專利名稱：制動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制動裝置，特別涉及具備具有一對摩擦面的一對摩擦件的制動裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有汽車用制動器的由制動塊及轉(zhuǎn)子(圓盤)構(gòu)成的制動裝置是相對硬的部件和 軟的部件的組合。因此，現(xiàn)有制動裝置存在制動效率差、或任意一部件易磨損之類的問題。 例如，在將由柔軟的樹脂類成分構(gòu)成的非鋼制動塊和更硬的鑄鐵轉(zhuǎn)子組合而通過附著摩擦 產(chǎn)生摩擦力的制動裝置中，存在制動效率差這種問題。另外，在將由硬的鋼纖維構(gòu)成的低碳 鋼制動塊和更柔軟的鑄鐵轉(zhuǎn)子組合而通過磨料摩擦產(chǎn)生摩擦力的制動裝置中，存在轉(zhuǎn)子的 磨損大這種問題。因此，例如，專利文獻(xiàn)1公開了一種通過如下方式制造成的制動器用制動塊、由制 動器用圓盤及該制動塊構(gòu)成的制動器，即，為了提高耐磨性，在復(fù)合碳纖維即C/C復(fù)合的母 材的表面，以規(guī)定的比例配置至少由碳化硅和金屬硅構(gòu)成且耐磨性優(yōu)異的復(fù)合材料部而形 成。專利文獻(xiàn)1 日本特開2002-257168號公報在如上所述制動塊和圓盤雙方都配置有硬質(zhì)材料的制動裝置中，具有制動塊和圓 盤雙方都磨損非常小的優(yōu)點。但是，在如上所述制動塊和圓盤雙方都配置有硬質(zhì)材料的制 動裝置中，制動塊和圓盤之間的摩擦力(摩擦系數(shù))未必會提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮了這種情況而做出的，其目的在于，提供一種不犧牲耐磨性就能夠 得到更大的摩擦力的制動裝置。本發(fā)明提供一種制動裝置，具備具有第一摩擦面的第一摩擦件；及具有相對于 第一摩擦面移動的第二摩擦面的第二摩擦件，第一摩擦面包含相對于第二摩擦面的垂直方 向被彈性地支承的第一凸部，第二摩擦面包含沿第二摩擦面相對于第一摩擦面的移動方向 配置的多個第二凸部，在第二摩擦面相對于第一摩擦面移動時，第一凸部在沿第二摩擦面 的垂直方向位移的同時連續(xù)地與各個第二凸部抵接，在與一個第二凸部抵接后與下一個第 二凸部抵接時，在比第二凸部的頂點低的位置抵接。根據(jù)該構(gòu)成，在具備具有第一摩擦面的第一摩擦件及具有相對于第一摩擦面移動 的第二摩擦面的第二摩擦件的制動裝置中，第一摩擦面包含相對于第二摩擦面的垂直方向 被彈性地支承的第一凸部，第二摩擦面包含沿第二摩擦面相對于第一摩擦面的移動方向配 置的多個第二凸部，在第二摩擦面相對于第一摩擦面移動時，第一凸部在沿第二摩擦面的 垂直方向位移的同時連續(xù)地與各個第二凸部抵接，因此，與以磨料摩擦為主的制動裝置相 比，能夠提高耐磨性。另外，第一凸部在與一個第二凸部抵接后與下一個第二凸部抵接時， 在比第二凸部的頂點低的位置抵接，因此第一凸部追隨各個第二凸部而連續(xù)地抵接，能夠 得到更大的摩擦力。
在這種情況下，在第二摩擦面相對于第一摩擦面移動時，第一凸部優(yōu)選在與一個 第二凸部抵接后與下一個第二凸部抵接之前，與一個第二凸部和下一個第二凸部之間的第 二摩擦面抵接。根據(jù)該構(gòu)成，在第二摩擦面相對于第一摩擦面移動時，第一凸部在與一個第二凸 部抵接后與下一個第二凸部抵接之前，與一個第二凸部和下一個第二凸部之間的第二摩擦 面抵接，因此在第一凸部與一個第二凸部和下一個第二凸部之間的第二摩擦面之間也產(chǎn)生 摩擦力，能夠進(jìn)一步得到大摩擦力。另外，優(yōu)選第一凸部相對于第二摩擦面的平行方向被彈性地支承，在第二摩擦面 相對于第一摩擦面移動時，第一凸部在沿所述第二摩擦面的平行方向位移的同時連續(xù)地與 各個第二凸部的側(cè)面抵接，在與一個第二凸部的側(cè)面抵接后與下一個第二凸部的側(cè)面抵接 時，在比與第二摩擦面相對于第一摩擦面的移動方向垂直的方向上的第二凸部的側(cè)端接近 中心的位置抵接。根據(jù)該構(gòu)成，第一凸部相對于第二摩擦面的平行方向被彈性地支承，在第二摩擦 面相對于第一摩擦面移動時，第一凸部在沿所述第二摩擦面的平行方向位移的同時連續(xù)地 與各個第二凸部的側(cè)面抵接，在與一個第二凸部的側(cè)面抵接后與下一個第二凸部的側(cè)面抵 接時，在比與第二摩擦面相對于第一摩擦面的移動方向垂直的方向上的第二凸部的側(cè)端接 近中心的位置抵接，因此在第二摩擦面的平行方向上，第一凸部也追隨各個第二凸部而連 續(xù)地抵接，能夠進(jìn)一步得到大摩擦力。在這種情況下，第二摩擦面優(yōu)選包含沿第二摩擦面相對于第一摩擦面的移動方向 鋸齒狀地成列配置的多個第二凸部，在第二摩擦面相對于第一摩擦面移動時，第一凸部連 續(xù)地與鋸齒狀地成列配置的各個第二凸部的側(cè)面抵接。根據(jù)該構(gòu)成，第二摩擦面包含沿第二摩擦面相對于第一摩擦面的移動方向鋸齒狀 地成列配置的多個第二凸部，在第二摩擦面相對于第一摩擦面移動時，第一凸部連續(xù)地與 鋸齒狀地成列配置的各個第二凸部的側(cè)面抵接，因此在第二摩擦面的平行方向上，第一凸 部會進(jìn)一步高效且連續(xù)地與各個第二凸部的側(cè)面抵接，能夠進(jìn)一步得到大摩擦力。根據(jù)本發(fā)明的制動裝置，能夠不犧牲耐磨性就得到更大的摩擦力。


圖1是表示第一實施方式的制動塊和圓盤的立體圖；圖2是表示第一實施方式的制動塊的摩擦面的平面圖；圖3是表示第一實施方式的制動塊和圓盤之間的接觸狀態(tài)的側(cè)面圖；圖4是表示第一實施方式的制動塊和圓盤之間的接觸狀態(tài)的側(cè)面圖；圖5是表示制動塊的相對于衰減常數(shù)的追隨性和換熱效率之間的關(guān)系的表；圖6是表示硬質(zhì)粒子的質(zhì)點相對于圓盤的摩擦面的位移的曲線圖；圖7是表示硬質(zhì)粒子的質(zhì)點相對于圓盤的摩擦面的位移的曲線圖；圖8是表示制動塊的衰減常數(shù)及彈簧常數(shù)的模型的圖；圖9是表示硬質(zhì)粒子在摩擦面滑動時的能量損失的圖；圖10是表示制動塊的衰減常數(shù)及彈簧常數(shù)的模型的硬質(zhì)粒子的追隨性的圖；圖11是表示衰減常數(shù)及彈簧常數(shù)適當(dāng)時的硬質(zhì)粒子的質(zhì)點相對于圓盤的摩擦面的位移的曲線圖；圖12是表示加大彈簧常數(shù)而接近完全追隨時的硬質(zhì)粒子的質(zhì)點相對于圓盤的摩 擦面的位移的曲線圖；圖13是表示衰減常數(shù)過大而不追隨圓盤的摩擦面的凹凸時的硬質(zhì)粒子的質(zhì)點相 對于圓盤的摩擦面的位移的曲線圖；圖14是表示硬質(zhì)粒子的比重過大而不追隨圓盤的摩擦面的凹凸時的硬質(zhì)粒子的 質(zhì)點相對于圓盤的摩擦面的位移的曲線圖；圖15是表示第二實施方式的制動塊和圓盤的立體圖；圖16是表示第二實施方式的制動塊和圓盤的接觸狀態(tài)、表示制動塊的衰減常數(shù) 及彈簧常數(shù)的模型的平面圖；圖17是表示第二實施方式的制動塊和圓盤之間的接觸狀態(tài)、表示制動塊的衰減 常數(shù)及彈簧常數(shù)的模型的正面圖；標(biāo)號說明IOOa IOOb 制動塊101摩擦面102硬質(zhì)粒子200a 200b 圓盤201摩擦面202凸部
具體實施例方式下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式的制動裝置進(jìn)行說明。在本發(fā)明的第一實施方式中，將本發(fā)明的制動裝置應(yīng)用于汽車的盤式制動器。如 圖1所示，盤式制動器通過將制動塊IOOa按壓于旋轉(zhuǎn)的圓盤200a而產(chǎn)生摩擦力。如從圖1的y方向看到的制動塊IOOa的平面圖即圖2所示，在制動塊IOOa的摩 擦面101上沿圓盤200a相對于制動塊IOOa滑動的方向多列地排列有多個硬質(zhì)粒子102。 硬質(zhì)粒子102的直徑為5 20 μ m，更優(yōu)選為8 15 μ m。另外，排列成一列的硬質(zhì)粒子102 的間隔ρ為50 150 μ m，更優(yōu)選為90 110 μ m。硬質(zhì)粒子102由Si3N4, A1203> ZrO2等陶 瓷構(gòu)成。如從圖1的ζ方向看到的制動塊IOOa及圓盤200a的側(cè)面圖即圖3所示，在圓盤 200a的摩擦面201上沿圓盤200a相對于制動塊IOOa滑動的方向也多列地排列有多個凸 部202。硬質(zhì)粒子102和凸部202彼此具有同樣的大小及間隔。在圓盤200a相對于制動塊 IOOa滑動時，硬質(zhì)粒子102和凸部202以其中央部彼此相互抵接的方式配置。制動塊IOOa的硬質(zhì)粒子102及圓盤200a的凸部202優(yōu)選具有制動時不磨損的硬 度或莫氏硬度為9以上。另外，制動塊IOOa的硬質(zhì)粒子102及圓盤200a的凸部202優(yōu)選 由同種材質(zhì)構(gòu)成或由莫氏硬度相同的材質(zhì)構(gòu)成。硬質(zhì)粒子102通過有機(jī)化合物(含橡膠或樹脂等樹脂類的有機(jī)成分50%以上的混 合材料)等彈性支承體，以具有規(guī)定的彈簧常數(shù)和衰減常數(shù)的方式彈性地被支承于制動塊 IOOa上。因此，如圖4所示，在圓盤200a相對于制動塊IOOa滑動時，硬質(zhì)粒子102沿圓盤200a的摩擦面202的垂直方向(圖中y方向)位移且分別連續(xù)地與凸部202抵接。另外， 此時，硬質(zhì)粒子102在與一個凸部202抵接以后再與下一個凸部202抵接時，在比凸部202 的頂點低的位置抵接。下面，對本實施方式的制動裝置的作用效果進(jìn)行說明。通常，硬度差小的硬質(zhì)部件 彼此的干摩擦現(xiàn)象中影響較大的是附著摩擦和衰減引起的熱轉(zhuǎn)換兩種。另外，上述的磨料 摩擦是一種硬的摩擦材料磨削另一種較軟的摩擦材料的原理，硬度差小的硬質(zhì)部件彼此的 干摩擦現(xiàn)象的影響小。衰減引起的熱轉(zhuǎn)換的原理是，由于彈性支承的硬質(zhì)粒子102因凸部202而位移，因 此，如果以具有規(guī)定的衰減常數(shù)的方式支承硬質(zhì)粒子102，則由此會將圓盤200a的動能進(jìn) 行熱轉(zhuǎn)換而使之減速。如圖5所示，當(dāng)衰減常數(shù)大時，向凸部202的追隨性變差，但換熱效 率良好。另一方面，當(dāng)衰減常數(shù)小時，向凸部202的追隨性良好，但換熱效率差。因此，在本實施方式中，假定汽車的使用車速為例如220km/h，直到220km/h為止 都以硬質(zhì)粒子102追隨凸部202而位移和通過衰減引起的換熱可以得到較大的制動力為條 件。在本實施方式中，假定已確定了支承硬質(zhì)粒子102的具有適當(dāng)衰減常數(shù)C的彈性部件， 并最優(yōu)化了摩擦面101、201的凹凸形狀。在硬質(zhì)粒子102的情況下，硬質(zhì)粒子102的直徑 及粒子間的距離成為條件。如圖6所示，在汽車以使用車速的上限220km/h行駛的情況下，需要在實線所示的 圓盤200a的鄰接的凸部202彼此之間，虛線所示的硬質(zhì)粒子102的軌跡從凸部202的頂部 位移到底部，充分地用盡衰減機(jī)構(gòu)。在這種情況下，凸部202彼此的間隔需要90 μ m以上的 間隔。另一方面，如圖7所示，在汽車的車速為40km/h的情況下，由具有相同衰減常數(shù)的彈 性部件支承的硬質(zhì)粒子102的軌跡成為更加追隨凸部202的軌跡。下面，對硬質(zhì)粒子102的軌跡進(jìn)行考察。如圖8所示，假定硬質(zhì)粒子102追隨振幅 A、波長B的正弦波狀的凸部202而進(jìn)行位移。假定具有質(zhì)量m的硬質(zhì)粒子102通過具有彈 簧常數(shù)K及衰減常數(shù)C的彈性部件，以按壓力W按壓的方式支承于凸部202。關(guān)于振幅A、波長B的正弦波狀的凸部202，下式(1)成立。(數(shù)學(xué)式1)另外，關(guān)于凸部202的表面與水平面所成的角度θ，下式⑵成立。(數(shù)學(xué)式2)

權(quán)利要求
1.一種制動裝置，具備具有第一摩擦面的第一摩擦件；具有相對于所述第一摩擦面移動的第二摩擦面的第二摩擦件，所述第一摩擦面包含相對于所述第二摩擦面的垂直方向被彈性地支承的第一凸部，所述第二摩擦面包含沿所述第二摩擦面相對于所述第一摩擦面的移動方向配置的多 個第二凸部，在所述第二摩擦面相對于所述第一摩擦面移動時，所述第一凸部在沿所述第二摩擦面 的垂直方向位移的同時連續(xù)地與各個所述第二凸部抵接，在與一個所述第二凸部抵接后與 下一個所述第二凸部抵接時，在比所述第二凸部的頂點低的位置抵接。
2.如權(quán)利要求1所述的制動裝置，其中，在所述第二摩擦面相對于所述第一摩擦面移動時，所述第一凸部在與一個所述第二凸 部抵接后與下一個所述第二凸部抵接之前，與一個所述第二凸部和下一個所述第二凸部之 間的所述第二摩擦面抵接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的制動裝置，其中，所述第一凸部相對于所述第二摩擦面的平行方向被彈性地支承，在所述第二摩擦面相對于所述第一摩擦面移動時，所述第一凸部在沿所述第二摩擦面 的平行方向位移的同時連續(xù)地與各個所述第二凸部的側(cè)面抵接，在與一個所述第二凸部的 側(cè)面抵接后與下一個所述第二凸部的側(cè)面抵接時，在比與所述第二摩擦面相對于所述第一 摩擦面的移動方向垂直的方向上的所述第二凸部的側(cè)端接近中心的位置抵接。
4.如權(quán)利要求3所述的制動裝置，其中，所述第二摩擦面包含沿所述第二摩擦面相對于所述第一摩擦面的移動方向鋸齒狀地 成列配置的多個所述第二凸部，在所述第二摩擦面相對于所述第一摩擦面移動時，所述第一凸部連續(xù)地與鋸齒狀地成 列配置的各個所述第二凸部的側(cè)面抵接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制動裝置，具備具有摩擦面(101)的制動塊(100a)、及具有相對于摩擦面(101)滑動的摩擦面(201)的圓盤(200a)，摩擦面(101)包含相對于摩擦面(201)的垂直方向y被彈性地支承的硬質(zhì)粒子(102)，摩擦面(201)包含沿摩擦面(201)相對于摩擦面(101)的滑動方向配置的多個凸部(202)，在摩擦面(201)相對于摩擦面(101)滑動時，硬質(zhì)粒子(102)在沿摩擦面(201)的垂直方向y位移的同時連續(xù)地與各個凸部(202)抵接。因此，與以磨料摩擦為主的制動裝置相比，能夠提高耐磨性。硬質(zhì)粒子(102)在與一個凸部(202)抵接后與下一個凸部(202)抵接時，在比凸部(202)的頂點低的位置抵接。因此，硬質(zhì)粒子(102)追隨各個凸部(202)而連續(xù)地抵接，能夠得到更大的摩擦力。
文檔編號F16D69/00GK102076986SQ20098012491
公開日2011年5月25日 申請日期2009年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月15日
發(fā)明者出納美朝, 磯野宏, 阿部健司 申請人:豐田自動車株式會社