[0001] 本
申请以申请日为2005年1月18日的美国
专利申请No.11/037,721为在先申请要求优先权。
背景技术
[0002] 本申请主要涉及车辆制动部件，特别涉及一种高摩擦制动部件，结合了多个穿过
摩擦材料基体的
背板延伸部分，可用于车辆上的车辆停车制动和车辆紧急
制动系统，这些车辆在其四个
车轮的每个上装备独立的典型，全伺服制动系统(盘或鼓)。
[0003] 车辆鼓类型摩擦转动装置通常包括一个带有摩擦基体的车辆
制动蹄部件，其与一个转动
制动鼓的内圆柱表面
接触以产生
摩擦力，并且相应地减缓，停止，或保持车辆处于静止或
停车位置。盘形制动系统包括一个具有相对的摩擦垫的卡钳部件，其中摩擦垫与一个
转子盘接触。
[0004] 该制动部件的摩擦表面与转动制动元件(鼓或盘)表面之间的变化可以改变摩擦制动装置在其初始使用的场合的摩擦效果。例如，如果，由于摩擦基体的一些区域没有与相对的制动鼓或转子的摩擦表面接触而使摩擦制动装置产生的摩擦
水平太低，该制动装置就不会运转在有效静止所需的水平，也就是停车制
动能力。通常用来克服这种类型的静止摩擦问题的方法是仅使用停车制动装置或者紧急制动装置使车辆多次停止，从而在与该制动部件与该转动制动鼓或者转子接触的那些部分产生额外的静
摩擦力，以及将他们磨损或磨光至与该转动制动鼓或转子的表面非常一致。这些方法易被一般操作者所忽视。如果以不正确的方式执行，这些方法可能会导致这些制动组件过早损坏或者过渡磨损。
[0005] 可选地，可以通过在制动鼓或者转子制造粗糙或者
喷砂的摩擦表面来增加车辆摩擦制动装置中的摩擦制动力，该摩擦表面与制动蹄或者垫部件结合。这种处理，在初始时期增加摩擦制动力，会
加速摩擦材料的磨损，缩短制动组件的寿命，如制动摩擦材料基体。
[0006] 使用背板延伸部分，小
块或者齿，其包含在或者
啮合于该制动蹄或垫部件的制动摩擦材料基体上，这种方法先前已经用于促使该制动摩擦材料基体与该背板的连接和互
锁。参见，例如，美国专利No.6,367,600B1，Arbesman，以及美国专利No.6,279,222B1。
[0007] 使用突出的小块或齿的例子见美国专利No.4,569,424，Taylor，Jr.，其中设有一个制动蹄部件。在参考文件‘424 Taylor，Jr.中摩擦材料基体直接浇铸在制动
衬板上，其包括多个穿孔形成凸台。浇铸的摩擦材料与该穿孔区域及凸台之间的内啮合在这些元件之间提供了增强的内锁力。参考文献‘424 Taylor，Jr.，特别教导凸台延伸到触及该摩擦材料基体的外部表面是不需要的，并且指出当足够多的摩擦材料被磨去以至于露出凸台时，制动蹄部件就达到其使用寿命。
[0008] 因此，在
汽车制动系统设计领域需要一种停车制动或紧急制动部件，其具有增强的静止或动态摩擦特性，并且，其不需要初始磨损或者磨合期，以提高摩擦基体和相对的制动鼓或转子的摩擦表面之间的一致性。
发明内容
[0009] 本发明涉及一个紧急制动部件，包括一个转动元件，其与一个车辆车轮操作上相关。该转动元件(如车轮鼓或者转子)具有结合表面，其形成制动表面。一个非转动制动元件(如，制动蹄或垫之一)处于邻近该转动元件的
位置，并且可以在与结合表面压力接触的制动应用状态和与结合表面分离的制动松开状态之间移动。该制动元件包括一个刚性背板和一个设在该背板上的摩擦材料。该摩擦材料设有一个与所述转动元件的所述结合表面相对的外部表面，并且在该制动应用状态下可以与之结合。多个延伸部分从该背板突出穿过该摩擦材料。每个该延伸部分终止于最接近该摩擦材料外部表面的顶端。该顶端和该摩擦材料的外部表面设成与该摩擦材料的可压缩性相关，这样，当该制动元件移至其制动应用状态时，它们同时接触该转动元件(鼓或者转子盘)的结合表面。这种方式中，该摩擦材料和该突出部分都可以对该转动元件产生摩擦，从而增强该部件的制动效果。
[0010] 本发明克服了紧急制动部件
现有技术的问题，其通过保证该摩擦材料和该突出部分都在该制动部件移到其制动应用状态时产生摩擦，而不需要初始磨损或磨合期以获得最佳摩擦特性。该突出部分具有是(该转动鼓或转子盘的)该结合表面变粗糙的能力，此时，该摩擦材料使其本身形成最佳形状，从而很快获得高的
摩擦系数。因此，该紧急制动装置即使在初始使用时都可以产生最佳的摩擦，且不需要磨合期。
[0011] 前述的以及本发明的其他对象，特征和好处，以及目前较佳
实施例可以通过阅读下面结合
附图的描述而变得更为清楚、明白。
附图说明
[0013] 图1是本发明的制动蹄部件的立体图；
[0014] 图2是图1中沿2-2线的剖视图；
[0015] 图3是本发明中在制动蹄平板上形成的突出部分的放大图；
[0016] 图4是本发明中在制动蹄平板上形成的第一可选突出部分的放大图；
[0017] 图5是在该制动蹄平板上形成的突出部分的第二可选构造的放大图；
[0018] 图6是在该制动蹄平板上形成的突出部分的第三可选构造的放大图；
[0019] 图7是在该制动蹄平板上形成的突出部分的第四可选构造的放大图；
[0020] 图8是在该制动蹄平板上形成的突出部分的第五可选构造的放大图；
[0021] 图9是本发明的可选构造的制动蹄部件的立体图；
[0022] 图10是本发明的制动蹄部件与制动鼓表面的运行关系的侧视图；
[0023] 图11-A至11-C说明了一系列制动状况，其中图11-A为制动松开状态，图11-B为该制动装置应用在常规停车状况，以及图11-C表现该制动装置应用在高负载力应用，如可能发生在紧急停车中；
[0024] 图12是本发明的带有摩擦材料的盘形制动垫的立体图，其局部被切开以露出集成的突出部分；以及
[0025] 图13是图2的剖视图，但是其为本发明一个可选实施例，其中该突出部分凹入该摩擦材料的工作表面下面，如虚线所示，但是在足够压力的应用下，该摩擦材料压缩至实线位置，从而露出该突出部分。
[0026] 在各个图中，对应的标号始终表明对应的结构部分。
具体实施方式
[0027] 下面的详细描述图示说明本发明，其作为示例而不是作为限定。该描述能够清楚地使本领域的技术人员制造和使用本发明，描述了本发明的多个实施例，匹配
修改，变化，替换，以及使用，包括目前认为实现本发明最好的模式。
[0028] 参阅图1，本发明的一种
刹车蹄部件，用10来标示。该刹车蹄部件10包括一个成圆柱状弯曲的刹车蹄平板，其形成圆柱体表面的一部分。该刹车蹄部件10在较低的表面16上配置有一个或多个连接点14，适应于使该刹车蹄部件10容易地连接到
机动车辆车轮的
支撑结构(未示)上。连接点14的具体特征依据该制动蹄部件10所计划用于的具体应用而变化。
[0029] 例如，连接点14可以由沿下部表面16圆周延伸的凸起的
腹板18、一个或多个突出的
螺纹孔(未示)或者孔(未示)组成，支撑销穿设在所述孔中。制动蹄平台12进一步包括上部表面20，其设置为容纳制动摩擦材料基体22。该制动摩擦材料基体22放射状的外表面设有外部摩擦表面24。
[0030] 图1和图2中可以看到，多个延伸部分100从制动蹄平台12的上部表面20向外放射状突出。该多个延伸部分100的每一个均穿过该制动摩擦材料基体22，并且在第一实施例中终止与该外部摩擦表面24。在一个可选实施例中，该多个延伸部分100的每一个放射状地终止在外部摩擦表面24的外侧，露出一个凸起部分。
[0031] 优选地，如图3所示，每个凸出的延伸部分100是在该制动蹄平台12上
冲压整体成形的。每个一体的凸出延伸部分可以通过沿一个片断102切割该制动蹄平台12形成，从某种意义上说这样就没有材料从该制动蹄平台上分离，每个片断102的末端平行于该制动蹄平台
曲率所定义的圆柱体的轴线排列。每个突出的延伸部分100通过向外放射状地弯折切口内的材料至所需相对于该制动蹄平台外表面的
角度而形成，沿在片断102每个末端之间的弯折轴线。可选地，每个突出的延伸部分100可以通过将制动蹄平板的材料弯折成平滑的C型弯曲以形成该延伸部分100，如图4所示，而不是仅沿片断102的末端之间的弯折轴弯折。
[0032] 本领域的一般技术人员很容易意识到可以利用多种方法形成以及固定该延伸部分100至该制动蹄平板12上，以实现突出延伸部分向外放射状地穿过摩擦材料基体22的结果。例如，独立的延伸部分100可以与该制动蹄平板12分开制造，并且
焊接或者固定在该制动蹄平板上。
[0033] 本领域的技术人员可以进一步意识到该突出延伸部分不必限制于图1至图4所示的三角形构造。例如，如图5到图8所示，可选构造的例子如圆形突出部，矩形，锁眼形，T字形都可以用于突出延伸部100。
[0034] 优选地，如图1所示，该突出延伸部100排列成两个平行的圆周形列106，108，它们分别设在由该制动蹄平板12弯曲形成的圆柱体的圆周中线CL的两侧。
[0035] 在第一个可选的构造中，该突出延伸部分100可以关于由该制动蹄平板12弯曲形成的圆柱体的圆周中线CL对称布置。例如，如图9所示，该突出延伸部分100可以在该制动蹄平板12的上部表面形成一个或多个V型部分。如果利用该突出延伸部分100仅形成一个V型部分，每个突出延伸部分100可以布置在该制动蹄平板12上部表面的一个唯一的圆弧内。如图9所示，该突出延伸部分100可以布置在该上部表面20，这样他们位于该制动蹄平板12的外缘。
[0036] 在个可选构造中，该突出延伸部分100可以随机地设置在由制动蹄平板12弯曲形成的圆柱体上。
[0037] 如图10所示，在车辆制动系统运行期间，该制动蹄部件10以传统方式驱动，以移动该外部摩擦表面24和突出延伸部分100与相对的摩擦表面26接触，如果其设在一个同轴安装的制动鼓30的内部圆柱表面28上，或者直接靠在该内部圆柱表面28上。当车辆静止时，也就是停车制动的情况下，该车辆制动系统的运行导致该外部摩擦表面24和突出延伸部分100移动与相对的摩擦表面26静止接触。这导致在该制动鼓30和相对的摩擦表面26相对于该制动蹄部件10和外部摩擦表面24转动之前必须克服一个初始的静摩擦(格林摩擦(green frction))力。
[0038] 当车辆运动时，如紧急制动情况下，车辆制动系统的运行导致该外部摩擦表面24和突出延伸部分100与相对的摩擦表面26转动地或者滑动地接触。这将导致在接触的摩擦表面以及突出延伸部100产生动摩擦力，其减小该制动鼓30和该制动蹄部件10之间的相对转动。
[0039] 根据另一方面，本发明可以用来非常有效地消除由于不经常使用而不能充分产生足够的摩擦的问题。特别地，当安装一个新的制动元件时，其相对于旋转部件30，也就是制动鼓或者制动转子的配合较差，这导致摩擦系数低于计算值。布置在四个车轮附近的车辆常规制动系统中，这并不是问题，因为这些表面在经过最初短暂停顿后就会迅速地互相摩擦。然而，紧急制动和停车制动并不能受益于行使一段时间以建立“健康”的摩擦表面。它们经常只装备在单一车轮上，通常是后轮，并且也许永远都不会用到除非在确实紧急的情况下，此时非常需要最佳的性能。即使在常规的停车状况下，紧急制动也许不会具有在陡坡上将车辆保持在静止条件所需要的抓力，特别是在新车中，此时紧急制动还没有太多地使用。
[0040] 图11-图13说明本发明的一个可选实施例，其中突出部分100在制动松开情况下并不突出于外部摩擦表面24。而是，该突出部分100的顶端100设置为终止于该外部摩擦表面24的平面(也就是，甚至或者与之齐平)。在这种方式中，在外部摩擦表面24上，该突出部分100的顶端100几乎不可见，就像小的金属斑点。图11-A说明了在制动松开或者制动脱离的情况下，制动蹄部件10相对于该制动鼓30的位置。对于紧急制动系统来说是常规状态，并且在这种情况下，在正常的车辆行驶过程中仍保持紧急制动。实际上，在制动松开情况下，该制动蹄部件10并不向该制动鼓30施加任何接触压力。
[0041] 在图11-B中，为运用常规制动情形下的制动蹄部件10。在这种情况下，仅采用中等程度的压力使用紧急制动，该压力由该制动蹄部件10施加到该制动鼓30上。这种情形最常出现在停车制动的应用中，以当无人看管时补充车辆的传动并且将车辆保持在安全的、静止的状态。图11-C所示为高
载荷力情况，如可能在紧急停车情况下发生或者当操作者向紧急制动执行机构施加非常大的力时。在这种情形在红，相关的更多可压缩摩擦材料22可以实际上后退足够远以使定点110露出该外部摩擦表面24，这样驱使该顶端110刺入该转动鼓元件30的结合表面28。
[0042] 该顶端110和该摩擦材料22的外部表面24设成与该摩擦材料22的可压缩性相关，这样当制动元件10移动至应用制动情况时(图11-B和11-C)，该顶端110和该外部表面24同时接触该转动鼓元件30的结合表面28，这样该摩擦材料22和该突出部分100都能够对该转动鼓元件30产生摩擦，从而增强该部件的制动效果。然而，现有技术的布置只是依赖摩擦材料产生摩擦，本发明利用其摩擦材料22和突出部分110，在不完全一致的外部表面24的情况下，组合以克服表面不规则并且建立最佳的抓力，甚至在新的、没用过的紧急制动系统中。这个组合摩擦生成机构也有益于克服不正确地设置停车制动，其中操作者设置该制动执行机构太轻了。在这种由操作者错误导致的情况下，摩擦材料22和突出部分100的组合所具有的附加摩擦生成能力可以有效地防止停止的车辆移动。
[0043] 图12为根据本发明的具有该摩擦材料22的盘形制动垫，其被局部切割以露出集成的突出部分100。在这个变化中，该制动元件10包括一个盘型制动垫并且背板12通常为平直的。本领域的技术人员能够意识到在前述实施例中描述的本发明的其他方面和原理可以同样应用于这个盘型制动应用中。
[0044] 图13是图12的剖视图，但是以稍微夸张的方式示出本发明的另一变换，其中该突出部分100通常凹入该摩擦材料22的外部表面24的下面，如虚线所示。在足够压力的应用中，该摩擦材料22压缩至实线所示位置，并且因此露出该突出部分顶端110。在这个情形下，该顶端110在制动松开状态下凹入该摩擦材料22的外部表面24下面，并且在制动应用状态下响应摩擦材料22的压缩而移向一个大体共面，或者同高的关系。这可以是由于该摩擦材料22具有比顶端110更容易压缩的成分。因此，在制动元件在制动松开和制动应用状态之间移动的过程中，该摩擦材料22比该突出部分100经历更多的
变形。
[0045] 在这个过程中，该摩擦材料被压缩以便当该制动元件移向该制动应用状态时该摩擦材料22的外部表面24相对于该顶端110移动。这种情况会发生是由于该摩擦材料22比该突出部分110更容易压缩，这样，在制动元件10在制动松开和制动应用状态之间移动的过程中，该摩擦材料22比该顶端110经历更多变形(在轴向或者通常的压力下)。以及，在一个极端的例子中，可以使用具有更高可压缩性的摩擦材料22以当该顶端110些微凹入该摩擦材料22的外部表面24下面时产生良好效果，如图13所示。这里，响应在制动应用状态过程中的
压缩力，该顶端110可以向大体上共面的关系延伸(相对于该外部表面24)。
[0046] 图11-13所示的本发明作为应用于紧急(或者停车)制动部件的方法特别有效，其中，当该制动元件10(蹄或者垫)移至制动应用状态时，在转动元件30(鼓或者转子)的结合表面28与该顶端110和该摩擦材料22的组合之间能够同时产生摩擦。在这种方式中，该摩擦材料22和该突出部分100都同时对摩擦机构起作用，从而增降制动部件的制动效果。另外，该突出部分100能够使该转动鼓或者转子盘的结合表面28变粗糙，此时该摩擦材料22使其本身形成最佳外形，因此可以非常快地获得高摩擦系数。然而，在制动放松状态下，举例来说，图11-A，该顶端110不伸出该摩擦材料22的外部表面24，并且因此不能接触独立于该摩擦材料22的该结合表面28。
[0047] 综上所述，可以看出实现了本发明的目的，并且获得了其他有益的结果。根据上述解释而完成的各种变化不超出本发明的范围，以及，所有包含在上述描述和附图所示的内容应认为是解释为说明而不是限定意义。
