CN102782355B - 制动盘 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆盘式制动器的优选通风的制动盘，特别是用于轿车，该制动盘包括摩擦环（1），该摩擦环由用一种比重轻的材料制成的制动盘固定毂（2）支承，该制动盘固定毂具有中心的平面的垂直于制动盘旋转轴线（A）的毂区段（2a）以及与毂区段连接的径向向外延伸并且部分截头圆锥体形的所谓的支承壁区段（2b），内部通风的摩擦环经由多个连接元件（3）与该支承壁区段的自由的边缘区域（2c）连接。在此，摩擦环（1）沿径向方向（R）测量的高度（H）与制动盘直径（D）之比按照数量小于0.12，并且在制动盘固定毂与摩擦环之间的连接通过受预应力的支承壁区段建立，使得在摩擦环没有由于制动过程受热时，制动盘固定毂的边缘区域直接地或者经由连接元件间接地沿径向方向向外压紧地作用于摩擦环。

Description

制动盘
技术领域
本发明涉及一种用于车辆盘式制动器的制动盘，特别是用于轿车，并且尤其是通风的制动盘。
背景技术
现有技术例如参考DE102006043945A1。
所谓的构造的机动车盘式制动器，包括在运行中与摩擦衬片配合作用的摩擦环，该摩擦环由第一种材料例如灰口铸铁或不锈钢制成，以及包括与支承该摩擦环的所谓的摩擦盘固定毂，该摩擦盘固定毂由另一种材料例如轻金属合金制成，这种车辆盘式制动器以多种多样的构造是已知的。对于机动车、特别是轿车力争达到把所有的构件和特别是未受减震的质量(通常直接设置在车轮上或内部的制动盘属于其中)设计为尽可能轻。由此原因，制动盘固定毂由低比重的材料制成，特别是由铝合金制成。在此意义上，摩擦环也可以由比重极其轻的材料制成，但是为此由于与摩擦衬片的配合作用不能考虑通常的铝合金，使得即使在使用合适的比重轻的摩擦环材料时制动盘必须由这样的摩擦环和制动盘固定毂组装而成，该摩擦环由比重合适的第一材料制成，该制动盘固定毂由其他比重合适的第二材料制成。在这种由不同材料组装而成的制动盘中，该制动盘或者特别是其摩擦环在运行中已知会显著地受热，但是不同材料的不同热膨胀特性会导致例如形式为技术人员已知的热障的问题，但至少导致制动盘中不期望的应力。在此明确提及，摩擦环也可以由与制动盘固定毂材料相比比重大或者更沉重的材料形成，此时存在相同问题。
发明内容
因此现在要说明功能可靠的制动盘，其特点在于进一步的重量减轻(即本发明的目的)。
本发明涉及一种用于车辆盘式制动器的制动盘，特别是用于轿车，并且尤其是通风的制动盘，其包括摩擦环，在通风的制动盘的情况下包括双壁式的摩擦环，该摩擦环由用一种比重轻的材料制成的制动盘固定毂支承，该制动盘固定毂具有中心的平面式的垂直于制动盘旋转轴线的毂区段以及与毂区段连接的径向向外延伸并且局部为截头圆锥体形的所谓的支承壁区段，必要时内部通风的并且由另一种材料制成的摩擦环经由多个连接元件与该支承壁区段的自由的边缘区域连接。
上述目的的解决方案的特征在于，摩擦环沿径向方向测量的高度与制动盘直径之比按照数量小于0.12，并且在制动盘固定毂与摩擦环之间的连接通过受预应力的支承壁区段建立，使得在摩擦环没有由于制动过程受热时，制动盘固定毂的边缘区域直接地或者经由多个连接元件间接地沿径向方向向外压紧地作用于摩擦环，通过所述边缘区域的指形扇区沿径向方向看形成S行程，支承壁区段的或者制动盘固定毂的边缘区域构成为沿径向方向看至少略微弹性的。
建议两种功能彼此相关的措施，即用于重量减轻的几何设计建议，该几何设计建议的转化实现由于提及的第二种措施(即通过基本上受预应力的制动盘固定毂)才变得可能，因此只有这样才可达到制动盘在其整体上功能可靠的设计。具体说在这里是首先建议，摩擦环在径向方向上看设计得比通常的要窄，也就是说，与迄今通常的相比，摩擦环设有(沿径向方向测量)较小的高度。当摩擦环材料的比重大于制动盘固定毂材料时，(沿径向方向测量的)摩擦环高度的减小总是促使制动盘重量特别强的降低，尤其是因为摩擦环沿径向方向比制动盘固定毂位于更外面。在此减小的摩擦环高度通过摩擦环的高度与制动盘的总直径之比限定。所述的比例对于当今通常的轿车制动盘而言位于0.14与0.17之间的数量级。现在建议具有这样的摩擦环的制动盘，该摩擦环的高度按照数量最大为制动盘总直径的0.12倍。
通过如建议那样确定尺寸的制动盘摩擦环，在与略微较窄的制动衬片相结合使用当今通常的与摩擦环配合作用的制动钳时，可以达到在轿车中通常的制动力矩，当制动盘的直径与当今通常的设计相比略微加大时尤其如此，因此在制动衬片压靠在摩擦环上的相同的压紧力情况下，对于形成的制动力矩可提供较大的杠杆臂。
但是与包括支承摩擦环的制动盘固定毂的构造的制动盘的如迄今通常尺寸的摩擦环相比，与迄今通常的摩擦环相比较窄、即不那么高的摩擦环在运行中即在强烈的制动过程中会更强烈地加热。虽然比重较大的摩擦环材料如例如灰口铸铁或不锈钢的热膨胀系数可能(显著)低于制动盘固定毂材料的热膨胀系数(制动盘固定毂材料优选可以是铝合金)，这样仍然由于制动时摩擦环温度显著高于制动盘固定毂温度的事实，可确定制动盘的这两个构件的不同热膨胀。在对于摩擦环使用某些比重极其轻的材料同样可能是这样，亦即在使用这样的(相对于灰口铸铁或不锈钢显著昂贵和因此只对于少数应用场合可经济地应用的)材料时也出现问题：必须防止技术人员已知的热障。此外，上述的比重极其轻的摩擦环材料可以是用铝浸渍的碳化硅基体或者是碳纤维－碳化硅，这两者很好地适合作为盘式制动器摩擦衬片的摩擦副。
为了在前一段中提到的不同热膨胀即相对于制动盘固定毂热膨胀较强的摩擦环热膨胀特别是在摩擦环与制动盘固定毂之间的连接区域中不会导致问题或者所提到的热障，制动盘固定毂在预应力下与摩擦环安装或连接。该预应力这样起作用，使得在摩擦环没有由于制动过程受热时，制动盘固定毂的边缘区域直接地或者经由连接元件间接地沿径向方向向外压紧地作用于摩擦环，并且该预应力特别是通过制动盘固定毂的造型、即通过截头圆锥体形的支承壁区段和/或该支承壁区段的边缘区域简单地可实现或被实现。
通过就此而言阐述的特征，与开头提及的文献中示出的制动盘不同，可以在制动盘固定毂与摩擦环之间设置铆钉或螺丝形式的连接元件，它们的纵轴线平行于制动盘的旋转轴线。这样的连接元件可以比现有技术中设置的沿径向方向延伸的销钉更简单地被装入。
当支承壁区段具有多个通口时，这样制动盘固定毂的重量可以有利地同样保持为低的。在这里所需要的强度例如这样达到，即支承壁区段至少局部按照桁架的类型设计。此外，再次关于摩擦环和制动盘固定毂的不同热膨胀，支承壁区段的边缘区域可以相应地构成为在沿周向彼此相邻的连接元件之间至少略微弹性的，当边缘区域按照各单个彼此分开的扇区形成时，这是特别频繁地实施的。制动盘固定毂的边缘区域的沿径向方向看至少略微弹性的构造(其例如按照“鹅颈”的形式构成)用于相同目的以及用于产生所期望的预应力，借助该预应力，制动盘固定毂的边缘区域可以沿径向方向向外压紧地作用于摩擦环。
附图说明
以下借助在附图1、2中以透视图或剖视图示出的实施例进一步阐述本发明。
具体实施方式
用附图标记1表示车辆盘式制动器的制动盘的内部通风的并由此在圆周上具有多个沿径向方向R延伸的通风缝隙11的摩擦环1。按本领域技术人员已知的方式只在摩擦环圆周一小部分上延伸的并由制动钳保持(图中未示出)的制动衬片可以压紧地作用在该双壁的摩擦环1的正面和背面上。
该制动盘优选如通常那样固定在车辆车轮的未示出的毂部上，而且是经由所谓的制动盘固定毂2，该制动盘固定毂支承摩擦环1。该制动盘固定毂2包括中心的平面的垂直于所述车轮的旋转轴线或者说垂直于制动盘的旋转轴线A的所谓的毂区段2a，在该毂区段上沿径向方向R向外延伸地连接有制动盘固定毂2的所谓的支承壁区段2b，它具有边缘区域2c，该边缘区域现在通过环的十三个基本上指形的扇区2ci与总是在这些指形扇区2ci的自由端区域中垂直于旋转轴线A的端侧构成。这些指形扇区2ci从支承壁区段2b的这样一个区域沿径向方向R向外突出，该区域位于支承壁区段的提到的边缘区域2c与制动盘固定毂2的毂区段2a之间并且该区域具有截头圆锥体的外形，该截头圆锥体的圆锥轴线与旋转轴线A重合。
经由提到的边缘区域2c，制动盘固定毂2支承摩擦环1，而且是经由多个在摩擦环1的或边缘区域2c的圆周上分布地设置的连接元件3，在图2下面只示出其中一个连接元件。具体地，在图中，为了构成在制动盘固定毂2与摩擦环1之间的连接，在摩擦环1的两个壁之一上(图中在外壁1a上，外壁按通常的方式与内壁1b经由桥接部1c连接，在桥接部之间延伸有通风缝隙11)成型所谓的支承环区段13。现在，与制动盘固定毂2的边缘区域2c配合作用的支承环区段13类似于该边缘区域2c构成并且因此同样通过多个支承环扇区13i形成，这些支承环扇区成型在摩擦环1的外壁1a的内圆周上，并且如边缘区域2c的扇区2ci一样形成基本上沿径向方向伸出的指状物。摩擦环1的支承环区段13的每个支承环扇区13i与制动盘固定毂2的一个扇区2ci沿轴向方向看是重合的，所提到的这些元件局部彼此贴靠。不仅在边缘区域2c的各扇区2ci中而且在各支承环扇区13i中设有同样沿轴向方向A彼此重合地延伸的通孔4或5，在通孔中装入连接元件3(图中为铆钉形式)，因此经由连接元件，摩擦环1和制动盘固定毂2力锁合地和/或形锁合地彼此连接。图中，扇区2ci中的通孔4比支承环扇区13i中的通孔5具有更大的直径，但这不是重要的。
在这里需要明确指出，边缘区域2c和/或支承环区段13的构造完全也可以不同于当前描述的，重要的仅仅是，经由合适地设计的连接元件3，支承壁区段2b的边缘区域2c与摩擦环1连接，制动盘固定毂2与摩擦环1之间的连接通过受预应力的支承壁区段2b建立，使得在摩擦环1没有由于制动过程受热时，制动盘固定毂2(或者说其支承壁区段2b)的边缘区域2c直接地或者经由连接元件3间接地沿径向方向R向外压紧地作用于摩擦环1。
这种“压紧作用”以及其他的重要的和在附图说明之前阐述的特征，即摩擦环1沿径向方向R测量的高度H与制动盘的直径D之比(为此特别是参见图2)按照数量小于0.12(当前为0.11)，在当前阐述的实施例中实现。在此，上述径向向外压紧的作用经由摩擦环1的支承环区段13首先作用于摩擦环的外壁1a，并经由桥接部1c最终也作用于双壁式摩擦环1的内壁1b上。简单地通过制动盘固定毂2的造型，而且是通过支承壁区段2b或者其按照截锥形构造的区域的截头圆锥体形状，与具体的几何尺寸相结合，可引起制动盘固定毂2相应的径向向外压紧的作用力。与此相应，在本实施例中，制动盘固定毂2的边缘区域2c中的通孔4的中心，与摩擦环1的支承环扇区13i中的相应通孔5的中心相比，关于旋转轴线A位于略大的直径上(参见图2：R2ci)，通孔5的中心位于略微较小的直径R13i上。通过把连接元件3安装到部分重合的通孔4、5中，可以建立支承壁区段2中所需要的预应力，该预应力在组装状态中产生提及的“压紧作用”。
当前在摩擦环1没有受热时制动盘固定毂2直接地或者经由连接元件3间接地沿径向方向R向外压紧地作用于摩擦环1，为了加强这种效果，支承壁区段2b的或者说制动盘固定毂2的边缘区域2c实施为沿沿径向方向R看是至少略微弹性的。如图2所示，通过指形扇区沿径向方向R看形成S行程，该弹性的构造由所谓的指形扇区2ci的鹅颈形状形成。
再次回到重要的高度关系，即摩擦环1沿径向方向R测量的高度H与制动盘的直径D之比小于0.12，在此要指出，高度H涉及摩擦环1的双壁区域，亦即该高度H要在摩擦环1的两个与制动衬片配合作用的壁1a、1b上测量并且基本上对于两个壁1a、1b是相同的。相反，在确定摩擦环1的高度H时不需要考虑其支承环区段13，如图2所示，该支承环区段13在确定摩擦环1的高度H时不予考虑。
在本实施例中，在表示支承壁区段2b部分区域的截头圆锥体的沿圆锥轴线(即旋转轴线A)方向测量的高度h与制动盘的直径D之间的比例用数字表示为0.076。对于本发明的制动盘，刚刚提到的数字比例优选位于0.07与0.08之间的数量级中，因为借此达到最好的结果。如可看到的那样，制动盘固定毂2的支承壁区段2b具有许多降低制动盘固定毂2重量的通口2d。当摩擦环1至少部分地由材料DISPAL铝(通过用铝浸渍的碳化硅基体形成的材料)制成时，在高强度的同时达到进一步的重量降低。

Claims (9)

1.用于车辆盘式制动器的制动盘，所述制动盘包括摩擦环(1)，该摩擦环由用一种材料制成的制动盘固定毂(2)支承，该制动盘固定毂具有中心的、平面式的、垂直于制动盘旋转轴线(A)的毂区段(2a)以及与毂区段连接的、径向向外延伸的并且局部为截头圆锥体形的所谓的支承壁区段(2b)，由另一种材料制成的摩擦环(1)经由多个连接元件(3)与该支承壁区段的自由的边缘区域(2c)连接，摩擦环(1)沿径向方向(R)测量的高度(H)与制动盘的直径(D)之比按照数量小于0.12，并且在制动盘固定毂(2)与摩擦环(1)之间的连接通过受预应力的支承壁区段(2b)建立，使得在摩擦环(1)没有由于制动过程受热时，制动盘固定毂(2)的边缘区域(2c)直接地或者经由连接元件(3)间接地沿径向方向(R)向外压紧地作用于摩擦环(1)，其特征在于，通过所述边缘区域(2c)的指形扇区(2ci)沿径向方向(R)看形成S行程，支承壁区段(2b)的或者制动盘固定毂(2)的边缘区域(2c)构成为沿径向方向(R)看至少略微弹性的。
2.按照权利要求1所述的制动盘，其特征在于，所述制动盘是通风的制动盘，其包括双壁式的摩擦环(1)，该摩擦环由灰口铸铁或不锈钢制成，或者由用铝浸渍的碳化硅基体或碳纤维－碳化硅制成。
3.按照权利要求1或2所述的制动盘，其特征在于，所述连接元件(3)是铆钉或螺丝，所述铆钉或螺丝的纵轴线平行于制动盘的旋转轴线(A)。
4.按照权利要求1或2所述的制动盘，其特征在于，所述制动盘固定毂(2)的支承壁区段(2b)具有多个通口(2d)。
5.按照权利要求4所述的制动盘，其特征在于，所述支承壁区段(2b)按照桁架的类型设计。
6.按照权利要求1或2所述的制动盘，其特征在于，所述支承壁区段(2b)的或者说制动盘固定毂(2)的边缘区域(2c)构成为在沿周向彼此相邻的连接元件(3)之间至少略微弹性的。
7.按照权利要求1或2所述的制动盘，其特征在于，在所述支承壁区段(2b)的截头圆锥体的沿制动盘旋转轴线(A)方向测量的高度(h)与制动盘直径(D)之比处在0.07至0.08的数量级中。
8.按照权利要求1或2所述的制动盘，其特征在于，所述制动盘用于轿车。
9.按照权利要求1或2所述的制动盘，其特征在于，所述制动盘固定毂(2)的材料比重轻于摩擦环(1)的材料。
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