專利名稱：用于盤式制動器的盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于特別應(yīng)用在、但非排他地應(yīng)用在汽車領(lǐng)域的盤式制動器的盤。
背景技術(shù)：
眾所周知，上述類型的盤包括共享旋轉(zhuǎn)軸線的兩個部分。第一部分，即支承鐘罩用于與車輛的輪轂相連，而其余圓周部分，即制動帶用于與盤式制動器的鉗盤配合，以對車輛實施制動。制動帶可以是實心的或者例如附圖中所示示例的通風(fēng)型的。通風(fēng)型的制動帶包括通過多個橋接件連接的兩個結(jié)合件，以限定空氣冷卻通道。
對于盤和其旋轉(zhuǎn)軸線來說，平行于所述軸線的任何方向均被限定為軸向，與軸線垂直并對其入射的任何方向均被限定為徑向，并且與在所述軸向上居中的圓周相切并處于與所述軸線正交的平面上的任何方向均被定義為切向。
同樣已知的是，當(dāng)制動器操作時，制動器鉗盤墊片與制動帶表面之間的摩擦產(chǎn)生大量需要釋放的熱量。所產(chǎn)生的熱量引發(fā)許多不符合要求的現(xiàn)象，首先是部件過熱，以及隨之產(chǎn)生的熱膨脹和變形。
在盤式制動器領(lǐng)域，特別需要制動帶的材料除了確保所需的摩擦特性之外，還要能夠在操作溫度提高時保持其機械特性盡可能不發(fā)生變化。有鑒于此，特別便利的是，制造由鑄鐵材料做的制動帶。
同樣，特別需要制造支承鐘罩的材料盡可能更輕，從而首先減小盤質(zhì)量，并隨之減小車輛的非懸掛質(zhì)量。有鑒于此，特別便利的是，制造輕合金例如鋁合金材料做的支承鐘罩。
對于現(xiàn)有技術(shù)的盤來說，應(yīng)該指出由熱應(yīng)變引起的變形為盤式制動器的操作帶來不便，首先是制動器鉗盤墊片的不均勻磨損。這主要是因為，與發(fā)生徑向變形同時保持與其自身共面的制動帶相反，支承鐘罩變形呈現(xiàn)圓錐形狀，該形狀還限定了制動帶的扭曲。支承鐘罩的變形基本上限定了制動帶的扭曲并因而限定了制動帶失去共面性。
通過以上所述，具有使制動轉(zhuǎn)矩從制動帶傳遞到支承鐘罩保持不變并且同時使制動帶能夠徑向膨脹的雙重需要，這是因為制動帶盡可能更獨立于支承鐘罩遭受熱應(yīng)力。
與本發(fā)明為同一申請人的專利EP1092889描述了一種盤，其中通過多個不銹鋼銷將鋁合金鐘罩和鑄鐵制動帶連接起來。在制動帶上過盈連接并且在鐘罩上寬松連接的銷使制動帶可以徑向膨脹。從構(gòu)造的角度來看，該技術(shù)方案尤其昂貴并復(fù)雜。而且，在制動轉(zhuǎn)矩從帶傳遞到鐘罩的過程中，鋼銷的一小部分在材料上產(chǎn)生較高的應(yīng)力峰值。
從與本發(fā)明同一申請人的專利US 6,152,270中同樣已知的是，具有鑄鐵制動帶的盤和由輕合金制成的支承鐘罩。兩個部件以緊密粘結(jié)的方式依次鑄造而成，使得它們彼此結(jié)合成一體。該技術(shù)方案盡管成本效率高并且易于實施，但不能夠使制動帶獨立于鐘罩徑向膨脹。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的核心問題是設(shè)計一種用于盤式制動器的盤，其具有滿足上述需求同時克服針對現(xiàn)有技術(shù)所述的缺陷的結(jié)構(gòu)和功能特征。
通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于盤式制動器的盤解決了該問題。
從參照附圖對僅僅是示例性且非限制性的本發(fā)明優(yōu)選實施方式的描述中，將會了解到根據(jù)本發(fā)明的用于盤式制動器的盤的其它特征和優(yōu)點，其中圖1以透視圖表示根據(jù)本發(fā)明的用于盤式制動器的盤；圖2以局部剖面透視圖表示圖1所示的盤；圖3以局部剖面透視圖表示圖1所示的盤；圖4以局部剖面正視圖表示圖1所示的盤；圖5表示沿圖4所示的線V-V截取的剖視圖；圖6表示沿圖7所示的線VI-VI截取的根據(jù)本發(fā)明的制動帶；圖6a表示圖6的細節(jié)；圖7表示沿圖6所示的線VII-VII截取的根據(jù)本發(fā)明的制動帶；圖8a和8b表示根據(jù)本發(fā)明的制動帶制造過程的兩個步驟的細節(jié)；圖9a和9b和9c表示根據(jù)本發(fā)明的制動帶的細節(jié)的三個不同實施方式；圖10表示沿圖4和5的線X-X截取的剖視圖；圖11a-11e是用于制造根據(jù)本發(fā)明的盤的方法的后續(xù)步驟。
具體實施例方式
參照上述附圖，1總體上表示根據(jù)本發(fā)明用于車輛(例如汽車)的盤式制動器(未示出)上的盤。
盤1具有基本圓形形狀，其繞著由x-x表示的對稱軸線延伸，并且可以被限定在中間平面內(nèi)，其輪廓由圖6中的虛線表示。
盤1包括支承鐘罩2和與支承鐘罩2同軸的制動帶3，該制動帶具有多個適于將制動帶3連接至支承鐘罩2的連接構(gòu)件4。
支承鐘罩2包括意于以常規(guī)方式連接在車輛輪轂上的中心部分5，以及例如在基本上平行于x-x軸線的方向上從中心部分5懸臂伸出的周圍環(huán)形部分6。
制動帶3通過具有預(yù)設(shè)厚度S和高度H的環(huán)形盤構(gòu)成，其通過支承鐘罩2的周圍環(huán)形部分6而被同軸支承。制動帶3用于與盤式制動器鉗盤配合以，對車輛施加制動作用。
特別參照圖8b和圖9a，每個連接裝置4均例如由具有四邊形截面的棱形突出件構(gòu)成，其適于將制動帶3徑向相連至支承鐘罩2。在圖9a中示出了棱形突出件的兩個側(cè)面40如何平行于穿過突出件4中心的r-r徑向軸線。
或者，還可以采用具有不同形狀的突出件。
特別參照圖9b，例如，突出件4的側(cè)面40彼此并不平行。它們各自限定出與穿過突出件中心的徑向軸線r-r相平行的方向r’-r’所成的角度α。角度α可以根據(jù)具體的設(shè)計要求，從0°變化到3°。因而，限定在兩個相對面40之間的角度2α可以從0°變化到6°。
再次特別參照圖9c，突出件4在其第一長度上具有平行的側(cè)面40，所述第一長度與根部鄰接并且會聚在第二端長度上，在那里形成倒角42。換句話說，圖9c所示的突出件與圖9a所示的突出件類似，在其徑向靠近軸線x-x端部的尖銳邊緣已被倒角。
除了與具有平行側(cè)面40的圖9a幾何形狀相同之外，具有倒角尖銳邊緣的圖9c的構(gòu)造也可以采用類似于圖9b所示的具有略微傾斜面的幾何形狀。
與所選擇的幾何形狀無關(guān)，單個突出件4的側(cè)面40被布置成將它們的表面粗糙度限制在預(yù)設(shè)值內(nèi)。優(yōu)選地，突出件的側(cè)面40具有小于6.4×10-6米的平均表面粗糙度。
連接構(gòu)件4(也就是突出件)與制動帶3制成一個部件，以與成為一體。
從附圖中可以看到，突出件4通過圓角44而與制動帶3的主體相連。更具體地說，應(yīng)該從圖6a中看到制動帶的截面的細節(jié)，并且從圖8a和8b的中間平面上看到該截面細節(jié)。在設(shè)計過程中限定特定的聯(lián)接半徑時，應(yīng)該考慮用于以已知方式制造制動帶3所采用的材料類型。
突出件4被裝在支承鐘罩2的周圍環(huán)形部分6內(nèi)的相應(yīng)半徑殼體8內(nèi)。這些半徑殼體8由與鐘罩主體2制成一個部件(例如與其成為一體)的壁80所限定。
通過將在下文描述的方法設(shè)置的半徑殼體8優(yōu)選地與相應(yīng)突出件4的側(cè)面40或其至少一定長度互補。
換句話說，半徑殼體8至少部分地環(huán)繞突出件4，以限制突出件在軸向和切向上的移動。
突出件4與殼體8之間的連接并非過盈連接，相反，其具有間隙，盡管非常小。
側(cè)面40和壁80的表面彼此緊密連接，但相互不形成任何粘結(jié)。換句話說，側(cè)面40和壁80的表面緊密相連且不相交。
有鑒于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認識到壁80和側(cè)面40都被這樣制成，即使得盡管由于側(cè)面40壓靠在壁80上而防止了軸向和切向上的移動，但不會通過任何結(jié)構(gòu)防止單個突出件4在單個殼體8內(nèi)的徑向移動。
具體地說，構(gòu)成突出件4和殼體8的壁80的兩種材料的宏觀裝配或微觀伸縮都不會阻礙所述徑向移動。在具有更大表面粗糙度的情況下會發(fā)生這些微觀伸縮。
特別參照圖11，用于制造根據(jù)本發(fā)明所述盤的上述方法首先設(shè)置了由適當(dāng)材料(例如鑄鐵)制成的制動帶3。
有利地是，利用實質(zhì)上已知的方式，通過鑄造例如在砂型70內(nèi)提供制動帶3。在制動帶的這一制造步驟中，還制造連接構(gòu)件4(例如上述突出件4)。
特別有利地是，在該鑄造步驟中，在制動帶3本身以及突出件4的側(cè)面40上設(shè)置原料(stock)35，45。在圖6中畫出了去除原料35之后制動帶3的表面30的輪廓情況；在圖6中，在圖6a和圖8a的詳細視圖中，畫出了去除原料45之后突出件4的側(cè)面40的輪廓情況。
為使制動帶具有所需厚度S，同時使突出件4具有所需尺寸，必須去除在鑄造步驟中所設(shè)置的原料。
去除原料的這一步驟可以通過機床以本身已知的方式完成。圖8a和8b分別表示在鑄造步驟結(jié)束和在去除原料45的步驟結(jié)束時的兩個突出件4。
根據(jù)一種實施方式，在該步驟中還限定了突出件4的幾何形狀。特別是，如上所述可以將所述面40設(shè)置為平行，或者將它們設(shè)置成彼此相對偏離較小角度，優(yōu)選地包括0°和6°。
與所述面40的平行性選擇同時并相獨立地，還可以決定是否設(shè)置倒角42或使所述面40的端部具有尖銳邊緣。
根據(jù)所述方法的一種實施方式，在該加工步驟中，突出件的面具有所需的表面粗糙度。特別地，表面粗糙度Ra優(yōu)選小于6.4×10-6米。
根據(jù)所述方法的另一實施方式，在制動帶的制造步驟中，在制動帶3的突出件4上不設(shè)置任何原料45，使得其已經(jīng)具有所需幾何形狀。例如，可以通過冷硬鑄造(chill casting)代替砂型鑄造獲得制動帶。因此，可以改善對通過鑄造制成的部件形狀的控制。根據(jù)該方法，由于制動帶3的制造步驟允許控制幾何形狀，因此表面磨光步驟甚至是多余的。實際上，例如通過冷硬鑄造制成的突出件4可能已經(jīng)具有適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙?，而無需進一步的加工來避免產(chǎn)生微觀伸縮。
一旦制動帶3和突出件4已經(jīng)達到所需尺寸和表面粗糙度，則用于制成根據(jù)本發(fā)明所述盤的方法設(shè)置成將制動帶放置在用于鑄造支承鐘罩2的鑄模72內(nèi)。在圖11c中示意性示出的鑄模72容納制動帶3，以使突出件4伸向與鐘罩2的形狀互補的空腔2’的內(nèi)部。
此后，將用于形成鐘罩2的熔融金屬(優(yōu)選例如鋁合金這樣的輕合金)澆鑄在空腔2’內(nèi)。
這樣，在支承鐘罩2中，制成了用于每個突出件4的殼體8。由此形成的側(cè)面40和壁80的表面彼此緊密連接，而不會產(chǎn)生任何相互粘結(jié)。
特別地，壁80和側(cè)面40都被制造成允許單個突出件4在單個殼體8內(nèi)徑向移動，而由于側(cè)面40壓靠在壁80上，從而防止了軸向和切向移動。
特別地，構(gòu)成突出件4和殼體8的壁80的兩種材料的宏觀裝配或微觀伸縮都不會阻止所述徑向移動?？梢栽诰哂懈蟊砻娲植诙鹊那闆r下發(fā)生這些微觀伸縮。
根據(jù)所述方法的一種實施方式，在實施支承鐘罩2的鑄造之前，對突出件4涂敷保護層。因而，可以確保連接間隙最小，并以甚至更大的可靠性避免了支承鐘罩2的材料以及制動帶3的材料可能發(fā)生的任何微觀伸縮。
該保護層可以由例如粉末石墨或裝有粉末石墨的樹脂制成。在這種情況下，在制造鐘罩2時，由于與保護層形成接觸的鋁合金的溫度，因此保護層發(fā)生碳化，并且又轉(zhuǎn)換成通過搖動或通過設(shè)置壓縮空氣的噴射而易于去除的粉末石墨。因而可以確保每個突出件4與相應(yīng)殼體8的連接具有略微更大的間隙。
在鐘罩的鑄件已經(jīng)固化之后，執(zhí)行鑄模的打開步驟，以提供根據(jù)本發(fā)明的盤。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認識到根據(jù)上述根據(jù)本發(fā)明的方法制成的根據(jù)本發(fā)明的盤克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
特別地，當(dāng)采用根據(jù)本發(fā)明的盤1時，盡管制動帶3達到了高溫，但除了在其表面上的熱膨脹之外不會發(fā)生任何變形。實際上，由于每個突出件4能夠在其殼體8內(nèi)徑向滑動，因此制動帶3可以獨立于支承鐘罩2在其平面上自由膨脹。
允許突出件4在殼體8內(nèi)徑向滑動的微小間隙可以例如在第一操作循環(huán)過程中得到限定。側(cè)面40和壁80的不良表面粗糙度允許突出件4從剛開始就沿殼體8滑動。第一滑動循環(huán)確定了消除了任何微小起伏，并由此限定了連接間隙。
在突出件4具有基本上平行的相對側(cè)面40的盤1的實施方式中，允許在制動帶3的熱膨脹最大時極為有利。實際上，由于面40的平行，因此對于因制動帶3的熱膨脹而引起的任何突出件4的任何徑向位移，都不會隨之產(chǎn)生突出件4與殼體8的連接間隙的任何增大。
在相對側(cè)面40之間設(shè)置小角度2α的盤1的實施方式可以在不可忽略突出件4的熱膨脹時更為有利。實際上，由于存在小角度2α，因制動帶3的熱膨脹所引起的每個突出件4的徑向位移使每個突出件4能夠膨脹，而又不會存在卡在殼體8內(nèi)的任何危險。
在徑向靠近軸線x-x的端部使側(cè)面40的尖銳邊緣具有倒角42的盤1的實施方式允許提高在每一次使用期結(jié)束時在盤1的冷卻步驟中的舒適性。實際上，由于存在倒角42，因此在每個突出件4向軸線x-x的微小徑向位移過程中，由于每個突出件4在其殼體8內(nèi)滑動，從而獲得明顯的噪聲降低。
通過使面40相對于穿過突出件4的中心的徑向軸線r-r偏轉(zhuǎn)小角度α，也獲得類似效果。
特別地，應(yīng)該指出，與制動帶3制成一個部件的突出件4能夠承受高切向載荷，并由此傳遞極大的制動轉(zhuǎn)矩。特別地，設(shè)置的圓角44可以使應(yīng)力從突出件到制動帶得到最佳分配，反之亦然。
類似地，與支承鐘罩2制成一個部建的殼體8的壁80也能夠承受高切向載荷，并由此傳遞極大的制動轉(zhuǎn)矩。
根據(jù)盤1的優(yōu)選實施方式，總的制動轉(zhuǎn)矩被分布在適當(dāng)數(shù)量的突出件4上。在附圖中示出的特定實施方式，例如在12個突出件上分布總轉(zhuǎn)矩。突出件的數(shù)量優(yōu)選大于6個，然而更優(yōu)選是大于10個。
在附圖中示出的突出件4和殼體8的特定幾何形狀還可以在突出件4的側(cè)面40與殼體8的壁80的寬接觸表面上向每個突出件分布適當(dāng)定量的單個制動轉(zhuǎn)矩。這樣，可以顯著減小側(cè)面40與壁80連接上的應(yīng)力峰值。
顯而易見的是，為了滿足偶然和具體的要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)Ω鶕?jù)本發(fā)明的盤式制動器的盤實施多種修改和變形，然而所有這些都被認為是處于例如由以下權(quán)利要求限定的本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
因而，例如突出件4的側(cè)面40的表面磨光步驟可以通過其它已知方法例如通過在包含研磨構(gòu)件的振動槽內(nèi)浸入工件來完成。
或者，突出件4的所述截面可以從上述的矩形進行變化，足以通過相應(yīng)方式也使徑向殼體的所述截面發(fā)生變化。
權(quán)利要求
1.一種用于盤式制動器的盤，包括限定出旋轉(zhuǎn)軸線x-x并具有多個徑向殼體(8)的支承鐘罩；與所述旋轉(zhuǎn)軸線x-x基本同軸的制動帶(3)；以及適于將制動帶(3)連接至支承鐘罩(2)的多個連接構(gòu)件(4)，其中所述連接構(gòu)件(4)從所述制動帶(3)伸出，以與所述相應(yīng)的徑向殼體(8)相結(jié)合；所述連接構(gòu)件(4)與所述制動帶(3)是一體的并制成一個部件；以及所述連接構(gòu)件(4)被裝在所述徑向殼體(8)內(nèi)，并由與制成鐘罩(2)一體并制成一個部件的壁(80)至少部分地環(huán)繞，以在軸向和切向上得到緊固，并且在徑向上不受約束。
2.如權(quán)利要求1所述的盤，其中，所述連接構(gòu)件包括若干突出件(4)。
3.如在前權(quán)利要求中任意項所述的盤，其中，所述連接構(gòu)件(4)具有四邊形截面。
4.如在前權(quán)利要求中任意一項所述的盤，其中，所述連接構(gòu)件(4)包括側(cè)面(40)。
5.如權(quán)利要求4所述的盤，其中，所述側(cè)面(40)相互平行。
6.如權(quán)利要求4所述的盤，其中，所述側(cè)面相互偏轉(zhuǎn)角度2α。
7.如權(quán)利要求6所述的盤，其中，所述角度2α為從0°-6°。
8.如權(quán)利要求4-7中任意一項所述的盤，其中，所述側(cè)面(40)包括倒角(42)。
9.如權(quán)利要求4-8中任意一項所述的盤，其中，所述側(cè)面(40)具有小于6.4×10-6米的平均表面粗糙度Ra。
10.如在前權(quán)利要求中任意一項所述的盤，其中，在所述制動帶(3)與所述連接構(gòu)件(4)之間布置有倒圓角(44)。
11.如在前權(quán)利要求中任意一項所述的盤，其中，所述連接構(gòu)件(4)和所述殼體(8)的所述壁(80)緊密相連且不相交。
12.如在前權(quán)利要求中任意一項所述的盤，其中，所述連接構(gòu)件(4)與所述殼體(8)的連接是有間隙的連接。
13.一種用于制造盤式制動器的盤的方法，包括以下步驟制造限定出旋轉(zhuǎn)軸線x-x的制動帶(3)；在所述制動帶(3)上布置多個從所述制動帶(3)伸出的連接構(gòu)件(4)，所述連接構(gòu)件(4)與所述制動帶(3)是一體的并制成一個部件；制造與所述旋轉(zhuǎn)軸線x-x基本上同軸的支承鐘罩(2)；在所述支承鐘罩(2)上布置由與所述支承鐘罩(2)一體并制成一個部件的壁(80)限定出的多個徑向殼體(8)，所述殼體適于至少部分地容納所述連接構(gòu)件(4)，以將它們在軸向和切向上緊固，并且使它們能夠在徑向上滑動。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，制造所述制動帶的所述步驟包括鑄造步驟。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述鑄造步驟包括砂型鑄造步驟。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述鑄造步驟包括冷鑄步驟。
17.如權(quán)利要求13-16中任意一項所述的方法，其中，制造所述制動帶(3)的所述步驟之后是去除原料(35，45)的步驟。
18.如權(quán)利要求13-17中任意一項所述的方法，其中，制造所述制動帶(3)的所述步驟包括在所述連接構(gòu)件(4)上設(shè)置倒角(42)的步驟。
19.如權(quán)利要求13-18中任意一項所述的方法，其中，制造所述制動帶(3)的所述步驟包括對所述連接構(gòu)件(4)進行表面磨光的步驟。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，對所述連接構(gòu)件(4)進行表面磨光的所述步驟允許獲得小于6.4×10-6米的平均表面粗糙度Ra。
21.如權(quán)利要求13-20中任意一項所述的方法，其中，制造所述制動帶(3)的所述步驟之后是在所述連接構(gòu)件(4)上布置表面保護層的步驟。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，在所述連接構(gòu)件(4)上布置表面保護層的所述步驟包括布置含有石墨的保護層的步驟。
23.如權(quán)利要求13-22中任意一項所述的方法，其中，制造所述支承鐘罩(2)的所述步驟在制造所述制動帶(3)的所述步驟之后。
24.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，制造所述支承鐘罩的所述步驟在對所述連接構(gòu)件(4)進行表面磨光的所述步驟之后。
25.如權(quán)利要求13-24中任意一項所述的方法，其中，制造所述支承鐘罩的所述步驟包括鑄造步驟。
26.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，在制造所述支承鐘罩(2)的所述步驟之后是去除所述表面保護層的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于盤式制動器的盤，包括相互同軸的支承鐘罩和制動帶。支承鐘罩具有多個徑向殼體，并且制動帶具有適于將其與支承鐘罩相連的多個連接構(gòu)件。這些連接構(gòu)件與所述制動帶是一體的并制成一個部件，并且從制動帶伸出來，以接合相應(yīng)的徑向殼體。所述連接構(gòu)件至少部分地由與支承鐘罩一體并制成一個部件的壁環(huán)繞，以在軸向和切向上得到緊固，并且能夠在徑向上滑動。
文檔編號F16D65/12GK101052820SQ200480044304
公開日2007年10月10日 申請日期2004年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月26日
發(fā)明者邁克爾·朔恩, 喬瓦尼·馬里奧·蒂羅尼, 西蒙娜·比翁多 申請人:福樂尼·樂姆寶公開有限公司