩擦块的结合力有保证。另外，当摩擦块磨损量较大的时候，填充料可以部分补偿摩擦块，实现替代功能。同时，裸露的骨架结构产生部分骨架和刹车圆盘的直接金属摩擦，发出锐利声音，提示驾驶员更换摩擦块。
附图说明：
图1是刹车片的结构示意图。
图2是刹车片未安装摩擦块的结构示意图。
图3是刹车片示意图。
图4是图3所示刹车片A-A剖视图。
图中标记：1-骨架，2-椭圆形凹槽，3摩擦块，101-安装孔，102-排渣沟槽。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例>
如图1所示刹车片，刹车片的骨架1为弧形片状，在弧形片状的骨架1的外缘侧端设置有安装孔101，安装孔在弧形片的外侧端部设置，两端各有两个安装孔（总共四个安装孔）。在骨架1的表面上结合摩擦块3，摩擦块3是主要的摩擦构件，提供刹车摩擦阻力。在骨架1上设置有排渣沟槽102，分布在骨架的后向，导通至骨架侧缘。如图2所示，刹车片骨架1未结合摩擦块3的时候，可以清晰的看见摩擦块骨架上设有四个凹槽2，所述凹槽厚度2～5mm。在相邻凹槽之间设置有排渣沟槽102，所述排渣沟槽是V型槽，可以促进摩擦块工作过程中磨屑的排出。
如图3所示，对于刹车片进行A-A剖切，剖切图如图4所示，在骨架1上设置有凹槽2，凹槽2内部被填充料，填充料将凹槽2填满，在骨架1的表面构成平整的表面，在该平整表面上粘接上摩擦块3，摩擦块平面面积小于骨架1的面积。在图4中排渣沟槽由于较小较浅，所以侧面剖视图中并未明显显示。
刹车片的骨架1用铸铁加碳化钛粗颗粒、碳化硅制成，铸铁：碳化钛：碳化硅的重量比例为65：20：15，先将物料预先混合均匀，所得混合物加温压铸，做刹车片的骨架1。制成1以后，待其冷却至室温，向凹槽2内加入填充料，使得骨架1的凹槽一侧的表面平整。填充料的成分选用碳纤维：玄武岩纤维：石油焦重量份比例55：35：10混合，搅拌均匀。然后，加入35wt%呋喃树脂，继续搅拌混合均匀，填充到凹槽2中。
最后向平整的表面上粘接复合摩擦块3，摩擦块选用重量份以下成分制成，金刚砂：氧化铁粉：二氧化硅：沥青胶：呋喃环氧树脂=4：35：11：25：25。摩擦块粘结在平整表面上，形成摩擦块，摩擦块厚度10～16mm。其中，呋喃环氧树脂是呋喃树脂和环氧树脂按照1:1重量比例混合的树脂料。摩擦块粘结在平整表面上，当摩擦块工作的时候，由于压力下材料的软硬度不同和骨架结构配合时，可以改变刹车力量方向，使得更小的作用力实现更好的制动效果，很好的增强刹车安全距离。
试验例1
将现有市售的刹车片和本发明的刹车片进行台架实验，采用GB 17469-1998 汽车制动器衬片摩擦性能评价刹车片的性能。本发明制备的刹车片摩擦系数：100℃-0.62、150℃-0.59、200℃-0.27，性能较为优秀，符合国标GB5763-2008规定。市售刹车片样品摩擦系数：100℃-0.55、150℃-0.49、200℃-0.27，相比之下本发明的刹车片在较低温度下具有较好的摩擦性能，在200℃的情况下摩擦性能和一般产品保持一致。综合评价本发明的刹车片性能符合规定，整体性能较为优秀。
试验例2
将本发明的刹车片骨架结构符合材料进行测试，抗压强度265MPa，剪切强度74Mpa，刹车片骨架材料符合刹车片应用要求。同时刹车片骨架兼具复合添加料，具有摩擦颗粒，在直接作用于摩擦盘的情况下，可以发出锐利的摩擦声，具有警示作用。
试验例3
将本发明的刹车片进行磨损率性能测试，采用GB 17469-1998 汽车制动器衬片摩擦性能评价刹车片性能，测试结果显示本发明的刹车片具有良好的抗磨损性能。本发明刹车片磨损率（V）/[10-7cm3/(N·m)]：100℃-0.12、150℃-0.21、200℃-0.86，性能较为优秀符合国标GB5763-2008规定。作为对比的普通刹车片磨损率（V）/[10-7cm3/(N·m)]：100℃-0.14、150℃-0.24、200℃-0.96，本发明的刹车片磨损率相对于一般的刹车片具有一定的优势，能够使用更长时间。
Claims (9)
1.一种刹车片，其特征在于，包括刹车片骨架、填充料和摩擦块；
所述刹车片骨架具有至少四个椭圆形凹槽；所述凹槽内部为填充料，填充料将凹槽填满，使得刹车片骨架的表面平整；
摩擦块附着在填充料和骨架的平整表面上；
所述摩擦块包括以下成分制成：金刚砂、氧化铁粉、二氧化硅、沥青胶和呋喃环氧树脂。
2.如权利要求1所述刹车片，其特征在于，所述刹车片骨架的多个凹槽之间设置有排渣沟槽。
3.如权利要求1所述刹车片，其特征在于，所述骨架采用铸铁作为主要成分，添加以下成分中至少一种制成：碳化钛、碳化硅。
4.如权利要求1所述刹车片，其特征在于，所述骨架用铸铁加碳化钛粗颗粒和碳化硅的混合物制成。
5.如权利要求4所述刹车片，其特征在于，三种原料的重量份比例为铸铁：碳化钛：碳化硅=60～70：15～30：10～25。
6.如权利要求4所述刹车片，其特征在于，所述骨架制备过程中，先将原料成分混合，然后加温压铸制成刹车片骨架；形成具有至少四个椭圆形凹槽的刹车片骨架。
7.如权利要求1所述刹车片，其特征在于，所述填充料采用包括以下混合材料的原料制成：碳纤维、玄武岩纤维、石油焦、呋喃树脂。
8.如权利要求7所述刹车片，其特征在于，碳纤维：玄武岩纤维：石油焦的重量份比例50～60：30～40：5～20混合，然后用呋喃树脂混合进行填充。
9.如权利要求8所述刹车片，其特征在于，采用30～40%呋喃环氧树脂作为粘结剂。
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