用于重載車輛的盤式制動器轉子的制作方法
【專利說明】用于重載車輛的盤式制動器轉子
[0001]相關專利申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年7月19日提交的系列號為N0.61/856，097的美國臨時專利申請的優先權。
技術領域
[0003]本發明整體涉及用于重載車輛的盤式制動器。更具體地，本發明涉及用于重載車輛的盤式制動器的轉子。更具體地，本發明涉及盤式制動器的轉子，其包括附接到套筒的內側附接件、將轉子的內側盤和外側盤相互連接的銷、以及改進的冶金組合物，所有這些部件配合以改善轉子對制動期間產生的熱應力的抵抗，由此提高轉子的性能和壽命。
【背景技術】
[0004]用于車輛的盤式制動器系統在制動器領域中是眾所周知的。這樣的系統通過使一對相對的制動器襯塊抵靠轉子而進行操作，由此在襯塊和轉子之間產生摩擦，從而能夠使車輛減速和/或停止。更具體地，盤式制動器系統包括多個盤式制動器組件，其中每個組件操作地安裝在車輛的車輪端部上或附近。
[0005]每個盤式制動器組件包括承載體，該承載體支撐將在以下更詳細地描述的卡鉗，并且通常通過諸如螺栓的機械緊固件附接到扭矩板。扭矩板繼而例如通過焊接而剛性地連接到車輛的車軸/懸架系統的軸。扭矩板抵抗制動期間產生的扭矩，并且保持承載體和卡鉗的正確對準，以確保制動器組件的各部件的最佳操作。
[0006]如上所述，承載體支撐卡鉗，卡鉗形成有用于接納致動器以及一個或多個活塞的孔。致動器通常是制動器空氣腔室，該制動器空氣腔室與壓縮空氣源流體連通，并且啟動活塞的運動。卡鉗還包括與活塞相對設置的反作用臂。一對相對的制動器襯塊中的每一個襯塊都包括摩擦材料，摩擦材料安裝在背襯板上，并且座置在承載體中，其中一個襯塊與活塞相鄰，另一個襯塊與反作用臂相鄰。在通過致動器致動的情況下，活塞和反作用臂配合以控制制動器襯塊的運動。
[0007]轉子包括盤部分，該盤部分設置在制動器襯塊之間，以允許每個襯塊的摩擦材料面對盤部分的相應表面。轉子還包括安裝部分，該安裝部分適于通過諸如螺栓的機械緊固件安裝到車輛的相應車輪端部組件。套筒通常與轉子的盤部分和安裝部分一體地形成并且在盤部分和安裝部分之間延伸。這種連接使得轉子能夠剛性地連接到車輪端部組件，從而連接到相應的車輛車輪。
[0008]在車輛行駛期間，當車輛制動系統接合時，壓縮空氣流動到致動器，該致動器接合活塞和反作用臂的運動，繼而使得襯塊的摩擦材料抵靠轉子的盤部分，以減緩和/或停止轉子的旋轉，由此減緩和/或停止車輛車輪的旋轉。制動期間的這種使制動器襯塊的摩擦材料抵靠轉子的盤部分產生了顯著量的熱，繼而在轉子的盤部分上產生顯著的熱應力。
[0009]本領域中眾所周知的是，顯著的熱應力將降低轉子的性能和壽命。因此，期望的是在轉子中采用被設計成用以增大空氣流量和/或散熱的特征。這樣的特征減少在制動期間轉子的盤部分所經受的熱的量，繼而降低轉子上的熱應力，并提高其性能和壽命。
[0010]現有技術轉子的典型的盤部分包括內側盤和外側盤，內側盤和外側盤彼此間隔開，并且通過多個葉片相互連接。更具體地，內側盤包括內側表面和外側表面，外側盤包括內側表面和外側表面。內側盤的內側表面與相應的制動器襯塊的摩擦材料相鄰，外側盤的外側表面與另一個制動器襯塊的摩擦材料相鄰。內側盤的外側表面和外側盤的內側表面彼此面對或相對，葉片一體地連接到這些表面并且在這些表面之間延伸。葉片是厚的帶狀結構構件，從相應盤的中心或內周邊沿徑向延伸到其外周邊。這種構造提供內側盤和外側盤之間的剛性連接，同時還在盤之間形成空氣通道。
[0011]在現有技術中已經相信，內側盤和外側盤之間的這種多個空氣通道在車輛行駛期間促進了盤之間的空氣的“栗送”，由此在轉子的盤部分中提供了優化的空氣流來進行散熱。然而，葉片式連接實際上可能不能優化內側盤和外側盤之間的空氣流。因此，期望提供這樣的手段，即將內側盤和外側盤相互連接，以增大空氣流，從而進行散熱，優于葉片式連接。
[0012]此外，為了優化制動系統的功能，期望的是，轉子的盤部分保持為豎直取向，這提供了內側盤的內側表面與其相鄰的制動器襯塊的摩擦材料的均勻一致的接觸，并且提供了外側盤的外側表面與其相鄰的制動器襯塊的摩擦材料的均勻一致的接觸。然而，本領域中已知的是，制動器襯塊抵靠轉子的盤部分進行的摩擦所生成的熱導致盤部分徑向膨脹。此夕卜，制動器襯塊抵靠轉子的盤部分進行的摩擦所生成的熱在整個轉子套筒上形成熱梯度，其中套筒的與轉子盤部分相鄰的內側區域比遠離轉子盤部分的外側區域熱。這種熱梯度使得轉子套筒在與轉子盤部分相鄰的內側區域處膨脹。轉子的盤部分的徑向膨脹以及與轉子盤部分相鄰的轉子套筒的膨脹導致盤部分的外周邊沿著轉子套筒的方向從其期望的豎直取向稍稍移動。由此，轉子盤部分沿著轉子套筒的方向，也就是沿著外側方向，成角度或傾斜。由于制動產生的熱而導致的轉子盤部分的這種傾斜在本領域被稱為錐進。
[0013]當轉子盤部分經歷錐進時，內側盤的內側表面不再與其相鄰的制動器襯塊的摩擦材料進行均勻一致的接觸，外側盤的外側表面不再與其相鄰的制動器襯塊的摩擦材料進行均勻一致的接觸。內側盤與其相鄰的制動器襯塊之間的、外側盤與其相鄰的制動器襯塊之間的這種不均勻接觸降低了制動系統的效率。此外，這種不均勻接觸可能在制動器襯塊與內側和外側盤之間的每個不均勻接觸點處產生應力區域，這可能導致在轉子盤部分中形成裂紋，由此降低轉子的壽命。內側盤與其相鄰的制動器襯塊之間的、外側盤與其相鄰的制動器襯塊之間的這種不均勻接觸還不期望地降低了制動器襯塊的壽命。
[0014]在現有技術中，由于盤部分和已經采用的轉子套筒之間的連接特性，已經加劇了轉子盤部分的錐進。更具體地，外側盤的徑向中心或內周邊一體地連接到轉子套筒，而內側盤通過上述葉片連接到外側盤。因為外側盤在其徑向中心或內周邊處包括與套筒的連接，所以該盤所遇到的熱的一部分從盤傳遞到套筒。因此，在制動期間，外側盤的徑向膨脹小于內側盤的徑向膨脹，盤之間的徑向膨脹的這種差異導致盤部分沿著套筒的方向進一步錐進。這種額外的錐進不期望地增大了內側盤與其相鄰的制動器襯塊之間的、外側盤與其相鄰的制動器襯塊之間的不均勻接觸，進一步降低了制動系統的效率和制動器襯塊的壽命。此外，這種不均勻接觸的增大可能不期望地增大了制動器襯塊與相應的內側和外側盤之間的每個不均勻接觸點處的應力，這繼而增大在轉子盤部分中形成裂紋的可能性，由此進一步降低轉子的壽命。因此，期望提供將轉子盤部分連接到套筒的手段，降低錐進，并由此優化制動系統的性能、轉子的壽命以及制動器襯塊的壽命。
[0015]此外，用于重載車輛的轉子在常規上由鑄鐵形成，以便具有制動操作所需的強度、硬度和穩定性。在現有技術中，這樣的轉子形成有高的碳含量，以維持盤部分的熱傳遞性能，使得轉子能夠散熱，以降低轉子上的熱應力，由此提高轉子的性能和壽命。例如，在現有技術中，轉子的碳含量的重量百分比(％)通常大于大約百分之四(4)的碳。雖然這樣的高碳含量提供了良好的熱傳遞性能，但是所形成的轉子不期望地是易碎的。當轉子易碎時，不太能夠抵抗高溫應力，因此，現有技術的具有高碳含量的轉子可能不期望地經歷破裂引發和傳播。此外，這樣的高碳含量不期望地降低了轉子在高溫下的強度，這在本領域中也被稱為轉子熱強度降低。因此，期望提供一種轉子，其包括冶金組合物，期望地維持轉子的熱傳遞性能，同時降低易碎性并提尚與現有技術的尚碳組合物相關的熱強度。
[0016]因此，本領域中需要用于重載車輛的盤式制動器的轉子，其能夠將內側盤和外側盤相互連接以增大優于葉片式連接的空氣流，能夠將轉子盤部分連接到轉子套筒以減小轉子在制動期間的錐進，并且包括冶金組合物，期望地維持轉子的熱傳遞性能，同時降低易碎性并提高轉子的熱強度，所有這些都提高了轉子對制動期間產生的熱應力的抵抗，由此提高轉子的性能和壽命，并且還增加了制動器襯塊的壽命。如以下將要詳細描述的，本發明的改進的用于重載車輛的盤式制動器轉子滿足這些需要。
【發明內容】
[0017]本發明的目的在于提供用于重載車輛的盤式制動器的轉子，其能夠將內側盤和外側盤相互連接以增大優于葉片式連接的空氣流。
[0018]本發明的另一個目的在于提供用于重載車輛的盤式制動器的轉子，其能夠將轉子盤部分連接到轉子套筒以減小轉子在制動期間的錐進。
[0019]本發明的另一個目的在于提供用于重載車輛的盤式制動器的轉子，其包括冶金組合物，期望地維持轉子的熱傳遞性能，同時降低易碎性并提高轉子的熱強度。
[0020]本發明的另一個目的在于提供用于重載車輛的盤式制動器的轉子，其提高轉子對制動期間產生的熱應力的抵抗，由此提高轉子的性能和壽命，并且還增加了制動器襯塊的壽命ο
[0021]這些目的和其它目的通過本發明的用于重載車輛的改進的盤式制動器轉子來實現。在本發明的示例性實施例中，轉子包括內側盤和外側盤。外側盤與內側盤間隔開，多個銷在內側盤和外側盤之間延伸并剛性地連接內側盤和外側盤。套筒包括內側端部和外側端部，并且設置在外側盤的內周邊內側。連接構件在內側盤的內周邊和套筒的內側端部之間延伸，并且將內側盤的內周邊剛性地連接到套筒的內側端部。
【附圖說明】
[0022]本發明的優選實施例，申請人已經想到的應用本發明原理的最佳模式的展示，在以下的說明書中陳述，在附圖中示出，并且在所附權利要求中具體地且清楚地指出和陳述。
[0023]圖1為現有技術的用于重載車輛的盤式制動器轉子的局部側正視圖，示出了局部橫截面，該轉子附接到安裝在車軸的芯軸上的車輪端部組件；
[0024]圖2為本發明的用于重載車輛的改進的盤式制動器轉子的第一示例性實施例的外側透視圖；
[0025]圖3為圖2所示的改進的盤式制動器轉子的外側正視圖；
[0026]圖4為沿著圖3中的線F4-F4截取的改進的盤式制動器轉子的剖面圖；
[0027]圖5為從圖4中的標記為F5的封閉區域截取的改進的盤式制動器轉子的一部分的放大局部剖面圖；
[0028]圖6為沿著圖4中的線F6-F6截取的改進的盤式制動器轉子的一部分的局部剖面圖；
[0029]圖7為從圖4中的線F7-F7示出的改進的盤式制動器轉子沿外側方向看的局部正視圖；
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