本申请为申请号2016109235868、申请日2016年10月22日、发明名称“采用制动材料的载重汽车盘式制动器”的分案申请。
技术领域
本发明涉及汽车制动技术领域。
背景技术
后盘式制动器是轿、微车制动系统中的制动执行装置，是汽车制动系统中的关键部件。其工作原理是利用制动主缸总成产生的液压，通过制动管路传送至后制动钳体使制动块与后制动盘相接触进而产生摩擦阻力来阻止车轮的转动或转动的趋势。后盘式制动器的元件比鼓式制动器的多，并可以将紧急制动系统及驻车制动系统集成到制动钳体内部，所以结构更加紧凑，维修难度更大，但是后制动钳相比后鼓式制动器的优点也很明显，制动效能稳定性好、制动平衡性好、散热好、遇水稳定性好、制动块更换方便，所以有逐步替代后鼓式制动器的趋势。
但是对于载重汽车而言，其通常载重量较大，因此制动器的磨损相对更大；长时间使用过后，制动块与制动盘的磨损都将不断增大，常需进行间隙的调整，以保证制动反应正常；且传统结构的调节较为复杂，制动方式单一，驻车不稳定。
同时，重型汽车由于载重吨位较大、车速较高，尤其在超重型矿用自卸汽车，载重量和制动力矩相对更大，较一般汽车制动时的惯性力相应增大，结果使其制动距离增长。因此与中小型汽车相比，摩擦材料的耐高温性能要好、摩擦系数要稍高一些，耐磨性要好，但摩擦系数不宜太高。摩擦产生热量，摩擦系数过高会使制动器温度急剧上升，使刹车片表面产生粘滑的谈话层，使摩擦系数产生热衰退，反而达不到要求的制动效果。早紧急刹车时摩擦系数过高会出现抱死现象，造成车辆打滑、翻转，对行车安全构成严重威胁。GB/T5763-1998及GB/T5764-1998中规定摩擦系数的上限为0.7，但重型汽车的摩擦系数最好不要超过0.55。为了适应重型汽车各种工况的要求，重型汽车开始使用盘式制动器，盘式制动器在汽车制动性能的三项评价指标即制动的效能、制动效能的稳定性以及制动时的汽车大方向性比鼓动制动器具有明显的优势，盘式制动器制动时制动接触表面比鼓式的小的多，因此刹车片单位面积吸收的热量也多的多，由此对制动摩擦材料提出了更高的要求。
一般来说，对于重型汽车制动摩擦材料，要求：(1)在较宽温度范围内及速度、压力与环境改变的情况下稳定的摩擦系数和较低的磨损率，尤其是具有较小的高温热衰退性。较大热容量；(2)具有一定的高温力学性能和较低的硬度，且在工作温度内机械性能变化小，保证与偶件贴合紧密；(3)防锈，全天候使用；(4)使用寿命长，原材料来源充足，成本低，易加工，对环境无污染。目前常用的树脂基摩擦材料具有优良的摩擦磨损性能、重量轻、制动火花少、制动效果好，但存在导热性差、制动能量难以散发，因此，树脂基摩擦材料应用于重型汽车上面临的最大问题是热衰退严重，致使制动效能降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供一种采用制动材料的载重汽车盘式制动器。优化传统制动盘形状，同时采用制动材料，提高制动效果，驻车更稳定，间隙调节更简单。
本发明采用的技术方案是：提供一种采用制动材料的载重汽车盘式制动器，包括制动盘，半圆状的制动钳，与车内手刹相连的驻车盘；其特征在于：所述制动盘的两个端面均安装有圆锥状的制动体；两个制动体与制动盘同轴；制动盘的圆周面为齿状；所述制动钳内设置有半圆状的工位槽；制动盘的下部在工位槽内；工位槽底部设置有弧形的齿条，两端安装有限位块；齿条与工位槽底部沿弧滑动连接，且与制动盘圆周面的齿形配合；工位槽上部左端面设置有A制动块，相对应的右端设置有液压缸；液压缸内滑动密封设置有制动活塞，右端连接有液压管道；液压管道与车内液压系统相连；制动活塞的左端设置有B制动块；所述的A制动块和B制动块与制动体相对的面均与制动体表面形状吻合；制动钳右端设置有滑移槽；滑移槽内滑动配合有滑移销钉；滑移销钉固定于车架；制动钳下部一侧设置有水平的控制槽；驻车盘上设置有支杆；支杆与控制槽滑动连接；
所述制动体和制动块采用制动材料，所述制动材料的原料以重量份计包括：酚醛树脂10份，丁腈橡胶3-7份，氧化石墨烯0.2-0.8份，卵磷脂0.1-0.5份，液体石蜡0.1-0.6份，戊二醛2-7份，腰果酚改性聚酰胺树脂0.5-1.2份，碳酸氢钠0.2-0.5份，碳化硅0.4-0.9份，陶瓷纤维4-8份，木质素纤维3-9份，微晶纤维素0.1-0.4份，乙烯/醋酸乙烯酯共聚物0.2-0.7份，氧化镁2-6份，石英砂1-4份，金属硫化物2-5份，甲基丙烯酸乙酯0.5-1.2份。
进一步优化本技术方案，所述金属硫化物为硫化钙、硫化锶或硫化钡中的一种。
进一步优化本技术方案，所述微晶纤维素的粒度为60-80目。
进一步优化本技术方案，所述陶瓷纤维的直径为2.0-3.0μm。
进一步优化本技术方案，所述制动材料的制备方法包括以下步骤：
步骤1，将酚醛树脂与丁腈橡胶、氧化石墨烯、卵磷脂、液体石蜡、戊二醛混合，混合物在氮气保护下升温至100-150℃，保温30-40min，冷却至室温，得到改性酚醛树脂；
步骤2，将改性酚醛树脂与腰果酚改性聚酰胺树脂、碳酸氢钠、碳化硅混合，球磨，干燥，得到干燥物；
步骤3，以重量份计，将干燥物、陶瓷纤维、木质素纤维、微晶纤维素、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、氧化镁、石英砂、金属硫化物、甲基丙烯酸乙酯混合，压制成坯后，在高温真空炉中烧结，即得。
进一步优化本技术方案，步骤1中升温速率为5-10℃/min。
进一步优化本技术方案，步骤2中干燥温度为70-100℃。
进一步优化本技术方案，采用制动材料的载重汽车盘式制动器的圆形托盘的齿条的底面和工位槽的底面均设置有防滑纹。
进一步优化本技术方案，采用制动材料的载重汽车盘式制动器的加强杆的两个限位块的下端面均设置有缓冲垫。
进一步优化本技术方案，采用制动材料的载重汽车盘式制动器的制动盘、制动钳和两个制动体上均设置有均匀分布的散热孔。
本发明与传统汽车后盘制动工具相比，其有益效果在于：
1、制动盘两个端面安装的制动体为圆锥状，所用制动块与制动体两者相对的相互吻合，与传统制动块相比，同样体积下接触面积更大，摩擦效果更好，制动体有外圆周至中心逐渐增厚，与驻车盘配合，便于调节制动块与制动体之间的距离，工位槽底部的齿条可用于驻车使用，驻车盘可使制动钳上升，内部的齿条直接对制动盘进行卡位，同时制动块与制动体较厚的位置接触，产生摩擦效果，驻车效果较好，齿条与工位槽之间为滑动连接，可降低制动盘圆周侧面与齿条啮合时的撞击力，起到缓冲作用；
2、防滑纹可增加齿条与工位槽底部之间的摩擦力，起到降速、缓冲的作用；
3、缓冲垫用于齿条与限位块之间的缓冲，起到保护、减震的作用；
4、散热孔便于热量的排散，减少因热胀造成的体积变化，减少损耗，制动更安全。
5、本发明的制动材料重量轻、韧性好，在较宽温度范围内具有摩擦系数温度、高温耐磨性好的优点，有效避免了摩擦磨损性能的高温热衰退，扩大了高温制动条件范围，可作为高性能重型汽车摩擦材料使用。
附图说明
图1为本发明的结构左视图；
图2为本发明的结构正视图；
图中，1、制动盘；2、制动钳；3、驻车盘；4、制动体；5、工位槽；6、齿条；7、限位块；8、A制动块；9、液压缸；10、制动活塞；11、液压管道；12、B制动块；13、滑移槽；14、滑移销钉；15、控制槽；16、支杆；17、缓冲垫；18、散热孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-2所示，采用制动材料的载重汽车盘式制动器，包括制动盘1，半圆状的制动钳2，与车内手刹相连的驻车盘3；其特征在于：所述制动盘1的两个端面均安装有圆锥状的制动体4；两个制动体4与制动盘1同轴；制动盘1的圆周面为齿状；所述制动钳2内设置有半圆状的工位槽5；制动盘1的下部在工位槽5内；工位槽5底部设置有弧形的齿条6，两端安装有限位块7；齿条6与工位槽5底部沿弧滑动连接，且与制动盘1圆周面的齿形配合；工位槽5上部左端面设置有A制动块8，相对应的右端设置有液压缸9；液压缸9内滑动密封设置有制动活塞10，右端连接有液压管道11；液压管道11与车内液压系统相连；制动活塞10的左端设置有B制动块12；所述的A制动块8和B制动块12与制动体4相对的面均与制动体4表面形状吻合；制动钳2右端设置有滑移槽13；滑移槽13内滑动配合有滑移销钉14；滑移销钉14固定于车架；制动钳2下部一侧设置有水平的控制槽15；驻车盘3上设置有支杆16；支杆16与控制槽15滑动连接；齿条6的底面和工位槽5的底面均设置有防滑纹；两个限位块7的下端面均设置有缓冲垫17；制动盘1、制动钳2和两个制动体4上均设置有均匀分布的散热孔18。
行车制动时，通过车内的液压系统，向液压缸9内注油加压，制动活塞10向左侧推出，推动B制动块12与制动体4接触，此时左部的A制动块8并不与制动体4接触，继续想液压缸9内加压，制动钳2将向右侧发生滑移，滑移销钉14起到导向支撑的作用，使A制动块8与制动体4接触，在A制动块8和B制动块12的挤压下，产生足够的摩擦力进行制动，停止刹车时，在制动块的弹力下可恢复原位，A制动块8和B制动块12与制动体4之间离开较小的距离，可正常行车，也可在滑移销钉14上安装复位弹簧等装置，辅助完成制动后的还原过程。
本发明中使用的制动体4为圆锥状，且制动块表面形状与之吻合，增大了摩擦接触面积，使其能够产生更好的制动效果，使用寿命也将更长，同时为本发明的间隙调节和制动方式提供了更多的选择。如图1所示，制动体4的额界面为直角三角形，与之对应的A制动块8、B制动块12一面为斜面，A制动块8、B制动块12上移，即能是之与制动体4表面之间的缩短，对于磨损后的间隙调整，非常方便有效，同理，较大幅度的使A制动块8、B制动块12上升，则会使A制动块8、B制动块12与制动体4紧密接触，产生摩擦力，实现制动的动作。A制动块8、B制动块12的上升由制动钳2的上升带动，滑移销钉14与滑移槽13发生滑动，驻车盘3的运动可带动制动钳2的上升，同时是工位槽5底部的齿条6上升，并与制动盘1圆周面的齿形啮合连接，产生阻挡转动的作用。在齿条6与制动盘1快速接触之初，齿条6会在工位槽5内发声滑动，以起到缓冲的作用，减少快速的撞击造成齿形的损伤，两端的限位块7将限制齿条6的滑动，最终起到阻止制动盘1转动的作用，驻车完成后边不会发生滑动，驻车效果好；同上所述，与此同时A制动块8、B制动块12的提升，与制动体4进行接触，产生摩擦，二者能够同时进行制动作用，通过间距和制动体4锥度的设定，可使齿条6进入啮合之前，A制动块8和B制动块12即先逐渐产生制动效果，当齿条6进入啮合时，车速已经很慢或将停止，可防止自身过度碰撞震动，齿条6仅保证驻车的效果。
车内的手刹可控制驻车盘3的转动，驻车盘3的圆周上设置的支杆16，在跟随转动过程中，发生向上的位移，在控制槽15内滑动的同时，向上顶起控制槽15，即使制动钳2向上移动，实现上述驻车制动的功能。防滑纹的设置可增大齿条6滑动的摩擦力，可起到缓冲降速的作用。本发明中，直接参与摩擦制动的部件如制动体4、A制动块B制动块均为安装件，过度磨损后，方便更换，无需进行其他部件的拆动，节省费用，制动体4和A制动块、B制动块的安装可为螺栓、螺钉连接，或是插接等方式。
上述载重汽车盘式制动器中的制动体和制动块采用制动材料，通过以下实施例做进一步说明。
实施例1
一种制动材料，原料以重量份计包括：酚醛树脂10份，丁腈橡胶3份，氧化石墨烯0.2份，卵磷脂0.1份，液体石蜡0.1份，戊二醛2份，腰果酚改性聚酰胺树脂0.5份，碳酸氢钠0.2份，碳化硅0.4份，陶瓷纤维4份，木质素纤维3份，微晶纤维素0.1份，乙烯/醋酸乙烯酯共聚物0.2份，氧化镁2份，石英砂1份，硫化钙2份，甲基丙烯酸乙酯0.5份。
其中，微晶纤维素的粒度为60目，陶瓷纤维的直径为2.0μm。
所述载重车后盘式制动材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将酚醛树脂与丁腈橡胶、氧化石墨烯、卵磷脂、液体石蜡、戊二醛混合，混合物在氮气保护下升温至100℃，保温40min，冷却至室温，得到改性酚醛树脂；
步骤2，将改性酚醛树脂与腰果酚改性聚酰胺树脂、碳酸氢钠、碳化硅混合，球磨，干燥，得到干燥物；
步骤3，以重量份计，将干燥物、陶瓷纤维、木质素纤维、微晶纤维素、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、氧化镁、石英砂、金属硫化物、甲基丙烯酸乙酯混合，压制成坯后，在高温真空炉中烧结，即得。
其中，步骤1中升温速率为5℃/min；步骤2中干燥温度为70℃；步骤3中烧结温度为1400℃、保温时间为2h、真空度在0.08MPa。
实施例2
一种制动材料，原料以重量份计包括：酚醛树脂10份，丁腈橡胶4份，氧化石墨烯0.5份，卵磷脂0.4份，液体石蜡0.3份，戊二醛4份，腰果酚改性聚酰胺树脂0.9份，碳酸氢钠0.3份，碳化硅0.7份，陶瓷纤维7份，木质素纤维6份，微晶纤维素0.2份，乙烯/醋酸乙烯酯共聚物0.5份，氧化镁4份，石英砂2份，硫化钡3份，甲基丙烯酸乙酯0.7份。
其中，微晶纤维素的粒度为80目，陶瓷纤维的直径为3.0μm。
所述载重车后盘式制动材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将酚醛树脂与丁腈橡胶、氧化石墨烯、卵磷脂、液体石蜡、戊二醛混合，混合物在氮气保护下升温至120℃，保温35min，冷却至室温，得到改性酚醛树脂；
步骤2，将改性酚醛树脂与腰果酚改性聚酰胺树脂、碳酸氢钠、碳化硅混合，球磨，干燥，得到干燥物；
步骤3，以重量份计，将干燥物、陶瓷纤维、木质素纤维、微晶纤维素、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、氧化镁、石英砂、金属硫化物、甲基丙烯酸乙酯混合，压制成坯后，在高温真空炉中烧结，即得。
其中，步骤1中升温速率为5℃/min；步骤2中干燥温度为80℃；步骤3中烧结温度为1500℃、保温时间为1h、真空度在0.08MPa。
实施例3
一种制动材料，原料以重量份计包括：酚醛树脂10份，丁腈橡胶6份，氧化石墨烯0.5份，卵磷脂0.2份，液体石蜡0.4份，戊二醛5份，腰果酚改性聚酰胺树脂1.1份，碳酸氢钠0.3份，碳化硅0.7份，陶瓷纤维7份，木质素纤维8份，微晶纤维素0.3份，乙烯/醋酸乙烯酯共聚物0.5份，氧化镁4份，石英砂2份，硫化锶4份，甲基丙烯酸乙酯0.6份。
其中，微晶纤维素的粒度为60目，陶瓷纤维的直径为2.0μm。
所述载重车后盘式制动材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将酚醛树脂与丁腈橡胶、氧化石墨烯、卵磷脂、液体石蜡、戊二醛混合，混合物在氮气保护下升温至100℃，保温40min，冷却至室温，得到改性酚醛树脂；
步骤2，将改性酚醛树脂与腰果酚改性聚酰胺树脂、碳酸氢钠、碳化硅混合，球磨，干燥，得到干燥物；
步骤3，以重量份计，将干燥物、陶瓷纤维、木质素纤维、微晶纤维素、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、氧化镁、石英砂、金属硫化物、甲基丙烯酸乙酯混合，压制成坯后，在高温真空炉中烧结，即得。
其中，步骤1中升温速率为5℃/min；步骤2中干燥温度为70℃；步骤3中烧结温度为1400℃、保温时间为2h、真空度在0.08MPa。
实施例4
一种制动材料，原料以重量份计包括：酚醛树脂10份，丁腈橡胶7份，氧化石墨烯0.8份，卵磷脂0.5份，液体石蜡0.6份，戊二醛7份，腰果酚改性聚酰胺树脂1.2份，碳酸氢钠0.5份，碳化硅0.9份，陶瓷纤维8份，木质素纤维9份，微晶纤维素0.4份，乙烯/醋酸乙烯酯共聚物0.7份，氧化镁6份，石英砂4份，硫化钙5份，甲基丙烯酸乙酯1.2份。
其中，微晶纤维素的粒度为80目，陶瓷纤维的直径为3.0μm。
所述载重车后盘式制动材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将酚醛树脂与丁腈橡胶、氧化石墨烯、卵磷脂、液体石蜡、戊二醛混合，混合物在氮气保护下升温至150℃，保温30min，冷却至室温，得到改性酚醛树脂；
步骤2，将改性酚醛树脂与腰果酚改性聚酰胺树脂、碳酸氢钠、碳化硅混合，球磨，干燥，得到干燥物；
步骤3，以重量份计，将干燥物、陶瓷纤维、木质素纤维、微晶纤维素、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、氧化镁、石英砂、金属硫化物、甲基丙烯酸乙酯混合，压制成坯后，在高温真空炉中烧结，即得。
其中，步骤1中升温速率为10℃/min；步骤2中干燥温度为100℃；步骤3中烧结温度为1600℃、保温时间为0.5h、真空度在0.1MPa。
实施例5
本实施例与实施例2的区别在于：制动材料的原料中不包括微晶纤维素。
实施例6
本实施例与实施例2的区别在于：制动材料的原料中不包括液体石蜡。
将实施例1至6所得材料进行机械力学性能测试，结果如下：
将实施例1至6所得材料进行摩擦、磨损性能测试，结果如下：
1.摩擦系数
2.磨损率(×10-7cm3/Nm)
由以上结果可知，本发明的制动材料重量轻、韧性好、机械性能优异，在100-350℃范围内摩擦系数温度、耐磨性好。实施例6中由于未加入液体石蜡，制动材料硬度显著提高，这可能是因为液体石蜡可以降低酚醛树脂硬度和脆性；实施例5中由于未加入微晶纤维素，制动材料的摩擦磨损性能显著降低，这可能是因为微晶纤维素可以减少纤维磨粒的形成，从而防止摩擦材料与对偶件之间形成摩擦层。
