CN103348159B - 复合制动盘 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合制动盘，其特别用于机动车，包括制动盘毂（2）和相应的制动圈（3，3’），该制动盘毂和制动圈借助接合过程彼此连接，其中在接合区域（6）中，内侧的制动圈齿廓（8）啮入制动盘毂齿廓（7）中。制动盘毂齿廓（7）具有圆弧形的制动盘毂齿面（10），而制动圈齿廓（8）则具有渐开线形的制动圈齿面（11）。由于这两个不同啮合部的特殊的配对设计，能在制动盘毂（2）和制动圈（3）之间建立牢固的、有负荷能力的连接。

Description

复合制动盘
技术领域
本发明涉及一种复合制动盘，其特别用于机动车，包括制动盘毂/制动盘固定鼓(Bremsscheibentopf)和制动圈。
背景技术
目前使用的一体式铸造制动盘，其制动圈和制动盘毂皆是用铸造材料制成。这种一体式的实施方式的缺点在于大的、无变化余地的重量。目前为了减轻重量，人们越来越多地也使用复合制动盘，该复合制动盘具有由铝材制成的制动盘毂和由灰铸铁制成的制动圈。通过这种材料组合能减轻这类复合制动盘的重量，然而制动盘毂和制动圈的材料具有不同的热膨胀系数，这就会带来问题。因此，市场上又逐渐推广使用了其制动盘毂由钢或其它含铁材料制成的复合制动盘。在此优选使用钢板以实现有利地减轻复合制动盘的重量。
由DE 10 2009 012 216 A1已知了这样一种包括制动盘毂和制动圈的复合制动盘，其中制动盘毂由钢板制成。在此，制动圈两件式地由两个摩擦圈构成，这些摩擦圈通过连接栓钉彼此连接且相互间隔开一定距离。通过将这两个摩擦圈间隔开布置，在摩擦圈之间形成通道，环境空气能流过这些通道并从而产生散热效果。其中一个摩擦圈配备有可供制动盘毂的齿廓插入的内侧齿廓。在制动盘毂上设计有起轴向固定和保持作用的保持元件和接片。利用这些接片和保持元件可以实现摩擦圈在制动盘毂上的浮动安装，从而在轴向方向和径向方向上皆保留一定间隙。这样就能对例如摩擦圈和制动盘毂的热膨胀差异进行补偿。
发明内容
本发明所要解决的问题是为此类复合制动盘提供一种改进的或者至少是可选的实施方式，该实施方式能使制动盘毂和制动圈这一对配合件实现简单的、部件定心的(bauteilzentrierte)定位。
根据本发明，该问题通过以下技术方案来解决。一种用于机动车的复合制动盘，包括制动盘毂和至少一个相应的制动圈，所述制动盘毂和所述制动圈借助接合过程彼此连接，其中在接合区域中，内侧的制动圈齿廓啮入制动盘毂齿廓中，其中，所述制动盘毂齿廓的制动盘毂齿面以及所述制动圈齿廓的制动圈齿面在所述接合区域中具有不同的配合形状，其中，所述制动盘毂齿廓具有圆弧形的制动盘毂齿面，而所述制动圈齿廓则具有渐开线形的制动圈齿面，其中，所述制动盘毂在所述接合过程之前具有锥形的基本形状并且所述制动盘毂的啮合部的基准直径朝所述制动盘毂的开口端部方向变大。
有利的实施方式请参阅以下可选技术方案。可选的，各所述齿廓具有齿顶和齿根，其中在任何一个工作温度范围内，在相应的齿廓的齿顶与齿根之间皆存在间隙。可选的，内侧的所述制动圈齿廓和/或所述制动盘毂齿廓至少在各所述齿面的区域中由于所述接合过程而发生弹塑性变形。
本发明基于这样的总体构思：在接合过程之前至少在制动盘毂的开口端部上使其配备制动盘毂齿廓，并且对至少一个制动圈这样进行设计，使其在接合过程之前配备有内侧的制动圈齿廓，其中，制动盘毂齿廓的制动盘毂齿面以及制动圈齿廓的制动圈齿面在接合区域中具有不同的配合形状。
制动盘毂齿廓优选具有圆弧形的制动盘毂齿面，而制动圈齿廓则具有渐开线形的制动圈齿面。
如果这两个齿廓相对过盈，那么这两个部件就可以过盈接合，由此在单个配合件之间形成应力，该应力能实现制动盘毂和制动圈的固定。通过为制动圈和制动盘毂的齿面采用这种设计，可以借助齿面定心原理使这一对配合件实现简单的、部件定心的定位，其中，制动圈齿面和/或制动盘毂齿面会在接合过程中发生弹塑性变形。上述啮合部并不是例如在DIN 5480中所描述的插接啮合结构，这是因为在至少一个齿廓上会发生弹塑性变形。因此，它主要是一种齿面定心结构，其目的是在不同的转矩负荷下以及在制动盘毂和制动圈被覆盖程度不同的情况下也能达到限定的应力状态。
在根据本发明的解决方案的一种有利的改进方案中，在任何一个工作温度范围内，所述齿廓的齿顶与齿根之间皆存在间隙，因此齿顶和齿根不具有承重比率，并且因此转矩传递主要通过齿面而实现，由此体现了齿面定心的基本特征。
此外，制动盘毂在未组装状态下可以具有锥形的基本形状，其中，制动盘毂的啮合部基准直径朝制动盘毂的开口端部方向变大。这样就能补偿增大的弹性，并且在轴向方向上也能获得均匀的承重比率。
此外有利的是，毂侧的齿面的圆弧相对于制动圈中的齿面形状这样设计，使得在齿面上形成尽可能宽的齿面接触区，从而使单位面积压力保持尽可能低且尽可能均匀分布。齿面接触区在此是指组装完毕后齿面彼此之间的接触区。
在接合过程中，至少制动盘毂会在接合区域中发生弹性变形以及弹塑性变形。这样就能比传统的弹性设计获得更高的材料利用率和更好的材料利用效果。初次接合时的压入力高于再次的、即第二次接合过程的压入力，这能证明弹塑性变形的存在。
本发明的其它重要特征与优点包含在可选技术方案、附图和根据附图的相关附图说明中。
可以理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，上述特征和下面还将予以阐述的特征不仅可按本申请所给出的组合进行应用，而且也可按其它组合应用或单独应用。
附图说明
在附图中示出并且在下面的说明中详细阐述本发明的优选实施例，其中，相同或相似的部件或者功能相同的部件用同样的附图标记表示。
图中分别示意性地示出：
图1示出根据本发明的两件式的复合制动盘，其包括制动盘毂和两个制动圈，
图2示出制动盘毂与制动圈的接合区域，
图3示出制动盘毂的齿部，
图4示出初次接合和再次接合时的压入力曲线图，
图5示出具有环绕式斜面的制动盘毂的开口端部。
具体实施方式
如图1所示，复合制动盘1具有制动盘毂2和至少一个制动圈3、3’。如果设有两个制动圈3、3’，那么这些制动圈3、3’可以借助多个连接栓钉4彼此连接且相互间隔开，使得在制动圈3、3’之间形成多个通道5，环境空气流过这些通道并且从而将所产生的摩擦热导出。制动盘毂2在接合区域6中具有指向外侧的制动盘毂齿廓7，该齿廓与至少一个制动圈3的内侧制动圈齿廓8处于作用连接，这样就能在制动盘毂2与至少一个制动圈3之间传递转矩。
图2所示为在其中制动盘毂2与至少一个制动圈3相连接的接合区域6。在此可以看出，制动盘毂2至少在接合区域6中被构造成薄壁式的，其中，制动盘毂2至少在接合区域6中的初始壁厚在接合过程之前在未组装状态中可介于1.5mm与5mm之间。优选的初始壁厚为2.5mm。另外，接合区域6可具有10mm至15mm、且优选为12.5mm的接合长度。这样一个接合长度还可与160mm至200mm的接合直径配合应用。接合直径在此是指啮合部7、8的基准直径。在这样一种采用上述接合长度和接合直径的实施方式中，接合长度与接合直径之比将明显大于1:10。这对于常规轴毂连接而言是个极值比，并且也可应用于其它的接合长度和接合直径。
在此，多个制动盘毂-齿部9啮入制动圈齿廓8中，其中，每个制动盘毂-齿部上均只有一个外侧制动盘毂齿面10支承在制动圈齿面11上，因此主要是通过齿面10、11来传递转矩。
图3示出制动盘毂-齿部9及外侧圆形制动盘毂齿面10的一种可能的设计方案。在此，外侧制动盘毂齿面10和内侧制动盘毂齿面10’均可具有圆形形状。制动盘毂齿顶12和制动盘毂齿根13一样都设计为削平的。可以将在制动盘毂齿根13的区域中的处于内侧或外侧的一个位置作为基准点14，该基准点用作为相应的圆形制动盘毂齿面10、11的圆心。
如图4所示，制动盘毂2与至少一个制动圈3的第一次相对压紧(Verpressung)的压入力曲线15所需要的力高于制动盘毂2与至少一个制动圈3的第二次相对压紧的压入力曲线16(所需要的力)。此外，在图4中还示出力-距离图表17，其中的纵坐标18为力，而横坐标19为距离。另外也还示出在第一次相对压紧和第二次相对压紧之间从至少一个制动圈3中压出制动盘毂2时所产生的压入力曲线20。根据在力-距离图表17中所示的、制动盘毂2与至少一个制动圈3的第一次和第二次相对压紧的压入力曲线15、16可以推断出，至少制动盘毂2在与至少一个制动圈3的第一次相对压紧过程中，除了弹性变形之外还发生了弹塑性变形。
在图5中所示的制动盘毂2的开口端部21可具有一布置于制动盘毂2外侧的斜面22。这个斜面22可以环绕式形成于制动盘毂齿面10、制动盘毂齿顶12和/或制动盘毂齿根13上。通过这个斜面22能更简单地将制动盘毂2与至少一个制动圈3彼此连接或者说相互接合。
通过根据本发明的制动盘1可以获得以下优点：
-配合件2、3的简单的、部件定心的定位，
-较之一体式铸造制动盘重量减轻，
-通过制动盘毂2与至少一个制动圈3、3’接合时的弹塑性变形实现特别高效的材料利用。

Claims (3)

1.一种用于机动车的复合制动盘，包括制动盘毂(2)和至少一个相应的制动圈(3，3’)，所述制动盘毂和所述制动圈借助接合过程彼此连接，其中在接合区域(6)中，内侧的制动圈齿廓(8)啮入制动盘毂齿廓(7)中，其中，所述制动盘毂齿廓(7)的制动盘毂齿面(10)以及所述制动圈齿廓(8)的制动圈齿面(11)在所述接合区域(6)中具有不同的配合形状，
其中，所述制动盘毂齿廓(7)具有圆弧形的制动盘毂齿面(10)，而所述制动圈齿廓(8)则具有渐开线形的制动圈齿面(11)，
其中，所述制动盘毂(2)在所述接合过程之前具有锥形的基本形状并且所述制动盘毂的啮合部的基准直径朝所述制动盘毂的开口端部(21)方向变大。
2.根据权利要求1所述的复合制动盘，其特征在于，各所述齿廓(7，8)具有齿顶(12)和齿根(13)，其中在任何一个工作温度范围内，在相应的齿廓(7，8)的齿顶(12)与齿根(13)之间皆存在间隙。
3.根据权利要求1或2所述的复合制动盘，其特征在于，内侧的所述制动圈齿廓(8)和/或所述制动盘毂齿廓(7)至少在各所述齿面(10，11)的区域中由于所述接合过程而发生弹塑性变形。
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