CN102954130A - 利用不同材料的制动盘 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制动盘，该制动盘包括由第一材料制造的盘板，和穿过盘板中部而形成的插入开口。围绕插入开口的内缘形成有结合凹陷，并且在结合凹陷之间设置的各个突起部中形成有铆钉孔。帽部件由第二材料制造，并且插入该插入开口中。围绕帽部件的外缘设置有结合突起。在各个结合突起中形成有铆钉孔。带被布置为使得各个带越过盘板的对应的铆钉孔和帽部件的对应的铆钉孔。铆钉插入对应的带和对应的铆钉孔，以将带、盘板和帽部件固定在一起。
Description
技术领域
本发明涉及制动盘，其中制动盘中的盘板和帽部件由不同的材料制造并且通过铆钉彼此机械地结合。
背景技术
由于石油短缺和气候变化，全世界的汽车制造商已经努力于开发技术提高燃料效率。特别地，用于降低车辆重量但不会降低性能的技术近来已经得到关注。更具体地，车辆下部的重量降低直接影响车辆性能和燃料效率的提高。再者，降低直接隶属于车轮驱动负载(wheeldrive load)的簧下质量有效地提高燃料效率。
在这些技术中，用于降低与占据大部分簧下质量的制动盘相关的重量的技术已经在车辆制造公司之间流行起来。特别是使用铝和灰口铸铁的组合来降低制动盘的重量而不降低其性能。
如图1中所示，传统的制动盘10包括固定于轮毂的帽部件30和在制动时产生摩擦的盘板20。帽部件30和盘板20一般是由灰口铸铁制造的，灰口铸铁含有片状石墨并具有较好的制动特性，例如在振动衰减能力(vibration damping capacity)、阻尼能力、耐热性、和润滑功能方面具有优势。
然而，因为灰口铸铁的比重是7.2g/cm3，所以制动盘是比较重的，导致燃料效率降低。因此，为了减轻该问题，利用不同材料包括灰口铸铁和铝来形成制动盘会是有利的。而且，能够可靠地将由不同材料制造的两个元件机械地彼此结合从而满足期望性能(例如，在耐用性、耐热性、抗变形性等方面)的盘结构在进一步降低车辆的总重量方面将是有利的。
应当理解，提供上述说明仅仅是为了帮助理解本发明，并不意味着本发明落在本领域的技术人员已经知晓的相关技术的范围内。
发明内容
因此，记住现有技术中出现的上述问题已经作出本发明，且本发明的目的是提供利用两种不同材料的制动盘，该制动盘被配置为，利用带(strap)和铆钉通过独特的结合结构将由铝制造的元件和由灰口铸铁制造的元件彼此结合，这样可以降低占据大部分簧下质量重量的制动盘重量，而不会降低制动盘的性能。
为了实现上述目的，本发明提供利用两种不同材料的制动盘，包括：由灰口铸铁制造的盘板，该盘板具有穿过其中部而形成的插入开口，并且围绕插入开口的内周缘形成有多个结合凹陷(couplingdepression)，在结合凹陷之间设置的各个突起部中形成有第一铆钉孔；由铝合金制造的帽部件，该帽部件插入盘板的插入开口，并且设置有围绕帽部件的外周缘所设置的多个结合突起，该结合突起具有与结合凹陷的形状相对应的形状，并且在各个结合突起中形成有第二铆钉孔；按如下方式布置的多个带：各个带越过盘板的对应的第一铆钉孔和帽部件的对应的第二铆钉孔；和多个铆钉，该多个铆钉插入相对应的带与相对应的第一铆钉孔和第二铆钉孔以将带、盘板、和帽部件固定在一起。
盘板的结合凹陷可以沿着插入开口的内周缘形成波形。而且，帽部件的结合突起可以形成与由结合凹陷形成的波形相对应的波形。各个铆钉可以具有预定长度的圆柱形，并且在将铆钉结合至盘板和帽部件时，铆钉的相反两端可以压制成凸缘形状(flange shape)，其中在压力下凸缘形状的相反两端分别与盘板和帽部件紧密接触。
盘板的插入开口的内周缘和帽部件的外周缘可以具有彼此相对应的形状，并且在处于结合状态时其可以彼此隔开预定的距离。而且，各个带的相反两端可以位于盘板的相对应的第一铆钉孔处，且其中间部分可以位于帽部件的相对应的第二铆钉孔处。
带可以交替地布置在盘板的上表面和下表面，且各个带的相反两端可以通过铆钉紧密地固定于盘板的上表面或下表面。此外，沿着插入开口的内周缘在盘板的上端可以形成有凸缘，其中结合凹陷可以形成于凸缘中，且可以围绕帽部件下端的圆周而设置结合突起。
此外，各个铆钉可以由不锈钢合金制造。盘板可以由灰口铸铁制造，灰口铸铁的主要组分是铁，并含有3.0wt％到3.8wt％的碳、1.0wt％到2.8wt％的硅、1.0wt％或更少的锰(大于0wt％)、0.2wt％或更少的磷(大于0wt％)、0.15wt％或更少的硫(大于0wt％)、和其它不可缺少的杂质，且帽部件可以由合金制造，其主要组分是铝，并含有0.1wt％或更少的铜(大于0wt％)、1.3wt％或更少的硅(大于0wt％)、0.6wt％到3.0wt％的镁、0.25wt％或更少的锌(大于0wt％)、0.5wt％或更少的铁(大于0wt％)、1.0wt％或更少的锰(大于0wt％)、0.35wt％或更少的铬(大于0wt％)、和其它不可缺少的杂质。
各个带可以由高强度弹簧钢制造，其主要组分是铁，并含有0.8wt％到1.1wt％的碳、0.035wt％或更少的硅(大于0wt％)、0.5wt％或更少的锰(大于0wt％)、0.03wt％或更少的磷(大于0wt％)、0.03wt％或更少的硫(大于0wt％)、和其它不可缺少的杂质，并且铆钉可以由不锈钢合金制造，其主要组分是铁，并含有0.15wt％或更少的碳(大于0wt％)、1.0wt％或更少的硅(大于0wt％)、2.0wt％或更少的锰(大于0wt％)、0.05wt％或更少的磷(大于0wt％)、0.1wt％或更少的硫(大于0wt％)、6wt％到10wt％的镍、16wt％到20wt％的铬、和其它不可缺少的杂质。
附图说明
根据下面的详细说明连同附图将更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征、和优势，在附图中：
图1是示出传统的制动盘的透视图；
图2是根据本发明的示例性实施方式利用不同材料的制动盘的正视图；
图3到图6是分别示出图2的制动盘的元件的透视图；
图7是沿着图2中的A-A线截取的截面图；且
图8是沿着图2中的B-B线截取的截面图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细地描述根据本发明的实施方式利用不同材料的制动盘。
应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。
图2是根据本发明的实施方式的制动盘的正视图。图3到图6是分别示出图2的制动盘的元件的透视图。根据本发明的制动盘包括盘板100、帽部件200、带400、和铆钉600。本发明的示例性实施方式中的盘板100是由灰口铸铁制造的，且帽部件200是由一种不同材料制造的，优选地是铝合金。穿过盘板100的中部形成有插入开口110。围绕插入开口110的内周缘形成有多个结合凹陷140。在结合凹陷140之间设置的各个突起部160中形成铆钉孔162。帽部件200由铝合金制造，并插入盘板100的插入开口110中。围绕帽部件200的外周缘设置有形状与结合凹陷140形状相对应的多个结合突起240。在各个结合突起240中形成有铆钉孔242。以如下方式布置带400：各个带400越过盘板100的相对应的铆钉孔162和帽部件200的相对应的铆钉孔242。铆钉600插入对应的带400和对应的铆钉孔162和242中，以将带400、盘板100和帽部件200固定在一起。
优选地，利用灰口铸铁通过模制形成盘板100，并利用铝合金通过锻造形成帽部件200。然后，将盘板100和帽部件200彼此结合并进行处理以制造完整的产品。由于这样的制造过程，可以降低生产成本。
插入开口110形成于盘板100的中部，且帽部件200插入插入开口110中，该插入开口110被设置为将盘板100与帽部件200机械地结合在一起，从而产生独特结构，应用该独特结构以使盘板100和帽部件200之间的热传递最少并提高散热效果，从而防止元件因热而变形。具体地，盘板100是由灰口铸铁制造的，并且在其中部具有插入开口110。围绕插入开口110的内周缘形成有结合凹陷140。在结合凹陷140之间设置的各个突起部160中形成有铆钉孔162。
帽部件200安装于插入开口110中。帽部件200由比盘板轻的材料制造，优选是由铝合金制造，并且被结合至盘板100的插入开口110，其中围绕帽部件200的外周缘设置有形状与结合凹陷140形状相对应的结合突起240。铆钉孔242形成于各个结合突起240中。
由于结合凹陷140和结合突起240之间的这种结合结构，盘板100和帽部件200可以可靠地抵抗制动扭矩。而且，通过带400和铆钉600可以进一步增加制动盘的强度。具体地，将带400布置在盘板100的相对应的铆钉孔162和帽部件200的相对应的铆钉孔242上。带400通过插入带400和相对应的铆钉孔162和242中的铆钉600而固定至盘板100和帽部件200。
在示例性实施方式中，如附图中所示，盘板100的结合凹陷140沿着插入开口110的内周缘形成波形。帽部件200的结合突起240形成与结合凹陷140的波形相对应的波形。也就是说，盘板100和帽部件200具有突起部160和240与凹陷部140和260，突起部和凹陷部具有相同的曲率半径，这样这两个元件彼此精确地接合在一起。因此，不仅制动扭矩均匀地分散至带400和铆钉600，而且重量也均匀地分布。因此，可以提高车辆的可操纵性。
同时，各个铆钉600具有预定长度的圆柱形。铆钉600的相反两端620在结合时具有挤压的凸缘形状，这样在压力下其与盘板100和帽部件200紧密接触。如图6中所示，在装配期间铆钉600的相反两端620被强力地挤压，从而形成凸缘形状。由此，可以提高带400和元件紧密接触的能力。
而且，盘板100的插入开口110的内周缘和帽部件200的外周缘具有彼此对应的形状，并且在处于装配状态时它们优选地彼此间隔开预定距离。如图2中所示，因为盘板100和帽部件200具有彼此相对应的形状，且彼此间隔开预定距离，所以可以补偿不同材料之间热膨胀程度的差异。而且，防止热从盘板100直接传递到帽部件200。优选地，插入开口110的内周缘与帽部件200的外周缘之间的距离必须适合于在热膨胀时使两个元件彼此接触，从而在其之间可靠地传输制动扭矩。
同时，如图2中所示，各个带400被布置为使其相反两端420位于盘板100的相对应的铆钉孔162处，并且其中间部分440位于帽部件220的相对应的铆钉孔242处。而且，带400交替地布置在盘板100的上表面和下表面。各个带400的相反两端420通过铆钉600紧密地固定于盘板100的上表面或下表面。具体地，图7是沿着图2的A-A线截取的截面图。图8是沿着图2的B-B线截取的截面图。通过参考图7和图8将能够清楚地理解该结合结构。
具体地，带400以对称形状交替地布置在盘板100的上表面和下表面。带400的相反两端420通过铆钉600紧密地固定于对应的盘板100的上表面和下表面。在示例性实施方式中，带400的中间部分440通过铆钉600只固定于帽部件200。然而，本发明并不限于此。由此，盘板100和帽部件200彼此可靠地结合。铆钉600可以被配置为，结合至盘板100的铆钉600的尺寸不同于结合至帽部件200的铆钉600的尺寸。
同时，沿着插入开口110的内周缘在盘板100的上端形成有凸缘120。结合凹陷140在凸缘120中形成。围绕帽部件200的下端圆周设置有结合突起240。由于这种结构，可以使参与其间结合的元件部分的体积最小，因而降低制动盘的整个重量。而且，铆钉400也可以由不锈钢合金制造，从而防止结合力因腐蚀变得更小。
具有上述结构的盘板100可以由灰口铸铁制造，其主要组分是铁，并且其含有3.0wt％到3.8wt％的碳、1.0wt％到2.8wt％的硅、1.0wt％或更少的锰(大于0wt％)、0.2wt％或更少的磷(大于0wt％)、0.15wt％或更少的硫(大于0wt％)、和其它不可缺少的杂质。帽部件200可以由合金制造，其主要组分是铝，并且其含有0.1wt％或更少的铜(大于0wt％)、1.3wt％或更少的硅(大于0wt％)、0.6wt％到3.0wt％的镁、0.25wt％或更少的锌(大于0wt％)、0.5wt％或更少的铁(大于0wt％)、1.0wt％或更少的锰(大于0wt％)、0.35wt％或更少的铬(大于0wt％)、和其它不可缺少的杂质。
带400可以由高强度弹簧钢制造，其主要组分是铁，并含有0.8wt％到1.1wt％的碳、0.035wt％或更少的硅(大于0wt％)、0.5wt％或更少的锰(大于0wt％)、0.03wt％或更少的磷(大于0wt％)、0.03wt％或更少的硫(大于0wt％)、和其它不可缺少的杂质。铆钉600可以由不锈钢合金制造，其主要组分是铁，并含有0.15wt％或更少的碳(大于0wt％)、1.0wt％或更少的硅(大于0wt％)、2.0wt％或更少的锰(大于0wt％)、0.05wt％或更少的磷(大于0wt％)、0.1wt％或更少的硫(大于0wt％)、6wt％到10wt％的镍、16wt％到20wt％的铬、和其它不可缺少的杂质。
而且，在将盘板100和帽部件200彼此结合并对其处理以产生完整的产品之前，可以利用灰口铸铁通过模制而形成盘板100，并且可以利用铝合金通过锻造而形成帽部件200，从而可以降低生产成本。
如上所述，在根据本发明的利用至少两种不同材料的制动盘中，其重量可以降低大约2kg，同时提供较好的制动特性，该制动特性与由灰口铸铁单一材料所制造的传统制动盘的制动特性相当。
而且，尽管本发明的制动盘是由两种不同的材料(例如，铝和灰口铸铁)制造的，但是该制动盘足够坚固并能够承受车辆的最大制动扭矩，因为制动盘的部件通过带和铆钉可靠地彼此结合。而且，本发明的制动盘具有独特的结构，并被配置为使两种不同材料之间的热传递最少，从而可以可靠地防止热变形。
尽管为了说明的目的已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的技术人员将会理解，在不偏离所附权利要求所公开的本发明的范围和精神的条件下可以做出各种修改、增加、和替代。
Claims (11)
1.一种由两种不同材料构成的制动盘，所述制动盘包括：
由第一材料制造的盘板，所述盘板具有穿过其中部形成的插入开口，围绕所述插入开口的内周缘形成有多个结合凹陷，并且在所述结合凹陷之间所设置的各个突起部中形成有第一铆钉孔；
由第二材料制造的帽部件，所述帽部件插入所述盘板的插入开口，并且设置有围绕所述帽部件的外周缘设置的多个结合突起，所述结合突起具有与所述结合凹陷形状相对应的形状，且在各个所述结合突起中形成有第二铆钉孔；
多个带，布置成使得各个所述带越过所述盘板的对应的第一铆钉孔和所述帽部件的对应的第二铆钉孔；和
多个铆钉，所述铆钉插入对应的带与对应的第一铆钉孔和第二铆钉孔中，以将所述带、所述盘板和所述帽部件固定在一起。
2.如权利要求1所述的制动盘，其中所述盘板的结合凹陷沿着所述插入开口的内周缘形成波形。
3.如权利要求2所述的制动盘，其中所述帽部件的结合突起形成与由所述结合凹陷形成的波形相对应的波形。
4.如权利要求1所述的制动盘，其中各个所述铆钉具有预定长度的圆柱形，并且在将所述铆钉结合至所述盘板和所述帽部件时，所述铆钉的相反两端被压成凸缘形状，其中在压力下所述凸缘形状的相反两端分别紧密接触所述盘板和所述帽部件。
5.如权利要求1所述的制动盘，其中所述盘板的插入开口的内周缘和所述帽部件的外周缘具有彼此相对应的形状，并且在处于结合状态时彼此间隔开预定距离。
6.如权利要求1所述的制动盘，其中各个所述带的相反两端位于所述盘板的对应的第一铆钉孔处，并且其中间部分位于所述帽部件的对应的第二铆钉孔处。
7.如权利要求6所述的制动盘，其中所述带交替地布置在所述盘板的上表面和下表面，并且各个带的相反两端通过所述铆钉紧密地固定于所述盘板的上表面或下表面。
8.如权利要求1所述的制动盘，其中沿着所述插入开口的内周缘在所述盘板的上端形成有凸缘，其中所述结合凹陷形成于所述凸缘中，并且围绕所述帽部件的下端的圆周而设置所述结合突起。
9.如权利要求1所述的制动盘，其中各个所述铆钉由不锈钢合金制造。
10.如权利要求1所述的制动盘，其中所述盘板由灰口铸铁制造，其主要组分是铁，并含有3.0wt％到3.8wt％的碳、1.0wt％到2.8wt％的硅、1.0wt％或更少但大于0wt％的锰、0.2wt％或更少但大于0wt％的磷、0.15wt％或更少但大于0wt％的硫、和其它不可缺少的杂质，且
所述帽部件由合金制造，其主要组分是铝，并含有0.1wt％或更少但大于0wt％的铜、1.3wt％或更少但大于0wt％硅、0.6wt％到3.0wt％的镁、0.25wt％或更少但大于0wt％的锌、0.5wt％或更少但大于0wt％的铁、1.0wt％或更少但大于0wt％的锰、0.35wt％或更少但大于0wt％的铬、和其它不可缺少的杂质。
11.如权利要求1所述的制动盘，其中各个所述带由高强度弹簧钢制造，其主要组分是铁，并含有0.8wt％到1.1wt％的碳、0.035wt％或更少但大于0wt％的硅、0.5wt％或更少但大于0wt％的锰、0.03wt％或更少但大于0wt％的磷、0.03wt％或更少但大于0wt％的硫、和其它不可缺少的杂质，且
所述铆钉由不锈钢合金制造，其主要组分是铁，并含有0.15wt％或更少但大于0wt％的碳、1.0wt％或更少但大于0wt％的硅、2.0wt％或更少但大于0wt％的锰、0.05wt％或更少但大于0wt％的磷、0.1wt％或更少但大于0wt％的硫、6wt％到10wt％的镍、16wt％到20wt％的铬、和其它不可缺少的杂质。
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