CN116517980A - 盘式制动系统的具有垫片的制动衬块组件及盘式制动系统 - Google Patents

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洛萨·瓦格纳
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Abstract

本申请涉及一种用于盘式制动系统的制动衬块组件(10)和盘式制动系统。所提出的制动衬块组件(10)包括：背板(5)，具有面向盘式制动系统的制动盘(1)的前侧(4)；以及摩擦层(3)，设置在背板(5)的前侧(4)、用于接触制动盘(1)的摩擦表面。背板(5)包括导向突出部(9)，该导向突出部(9)被配置为可滑动地容纳在盘式制动系统的托架(19)的导向凹部(18)内。制动衬块组件(10)进一步包括垫片(16)，该垫片(16)被配置成布置在背板(5)的导向突出部(9)和托架(19)的导向凹部(18)之间。垫片(16)包括橡胶层(23)和刚性层(22)。

Description

盘式制动系统的具有垫片的制动衬块组件及盘式制动系统
技术领域
本申请涉及一种用于盘式制动系统的制动衬块组件和盘式制动系统。制动衬块组件具有垫片。
背景技术
制动工程师正在寻找一种强有力的解决方案来抑制盘式制动系统中的尖锐噪声(通常是频率在1000至16000Hz之间的频率的高音调噪声)。已知有不同的解决方案可以改善噪声、振动和声振粗糙度(NVH)特性，包括粘合到制动衬块组件的背板的后侧的钢垫片、制动衬块组件的衬块上的不同倒角、与制动盘接触的制动衬块表面上的狭槽、改变制动衬块的摩擦材料、将摩擦材料连接到背板的底层、以及例如托架或壳体的某些部件上的附加大块体。垫片的主要作用是将系统彼此解耦(decoupling)。虽然这些解决方案可以帮助改善尖锐噪声特性，但在大多数情况下，这些解决方案仅在特定的制动条件(低频或高频、冷或暖的温度)下才能有良好的效果。现有技术可以在例如文献DE19706122A1中找到。
发明内容
鉴于上述方面，本发明的目的是提供一种用于盘式制动系统的改进的制动衬块组件。具体地，本申请的目的是提供一种具有较小质量、较低成本的紧凑且稳定的制动衬块组件，其可靠地抑制噪声，特别是尖锐噪声。另外，本申请的目的是提供一种具有这些优点的改进的盘式制动系统。
这些目的通过本申请的用于盘式制动系统的制动衬块组件以及通过本申请的盘式制动系统来实现。可选的另外的特征和另外的改进将从结合附图的具体实施方式中变得显而易见。
所提出的盘式制动系统的制动衬块组件包括：背板，具有用于面向盘式制动系统的制动盘的前侧；以及摩擦层，设置在背板的前侧，用于接触制动盘的摩擦表面。背板包括导向突出部，该导向突出部被配置为可滑动地容纳在盘式制动系统的托架的导向凹部内。导向突出部可以是背板的耳状部。托架的导向凹部可以是导向凹槽。制动衬块组件进一步包括垫片，该垫片被配置成布置在背板的导向突出部和托架的导向凹部之间。垫片包括橡胶层和刚性层。
所提出的制动衬块组件可以改善盘式制动系统的噪声衰减特性。通常，尖锐噪声和咔嗒噪声(由向后制动引起)可以被抑制。垫片使背板的导向突出部的区域中的振动模式解耦。在一些实施例中，垫片被配置成防止背板和托架之间的直接接触。垫片还可能对腐蚀作用具有积极效果。另外，垫片可以进一步提高背板相对于托架的移动的容易度。进一步地，垫片可以在切向方向和径向方向上提供支撑和/或抵接，并且可以实现制动衬块组件在托架的导向凹部内的明确限定的配合。由此，可以防止制动衬块组件的非期望的移动和/或旋转。本发明可以避免制动衬块组件相对于托架的相对径向和切向运动，并且可以使制动衬块组件与托架之间具有明确限定的接触区域。因为导向突出部的区域与制动衬块组件和托架之间的诸如制动扭矩的力的传递高度相关，所以通过在导向突出部和托架之间布置垫片，可以通过避免在对噪声特性很重要的区域中的组件之间的不受控制的和未限定的相对运动来有效地避免噪声产生。垫片的橡胶层和刚性层能够有效地使导向突出部的区域中的切向和径向振动模式解耦，并防止制动衬块组件和托架之间的振动相互作用。因此，本发明能够实现一种仅具有较少组件和较小质量的紧凑且稳定的制动衬块组件，其可靠地抑制噪声，特别是尖锐噪声。
本申请进一步涉及一种盘式制动系统。盘式制动系统可以包括如上文或下文所述的制动衬块组件。盘式制动系统可以进一步包括托架。制动衬块组件可以被配置成相对于托架滑动。制动衬块组件可以被配置成在施加制动时相对于托架沿轴向方向滑动。垫片通常在施加制动时与背板一起沿轴向方向移动。轴向方向可以平行于制动盘的旋转轴线。在大多数实施例中，盘式制动系统是浮动制动钳。盘式制动系统可以包括制动活塞和/或卡钳指状件。制动活塞或卡钳指状件可以被配置成推抵制动衬块组件的后侧，以将制动衬块组件的摩擦层推靠在制动盘的摩擦表面上。制动块组件的后侧可以由背板的后表面形成。
在典型实施例中，橡胶层设置在刚性层与背板的导向突出部之间。进一步地，橡胶层的厚度可以是至少0.1mm和/或至多0.4mm，例如0.2mm或0.25mm。通过这种方式，可以进一步改善振动模式的解耦并且可以在实际制动场景中进一步降低噪声。
在典型实施例中，垫片覆盖背板的导向突出部的表面区域中的背板。导向突出部的表面可以面向托架的导向凹部。导向突出部的表面可以被定向为使得轴向方向位于表面内。导向突出部的表面可以被定向成基本上垂直于制动盘的摩擦表面。在大多数实施例中，导向突出部的表面不是导向突出部的后表面或前表面。导向突出部的后表面和前表面通常沿正轴向方向和负轴向方向限定导向突出部。背板的导向突出部的表面可以是背板的导向突出部的侧表面、顶表面或底表面。导向突出部的侧表面通常沿切线方向限定导向突出部。导向突出部的顶表面通常沿正径向方向限定导向突出部。导向突出部的底表面通常沿负径向方向限定导向突出部。由此，可以减少托架和制动衬块组件之间沿径向和/或切线方向的相对运动，并且可以抑制制动衬块组件和托架之间沿这些方向的振动耦合。例如，通过将垫片布置成使得其覆盖导向突出部的侧表面，可以有效地控制在实际制动中沿对制动扭矩传递最重要的方向(即，沿切线方向)的相对运动。进一步地，沿该方向可以实现模式解耦。在一些实施例中，垫片具有C形。垫片可以覆盖背板的导向突出部的侧表面、顶表面和底表面。通过这种方式，部件之间沿径向和切向方向的相对运动可以有效地减少，并且可以沿这些方向实现模式解耦以改善降噪。
在大多数实施例中，垫片与背板直接接触，特别是与背板的导向突出部的表面直接接触。在一些实施例中，垫片平靠在背板的导向突出部的表面上。在垫片和导向突出部的表面之间可以基本上没有间隙。在存在间隙的情况下，间隙的最大宽度通常最多为0.5mm。通过确保垫片平靠在表面上，可以实现高效的模式解耦。进一步地，甚至避免了垫片和背板之间的微小相对运动，因此防止了无法控制的噪声。
在大多数实施例中，垫片附接到背板的导向突出部的表面上。背板的导向突出部的表面可以是背板的导向突出部的侧表面、顶表面或底表面。通过将垫片附接到背板的导向突出部的表面，可以确保背板与表面之间紧密且平坦的连接，从而实现可靠的降噪。垫片可以与背板作为一个单元一起沿轴向移动。垫片可以以不允许两个部件之间的任意间隙或缝隙或相对运动的方式附接到背板的导向突出部。已经发现的是，在已知的盘式制动系统中，出现制动噪声特别是尖锐噪声的一个原因是彼此接触的部件之间的相对运动。在制动期间或在制动之后释放制动力时，可能产生相对运动和尖锐噪声，因此在制动过程期间或在制动之后可能出现尖锐噪声。因此，通过将垫片附接到背板的导向突出部的表面，可以进一步改善盘式制动系统的动态性能并且可以进一步抑制噪声。
在一些实施例中，垫片使用粘合层附接到背板的导向突出部。通过使用粘合层，可以进一步提高垫片和背板之间的动态界面特性。通过这种方式，可以进一步减少噪声产生。粘合层可以布置在导向突出部与橡胶层之间。粘合层可以与导向突出部和/或橡胶层直接接触。在大多数实施例中，粘合层的厚度为至少0.05mm和/或至多0.1mm。例如，粘合层的厚度可以是0.08mm。通过这种方式，可以进一步增强垫片的模式解耦特性。
在一些实施例中，垫片包括覆盖刚性层的外表面的另一橡胶层。另一橡胶层可以与刚性层的外表面直接接触。通常，另一橡胶层比橡胶层更薄。另一橡胶层的厚度可以小于0.1mm，例如0.05mm。由于另一橡胶层，可以进一步改善动态特性并进一步减少噪音产生。
在一些实施例中，垫片使用螺栓和/或铆钉附接到背板的导向突出部。进一步地，可以使用固定装置将垫片附接到背板的导向突出部，其中固定装置包括在背板的导向突出部内的凹部。螺栓或铆钉可以被容纳在凹部内。螺栓或铆钉可以相对于垫片的外表面凹陷。特别地，螺栓或铆钉可以是埋头孔或沉头孔。通过这种方式，螺栓或铆钉不会一直延伸出垫片的外表面。通过这种方式，可以进一步改善托架内的制动衬块组件的滑动特性并且可以进一步减少噪音产生。在一些实施例中，使用至少两个，特别是至少三个螺栓或铆钉将垫片附接到背板的导向突出部。通过这种方式，进一步提高了导向突出部与垫片之间的平坦且紧密的接触，并且进一步减少噪音产生。
垫片可以具有均匀的厚度。垫片的内表面可以由橡胶层的内表面形成。橡胶层的内表面可以平靠在背板的导向突出部的表面上。垫片可以在刚性层和橡胶层之间不具有中间层。进一步地，除了如果提供的粘合层之外，垫片与背板的导向突出部之间可以没有中间层。进一步地，除了如果提供的粘合剂、铆钉或螺栓之外，可以只有垫片布置在背板与托架之间。垫片可能弯曲。在大多数实施例中，垫片没有被折叠。垫片可以不包括具有大于120度的弯曲角的尖锐弯曲或扭结。通常，垫片的厚度至少为0.3mm和/或最多为1.1mm。垫片可由平坦主体制成。垫片可以为带状。垫片可以具有C形。垫片可以在至少一个或至多两个区域中弯曲。弯曲区域或多个弯曲区域中的曲率半径可以是至少45度，例如，至少70度，和/或至多110度。弯曲区域或多个弯曲区域可以弯曲成具有平行于轴向方向的弯曲轴线。特别地，垫片可以覆盖背板的导向突出部的顶表面、底表面和侧表面。通常，垫片通过使笔直带状部件(straight ribbon-shaped part)的一部分弯曲而由笔直带状部件形成。垫片的宽度，例如带状件宽度，特别是沿轴向方向上测量的宽度，可以是至少3mm和/或至多8mm，例如5mm。沿垫片的弯曲路径测量的垫片的长度，例如，对应于处于非弯曲的笔直状态的带状件的总长度，可以是至少7mm。在大多数实施例中，沿垫片的弯曲路径测量的垫片的长度，例如，对应于处于非弯曲的笔直状态的带状件的总长度，可以是至多60mm，特别是至多40mm。
外表面可以被配置为与托架直接接触。在一些实施例中，垫片包括形成垫片外表面的非粘性涂覆层。非粘性涂覆层可以是PTFE层。通过这种方式，可以进一步改善制动时的动态特性，并且可以进一步降低噪音。
刚性层可以比橡胶层更硬。刚性层的厚度可以是至少0.2mm和/或至多0.8mm。在一些实施例中，刚性层是金属片。通过这种方式，垫片在热稳定性和耐久性方面可能有益。在该实施例中，刚性层的厚度通常可以为至少0.2mm和/或至多0.5mm，例如0.4mm。在其他实施例中，刚性层是硬塑料片。通过这种方式，垫片提供的阻尼可能增加。在该实施例中，刚性层的厚度通常可以为至少0.4mm和/或至多0.8mm，例如0.6mm。
为了进一步提高垫片的降噪性能，可以使用金属层和硬塑料层。例如，刚性层可以是金属片，并且垫片可以进一步包括硬塑料片。通过这种方式，可以实现改进的有益的噪声阻尼特性。例如，金属片的厚度可以是至少0.2mm和/或至多0.3mm。硬质塑料片的厚度可以是至少0.3mm和/或至多0.5mm。金属片可以覆盖硬质塑料片的外表面。金属片可以与硬塑料片直接接触。通过这种方式，可以进一步改善噪声特性。
垫片的外表面与托架的导向突出部之间的间隙的宽度，特别是在不施加制动时，可以是至少0.6mm和/或至多1.2mm，例如0.8mm。垫片可以被配置成在施加制动时与托架直接接触。
在典型实施例中，背板包括背板主体。背板的导向突出部可以从背板主体沿切线方向突出。通过这种方式，导向突出部可以沿侧向方向延伸并且可以限定背板的前部或后部或背板的一部分。背板可以包括另一导向突出部。另一垫片可以布置在背板的另一导向突出部与托架之间。另一垫片可以具有以上或以下描述的垫片的任何或所有特征。导向突出部可以限定背板的前部，而另一导向突出部可以限定背板的后部。根据一些实施例，布置在托架和导向突出部之间的垫片和布置在另一导向突出部和托架之间的另一垫片可以在尺寸和/或形状上不同。
在典型实施例中，背板形成为单个部件，例如形成为非接合和/或整体部件。背板和/或背板的导向突出部的厚度，特别是沿轴向方向测量的厚度，可以是至少3mm和/或至多8mm，例如5mm。背板和/或背板的导向突出部通常包括钢、酚醛树脂、铝、硬塑料或铸铁或者由它们制成。托架通常包括钢、铝或灰口铁或者由它们制成。
盘式制动系统可以包括具有以上或以下所述的制动衬块组件的任何或所有特征的另一制动衬块组件。制动衬块组件可以被配置成由卡钳指状件推动，而另一个制动衬块组件可以被配置成由制动活塞推动。根据一些实施例，制动衬块组件和另一制动衬块组件可以在尺寸/或形状上不同。
附图说明
将结合以下附图描述示例性实施例。
图1示出了制动衬块和制动盘的示意性截面示图。
图2示出了制动衬块的立体图。
图3示出了制动衬块组件和托架的示意性截面图。
图4示出了根据另一实施例的制动衬块组件的示意性截面图。
图5示出了根据另一实施例的制动衬块组件的示意性截面图。
图6示出了根据另一实施例的制动衬块组件的垫片的示意性截面图。
具体实施方式
图1示出了用于车辆的盘式制动系统的制动盘1。盘式制动系统包括卡钳外壳、卡钳指状件和制动活塞。盘式制动系统进一步包括具有制动衬块2的制动衬块组件，其可以相对于卡钳指状件或制动活塞附接，使得在施加制动时卡钳指状件或制动活塞将制动衬块2沿轴向推向制动盘1。制动衬块2具有摩擦层3，在启动(例如，液压或电动启动)盘式制动系统时，摩擦层3被推靠在制动盘1的摩擦表面上。摩擦层3包含一种在与制动盘1接合时呈现良好的止动性能和热传递性能的材料。摩擦层3附接到背板5的前侧4，其为制动衬块2提供结构稳定性。制动活塞或卡钳指状件被配置成推靠背板5的后侧6，以将摩擦层3推靠在制动盘1上。在大多数实施例中，背板5由金属制成，特别是由钢制成。背板5的厚度可以是例如5mm。例如，摩擦层3可以具有至少8mm和/或至多15mm的厚度。摩擦层3的材料可以包括例如铜、硫化铁、石墨、锌粉、玄武岩、碳酸钙、硫化锡、锌铝、酚醛树脂、橡胶粉和矿物纤维中的至少一种。这些材料在与制动盘接合时呈现出良好的止动性能和热传递。
图2示出了制动衬块2的立体图。不同附图中所示的相应特征和重复出现的特征使用相同附图标号表示。制动衬块2的摩擦层3固定在背板5的前侧4上。夹式垫片7附接到背板5的后侧6以用于降噪。背板5包括背板主体8，背板主体8形成背板5的主体部分并支承摩擦层3。背板5进一步包括形成在背板5的两个切向侧处的一对导向突出部9、9'，并且每个导向突出部9、9'被配置成容纳在盘式制动系统的托架的相应导向凹部内。在所示实施例中，背板主体8和导向突出部9、9'形成为一体的非接合部件。
图3示出了包括制动衬块2的制动衬块组件10的截面图。导向突出部9沿正径向方向11由顶表面12限定，沿切线方向13由侧表面14限定并且沿负径向方向由底表面15限定。制动衬块组件10进一步包括垫片16。垫片16呈C形并且通过弯曲带状层形结构形成，使得其覆盖背板5的导向突出部9的顶表面12、侧表面14和底表面15。垫片16通过粘合层17粘合到背板5的导向突出部9的顶表面12、侧表面14和底表面15，以将垫片16牢固地连接到背板5，使得垫片16平靠在背板5的导向突出部9的顶表面12、侧表面14和底表面15上。粘合层17可以具有例如0.08mm的厚度。
制动衬块2的背板5的导向突出部9可滑动地容纳在盘式制动系统的托架19的导向凹部18内。托架19的导向凹部18限定了面向背板5的导向突出部9的导向表面。托架19的一个导向表面使用附图中的附图标号20标记，另一个导向表面使用附图标号21标记。垫片16包括刚性层22，根据不同的实施例，刚性层22可以是金属层，例如具有0.25mm的均匀厚度的钢层，或可以具有例如0.6mm厚度的硬塑料层。垫片16进一步包括与刚性层22直接接触的橡胶层23。橡胶层23可以具有例如0.2mm或0.25mm的均匀厚度。垫片16及其在背板5的导向突出部9上的布置改善了部件之间的接口区域的制动扭矩传递，减少了接触部件之间的相对运动，并且能够实现振动模式解耦，从而降低了尖锐噪声和咔哒噪声。
图4示出了根据另一实施例的制动衬块组件10的截面图。除了垫片16使用多个铆钉附接到背板5的导向突出部9之外，制动衬块组件10对应于上述制动衬块组件10。制动衬块组件可以具有如上所述的附加粘合层17。图中示出了六个铆钉，其中两个铆钉使用附图标号24和24'标记。铆钉24、24'容纳在背板5的导向突出部9的表面12、14、15内的孔中，并被配置成将垫片16连接到制动衬块2。铆钉24、24'相对于垫片16的外表面25凹陷。通过这种方式，铆钉24、24'可以不完全延伸出垫片16的外表面25。根据实施例，垫片16的外表面25可以由刚性层22的外表面形成、由覆盖刚性层(未示出，如果提供的话)的另一橡胶层的外表面形成、或者由附加PTFE层(未示出，如果提供的话)的外表面形成。
图5示出了根据另一实施例的制动衬块组件10的截面图。除了垫片16使用螺栓附接到背板5的导向突出部9之外，制动衬块组件10对应于上述制动衬块组件10。图中示出了五个螺栓，其中两个螺栓使用附图标号26和26'标记。如上文针对铆钉24、24'所述，螺栓相对于垫片的外表面25凹陷。
图6示出了根据另一实施例的制动衬块组件10的垫片16的截面图。如上所述，垫片16被配置成使用粘合层17附接到背板5的导向突起部9。进一步地，垫片16包括橡胶层23。在所示的实施例中，刚性层22由金属层形成。进一步地，垫片16包括布置在金属层22和橡胶层23之间的硬质塑料片27，以进一步提高降噪性能。垫片16可以具有根据上述其它实施例的垫片16的任意或所有特征。
仅在示例性实施例中公开的不同实施例的特征可以相互组合并且也可以单独要求保护。
附图标记的列表
1 制动盘
2 制动衬块
3 摩擦层
4 背板的前侧
5 背板
6 背板的后侧
7 夹式垫片
8 背板主体
9、9' 导向突出部
10 制动衬块组件
11 正径向方向
12 顶表面
13 切线方向
14 侧表面
15 底表面
16 垫片
17 粘合层
18 导向凹部
19 托架
20、21 导向表面
22 刚性层
23 橡胶层
24、24' 铆钉
25 垫片的外表面
26、26' 螺栓
27 硬质塑料片。

Claims (15)

1.一种用于盘式制动系统的制动衬块组件，包括：
背板，具有用于面向所述盘式制动系统的制动盘的前侧；以及
摩擦层，设置在所述背板的前侧，用于接触所述制动盘的摩擦表面，
其中所述背板包括导向突出部，所述导向突出部被配置成可滑动地容纳在所述盘式制动系统的托架的导向凹部内，
其特征在于，所述制动衬块组件包括垫片，所述垫片被配置成布置在所述背板的所述导向突出部与所述托架的所述导向凹部之间，其中所述垫片包括橡胶层和刚性层。
2.根据权利要求1所述的制动衬块组件，其特征在于，所述橡胶层布置在所述刚性层与所述背板的所述导向突出部之间。
3.根据权利要求1所述的制动衬块组件，其特征在于，所述橡胶层的厚度为至少0.1mm且至多0.4mm。
4.根据权利要求1所述的制动衬块组件，其特征在于，所述垫片附接到所述背板的所述导向突出部的表面，其中所述背板的所述导向突出部的表面为所述背板的所述导向突出部的侧表面、顶表面或底表面。
5.根据权利要求1所述的制动衬块组件，其特征在于，所述垫片使用粘合层附接到所述背板的所述导向突出部。
6.根据权利要求1所述的制动衬块组件，其特征在于，所述垫片包括覆盖所述刚性层的外表面的另一橡胶层。
7.根据权利要求1所述的制动衬块组件，其特征在于，所述垫片包括形成所述垫片的外表面的非粘性涂覆层。
8.根据权利要求1所述的制动衬块组件，其特征在于，所述刚性层为金属片。
9.根据权利要求1所述的制动衬块组件，其特征在于，所述刚性层为硬质塑料片。
10.根据权利要求1所述的制动衬块组件，其特征在于，所述刚性层为金属片，其中所述垫片进一步包括硬质塑料片。
11.根据权利要求10所述的制动衬块组件，其特征在于，所述金属片覆盖所述硬质塑料片的外表面。
12.根据权利要求1所述的制动衬块组件，其特征在于，所述垫片通过螺栓和/或铆钉附接到所述背板的所述导向突出部。
13.根据权利要求12所述的制动衬块组件，其特征在于，所述螺栓或铆钉相对于所述垫片的外表面凹陷。
14.根据权利要求1所述的制动衬块组件，其特征在于，所述垫片具有呈覆盖所述背板的所述导向突出部的侧表面、顶表面和底表面的C形。
15.一种盘式制动系统，包括根据权利要求1所述的制动衬块组件，并且进一步包括托架，其中所述制动衬块组件被配置成在施加制动时相对于所述托架沿轴向方向滑动。
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