CN101432544A - 自适应轮廓制动装置 - Google Patents

Abstract

一种用于交通工具制动系统的制动转子配备有多个槽，这些槽被加工到通气或实心制动转子的制动片内。槽具有圆形截面，并且限制其深度，使之与转子的磨损极限相对应。槽可以被定向成多种多样的构型，并且优选弯曲的，且分布在转子表面上，以至于不会在内侧制动片和外侧制动片之间横轴位交叠。槽有助于制动衬块的清洁，并提供转子磨损的指示。

Description

自适应轮廓制动装置

发明背景

发明领域

本发明通常涉及制动转子(brake rotor)，且更具体地说，涉及一种制动转子装置(brake rotor arrangement)，其上设有槽，这些槽被设置来改善制动衬块表面(brake pad surface)的清洁，并减少制动器使用期间转子的变形和老化。

相关技术描述

市售交通工具上使用的大多数制动转子装置在转子片(rotor plate)上具有相当光滑且连续的制动表面。一些适用于严格使用条件的制动转子具有设置在相对的转子面之间的通风道，而另一些制动转子具有切入转子面自身内的槽。

市售制动转子的转子面上的槽的当前用途无法解决关于当前交通工具制动系统的许多问题。例如，当交通工具制动时，从制动衬块上磨损的污垢、碎片和微粒都积累在衬块上，包括制动衬块和转子之间的界面区域，从而导致制动性能显著下降。因此，需要一种消除这种杂质积累的不良影响的制动装置。

除了前述内容外，如果不拆卸和检查制动系统，也难以确定光滑转子表面上的转子磨损程度。这样做的代价高，并且通常会导致忽视了必要的维护，直至出现严重的故障。即使是开有槽的制动转子也只能通过失效来提供磨损的容易辨别的可视指示。

另外，还需要减小制动转子的跳动(run out)以及在使用期间因转子反复加热和冷却而引起的厚度变化的影响。这种转子尺寸上的变化会导致出现危险的不均匀性和脉动式制动特性，并且，对转子施加的热的最终不均匀分布将进一步引起转子的扭曲，并加剧不期望的制动状况。

因此，本发明的目的是提供一种用于交通工具制动系统的转子，其有助于盘式制动衬块的自清洁。

本发明的另一个目的是提供一种用于交通工具制动系统的转子，其有助于根据视觉检查来判断转子的磨损，而无需拆卸系统或测量所拆卸转子的厚度。

本发明的又一个目的是提供一种用于交通工具制动系统的转子，其能减小制动转子的跳动以及因使用制动而引起的厚度变化。

本发明的再一个目的是提供一种用于交通工具制动系统的转子，其能消除在使用制动期间出现的不均匀制动特性。

本发明的又一个目的是提供一种用于交通工具制动系统的转子，其能够容易地安装在现有的交通工具制动系统中。

本发明的更进一个目的是提供一种用于交通工具制动系统的转子，其具有视觉吸引力，并且能增强安装有该转子的交通工具的外观。

本发明的另一个目的是提供一种用于设计切入制动转子制动表面的槽的方法。

发明概述

为了实现上述及其它目的，本发明提供了一种制动转子，所述类型的制动转子具有轴向相对的内侧转子面和外侧转子面。根据本发明，所述制动转子配备有切入外侧转子面的至少第一槽和第二槽。在本发明的这个实施方式中的第一槽具有由制动转子的预定使用年限确定的深度特性。

在本发明的具体示例性实施方式中，所述第一槽的尺寸制定成足够大，以实现对其进行目视观察。

在另外一个实施方式中，还设置有切入内侧转子面内的至少第一槽和第二槽。切入内侧转子面的第一槽和第二槽分布在内侧转子面上，以防止与切入外侧转子面的第一槽和第二槽发生横轴位干涉(transaxialinterference)。

在本发明的优选实施方式中，设置有切入内侧转子面和外侧转子面内的相同数目的槽，这些槽等角度地分布在第一转子面和第二转子面上，以防止在切入各自内侧转子面和外侧转子面的槽之间横轴位干涉，用于限定各个转子部分。各个转子部分按角度地限定为响应于使用制动而相互独立地变形。

在其它的实施方式中，切入内侧转子面和外侧转子面的多个槽都具有相同的深度。优选地，每一个这样的切入深度由制动转子的预定使用年限确定。切入内侧转子面和外侧转子面的多个槽中的每一个槽都具有细长的弓形结构，并且还具有径向确定的截面结构。这些槽可另外地设置成影响制动转子的平衡。

通过此处所提供的能够持续清洁制动衬块表面的槽，本发明转子的转子磨损特性在整个转子使用年限期间得以改善。另外，至少一些槽设置成具有切入转子面内的深度，这将提供转子磨损的可视指示，且优选为必须更换转子的指示。在本发明的优选实施方式中，当槽是转子磨损指示器时，槽深度由转子使用年限确定。因此，当槽消失时，提供必须更换转子的可视指示。

除了前述之外，通过减小转子的跳动和厚度变化，改善了本发明转子的转子性能。本发明转子证实了其性能比未开槽制动片(brake plate)的转子退化更少。本发明的槽能够使得制动片部分相互独立地变形，由此更好地适应制动使用。

本发明的特定优点是这些槽容易加工，并且能够借助许多方法添加到现有设计中。槽的样式增强常规光面转子的美观，并且非常值得在高性能交通工具上使用。

根据本发明的另一个装置方面，提供了一种制动转子，该类型的制动转子具有轴向相对的内侧转子面和外侧转子面，所述制动转子具有切入转子面内的第一槽和第二槽。第一槽和第二槽各自具有径向内端点和径向外端点，这些端点界定相对于制动片中心的各个槽的角扫描(angle sweep)，以及相对于径向内侧切向基准(radially inner tangential reference)的攻角，所述径向内侧切向基准与其各个径向内端点相交，每一个所述攻角都大致上处于15°到54°之间的范围内，第一槽和第二槽的各自槽深度小于制动转子的预定最大磨损特性。

在本发明的该另一个装置方面的一个实施方式中，制动转子的预定最大磨损特性由制动转子的预定使用年限决定。此外，第一槽和第二槽各自设置成具有小于3mm的槽宽度。

在一个实施方式中，第一槽的径向内端点和径向外端点都位于制动转子的制动表面上。然而，在另一个实施方式中，第一槽的径向内端点和径向外端点中至少一个位于制动转子的制动表面之外。

根据本发明的方法方面，提供了一种设计用于制动转子制动表面的槽的方法。所提供的方法具有以下步骤：

确定Y轴基准线，所述Y轴基准线从制动转子的中心点径向延伸；

确定X轴基准线，所述X轴基准线从制动转子的中心点径向延伸，并且设置成与Y轴基准线正交；

界定槽在Y轴基准线上的第一端点；

界定切向基准线，所述切向基准线与槽在Y轴基准线上的第一端点相交，并且与Y轴基准线正交；

界定槽的第二端点；

确定端点基准线，所述端点基准线由第一端点和第二端点的相交线界定，并且将在所述端点基准线和切向基准线之间的攻角保持于15°到54°之间；以及

确定槽的深度特性，该深度特性小于制动转子的预定最大磨损特性。

在本发明的方法方面的一个实施方式中，提供的另一个步骤为确定大致上呈圆形的槽的截面轮廓特性。这种圆形轮廓将减少制动转子上出现裂纹的可能性。

在另一个实施方式中，第一端点和第二端点中的至少一个被设置在制动转子的制动表面外。在这样的实施方式中，确定端点基准的所述步骤定义为槽的中心线与制动转子的制动表面的最内侧和最外侧圆周中可选择的一个圆周相交的点。在一些实施方式中，这些端点被设置在制动转子的制动表面外。

在又一个实施方式中，提供的另一步骤为确定槽的截面宽度特性，该截面宽度特性相对于制动转子的制动表面小于或等于3mm。在其它实施方式中，提供的另一步骤为在制动转子的制动表面上沿直径方向彼此相对地设置第一槽和第二槽。此外，在制动转子具有另一个制动表面的实施方式中，根据在此描述的本发明方法能够将槽切入至另一个制动表面上。

附图简述

通过阅读如下的详细描述，结合附图，有助于理解本发明，其中：

图1是根据本发明的配置有槽的制动转子装置的平面简图表示；

图2是图1实施方式的示意性简图表示，进一步显示了制动转子装置的两个制动表面上的槽之间的关系；

图3是图2部分3-3的放大表示；

图4是显示槽之间角度关系的示意性简图表示；

图5是全宽度槽结构的示意性简图表示；

图6a和图6b分别是基本转子槽几何形状的简化图示和截面表示；

图7是条形图形式的图示，说明了在前制动转子的挠曲(deflection)/变形测试中的跳动测量；

图8是条形图形式的图示，说明了在后制动转子的挠曲/变形测试中的跳动测量；

图9a和图9b分别是由内侧制动片和外侧制动片的挠曲/变形测试所产生的跳动测量数据的表格表示；

图10是条形图形式的图示，说明了在前制动转子的挠曲/变形测试中的厚度变化测量；

图11是条形图形式的图示，说明了在后制动转子的挠曲/变形测试中的厚度变化测量；

图12是在挠曲/变形测试期间所获取的厚度变化数据的表格表示；

图13是条形图形式的图示，说明了在前制动转子的挠曲/变形测试期间获取的制动片到制动片的平行度数据；

图14是条形图形式的图示，说明了在后制动转子的挠曲/变形测试期间获取的制动片到制动片的平行度数据；

图15是在制动转子的挠曲/变形测试期间获取的制动片到制动片的平行度数值数据的表格表示；

图16是条形图形式的图示，说明了在前制动转子的挠曲/变形测试期间获取的内侧制动表面到内侧安装表面的平行度数据；

图17是条形图形式的图示，说明了在后制动转子的挠曲/变形测试期间获取的内侧制动表面到内侧安装表面的平行度数据；

图18是在后制动转子的挠曲/变形测试期间获取的内侧制动表面到内侧安装表面的平行度数据的表格表示；

图19是条形图形式的图示，说明了噪声评估测试的结果；

图20a和图20b分别是未达到制动片边缘就终止的制动表面槽以及穿过制动片边缘的制动表面槽的简化表示；

图21是说明槽制动片到制动片(slot-brake-plate-to-brake-plate)的方位的示意性简图表示；

图22是本发明理想化执行方式的槽设计特性的表格表示；以及

图23a、图23b和图23c是各个槽设计的示意性简图表示。

详述

图1是根据本发明设置有槽的制动转子装置10的平面简图表示。如这张图所示，制动转子装置10具有常规的轮毂区域12，穿过轮毂区域12开设有用于安装交通工具轴(未显示)的孔14。轮毂区域12在其周边与转子片16相连接，转子片16在其上开有槽18。

每个槽18都具有圆形截面，且半径大约为5mm。在本发明的实施中，槽深度限制为转子制动片的最大磨损量(通常为1mm)。槽围绕着转子片16的转子面呈均匀角度间隔开。槽的数量取决于所需要的摩擦材料重磨量以及所选择的加工方法。

图2是图1制动转子装置10的示意性简图表示，进一步显示了制动转子装置两个制动面上的槽之间的关系。如前所述，槽18和在相对的转子面上的槽18a(用虚线表示)等角度地间隔开。然而，在本发明的优选实施方式中，槽18和槽18a相互偏置足够远，以至于在相对的转子面上的槽没有交叠。

图3是图2部分3-3的放大表示。如所示，每个槽都具有圆形截面。在本发明的一些实施方式中，可借助CNC机器的一组坐标(未显示)将槽磨制到转子面内。还可以通过控制工具的速度和工件的转动在车床上将槽切入制动片。可选择地，可以将槽浇铸至转子片。

图4是显示了制动转子装置10的槽之间角度关系的示意性简图表示。在这个实施方式中，各槽的总的角扫描大约在10°到30°之间。在本发明的这个具体示例性实施方式中，所示的每个槽都延伸遍及大约10°弧的角距离。如所示，在本发明的这个具体示例性实施方式中，槽18和槽18a之间的角距离大约为9°。因此，在制动转子装置10的相对转子面上的槽之间没有横轴位交叠。

图5是具有根据本发明设置的全宽度槽54的制动转子装置50的示意性简图表示。如图中所示，槽54可延伸出制动片(如所示)。在本发明的另一些实施方式中，槽延伸未达到转子面边缘的周边(如图1和图2的实施方式所示)。

下面的信息及数据将构建本发明的理想执行方式。这些数据基于发明人所进行的测试，且如在此所描述的，开发和测试了多种设计迭代。所提供的这些设计迭代支持在此提出的结论。

根据本发明的一个方面，本发明的自适应轮廓制动(Adaptive ProfileBrake)(APB)是一种在制动转子上开槽的方法，其将使得该制动转子的性能显著优于没有开槽的制动转子。根据这个方法的方面，将一个或多个槽切入制动转子的制动表面。槽可被设置成终止于制动片表面，或者超出制动片表面。对槽基本几何形状的如下描述有助于理解其具体特性。

图6a和图6b分别是基本转子槽几何形状的简化图示和截面表示。如这些图所示，代表两种视图。图6a的视图是在每个转子制动片上的槽几何形状的二维表示。图6b的视图是截面表示，指示槽宽度和与制动片表面相距的槽深度。应当理解，不应把这些槽的表示看作是对可能的槽设计范围的限定，根据此处的教导，本领域技术人员能够构造这些可能的槽设计。

再次参见图6a，描述了弯曲和直线槽轮廓。在图6a中所示的两种视图说明了槽几何形状的基本要素，并且以与整个下面的描述保持一致的方式确定了这些基本要素。如下是图6a的特征要素：

X轴：这条基准线表示水平方向，但它只是穿过制动片中心的笔直的虚构线；

Y轴：这条基准线表示图中的垂直方向，并定义为垂直于X轴，并且相交于制动片中心；

制动片中心：这个点被定义为在二维视图中的制动片外径和内径的中心，以及在三维视图中转子的轴线；

槽端点：这些点被定义为槽终止的点。因为在本发明的实施中，利用工具(未显示)将槽切入转子内，所以端点被设置在槽自身的中心线上，并且位于槽终点处切削工具的中心处，而不是位于槽的物理极限位置。应当指出，最内部的槽端点应靠在Y轴上。

槽扫描角度：这表示从一个槽端点到另一个槽端点的角位移；

槽端点直径：这些是槽端点所驻留的直径。尽管在图1中这些直径所示为同心的，但本发明的实施不要求同心。

槽中心线：这是从一个槽端点拉伸到另一个槽端点的虚构的基准线。虽然根据所期望的槽形状，典型的中心线可为直线或曲线，但为了适合设计，这条虚构的中心线应当总是为直线；

基准线：这相当于一条虚构线，其垂直于Y轴，且平行于X轴，并且穿过最内部的槽端点；

攻角：这对应于槽中心线和基准线之间的角度；以及

槽深度：这是槽切入转子制动片的深度。这个深度是最大值，并且其确定与槽的截面结构无关。

关于已知的未开槽制动转子设计及其性能，确定了本发明的如下特征和特性。

本发明的转子制动系统的第一个显著优势在于，其有助于制动衬块的自清洁。通常，制动片表面上的槽具有当转子转动时将接触和刮擦制动衬块的边缘。随着槽的每一次经过，这种刮擦动作具有清洁制动衬块的作用。因为转子旋转是基本的制动系统功能，所以当系统运行并且运用制动时，清洁动作一直进行。

此外，本发明的转子制动系统有助于磨损的目测，而无需拆卸系统。在所有的转子设计中，存在着制动片厚度的临界磨损标准。通常，此临界磨损为每个制动片1mm(对于总的制动片到制动片的厚度为2mm)。虽然各种深度的槽都能起作用，但是当转子完全磨损时，具有深度等于或小于临界磨损深度的槽将从转子表面上消失。因为槽是制动片上相当显著的特征，所以由目测可以很明显地看出(无需移开单个部件)，槽已经消失，且因此这时转子已经磨损到其功能性寿命的终点。

本发明的转子制动系统的又一个优点是，转子能够容易地安装在现有制动系统上。如此处所述，本发明的转子制动系统包括在转子制动片上的一个或多个槽。由于槽不会对制动片添加材料，且根据本发明的原理，这些槽也不要求转子任意其它部分的结构变化以便运行，所以容易将本发明的转子制动系统的开槽转子提供给现有的制动系统。此外，由于本发明的执行方式改善了转子的性能，所以本发明的转子制动系统的增强性能不会对转子与现有制动系统或其部件的兼容性产生负面影响。

应指出，本发明的转子制动系统的转子具有视觉吸引力，并且可用来增强其所安装的交通工具的外观。根据交叉开孔转子(cross-drilled rotor)关于其视觉吸引力的成功，以及已经进行的关于制造厂商的概念及展示交通工具的已知市场研究，开槽制动转子能增强交通工具的视觉效果，且是独特的、有趣的以及令人满意的。

本发明的转子制动系统的另一个优点和显著特征是，制动转子将减小跳动和伴随使用的厚度变化。此处，由发明人在此对本发明的转子制动系统进行的测试显示出在各种槽设计的跳动和厚度变化性能上的巨大差异。由于挠曲/变形测试提供在使用期间转子变形的最佳指示，所以如此处所报告的，进行这种测试来确定开槽和未开槽转子的性能。下文详细描述的所有图示包括在每个条形图上的条状标记，指示在测试中的零件的预测试情况。这提供了对转子性能更为全面的观察。

图7是条形图形式的图示，说明了在前制动转子的挠曲/变形测试中的跳动测量。图中所示的数据比较了在挠曲/变形测试中各种前转子的跳动性能。图8是条形图形式的图示，说明了在后制动转子的挠曲/变形测试中的跳动测量，利用了相同的挠曲/变形测试。

图7中，在每列末端处所包括的条形图是指测试前的跳动等级。对于未开槽转子，这个条位于每列的底部，指示在测试期间转子出现了比其开始时更多的跳动。对于记为“C”(也就是，“APBv2”)的开槽转子，柱形通常小于那些未开槽转子的柱形，表示这两种开槽转子在测试期间出现较少的跳动。在一些测量位置，条形出现在列的顶部，这表示这两种开槽转子在测试之后的跳动确实小于它们测试之前的跳动。这个特征是本发明APB的核心，因为当转子制动片适当地开槽时，其将适应于在转子使用寿命期间内的磨损状况，而不是简单地变形。

还应当指出，测试了另外两个槽设计“E”和“F”(分别记为APBv4和APBv5)，并且这些转子都显示出更为糟糕的跳动特征。这表示在槽的设计中存在着明确具体的特征，其能够控制或消除制动片自适应性的益处。

参见图8，观察到与图7中大体上相同的趋势。然而，应指出，APBv2(“C”)设计几乎没有显示出在跳动上的巨大变化，而产品(“D”)设计则有很大程度的变化。还应当指出，APBv4(“E”)和APBv5(“F”)设计大部分是与APBv2(“C”)和产品(“D”)进行比较。同时，虽然在一些实例中也可见到未开槽转子的性能与开槽转子设计的性能非常接近，但是后转子经历较轻的工作循环，因此很少指示真实的性能增量。然而，即使包括这些警告，当与未开槽转子相比较时，适当开槽的转子在性能上还是有显著且巨大的提高。

图9a和图9b分别是由内侧和外侧制动片的挠曲/变形测试所产生的跳动测量数据的表格表示。这些图中所代表的数值数据对应于图7、图8中所示的条形图。

跳动不是转子变形特征的唯一量度。转子厚度变化也同样关键，并且必须检测。图10是条形图形式的图示，说明了在前制动转子的挠曲/变形测试中的厚度变化测量。图11是条形图形式的图示，说明了在后制动转子的挠曲/变形测试中的厚度变化测量；以及图12是在挠曲/变形测试期间所获取厚度变化数据的表格表示。图10、图11和图12表示在上面所提及的挠曲/变形测试期间的厚度变化测量结果。

图10中最为突出的是所有未开槽例子的厚度变化在挠曲/变形测试期间增加，而开槽转子显示出在相同的测试后大大减少了厚度变化或甚至是厚度变化上的减少。同样着重指出，每一个开槽转子的性能并不相同，这表明需要正确的槽设计来实现最大的益处。这些槽的设计将在下面提出。

图11说明了后转子的相同测试，且在很大程度上显示出开槽转子的相同趋势的性能提升。多个不一致的数据部分，例如APBv5(“F”)设计表示在一个测量位置处更大的厚度变化，但是根据在其它地方(以及甚至是在这张图的相同图形上的其它位置处)此转子的性能，这个读数是由于外部因素，而非槽设计自身。跳动性能最好的两种设计APBv2(“C”)和产品(“D”)同样在此处表现最佳。因此，得出的结论是，具有理想的槽结构的转子将比未开槽转子性能更好。

图12以表格形式提供了对应于图10和图11中的条形图的数值数据。正如这些数据所示，设计将大大改善在正常使用期间在每个制动转子上出现的跳动和厚度变化的开槽转子是可能的。这些数据还表示，根据具体的槽结构，可能具有各种性能，且由于这个缘故，基于此处所测试的槽设计，要求理想的执行方式，并且将在此文的结论处提出。

本发明的转子制动系统的另一个有利特征是，开槽转子在正常使用期间将减少不均匀制动特性。不均匀制动特性描述为针对制动系统的影响转子性能的特性，不像厚度变化和跳动，虽然都影响系统的性能，但它们是转子变形的实际量度。

用来测量不均匀制动特性影响的一种特征是内侧制动表面平行度对外侧制动表面平行度的测量。这一测量反映每个制动片相互平行的程度。这直接影响转子相对制动衬块自身的方位。应当指出，这个平行度是关键的，并且应当受控于每个制动转子。下面的图将详述同样来自挠曲/变形测试的这些平行度结果。

图13是条形图形式的图示，说明了在前制动转子的挠曲/变形测试期间所获取的制动片到制动片的平行度数据。此图的图形表示所测试的四种槽的设计(C、D、E和F)，其中三种(C、D和F)的性能要优于未开槽转子。所有这三个开槽转子或出现更少的不平行度增量，或从测试开始到结束其不平行度确实在下降(这种情况在未开槽转子中还未见到)。APBv4(“E”)转子的糟糕性能证实了正确的槽设计能控制制动片之间的平行度。

图14是条形图形式的图示，说明了在后制动转子的挠曲/变形测试期间所获取的制动片到制动片的平行度数据。这个图着重强调了开槽转子的性能提高。两种未开槽转子显示出从测试开始到结束期间其平行度增量上的极大增加。开槽转子APBv2(“C”)和产品(“D”)也显示出在制动片平行度上的极大变化，但是在整个测试的过程中，对于这两种槽的设计，平行度确实显著减少。根据APBv4(“E”)和APBv5(“F”)设计再一次证实了不正确的槽设计能消除可能得到的性能优势。

图15是在制动转子的挠曲/变形测试期间所获取的制动片到制动片的平行度数值数据的表格表示。图中的数据是对应于图13和图14中图形表示的数值数据，并且支持这些图表中所观测到的趋势。

用于测量转子对制动系统的影响的另一个特征是内侧制动表面平行度对内侧安装表面平行度。这决定了制动片相对于转子安装面的方位，并由此确定了与制动系统本身的接触面。

图16是条形图形式的图示，说明了在前制动转子的挠曲/变形测试期间所获取的内侧制动表面到内侧安装表面的平行度数据。该图说明了基于挠曲/变形测试的前转子的内侧制动表面与内侧安装表面的平行度。这个图清楚地显示了未开槽零件之间的显著差异，但在测试期间所有情况下都出现了不平行度的正向增长，并且对于一种转子(E)，其不平行度一直严重。

对于开槽转子，再一次明显的是，不正确设计的开槽转子可表现出的性能甚至要差于未开槽转子。然而，另外明显的，正确设计的转子的性能将大大优于未开槽转子。更具体地说，可见到APBv2(“C”)和产品(“D”)转子从测试开始到结束期间或不平行度增长最小，或不平行度消失。这清楚地表明，转子实际上适应了其在正常使用期间所经历的变形。

图17是条形图形式的图示，说明了在后制动转子的挠曲/变形测试期间所获取的内侧制动表面到内侧安装表面的平行度数据。该图说明了在挠曲/变形测试期间的后制动转子的制动片到安装表面的平行度。在这个图中显示，虽然未开槽转子之间再次存在差异，但是它们仍然表示出随着测试的进行而不平行度增加的特性。

在图17中，当与图16相比较时，显示出开槽设计之间的巨大差异，但是也可见到利用正确设计的槽，此处所公开的本发明显著地减少平行度数值。应当指出，虽然所有经测试的转子都处于可接受的性能范围内，但是将平行度降低到APBv2(“C”)设计所显示的等级将使转子经历较重的工作循环，并且使转子在其整个使用寿命期间运行更好。

图18是在后制动转子的挠曲/变形测试期间所获取的内侧制动表面到内侧安装表面的平行度数据的表格表示。该图所示数值数据来自于图16和图17的图表。

在系统等级上测量的转子性能的又一个特征是噪声和/或振动。利用实验室测试难以捕获这种量度，并且即使在实验室中发现了问题，几乎也不可能对应于“真实的世界”，即对应于交通工具性能。由于这些困难，所以为了实现本发明的不产生振动或噪声的理想执行方式，进行了交通工具测试。

图19是条形图形式的图示，说明了噪声评估测试的结果。该图表示了1000英里交通工具测试的结果，所进行的测试评估了关于振动和噪声的不同槽的设计。根据这个图可知，能够针对变形设计出运行很好的槽，但从实际交通工具的振动和/或噪声观点看其运行很糟。相反地，对于变形来，说运行很差的一些转子能够在噪声和振动方面做得很好。产品的设计说明了在变形性能和交通工具性能两者之间可能要实现兼顾，并且要考虑到在本发明的理想化执行方式中这种兼顾是有效的。

尽管本发明的特征是切入制动转子的制动表面的一个或多个槽，但是从上文可知，对于在具体特征内设计的槽存在不同的性能优势。下面将建立可确保开槽转子的最佳性能的标准，而同时允许可能的其它结构，且根据具体的应用，其它结构甚至可能是理想的。理想化执行方式还允许可存在具体到某种应用的其它约束，这种应用可能会对槽的设计施加其它限制，并且进一步理解到，这种附加的约束太多以至于无法在此处列举。

图20a和图20b分别是未达到制动片边缘就终止的制动表面槽的简化表示，以及穿过制动片边缘的制动表面槽的简化表示。图21是说明槽制动片到制动片的方位的示意性简化图示。图1a、图1b、图20a、图20b和图21描述了槽的基本特征，根据本发明，需要这些基本特征来定义理想化的执行方式。基于所测试的设计和上文提供的结果，如下面所描述的，与上面概述的权利要求相一致的槽设计的理想化执行方式概述于图22中。

图22是本发明理想化执行方式的槽设计特性的表格表示。槽设计的关键特征中最重要的是攻角。必须指出，如果不能确实地观察到如图1a所界定的已定义的槽“中心线”，那么在弯曲部分和槽端点上的稍微变化都可能决定性地改变攻角。

如图22的表格数据所表示的，并不认为槽的弯曲和形状对制动转子的性能有着显著的影响。然而，槽深度应当保持等于或小于预定的最大转子磨损。槽宽度应当等于或小于3mm，而攻角应当在15°到54°之间的范围内。通过确保槽的底部呈圆形来减少制动转子裂纹的可能性，大体上如图6b所示。槽端点，如图6a所界定的，可处于或不处于制动转子的表面。最后，本发明的实施要求在制动转子的开槽表面上具有至少两个槽。

应当指出，转子特性和所有性能的关键在于控制转子开槽的灵敏度。如果转子表现出变形、振动或噪声的倾向，那么开槽可有助于控制这种行为，但是转子也可能显示在一定程度上的这些特性，即增加槽并不能获得期望的结果。而且，还存在着必须或期望偏离图22所概述的理想执行方式的应用。根据本文的教导，本领域技术人员能够识别这些应用，并且确定本发明原理的应用能够获得可接受结果的把握。

图23a、图23b和图23c是各个槽设计的示意性简化图示。这些图表示槽设计的实例。然而，这些实例并不构成穷举指南，因为它们不是用来显示包含在本发明范围内的每一种可能结构。

图23a说明了其中槽是直线的一种槽的设计。另外，所示的两个制动表面的槽相互间隔。槽端点都位于预定的圆周上，如上文结合图1a所描述的。

图23b说明在制动表面上的弯曲槽。所示的这些槽整体地保持于制动表面内。另一方面，图23c的槽延伸出制动表面的周边界限。

尽管根据具体实施方式和应用描述了本发明，但本领域技术人员可依据文中教导产生其它的实施方式，而不会超出范围或偏离此处所描述和声明的本发明的精神。因此，应当理解，在此公开内容中所提供的附图和描述有助于理解本发明，而不应理解为对其范围的限制。

Claims (20)

1.一种制动转子，其具有轴向相对的内侧转子面和外侧转子面，所述制动转子包括切入所述外侧转子面的至少第一槽和第二槽，所述第一槽具有关于所述制动转子的预定使用年限确定的深度特性。

2.根据权利要求1所述的制动转子，其中所述第一槽的尺寸制定成使得能够对其进行目视检查。

3.根据权利要求1所述的制动转子，其中还设置有切入所述内侧转子面的至少第一槽和第二槽，切入所述内侧转子面的第一槽和第二槽分布在所述内侧转子面上，以防止与切入所述外侧转子面的第一槽和第二槽横轴位干涉。

4.根据权利要求1所述的制动转子，其中设置有切入所述内侧转子面和所述外侧转子面的相同数目的多个槽，且所述槽等角度地分布在第一转子面和第二转子面上，以防止在切入各自内侧转子面和外侧转子面的所述槽之间横轴位干涉，用以界定各个转子部分。

5.根据权利要求4所述的制动转子，其中所述各个转子部分按角度地限定成响应于使用制动而相互独立地变形。

6.根据权利要求4所述的制动转子，其中切入所述内侧转子面和所述外侧转子面的所述多个槽全都具有相同的深度，所述深度关于所述制动转子的预定使用年限确定。

7.根据权利要求4所述的制动转子，其中切入所述内侧转子面和所述外侧转子面的所述多个槽中的每一个槽都具有细长的弓形结构。

8.根据权利要求4所述的制动转子，其中切入所述内侧转子面和所述外侧转子面的所述多个槽中的每一个槽都具有径向确定的截面结构。

9.根据权利要求4所述的制动转子，其中切入所述内侧转子面和所述外侧转子面的所述多个槽中的每一个槽的深度都被确定为影响所述制动转子的平衡。

10.一种制动转子，其具有轴向相对的内侧转子面和外侧转子面，所述制动转子包括切入所述转子面中的至少一个转子面的第一槽和第二槽，所述第一槽和第二槽各自具有径向内端点和径向外端点，这些端点界定相对于制动片中心的各个槽角扫描，以及相对于径向内侧切向基准的攻角，所述径向内侧切向基准与其各个径向内端点相交，每一个攻角都大致上处于15°到54°之间的范围内，所述第一槽和第二槽的各自槽深度小于所述制动转子的预定最大磨损特性。

11.根据权利要求10所述的制动转子，其中所述制动转子的预定最大磨损特性关于所述制动转子的预定使用年限确定。

12.根据权利要求10所述的制动转子，其中所述第一槽和第二槽各自的槽宽度都小于3mm。

13.根据权利要求10所述的制动转子，其中所述第一槽的径向内端点和径向外端点都位于所述制动转子的制动表面上。

14.根据权利要求10所述的制动转子，其中所述第一槽的径向内端点和径向外端点中的至少一个位于所述制动转子的制动表面之外。

15.一种设计用于制动转子制动表面的槽的方法，所述方法包括以下步骤：

确定Y轴基准线，所述Y轴基准线从所述制动转子的中心点径向延伸；

确定X轴基准线，所述X轴基准线从所述制动转子的中心点径向延伸，并且设置成与所述Y轴基准线正交；

界定所述槽在所述Y轴基准线上的第一端点；

界定切向基准线，所述切向基准线与所述槽在所述Y轴基准线上的所述第一端点相交，并且与所述Y轴基准线正交；

界定所述槽的第二端点；

确定端点基准线，所述端点基准线由所述第一端点和第二端点的相交线界定，并且将所述端点基准线和所述切向基准线之间的攻角保持于15°到54°之间的范围内；以及

确定所述槽的深度特性，该深度特性小于所述制动转子的预定最大磨损特性。

16.根据权利要求15所述的方法，其中还提供的步骤为确定所述槽的截面轮廓，其大致上呈圆形。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一端点和第二端点中的至少一个被设置在所述制动转子的制动表面外，并且确定端点基准线的所述步骤由所述槽的中心线与所述制动转子的制动表面的最内侧和最外侧圆周中可选择的一个圆周相交的点界定。

18.根据权利要求15所述的方法，其中还提供的步骤为确定所述槽的截面宽度特性，其相对于所述制动转子的制动表面小于或等于3mm。

19.根据权利要求15所述的方法，其中提供的另一个步骤为在所述制动转子的制动表面上沿直径方向彼此相对地设置第一槽和第二槽。

20.根据权利要求15所述的方法，其中所述制动转子具有另一个制动表面，且提供的另一个步骤为设计用于所述制动转子的另一个制动表面的槽。

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