CN103443493A - 用于陆上车辆的制动盘以及尤其具有这类制动盘的陆上车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于陆上车辆，尤其是商用车辆的制动盘，包括旋转轴（A）、摩擦环（I）、盘筒（4）以及用于对车辆轮毂进行法兰连接的盘法兰（5），其中盘法兰具有法兰面（6），该法兰面在未进行法兰连接的状态下在包含旋转轴的纵截面平面内与旋转轴的法线形成锐角。

Description

用于陆上车辆的制动盘以及尤其具有这类制动盘的陆上车辆
技术领域
本发明涉及一种用于陆上车辆，尤其是商用车辆的制动盘，包括旋转轴、摩擦环、盘筒以及用于对车辆轮毂进行法兰连接的盘法兰，其中盘法兰具有法兰面。
背景技术
上述类型的制动盘是已知的。其中，摩擦环的两侧具有摩擦面。在摩擦环上连接有沿旋转轴轴向延伸的盘筒，盘法兰沿其径向延伸。
摩擦环、盘筒和盘法兰可以成对或者三者均相互一体形成。其可以是诸如灰口铸铁或者生铁制成的铸件。
盘法兰具有例如多个（螺纹）孔，该（螺纹）孔分布在盘法兰的周边。通常（螺纹）孔沿轴向延伸。该（螺纹）孔用于将盘法兰法兰连接到车辆的轮毂上，通常借助于螺栓进行连接，例如使用螺栓拧入到螺纹孔中。
通常情况下，不管是盘法兰的法兰面，还是轮毂的法兰面均为平面状，其中，两个所述的法兰面均垂直于旋转轴延伸。
通过上述轴向螺栓连接，在将制动盘法兰连接到车轮法兰上时，在两个法兰面之间存在摩擦接合，从而使得在制动时出现的力矩实质上通过摩擦接合在接触区传递到轮毂上。
为了形成足够的摩擦接合，尤其在商用车辆制动盘的情况下，根据盘尺寸和螺栓尺寸使用较高的拧紧力矩。尽管如此，仍然无法排除摩擦接合不足的情况。在该情况下，由于螺栓所通过的孔的内壁存在间隙，从而导致盘和轮毂之间产生相对移动，例如如果在交替向前和向后时在制动盘上形成较高的制动力矩，使得摩擦接合被压制。
由于制动盘的较高要求，在使用时，尤其在盘法兰和盘筒之间的过渡区域，也就是在盘法兰的径向内部区域会形成极高的压应力。在使用螺栓插入孔中进行固定时，该重要区域通常位于孔的径向内部。其结果是，在盘法兰的法兰面的内径区域出现裂口或者穿透裂纹状的较强磨损。
由于所能提供的空间有限，因此无法例如通过提高材料的使用量对上述重要区域的制动盘进行加固。此外，提高材料使用量也会导致重量相应增加。
发明内容
本发明的目的在于，对上述类型的制动盘进行继续开发，使其可以满足高负载和高制动力矩的要求，同时尽可能减小其空间并将其重量降至最低。
根据本发明，上述目的通过以下方式解决，法兰面在未法兰连接的状态下，在包含旋转轴的纵截面平面内与旋转轴的法线形成锐角。
换言之，法兰面的径向外部区域相对于法兰面的径向内部区域轴向伸出。现在，如果制动盘法兰连接到轮毂上，盘法兰的径向外部区域比径向内部区域具有更大的夹紧力。在法兰连接处反馈回的压应力从上述重要的盘法兰的径向内部区域移动到径向外部区域，从而使得形成裂纹的风险显著降低。
换言之，根据本发明的盘法兰的法兰面在法兰连接到轮毂上、但处于未夹紧的状态下时，在包含旋转轴的纵截面平面内形成径向向内打开的楔状缝隙或者间隙。如果该缝隙或者间隙通过夹紧，也就是通过相应的轴向螺栓加以封闭，则由此形成的应力和压力几乎仅会出现在径向外部区域，相反，重要的径向内部区域的负载下降。
除了去除重要区域的压应力，通过本发明，也可以增大由摩擦接合形成的制动力矩传递的有效半径，这可以预防制动盘相对于车轮法兰之间的相对移动。
根据本发明，优选地，上述锐角大于0.2°。有利的是，该锐角介于0.2°至3.5°之间，优选地介于0.5°至1.5°，更优选地介于0.8°至1.2°之间。
根据本发明更优选地，在纵截面平面中，法兰面的径向内部区域比法兰面的径向外部区域靠近制动盘的摩擦面所在的平面。
通过该结构可以在盘法兰的径向外部区域形成压应力转移。
根据本发明，盘法兰更优选地在俯视下沿着旋转轴具有至少一个径向向外延伸且具有法兰面的突起。
换言之，根据本发明的结构，盘法兰不是在其整个周边，而是仅在局部径向扩大并在该径向扩大区域吸收上述压应力。有利的是，在该情况下，夹紧装置，例如螺栓穿过法兰的位于该突起区域的相应贯穿开口，以便对突起进行夹紧。
本发明并不仅限于一个突起。相反，根据本发明，优选地，盘法兰在俯视下沿着旋转轴具有包含多个突起的波纹状的外部轮廓，且具有在两个突起之间的凹槽，其中，突起分别具有用于容纳固定轮毂的固定装置的开口。
对该结构而言，使用多个固定装置，例如形式为穿过相应贯穿开口的螺栓，且在这一类的固定装置处，盘法兰沿径向扩大，以便形成用于吸收借助于固定装置所形成的压应力的特殊区域。
 根据本发明，原则上盘法兰、盘筒和摩擦环可以任意形成，且可以任意进行组合。但根据本发明优选地，盘法兰和盘筒一体地形成和/或盘筒和摩擦环一体地形成。
对于商用车辆的制动盘而言，本发明在盘具有较大的直径时尤其有意义。根据本发明，优选地，盘直径为375mm至525mm，更优选为376mm，430mm，432mm，433mm或者525mm。
根据本发明，优选地，制动盘是内部通风的。
除了上文详细说明的制动盘，本发明还创造了一种陆上车辆，尤其是商用车辆，包括具有第一法兰面的轮毂，具有旋转轴和第二法兰面的制动盘，在制动盘法兰连接到轮毂上时，第二法兰面抵靠在第一法兰面上，以及在处于法兰连接状态时用于夹紧制动盘和轮毂的装置。对此，为解决上述目的，根据本发明使得两个法兰面在法兰连接、但未夹紧的状态下相互之间在包含旋转轴的纵截面平面内存在径向向内打开的楔状间隙，并在夹紧状态下两个法兰面相互抵靠。
根据本发明的陆上车辆具有上文详细说明的制动盘。
附图说明
在下文中，根据优选的实施形态参考附图更详细地说明本发明；其中：
图1是包含以虚线示出的轮毂的根据本发明的一种实施形态的制动盘的纵向剖视图；
图2是根据图1的制动盘的立体图；
图3是根据图1的制动盘的俯视图；
图4是现有制动盘的部分以及根据本发明的法兰连接时夹紧状态下的制动盘的相应部分的示意图。
具体实施方式
附图中所示的制动盘整个使用附图标记1标示。该制动盘包含两个摩擦环，该摩擦环例如通过连接片、横销、横粱或者其他装置在形成冷却通道的情况下相互连接在一起，同时摩擦环还具有两个摩擦面2、3，在制动时与附图中未示出的盘式制动器的制动衬片挤压在一起。制动盘1的旋转轴以A标示。
制动盘1具有盘筒4，该盘筒例如和包含摩擦面3的摩擦环一体地形成。
 盘筒4在其一端具有与其一体的、并沿径向向外延伸的带有法兰面6的盘法兰5。盘法兰5在图3的视图中具有波纹状的外部轮廓，该轮廓在其波峰形成突起8.1，在其波谷形成凹槽8.2。波峰或者突起8.1具有至少一个贯穿孔7。
波峰或者突起8.1以及波谷或者凹槽8.2的尺寸、形状和曲率半径可以对称，也可以不对称，因为其设计或者尺寸取决于制动盘的尺寸以及预计负载。因此与预定用途相关。通过其波纹状的形状可以形成大量的接触区，该接触区共同形成盘法兰5的法兰面6。法兰面6形成锥面，因为该法兰面在所述的实施形态中与旋转轴A的法线形成角α，该角在所述的实施形态中为1.0°。
具有形成角α的法兰面6的盘法兰5在图1中与虚线所示的包含平坦的、垂直于旋转轴A的法兰面10的轮毂11相对。其中，轮毂11具有与盘法兰5的布孔相一致的布孔，从而使得可以借助于螺栓连接9在动力接合时形成法兰连接。螺栓连接的类型和其实施过程需根据情况而定。对于图中所示的实施形态而言，螺栓穿过轮毂11中的相应的开口，并在设计为螺纹孔的贯穿开口7中拧紧螺栓。轮毂的形状/结构也取决于使用情况，但轮毂总是包含法兰面10。对此需要注意的是，根据使用情况，该法兰面10不强制要求垂直于旋转轴A，而是可以构成接近角α走向的对应的接触面，并保持该角度差，以便在纵截面中形成楔状间隙。此处也可以通过选择相应的角α而得到根据本发明的效果。
如果两个法兰面6和10根据图1未相互螺栓连接在一起，则两个所述法兰面之间的角度缝隙可以进行调节，该角为迎角α。角α的大小同样取决于制动盘的使用情况、尺寸和材料，因此在附图中所示的大约为1.0°的角仅是许多种示例中的一种。两个法兰面10和6之间的楔状缝隙沿径向向内打开。
如果将制动盘1和轮毂11螺栓连接在一起，随着盘法兰5的变形使得两个法兰面10和6之间的缝隙闭合。由此形成的压应力实质上出现在法兰面6的径向外部区域6.1，相反，径向内部区域6.2实质上不再承受应力。由此在盘筒4上经常出现的、重要的、不利的压应力被降至最小或者完全消除。
就此，参考图4的对比图，其中所示的压应力，在现有的制动盘（上图）上或多或少地均匀分布在法兰区域6上，相反，在根据该发明的制动盘（下图）的结构中主要集中在径向外部区域6.1处。径向外部区域6.1由波峰或者突起8.1构成，其任务尤其是吸收上述压应力，以便可以保护上文所述的重要区域。
上文所述的制动盘为一体化结构。但根据本发明的技术方案也可以用于不含内部通风装置的制动盘，甚至是实心制动盘。如果将制动盘筒和摩擦环连接在一起，也可以通过复式铸件实现其一体化的结构。此处也可以使用例如螺栓连接和/或其他形状合适的连接方式，因为所有的制动盘结构的共同点在于其借助于径向法兰区域固定到轮毂上。径向法兰区域也可以径向向内延伸，因为由此也可以实现根据本发明的法兰面结构。当然，在该情况下，每个突起（贯穿法兰或者波峰）沿径向向内延伸，径向向内延伸的法兰区域用于吸收所出现的压应力。
在上述说明书、权利要求书以及附图中公开的本发明的特征不管是单独、还是以任意方式进行组合，对于实现本发明的不同实施形态均具有重要意义。

Claims (11)

1.一种用于陆上车辆，尤其是商用车辆的制动盘，包括：
旋转轴（A），
摩擦环，
盘筒（4），以及
用于在夹紧时对车辆轮毂进行法兰连接的盘法兰（5），其中盘法兰具有法兰面（6），该法兰面在法兰连接状态下抵靠轮毂的法兰面，
其特征在于，
该法兰面在未进行法兰连接的状态下在包含旋转轴的纵截面平面内与旋转轴的法线形成锐角（α）并形成锥面。
2.根据权利要求1所述的制动盘，其特征在于，角（α）大于0.2°。
3.根据权利要求1或2所述的制动盘，其特征在于，角（α）介于0.2°至3.5°之间，优选地介于0.5°至1.5°之间，更优选地介于0.8°至1.2°之间。
4.根据上述权利要求中任一项所述的制动盘，其特征在于，在纵截面平面内法兰面（6）的径向内部区域（6.2）比法兰面（6）的径向外部区域（6.1）靠近制动盘的摩擦面（3）所在的平面。
5.根据上述权利要求中任一项所述的制动盘，其特征在于，盘法兰（5）在俯视下沿着旋转轴（A）具有至少一个径向向外延伸且具有法兰面（6）的突起（8.1）。
6.根据上述权利要求中任一项所述的制动盘，其特征在于，盘法兰（5）在俯视下沿着旋转轴（A）具有包含多个突起（8.1）的波纹状的外部轮廓，且具有在两个突起之间的凹槽（8.2），其中，突起分别具有用于容纳固定轮毂的固定装置的开口（7）。
7.根据上述权利要求中任一项所述的制动盘，其特征在于，盘法兰（5）和盘筒（4）一体地形成和/或盘筒和摩擦环一体地形成。
8.根据上述权利要求中任一项所述的制动盘，其特征在于，盘直径介于375mm至525mm之间，优选为375mm，430mm，432mm，433mm或者525mm。
9.根据上述权利要求中任一项所述的制动盘，其特征在于，制动盘是内部通风的。
10.一种陆上车辆，尤其是商用车辆，包括：
具有第一法兰面（10）的轮毂（11），
具有旋转轴（A）和第二法兰面（6）的制动盘（1），第二法兰面在制动盘安装到轮毂上时抵靠第一法兰面，以及
在安装状态下用于夹紧制动盘和轮毂的装置，
其特征在于，
第二法兰面为锥面，且
两个法兰面在未夹紧状态下相互之间在包含旋转轴的纵截面平面内存在径向向内打开的楔状间隙，并在夹紧状态下，两个法兰面相互抵靠。
11.根据权利要求10所述的陆上车辆，具有根据权利要求1至9中任一项所述的制动盘。
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