CN1226539C - 制动装置的制动衬片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制动装置的制动衬片，汽车制动装置的制动衬片由一种具有下述特性的摩擦材料制成：在制动操作过程中，当制动衬片与转动部件之间滑动速度大于或等于一个预定速度时，其摩擦系数随滑动速度的增加而逐渐减小，当滑动速度小于所述预定速度时，摩擦系数基本保持恒定不变。

Description

制动装置的制动衬片

技术领域

本发明涉及一种用于汽车制动装置例如盘式制动装置和鼓形制动装置上的制动衬片。

背景技术

迄今为止，已经开发出许多种具有不同特性的制动衬片并将其实际投入使用。常规的制动衬片一般采用一种具有下述特性的材料：当制动衬片和制动装置的转动部件之滑动速度逐渐增大时，该材料的摩擦系数逐渐减小。另外一种制动衬片采用一种具有下述特性的材料：当滑动速度在其低速范围内逐渐增大时，该材料的摩擦系数逐渐增大，而且在高速滑动过程中其摩擦系数基本保持恒定不变。

但是，前一种制动衬片需要在停车前消除制动装置的噪音和振动，而后一种制动衬片需要提高制动操作过程中的感觉。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种既能够在制动操作过程中提供合适的感觉又能够避免在制动过程中产生噪音和振动的改进型制动衬片。

本发明的一个方面在于提供一种用于汽车制动装置上的制动衬片，这种制动衬片通过与一转动部件摩擦接触完成制动操作，其包括一种具有下述特性的材料：在制动操作过程中，当滑动速度大于或等于预定的速度时，随着制动衬片和转动部件之间的滑动速度的逐渐增大，摩擦材料的摩擦系数逐渐减小，而且当滑动速度小于预定的速度时，其摩擦系数基本恒定不变。

参照附图，通过阅读下面的说明，将会清楚本发明的其它目的和特征。

附图说明

图1是一个曲线图，图中示出了根据本发明用于制动装置的制动衬片上的摩擦材料的滑动速度和摩擦系数之间的关系；

图2是一个曲线图，图中示出了当通过使用包括图1所示之摩擦部件的制动装置对刹车踏板施加一个恒定的下压力来进行制动时，摩擦部件在所经过的时间段内其摩擦系数的变化；

图3是一个曲线图，图中示出了在制动操作过程中在所经历的时间段内汽车速度和滑动速度的变化；

图4是一个曲线图，图中示出了制动能随所经历的时间和温度的变化而变化的情况及除了图2所示的特性曲线外摩擦系数还随温度的变化而变化的情况；

图5A至5C为用于说明将两种摩擦材料组合到一起以使被用作制动衬片的摩擦材料具有所需摩擦系数特性的曲线图；

图6A至6D分别为被用作盘式制动装置的制动垫片的两种摩擦材料的各种结构图；

图7是一个展开图，图中示出了当采用图6C所示的结构时，盘式制动装置的一对制动垫片和圆盘转子之间的位置关系；

图8A和8B为用于说明图6A至6D所示的结构的优点的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图对根据本发明的制动衬片的一个最佳实施例加以说明。

图1示出了根据本发明被用作汽车制动装置的摩擦材料的滑动速度和摩擦系数之间的关系。这里，滑动速度V是当转动部件(圆盘转子或制动鼓)在制动衬片(摩擦部件)上滑动，同时与制动衬片摩擦接触的情况下，转动部件的速度。

如图1所示，被用作制动衬片的摩擦材料具有下述特性：当滑动速度V落入一个从零到预定值Vc的范围内时，其摩擦系数μ基本保持在同一数值，当滑动速度V大于预定值Vc时，随着滑动速度V的增加，摩擦系数μ逐渐减小。这里，预定值Vc为制动装置产生自激振动时的速度。通过将具有上述特性的摩擦材料用作制动衬片，当进行制动时，在作用于制动踏板上的下压力恒定不变的情况下，减速度(负加速度)将逐渐增大。因此，恰好在停车前的瞬间，即滑动速度V为预定值Vc时，在不增加制动踏板的下压程度的情况下就能够提高减速度。这样就能够使驾驶员产生安全的制动感觉。同时，由于恰好在停车前的瞬间，摩擦系数基本为同一数值，因此就可以防止产生自激振动并防止由这种振动而产生的噪音。

图2示出了一个曲线图，该曲线图表示当通过对制动踏板施加一个恒定的制动下压力进行制动时，在所经历的时间段内，制动衬片的摩擦材料的摩擦系数之变化，而且在这种情况下，制动装置将图1所示的摩擦材料应用到制动衬片上。

如图2所示，恰在驾驶员下压制动踏板后，摩擦系数μ突然增大，然后，在一段时间内摩擦系数继续缓慢升高，直到经过的时间为Tc。此后，摩擦系数μ大体保持在同一数值水平。这里，时间Tc为滑动速度V等于预定值Vc时的时刻。

图3为一曲线图，图中示出了在图2所示的状态下，在一段时间内汽车速度Vs和滑动速度V的变化。从图3中可清楚地看到：从驾驶员下压制动踏板开始，汽车速度Vs在图3所示的曲线图中在所经历的时间段内逐渐减小。另一方面，滑动速度V逐渐减小，而且以ΔV为振幅产生振动。这里，当汽车速度Vs和振幅ΔV之差Vs-ΔV小于零(Vs-ΔV＜0)时，在制动装置内产生的自激振动将增多，而且由于这种自激振动而产生的噪音也变大。因此，当差值Vs-ΔV等于0时，即当汽车速度Vs到达预定值Vc时，摩擦系数μ基本保持在一个恒定的数值水平，以抑制制动装置的自激振动并防止由于自激振动而产生噪音。

图4为一曲线图，图中示出了制动能量E随经历的时间和温度的变化而变化的情况，及除了图2所示的特性曲线外，摩擦系数μ还随温度的变化而变化的情况。这里，制动能量E是在经历的时间段内被制动装置吸收的总能量。图4清楚示出了这些关系相互联系的情形。就是说，制动衬片的摩擦材料的制动能量E和摩擦系数μ之间的关系可按下述方式设计：在制动能量E达到一个预定值之前，使摩擦系数μ逐渐变大；当制动能量E大于预定值时，摩擦系数μ保持恒定不变。

尽管根据本发明的制动衬片最好采用一种摩擦材料，但也可通过将分别具有不同特性的多种摩擦材料组合在一起得到所需的摩擦特性。

参照图5A至5C，图中将对不同摩擦材料的组合进行说明，这种组合能够相对滑动速度V达到所需的摩擦系数特性。图5A示出了第一摩擦材料A的特性，该摩擦材料的摩擦系数μ随滑动速度V的增加而减小。具体而言，摩擦系数μ随着汽车的减速而逐渐变大。另一方面，图5B示出了第二摩擦材料B的特性，当滑动速度V大于一个预定的数值时，这种摩擦材料的摩擦系数μ基本为同一个数值；当滑动速度V小于该预定值时，其摩擦系数μ随滑动速度V的增加而逐渐变大。

通过将第一摩擦材料A和第二摩擦材料B组合到一起，就能够得到在图5C中由连续实线表示的特性。具体而言，第一和第二摩擦材料A和B的组合具有下述特性：当滑动速度V落入从0到预定值Vc的范围内时，摩擦系数μ基本为同一数值；当滑动速度V大于或等于预定值Vc时，摩擦系数μ随滑动速度V的增加而逐渐减小。应该理解：必须选择摩擦材料，以使第一和第二摩擦材料的特性曲线在预定值Vc处相交。

图6A至6D示出了将上述第一和第二摩擦材料A和B用作盘式制动装置的制动衬片(制动垫片)的各种不同结构形式。

图6A示出了盘式制动装置的制动垫片10的结构，其中制动垫片10由第一和第二摩擦材料A、B构成。制动垫片10是通过将由第一摩擦材料A制成的第一摩擦部件11和由第二摩擦材料B制成的第二摩擦部件12并排设置，同时在第一和第二摩擦部件11、12之间留有一定间隙而构成的。通过第一和第二摩擦部件11、12的这种结构，使得采用这种制动垫片10的盘式制动装置具有图5C所示的特性。

图6B示出了根据本发明将第一和第二摩擦材料A、B用作盘式制动装置的制动垫片20的另一种结构。制动垫片20是通过将由第一摩擦材料A制成的第一摩擦部件21和由第二摩擦材料B制成的第二摩擦部件22并排设置的方式构成的，这与图6A所示的结构相似，但在第一和第二摩擦部件21和22之间不留间隙。就是说，第一和第二摩擦部件21、22被设置成一个整体结构。通过这种结构，就能够更加可靠地得到所需的制动垫片20的特性。

图6C示出了根据本发明将第一和第二摩擦材料A、B用作盘式制动装置的制动垫片30的又一种结构。制动垫片30是通过将由第一摩擦材料A制成的两个摩擦部件31、32和由第二摩擦材料B制成的两个摩擦材料33、34以类似棋盘格的方式交错排列构成的，具体如图6C所示。

图6D示出了根据本发明将第一和第二摩擦材料A、B用作盘式制动装置的制动垫片40的再一种结构。具有图6D所示结构的制动衬片40是通过将由第一摩擦材料A制成的两个摩擦部件41、42和由第二摩擦材料B制成的两个摩擦部件43、44构成的，而且这两种摩擦材料交替排列。具体而言，如图6D所示，摩擦部件41至44按照41、43、42和44的顺序排列。通过这种设置方式，就能够更加可靠地使制动垫片具有所需的特性。

当将这样设置的制动垫片，尤其是制动垫片30应用到制动装置上时，需要在每个车轮的每个制动装置上使用一对制动垫片30A和30B。制动垫片30A和30B安装在盘式转子(旋转部件)50的两侧。两个制动垫片30A和30B按照下述方式排列：使由同一种摩擦材料制成的摩擦部件相对设置，如图7所示。制动垫片30A和30B通过以这种结构形式安装到各个制动装置的滑靴上，就能够使每个制动装置正确执行所需的制动操作。如果将不同的摩擦材料A、B相对设置在各个制动垫片上，那么就可能由于摩擦力的不平衡而产生不良的振动，而且还可能使制动衬片的一侧磨损。

这里，由第一摩擦材料31A制成的制动垫片30A和由第一摩擦材料31B制成的制动垫片30B相对设置，而圆盘转子50则设置在制动垫片30A和30B之间。由第一摩擦材料32A制成的制动垫片30A和由第一摩擦材料32B制成的制动垫片30B相对设置，而圆盘转子50则设置在制动垫片30A和30B之间。由第二摩擦材料33A制成的摩擦垫片30A和由第二摩擦材料33B制成的制动垫片30B相对设置，而圆盘转子50设置在制动垫片30A和30B之间。由第二摩擦材料34A制成的摩擦垫片30A和由第二摩擦材料34B制成的制动垫片30B相对设置，而圆盘转子50设置在制动垫片30A和30B之间。就是说，由摩擦材料A和B制成的制动垫片30A和30B以相同材料相对设置的方式安装，其中由相同材料制成的制动衬片部分30A面对由相同材料制成的制动垫片部分30B。

参照图8A和8B，图中示出了按上述方式设置摩擦材料的原因。

当没有执行制动操作时或当恰好完成制动时，圆盘转子50位于一个中间位置上，该中间位置介于图8A所示的两个制动垫片30A和30B之间。但是，如果不同的摩擦材料相对设置，那么圆盘转子50可能会由于摩擦力的不平衡而产生偏压热，而这种偏压热又会使圆盘转子变形，如图8B所示，这样就可能使制动装置不能在制动过程中实现所需的制动特性。为避免这种问题的发生，摩擦材料按图7所示的方式排列。

应该知道：本发明并非仅限于上述的结构，而且制动垫片(刹车片)可由三种和更多种摩擦材料组合而成。此外，尽管根据本发明的实施例已在附图中示出并按下述方式加以说明：使具有所需特性的摩擦材料适用于盘式制动装置的制动垫片，但应该理解：这些摩擦材料也适用于鼓式制动装置的制动靴。

本申请以申请日为2001年12月7日、申请号为2001-374477的日本专利申请为基础。该日本专利申请的全部内容在本说明书中作为参考引用。

尽管已参照本发明的特定实施例对本发明作出了说明，但是，本发明并非仅限于上述的实施例。本领域的技术人员在本发明的启示下，可对本发明作出多种修改和变形。本发明的保护范围由所附权利要求书来限定。

Claims (9)

1、一种汽车制动装置的制动衬片，该制动装置通过迫使制动衬片与一个转动部件摩擦接触的方式完成制动操作，所述制动衬片包括：

具有下述特性的摩擦材料：在制动操作过程中，当制动衬片与转动部件之间滑动速度大于预定速度时，使摩擦材料的摩擦系数随滑动速度的增加而逐渐减小，当滑动速度小于预定速度时，使摩擦系数基本保持恒定。

2、根据权利要求1所述的制动衬片，其特征在于：所述预定速度是使制动装置产生自激振动的速度。

3、根据权利要求1所述的制动衬片，其特征在于：所述摩擦材料的所需特性是通过将至少两种摩擦材料组合在一起来实现的，而这两种摩擦材料相对滑动速度具有不同的摩擦系数。

4、根据权利要求3所述的制动衬片，其特征在于：所述至少两种摩擦材料按下述方式排列：当正在执行制动操作时，使转动部件总是在制动衬片上摩擦滑动。

5、根据权利要求3所述的制动衬片，其特征在于：所述制动装置包括一个盘式制动部件，该制动部件通过使一对制动衬片对所述转动部件施加一个夹紧动作而产生制动力。

6、根据权利要求5所述的制动衬片，其特征在于：第一和第二摩擦材料被分别制造成第一摩擦部件和第二摩擦部件，而且所述第一和第二摩擦部件交替并排设置。

7、根据权利要求5所述的制动衬片，其特征在于：所述第一和第二摩擦材料被分别制造成第一摩擦部件和第二摩擦部件，所述第一和第二摩擦部件按交错方向排列。

8、根据权利要求1所述的制动衬片，其特征在于：所述摩擦材料是通过将第一和第二摩擦材料组合在一起形成的，第一材料具有下述特性：其摩擦系数随滑动速度的增加而逐渐减小；第二摩擦材料具有下述特性：当滑动速度大于一个预定值时，其摩擦系数基本为同一数值，当滑动速度小于所述预定值时，其摩擦系数随滑动速度的增加而增加。

9、一种汽车的盘式制动装置，其包括：

一个圆盘转子；以及

一对与圆盘转子摩擦接触的制动衬垫，所述制动衬垫由具有下述特性的摩擦材料制成：在制动操作过程中，当制动衬垫与圆盘转子之间滑动速度大于一个预定速度时，其摩擦系数随滑动速度的增加而逐渐减小，当滑动速度小于所述预定速度时，摩擦系数基本保持恒定不变。

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