具有嵌體的減振部件的制作方法

專利名稱：具有嵌體的減振部件的制作方法
技術領域：
本發明的技術領域總體涉及鼓式制動組件之類的部件，以及用于鼓式制動組件的
鼓的構造和結構。
背景技術：
汽車通常在其后輪上具有鼓式制動組件之類的制動部件以幫助減速或停止汽車。 鼓式制動組件包括安裝在車輪上并與車輪一起旋轉的鼓，在制動事件期間該鼓與制動襯塊 之類的制動部件產生摩擦以減速或停止汽車。鼓通常由鋼或鑄鐵制成，并會隨時間而磨損， 或者會振動。

發明內容
—個示例性實施方式包括可包括鼓以及一個或多個嵌體的產品。所述鼓用在鼓式
制動組件中，并可具有輻部和從其延伸的箍部。所述一個或多個嵌體可位于所述箍部處，并
且在制動事件期間，可構成與制動襯塊之類的制動部件接觸的制動表面的至少一部分。當
所述鼓在使用期間振動時，所述一個或多個嵌體可幫助減弱該鼓中的振動。 另一示例性實施方式包括可包括鼓以及一個或多個嵌體的產品。所述鼓用在鼓式
制動組件中，并且可由第一材料制成并可具有箍部。所述一個或多個嵌體可位于所述箍部
處，并可由與所述第一材料不同的第二材料制成。使用時，所述一個或多個嵌體可構成與制
動襯塊之類的制動部件接觸的制動表面的至少大部分。而且，當所述鼓振動時，例如在制動
事件期間，所述鼓與所述一個或多個嵌體的相對運動可幫助減弱該鼓中的振動。 另一示例性實施方式包括一種制造產品的方法。該方法可包括將嵌體置于型腔
中。該方法還可包括將所述嵌體定位在所述型腔的一側，使得當產品完成時，所述嵌體可構
成在使用期間與制動襯塊之類的制動部件接觸的暴露制動表面。該方法還可包括利用熔融
材料填充所述型腔，所述熔融材料在固化時形成鼓式制動組件所用的鼓。所述鼓可具有輻
部和從該輻部延伸的箍部，所述嵌體可位于該箍部處。 另一示例性實施方式包括可包括汽車制動部件和嵌體的產品。所述嵌體可聯接至
所述汽車制動部件。所述嵌體可構成在制動事件期間作用的制動表面的至少一部分。當所
述汽車制動部件振動時，所述嵌體可幫助減弱該汽車制動部件中的振動。 從此后提供的詳細說明將會清楚本發明的其它示例性實施方式。應當理解，盡管
公開了本發明的示例性實施方式，但是詳細說明和具體實施例僅用于說明之目的，而不意
圖限制本發明的范圍。


從詳細說明和附圖將會更充分地理解本發明的示例性實施方式，在附圖中
圖1是具有嵌體的鼓的一個實施方式的立體圖；
圖2是圖1的鼓的剖視 圖3是具有多個嵌體的制動鼓的另一實施方式的立體圖；
圖4a是從嵌體的一個實施方式的一側得到的局部剖視圖；
圖4b是從嵌體的另一實施方式的頂部得到的局部剖視圖。
具體實施例方式
實施方式的以下說明在本質上僅為示例性的(說明性的)，決不意圖限制本發明 及其應用或使用。 附圖示出了作為汽車用鼓式制動組件的一部分的鼓10的若干示例性實施方式。 鼓IO可包括一個或多個嵌體12，所述嵌體尤其幫助減弱或消散鼓中的振動，使鼓具有更好 的耐磨性，減少鼓的重量并加快鼓的制造過程。如所示，鼓10具有大致筒狀形狀，這相對于 該形狀自然限定出多個方向。就此而言，本文所用的術語"軸向"描述與虛擬中心軸線A(圖 2)大致對應的方向，并且本文所用的術語"周向"描述與繞中心軸線A的虛擬圓周大致對應 的方向。 盡管以制動鼓組件為背景進行描述，但是嵌體12可用于其它應用，包括但不 限于諸如制動盤、電動機、變速箱殼、齒輪箱、排氣歧管、氣缸蓋、支架之類的汽車部件以 及在使用期間受到振動的其它部件。在制動盤的實施例中，嵌體12可聯接至其頰部 (cheekportion)，以構成該頰板部的暴露制動表面。術語"汽車制動部件"包括諸如鼓10以 及制動盤之類的汽車制動系統的部件。 鼓IO可安裝至軸，并可在制動事件期間當被制動襯塊13壓靠時與如制動襯塊 13(以虛線示出)之類的制動部件產生摩擦。鼓10可由鑄鐵、鋼、陶瓷、聚合物復合材料、 鋁或本領域技術人員公知的任何其它合適材料制成。參照圖1和圖2，鼓10可包括輻部14 以及從該輻部延伸的箍部16。輻部14可具有軸向孔18以及多個螺栓孔20，二者均幫助將 鼓10安裝到軸上。箍部16具有敞開端21以及迷宮部22，該迷宮部構造成與鼓式制動組 件的另一部件的互補結構相匹配。箍部16的內表面24繞箍部周向延伸并沿其軸向從輻部 14延伸至敞開端21。 嵌體12可聯接至箍部16的內表面24，以幫助減弱鼓10中的振動，因此幫助抑制 鼓振動時發出的聲音和噪音(例如，振鳴)。例如，在箍部16與嵌體12之間形成的界面邊 界處的相對滑動、移動或者其它接觸在它們之間產生摩擦，該摩擦吸收振動之類的能量，即 所謂的庫侖阻尼。所述界面邊界可沿著相互接觸的箍部16(或者說部件主體)的內表面24 與嵌體12的對置表面(例如，可機械區分的表面)形成，但是界面邊界處的相對運動產生 摩擦并消散能量以減少振動。用在這里時，術語"嵌體"并不一定要求該部件插入鼓10中， 而是該部件可僅聯接至鼓。 在所選實施方式中，嵌體12可由多種材料制成，包括但不限于AISI 1010鋼和 AISI 1008鋼之類的低碳鋼、鋁鋼復合材料、不銹鋼、鈦、各種錳合金、金屬基復合材料或鎂； 所述材料可是熔點比輻部14和箍部16的材料更高的金屬。以上列出的一些示例性材料可 是更加輕質的，且可比輻部14和箍部16的材料更耐磨。在這些情況下，嵌體12的使用降 低了箍10的整體重量，因為嵌體取代了否則為鼓的材料。而且，鼓可具有更長的有效壽命。
在圖1和圖2的示例性實施方式中，嵌體12可為置于內表面24上的單件式結構。 嵌體12可與內表面24的圓周共同延伸，并可與內表面的軸向長度共同延伸；在未示出的實施方式中，嵌體12可不必與內表面的軸向長度共同延伸。嵌體12可具有位于敞開端21 附近的第一端26，并可具有位于輻部14附近的第二端28。嵌體12還可具有暴露于制動襯 塊13并與其面對的外表面30，并具有與箍部16的內表面24面對的內表面32。在該實施 方式中，外表面30構成制動表面34。制動表面34為在制動事件期間與制動襯塊13接觸 的表面。制動表面34與制動襯塊13之間產生摩擦，這會減速或停止汽車。在該實施方式 中，外表面30構成整個制動表面34的絕大部分，并且實際上就是制動表面34，這樣使得僅 在制動襯塊13與嵌體12之間有接觸，而不在制動襯塊與箍部16之間有接觸。在某些情況 下，因為嵌體與制動襯塊13直接接觸，嵌體12作為制動表面34可增強減振特性，并因此界 面邊界處的滑動、移動和/或其它接觸比嵌體不為制動表面時更強烈。該更強烈的接觸可 吸收更多的振動。 在一個示例性組裝過程中，嵌體12被壓配到預制箍部16中，以將二者聯接在一 起。嵌體12可通過分開的不同制造方法制成，并且輻部14和箍部16可由分開的不同鑄造 方法制成。嵌體12的外徑尺寸可設定成略小于箍部16的內徑，使得當二者同軸放在一起 時可將嵌體壓配到箍部中。箍部16的內徑可為鑄造尺寸或者可是機加工尺寸。參照圖4b， 嵌體12可具有第一附連特征，例如在其內表面32上的多個肋、一個或多個軸向珠緣、或者 一個或多個軸向花鍵36，并且箍部16可具有互補的第二附連特征，例如在其內表面24上的 凹槽38，以幫助將嵌體聯接至箍部。在該實施例中，第一附連特征為凸起，其與第二附連特 征相互配合，從而形成機械結合或聯接。 在另一示例性組裝過程中，嵌體12通過現場澆鑄方法聯接至箍部16。可將預制嵌 體12放置在型腔中，接著可手動或自動定位在該型腔中，使得在完成時嵌體為暴露的制動 表面34。接著，可用輻部14和箍部16所用材料的熔融材料填充型腔。將熔融材料注射到 型腔僅僅是填充型腔的一種方式。參照圖4a，在該方法中，嵌體12的第一附連特征可以是 單個周向凸起(例如突片40)、多個間隔開的獨立突片等。突片40可從第一端26、第二端 28、其間的任何位置或其任何組合延伸。箍部的第二附連特征可以是單個互補的周向凹槽 42、多個互補且間隔開的獨立凹槽等。事實上，第一附連特征可以是所述凹槽或多個凹槽， 而第二附連特征可以是所述凸起或多個凸起。在這些實施例中的任何實施例中，可在現場 澆鑄過程中形成其中一個附連特征。當第一附連特征為凸起時，熔融材料在該凸起上固化 而形成互補凹槽。所形成的第一附連特征和第二附連特征因而相互配合而形成機械結合或 聯接，從而將嵌體12和箍部16固定在一起。 在再一組裝過程中，嵌體12通過摩擦焊接方法聯接至箍部16。這可在壓配方法之 外執行。 一旦放置在內表面24上，就可在箍部16的內表面與嵌體12的內表面32之間的 界面處形成摩擦焊點(friction weld)。可僅在界面的一部分處形成摩擦焊點，例如在第一 端26附近，從而通過減少例如相對滑動而避免對其間的減振屬性造成不利影響。所述摩擦 焊點還可以是相互間隔開的多個單獨的摩擦焊點。 如所述，利用嵌體12作為鼓10的一部分可幫助加速整體制造過程。例如，在不具 有嵌體12的鼓中，必須在汽車中使用之前對內表面24進行機加工。由于嵌體12位于內表 面24上，因而無需將內表面機加工至這樣的程度，或者根本不需要機加工。
在一些實施方式中，嵌體12的內表面32可通過粘接或任何其它合適方法結合至 箍部16的內表面24。并且在一些實施方式中，凸起可類似地結合至凹槽。
在一些實施方式中，可對內表面32或內表面24進行涂覆而形成利于嵌體12和 箍部16之間的能量吸收的層，并因而幫助減振。合適涂層可包括多個顆粒，這些顆粒可通 過無機結合劑、有機結合劑或其它合適的結合材料相互結合并/或結合至特定表面。合適 的結合劑可包括環氧樹脂、磷酸結合劑、鋁酸鈣、硅酸鈉、木屑或粘土。在一個實施方式中， 所述涂層可作為鋁硅酸鹽基的有機結合的耐火泥的液體分散混合物而沉積在特定表面上。 在其它實施方式中，涂層可包括混合有木質素磺酸鹽結合劑、方英石(Si0》、石英或木質 素磺酸鈣的氧化鋁或氧化硅顆粒中的至少一種。木質素磺酸鈣可用作結合劑。在一個實 施方式中，所述涂層可包括涂層澆鑄包或器皿中所用的任何類型的涂層，例如IronKote或 Ladlekote型涂層。在一個實施方式中，可在特定表面的一部分上沉積液體涂層，該液體涂 層可包括高溫Ladlekote 310B。在另一實施方式中，所述涂層可包括粘土1203、5102、石墨 和粘土混合物、碳化硅、氮化硅、堇青石(錳-鐵-鋁硅酸鹽)、莫來石(硅酸鋁)、鋯石(氧 化鋯)或頁硅酸鹽中的至少一種。在一個實施方式中，所述涂層可包括陶瓷纖維或礦物纖 維之類的纖維。 可吸收能量從而幫助減振的界面邊界可形成有所述涂層，并可包括但不限于貼 著所形成的層的箍部16的內表面24、貼著該層的嵌體12的內表面32、貼著顆粒或纖維的 內表面24、貼著顆粒或纖維的內表面32以及顆粒或纖維的相互抵靠運動。
涂層的確切厚度可變化并可尤其由嵌體12和箍部16所用的材料以及期望的減振 程度決定。厚度的實施例可以是以下范圍約lym 400iim、10iim 400iim、30iim 300iim、30iim 40踐、40踐 100 ii m、 100 ii m 120 ii m、 120 ii m 200 ii m、200 ii m 300iim、200iim 550iim，或者這些范圍的變型。 可以作為特定涂層的一部分的合適顆粒或纖維的一些實施例可包括但不限于氧 化硅、氧化鋁、帶有粘土的石墨、碳化硅、氮化硅、堇青石(錳-鐵-鋁硅酸鹽)、莫來石(硅 酸鋁)、鋯石(氧化鋯)、頁硅酸鹽或其它耐高溫顆粒。在一個實施例中，所述顆粒可具有由 在約lym 350iim或10iim 250iim的范圍中的最長尺寸限定的長度。
在具有帶有顆粒、纖維或二者的涂層的實施方式中，所述顆粒可具有不規則形狀 (例如，不光滑)以增強減振。尤其是由于所述顆粒或纖維的固有結合特性，所述顆粒、纖 維或二者可相互結合，結合至箍部16的內表面24，結合至嵌體12的內表面32或結合至二 者。例如，所述顆粒或纖維的結合特性可使得所述顆粒或纖維可在壓縮作用下相互結合，或 者結合至內表面24，結合至內表面32，或結合至二者。在一個實施例中，可對所述顆粒、纖 維或二者進行處理，以在所述顆粒或纖維自身上設置涂層，或者提供與其附連的功能團以 使這些顆粒結合在一起，或使這些顆粒貼附至內表面24和內表面32中的至少一個表面。在 另一實施例中，所述顆粒、纖維或二者可嵌入內表面24或內表面32中的至少一個表面中以 增強減振。 在另一實施方式中，可通過完全或部分犧牲涂層將所述顆粒、纖維或二者暫時保 持在一起，保持至內表面32、內表面24或保持至二者。所述犧牲涂層可由熔融金屬消耗或 者在金屬被澆鑄在嵌體12周圍或澆鑄在嵌體12上時被燒去。所述顆粒、纖維或二者可留 下并夾在箍部16和嵌體12之間，從而提供由顆粒、纖維或二者構成的層。
在另一實施方式中，內表面24和內表面32中的一個或多個可包括相對粗糙的表 面，該表面包括多個峰部和谷部，以增強該部分的摩擦阻尼。在該實施例中，內表面24、內表面32或二者可通過噴砂、噴玻璃丸、水射流噴射、化學蝕刻、機加工或者可產生相對粗糙的 表面的任何其它合適方法進行磨蝕。 在嵌體12被現場澆鑄的實施方式中，所述顆粒、纖維或二者可經受熔融材料的溫 度，并且嵌體12、顆粒、纖維或全部可由在鑄造過程中可抗流動和顯著腐蝕的材料制成。例 如，嵌體12、顆粒、纖維或全部可由以下耐火材料構成，該耐火材料可在超過1100° F、超過 2400° F、或者超過2700。 F的溫度下抗流動和腐蝕。在鑄造過程的實施例中，當灌注熔融 材料時，嵌體12、顆粒、纖維或全部應當不會被熔融材料弄濕，使得在否則會形成界面邊界 之處熔融材料不會結合。 在利用使嵌體12、顆粒、纖維或全部經受與熔融材料相關的相對高溫的方法而制
成鼓10的實施方式中，嵌體12、顆粒、纖維或全部可由多種材料制成，這些材料包括但不限
于非耐火聚合材料、陶瓷、復合材料、木材或適于摩擦阻尼的其它材料。 在另一實施方式中，可提供可濕表面，所述表面不包括帶有顆粒或纖維的層，或者
可在嵌體12的一部分上設置石墨之類的可濕材料，從而使鑄造金屬與可濕表面結合，以將
嵌體貼附至箍部16，同時仍允許非結合表面上的摩擦阻尼。 圖3中示出了鼓110的另一示例性實施方式。該實施方式在某些方面與圖1和圖 2中所示的實施方式類似。 一個區別在于多個獨立的或不同的嵌體112。嵌體112可相互 間隔開一定距離，并可繞箍部116周向隔開。嵌體112可嵌入箍部116，使得箍部的內表面 124與各嵌體的外表面130平齊。這樣，由于在制動事件期間制動襯塊可與內表面124和外 表面130接觸，因而制動表面134可包括內表面124和外表面130。在其它實施方式中，嵌 體112不必如所示以等距離間隔開，并且可具有比所示多或少的嵌體。仍然在該實施方式 中，嵌體112的外表面130可構成暴露的制動表面134的大部分，但這不是必需的。
本發明實施方式的以上描述在本質上僅是示例性的，因而其變型不應視為背離本 發明的精神和范圍。
權利要求
一種產品，該產品包括用于鼓式制動組件的鼓，該鼓具有輻部和從該輻部延伸的箍部；和至少一個嵌體，所述嵌體位于所述箍部處并構成與制動部件接觸的制動表面的至少一部分，當所述鼓振動時，所述嵌體減弱所述鼓中的振動。
2. 如權利要求1所述的產品，其中所述鼓包括第一材料，所述嵌體包括與所述第一材 料不同的第二材料。
3. 如權利要求1所述的產品，其中所述嵌體為與所述箍部共同周向延伸的單個嵌體， 其位于所述箍部的表面上，并構成與所述制動部件接觸的整個所述制動表面。
4. 如權利要求1所述的產品，其中所述嵌體包括繞所述箍部周向間隔的多個獨立嵌 體，并且各嵌體插在所述箍部中并與所述箍部的表面平齊，從而所述嵌體和所述表面構成 與所述制動部件接觸的所述制動表面。
5. 如權利要求1所述的產品，其中當所述鼓振動時，在該鼓與所述嵌體之間形成的界 面處的相對運動會減弱該鼓中的振動。
6. 如權利要求1所述的產品，其中所述鼓具有第一附連特征，所述嵌體具有互補的第 二附連特征，該第二附連特征與所述第一附連特征相互配合以將所述嵌體聯接至所述鼓。
7. 如權利要求6所述的產品，其中所述第一附連特征為凹槽，所述第二附連特征為尺 寸設定成配合進入所述凹槽的凸起。
8. 如權利要求6所述的產品，其中所述第一和第二附連特征為在所述鼓和所述嵌體的 界面處形成的至少一個摩擦焊點。
9 . 如權利要求1所述的產品，其中所述嵌體通過現場澆鑄方法與所述鼓一起形成。
10. 如權利要求1所述的產品，其中所述嵌體通過壓配方法置于所述鼓中。
11. 一種產品，該產品包括鼓式制動組件所用的鼓，該鼓包括第一材料并具有箍部；以及至少一個嵌體，所述嵌體位于所述箍部處并包括與所述第一材料不同的第二材料，所 述嵌體構成與制動部件接觸的暴露制動表面的至少大部分，其中當所述鼓振動時，該鼓與 所述嵌體之間的相對運動減弱該鼓中的振動。
12. 如權利要求ll所述的產品，其中所述嵌體為與所述箍部共同周向延伸的單個嵌 體，其位于所述箍部的表面上，并構成與所述制動部件接觸的整個所述制動表面。
13. 如權利要求11所述的產品，其中所述嵌體包括繞所述箍部周向間隔的多個獨立嵌 體，并且各嵌體插在所述箍部中并與所述箍部的表面平齊，從而所述嵌體和所述表面構成 與所述制動部件接觸的所述制動表面。
14. 如權利要求11所述的產品，其中所述鼓具有第一附連特征，并且所述嵌體具有互 補的第二附連特征，該第二附連特征與所述第一附連特征相互配合以將所述嵌體聯接至所 述鼓。
15. 如權利要求IO所述的產品，其中所述嵌體通過現場澆鑄方法與所述鼓一起形成。
16. 如權利要求IO所述的產品，其中所述嵌體通過壓配方法置于所述鼓中。
17. —種制造產品的方法，該方法包括 將嵌體置于型腔中；將所述嵌體定位在所述型腔中，使得當結束時，所述嵌體構成在制動事件期間接觸制動部件的暴露制動表面；以及利用熔融材料填充所述型腔，所述熔融材料在固化時形成鼓式制動組件所用的鼓，該 鼓具有輻部和從該輻部延伸的箍部，所述嵌體位于所述箍部處。
18. 如權利要求17所述的方法，還包括 在所述嵌體上設置第一附連特征；以及通過與所述第一附連特征固化在一起的所述熔融材料形成所述鼓的第二附連特征，使 得所述嵌體與所述鼓聯接在一起。
19. 一種產品，該產品包括 汽車制動部件；以及嵌體，該嵌體聯接至所述汽車制動部件并構成在制動事件期間作用的制動表面的至少 一部分，當所述汽車制動部件振動時，所述嵌體減弱該汽車振動部件中的振動。
全文摘要
本發明涉及具有嵌體的減振部件。一個示例性實施方式包括汽車制動部件，例如制動鼓或制動盤，并包括聯接至該汽車制動構件的嵌體。所述嵌體構成在制動事件期間作用的制動表面的至少一部分。當所述部件振動時，所述嵌體減弱該汽車振動部件中的振動。
文檔編號F16D65/10GK101749340SQ20091025315
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月4日 優先權日2008年12月5日
發明者B·D·洛, D·B·安塔納蒂斯, M·T·里夫, M·森達爾, P·J·芒塞爾 申請人:通用汽車環球科技運作公司