本發(fā)明公開涉及一種制動襯片。更具體地，本發(fā)明公開涉及一種車輛制動襯片，其能增大可衰減的噪聲的頻率范圍并增大確保良好阻尼容量的溫度范圍，并且能夠在不使用墊片(shim)的情況下改善耐久性。

背景技術：

制動器是車輛最重要的安全系統(tǒng)之一。根據(jù)產(chǎn)生摩擦的技術，制動器分為盤式制動器和鼓式制動器。大多數(shù)目前的車輛使用盤式制動器，其與鼓式制動器相比產(chǎn)生更少的熱量并且更少受到由于制動器的熱變形導致的制動力劣化。

盤式制動器利用由液壓壓力操作襯墊產(chǎn)生的摩擦產(chǎn)生制動力，該液壓壓力操作襯墊被壓靠在沿著車輪旋轉(zhuǎn)的盤的一個表面或兩個表面上。

圖1是示出常規(guī)的車輛制動襯片的剖視圖。

如圖1所示，常規(guī)的車輛制動襯片包括直接產(chǎn)生摩擦的摩擦材料層10和傳遞由液壓汽缸施加的壓力的背板層40。

車輛制動襯片還可包括介于背板層40和摩擦材料層10之間的底層20，以減少熱量傳遞到制動鉗或者改善制動感。底層20經(jīng)由粘合層30結合到背板層40。

底層20的使用降低了原材料成本，因為底層20由比摩擦材料層10便宜的材料制成。

車輛制動襯片還可包括磨損指示器50，其測量和指示摩擦材料層10的磨損損失，以減少或防止當摩擦材料層10由于磨損而過度損耗超過臨界量，從而導致背板40和盤之間直接接觸時，可能發(fā)生的對背板層40的損壞。磨損指示器50附接于背板層40。

常規(guī)的車輛制動襯片還包括墊片60，其設置在背板層40的一部分上并且與制動鉗的液壓活塞直接接觸，從而改善噪聲、振動和粗糙度(NVH)特性。墊片60抑制制動熱量傳遞到汽缸，并且起到作為阻尼器減小由于振動引起噪聲的作用。

墊片60由具有振動衰減能力的橡膠或鋼制成，并附接于背板層40的背面。墊片60具有局限，比如厚度為1～2mm，并且由橡膠或有限種類的鋼制成。墊片60僅可以在非常窄的特定溫度范圍內(nèi)的溫度下改善振動衰減能力。當溫度在特定溫度范圍之外時，振動衰減能力顯著劣化，導致NVH特性的劣化。

前述內(nèi)容僅意在幫助理解本發(fā)明的背景，并不意在表示本發(fā)明落入本領域技術人員已知的現(xiàn)有技術的范圍內(nèi)。

技術實現(xiàn)要素：

考慮到現(xiàn)有技術中出現(xiàn)的上述問題做出本發(fā)明，并且本發(fā)明意在提出一種車輛制動襯片，其能夠增大確保使期望的噪聲衰減的溫度范圍，并且能夠具有高阻尼容量。

本發(fā)明還意在提出一種車輛制動襯片，其能夠增加背板層和摩擦材料層之間的結合力，以改善制動的準確性和穩(wěn)定性，并改善耐久性。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種通過與制動盤接觸而產(chǎn)生制動力的車輛制動襯片，所述車輛制動襯片包括：背板層；設置在所述背板層的前表面上的底層；介于所述背板層和底層之間的粘合層；以及與所述底層的前表面結合并通過與所述制動盤接觸而產(chǎn)生摩擦的摩擦材料層，其中所述車輛制動襯片不包括墊片，并且其中所述背板層、粘合層和底層中的至少一者根據(jù)以下方程1計算的在-100～300℃的溫度下的損耗因子為0.2或更高以在-100～300℃的溫度下使頻率范圍為200～20000Hz的噪聲衰減，

損耗因子η＝(f₂-f₁)/f₀ (方程1)

其中η是損耗因子，f₀是噪聲頻率，f₁是當使噪聲水平降低3dB時噪聲頻率振幅的最小值，f₂是當噪聲水平降低3dB時振幅的最大值。

背板層可由包含15～25wt％的Mn的Fe-Mn基阻尼合金制成。

背板層可在25～300℃的溫度下可具有0.2或更高的損耗因子。

粘合層可以是在0～100℃的溫度下具有0.2或更高的損耗因子的丙烯酸基阻尼粘合劑。

底層可包含10～20wt％的粘合劑、20～30wt％的填充劑、5～20wt％的增強劑、15～40wt％的彈性體、10～30wt％的無機調(diào)節(jié)劑和不可避免的雜質(zhì)；所述彈性體可包含NBR、EPDM和SBR中的至少任一種橡膠；并且增強劑可包含芳族聚酰胺基有機纖維。

底層在-100～50℃的溫度下可具有0.2或更高的損耗因子。

彼此相對的背板層的一個表面和摩擦材料層的一個表面可以是彼此嚙合的不平坦表面，并且底層和粘合層可依照所述不平坦表面的輪廓而彎曲。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式，背板、底層和粘合層中的至少一個在-100～300℃的溫度下具有0.2或更高的損耗因子。因此，車輛制動襯片能夠增大確保噪聲被衰減的溫度范圍，并且還改善噪聲阻尼容量。

此外，由于車輛制動襯片不需要使用墊片來使噪聲衰減，因此制動襯片可以降低生產(chǎn)成本并且具有簡化的結構。

此外，由于背板層和摩擦材料層具有彼此面對的不平坦表面，所以背板層和摩擦材料層之間的結合力增強。增強的結合力增加了車輛制動襯片的剪切強度，這引起制動準確性和穩(wěn)定性的改善。

附圖說明

通過結合附圖的以下詳細描述，將更清楚地理解本發(fā)明的上述及其他目的、特征和其它優(yōu)勢，其中：

圖1是示出常規(guī)的車輛制動襯片的剖視圖；

圖2是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的計算損耗因子(η)的方法的圖；

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的車輛制動襯片的圖；

圖4是示出依照常規(guī)的車輛制動襯片和根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的車輛制動襯片根據(jù)溫度而變的阻尼系數(shù)的圖；

圖5是示出依照根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的背板層根據(jù)溫度和材料而變的背板層阻尼容量的圖；

圖6是示出依照根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式根據(jù)錳(Mn)的含量而變的背板層阻尼容量的圖；和

圖7是示出在依照根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的車輛制動襯片中使用的粘合層根據(jù)溫度而變的損耗因子的圖。

具體實施方式

在下文中，將參考附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施方式，但所述附圖并不意在限制本發(fā)明的范圍。

在所有附圖中，相同的附圖標記表示相同或相似的部件。在該規(guī)則下，可以同時參考多個附圖進行描述，并且在本說明書中可以省略本領域普通技術人員認為是顯而易見的或重復的細節(jié)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的車輛制動襯片描述了一個不包括墊片的簡化結構和一個特定結構，在所述特定結構中，構成層具有不同的溫度范圍，其確保比阻尼容量(SDC)以在100～300℃的溫度下使聲音頻率20～20000Hz的噪聲衰減。因此，本發(fā)明增大了確保使可聽頻率的噪聲衰減的溫度范圍，并且簡化了車輛制動襯片的結構。

車輛制動襯片的比阻尼容量(SDC)由損耗因子表示。

圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的計算損耗因子η的方法的圖。

如圖2所示，可以基于方程1，使用被視為噪聲的聲波的噪聲頻率f₀、當噪聲頻率的噪聲水平降低3dB時的噪聲頻率f₀振幅的最小值f₁和最大值f₂，來計算損耗因子η。

損耗因子η＝(f₂-f₁)/f₀ (方程1)

其中η是損耗因子，f₀是噪聲頻率，f₁是當噪聲水平降低3dB時的噪聲頻率振幅的最小值，并且f₂是當噪聲水平降低3dB時的振幅的最大值。

根據(jù)方程1計算的損耗因子η可以基于方程2轉(zhuǎn)換為阻尼比ξ。

阻尼比ξ＝損耗因子η/2 (方程2)

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的車輛制動襯片的截面圖，圖4是示出依照常規(guī)的車輛制動襯片和根據(jù)本發(fā)明實施方式的車輛制動襯片根據(jù)溫度而變的阻尼系數(shù)的圖。

如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的車輛制動襯片包括：傳遞由液壓汽缸施加的壓力并且散發(fā)在制動時產(chǎn)生的熱量的背板層100；結合到背板層100的前表面上并傳遞在制動時產(chǎn)生的熱量和振動的底層300；介于背板層100和底層300之間的粘合層200；以及設置在底層的前表面上并通過與制動盤接觸而產(chǎn)生摩擦的摩擦材料層400。

在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的車輛制動襯片中，優(yōu)選地，根據(jù)方程1，以在-100～300℃的溫度下降低頻率200～20000Hz的噪聲計算，背板層100、粘合層200和底層300中的至少任一個的損耗因子η為0.2或更高。

如圖4所示，常規(guī)的車輛制動襯片在25～200℃的溫度下表現(xiàn)出0.2或更高的損耗因子。另一方面，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的車輛制動襯片在-100～300℃的溫度下表現(xiàn)出0.2或更高的損耗因子，比常規(guī)的車輛制動襯片具有更寬的溫度范圍。也就是說，根據(jù)本發(fā)明的車輛制動襯片比常規(guī)的車輛制動襯片在更寬的溫度范圍內(nèi)改善了噪聲阻尼容量。

背板層100可由灰鑄鐵制成，其中出現(xiàn)比如復合微結構或石墨的沉淀物，以獲得與金屬一樣高的振動阻尼容量。背板層100可替代地由具有優(yōu)異的振動阻尼的壓制成形的鋼板制成，因為其具有通過消耗能量而有效地衰減振動的過量位錯(dislocation)。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，背板層由包含15～25wt％的錳(Mn)的Fe-Mn基阻尼合金制成。

圖5是示出依照根據(jù)本發(fā)明實施方式的背板層根據(jù)溫度和材料而變的背板層阻尼容量的圖。

如圖5所示，在常規(guī)用于制造背板層的壓制成型的鋼板中，復合夾心鋼具有非常窄的-10～50℃的溫度范圍，這確保32％或更高的阻尼容量。此外，隨著溫度升高，碳鋼的阻尼容量降低。

另一方面，由含有17wt％的Mn的Fe-Mn基阻尼合金制成的背板層具有寬的阻尼確保溫度范圍，其確保阻尼容量為32％或更高。此外，當使用Fe-Mn基阻尼合金時，根據(jù)溫度的變化阻尼容量變化很小。因此，與碳鋼或復合夾心鋼相比，由Fe-Mn基阻尼合金制成的背板層在更寬的溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)異的阻尼容量。

圖6是示出依照根據(jù)本發(fā)明實施方式根據(jù)錳(Mn)的含量而變的背板層阻尼容量的圖。

如圖6所示，當根據(jù)本發(fā)明的實施方式的背板層100包含15～25wt％的Mn時，背板層100表現(xiàn)出20％或更高的優(yōu)異的阻尼容量。另一方面，當Mn的含量在該范圍之外時，阻尼容量降低到20％以下。

因此，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的背板層優(yōu)選包含15～25wt％的Mn。

如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的車輛制動襯片中，背板層100由包含15～25wt％的Mn的Fe-Mn基阻尼合金制成。在這種情況下，車輛制動襯片確保在25～300℃的溫度下的損耗因子為0.2或更高。也就是說，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的車輛制動襯片在25～300℃的溫度范圍內(nèi)的溫度下改善了噪聲阻尼容量。

底層300可由包含具有絕熱特性的氧化物基無機材料和彈性體的高分子材料制成，以便在-100～50℃的溫度下表現(xiàn)出0.2或更高的損耗因子。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的底層可包含10～20wt％的粘合劑、20至30wt％的填充劑、5～20wt％的增強劑、15～40wt％的彈性體、10～30wt％的無機調(diào)節(jié)劑和一些不可避免的雜質(zhì)。

表1

表1示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的底層300的組成和常規(guī)底層的組成。

如表1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的底層300包含15～40wt％的彈性體，以改善在-100～50℃的溫度下的阻尼容量。

當彈性體的含量低于15wt％時，在-100～50℃的溫度下阻尼容量非常低。相反，當彈性體的含量高于40wt％時，底層300的物理特性(壓縮應變、密度、硬度等)過度改變，以至于不符合底層所需的物理特性。

彈性體可包含NBR、EPDM和SBR中的至少一種。增強劑可包含芳族聚酰胺基有機纖維。更優(yōu)選地，增強劑可以是能夠牢固地結合到摩擦材料層400的材料。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式的底層300通過將在上述材料中挑選的材料的模制產(chǎn)品放置在摩擦材料層400上并在500～700kgf/cm²的壓力下、150～180℃的溫度范圍內(nèi)壓制而形成。通過該過程，底層300與摩擦材料層400一體化。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式的粘合層200可由在0～100℃的溫度下具有0.2或更高的損耗因子的高彈性丙烯酸基阻尼粘合劑制成。粘合層200可通過涂布或噴涂工藝形成。

圖7是示出依照根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的粘合層根據(jù)溫度而變的損耗因子的圖。

如圖7所示，根據(jù)本實施方式的粘合層200通過在0～100℃的溫度下具有0.2或更高的損耗因子而表現(xiàn)出優(yōu)異的振動阻尼容量。

此外，彼此相對的摩擦材料層400的一個表面和背板層100的一個表面可以是形成為彼此嚙合的不平坦表面。

這是因為由于背板層100的硬度較高，難以進行表面處理以增加相對于背板層100的剪切強度。

因此，本發(fā)明通過增加摩擦材料層400和背板層100之間的結合力來增加車輛制動襯片的剪切強度，從而提高制動的準確度和穩(wěn)定性。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的粘合層200在0～100℃的溫度下表現(xiàn)出0.2或更高的損耗因子，背板層100在25～300℃的溫度下表現(xiàn)出0.2或更高的損耗因子，底層300在-100～50℃的溫度下表現(xiàn)出0.2或更高的損耗因子。

因此，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的車輛制動襯片包括以上述方式制備的背板層100、底層300和粘合層200，具有在較寬的-100～300℃的溫度范圍內(nèi)的溫度下改善的噪聲阻尼容量。

表2

表2示出依照根據(jù)比較例的制動襯片和根據(jù)本發(fā)明的實施方式的制動襯片根據(jù)溫度而變的固有頻率和阻尼比。

如表2所示，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的車輛制動襯片比常規(guī)的車輛制動襯片在更寬的溫度范圍內(nèi)的溫度下，具有改進的噪聲阻尼特性，并且在室溫下保持20％或更高的阻尼容量，同時將頻率響應函數(shù)(FRF)中的固有頻率的變化抑制為3％或更小。此外，與常規(guī)的車輛制動襯片相比，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的車輛制動襯片具有依照溫度而改變的改善的阻尼比。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式的車輛制動襯片不僅能夠?qū)?100～300℃的溫度下可被衰減的噪聲頻率范圍增加至200～20000Hz，而且還能夠改善阻尼容量。也就是說，有可能顯著地增大可被衰減的噪聲的頻率范圍并增大確保良好的阻尼容量的溫度范圍。

雖然為了說明的目的描述了本發(fā)明的實施方式，但是本領域技術人員將理解，在不脫離如所附權利要求中公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以進行各種修改、添加和替換。