CN101391296A - 轻量制动转子和带有复合材料的部件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及轻量制动转子和带有复合材料的部件。本发明的一个实施例包括方法，方法包括：将第一插入件和第二插入件放置在铸造模具内，且其中第一插入件和第二插入件包括多个在其间延伸的连接柱，使得第一插入件和第二插入件以分开的关系处于模具中，第一插入件和第二插入件的每个包括第一材料；将熔融的第二材料铸造到铸造模具内，使得第二材料在第一插入件和第二插入件之间流动，且将第二材料固化以提供带有第一插入件和第二插入件的包括铸件上体部分的产品，且使得第二材料机械地锁定或冶金地结合到第一材料，且使得第一插入件和第二插入件的一个或两个提供用于产品的工作表面。

Description

轻量制动转子和带有复合材料的部件
技术领域
本披露一般地涉及的领域包括将不同的材料结合的方法和以此方法制成的产品。
背景技术
包括车轮的例如但不限制于汽车、卡车、客车、飞机等的交通工具典型地包括制动系统，这样的制动系统通常包括鼓式或盘式制动转子。
发明内容
本发明的一个实施例包括方法，方法包括：将第一插入件和第二插入件放置在铸造模具内，且其中第一插入件和第二插入件包括多个在其间延伸的连接柱，使得第一插入件和第二插入件以分开的关系处于模具内，第一插入件和第二插入件的每个包括第一材料；将熔融的第二材料铸造到铸造模具内，使得第二材料在第一插入件和第二插入件之间流动，且将第二材料固化以提供产品，产品包括带有第一插入件和第二插入件的铸件上体部分且使得第二材料机械地锁定或冶金上结合到第一材料，且使得第一插入件和第二插入件的一个或两个提供用于产品的工作表面。
本发明的另一个典型的实施例将从在下文中提供的详细描述中变得显见。应理解的是详细描述和特定的例子虽然披露了本发明的典型的实施例，但它们意图于仅图示的目的，且不意图于限制本发明的范围。
附图说明
本发明的典型的实施例将从详细描述和附图中变得更完全地被理解，其中：
图1图示了根据本发明的一个实施例的在方法中使用的制动轮；
图2图示了根据本发明的一个实施例的包括制动轮和包括了毂的铸件上体部分的通风盘式制动转子；
图3图示了根据本发明的一个实施例的用于制造制动转子的带有梯形形状的突出的插入件；
图4图示了根据本发明的一个实施例的包括制动轮和包括了毂的铸件上体部分的非通风盘式制动转子；
图5图示了根据本发明的一个实施例的在方法中使用的用于毂转子的制动轮；
图6图示了根据本发明的一个实施例的包括制动轮和包括了毂的铸件上体部分的毂转子；
图7图示了根据本发明的一个实施例的使用在制造盘式制动转子中的型芯插入件的截面；
图8图示了根据本发明的一个实施例的包括环形盘和从环形盘延伸的柱的制动轮的部分上方的铸造型芯截面的截面俯视图，且其中柱接收在形成在铸造型芯内的狭槽内；
图9图示了根据本发明的一个实施例的制造盘式制动转子的方法；
图10图示了根据本发明的一个实施例的制动转子制造方法，在方法中将第一环形盘插入件放置在铸造模具内；
图11图示了根据本发明的一个实施例的使用在方法中的铸造型芯，该制造型芯包括多个形成在其内的通道；
图12图示了根据本发明的一个实施例的将图10的铸造型芯放置在铸造模具内的方法；
图13图示了根据本发明的一个实施例的包括使用在方法中的定位特征的环形盘插入件；
图14图示了根据本发明的一个实施例的关闭铸造模具且将熔融材料浇铸到模具内的方法；
图15图示了根据本发明的一个实施例的垂直铸造方法，该垂直铸造方法包括将带有定位特征的第一和第二环形盘插入件分别放置第一和第二模半体内，且将熔融材料浇铸到铸造模具内；
图16是根据本发明的一个实施例的使用的环形盘插入件的截面侧视图，环形盘插入件包括多个可以具有梯形、L形或T形形状的突出；
图17A是根据本发明的一个实施例的透视图，其中将制动转子的带有直叶片的部分断开；
图17B是根据本发明的另一个实施例的透视图，其中将制动转子的带有柱型叶片的部分断开；
图17C是根据本发明的另一个实施例的透视图，其中将制动转子的带有直的切向叶片的部分断开；
图17D是根据本发明的另一个实施例的透视图，其中将制动转子的带有弯曲的切向叶片的部分断开；
图18是根据本发明的一个实施例的环形插入件的截面侧视图，该环形插入件包括从插入件冲压出的向下延伸的腿且该环形插入件使用在方法中；
图19图示了使用在本发明的一个实施例中的环形插入件的截面侧视图，该环形插入件包括从插入件冲压出的片，片包括向下延伸的腿部分和脚。
具体实施方式
如下的对实施例(多个实施例)的描述在本质上仅是典型的且不意图于限制本发明、本发明的应用或使用。
现在参考图1，本发明的一个实施例包括提供了制动轮10，制动轮10可以包括第一插入件12和第二插入件14，第一插入件12和第二插入件14通过多个在它们之间延伸的柱16相互之间维持分开的关系。在一个实施例中，第一插入件12、第二插入件14和它们之间延伸的柱16由单一的第一材料铸造且是连续的铸件。制动轮10可以通过铸造、焊接或其他类似的方法制造。
制动轮10可以用于制成在图2中示出的盘式制动转子18。盘式制动转子18包括铸件上体20，铸件上体20包括毂部分22和在第一插入件12和第二插入件14之间延伸的第二部分24。铸件上体20的第二部分24可以覆盖了插入件环形内表面和插入件12、14的外周圆周表面。在第一插入件12和第二插入件14之间延伸的多个叶片26或翅片可以在它们之间限定多个通风口28或通道，以提供在图2中示出的通风制动转子。叶片26可以是直的形状的叶片，弯曲的叶片，柱型的叶片或本领域一般技术人员已知的任何其他类型的叶片。在一个实施例中，制动轮10的柱16的每个可以由相关的叶片26围绕，使得铸件上体20机械地锁定到制动轮10或在柱16处冶金地结合到制动轮10。
制动轮10可以由第一材料制成，例如由铸铁制成，以在第一插入件12的外面上提供第一制动表面34，且在第二插入件14的外表面上提供第二制动表面36。铸件上体20可以由第二材料制成，该第二材料具有与第一材料不同的密度和熔点。在本发明的一个实施例中，第二材料可以包括铝或铝合金。在一个实施例中，除包括第一材料的两个环形制动表面34、36之外，转子的所有暴露的表面包括第二材料。此布置防止了除暴露的制动表面34、36以外的第一材料的腐蚀。然而，在暴露的制动表面34、36上的任何腐蚀可以通过制动垫片靠着制动表面34、36摩擦来去除。
再次参考图1，在一个实施例中，柱16和/或第一插入件12的内表面30和/或第二插入件14的内表面32可以被处理，例如通过施加石墨涂层来处理，使得内表面30、32和/或柱16通过熔融的第二材料湿润且在铸件上体部分和插入件12、14或柱16之间形成冶金结合。
现在转到图3，在一个实施例中，第一插入件12(或第二插入件14)包括多个梯形的突出16′，这些突出16′从第一插入件12的内表面30(或第二插入件14的内表面32)延伸，且其中第二材料在铸造过程期间在突出处机械地锁定到第一材料。第一插入件12的外表面34(或第二插入件14的外表面36)的至少一个提供了第一制动表面。在图16、图18和图19中图示了带有突出16′的环形盘插入件的再另外的实施例。
现在参考图4，替代地，铸件上体20的第二部分24可以完全地填充了第一插入件12和第二插入件14之间的空间，以提供实心的非通风盘式制动转子18。
现在参考图5，在本发明的另一个实施例中，制动轮10可以构造且布置为形成圆柱形内壁14，内壁14带有从外表面36延伸的突出16′。在一个实施例中，突出16′可以具有梯形、T形、L形、矩形等形状。用于突出16′的设计的一些例子在图16中示出。圆柱形壁的内面32提供了制动表面。
现在参考图6，图5的制动轮10可以用于提供铸件上体20，该铸件上体20限定了毂部分22和第二部分24，以完全地覆盖制动轮10上的所有突出16′，以提供鼓式制动转子18。
现在参考图7，铸造型芯42可以用于制成在图2中示出的通风盘式制动转子。铸造型芯42可以是永久性金属型芯。在一个实施例中，型芯42可以分为许多块，每块可以在第一插入件12和第二插入件14之间从与制动轮10的外部直径相关的位置向制动轮10的中心滑动。型芯42的每个部分44可以包括形成在其内的至少一个狭槽46，狭槽46具有打开的端48以接收在第一插入件12和第二插入件14之间延伸的柱16。
图8是制动轮10的截面俯视图，制动轮10包括第一插入件12和多个从第一插入件向上延伸的柱16，和覆盖了第一插入件12的型芯42的部分44。在铸造操作期间，将以第二材料填充形成在型芯42的每个部分44内的狭槽46，以形成在第一插入件12和第二插入件14之间延伸的叶片26。叶片26可以捕获柱16或突出16′，且叶片26机械地锁定到柱16或突出16′，或柱16或突出16′可以被处理，使得用于形成叶片26的第二材料冶金地结合到柱16或突出16′。型芯42可以然后被移除，以在叶片26之间留下通风口28或通道。
现在参考图9，本发明的一个实施例包括放置制动轮10和在铸造模具49的第一部分50或铸造模具的第二部分52的至少一个内包括型芯42，其中第二部分52包括突出54，突出54构造且布置为延伸到铸造模具49的第一部分50内，以限定制动转子的毂22。铸造模具49可以是永久性金属模具。用于制动轮的材料可以是第一材料，例如铸铁，且熔融的第二材料56可以通过充填线58浇铸到铸造模具内。熔融的第二材料56可以是例如铝的第二材料，该第二材料比第一材料的熔点更低且更轻。铸造模具49可以包括通风口60和本领域一般技术人员已知的其他特征。
图10至图14图示了制成制动转子的另一个实施例。第一插入件12可以是带有梯形突出16′的分开的环形盘12，如在图16中示出，且第一插入件12放置在铸造模具的第一部分50内。然后，铸造型芯42可以放置在第一插入件12上方(如在图12中示出)。如在图11中示出，型芯42可以是单个的完整块，它包括形成在其内的且构造且布置为在铸造过程期间产生叶片26的多个通道46。图13图示了本发明的一个实施例，其中第一插入件12或第二插入件14可以包括在制动表面34、36上带有定位特征106的环形盘部分59。如在图14中示出，在一个实施例中，铸造模具49的第一部分50和第二部分52的每个可以包括与插入件上的定位特征106一起工作的定位特征64，以将插入件在模具内保持到位以用于铸造。例如，多个凹陷64形成在其内以接收定位特征106，使得第一插入件12和第二插入件14的每个可以保持在设计的位置。在另一个实施例中，铸造模具49的第二部分52可以包括磁体104以保持第二插入件14，且然后被放置在第一部分50上方以关闭模具49，且熔融的第二材料56可以然后通过充填线58浇铸入，以形成具有铸件上体20的制动转子，铸件上体20包括毂部分22和在第一插入件12和第二插入件14之间延伸的第二部分24(未示出)。第一插入件12和第二插入件14上的定位特征106可以随后被机加工去掉。定位特征106也可以构造为安放在特别地设计的模具的肩部上且可以通过模具半体夹在其上。为制成非通风盘式制动转子，不使用型芯42。
现在参考图15，在另一个实施例中，第一插入件12和第二插入件14的每个可以保持在垂直位置上。熔融的材料56可以浇铸到铸造模具49内，以提供包括铸件上体部分20的转子，该铸件上体部分20包括毂部分22和在第一插入件12和第二插入件14之间延伸的第二部分24，例如在图4中示出。
图16图示了第一插入件12(或第二插入件14)的一个实施例，其中包括多个从第一插入件12的内表面30向外延伸的突出16′。第一插入件12可以包括外部第一制动表面34。突出16′可以构造且布置为使得当第二材料铸造到铸造模具内时提供了机械锁定。突出16′可以具有多种形状中的任何形状。例如，突出16′可以是梯形、L形、T形形状的，或可以具有提供了肩部或表面的任何形状，第二材料可靠该表面捕获且因此防止第一插入件12(或第二插入件14)从铸件上体20的第二部分24拉离。
图17A是根据本发明的一个实施例的透视图，其中将制动转子的部分断开，制动转子包括直的叶片26，单独的柱16捕获在其内。图17B是根据本发明的具有柱型设计的另一个实施例的透视图，其中制动转子的部分断开。图17C是根据本发明的另一个实施例的透视图，其中制动转子的部分断开，包括切向的直的铝叶片26，使得叶片形状的铸铁柱16捕获在铝叶片26内。图17D是根据本发明的另一个实施例的透视图，其中制动转子的部分断开，包括切向的弯曲的铝叶片26，使得单独的铸铁柱16捕获在叶片26内。
图18图示了本发明的包括插入件14的另一个实施例，插入件14包括多个突出16′，突出16′可以通过从插入件冲压出向下延伸的腿部分68而形成，插入件例如是不锈钢或其他适合于冲压的材料制成。
如在图19中示出，突出16′内可以包括第一弯曲70和第二弯曲72，以限定腿部分68和脚部分72，脚部分可以大体上平行于插入件14的主体部分76。在一个实施例中，突出16′可以在不使用的位置处从插入件14的主体部分76冲压出。
本发明的多种实施例可以包括如在传统的制动转子设计中的任何设计特征，例如转子表面上的交叉的钻孔或其他机加工的特征，以及转子表面的涂层或热处理等。多种表面处理可以在第一插入件12、第二插入件14和突出16′或柱16上进行，以改进制动器和/或转子性能。
根据本发明的多种示例的实施例，可以通过第一材料和第二材料的界面表面的相互之间的移动实现摩擦阻尼。
本发明的一个实施例包括可以具有摩擦阻尼装置的产品。在实施例中，插入件12、14的各内面30、32或柱16的至少一个的至少部分可以涂敷以材料以产生摩擦阻尼。涂层可以包括纤维或微粒，它们当暴露于例如在铸造中的熔融材料的温度时抵抗流动。
本发明的实施例的以上描述在本质上仅是典型的，且因此其变化不视作偏离本发明的精神和范围。

Claims (18)

1.一种方法，包括：
将第一插入件和第二插入件放置在铸造模具内，使得第一插入件和第二插入件以分开的关系处于模具中，第一插入件和第二插入件的每个包括第一材料；
将熔融的第二材料铸造到铸造模具内，使得第二材料在第一插入件和第二插入件之间流动，且将第二材料固化以提供带有第一插入件和第二插入件的包括铸件上体部分的产品，铸件上体部分包括第二材料且使得第二材料机械地锁定或冶金地结合到第一材料且使得第一插入件和第二插入件的一个或两个提供用于产品的工作表面。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在第一插入件和第二插入件之间延伸的且将第一插入件和第二插入件永久地连接的多个柱，且其中第二材料围绕了每个柱，且其中第二材料在柱处机械地锁定到第一材料，且其中在插入件之间延伸的且连接了插入件的柱可以具有圆形棒、矩形条或弯曲的翅片的形状，且其中第一插入件和第二插入件和多个柱是单个的连续工件。
3.根据权利要求1所述的方法，其中第一插入件和第二插入件的每个包括多个从其内面延伸的突出，且其中第二材料在突出处机械地锁定到第一材料，且其中突出是梯形、T形、L形或矩形形状的，且其中第一插入件或第二插入件和突出是单个的连续工件。
4.根据权利要求1所述的方法，其中如果这样设计，则第二材料具有比第一材料更低的熔点和更低的密度，且其中第一材料的例子是铸铁、钢和陶瓷复合物，且第二材料的例子是铝合金和铸钢。
5.根据权利要求1所述的方法，其中第一插入件包括第一环形制动盘，且其中第二插入件包括第二环形制动盘，且其中第二材料包括毂和在第一插入件和第二插入件之间延伸的铸件上体部分，且其中制动转子是盘式制动转子，且其中第一制动表面通过第一插入件的外表面提供，且进一步包括由第二插入件的外表面提供的第二制动表面，且其中制动转子是实心的或通风的。
6.根据权利要求2所述的方法，进一步包括提供包括多个型芯部分的分部分的环形铸造型芯，型芯具有形成在其内的狭槽，每个狭槽带有打开的端部，从而在铸造前将型芯部分放置在第一插入件和第二插入件之间，且其中相关的柱通过打开的端部接收在狭缝内，且在固化后，去除型芯以在铸造型芯内的狭缝所在处提供在第一插入件和第二插入件之间延伸的叶片，且提供了叶片之间的通风通道，且其中永久性模具和永久性型芯可以用于铸造第二材料。
7.一种方法，包括：
将至少第一插入件放置在铸造模具内使得第一插入件，第一插入件包括多个从其第一表面延伸的突出，且第一插入件包括第二表面，第二表面提供了工作表面，第一插入件包括第一材料；
将熔融的第二材料铸造到铸造模具内，使得第二材料提供了包括第二材料的铸件上体部分，且使得第二材料机械地锁定到多个突出且将第二材料固化以提供产品。
8.根据权利要求7所述的方法，其中产品是鼓式制动转子且其中第一插入件包括带有从其外表面延伸的突出的圆柱形壁，且其中制动表面通过圆柱形壁的内壁提供。
9.根据权利要求7所述的方法，进一步包括处理第一插入件的内表面，包括涂敷石墨涂层使得内表面被熔融的第二材料湿润，且在两个材料之间形成冶金结合。
10.根据权利要求7所述的方法，进一步包括在第一插入件的内表面上提供涂层以提供摩擦阻尼，且涂层包括当暴露于熔融的第二材料的温度时抵抗流动的纤维或微粒。
11.根据权利要求7所述的方法，进一步包括在第一插入件的工作表面上提供定位特征，其中将第一插入件放置在铸造模具内包括在铸造期间使用定位特征将插入件在模具内保持到位。
12.一种产品，包括：
将第一插入件和第二插入件放置在铸造模具内，使得第一插入件和第二插入件以分开的关系处于模具中，第一插入件和第二插入件的每个包括第一材料；
将熔融的第二材料铸造到铸造模具内，使得第二材料在第一插入件和第二插入件之间流动，且将第二材料固化以提供带有第一插入件和第二插入件的包括铸件上体部分的产品，铸件上体部分包括第二材料且使得第二材料机械地锁定或冶金地结合到第一材料且使得第一插入件和第二插入件的一个或两个提供用于产品的工作表面。
13.根据权利要求12所述的产品，进一步包括在第一插入件和第二插入件之间延伸的且将第一插入件和第二插入件永久地连接的多个柱，且其中第二材料围绕了每个柱，且其中第二材料在柱处机械地锁定到第一材料，且其中在插入件之间且连接了插入件的柱可以具有圆形棒、矩形条或弯曲的翅片的形状，且其中第一插入件和第二插入件和多个柱是单个的连续工件。
14.根据权利要求12所述的产品，其中第一插入件和第二插入件的每个包括多个从其内面延伸的突出，且其中第二材料在突出处机械地锁定到第一材料，且其中突出的至少一个是梯形、T形、L形或矩形形状的，且其中第一插入件或第二插入件和突出是单个的连续工件。
15.根据权利要求12所述的产品，其中第一插入件包括第一环形制动盘，且其中第二插入件包括第二环形制动盘，且其中制动转子是盘式制动转子，且其中第一制动表面通过第一插入件的外表面提供，且进一步包括由第二插入件的外表面提供的第二制动表面，且其中制动转子是实心的或通风的。
16.一种产品，包括：
将至少第一插入件放置在铸造模具内使得第一插入件，第一插入件包括多个从其第一表面延伸的突出，且第一插入件包括第二表面，第二表面提供了工作表面，第一插入件包括第一材料；
将熔融的第二材料铸造到铸造模具内，使得第二材料提供了包括第二材料的铸件上体部分，且使得第二材料机械地锁定到多个突出且将第二材料固化以提供产品。
17.根据权利要求16所述的产品，其中产品是鼓式制动转子，其中第一插入件包括圆柱形内壁，内壁包括内表面和外表面，且其中突出从圆柱形壁的外表面延伸，且其中制动表面通过圆柱形壁的内表面提供。
18.根据权利要求16所述的产品，进一步包括在第一插入件的内表面上提供涂层以提供摩擦阻尼，涂层包括当暴露于熔融的第二材料的温度时抵抗流动的纤维或微粒。
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