CN102472341B - 设计为铸件的制动盘 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种设计为铸件的、特别是内部通风的制动盘，该制动盘具有：带有内齿圈(7)的摩擦环(1)；和与摩擦环材料分离的并且通过啮合在内齿圈(7)中的外齿圈(9)防扭转地保持的轴颈(2)，用于和轮毂连接，其中为了实现摩擦环(1)相对于轴颈(2)的径向的相对运动而在齿(8)之间设置浇铸的滑动件(6)，该制动盘这样设计，即每个滑动件(6)设计为U形，滑动件的相对设置的支腿(15)布置在相应的齿(8)的彼此面对的径向和轴向取向的侧面之间，其中连接支腿(15)的连接片(16)径向地延伸。

Description

设计为铸件的制动盘
技术领域
本发明涉及一种设计为铸件的制动盘。
背景技术
这种应用在轿车和商用车中的制动盘通常由灰口铸铁一体设计而成，其中实现了制动盘的摩擦环与轴颈的材料分离，从而使摩擦环可以相对于轴颈进行相对的径向运动，由此避免了这种例如通过摩擦环的取决于热量的径向膨胀而能出现的并产生热断裂的压力。
已知了一种在没有使摩擦环和轴颈分离的滑动件的情况下制造的制动盘，其中通常首先浇铸轴颈，并且其和摩擦环的连接区域带有所谓的铸型涂料，从而使随后浇铸的摩擦环和轴颈不形成金属连接。
尽管这实现了不同的材料配对，然而这种制动盘的制造相对昂贵并且例如这种说明的制动盘因此基本上是不能以批量生产的形式进行制造。
例如由EP 1 972 823A1或DE 98 43 399A1公开了这种制动盘。
在DE 102 27 529A1中公开了另一种也称为浇铸制动盘的制动盘。其中提出将滑动件设计为套管，通过其可以使在内部和轴颈的在横截面中圆形的辊颈固定并且在其上轴向可移动地导向的外套管和摩擦环固定连接，其中滑动件、即两个套管在将轴颈和摩擦环一体制造时通过铸造浇铸在一起。
当然在此由于取决于摩擦环的厚度或构成的冷却通道的对应宽度相对较强地限制了辊颈的直径和进而对在摩擦时产生的力矩的接受情况。为了在摩擦环和轴颈之间形成足够稳定的连接，在此需要相应大量的连接元件、即辊颈和套管，其根据本发明形成齿圈。
符合常理的是，该情况可以仅仅具有相应的高制造成本和材料投入，这与持续提出的、对于制造成本最小化的要求相背离。
在DE 195 05 112A1中示出并说明了一种制动盘，其并不在内部通风，而是具有紧凑的摩擦环，其通过滑动件和轴颈材料分离，其连续地由回形的板条构成。然而该结构并不适用于内部通风的制动盘，因此在其功能方面受到限制。
发明内容
本发明的目的在于，这样改进这种类型的制动盘，即其制造更简单并且成本更低廉，提高了其使用寿命并且使其重量最小化。
该目的通过一种制动盘来实现，该制动盘具有：带有内齿圈的摩擦环；和与所述摩擦环材料分离的并且通过啮合在所述内齿圈中的外齿圈防扭转地保持的轴颈，用于和轮毂连接，其中为了实现所述摩擦环相对于所述轴颈的径向的相对运动而在齿之间设置浇铸的滑动件，其特征在于，每个滑动件设计为U形，所述滑动件的相对设置的支腿布置在相应的所述齿的彼此面对的径向和轴向取向的侧面之间，其中连接所述支腿的连接片径向地延伸。
根据本发明的一个实施方式，所述滑动件设计为板材成型部件。
根据本发明的一个实施方式，制动盘是一种内部通风的制动盘。
这种制动盘的特征首先是其制造非常简单。因此例如由板条形成的、优选地由具有比摩擦环和轴颈的铸料的熔点高的不锈钢制成的滑动件可以插入铸模中，也就是说在此插入用于摩擦环的空气通道的铸芯中。
在随后浇铸制动盘时，两个外侧的元件一起浇铸在制动盘中，其中在相应的设计中可以对摩擦环和轴颈进行一体浇铸。
在随后的切削处理中，如至今已经需要的那样，实现轴颈在径向方向上的扭转，直至封闭的滑动件露出来。
由此形成了轴颈的外齿圈和摩擦环的内齿圈，它们因此在材料上不再彼此连接。通过旋转处理因此形成了两个分离的、能径向彼此运动的部件。
通过滑动件的相应的造型，实现了轴颈和摩擦环在轴向方向上有效的形状配合，由此例如能在滑动件中设置径向延伸的卷边，该卷边允许摩擦环面对轴颈径向运动1-2mm，但是大体上排除了轴向运动，即其仅仅位于＜0.1mm的范围中。
根据本发明的一个实施方式，滑动件设计为形成有外层和内层的双层的形式。
根据本发明的一个实施方式，分别相对设置的所述支腿的所述外层和所述内层具有彼此一致的形状配合件以用于防止轴向移动，其中所述内层和所述外层能径向相对彼此运动。
根据本发明的一个实施方式，相应的所述支腿的所述内层和所述外层能受限地径向相对彼此运动。
根据本发明的一个实施方式，相应的所述支腿的所述外层作为单独的板材部件摩擦连接地和/或形状配合地和所述内层连接。
根据本发明的一个实施方式，所述滑动件在单层和双层的结构的情况下由矩形的板条构成。
根据本发明的一个实施方式，当所述板条变形成U形之前在形成的所述连接片的区域中形成楔形的槽。
根据本发明的一个实施方式，所述滑动件在单层设计中在一侧形状配合地保持在所述齿中任一个上。
本发明的另一个设计提出，滑动件设计为双层，其中两个彼此设置的层中的一个形状配合地保持在摩擦环上并且另一层形状配合地保持在轴颈上。在此也这样选择配置，即摩擦环可以无阻碍地径向运动，其中然后两个层的彼此设置的平面反向地移动。
在单层设计的滑动件中有意义的是一侧的涂层，利用该涂层防止了滑动件和对应的铸件连接。
根据本发明的一个实施方式，所述滑动件在单层设计中在相对形状配合部分的接触面上设有分隔涂层。
根据本发明的一个实施方式，所述滑动件在具有所述内层和所述外层的双层设计中形状配合地和分别相邻的所述齿连接。
根据本发明的一个实施方式，相应的所述滑动件包围所述内齿圈的对应的齿。
每个滑动件在平面图中设计为U形，并且在三侧上包围内齿圈的齿，其中连接平行取向的支腿的连接片嵌入轴颈中并径向延伸。
为了使摩擦环在任何情况下、也就是说当元件在浇铸中可能变形时可以径向膨胀，U形的滑动件的支腿在径向方向上彼此成角度地布置，从而在中心轴线的方向上实现变细或相反地增宽。优选地，支腿彼此倾斜的角度在10-30°的范围中。
根据本发明的一个实施方式，所述滑动件在内部通风的制动盘中伸入直到冷却通道的入口区域中。
在变形前滑动件作为板条存在，在其上在随后变形的情况下形成连接片的区域中形成了相应于凹口的楔形槽，其楔角相应于滑动件的两个支腿相互延伸所形成的角度。由于例如通过定尺寸剪切带状材料可以由矩形的带状物构成所使用的毛坯，由此实现了材料投入的优化。
根据本发明的一个实施方式，所述内齿圈、所述外齿圈以及所述滑动件在内侧齐平地延伸。
此外与根据现有技术使滑动件弯曲、承载压力和/或拉力的情况相反，滑动件仅仅接受或传递取决于制动力矩的压力。
附图说明
以下根据附图说明本发明的一个实施例。
图中示出：
图1-3分别在不同的示图中示出了作为最后加工前的毛坯的制动盘，该制动盘设计为铸件，
图4在透视图中示出了加工好的制动盘，
图5在正视图中示出了制动盘的放大截面图，
图6同样图解地示出了局部纵向截断的制动盘，
图7在正视截面图中示出了制动盘的放大的局部截面图，
图8在透视图中示出了具有部分断裂区域的制动盘，
图9在两个不同的视图中示出了制动盘的细节，
图10在透视图中示出了滑动件的变形前的毛坯，
图11和12在不同的变形部段中示出了变形后的毛坯，
图13在透视图中示出了滑动件的另一个实施例，
图14在侧视截面图中示出了根据图13的滑动件，
图15在俯视截面图中示出了根据图13的滑动件的局部截面图。
具体实施方式
在图1至8中示出了设计为铸件的、内部通风的制动盘。
该制动盘具有摩擦环1，摩擦环带有两个平行并彼此间隔开布置的摩擦体3，摩擦体通过连接片5在构成冷却通道4的情况下彼此连接。
轴颈2材料分离并且防扭转地保持在摩擦环1上，轴颈可以和未示出的轮毂例如通过螺栓连接。
摩擦环1与轴颈2的材料分离实现了在径向方向上彼此的相对运动，为此设置浇铸的滑动件6，其由熔点高于摩擦环1和轴颈2的材料制成。此外滑动件6可以由金属的、但也可以由非金属的材料、例如陶瓷制成。
摩擦环1具有内齿圈7，其具有在外齿圈9中和轴颈2的齿10啮合的齿8，其中滑动件6布置在齿8，10的彼此面对的径向侧面之间。
在图1至3中示出了已经浇铸的、但仍未最后加工的制动盘，其中轴颈2具有同心的、径向向内指向连接的轴环18，该轴环通过连接板19和另外在每个中心平面内镜面对称设计的摩擦环1连接。
为了制造制动盘，将以相同的角距布置的、例如设计为双层的板材成型部件的滑动件6分别部分地嵌入用于制动盘的对应的空气通道4的铸芯中。在随后浇铸制动盘时，两个外侧的滑动件一起浇铸在制动盘中。因此可以将摩擦环1和轴颈2一体地设计。
在图4至8中示出了加工好的制动盘，其中在图1-3中示出的毛坯的轴环18和连接板19被完全切削地去除，从而形成了在图4-8中示出的构造，在该构造中齿8，10在内侧和滑动件6齐平地闭合。
这种滑动件6也在图9中详细示出。
其中可以识别出，滑动件如提到的那样设计为具有外层11和内层12的双层U形板材成型部件，这些层尽可能平坦地相对设置并且分别构成平行取向的支腿15，其通过同样是双层的连接片16彼此连接。
在图9中示出了作为毛坯的滑动件6，如其插入铸模中那样。可以识别出的是，在此其具有将支腿的外层和内层11，12彼此连接的弯边17，弯边在完成浇铸后的处理中同样被切削地去除，从而在功能上使外层和内层11，12能够径向地彼此反向移动。
为了相对于摩擦环1确保轴颈2的轴向安全，两个内层12具有向外卷起的凸起13，其啮合在外层11的径向指向的卷边14中，并且因此构成了径向的导向部，其中通过卷边14形成的制模在齿10的方向上形成了和轴颈2的形状配合，而凸起13的冲压形成了和内齿圈7的齿8的这种形状配合。
如特别在图6中非常明显示出的，连接片16和支腿15一样将内齿圈7的齿8和外齿圈9的相邻的齿10分离开，从而在轴颈2和摩擦环1之间没有材料上的连接。
在图10中示出了作为部分处理的毛坯的滑动件6，其由板条制成，其中已经压制了凸起13和卷边14。
在随后的变形中形成滑动件6的双层连接片16的区域内形成有楔形的槽20。
在图11和12中分别示出了用于制造滑动件6的其他生产步骤，其中在图11中，根据图10的板条被折叠，从而得出双层的U形。
在图12中可以识别出需要插入铸模中的滑动件，其相应于槽20这样尽量变形，即根据彼此之间大约为10-30°的角度得出支腿15的倾斜位置。
图13-15示出了滑动件6的另一个实施例，其中仅仅两个支腿15设计为双层的。
示出的滑动件符合例如插入铸模中的状态。制动舌21形成在外层11上用于对其进行固定，制动舌摩擦配合地和/或形状配合地啮合在设置在内层12的与连接片16相对设置的自由端面上的适合的凹进处中。
在浇铸制动盘以后进行的切削的最后加工中，制动舌21如已经对弯边17说明的那样被去除。
为了更简单地变形成支腿15的倾斜位置，槽20通至凹口22中。
根据图13的滑动件6、但也在根据图12的变体中，在径向方向上仅仅局部地插入卷边14中，并且在此大于内层12的附上的凸起13更确切地说大约1-2mm。因此限制了摩擦环相对于轴颈的径向相对运动。这可以特别明显地在图14中识别出。
在轴向方向上相反，并不期望这种相对运动，从而使内层12的凸起13基本上正好附在卷边14中，优选地具有的间隙＜0.1mm。在图15中可以识别出在轴向范围内的形状配合的啮合。
参考标号表
1   摩擦环
2   轴颈
3   摩擦体
4   空气通道
5   连接片
6   滑动件
7   内齿圈
8   齿
9   外齿圈
10  齿
11  外层
12  内层
13  凸起
14  卷边
15  支腿
16  连接片
17  弯边
18  轴环
19  连接板
20  槽
21  制动舌
22  凹口

Claims (21)

1.一种设计为铸件的制动盘，所述制动盘具有：带有内齿圈(7)的摩擦环(1)；和与所述摩擦环材料分离的并且通过啮合在所述内齿圈(7)中的外齿圈(9)防扭转地保持的轴颈(2)，用于和轮毂连接，其中为了实现所述摩擦环(1)相对于所述轴颈(2)的径向的相对运动而在齿(8)之间设置浇铸的滑动件(6)，其特征在于，每个滑动件(6)设计为U形，所述滑动件的相对设置的支腿(15)布置在相应的所述齿(8)的彼此面对的径向和轴向取向的侧面之间，其中连接所述支腿(15)的连接片(16)径向地延伸，所述滑动件(6)在单层和双层的结构的情况下由矩形的板条构成，当所述板条变形成U形之前在形成的所述连接片(16)的区域中形成楔形的槽(20)。
2.根据权利要求1所述的制动盘，其特征在于，所述滑动件(6)设计为板材成型部件。
3.根据权利要求1所述的制动盘，其特征在于，所述制动盘是一种内部通风的制动盘。
4.根据前述权利要求中任一项所述的制动盘，其特征在于，所述滑动件(6)设计为形成有外层(11)和内层(12)的双层的形式。
5.根据权利要求4所述的制动盘，其特征在于，分别相对设置的所述支腿(15)的所述外层(11)和所述内层(12)具有彼此一致的形状配合件以用于防止轴向移动，其中所述内层(12)和所述外层(11)能径向相对彼此运动。
6.根据权利要求4所述的制动盘，其特征在于，相应的所述支腿(15)的所述内层(12)和所述外层(11)能受限地径向相对彼此运动。
7.根据权利要求5所述的制动盘，其特征在于，相应的所述支腿(15)的所述内层(12)和所述外层(11)能受限地径向相对彼此运动。
8.根据权利要求4所述的制动盘，其特征在于，相应的所述支腿(15)的所述外层(11)作为单独的板材部件摩擦连接地和/或形状配合地和所述内层(12)连接。
9.根据权利要求7所述的制动盘，其特征在于，相应的所述支腿(15)的所述外层(11)作为单独的板材部件摩擦连接地和/或形状配合地和所述内层(12)连接。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的制动盘，其特征在于，所述滑动件(6)在单层设计中在一侧形状配合地保持在所述齿(8，10)中任一个上。
11.根据权利要求9所述的制动盘，其特征在于，所述滑动件(6)在单层设计中在一侧形状配合地保持在所述齿(8，10)中任一个上。
12.根据权利要求1-3中任一项所述的制动盘，其特征在于，所述滑动件(6)在单层设计中在相对形状配合部分的接触面上设有分隔涂层。
13.根据权利要求11所述的制动盘，其特征在于，所述滑动件(6)在单层设计中在相对形状配合部分的接触面上设有分隔涂层。
14.根据权利要求4所述的制动盘，其特征在于，所述滑动件(6)在具有所述内层(12)和所述外层(11)的双层设计中形状配合地和分别相邻的所述齿(8，10)连接。
15.根据权利要求13所述的制动盘，其特征在于，所述滑动件(6)在具有所述内层(12)和所述外层(11)的双层设计中形状配合地和分别相邻的所述齿(8，10)连接。
16.根据权利要求1-3中任一项所述的制动盘，其特征在于，相应的所述滑动件(6)包围所述内齿圈(7)的对应的齿(8)。
17.根据权利要求15所述的制动盘，其特征在于，相应的所述滑动件(6)包围所述内齿圈(7)的对应的齿(8)。
18.根据权利要求1-3中任一项所述的制动盘，其特征在于，所述滑动件(6)在内部通风的制动盘中伸入直到冷却通道(4)的入口区域中。
19.根据权利要求17所述的制动盘，其特征在于，所述滑动件(6)在内部通风的制动盘中伸入直到冷却通道(4)的入口区域中。
20.根据权利要求1-3中任一项所述的制动盘，其特征在于，所述内齿圈(7)、所述外齿圈(9)以及所述滑动件(6)在内侧齐平地延伸。
21.根据权利要求19所述的制动盘，其特征在于，所述内齿圈(7)、所述外齿圈(9)以及所述滑动件(6)在内侧齐平地延伸。
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