專利名稱：制動盤的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于盤式制動器中的制動盤，盤式制動器在輪轂、與輪轂相連的中心部分或任何相似部分上具有一個或更多滑動或不滑動的盤，本發明涉及在內圓周上具有齒等等的類型的制動盤。
背景技術：
對于具有一個或更多滑動盤的盤式制動器來說，盤通常被接納在與相關輪子一道旋轉的輪轂或其它中心部分上，為了簡化說明，術語“中心部分”在廣義上使用且被解釋為包含接納(多個)制動盤的任何部分，包括輪轂。中心部分通常在外圓周上具有花鍵、齒等等用于與制動盤內圓周上的齒、花鍵等等合作，以那種方式，盤旋轉地固定到中心部分但可以在中心部分上沿軸向方向移動。在同樣的中心部分上，可以沿軸向方向固定地接納一個或更多盤，或可以沿軸向方向可移動地接納一個或更多盤。齒、花鍵等等的接觸面可以是直的或弧形的。
如同在本說明書中使用的那樣，措辭“徑向的”、“軸向的”和類似措辭是相對于制動盤而言，因而，“軸向的”是制動盤的旋轉軸線的方向。這里使用的“切向方向”指的是制動盤旋轉的方向，因而，“切向方向”垂直于“徑向方向”以及垂直于“軸向方向”。
在盤式制動器中，一個或更多制動襯片和一個或更多制動盤在制動活動過程中彼此壓靠，接納盤的中心部分的旋轉和相關輪子的旋轉互相關聯，因而，制動盤旋轉的制動將轉換成相關輪子的制動。
在制動過程中，中心部分和盤之間的連接部遭受由巨大的制動力、由熱量等等引起的機械變形。
由于制動盤吸收來自車輛的動能，所以制動盤在制動過程中顯著變熱，盤的變熱導致熱膨脹。然而，由于不均勻的變熱，盤可能具有不同的熱膨脹。內部部分，即最靠近中心部分的部分，可能比主要部分即制動盤的其余部分的變熱程度小得多。盤內部部分的較低的變熱通常是由于與中心部分的齒連接，其防止該區域被制動襯片有效地擠壓、掃過和變熱，不均勻的變熱導致切向張力和可能在制動盤中形成裂縫。
盤的具有齒的內部部分提供了與由盤的不均勻變熱引起的強制切向張力相反的不均勻阻力，這引起強制張力的不均勻分布以致恰好在間隙的徑向外側的材料將受到全部切向張力的大部分。
在制動時，巨大的彎曲應力出現在齒根處。如果當制動盤受到上述不均勻的溫度分布時施加制動以產生大的制動轉矩，則彎曲應力可能將額外的張力加到在間隙附近且位于間隙徑向外側的材料，該材料已經由于盤的主要部分中的材料的熱膨脹而嚴重變形，和額外的張力可能造成非常高的材料總張力。
發明內容
本發明的一個目標是在盡可能大的程度上避免由不均勻的伸長特性引起的制動盤裂縫。關于制動盤的主要問題是它在制動過程中將不均勻地變熱，盤的不均勻伸長特性使不均勻變熱的效果加重，該不均勻伸長特性在很大程度上是由于齒的存在，為了避免裂縫，要在盡可能大的程度上減小上述消極影響。
減小裂縫形成危險的一種選擇是在相鄰的齒之間具有相對寬的間隙。
另一個選擇是減小每個齒和/或齒附近區域中的材料厚度。作為選擇，材料厚度減小的區域中的至少一些可以由每個齒中的和/或齒附近區域中的孔代替，孔可以具有軸向或徑向延伸部分，任何方向的孔和厚度減小的其它區域能以許多不同方式結合。通過這些措施，與齒中的強制張力相反的阻力和齒徑向外側的材料將減少，并幫助將強制張力更均勻地分布在齒外側的材料和齒之間的間隙外側的材料之間。材料厚度在盤的旋轉軸線的方向上確定。此外，將材料厚度確定為凈厚度，即，從總外部尺寸減去孔尺寸。
另外的選擇是優選齒根和相鄰齒之間的間隙的底部的形式。如果在齒的根部處的半徑相對大和間隙的底部具有筆直的或幾乎筆直的部分，則在制動盤中獲得更均勻的張力分布。實際上，例如由于制造過程，間隙的底部可能通常具有小的彎曲，通過關于間隙底部的筆直部分的尺寸合適地設計過渡部的半徑，能減小形成裂縫的危險。
又一種選擇是形成具有變化性質的制動盤以增加耐張力的能力，可以將齒的區域中的材料處理成比盤的其余部分中的材料經受更高的張力。由于鑄鐵提供良好的導熱性，所以制動盤通常由鑄鐵制成。處于其具有片狀石墨的最普通形式中的鑄鐵是易碎材料，具有弱的經受強制張力的能力，通過使用特定的合金元素和得到良好控制的鑄造過程，能將鑄鐵改變成使得其石墨顆粒呈球的形式或呈蠕蟲狀形式，其中石墨顆粒呈球的形式的鑄鐵稱為球墨鑄鐵或延性鐵，石墨顆粒呈蠕蟲狀形式的鑄鐵稱為致密石墨鑄鐵。實際上，對鑄造或鍛造的冷卻進行控制，這與材料的選擇一起產生了制動盤不同部分的不同性質的所需效果。
當閱讀下面對當前優選實施例的詳細說明時，本發明另外的目標和優點對于本領域技術人員將是顯而易見的。
將在下面通過例子和參考附圖進一步說明本發明，在圖中圖1是本發明的制動盤的側視圖；圖2是在圖1的盤的內圓周處獲得的零件圖；和圖3是本發明的制動盤的備選實施例。
具體實施例方式
圖1的制動盤1具有許多由間隙3分開的齒2，制動盤1是圓形的，具有外圓周4和內圓周5，齒2布置在制動盤1的內圓周5上。制動盤1將被接納在輪轂或盤式制動器的其它中心部分(未示出)上，制動盤1的齒2將與中心部分上的齒、花鍵等等合作，盤1被接納在沿旋轉方向固定的中心部分上且被接納成沿軸向方向固定或可移動。本領域技術人員明白，齒2和間隙3的數量針對不同的制動盤1可以改變，齒2和間隙3的形式、方位和尺寸也可以在不同的盤1之間和在一個盤1中改變，例如，若干組的齒2可以由若干間隙分開，所述間隙大于在一個相同制動盤中的所述組的齒之間的間隙。
制動襯片11等等將在制動活動中與制動盤協作，如本領域中眾所周知的。本領域技術人員明白，盤式制動器的其它部分的設計可以改變，鑒于此，這里將不對盤式制動器本身進行詳盡的說明。
齒2表示為具有筆直的齒面6，然而，本發明不局限于筆直的齒面6，齒面具有任何弧形形式是合適的。在圖2中，示出了齒寬度s和齒節距p。在本說明書中，把弧形形式的齒的齒寬度s作為節距圓處的弦寬度，當然也在節距圓處獲得弧形形式的齒的節距p。節距圓是一個假想圓，其半徑等于在盤齒的頂部處和在盤齒之間的間隙的底部處的假想圓的半徑的平均值。節距p和齒寬度s的尺寸規定了間隙3沿切向方向的尺寸。為了減小形成裂縫的危險，節距p應該明顯大于齒寬度s，如果滿足下面的函數p＞1.6s，優選地p＞2s和最優選地p＞2.5s，就實現了這一點。這將減小間隙3的徑向外側的材料受到全部強制切向張力的極大部分的效果。
一個齒2在每個齒根的過渡部8渡過到間隙3中，過渡部8具有半徑為R的弧形形式。過渡部8之間的間隙3的底部形成筆直部分7，為了具有過渡部8和筆直部分7的設計的積極效果，筆直部分7應該短于1.5R，優選地短于1.0R和最優選地短于0.6R。即使底部表示為具有筆直部分7，但如上面指出的，底部可以稍微彎曲。
如圖2中所示，孔口或孔9可以形成在齒2中、恰好在齒2徑向外側的區域中和/或齒2與制動盤1主要部分之間的過渡區域中，如果在齒2中的、恰好在齒2徑向外側的或在它們之間的過渡區域中的區域10中減小材料厚度而不形成通孔，也可實現同樣的效果。當用于本說明書中時，措辭“材料厚度減小的區域”和相似措辭通常既指沒有通孔的區域10又指有孔口或孔9的區域。
在圖3中示出了關于孔口或孔另外的備選方案。所示的孔具有徑向延伸部分，孔13可以是從外圓周4一直前進穿過一個齒2并在面向內的側面形成孔口15的通孔，其它的孔14是從制動盤1相應的齒2沿徑向方向前進的盲孔，所述盲孔在面向內的側面具有孔口15。在一些實施例中，孔13、14在尚未達到面向內的側面處終止，在該情況下將具有完整的齒的內表面，如附圖標記16所示。在不提高形成裂縫的危險的情況下，能在一個單個的制動盤1中具有不同長度的孔口13、14。與孔13、14的長度和它們是否在外或內圓周4、5之前終止無關，它們應該總是遍布盤齒間隙3的底部7的半徑處的假想圓12。孔13、14可以具有圓形的、橢圓形的、正方形的或任何多邊形的橫截面，徑向孔口13、14布置在齒2中且永遠不處于制動盤1的間隙3中。
甚至材料厚度沿軸向方向的小的減少也是有益的，本領域技術人員明白，材料厚度減小的區域的確切形式可以與區域是孔9、13、14還是區域10沒有通孔無關地改變。與使用孔9、13、14還是使用厚度減小的區域10還是聯合使用孔9、13、14和厚度減小的區域10無關，強制張力被更均勻地分布。通常在盤1的鑄造或鍛造時產生厚度減小區域10或孔9、13、14，但當然也可以將它們單獨地機械加工出來，孔9、13、14或厚度減小的區域10優選部分地位于盤齒間隙3的底部7的半徑處的假想圓12上。
通過在不同部分使制動盤1的材料具有不同性質，增加了耐變形的能力，從而減小了形成裂縫的危險。對于由鑄鐵制成的制動盤1來說，可以在齒2的區域中使石墨變成球形或蠕蟲狀形狀，而盤1的主要部分的石墨具有片狀形狀，可以通過使用合適的材料成分，如充分測試的鎂的比例，和通過在鑄造過程中用受控冷卻，來實現這種效果。
制動盤1處的材料的厚度減小或不同性質應該是這樣的數量和以這樣一種方式設計和安置，以便滿足關于膨脹的所需優點。同時，齒2關于彎曲和接觸壓力的強度不應該受到太消極的影響。
通過采取上述措施中的一個或多個強有力地減小了形成裂縫的危險，本領域技術人員明白，能以任何聯合的方式使用上述措施。
權利要求
1.一種用作盤式制動器中的軸向固定或滑動的盤(1)的制動盤(1)，該制動盤(1)具有外圓周(4)、內圓周(5)和沿著內圓周(5)的許多交替的齒(2)和間隙(3)，其特征在于所述制動盤(1)具有裝置以減小由制動盤(1)的不均勻伸長特性引起的裂縫形成。
2.如權利要求1所述的制動盤(1)，其特征在于與恰好在齒間隙(3)的徑向外側的材料厚度相比，所述盤(1)在每個齒(2)和/或在每個齒(2)附近具有材料厚度減小的區域(9，10，13，14)。
3.如權利要求2所述的制動盤(1)，其特征在于所述材料厚度減小的區域中的至少一些具有孔口或孔(9，13，14)的形式，所述孔口或孔(9，13，14)具有軸向或徑向長度。
4.如權利要求3所述的制動盤(1)，其特征在于每個徑向的孔(13，14)穿過齒(2)。
5.如權利要求3或4所述的制動盤，其特征在于所述徑向的孔(13)中的一個或多個是從齒(2)的面向內的側面到制動盤(1)的外圓周(4)的通孔。
6.如權利要求3到5中任一個所述的制動盤，其特征在于所述徑向的孔(14)中的一個或多個是盲孔，所述盲孔在距離制動盤(1)的內和/或外圓周(4，5)一個距離處終止。
7.如前述權利要求中任一個所述的制動盤(1)，其特征在于在盤(1)的鑄造或鍛造過程中形成包括可能的孔(9，13，14)的所述厚度減小。
8.如權利要求1到6中任一個所述的制動盤(1)，其特征在于在單獨的機械操作中形成包括可能的孔(9，13，14)的所述厚度減小。
9.如前述權利要求中任一個所述的制動盤(1)，其特征在于所述材料厚度減小的區域(9，10，13，14)和/或孔部分地位于間隙(3)的底部的半徑處的假想圓(12)上。
10.如前述權利要求中任一個所述的制動盤(1)，其特征在于所述齒(2)的面(6)是筆直的或具有弧形的形式。
11.如前述權利要求中任一個所述的制動盤(1)，其特征在于內圓周(5)的節距(p)和齒寬度(s)之間的關系是p＞1.6s，優選地p＞2.0s和最優選地p＞2.5s。
12.如前述權利要求中任一個所述的制動盤(1)，其特征在于每個間隙(3)的底部由關于相鄰齒(2)的弧形形式的過渡部(8)和過渡部(8)之間的筆直或幾乎筆直的部分(7)形成。
13.如權利要求12所述的制動盤，其特征在于每個間隙(3)的過渡部(8)之間的部分(7)是筆直的。
14.如權利要求12或13所述的制動盤(1)，其特征在于每個過渡部(8)具有半徑(R)，和每個筆直的或幾乎筆直的部分(7)的長度短于1.5R，優選地短于1.0R和最優選地短于0.6R。
15.如前述權利要求中任一個所述的制動盤(1)，其特征在于所述制動盤(1)形成為在不同部分具有不同性質，以減小形成裂縫的危險。
16.如權利要求15所述的制動盤(1)，其特征在于所述制動盤(1)在齒(2)的區域中由具有球形或蠕蟲(worm)狀形狀石墨的鑄鐵制成，而制動盤(1)的主要部分的石墨具有片狀形狀。
17.如權利要求16所述的制動盤(1)，其特征在于通過制動盤(1)的鑄造過程中的受控冷卻產生所述鑄鐵的石墨的形式。
全文摘要
本發明涉及用于盤式制動器的制動盤(1)，盤式制動器在輪轂或其它中心部分上具有一個或更多滑動或不滑動的盤，制動盤(1)具有外圓周(4)和內圓周(5)，內圓周(5)上具有許多交替的齒(2)和間隙(3)。采取一個或更多措施以減小形成裂縫的危險，所述措施之一是在每個齒(2)處和/或每個齒(2)附近布置材料厚度減小的區域(9，10，13，14)，所述材料厚度減小的區域可以是具有軸向或徑向長度的孔口(9，13，14)，其它措施包括以合適方式設計齒(2)和間隙(3)和形成在不同部分具有不同性質的制動盤。
文檔編號F16D65/12GK1902413SQ200480040176
公開日2007年1月24日 申請日期2004年12月3日 優先權日2003年12月5日
發明者J·格里珀馬克, P·卡爾, G·斯滕松 申請人:哈爾德克斯制動產品股份公司