CN109281964B - 车辆制动单元，相关联的制动衬块及相关联的降噪方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车辆制动单元，相关联的制动衬块及相关联的降噪方法。本文揭示了一种车辆制动单元(3)，所述车辆制动单元包括支撑件(5)、至少一个制动元件(6)、以及第一引导表面(8)和第二引导表面(9)，所述制动元件由所述支撑件以可动的方式承载，所述第一引导表面和所述第二引导表面分别与所述制动元件和所述支撑件成一整体并且彼此相互配合以在通过所述致动元件的启动使所述制动元件位移时引导和支撑所述制动元件；所述第一引导表面和/或所述第二引导表面(8,9)由以下项组成的抗噪声涂层(16)覆盖：聚合物树脂层；以及圆形形状的玻璃颗粒，优选地球体，分散在所述聚合物树脂层中。
Description
技术领域
本发明涉及车辆制动单元，特别地涉及用于以低噪声级为特征的盘式制动器的制动卡钳单元。本发明还涉及可有利地与本发明的制动卡钳单元一起使用的相关制动衬块，并且涉及用于获得车辆制动单元的操作噪声级降低的方法。
背景技术
已知用于盘式制动器的制动单元的问题之一是它们的操作噪声：此种现象具有复杂且多因素的起源，并且取决于与制动元件(诸如制动衬块和制动蹄以及相应的支撑件)之间不可避免的组装间隙相关联的车辆驱动振动，以及在制动系统的致动期间在制动元件的滑动部分与支撑件之间发生的接触现象。
通常，制动衬块由制动卡钳支撑，当制动卡钳的致动构件(通常为液压操作的活塞或电动致动器)被致动时，制动衬块可以在制动卡钳上滑动以与制动盘接触，此在使用中当使用者按压制动踏板时使制动衬块被按压抵靠该盘。
因此，当制动器由于衬块与制动卡钳之间的振动而被停用，以及当制动器由于制动衬块引导元件(通常由也被称为“锤子”的突起部分组成)与用于由制动卡钳承载的制动衬块的位移引导件之间的滑动而被致动时，噪声都可能发生。这两种类型的噪声对于使用者来说都是非常恼人的，因此在现代车辆上，强烈感到需要以简单且最重要是经济节约的方式来消除或至少降低这些噪声。
常用的解决方案是利用橡胶或其他弹性体涂料，例如施加至用于制动衬块的滑动弹簧与制动衬块相对的外侧上；此解决方案对于降低/消除噪声非常有效，但成本高昂；此外，滑动弹簧与引导支撑件之间的摩擦増加，这在使用中可产生干扰。
US 5,622,785设想，为了克服或至少减少此缺陷，通过粉末涂覆用基于酚醛树脂并且还包括石墨和二硫化钼的涂料组合物对制动衬块的引导表面(实际上为术语“锤子”)进行上涂料，然后在高温下烘焙/固化该涂层。这也是一种昂贵且特别困难的解决方案，需要以大规模生产实施，而大规模生产需要大体积。
以商品名“MolykoteTM”出售的抗摩擦涂料组合物也在市场上，由分散在粘结剂和溶剂的有机碱中的PTFE(聚四氟乙烯)组成，该抗摩擦涂料组合物据说也降低噪声。此组合物以比US 5,622,785更简单的方式适用，因为例如它可简单地喷涂到待处理的表面上，但未克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供车辆制动单元，特别是用于盘式制动器的制动卡钳单元，该制动卡钳单元具有与已知的弹性体或橡胶涂层相当的降低或可忽略的噪声，但没有后者的缺陷。
本发明因此涉及车辆制动单元，特别是涉及用于盘式制动器的制动卡钳单元并涉及可方便地与这种制动卡钳单元一起使用的制动元件诸如制动衬块，如所附权利要求书中所限定。本发明还涉及车辆制动单元中降噪的相关方法。
根据本发明的该主要方面，第一引导表面和/或第二引导表面与制动元件诸如制动衬块并且与制动元件的支撑件诸如制动卡钳或相关的保持弹簧成一整体，并且一起配合以在通过致动元件的启动使制动元件朝向待制动的元件移动时引导和支撑制动元件，至少部分地或更好完全地被抗噪声涂层或层覆盖，该抗噪声涂层或层由交联聚合物树脂层组成，该交联聚合物树脂层中分散有玻璃颗粒，所述玻璃颗粒优选为球形，大小不大于50微米并且优选不小于10微米。
根据本发明的一个方面，聚合物树脂由乙烯基-丙烯酸共聚物构成，丙烯酸-氨基甲酸酯共聚物优选与该乙烯基-丙烯酸共聚物缔合。
本发明的抗噪声涂层的平均组成如下(％为以体积计)：
该抗噪声涂层或层可通过任何方法(例如通过喷涂、通过辊或通过浸没)施加，并且在处于100℃与210℃之间的相对较低温度下交联(然后硬化并制成稳定)。该抗噪声涂层也可用惯常的粉末涂料来涂(因此涂覆)，通过使用该粉末涂料，制动衬块的金属支撑件或“背板”被涂覆而不丧失有效性。
抗噪声涂层的交联可在涂料的可能施加之前和之后进行；因此，该抗噪声涂层经交联，然后已经涂覆有抗噪声涂层的同一表面被涂，并且然后该上涂料的层经交联，或者本发明的抗噪声涂层与涂料基本上同时聚合，从而在施加这两层(抗噪声涂层和涂料)之后进行单一交联。
本发明的抗噪声涂层的施加仅涉及制动衬块的部分(例如，背板的“锤子”)，因此是经济的并且不会在生产周期中产生问题。本发明的抗噪声层的最终厚度在20微米与100微米之间。
附图说明
根据下面参照附图且仅以举例方式给出的其示例性非限制性实施方案的描述，本发明的另外的特征和优点将变得显而易见，在附图中：
-图1示意性地示出了根据本发明的两个可能实施方案生产的车辆制动单元；
-图2以放大比例示出了不是根据本发明制备而是用于比较的抗噪声层的显微照片，该显微照片包括光谱分析；
-图3以放大比例示出了根据本发明制备的抗噪声层的SEWM显微照片，该SEWM显微照片包括光谱分析；以及
-图4至图8示意性地示出了根据SAEJ2521对图1的制动单元执行的NVH(噪声-振动-声振粗糙度)测试的结果的相关部分，该制动单元配备有根据本发明的抗噪声涂层和在现有技术中已知的其他比较性的抗摩擦或抗噪声涂层。
具体实施方式
参照图1，其中用参考标号3指示在所示出的非限制性但优选的示例中由制动卡钳单元3限定的制动单元，该制动单元被设计成与已知的制动盘配合，制动盘为了简单起见而未示出。
制动单元或制动卡钳单元3包括支撑件5和至少一个制动元件6，在所示的示例中该支撑件由制动卡钳主体组成，该制动卡钳主体被设计为在使用中定位成靠近待制动的元件或制动盘，特别是横跨在其上，该制动元件由支撑件5以可移动的方式承载并且适用于/被配置用于在使用中通过摩擦与待制动的元件配合，该致动元件是本领域已知的类型并且为了简单起见而未示出，其由支撑件5承载并且适用于在启动时推动制动元件6抵靠待制动的元件，以通过摩擦在待制动的元件上施加制动转矩。
在所图示的示例中，制动元件由支撑件5所承载的制动衬块6组成。制动单元3还包括第一引导表面8和第二引导表面9，它们彼此配合以便制动元件6在致动元件作用下以已知的方式朝向待制动的元件移动时引导和支撑该制动元件。
引导表面8与制动元件6成一整体；实际上，每个制动元件6包括金属支撑元件10，该金属支撑元件在其第一面12上一体地承载摩擦材料块11，该第一面被设计/配置成在使用中面向待制动的元件，在所示的示例中，该待制动的元件为已知但未示出的制动盘；在所示的示例中，制动元件由制动衬块6组成，并且金属支撑元件10被制造成平板的形式。
在每种情况下，金属支撑元件10包括引导部分13(在所示的示例中为两个相对的引导部分或“锤子”13)以将制动元件6引导在制动单元3的支撑件5的引导元件14内，并且引导表面8是金属支撑元件10的引导部分13的界定表面。
引导表面9相反与支撑件5成一整体，并且由支撑件5的引导元件14的面向制动元件6的引导表面8的界定表面组成，或在优选实施方案中如图1所示由制动元件6的保持弹簧15内的侧向内表面组成，该保持弹簧由支撑件5的引导元件14以已知的方式一体地承载，并且通过抵靠制动元件6的引导部分13进行的接触和滑动来配合。
根据本发明的主要特征，引导表面8或9中的一者或两者至少部分地，并且优选完全由抗噪声涂层或层16覆盖，该抗噪声涂层或层由聚合物树脂层(优选为交联聚合物树脂层)组成，其中玻璃圆形颗粒或球体分散在该聚合物树脂层中。优选地，抗噪声层或涂层16仅施加在锤子13的外侧表面上，以便使用其来限定引导表面8。
用作玻璃球形颗粒基质的聚合物树脂根据本发明的一个方面由乙烯基-丙烯酸共聚物组成，丙烯酸-氨基甲酸酯共聚物优选地与该乙烯基-丙烯酸共聚物缔合。
本发明的抗噪声涂层的平均组成如下(％为以体积计)：
该抗噪声涂层或层16可通过任何方法(例如通过喷涂、通过辊或通过浸没)施加，并且在处于100℃与210℃之间的相对较低温度下交联(然后硬化并制成稳定)。该抗噪声涂层也可用惯常的粉末涂料来涂(因此覆盖)，通过使用该粉末涂料，制动衬块的金属支撑件或“背板”被涂覆而不丧失有效性。该抗噪声涂层的施加仅涉及制动衬块的部分(例如，背板的“锤子”)，因此是经济的并且不会在生产周期中产生问题。本发明的抗噪声层的最终厚度在20微米与100微米之间。
根据一个可能的和优选的实施方案，如图1的左侧部分中所示，滑动涂层或层16被布置在第一引导表面8上方；本发明因此在这种情况下由车辆制动元件6组成，特别是由包括摩擦材料块11和金属支撑元件10的制动衬块组成，该金属支撑元件在其面12中的一个面上一体地支撑摩擦材料块11，该面被设计成在使用中面向待制动的元件，并且该金属支撑元件包括在所示的示例中由支撑元件10的两个相向的侧向附件限定的引导部分13，该引导部分覆盖有滑动层16，该滑动层由直接施加到金属支撑元件10的减摩材料组成。部分13上的抗噪声层或涂层16由交联聚合物树脂层组成，聚合物层球形颗粒或玻璃球体以涂层16的总体积计占在12体积％与18体积％之间的量分散在该交联聚合物树脂层中。
根据该实施方案，每个制动衬块6安装在支撑件5上并且可在一对已知的保持弹簧15上滑动，该对已知的保持弹簧与支撑件5成一整体并且安置在引导元件14内，由此涂层或涂料16在使用中通过与保持弹簧15接触来配合。
根据图1右侧所示的另选实施方案，抗噪声涂层或层16被布置在第二引导表面9上，该第二引导表面由每个保持弹簧15的内部侧向表面组成，每个保持弹簧相继由支撑件5的引导元件14一体地承载并且通过抵靠制动元件6的引导部分13进行的接触和滑动来配合，该引导部分相反是传统类型，仅仅用抗腐蚀层涂或处理。
根据为了简单起见而未示出的另一可能的另选实施方案，弹簧15也可能不存在，并且滑动层或滑动涂层16在这种情况下由引导表面9承载，该引导表面由支撑件5的引导元件14的界定表面组成，该界定表面面向制动元件6的第一引导表面8。
根据为了简单起见而未示出的另一个可能的实施方案，引导表面8和9也可分别由在引导部分13处穿过金属支撑元件10钻出的通孔的内部侧表面和与所述孔相关联并且由支撑件5一体地承载并且因此构成支撑件5的引导元件14的相应销的外部侧表面来限定。在这种情况下，滑动层或滑动涂层16由销承载并因此由引导表面9承载。
显然，如已经指出的那样，在所公开的所有实施方案中，只要有可能(例如在不存在抗腐蚀涂层的情况下)，就可将所述层或滑动涂层16施加到引导表面8和9两者。
如将看到的那样，由申请人进行的实验测试已经令人惊讶地突出，在引导表面8、9中的一者或两者涂覆有如所述实施的抗噪层16的车辆制动单元中，实际上消除了操作噪声，从而提供与现在仅可用橡胶或弹性体涂层获得的那些结果相当的结果。
根据上文所述的内容，显而易见的是，本发明还涉及用于在包括至少一个制动元件6、用于制动元件的支撑件5、以及第一引导表面8和第二引导表面9的类型的车辆制动单元3中获得噪声降低/消除的方法，该支撑件被配置用于允许制动元件相对于支撑件的相对移动以与待制动的元件进行相互作用，所述第一引导表面和第二引导表面分别与制动元件和支撑件成一整体并且彼此相互配合以引导和支撑制动元件；其特征在于所述方法包括以下步骤：
-用聚合物树脂层覆盖所述第一引导表面8和第二引导表面9中的至少一者，该聚合物树脂层具有玻璃颗粒分散在其中，所述玻璃颗粒具有圆形形状，优选球形形状和微米尺寸；以及
-在100℃与210℃之间的温度下烘焙/固化所述聚合物树脂层，以便允许所述聚合物树脂的交联并且在所述第一引导表面8或第二引导表面9中的至少一者上获得抗噪声涂层16。
所述聚合物树脂层承载有分散在其中的所述玻璃颗粒，是使用选自由以下项组成的组的方法施加的：通过喷涂、通过辊、通过浸没；并且，在交联之后，它可涂而不会失去有效性。
该聚合物树脂系选自由以下项所组成的组：乙烯基-丙烯酸共聚物；丙烯酰基-氨基甲酸酯共聚物；其组合；其中优选的是存在更多量的乙烯基-丙烯酸共聚物。
现在将通过以下实践实现实施例进一步描述本发明。
实施例
以已知的方式制造图1中示意性地示出的类型的一系列相同制动衬块和保持弹簧。这些制动衬块中的一些制动衬块的引导部分13涂覆有80微米厚的抗噪声层或涂层，该抗噪声层或涂层是通过将对于一些涂层小于20微米并且对于其他涂层总是小于50微米的玻璃球体分散于乙烯基-丙烯酸聚合物树脂中获得的，其他制动衬块的引导部分涂覆有30微米厚的橡胶层或涂覆有MolikoteTMD-708层，或涂覆有具有相同聚合物树脂但没有玻璃颗粒，而是替代地设置有另一种惰性填料的层，并且制动衬块的其他部分没有涂层(裸金属)。
在商业标准保持弹簧上执行相同的操作，在保持弹簧(当存在时)的内部侧表面上沉积涂层，所述保持弹簧由U形金属片组成。
制动衬块装配在配备有未涂覆且经测试的弹簧的图1的制动单元中；随后，在没有涂层但装配有经涂覆的弹簧的情况下，在制动衬块上重复测试。
执行根据SAEJ2521标准的标准NVH测试，并且所获得的结果可以与弹簧和经涂覆的制动衬块两者重叠，报告在图4至图8中。
图4涉及在根据现有技术的橡胶涂层的存在下(在弹簧与卡钳的铸铁之间的弹簧外侧上)进行的测试；图5涉及在不存在涂层的情况下(因此，在表面8、9之间具有金属对金属接触)进行的测试；图6涉及在MolikoteTMD-708层的存在下进行的测试；图7涉及在存在根据本发明的交联聚合物层，但不存在微米级玻璃球体的情况下进行的测试；并且图8涉及在根据本发明的交联聚合物层的存在下进行的测试，其中微米尺寸(低于20和/或50微米)的玻璃球体存在于该聚合物树脂层中。
图2和图3再现了这最后两层的显微照片：图2涉及具有本发明的聚合物树脂，但使用碳酸盐和氧化钙作为填料的层，而图3涉及具有本发明的聚合物树脂并且具有根据本发明的组合的微米级玻璃珠的层；该玻璃的组合物显示为基于Na和Ca而为低熔点的。
由于可以根据图4至图8的检查立即进行检测，所以设置有橡胶化层的弹簧/垫(图4)具有标准的热分布(左侧上的曲线图)，并且没有显著的噪声(右侧上的曲线图，其为白色)。
未设置有任何涂层的衬块/弹簧(参见图5的右侧)具有更明显的噪声轮廓，并且在不同频率和整个制动循环中呈现相当大的噪声；涂覆有MolikoteTMD-708的弹簧/衬块(参见图6的右侧)具有噪声轮廓，还具有比橡胶衬块/弹簧更高的峰，以及比裸弹簧/衬块(无涂层)更低的噪声，但噪声仍然以高水平存在，尤其是在制动循环的一些时刻期间；具有乙烯基-丙烯酸基础的聚合物涂覆的制动弹簧/衬块(参见图7的右侧)具有与橡胶弹簧/衬块(参见图4的右侧)不重叠的噪声轮廓，但仍然具有与MolikoteTM衬块/弹簧D 708相当的噪声峰。
最后，设置有本发明的抗噪声涂层(参见图8的右侧)，因此具有分散在使用特别选择的聚合物树脂或树脂对的组合获得的至少部分弹性的聚合物树脂中的玻璃球体的衬块/弹簧，呈现出与橡胶弹簧/衬块的那些实验数据完全重叠的实验数据，没有使用者可检测到的噪声(右上角的曲线图，白色)。
因此完全实现了本发明的目标。
Claims (15)
1.一种包括支撑件(5)、制动元件(6)、用于移动所述制动元件的致动元件，以及第一引导表面(8)和第二引导表面(9)的类型的车辆制动单元(3)，所述支撑件(5)被设计为在使用中布置成靠近待制动的元件，所述制动元件(6)由所述支撑件以可动的方式承载并且适用于在使用中通过摩擦与所述待制动的元件配合，并且所述第一引导表面(8)和所述第二引导表面(9)相对于所述制动元件以及与所述支撑件成一整体，并且一起配合以在通过所述致动元件的启动使所述制动元件朝向所述待制动的元件移动时引导和支撑所述制动元件；其特征在于所述第一引导表面和/或所述第二引导表面(8,9)被抗噪声涂层(16)至少部分地覆盖，所述抗噪声涂层由以下项组成：
i)-聚合物树脂层；
ii)-圆形形状的玻璃颗粒，分散在所述聚合物树脂层中。
2.根据权利要求1所述的制动单元，其特征在于所述玻璃颗粒具有微米尺寸，并且由球体组成。
3.根据权利要求1所述的制动单元，其特征在于所述玻璃颗粒具有不大于50微米的尺寸。
4.根据权利要求3所述的制动单元，其特征在于所述玻璃颗粒具有不小于10微米的尺寸。
5.根据权利要求1所述的制动单元，其特征在于所述聚合物树脂由乙烯基-丙烯酸共聚物组成。
6.根据权利要求5所述的制动单元，其特征在于所述聚合物树脂由乙烯基-丙烯酸共聚物和丙烯酰基-氨基甲酸酯共聚物组成。
7.根据权利要求1所述的制动单元，其特征在于所述抗噪声涂层(16)具有以下百分比组成(％为以体积计)：
8.根据权利要求1所述的制动单元，其特征在于其包括用于由所述支撑件(5)承载的所述制动元件(6)并插入在所述支撑件与所述制动元件(6)的引导部分(13)之间的保持弹簧(15)；所述抗噪声涂层被布置在所述保持弹簧(15)的内部侧表面(9)上。
9.根据权利要求1所述的制动单元，其特征在于所述抗噪声涂层具有在20微米与100微米之间的厚度。
10.根据权利要求1所述的制动单元，其特征在于所述制动单元由用于盘式制动器的制动卡钳单元组成。
11.一种车辆制动元件(6)，包括摩擦材料块(11)和金属支撑元件(10)，所述金属支撑元件在其第一面(12)上一体地承载所述摩擦材料块，所述第一面被设计成在使用中面向待制动的元件，所述金属支撑元件包括引导部分(13)以用于将所述制动元件引导在引导元件(14)内，其特征在于所述引导部分(13)用抗噪声涂层(16)至少部分地覆盖，所述抗噪声涂层(16)直接施加到所述金属支撑元件(10)上，并且由以下项组成：
i)-聚合物树脂层；
ii)-圆形形状的玻璃颗粒，分散在所述聚合物树脂层中。
12.根据权利要求11所述的车辆制动元件(6)，其特征在于所述车辆制动元件(6)由制动衬块组成，所述圆形形状的玻璃颗粒为球体。
13.一种用于在包括至少一个制动元件(6)、用于所述制动元件的支撑件(5)、以及第一引导表面(8)和第二引导表面(9)的类型的车辆制动单元(3)中获得噪声降低/消除的方法，所述支撑件被配置为允许所述制动元件相对于所述支撑件的相对移动以与待制动的元件进行相互作用，所述第一引导表面和所述第二引导表面分别与所述制动元件和所述支撑件成一整体并且彼此相互配合以引导和支撑所述制动元件；其特征在于包括以下步骤的事实：
-用聚合物树脂层覆盖所述第一引导表面(8)和第二引导表面(9)中的至少一者，在所述聚合物树脂层内已分散圆形形状和微米尺寸的玻璃颗粒；以及
-在100℃与210℃之间的温度下烘焙/固化所述聚合物树脂层，以便允许所述聚合物树脂的交联并且在所述第一引导表面(8)和第二引导表面(9)中的所述至少一者上获得抗噪声涂层。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于所述聚合物树脂层承载被分散在其中的所述玻璃颗粒，是使用选自由以下项组成的组的方法施加的：通过喷涂、通过辊、通过浸没；所述聚合物树脂层承载被分散在其中的所述玻璃颗粒，在所述聚合物树脂已交联之后可涂而不失去有效性。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于所述玻璃颗粒具有球形形状。
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