技术领域
[0001] 本
发明涉及一种消声垫片，更具体地，本发明涉及一种包含
纤维增强隔振层的消声垫片。
[0002] 背景技术
[0003]
盘式制动器噪声是源自机动车
制动系统的高
音调声音/振动。这种噪声可取决于
汽车制造、制动器设计和气象条件而经常产生。
汽车制造商的倾向是利用更低的制动器和汽车主体重量，所述制动器和汽车主体重量加重制动器噪音的产生。
[0004] 制动系统中的噪声问题自从机动车问世以来就已出现。早期，存在很多来自汽车的其它噪声，以致制动器噪音从未被视为问题。二十世纪六十年代末期和七十年代初期，汽车制造商们开始使用急剧减少
制动距离的
盘式制动器。起初，大多数的制动衬
块含有
石棉作为主要组分，其几乎不会导致制动器噪音问题。现在随着环境问题的立法，基本上全球所有的主要制造商已经不再使用石棉。相反，大多数制造商在其制动衬块中使用半金属
摩擦材料。这种与
制动盘的金属-金属
接触常常增加噪声产生。
[0005] 为了减少和消除制动器噪音，如今世界上几乎所有制造的汽车都含有装配有抗噪声垫片/隔离体(insulators)/
减振器以消除制动器噪音的制动衬块。
[0006] 盘式制动器产生的尖锐噪音是作为制动器组装部件在高频下振动的结果的振动。研究显示，噪音由许多可能的来源产生。最常见的来源有：
制动钳组件，制动衬块的摩擦材料和盘式
转子。
[0007] 为了减少和消除制动器的尖锐噪声，在制动钳和制动衬块的支持板之间设置消声垫片。这种消声垫片通常包含具有在其两面施加的减振材料层的
钢板。在大多数情况下，这种消声垫片的减振材料层由
橡胶形成，选择约100μm厚度。日本
专利公布Showa63-101530公开了一种消声垫片，其中减振材料层由包括石棉以外的非金属纤维、弹性体和填充物的混合料组成。这种纤维增强减振材料层约100μm，与未增强的橡胶相比，显示出改善的耐磨损性能。美国专利6105736公开了一种消声垫片，其包含金属板和仅施加于金属板的制动衬块侧的纤维增强混合料层，而金属板的
活塞侧与活塞直接接触。纤维增强混合料包括除石棉以外的非金属纤维，弹性体和填充物。混合料层的厚度经测定为200至800微米。将公开的消声垫片设置在制动器活塞和摩擦衬块的支持板之间，其中金属板与活塞相对而没有插入备用垫片且混合料层与支持板相对。在美国专利6105736中述及当混合料层薄于200微米时，无法获得令人满意的振动阻尼性能，而当其厚于800微米时，在消声垫片中易于产生应
力松弛。
发明内容
[0008] 本发明的目的是提供克服
现有技术缺陷的新型消声垫片。这通过独立
权利要求所限定的消声垫片及其相关方法来实现。
[0009] 根据本发明的消声垫片的优势在于它提供了优异的消声性能，经久耐用而且非常适合大规模生产。
[0010] 本发明的实施方案在
从属权利要求中限定。
附图说明
[0011] 以下将参考附图详细描述本发明，其中：
[0012] 图1示出盘式制动器的示意性实例。
[0013] 图2a至2h示意性示出许多消声垫片的实施方案。
[0014] 图3示意性示出生产消声垫片的方法。
[0015] 图4示出连续粘接和切割生产线的示意性实例。
具体实施方式
[0016] 图1示出盘式制动器10的示意性实例，其包括配置以围绕C-C轴旋转的圆盘20，一对制动衬块30(其各自具有在其圆盘侧
支撑摩擦构件(friction member)50的支持板40)，支撑制动衬块30朝向和远离圆盘20的相对摩擦面运动的制动钳60，和制动器活塞70形式的液压制动装置(其用于推动制动衬块靠着圆盘)。制动器活塞70经由与机动车的液压制动系统连接的
流体通道80来液压制动。在公开的实施方案中，盘式制动器10的制动钳
外壳60可沿制动器活塞的制动方向运动，由此非活塞侧上的制动衬块通过制动钳外壳60的制动钳臂90促使靠着圆盘。消声垫片100与每个圆盘衬块30的支持板40相邻配置，而且来自制动器活塞70和制动钳臂65的制动力分别通过消声垫片100转移到制动衬块30。
[0017] 在本
说明书中，表述“衬块侧”是指消声垫片100面对制动衬块30的支持板40的一侧，表述“外侧”是指非衬块的一侧，即面对活塞70或制动钳臂90的侧面。在一些盘式制动器的设计中，略去制动钳臂90，制动钳60在圆盘20两侧均设置有制动器活塞70。然而，在本说明书中，以上表述包括任何此类未公开的盘式制动器配置。 [0018] 在现有技术中，消声垫片中的纤维增强层主要被看做是振动阻尼层，选择该纤维增强层的厚度以得到期望的减振性能，例如，总厚度超过200μm。然而，本
申请人发现，除非过度地厚，否则即使厚度远远超过200μm，在现有技术中仅该纤维
增强材料也不能提供满足本领域目前需要的阻尼性质，然而这种纤维增强材料即使作为薄层也显示出优异的隔振性能。根据一个实施方案，例如图2a，提供消声垫片100，其包含纤维增强隔振层110和减振层120。纤维增强隔振层110包括增强纤维，填充材料和粘结剂材料，以下将更详细地讨论。如上所述，与常规的隔振材料例如橡胶相比，纤维增强层110显示出优异的隔振性能。从上文中显而易见，术语隔振并不仅指单纯隔振的材料，而是指主要隔振并且在某种程度上减振或阻尼的材料。因此，这里所用到的术语减振材料是指主要减振并且也隔振的材料。
[0019] 根据一个实施方案，垫片100具有衬块侧和外侧，其中将纤维增强隔振层110配置在外侧，将减振层120配置在其衬块侧。通过这种配置，将减振层120限定在隔振层110和制动衬块30的支持板40之间。
[0020] 如上所述，纤维增强隔振层110包括增强纤维，填充材料和粘结剂材料。根据一个实施方案，粘结剂材料是弹性粘结剂，但是它也可为非弹性
树脂型粘结剂。与常规的橡胶材料相比，增强纤维使材料更结实和沿平面的弹性更小而不显著影响沿法线方向的压缩特性。而且，纤维和填充物减少了层内弹性粘结剂的量，因此使得层更便宜。根据一个实施方案，纤维增强隔振层中纤维含量高于10%或14%，且低于23%或30%，以重量计。然而，对于一些应用中，纤维含量可以高于30%，如多至50%或甚至多至80%。增强纤维包含有机纤维和/或无机纤维。取决于具体应用，增强纤维选自有机纤维。有机纤维的实例包括：芳香族聚酰胺纤维、除芳香族聚酰胺纤维以外的聚酰胺纤维、聚烯
烃纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维、聚氯乙烯纤维、聚脲纤维、聚
氨酯纤维、聚氟
碳纤维、酚
醛纤维或
纤维素纤维等。根据一个实施方案，增强纤维包括纤维素纤维 和/或芳香族聚酰胺纤维。无机纤维为例如玻璃纤维、陶瓷纤维、
岩棉、矿物棉、熔凝
石英纤维、化学处理的高
硅石纤维、熔凝
硅酸铝纤维、
氧化铝连续纤维、稳定氧化锆纤维、氮化
硼纤维、
碱性
钛酸盐纤维、须晶或硼纤维等。
[0021] 填充材料可以是无机填充材料例如粘土、灰分、滑石、
硫酸钡、
碳酸氢钠、
石墨、硫酸铅、硅藻石、硅灰石或有机填料。粘结剂材料可以是橡胶型弹性体材料例如丁苯橡胶(SBR)、丙烯腈-丁二烯橡胶(丁腈橡胶，NBR)、异戊二烯橡胶(IR)、氯丁橡胶(CR)、丁二烯橡胶(BR)、丁基橡胶(IIR)、乙丙橡胶(EPM)、氟橡胶(FPM)、硅橡胶(Si)、氯磺化聚乙烯(C SM)、乙烯-
醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、氯化聚乙烯(CPE)、氯化丁基橡胶(CIIR)、氯醚橡胶(ECO)或腈-异戊二烯橡胶(nitrile isoprenerubber)(NIR)等。也可使用橡胶以外的弹性体。根据可选择的实施方案，粘结剂材料是树脂
型材料，例如橡胶改性的
酚醛树脂，酚醛树脂或
环氧树脂等。
[0022] 根据一个实施方案，减振层120是粘弹性层。该粘弹性层可以是粘弹性
粘合剂例如
丙烯酸类或硅
酮类粘合剂等，但是它也可以是在垫片安装在盘式制动器10中时所经历的条件下，具有适合的减振性能的任何粘弹性材料。根据一个实施方案，例如图2h，减振层120是在两刚性材料板180之间配置的粘性介质170的层。根据一个实施方案，刚性板之一由制动衬块的支持板代替，由此，垫片可如图2b构成，但其中减振层120是粘性介质。根据一个实施方案，纤维增强隔振层110可看作刚性材料板180，条件是它通过刚性板如金属板支撑。然后，粘性介质面对在至少一侧上的纤维增强隔振层110。根据一个实施方案，粘性介质是油脂或类油脂化合物。
[0023] 根据一些实施方案，例如图2b至2h，消声垫片包含一种以 上刚性板130，例如金属板等。刚性板130将在垫片中起到约束层的作用。此类金属板130可例如包括
铁、
镀锌钢、
不锈钢或铝等。根据一些实施方案，例如图2b、2e和2f，消声垫片包含金属板130，其中将纤维增强隔振层110配置在外侧，和将减振层120配置在其衬块侧。根据一些实施方案，例如图2e和2f，消声垫片包含一种以上的附加纤维增强隔振层150。
[0024] 根据一个实施方案，例如图2g，消声垫片100包含在垫片100外侧上的附加减振层160。
[0025] 为了达到期望的减振性能，纤维增强层厚于110μm，优选130μm。根据一个实施方案，纤维增强隔振层薄于250μm，优选200μm，优选180μm，更优选160μm。尤其重要的是，纤维增强隔振层110不能太薄，因为其后减振性能将劣化。另一方面，当纤维增强隔振层110太厚时，可压缩性增加，由此制动器的驱动控制劣化，尤其是因为压缩后的回复变得更大，因此占用更多的时间。而且使厚阻隔层进行过度磨损，并且由于层的压缩导致制动器活塞的驱动运动增加。此外，纤维增强隔振层分层的
风险随着层厚而增加，尤其是在增强纤维主要配置在层的平面内的情况下，由此，沿法线方向的强度或多或少地受限于弹性粘结剂的强度。
[0026] 图2a至2h示意性示出许多具有纤维增强隔振层110的消声垫片100的实施方案。这些图仅作为说明性，而且不同层的相关尺寸没有意义。图2b至2h公开了具有附加的和/或可选的层的不同结构而使垫片具有不同性能的实施方案。当将垫片附着到制动衬块的支持板时，粘弹性粘合剂既起到固定垫片又减弱/抑制尖锐振动的作用。 [0027] 还提供了盘式制动器配置，其包含在制动钳和制动衬块之间的根据以上实施方案任意之一的垫片，所述盘式制动器可配 置在适合的交通工具例如汽车、
卡车、火车、摩托车、
自行车等中。
[0028] 还提供了一种生产此处公开类型的消声垫片的方法。该方法的步骤示意性示于图3并且包含以下步骤：
[0029] 提供纤维增强隔振材料的隔振片材，其包含增强纤维，填充材料和粘结剂材料， [0030] 在隔振片材的至少一侧上施加减振层以形成垫片片材，和
[0031] 从垫片片材中切割出单独的消声垫片。
[0032] 通过提供隔振片材形式的纤维增强隔振材料，该制造法与通过湿法施加技术施加相应的纤维增强隔振层接着将该层中的粘结剂交联相比，能得到大幅提高。纤维增强隔振材料可以以任何适合的方式以片材的形式设置，只要隔振和片材的尺寸参数能够设置在特定的预定范围内即可。根据一个实施方案，将片材形式的纤维增强隔振材料设置为在辊上卷绕的伸长的连续片材，并通过造纸工艺等生产。由于该生产过程的本质，考虑到尺寸和材料的特性，这样生产的隔振片材可以以非常窄的公差提供，同时该工艺适于批量生产，因此成本有效。
[0033] 减振层的施加可以通过湿法施加技术或通过将预先成形的减振膜粘接到隔振片材的表面来进行。为了改善具有粘弹型减振层的消声垫片的操作性，可在减振层顶部施加保护膜以防止尘埃和污垢粘着于表面。根据上述图2h中公开的一个实施方案，减振层120是在两刚性材料板180之间配置的粘性介质170的层，然后减振层的施加包含以下另外步骤：
[0034] 将粘性介质170施加到第一刚性板180的表面，和
[0035] 将第二刚性板180配置于粘性介质170上。
[0036] 根据一些实施方案，消声板包含金属层130，而且因此生产方法包含以下另外步骤：
[0037] 提供金属片材，
[0038] 将金属片材粘接到隔振片材上，和
[0039] 其中在减隔振片材和/或金属片材的至少一个未粘接面上施加减振层。 [0040] 根据一些实施方案，消声板包含具有一层或多层约束金属层130和一层或多层附加的隔振层150的多层隔振结构，因此该生产方法包含附加步骤：
[0041] 提供一层或多层金属片材和一层或多层附加的隔振片材，
[0042] 选择性地将金属片材和附加的隔振片材粘接于隔振片材上，和 [0043] 其中在隔振片材和/或金属片材的至少一个未粘接面上施加减振层。 [0044] 不同片材的相互粘接可以以任何能在其间提供足够强的粘接的适合方式进行。该粘接可包括施压和/或加热的步骤，而且它可包括使用粘结剂，例如树脂、氰基丙烯酸型粘合剂等，或通过硫化。为了使该方法有效，该粘接可包括连续
轧制，由此金属片材和减振膜分别以卷材或卷形物310和300的形式提供/生产。
[0045] 从垫片片材切割单独的消声垫片的步骤可通过任何适合的方法例如
冲压或类似方法进行。根据一个实施方案，该方法包含在粘接步骤330之后将卷材切开为窄卷材的步骤340。此后单独的垫片从窄卷材中切出。
[0046] 为了实现强的粘接和使粘接操作中的步骤最少化，可以在粘接步骤前用粘结剂预处理金属片材。同样可以以连续工艺进行预处理步骤320。
[0047] 图4示出连续粘接和切割生产线400的示意性
实施例，其中要粘接在一起的隔振片材110和金属片材130分别以卷材(coils) 或卷形物(rolls)410和420的形式提供。两块片材110和130通过一对压延
辊筒430被压在一起并粘接以形成层状的隔振片材。减振层120通过湿法施加工艺440施加到层状的隔振片材表面上。最后，通过冲压机460切出单独的消声垫片450。
[0048] 为了充分利用根据本发明的垫片，进一步提供了一种防止盘式制动器中的噪声的方法，其包含将根据上述任何一个实施方案所述的垫片配置在制动钳和制动器
垫块之间的步骤。
