[发明专利]磨损优化的垫设计

说明书

提供了一种用于具有降低的磨损特性的盘式制动器的制动垫。该制动垫构造成具有朝向制动垫的径向外区域配重的制动垫摩擦材料的分布，而制动材料的横向侧与起源于盘式制动器的制动盘的旋转轴线的径向线大体对齐。制动垫摩擦材料分布导致制动垫和制动盘之间的制动施加压力降低，同时获得通过可比较的大体矩形制动垫提供的制动力相同的制动力，导致在相同制动力水平下制动垫磨损更低。

技术领域

本申请要求2017年2月8日提交的美国申请No.15/427,726的优先权，该申请是美国申请No.14/844,813的部分继续申请，现在为美国专利No.9,605,721，该公开内容以其整体并入文中。

本发明涉及用于车辆的盘式制动器，特别地，涉及盘式制动器中的制动垫，诸如在商用车辆上运用的气动盘式制动器。该背景下的商用车辆包括具有实质上比一般汽车(即，乘用车)制动器大的盘式制动器的车辆，诸如公共汽车、5级及以上的卡车以及道路上、道路之外的实用车辆(诸如，建筑装备、铁路车辆和飞行器)。

背景技术

商用车辆气动盘式制动器的示例在图1中示出。在图1实施例中，盘式制动器1包括制动盘2，制动盘2绕着其旋转轴线B在方向A上旋转。跨在制动盘2两侧的制动卡钳3固接到载体座4，载体座4转而(一般经由转矩板或制动器三角架(未图示))固定到车辆轮轴。在该实施例中，载体座4接收并支撑制动卡钳3和制动垫6。在该实施例中，制动卡钳3通过安装在卡钳的致动器安装面5处的气动致动器(未图示)致动。致动器作用在容纳在卡钳3内的制动垫施加机构上，以抵靠制动盘2按压制动垫6，以减缓车辆。本发明不限于特定类型的制动致动器，例如，可以使用气动致动器或电驱动致动器。本发明也不限于特定类型的制动卡钳安装布置。例如，制动卡钳可以以固定方式安装在载体上，或者，可以是滑动卡钳。

在盘式制动器应用(诸如，商用车辆盘式制动器)中，制动垫一般具有大体矩形形状，部分地由于盘式制动器部件的大小和构造的限制(盘式制动器必须存在于通过轮缘提供的高度空间约束的包络内)，部分地由于下面进一步论述的成本和结构限制。这种先前的制动垫的示例在图4中示出。

先前的制动垫20的常见特征是它们具有基本上平行的横向侧22，23，即，在制动盘的周向方向上朝向相邻制动垫抵接表面面对的制动垫侧彼此平行。大体矩形形状可以包括制动垫24,25的径向内侧和径向外侧，其略微弯曲以大体遵循制动盘的曲率，如图4所示，或者，在径向外侧的情况下，遵循制动卡钳的相邻外区域的形状(未图示)。使用制动垫的平行横向侧已部分地成为商用车辆盘式制动器的业界标准，部分地出于实际制造考量(例如，制动垫抵接表面和平行侧制动垫背板的较低成本加工)，部分地出于确保足够的制动垫抵接强度、磨损和制动力吸收性能的结构原因。

由于他们的大致矩形形状，先前的商用车辆盘式制动器垫已呈现为制动盘从制动垫的一个横向侧到另一个基本上恒定的宽度和高度轮廓。这种制动垫形状在制动操作期间具有若干缺点。在这些之中的一个事实是，从制动盘到制动垫传递的具体制动能量在制动垫的径向高度上不是恒定的。相反，能量传递作为相对制动盘的旋转轴线的径向高度的函数而变化(即，制动转矩作为离制动盘旋转轴线的距离的函数而变化，其中，力×距离＝转矩)，并且作为在不同径向高度处的制动垫摩擦材料的摩擦表面的长度的函数而变化。结果，到制动垫的能量传递以及导致的制动垫的局部磨损在制动垫摩擦材料的表面上是不一致的。这可以造成摩擦材料在制动垫的某些区域中过早磨损，以此缩短必须更换制动垫之前的时间。

发明内容

本发明通过提供具有跨越制动垫衬里材料的表面的更有效和均匀的制动能量传递分布的制动垫，解决了这个问题和其它问题。本发明的方法提供更均匀的垫衬里材料磨损，以此延长制动垫的使用寿命。改进的制动垫性能还使能够通过允许使用更小的制动垫同时仍然提供令人满意的制动性能以减少整体制动器大小。