CN100476230C - 制动盘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于盘式制动器的制动盘(1)，盘式制动器在轮毂或其它中心部分上具有一个或更多滑动或不滑动的盘，制动盘(1)具有外圆周(4)和内圆周(5)，内圆周(5)上具有许多交替的齿(2)和间隙(3)。采取一个或更多措施以减小形成裂缝的危险，所述措施之一是在每个齿(2)处和/或每个齿(2)附近布置材料厚度减小的区域(9，10，13，14)，所述材料厚度减小的区域可以是具有轴向或径向长度的孔口(9，13，14)，其它措施包括以合适方式设计齿(2)和间隙(3)和形成在不同部分具有不同性质的制动盘。

Description

制动盘

技术领域

本发明涉及一种用于盘式制动器中的制动盘，盘式制动器在轮毂、与轮毂相连的中心部分或任何相似部分上具有一个或更多滑动或不滑动的盘，本发明涉及在内圆周上具有齿等等的类型的制动盘。

发明背景

对于具有一个或更多滑动盘的盘式制动器来说，盘通常被接纳在与相关轮子一道旋转的轮毂或其它中心部分上，为了简化说明，术语“中心部分”在广义上使用且被解释为包含接纳(多个)制动盘的任何部分，包括轮毂。中心部分通常在外圆周上具有花键、齿等等用于与制动盘内圆周上的齿、花键等等合作，以那种方式，盘旋转地固定到中心部分但可以在中心部分上沿轴向方向移动。在同样的中心部分上，可以沿轴向方向固定地接纳一个或更多盘，或可以沿轴向方向可移动地接纳一个或更多盘。齿、花键等等的接触面可以是直的或弧形的。

如同在本说明书中使用的那样，措辞“径向的”、“轴向的”和类似措辞是相对于制动盘而言，因而，“轴向的”是制动盘的旋转轴线的方向。这里使用的“切向方向”指的是制动盘旋转的方向，因而，“切向方向”垂直于“径向方向”以及垂直于“轴向方向”。

在盘式制动器中，一个或更多制动衬片和一个或更多制动盘在制动活动过程中彼此压靠，接纳盘的中心部分的旋转和相关轮子的旋转互相关联，因而，制动盘旋转的制动将转换成相关轮子的制动。

在制动过程中，中心部分和盘之间的连接部遭受由巨大的制动力、由热量等等引起的机械变形。

由于制动盘吸收来自车辆的动能，所以制动盘在制动过程中显著变热，盘的变热导致热膨胀。然而，由于不均匀的变热，盘可能具有不同的热膨胀。内部部分，即最靠近中心部分的部分，可能比主要部分即制动盘的其余部分的变热程度小得多。盘内部部分的较低的变热通常是由于与中心部分的齿连接，其防止该区域被制动衬片有效地挤压、扫过和变热，不均匀的变热导致切向张力和可能在制动盘中形成裂缝。

盘的具有齿的内部部分对由盘的不均匀变热引起的强制切向张力提供了不均匀阻力，这引起强制张力的不均匀分布以致恰好在间隙的径向外侧的材料将受到全部切向张力的大部分。

在制动时，巨大的弯曲应力出现在齿根处。如果当制动盘受到上述不均匀的温度分布时施加制动以产生大的制动转矩，则弯曲应力可能将额外的张力加到在间隙附近且位于间隙径向外侧的材料，该材料已经由于盘的主要部分中的材料的热膨胀而严重变形，和额外的张力可能造成非常高的材料总张力。

发明内容

本发明的一个目标是在尽可能大的程度上避免由不均匀的伸长特性引起的制动盘裂缝。关于制动盘的主要问题是它在制动过程中将不均匀地变热，盘的不均匀伸长特性使不均匀变热的效果加重，该不均匀伸长特性在很大程度上是由于齿的存在，为了避免裂缝，要在尽可能大的程度上减小上述消极影响。

减小裂缝形成危险的一种选择是在相邻的齿之间具有相对宽的间隙。

另一个选择是减小每个齿和/或齿附近区域中的材料厚度。作为选择，材料厚度减小的区域中的至少一些可以由每个齿中的和/或齿附近区域中的孔代替，孔可以具有轴向或径向延伸部分，任何方向的孔和厚度减小的其它区域能以许多不同方式结合。通过这些措施，相对于齿中强制张力的阻力和齿径向外侧的材料将减少，并帮助将强制张力更均匀地分布在齿外侧的材料和齿之间的间隙外侧的材料之间。材料厚度在盘的旋转轴线的方向上确定。此外，将材料厚度确定为净厚度，即，从总外部尺寸减去孔尺寸。

另外的选择是优选齿根和相邻齿之间的间隙的底部的形式。如果在齿的根部处的半径相对大和间隙的底部具有笔直的或几乎笔直的部分，则在制动盘中获得更均匀的张力分布。实际上，例如由于制造过程，间隙的底部可能通常具有小的弯曲，通过关于间隙底部的笔直部分的尺寸合适地设计过渡部的半径，能减小形成裂缝的危险。

又一种选择是形成具有变化性质的制动盘以增加耐张力的能力，可以将齿的区域中的材料处理成比盘的其余部分中的材料经受更高的张力。由于铸铁提供良好的导热性，所以制动盘通常由铸铁制成。处于其具有片状石墨的最普通形式中的铸铁是易碎材料，具有弱的经受强制张力的能力，通过使用特定的合金元素和得到良好控制的铸造过程，能将铸铁改变成使得其石墨颗粒呈球的形式或呈蠕虫状形式，其中石墨颗粒呈球的形式的铸铁称为球墨铸铁或延性铁，石墨颗粒呈蠕虫状形式的铸铁称为致密石墨铸铁。实际上，对铸造或锻造的冷却进行控制，这与材料的选择一起产生了制动盘不同部分的不同性质的所需效果。

当阅读下面对当前优选实施例的详细说明时，本发明另外的目标和优点对于本领域技术人员将是显而易见的。

附图说明

将在下面通过例子和参考附图进一步说明本发明，在图中：

图1是本发明的制动盘的侧视图；

图2是在图1的盘的内圆周处获得的零件图；和

图3是本发明的制动盘的备选实施例。

具体实施方式

图1的制动盘1具有许多由间隙3分开的齿2，制动盘1是圆形的，具有外圆周4和内圆周5，齿2布置在制动盘1的内圆周5上。制动盘1将被接纳在轮毂或盘式制动器的其它中心部分(未示出)上，制动盘1的齿2将与中心部分上的齿、花键等等合作，盘1被接纳在沿旋转方向固定的中心部分上且被接纳成沿轴向方向固定或可移动。本领域技术人员明白，齿2和间隙3的数量针对不同的制动盘1可以改变，齿2和间隙3的形式、方位和尺寸也可以在不同的盘1之间和在一个盘1中改变，例如，若干组的齿2可以由若干间隙分开，所述间隙大于在一个相同制动盘中的所述组的齿之间的间隙。

制动衬片11等等将在制动活动中与制动盘协作，如本领域中众所周知的。本领域技术人员明白，盘式制动器的其它部分的设计可以改变，鉴于此，这里将不对盘式制动器本身进行详尽的说明。

齿2表示为具有笔直的齿面6，然而，本发明不局限于笔直的齿面6，齿面具有任何弧形形式是合适的。在图2中，示出了齿宽度s和齿节距p。在本说明书中，把弧形形式的齿的齿宽度s作为节距圆处的弦宽度，当然也在节距圆处获得弧形形式的齿的节距p。节距圆是一个假想圆，其半径等于在盘齿的顶部处和在盘齿之间的间隙的底部处的假想圆的半径的平均值。节距p和齿宽度s的尺寸规定了间隙3沿切向方向的尺寸。为了减小形成裂缝的危险，节距p应该明显大于齿宽度s，如果满足下面的函数：p＞1.6s，优选地p＞2s和最优选地p＞2.5s，就实现了这一点。这将减小间隙3的径向外侧的材料受到全部强制切向张力的极大部分的效果。

一个齿2在每个齿根的过渡部8渡过到间隙3中，过渡部8具有半径为R的弧形形式。过渡部8之间的间隙3的底部形成笔直部分7，为了具有过渡部8和笔直部分7的设计的积极效果，笔直部分7应该短于1.5R，优选地短于1.0R和最优选地短于0.6R。即使底部表示为具有笔直部分7，但如上面指出的，底部可以稍微弯曲。

如图2中所示，孔口或孔9可以形成在齿2中、恰好在齿2径向外侧的区域中和/或齿2与制动盘1主要部分之间的过渡区域中，如果在齿2中的、恰好在齿2径向外侧的或在它们之间的过渡区域中的区域10中减小材料厚度而不形成通孔，也可实现同样的效果。当用于本说明书中时，措辞“材料厚度减小的区域”和相似措辞通常既指没有通孔的区域10又指有孔口或孔9的区域。

在图3中示出了关于孔口或孔另外的备选方案。所示的孔具有径向延伸部分，孔13可以是从外圆周4一直前进穿过一个齿2并在面向内的侧面形成孔口15的通孔，其它的孔14是从制动盘1相应的齿2沿径向方向前进的盲孔，所述盲孔在面向内的侧面具有孔口15。在一些实施例中，孔13、14在尚未达到面向内的侧面处终止，在该情况下将具有完整的齿的内表面，如附图标记16所示。在不提高形成裂缝的危险的情况下，能在一个单个的制动盘1中具有不同长度的孔口13、14。与孔13、14的长度和它们是否在外或内圆周4、5之前终止无关，它们应该总是遍布盘齿间隙3的底部7的半径处的假想圆12。孔13、14可以具有圆形的、椭圆形的、正方形的或任何多边形的横截面，径向孔口13、14布置在齿2中且永远不处于制动盘1的间隙3中。

甚至材料厚度沿轴向方向的小的减少也是有益的，本领域技术人员明白，材料厚度减小的区域的确切形式可以与区域是孔9、13、14还是区域10没有通孔无关地改变。与使用孔9、13、14还是使用厚度减小的区域10还是联合使用孔9、13、14和厚度减小的区域10无关，强制张力被更均匀地分布。通常在盘1的铸造或锻造时产生厚度减小区域10或孔9、13、14，但当然也可以将它们单独地机械加工出来，孔9、13、14或厚度减小的区域10优选部分地位于盘齿间隙3的底部7的半径处的假想圆12上。

通过在不同部分使制动盘1的材料具有不同性质，增加了耐变形的能力，从而减小了形成裂缝的危险。对于由铸铁制成的制动盘1来说，可以在齿2的区域中使石墨变成球形或蠕虫状形状，而盘1的主要部分的石墨具有片状形状，可以通过使用合适的材料成分，如充分测试的镁的比例，和通过在铸造过程中用受控冷却，来实现这种效果。

制动盘1处的材料的厚度减小或不同性质应该是这样的数量和以这样一种方式设计和安置，以便满足关于膨胀的所需优点。同时，齿2关于弯曲和接触压力的强度不应该受到太消极的影响。

通过采取上述措施中的一个或多个强有力地减小了形成裂缝的危险，本领域技术人员明白，能以任何联合的方式使用上述措施。

Claims (13)

1.一种用作盘式制动器中的轴向固定或滑动的盘(1)的铸铁制动盘(1)，该制动盘(1)具有外圆周(4)、内圆周(5)和沿着内圆周(5)的若干交替的齿(2)和间隙(3)，其特征在于所述制动盘(1)具有减小由制动盘(1)的不均匀伸长特性引起形成裂缝的结构；

与恰好在齿间隙(3)的径向外侧的材料厚度相比，所述盘(1)在每个齿(2)处具有材料厚度减小的区域(9，10，13，14)；材料厚度减小的区域(9，10，13，14)遍布间隙(3)的底部(7)的半径处的假想圆(12)。

2.如权利要求1所述的制动盘(1)，其特征在于所述材料厚度减小的区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)在轴向或径向延伸。

3.如权利要求2所述的制动盘(1)，其特征在于每个径向的孔(13，14)穿过齿(2)。

4.如权利要求2或3所述的制动盘，其特征在于一个或多个所述径向的孔(13)是从齿(2)的面向内的侧面到制动盘(1)的外圆周(4)的通孔。

5.如权利要求2或3所述的制动盘，其特征在于一个或多个所述径向的孔(14)是盲孔，所述盲孔在距离制动盘(1)的内和/或外圆周(4，5)一个距离处终止。

6.如权利要求1所述的制动盘(1)，其特征在于在盘(1)的铸造或锻造过程中形成所述厚度减小的区域。

7.如权利要求1所述的制动盘(1)，其特征在于在单独的机械操作中形成所述厚度减小的区域。

8.如权利要求1所述的制动盘(1)，其特征在于所述齿(2)的面对间隙的齿廓面(6)是笔直的或具有弧形的形式。

9.如权利要求1所述的制动盘(1)，其特征在于内圆周(5)的节距p和齿宽度s之间的关系是p＞1.6s。

10.如权利要求1所述的制动盘(1)，其特征在于每个间隙(3)的底部由关于相邻齿(2)的弧形形式的两个过渡部(8)和该两个过渡部(8)之间的笔直的部分(7)形成。

11.如权利要求10所述的制动盘(1)，其特征在于每个过渡部(8)具有半径R，并且每个笔直的部分(7)的长度短于1.5R。

12.如权利要求1所述的制动盘(1)，其特征在于所述制动盘(1)的齿(2)的区域由具有球形或蠕虫状形状的石墨的铸铁制成，而制动盘(1)的主要部分的石墨具有片状形状。

13.如权利要求1所述的制动盘(1)，其特征在于通过制动盘(1)的铸造过程中的受控冷却产生所述铸铁的石墨的形式。

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