CN100379510C - 用于制造阻尼盘式制动转子的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于制造阻尼盘式制动转子的方法，包括：形成砂芯(40)，在砂芯中具有至少一个阻尼结构(28)，其中阻尼结构具有多个空气通路(72)；将具有阻尼结构的砂芯设置在转子模子(42)中；从转子模子(42)和砂芯铸造转子(54)，转子具有多个单独的实心制动板支撑件(60)；将砂芯从转子移除；以及留下阻尼结构位于各个实心制动板支撑件(60)之间，从而阻尼结构围绕转子基本连续地延伸。在制动过程期间产生的噪音或振动传递到阻尼结构，阻尼结构吸收一部分的噪音和振动以实现安静的制动转子，以及由于阻尼结构铸造期间嵌入在转子，转子以便宜、有效方式制成。如果阻尼结构被损坏或破裂，减轻或防止阻尼结构对邻近制动转子的结构产生影响。

Description

用于制造阻尼盘式制动转子的方法
技术领域
本发明涉及一种用于形成具有阻尼器的部件的设备和方法。更具体的，本发明涉及一种形成具有阻尼器的制动构件例如通气盘式制动转子的设备和方法。
背景技术
汽车、卡车、公共汽车、越野和建筑车辆、飞机和轻轨车辆通常使用盘式制动器。盘式制动器利用随着车轮一起转动的圆盘。当应用制动器时，固定垫片利用制动钳通过液压压力压靠转子。制动垫片和转子之间的摩擦力使得车轮减速或者使其停止。
通常与盘式制动器有关的问题在于，在制动过程中产生非期望的噪音和振动。已经做出很多尝试，通过在其被铸造之后向转子添加单独的构件以降低或者避免这种非期望的噪音和振动。例如美国专利No.5,855,257提供一种在转子被铸造之后围绕转子的周边固定的环形阻尼器。该环形阻尼器设计为定位于由两个相连的圆盘板所形成的凹槽中。该环形阻尼器由凹槽保持到位并且致力于在制动期间从转子吸收振动并且降低噪普。
美国专利No.3,425,523披露了一种具有振动阻尼器的通气式转子。该阻尼器由金属丝制成并且具有闭环部分，该部分具有与闭环成一体式形成的两个支腿。在转子被铸造之后，该阻尼器在转子的径向延伸的开口端孔同内以可移除方式设置在一个或多个位置中。
美国专利No.3,292,746提供一种圆形振动阻尼部件，该部件具有延伸进入沿环向间隔的径向延伸壁之间的空间中的闭环部分。该闭环部分是在铸造转子之后添加到成品转子的独闰构件。
日本专利NoJP10009301披露了一种形成具有径向延伸通气槽的转子的方法。所选择的通气槽由轻金属或者金属基复合材料形成。依其所述，该通气槽由与转子平衡材料不同的材料形成并且用于抑制转子的振动。
美国专利No.5,184,663披露了一种具有径向延伸肋条的制动转子，其中每个肋条均具有孔同。具有圆形或正方形截面的单股线贯穿每个肋条的每个孔洞设置。该单股线因此悬挂在转子的制动板之间并且依其所述的用于减轻转子的振动。
例如上述的那些转子通常使用砂芯和模子在本领域技术人员所公知的过程中进行制造。在转子从模子取出并且将砂芯移除之后，在手工步骤中将阻尼器添加到转子。
因此，理想的是，在砂芯中具有至少一个阻尼结构，在此处该砂芯用于形成一种部件。当该部件围绕砂芯铸造之后，该砂芯被移除并且该阻尼结构保留在该部件中。
发明内容
本发明涉及一种设备和方法，用于形成具有阻尼器的部件例如制动转子。形成一种砂芯，在该砂芯内具有至少一个阻尼结构。该砂芯和阻尼器设置在模子中。从该模子和该砂芯铸造部件。将砂芯从该部件移除，同时留下该阻尼结构与该部件相接触。
该阻尼结构可以例如是链条或弹簧。它可以是单件式或多件式构造，并且它可与其自身连接到一起或者保持独立。该阻尼器可由耐热和/或耐腐蚀材料构成。
根据本发明，已经发现能够廉价地、有效地并且有效率地构造具有阻尼结构的阻尼部件例如制动转子。因此例如本领域所公知的添加独立的外部阻尼结构的制造步骤得以避免。
还发现当阻尼结构嵌入在部件内部时，受到损坏的或者破裂的结构从该部件伸出或者影响其它工作部件的风险被降低或得以避免。
附图说明
当根据附图考虑下面的详细描述时本领域技术人员可易于理解本发明的上述以及其它的优点，在附图中：
图1是本发明一个实施例的示意性侧视图；
图2是本发明一个实施例的示意性侧视图；
图3是本发明一个实施例的示意性侧视图；
图4是本发明一个实施例的示意性侧视图；
图5是本发明一个实施例的示意性截面顶视图；
图6是本发明另一个实施例的示意性截面顶视图；
图7是本发明另一个实施例的示意性截面顶视图；和
图8是本发明再一个实施例的示意性截面顶视图。
具体实施方式
应该理解，除非明确的指明为相反的情形，本发明可采用各种可选的定向方式和步骤顺序。还应该理解，在附图中示意的并且在下面的说明中描述的具体装置和过程仅为在所附权利要求中所限定的本发明思想的示例性实施例。因此，公开实施例所涉及的具体尺寸、方向或者其它物理特征不应被理解成是限制性的，除非权利要求明确指明。
现在参考图1，砂芯模子10被示意为具有第一部分12和至少的第二部分14。各个部分12、14可构造成单件形式或者它们可以是多件式构造。在该实施例中，第一部分12位于第二部分14的上方，但是，在不背离本发明范围的前提下，部分12、14能够以任何定向方式定位，包括竖直方式。
部分12或14中的至少一个具有多个几何结构16。几何结构16可以例如是多个重复的峰18和谷20，或者它们可以具有任何期望的设计、形状和/或定向方式。
在部分12、14中的一个或者两个中设置至少一个通道22。优选的是，通道22设置在多个几何结构16之中。虽然优选的是通道22距部分12、14的中心线26以基本恒定的径向距离24设置，围绕几何结构16进行偏离也位于本发明的范围内。
至少一个阻尼结构28位于该至少一个通道22内。可利用自动和/或手动装置将阻尼结构28设置在通道22中。如上所述，优选该通道22距中心线26以恒定的径向距离24定位以便简化阻尼结构28的插入。
两个部分12、14一起限定了内部空腔30，如图2所示。该空腔30还可仅形成在部分12或14的一个中。
可利用自动和/或手动装置组合该第一12和第二14部分。该至少两个部分12、14被固定以便防止部分12、14之间以任何公知的方式产生相对运动。可利用皮带、锁、机械紧固器、重物、连接器、流体驱动机械等将部分12、14固定到一起。
部分12或14中的至少一个具有至少一个与内部空腔30连通的孔32。预定数量的粒状材料，例如模砂34，通过该至少一个孔32定位并且进入内部空腔30。在一个优选实施例中，多个孔32与内部空腔30连通并且模砂34可通过任何数目的孔32以任何顺序或以任何数量进行添加。本领域技术人员可理解用于将模砂34填入孔32中的一种方法是利用压缩空气将其吹入。在不背离本发明范围的前提下，可以使用用于通过孔32填入模砂34并且使其进入内部空腔30中的其它手动和/或自动装置。
模砂34填充具有几何结构16和通道22的内部空腔30。优选的是，模砂34至少局部地封装该阻尼结构28。
在填充模砂34期间或者模砂34已被填充之后的任意时刻，将粘结剂材料36添加到模砂34。该粘结剂36可以例如是环氧树脂。该粘结剂可通过至少一个与内部空腔30相连通的孔洞38填充到内部空腔30中。优选的是，设置在部分12、14的至少一个中的多个孔洞38与内部空腔30相连通。
可利用手动或自动装置以任何顺序、任何速率或者在任何时间将粘结剂36填入孔洞38。粘结剂36与模砂34在内部空腔30中相混合，使得模砂34粘结到一起并且硬化。而且，还可以预定的时间施加热量和/或压力以便激活粘结剂36并且使得模砂34粘结到一起并且硬化。
模砂34和粘结剂36呈现与内部空腔30相互补的形状。一旦模砂34粘结到一起并且硬化，第一12和第二14部分可被移除，从而形成砂芯40。所形成的砂芯40具有阻尼结构28。该阻尼结构28可完全嵌入到砂芯40中或者其任意部分可从砂芯40暴露出来。
然后将砂芯40和阻尼结构28置于如图3所示意的模子42中。模子42可用于任何产品，包括，例如车辆转子。在一个实施例中，模子42具有上部44和下部46部分。虽然术语“上部”和“下部”将用于本描述的其余部分，应该理解在不背离本发明范围的前提下，模子42可处于任何定向包括竖直方式。
然后将模子42关闭。可利用皮带、锁、机械紧固器、重物、连接器、流体驱动机械等将两个部分44、46固定到一起。优选的是，模子42具有由上部44和/或下部46部分所形成的内部空腔48，如图4所示。模子42具有与砂芯40的至少一些部分相互补的形状。
将熔融金属材料50例如铁、钢、铝或者其合金置于模子42的内部空腔48中。该熔融材料50可通过如图4所示的至少一个冒口52流入模子42中。熔融材料50流动遍及内部空腔48。将足量的熔融材料50添加到内部空腔48以便将其填充。
当熔融材料50开始凝固时，其呈现与模子42的内部空腔48以及位于其中的砂芯40相互补的形状。利用该过程可以形成任何形状。在一个实例中，熔融材料50靠近几何结构16和砂芯40凝固以形成本领域技术人员所公知的车辆制动转子的内侧和外侧制动板、帽形部分以及多个制动板支撑件。制动板支撑件例如可以是如在本领域技术人员所公知的转子中通常设置的支柱和翼片，但是其它结构也位于本发明的范围内。
当金属材料50已经充分凝固时，上部44和下部46部分可被移除，以余留出铸造部件。利用上述实例，铸造出车辆制动转子54。
然而砂芯40仍然至少局部地位于铸造部件内。可利用本领域技术人员所公知的任何途径将砂芯40从铸造部件移除，这包括但是并不局限于摇动、钻削、压缩空气和/或使得铸造部件与锤子等物体接触。
当砂芯40已经从该部件移除之后，阻尼结构28保留在该部件中。在制动转子54的实例中，阻尼结构28保留在内侧56和外侧58制动板之间以及多个制动板支撑件60之中，如图5所示。优选的是，阻尼结构28距帽形部分66的中心64以恒定的径向距离62定位。然而阻尼结构28能够以任何定向方式定位，包括任何对称的定向方式。对称的定向方式有助于贯穿整个制动转子54保持均匀的重量和平衡。
在一个优选实施例中，该至少一个阻尼结构28是弹簧。其它阻尼结构28例如链条或者环可以单独使用或者相互结合地使用。如果选择链条，则可以使用任何数目的链环和/或任何尺寸的链环。
当该阻尼结构是弹簧时，该弹簧可具有任意的长度。它可具有任意的形状，包括圆形、扁平形和/或波纹状的设计。该弹簧可由本领域技术人员所公知的具有任意厚度和构造的金属丝构成。该弹簧可以是左旋的或右旋的。
无论所选择的阻尼结构28如何，它可以是单件式或多件式构造。如果阻尼结构28为单件式构造，其具有第一端部68和第二端部70。端部68、70可被连接以形成基本连续的阻尼结构28。端部68、70可以相互缠绕到一起，如仅示意性的在图6中示出的，或者它们可以例如通过弯钩、电焊、粘结剂或者本领域技术人员所公知的任何机械紧固器机械地连接。
如果该阻尼结构28是多件式构造，优选的是利用一些机械装置将各个构件连接到一起。应该指出阻尼结构28无论数目如何并非必须连接到一起以满足本发明的精神。多件式阻尼结构在图7中示意。
优选的是，阻尼结构28由耐热和耐腐蚀材料构成。耐热材料防止或降低在铸造期间和/或车辆制动期间对阻尼结构的损伤，该铸造过程在下面详细描述。耐腐蚀材料防止或降低当阻尼结构暴露于环境条件时对其造成的损伤。
耐热和耐腐蚀材料可以例如是高或低碳钢、铁、铬硅钢、铬钒钢、不锈钢、Inconel、Monel、铍铜合金、磷青铜或钛。该材料可以镀覆本领域技术人员所公知的材料以提高强度以及耐热和耐腐蚀性。本领域技术人员易于理解在不背离本发明范围或精神的前提下可以使用其它材料例如仅作为示例的弹性体。
无论所选择的阻尼结构28如何，优选的是该结构28形成多个用于空气通过的通路72。在阻尼结构28是弹簧的实施例中，弹簧圈74形成允许空气在制动转子54中自由流通的通路。图8示意出通路72，其中阻尼结构28距帽形部分66的中心64以恒定的径向距离62定位66。
其中设置有阻尼结构28的制动转子54安装在车轴上。在制动过程期间产生的噪音或振动从制动板56、58传递到阻尼结构28。阻尼结构28吸收一部分的噪音和振动以实现安静的制动转子54。
阻尼结构28在上述的优选实施例中嵌入在制动板支撑件60以及内侧56和外侧58制动板之中。如果阻尼结构28被损坏或者破裂，则制动板支撑件60和/或制动板56、58将减轻或者防止阻尼结构28对邻近制动转子54的结构产生影响。仅作为示例，这些结构可包括大多数车辆所共有的并且本领域技术人员所公知的制动转子垫片、制动钳、鼓式制动块、鼓盘、悬挂构件、操纵机构和/或动力传动系统构件。
本领域技术人员将易于理解这里所描述的过程可用于任何铸造部件，包括但并不限制于制动鼓和帽式鼓(drum-in-hat)的转子。
根据专利法规的规定，本发明对被认为代表其优选实施例的内容进行描述。但是应该指出，本发明在不背离其精神或范围的前提下能够以不同于所具体示意的和描述的其它形式进行实施。

Claims (19)

1.一种用于制造阻尼盘式制动转子的方法，包括：
形成砂芯(40)，在所述砂芯(40)中具有至少一个阻尼结构(28)，其中所述阻尼结构(28)具有多个空气通路(72)；
将具有所述的至少一个阻尼结构(28)的所述砂芯(40)设置在转子模子(42)中；
从所述转子模子(42)和所述砂芯(40)铸造转子(54)，所述转子(54)具有多个单独的实心制动板支撑件(60)；
将所述砂芯(40)从所述转子(54)移除；以及
留下所述的至少一个阻尼结构(28)位于所述的各个实心制动板支撑件(60)之间，从而所述阻尼结构围绕所述转子基本连续地延伸。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成砂芯(40)之前，所述的至少一个阻尼结构(28)设置在一个砂芯模子(10)中。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述砂芯模子(10)具有第一部分(12)和第二部分(14)，所述第一和第二部分(12、14)形成内部空腔(30)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述内部空腔(30)具有多个位于其中的几何结构(16)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的第一和第二部分(12、14)中的至少一个具有至少一个通道(22)，并且所述至少一个阻尼结构(28)位于所述通道(22)中。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的第一和第二部分(12、14)中的至少一个具有至少一个与所述内部空腔(30)相连通的孔(32)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过所述的至少一个孔(32)设置模砂(34)以填充所述内部空腔(30)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的第一和第二部分(12、14)中的至少一个具有至少一个与所述内部空腔(30)相连通的孔洞(38)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过所述的至少一个孔洞(38)设置粘结剂(36)以便在所述内部空腔(30)中将所述模砂(34)粘结到一起。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述粘结剂(36)和所述模砂(34)形成具有与所述内部空腔(30)的所述几何结构(16)和所述通道(22)相互补的形状的砂芯(40)。
11.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述转子模子(42)中并且围绕所述砂芯(40)设置熔融材料(50)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述熔融材料(50)凝固成与所述砂芯(40)相互补的形状。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述熔融材料(50)靠近所述几何结构(16)和所述砂芯(40)凝固以形成所述多个制动板支撑件(60)。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的至少一个阻尼结构(28)由耐热材料构成。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的至少一个阻尼结构(28)由耐腐蚀材料构成。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阻尼结构(28)为单件式构造。
17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阻尼结构(28)为多件式构造。
18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阻尼结构(28)具有第一端部(68)和第二端部(70)，并且所述第一端部(68)与所述第二端部(70)相连接。
19.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的至少一个阻尼结构(28)在所述砂芯模子(10)中至少局部地被所述模砂(34)所封装。
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