用于汽车盘式制动蹄总成电镀的电路保护及相关方法和套件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于汽车盘式制动蹄总成电镀的电路保护及相关方法和套件。具体地，本发明公开了一种用于有效防护车辆制动电路中制动盘-制动蹄(2,3)的腐蚀的电路，所述电路包括制动盘(2)和适于选择性夹紧所示制动盘(2)的金属制动蹄(3)，电压源(7)和可连接至所述电压源(7)以及所述制动盘(2)和所述制动蹄(3)之一的连续电导体(5,6)以提供电路，使得当所述制动蹄(3)夹紧所述制动盘(2)时，所述制动盘(2)和所述制动蹄(3)之间形成单极电流，使电流的作用定位在所述制动盘(2)和所述制动蹄(3)之间的接触区域上。
【专利说明】用于汽车盘式制动蹄总成电镀的电路保护及相关方法和套 件
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于汽车盘式制动蹄总成的伽伐尼保护的电路及其更新套件和保护 方法。
【背景技术】
[0002] 汽车盘式制动系统用于减慢汽车前进速度或当汽车处于驻动状态时，尤其是汽车 在上坡或下坡情况下停下车辆，以便用户可以从驾驶室中走出。
[0003] 在制动过程中，制动蹄由固定在汽车底盘上的制动钳或爪支撑，并与和汽车轮胎 一体化的旋转式金属制动盘接触，并优选地在同一制动盘上施加恒定负载。具体地讲，当盘 式制动器作为驻车制动盘运行时，在湿润环境或非常湿润的情况下需要长时间或非常长的 时间内进行停留，此时可能会出现腐蚀电化学现象，尤其是在制动盘和制动蹄的界面处。这 涉及腐蚀过的痕迹,此痕迹会伤及制动盘，并会使制动蹄和制动盘之间的摩擦材料粘合在 一起，可防止分离，进而使车辆锁定在停车位。
[0004] 已发现，当摩擦材料包括低或无金属的粉尘含量及高含量热固性聚合材料时，其 腐蚀性和粘合性也随之增大。由于现行法规规定使用包含聚合物粉末的摩擦材料，此缺点 可尤其体会到，聚合物粉末与传统粉末状摩擦材料(例如铜粉）相比更为环保。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供电路以保护制动盘-制动蹄总成免受腐蚀。
[0006] 本发明的目的通过根据权利要求1的电路、权利要求14的套件和根据权利要求15 的方法来实现。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 本发明现将结合附图进行描述，所述附图示出了非限制性实施例的实例，其中：
[0008] -图1示意性地示出了根据本发明的用于制动盘-制动蹄总成的伽伐尼保护的电 路；
[0009] -图2示出了图1的放大细节；
[0010]-图3示出了间歇施加至图1的电路的电压或电流。
【具体实施方式】
[0011] 在图1中用1整体示出了对制动盘2和制动蹄3作用的伽伐尼保护的电路，其由 汽车制动电路的制动钳K控制。具体地讲，制动盘2和制动蹄2均由导电材料制成，例如制 动盘是金属的，制动蹄3包括金属板和固定在金属板上的导电摩擦层。此电路可以实现为 套件以安装在最初未准备制动盘2和制动蹄3的伽伐尼保护的汽车上，或者可以已提供为 车辆的第一装置。
[0012] 根据本发明的一个实施例，伽伐尼保护电路1包括用于将制动盘2连接至电压源7 的负极的导电体5,以及控制单元4,用于控制在某些工况下施加至制动盘2的电压，例如当 制动钳夹紧制动盘2时。根据另一个实施例，DC电压源7的负极连接至制动蹄3,制动盘2 可连接到地线或者连接到DC电压源7的正极。已证实防止制动蹄3和制动盘2的摩擦材 料之间腐蚀的适当极性取决于摩擦材料自身的组成。具体地讲，当制动盘2材质为铸铁件， 制动蹄3支座也由钢或合金钢制成时，如果设置在支座上的摩擦材料包含铁、铜、锌和黄铜 (例如分别为1〇、5、2和2%)以阻止而非促进腐蚀，则有必要将极性互换，并将制动钳连接到 负端子2。已发现，当所有的金属粉末的总重量的百分比超过摩擦材料的组成的约15%时， 有必要以这种方式操作。
[0013] 为方便起见，其它的电路元件具有电气连接以允许电流通过制动盘2和制动钳3 之间的接触区域。例如，如果制动盘2连接至负极，制动蹄3电连接到电池正极或车辆底盘 车架Η或者通过导体6接地。当制动蹄3通过绝缘材料安装到其制动钳时，导体6优选地是 连接在制动蹄3和底盘车架Η或电池7之间的电线。此材料为例如插入在制动蹄3支座和 制动钳之间的聚合物层以降低震动和噪音。此聚合物层可以将车辆车架Η与制动蹄3进行 电绝缘。或者，导体6可以为任何导电元件，甚至为具有附加功能的元件，例如制动钳Κ，其 将制动蹄3连接到车架Η上。另外，由于存在由石墨或金属或金属合金制成的导电粉末，构 成制动蹄3摩擦材料的大部分粉末混合物可以视为一个导电体，旨在起到伽伐尼保护。更 具体地说，摩擦材料层限定电阻大于500欧姆(通常大于1000欧姆）的导体，具体取决于其 成分，且此电阻可以平衡电路1中的电流达到最佳值。还证实在暴露于水之后，例如掉进泥 潭之后或暴露于盐水溶液(在冬天当道路用除冰物质处理时可产生盐水溶液）中之后从几 分钟到几十分钟的瞬时变化持续时间之后，该电阻水平可以通过摩擦材料层实现。
[0014] 根据本发明，控制单元4包括控制单元C以及调节施加至制动盘2的电压以及方 便地也调节流过制动盘2-制动蹄3总成的电流的控制装置Τ'，并接收作为输入的控制信 号S以启动和停用电流。具体地讲，控制单元C被配置成根据输入信号S以合适方式定时 或间歇地进行电压和电流调节。施加到制动盘2上的电压或电流是单极的，即不改变极性， 并且优选地由电池产生的持续电流和/或保持低瞬变的恒定水平。根据本发明，就随后的 频率周期也是可变的意义上讲，该电压或电流是间歇性的（图3)。每个周期都具有至少一个 相位(其中电压或电流处于第一水平）和至少一个另外的相位(其中电压或电流处于大于第 一水平的第二水平)。优选地，第一水平的电压或电流为零，以便保持电压源7的电荷，电压 源7适当地包括汽车电池。
[0015] 已证实，大部分相位电压或高电流持续时间可低于最小电压或电流值或为零，且 不会影响防腐效果。每个周期的相位电压或电流持续时间应该是其最小相位电压或电流的 3倍或为零。比率大于10的周期也获得了良好的结果。
[0016] 另外，周期频率优选地为较低且小于每小时1个周期。具体地讲，当控制单元4接 收到控制信号S时，第一周期优选地从第一相位开始。此外，控制单元4可建立指示电池7 的电荷水平的信号，并且当电池7的电荷水平降低至低于预定阈值时可自动中断电压或电 流脉冲。
[0017] 控制单元4还可以根据存储的数据库对电压或电流水平的值进行编程，此数据库 将制动蹄3摩擦材料的每种组成与和电压或电流持续时间和/或水平相关的间歇性电压或 电流周期相关联。在制动盘2为铸铁件且制动蹄3的支座由钢制成的测试中，事实上已证 实，当制动蹄3的摩擦材料不包括金属粉末而具有石墨粉末和热固性聚合物材料时，用小 于在摩擦材料包括增加百分比的金属粉末或贱金属合金时所需的电压或电流水平的电压 或电流水平获得了抵消制动蹄3和制动盘2之间粘合的类似效应。另外，已证实，对于免受 制动蹄3和制动盘2之间的粘合，所需的电流水平随着制动蹄3所携带的摩擦材料中金属 粉末重量百分比的增加而增加。鉴于此，为获得抗腐蚀效果，还必须将制动盘2和制动蹄3 之间的极性互换。
[0018] -种用于验证电路1的作用的有效性的方法包括第一相，在第一相中，制动盘 2-制动蹄3总成在默认负载状态(例如对应于驻车制动的功能)下运行，并暴露在会促进制 动盘2的腐蚀以及制动蹄3和制动盘2摩擦表面之间的粘合的潮湿环境条件和可能存在腐 蚀性的气氛(盐或其他物质的溶液）中。在第二相中，制动盘2-制动蹄3总成负载被释放， 并优选地以持续方式测量在制动盘2和制动蹄3之间施加的扭矩，以获取在制动盘2与制 动蹄3之间无压力时的相对转动。
[0019] 就此次测试而言，已证实，在所有其他条件相同的情况下，必须施加至制动盘 2-制动蹄3总成以保持测定扭矩的最大值恒定从而获取相对转动的以安培测得的电流水 平随着包含制动蹄3摩擦材料的层的金属粉末或金属合金百分比增加而成比例的增加。
[0020] 另外还证实，在铸铁材质的制动盘2和钢质的制动蹄3支座的情况下，即使目前使 用的且包括更高百分比的金属粉末或金属合金的摩擦材料，当通过制动盘2-制动蹄3的电 流为间歇性的，且最大电流小于〇. 9安培，优选地小于0. 6安培时，在任何情况下也只测得 低水平的扭矩分离。相反当制动蹄3摩擦层中的金属粉末的重量百分比不低于90%时，间 歇性最大电流水平应小于〇. 3安培。当摩擦材料不包括金属粉末或金属合金时，可确保良 好的抗腐蚀性的电流水平应小于〇. 1安培。用具有以下摩擦材料的制动蹄进行测试：
[0021] 组成A :芳纶纤维1%，酚醛树脂12%，铬铁矿17, 6%，硫化锡
[0022] 6, 5%，重晶石14, 4%，氧化铝7%，石墨15, 5%，铁20%，铜
[0023] 5%，橡胶1% (金属粉末百分比超过15 % );
[0024] 组成B :芳纶纤维3%，酚醛树脂9. 5%，铬铁矿15%，硫化锡
[0025] 8%，重晶石23, 5%，钛酸钾10%，石墨4%，氧化锆17%，铜4%，铁6% (金属粉末百分比 为 10%);
[0026] 组成C :芳纶纤维3%，酚醛树脂10%，铬铁矿15%，硫化锡
[0027] 10%，重晶石24%，钛酸钾12%，石墨6%，氧化锆20% (无金属粉末的组成)。
[0028] 测试期间使用的制动蹄3的金属板材料名为S275JR(依据EN10025)和S420MC (依 据 EN10149)。
[0029] 根据本发明，控制单元4根据控制信号S来控制间歇性电流周期的开始，其可例如 涉及包括驻车制动，也就是当车辆停车时，用户拔出钥匙将发动机熄火时，还有车辆长时间 停留时，用户不在车内和/或车门关闭和锁紧时，使制动蹄3夹紧制动盘2。解除驻车制动 状态可用以下多种方法实现：或手动并由用户直接按下驾驶室内的一个控制按钮完成或因 用户操作而自动进行，例如踩下制动踏板或挂档。当驻车制动状态解除时，控制单元4通过 制动盘2-制动蹄3总成停止间歇性电压或电流的施加。
[0030] 根据图1中的实施例，电路1还包括致动器8,用于有选择性的将制动盘2和电池 7连接。致动器8可在开启位置和接触位置(参见图2虚线处)之间移动，在开启位置中，电 路1是开路状态，并且在接触位置中，制动盘2与电池7的负极相连：因此制动盘2可以有 选择性的而非永久地连接7上的电池端子。例如，在接触位置中，导体5接触制动盘2或者 另一个相对于车辆轮胎P较为刚硬的旋转元件，当电路1闭合时通过制动盘2可施加一定 的电压或电流。制动盘2和导体5之间的电接触点可方便地设置在制动盘2的外围，而制 动蹄3的摩擦材料可与制动盘2上的T磁道相结合。此T磁道事实上就是由于使用而形成 的制动盘2的相对干净表面，因此电接触是有利的。
[0031] 优选地，致动器8由控制单元4控制，以至少在间歇性电压或电流第一个周期的第 二相开始时，将制动盘2连接到电池7的接线柱上。优选地，制动盘2仍然通过致动器8连 接到电池7的相应接线柱上，直到控制单元4接收到中断间歇性电压或电流的信号。或者， 开路位置和接触位置之间的切换和反之亦然，分别限定了间歇性电压或电流的每个周期的 相位电压或电流的起始和结束。
[0032] 优选地，制动蹄3相反永久性地连接至电池7的其它接线柱，使得当制动蹄3夹紧 制动盘2时，电流能通过制动盘2和制动蹄3之间的接触区域。
[0033] 电路1的功能如下：
[0034] 只有制动盘2上施加的间歇性电压可以减弱或去除制动盘2在腐蚀性环境(例如 由可能在盐物质的溶液中所含的水定义)下产生的腐蚀反应。为达到抗腐蚀效果，需重点检 查到达制动盘2的电荷量。防护效果很少或不会受到电荷到达制动盘2的方式的影响，也 就是，很少或不会受到频率的影响且通常很少或不会受到电荷到达制动盘2的时间的分布 的影响。另外，当制动盘2和制动蹄3被极化时，可诱导电流穿过制动盘2和制动蹄3的摩 擦材料之间的界面。这样，电流的作用就被定位在最容易腐蚀的区域。
[0035] DC电压源7诱导的电荷可减弱腐蚀作用，而不会明显削弱电路组件，即制动盘2和 制动蹄3。
[0036] 根据本发明的电路1的优点如下。
[0037] 当制动盘2和制动蹄3充当电路电极时，抗腐蚀作用定位在制动蹄3靠在制动盘2 上的最临界区域中，也就是制动蹄2和制动盘2的摩擦材料之间的接触区。另外在车辆寿 命周期内，无需提供专用的牺牲电极且无需替换：当电流通过制动盘2和制动蹄3之间的界 面时，在车辆1寿命周期内不会有零件出现明显性能下降现象。使用间歇性电压或电流可 显著限制为起到抗腐蚀作用而消耗的电能，因此保持了电池寿命。
[0038] 另外，制动盘2和制动蹄3可由不同的厂家生产，因此电路可通过控制单元4、导电 体5和任选的制动蹄3和/或致动器8来实现，无需包括制动盘2。
[0039] 出于同样的目的，已证实，当处于以下几种情况下，可以获取良好的结果：
[0040] 较高电流水平处相位持续时间低于相位电流为零或低电流；
[0041] 周期频率较低，以便防止瞬态能量耗散
[0042] 不论制动蹄3的摩擦材料是否含金属粉末和金属合金，最大电流水平低于0. 9安 培，或当摩擦材料不包含金属粉末和金属合金时，电流低于0. 1安培；
[0043] 当电流施加于制动盘2和制动蹄3时，周期的第一相位会出现低水平或为零，以保 证由制动蹄3摩擦层限定的电阻水平稳定。
[0044] 当电路1进行改造且不作为主系统时，可尤其使用致动器8。另外，通过致动器8， 电路可靠性增加，并需要最少的维护且易于操作，因为当制动盘2-制动蹄3总成停止运行 时，电流仅间歇性流动：因此不能提供处于接触和相关运动的表面。
[0045] 最后很显然这里所描述和说明的伽伐尼保护电路1可进行修改或变更，而不脱离 所附权利要求书所限定的保护范围。
[0046] 例如，特别是当电路1作为车辆的主系统的最初设备提供时，轮毂可进行专门设 计，以便制动盘2连接到电池7的相应接线柱或接地，此操作的进行取决于制动盘2的金 属件和制动蹄3的材料，例如通过导电滚动轴承，包括永久性或可释放连接至导体5的定 子环，和电连接至制动盘2的转环，轴承环之间的电连接通过例如转动元件实现。在此配置 中，电路1包括由控制单元4控制的开关，用于依据控制单元4接收到的控制信号S来操作 间歇性电流周期，并非每次简单地将制动蹄3和制动盘2接触。
[0047] 当电路1作为主系统提供时，控制单元4可并入车辆，特别是车辆内燃机的控制单 元中，此控制单元根据控制信号S控制通过制动盘2-制动蹄3的间歇性电流。
[0048] 制动盘2或制动蹄3连接到电池7正极或负极上，电流取决于制动盘2和制动蹄 3的规格和材料。
[0049] 通常车辆上电池正极通过车辆车架Η接地。
[0050] 有利的是在抗腐蚀功能运行的所有周期过程中，电压或电流水平是恒定的，如图3 所示。
[0051] 具体地讲，当制动蹄3摩擦材料总量中的金属粉末含量超过15%时，需把制动蹄3 连接至电压源7的负极上，制动盘2通常情况通过车架接地，无需连接到电池上，此时也无 需使用致动器8。
[0052] 通常情况每个制动钳Κ致动一对相对的制动蹄3,电路1可仅用于一个或两个制动 钳Κ上的制动蹄3。
【权利要求】
1. 用于有效防护车辆制动电路中制动盘-制动蹄（2, 3)总成的腐蚀的电路，包括制动 盘⑵和适于选择性夹紧所示制动盘⑵的金属制动蹄（3)，电压源（7)和可连接至所述电 压源（7)以及所述制动盘（2)和所述制动蹄（3)之一的电导体（5, 6)以实现电路，使得当 所述制动蹄（3)夹紧所述制动盘（2)时，所述制动盘（2)和制动蹄（3)之间形成单极电流， 使电流的作用定位在所述制动盘（2)和所述制动蹄（3)之间的接触区域。
2. 根据权利要求1所述的电路，其特征在于包括控制单元（4)，所述控制单元根据指示 所述制动盘（2)和所述制动蹄（3)之间的接触的控制信号（S)来控制所述电流。
3. 根据权利要求2所述的电路，其特征在于所述控制信号（S)涉及车辆处于驻车制动 时的状况。
4. 根据权利要求2或3中一项所述的电路，其特征在于所述控制单元（4)启动定时器 (C)以在所述制动盘（2)和所述制动蹄（3)之间施加间歇性单极电压，或引起所述制动盘 (2)和所述制动蹄（3)之间的间歇性且单极的电流。
5. 根据权利要求2至4中任一项所述的电路，其特征在于包括致动器（8)，所述致动器 由所述控制单元（4)控制，并可选择性地在开路位置和接触位置之间移动，其中所述制动 盘⑵适于电连接至所述电压源（7)。
6. 根据权利要求5所述的电路，其特征在于所述致动器（8)设置成能够通过使用中的 所述制动盘（2)上的所述制动蹄（3)的磁道（T)的触点将所述制动盘（2)的外围连接至所 述电压源（7)。
7. 根据前述权利要求4至6中任一项所述的电路，其特征在于所述控制单元（4)在至 少一个周期内出现所述单极和间歇性电压或电流，并且事实上周期包括其中电压或电流处 于第一水平的相位，和其中电压或电流处于大于所述第一水平的第二水平的另一相位。
8. 根据权利要求7所述的电路，其特征在于所述控制单元（4)施加单极间歇性电压或 电流，以便周期以电压或电流处于第一水平的所述相位开始。
9. 根据权利要求7或8中任一项所述的电路，其特征在于所述控制单元（4)施加单极 间歇性电压或电流，以便使所述另一相位的持续时间低于所述相位的持续时间。
10. 根据权利要求7至9中任一项所述的电路，其特征在于所述控制单元（4)施加单极 间歇性电压或电流，以便使所述周期持续时间超过1小时。
11. 根据权利要求7至10中任一项所述的电路，其特征在于所述控制单元（4)施加单 极间歇性电压或电流，依据所述制动蹄（3)的摩擦材料的组成相关的存储数据选择所述第 二水平。
12. 根据前述权利要求中任一项所述的电路，其特征在于所述第二水平为低于0. 5安 培的电流水平。
13. 根据前述权利要求中任一项所述的电路，其特征在于其包括所述制动蹄（3)，还包 括连接所述制动蹄（3)或接地或连接至所述电压源（7)的电导体（6)。
14. 用于有效防护车辆制动盘-制动蹄总成的腐蚀的套件，包括： -适于将所述制动盘（2)或所述制动蹄（3)连接到电压源（7)或接地的电导体（5, 6); -可选择性地在开路位置和接触位置之间移动的致动器（8)，其中所述制动盘（2)电连 接到所述电压源（7)，以便能够施加电压或电流； -控制单元（4)，其在所述接触位置时控制所述致动器（8)以根据控制信号（S)施加单 极电压或电流，并且当所述制动蹄（3)夹紧所述制动盘（2)时在所述制动盘（2)和所述制 动蹄⑶之间产生电流，使得电流的作用定位在所述制动盘⑵和所述制动蹄⑶之间的 接触区域上。
15.用于有效防护车辆制动盘-制动蹄总成（3)的腐蚀的方法，包括以下步骤： -提供制动盘（2)或制动蹄（3)与电压源（7)之间的电连接； -当所述制动蹄⑶夹紧所述制动盘⑵时在所述制动盘⑵和所述制动蹄⑶之间 会产生单极电流，使得电流的作用定位在所述制动盘（2)和所述制动蹄（3)之间的接触区 域上。
【文档编号】C23F13/00GK104060278SQ201410083252
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年3月7日 优先权日:2013年3月8日
【发明者】迭戈·阿道弗·圣玛丽亚拉佐, 马可·特拉韦 申请人:意大利Itt有限责任公司