[发明专利]以纤维增强材料制造制动盘的方法和该方法制造的制动盘

说明书

本发明涉及一种用于制造纤维增强材料的制动盘的方法，每个制动盘包括具有预定厚度s的制动带，所述方法包括下列操作步骤：a)设置缠绕心轴10；b)形成具有预定宽度W的至少一个纤维层20；c)用至少一种粘合剂树脂浸渍该纤维层；d)绕心轴缠绕用树脂浸渍了的纤维层直至形成同轴中空柱形本体30，该柱形本体具有预定外直径De和与心轴的直径D1大体上相等的内直径Di，纤维层根据大体上平行于层20的长度L的方向的至少一个缠绕方向绕心轴缠绕；e)加热柱形本体到使粘合剂树脂至少部分地交联的温度和时间段以便获得固体半成品柱形本体。特别地，该方法包括步骤f)：根据预定的厚度s1与柱形本体本身的纵向轴线成横向地将半成品柱形本体切割成切片，每个切片是至少限定了制动盘的制动带的盘形本体。

技术领域

本发明涉及一种用于制造纤维增强材料的制动盘的方法和通过这种方法制造的制动盘。

现有技术

车辆的盘式制动系统的制动盘包括环状结构(或制动带)和被称为钟盖(bell，钟罩)的中心紧固元件，圆盘通过该中心紧固元件固定到车辆的悬挂系统的旋转部件(比如毂)上。制动带设有相对的制动表面，该制动表面适于与被收容在至少一个卡钳本体中的摩擦元件(制动片)配合，其中该至少一个卡钳本体横跨该制动带设置并且与车辆的悬挂系统的非旋转部件成一体。相对的制动片与制动带的相对的制动表面之间通过摩擦进行的受控的相互作用决定了允许车辆减速或者停止的制动动作。

通常，制动盘由金属制成，特别是由灰铸铁或者钢制成。特别地，灰铸铁允许以相对低的成本获得良好的制动性能(特别是在遏制磨损方面)。

金属制动盘由于重量的原因而具有很大的限制，并且不能保证高行程车辆和赛车中所需要的制动性能。在这些领域中，金属盘已经长期被由碳(CC，碳-碳)或者碳陶瓷材料(CCM，碳陶瓷材料)制成的盘取代。实际上，由碳或者碳陶瓷制成的盘兼有光亮和机械、化学及尺寸稳定性，保证了高制动性能。

通常，两种类型的材料(碳和碳陶瓷)都用纤维进行增强。实际上，纤维的存在显著地改善了盘的所有特性，并且特别是改善了机械强度和热传导性质。关于这点，纤维在盘内部的设置发挥了至关重要的作用。

纤维增强材料具有充当用于纤维的粘合剂的支承基质(support matrix)。该基质与纤维配合以传递施加到材料上的应力，并且保护纤维不受可能的损伤。基质通常通过使有机树脂和添加剂(其取决于欲获得的材料的类型和/或材料本身的最终特性而变化)经受适合的热处理(特别是加热和热解或者碳化)而产生。在最常用的有机树脂中，我们应该注意到酚醛树脂和环氧树脂。

纤维可以具有无序的设置或者根据一个或多个优先方向定向。也存在既包含无序设置的纤维也包含定向的纤维的材料。纤维可以以纤维丝或者纤维丝束的形式分散在基质中，也可以以纺织的或者无纺的织物的形式进行组织。增强纤维可以具有不同的类型。最常用的是碳纤维。

通常，以CC或者以CCM制造制动盘的方法设置了一个制造成形的半成品(坯体)的初始步骤。

坯体可以通过模制树脂、纤维和添加剂的混合物而获得。纤维可以在已经与树脂和添加剂混合后设置在模具内部，或者它们可以相对于树脂和添加剂的混合物单独地设置在模具内部以便将它们适当地定向。

可替换地，坯体可以通过叠加以纺织的或者无纺的织物的形式的纤维层而获得，其中该纤维层被预先浸渍了粘合剂树脂(预浸处理)并且根据盘的形状进行切割。仍然可替换地，坯体可以通过绕缠绕心轴缠绕被预先浸渍了粘合剂树脂的纤维或者纤维束而获得。与通过简单模制进行的成形技术相比，通过在缠绕心轴上缠绕而形成坯体允许制动盘内的纤维更容易地且有效地定向。

通常，根据特定的方向设置纤维以赋予坯体和最终的盘特定的机械和/或热性质是已知的。例如，纤维的周向定向使得破坏性的径向裂缝从中心到周缘的蔓延受到阻挠，从而提高了总体机械强度。