CN103492746B - 通过压铆组装的铝‑钢双材料制动盘保护器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的制动盘保护装置（2），其包括铝制的保护构件（4）和镀锌钢制成的一系列装配凸耳（6、8、10），所述装配凸耳通过压铆部位装配到所述保护构件（4）上。使用钢制凸耳可以使保护装置（2）具有良好的抗疲劳强度。将铝用于保护构件（4）可以明显地减轻重量。凸耳构件（6、8、10）与保护构件（4）相接触的面积减小可以防止凸耳由于保护构件（4）的铝材膨胀而断开。

Description

通过压铆组装的铝-钢双材料制动盘保护器

技术领域

本发明涉及一种关于保护车辆制动盘的装置或机构。更具体地，本发明涉及一种包括铝制的保护构件的制动盘保护装置。本发明还涉及车轮支架以及配有该装置的车辆。

背景技术

伴随着制动盘的出现，机动车辆产业致力于发展这种刹车机构的保护系统。保护系统是出于对提高车辆安全性、所述部件的使用寿命以及刹车时刹车系统的稳定性的期望应运而生的。平时这些机构总是暴露于非常严苛的约束条件下。实际上，制动盘保护器必须能够抵抗在高速行驶下飞溅的碎石。在汽车的情况下，飞溅物的动能会变得非常具有破坏性。飞溅物反复冲击构成大力的动力激励（sollicitation）。还与速度和道路缺陷组合使得具有振动疲劳的约束，其影响与重量和保护装置本身的惯性相关。这种疲劳激励的情况具有较小的激励幅度但是具有较多的循环次数。从车辆的速度还引出紧压刹车，这会加热制动盘，这些热量会通过辐射传递给保护装置。这里温度达到大约300℃。制动盘的保护器因此承受加热和冷却循环。腐蚀还会对该机构的使用寿命产生影响。实际上，环境中具有化学剂，所述化学剂的作用被紧压刹车阶段所产生的高温放大。高温会改变保护的保护装置的金相结构。这里需要着重指出的是疲劳腐蚀现象肯定会放大和加速保护装置的退化。这些疲劳激励具有不同的参数并且可能需要相反的技术方案。

根据恶劣的天气，刹车系统会遇到积水。在有水的情况下，钢/衬片（garniture）对的摩擦系数（需要很高）减小。因此，护罩的功能最大化以确保足够的安全性。

所有车辆所共有的最后一个约束是寻求减轻重量。这种发展可以减小车辆的惯性从而减少发动机能量的消耗并且在刹车阶段时，减小所需要的机械功。这种发展有助于减轻非悬挂质量从而减少CO₂的排放。一种平衡的途径是使用轻质合金。然而，当温度超过80℃时会促进某些金属（例如铝）的氧化现象，从而产生膨胀，这对于前面描述的暴露的制动盘保护器来说是非常常见的。在通过压铆将铝板和钢板组装起来时，由于接触面需要靠近，这种膨胀就变得非常不利。

制动盘保护器在其支架上的固定方式是使用钢制的螺钉。

如同我们已经论述过的，这种机构承受互相依赖的约束并且必须确保驾驶员的安全性。

参照现有的技术方案，可以发现这些技术方案只有解决部分的问题。

例如，专利申请DE10155645A1中描述一种装置，其由同心月牙形状的两个铝制部件构成，该两个部件的组装通过在接触区域上线性分布的至少14个压铆部位实现。该技术方案尽管使用了铝，但仍然沉重。实际上，支架和保护装置的实质表面之间的接合仍然质量较大并且沉重。此外，铝制的接合部件通过螺钉被直接固定在支架上。随着时间的推移，振动和温度差会改变支架上的固定部位。在几年之后，为螺钉或者其它部件所钻的孔将不能有效地发挥作用。最后，两个月牙之间的压铆表面将会膨胀，这是由于接触面积较大，并且电流腐蚀程度与接触面积有关，在这种设计上将会产生更明显的电流腐蚀。

在专利申请FR2858033A1中描述了保护制动盘的另一个技术方案。该技术方案包括制动盘和同样质地的金属凸耳，它们可通过焊接组装起来。考虑到固定凸耳的弹性性质，制动盘保护器组件是钢制的。这种技术方案尤其沉重并且会造成车辆的总重量增大。

如同以上指出的，所产生的问题很复杂，以上特征的简单组合所得到的技术方案不能解决问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种制动盘的保护装置并且解决至少一个以上陈述的问题。保护机构必须同时抵抗机械冲击和热冲击、振动疲劳激励以及腐蚀约束。需要同时满足这些功能而不增加技术方案的最终重量。理想情况下还必须简单和经济。所使用的固定设备需要抵抗与外部和内部机械应力相关的内部应力。所述外部和内部机械应力由外部冲击、振动疲劳以及当压铆的铝/钢界面氧化时由铝的膨胀产生。

本发明的目的之一在于提供一种用于车辆的制动盘保护装置，其包括铝制的保护构件和组装到所述保护构件上的装配构件，所述装配构件用于将装置装配在支架上，所述装配构件用与保护构件的材料不同的金属材料制成，所述金属材料优选为钢；其特征在于，所述装配构件包括至少一个固定凸耳。优选地，装配构件包括至少两个固定凸耳。更优选地，其包括至少三个。使用三个凸耳可以更好地分担振动疲劳力并且在制造时，尤其是冲压时确保固定凸耳的可行性。此外，固定凸耳尺寸较小可以涂覆成本较低的防腐蚀涂层，尤其通过使凸耳“滚动”（tonneau）。

根据本发明的一个有利实施例，所述一个固定凸耳或所述固定凸耳的至少其中一个通过至少一个，优选多个，压铆部位组装到保护构件上，所述压铆部位布置在凸耳与保护构件相接触的部分上。

压铆部位的直径可以在14mm和4mm之间。每个压铆直径具有不同的机械强度。所用的压铆直径将适于金属板的厚度以及将要承受的机械应力。根据固定凸耳的形状，不同的压铆承受不同的激励。可以适当地选择压铆部位具有接近弯曲部的较大直径以便承受抽吸力，然后选择支脚部位较小的压铆以防止支脚晃动。三点式压铆对于优化质量和防止电流腐蚀是有利的。实际上，电流腐蚀是接触面积的函数，较大的面积会使电流腐蚀较为严重。

保护装置和凸耳之间的接触区域可以接收粘胶（耐热温度最少＞150℃）以改善界面减少腐蚀。

固定可以是混合式的：熔合压铆以及凸耳的其它固定方式，例如铆钉、螺栓连接。这种混合可以在两个凸耳之间或者在同一凸耳上。

根据本发明的另一个有利实施例，凸耳与保护构件相接触的部分和所述一个或多个压铆部位构造成使所述部分的面积小于所述一个或多个压铆部位的面积的15倍，优选10倍。

根据本发明的又一个有利实施例，凸耳与保护构件相接触的部分和所述一个或多个压铆部位构造成使所述部分的自由边与最近的压铆部位的中心间隔的距离值小于所述压铆部位的直径的3倍，优选2倍。

根据本发明的再一个有利实施例，凸耳通过多个压铆部位组装到保护构件上，压铆部位构造成使每对压铆部位的两个压铆部位之间在所述部位的相应边之间测量到的距离小于所述一对压铆部位的平均直径的3倍，优选2倍。

根据本发明的再一个有利实施例，装置包括多个固定凸耳，并且，所述固定凸耳具有不同的长度以使组件的固有频率得到优化。

根据本发明的再一个有利实施例，保护件具有大体弯曲的形状，并且所述装置包括沿所述保护件优选以均匀方式分布的多个固定凸耳。

根据本发明的再一个有利实施例，所述一个固定凸耳或所述多个固定凸耳的至少其中一个是由钢锌镍或层状锌制成。

根据本发明的再一个有利实施例，一个凸耳或凸耳的至少其中一个由与其它凸耳不同的材料制成。

根据本发明的再一个有利实施例，保护构件由3000系列的铝制成。保护构件由3000系列的铝制成以限制腐蚀力和膨胀。该牌号可具有适应所应用情形的抗腐蚀性。除了牌号3002至3007之外，还可以选择3100或3200型。由于材料的选择，使得具有足够的抗腐蚀性，并且无需处理表面就可以抵抗外界因素。

本发明的目的之一还在于提供一种包括制动盘和根据本发明的制动盘保护装置的车辆车轮支架。

本发明的目的之一还在于提供一种配有所述支架和/或装置的车辆。

所考虑的技术方案可以提供抵抗保护同时保持轻质。重量获益的特征在于保护表面限于制动盘表面而不延伸到其所固定的支架。该固定通过轻质且牢固的固定凸耳实现。固定凸耳的灵活特征可以适应铝的变形而不会导致破坏固定部位的剪切机械应力。

通过压铆固定可以抵抗疲劳。其有效地承受剪切力。该技术方案不是穿通的，因此不会造成腐蚀损失。最后，该方法实现和控制起来尤为经济。

合理地选择材料可以免于在制动盘保护器组件上进行表面处理，这节约了成本，因为表面处理对抗腐蚀的要求很高。需要保护的环境激励有如下：碎石、盐、雪、水、制动盘和辐射的温度、热冲击的保护等等。

由于重量得到了优化，并且用钢制凸耳尤其适于接收螺钉固定，因此组件能够抵抗机械疲劳应力。保护构件的使用寿命也经济地得到了提高。

附图说明

借助以下的说明书和附图，将能够更好地理解本发明的其它特征和优点，所附附图其中：

-图1示出根据本发明的制动盘的保护装置的透视图。为了方便观察，在该图中没有示出本领域技术人员已知的刹车机构。

-图2是图1的装置的其中一个固定凸耳的矢状剖面（une vue en coupesagittale）。在固定凸耳的底部位置处还示出铝制保护装置的一部分。还示出组装所需的压铆部位。

-图3是图2的压铆部位的放大剖视图。两个金属件中的压铆部位所产生的变形向前。

具体实施方式

图1的保护装置2由具有月牙形状或者“C”形的铝制板4构成，所述铝制板放置在车轮轮圈的内侧。添加到刹车蹄片表面上的该保护板的表面可以构成轮圈内侧的封盖。保护装置的形状使得可以在制动盘和蹄片装配好之后将所述保护装置装配在车辆上。

板4的内轮廓被限界成与行驶总成中的机构（尤其是刹车蹄片）配合。保护装置的外轮廓被折叠部限界，以改善固有刚度和抗最大冲击的强度而不增加板的初始厚度。

板4的表面也被加工过。其接收有凸出部14和容座16，以允许固定传感器或允许刹车蹄片的软管（durite）通过。

为保护件4所选择的材料是3000系列的铝-铝锰。该牌号可以限制腐蚀效应和热激励时膨胀。牌号也可以根据机械性质和抗腐蚀性从铝3003，铝3004和铝3005中选择。

在该保护件上固定有固定凸耳6、8和10。

应当理解，固定凸耳指的是具有典型截面（section type）的纵向固定元件。每个端部构成用于确保固定的功能表面。在图2中所示的构造中，将在保护构件4上的部分称为支脚28，将装配在支架（未示出）上的部分称为头部22。

凸耳6的支脚28通过压铆部26固定在保护构件4上。凸耳6的本体20是冲压板以便增加刚度。为了使固定凸耳6的组件具有刚度，使冲压在支脚28和头部22上延伸。凸耳20的本体通过弯曲部与支脚28或头部22限界。

由于具有细长的形状，固定凸耳在其厚度或宽度的轴线上具有不同的惯性矩。为了更好地利用这些不同，使固定凸耳的定向以不同的方式分布，以增加保护装置在支架上的固定的刚度。根据本发明的一个有利实施例，固定凸耳以均匀的方式分布同时在保护件的轮廓上间隔相同的角度。

根据本发明的一个有利实施例，固定凸耳的本体具有不同的长度和/或宽度，使它们所具有的固有频率彼此远离，以避免摩擦声（grincement sonore）现象。还致力于避免幅度损坏装置的振荡运动。

固定凸耳用钢锌镍或层状锌（zinc lamellaire）制成，以提供适当的抗腐蚀性。凸耳可以由不同牌号的钢制成，以响应不同的约束。

固定凸耳6、8、10的支脚通过两个或三个压铆部位组装在支架上。

保护装置与凸耳的固定方式是压铆。压铆是一种冷态下实施的组装技术，涉及对两种材料冲压并且将这两种材料彼此交错排列（imbriquer）以构成刚性嵌套件（encastrement）。这种方法用于金属板并且还应用于不同强度的材料。压铆方法可以是：圆形部位压铆、方形部位压铆、矩形部位压铆和/或扁平部位压铆。允许将熔点温度相差很大的不同性质的金属（如铝和钢）组装起来。这种不同使得这种材料对的焊接的可能性变得复杂。

在同一凸耳上或一个凸耳与另一个凸耳之间的压铆类型可以不同。

压铆部位26以均匀的方式分布在固定凸耳6上。也可以分布成使得凸耳6和保护件4之间的接触面积与压铆部位的数目相比减小。

当参考压铆部位在固定凸耳上的间距时，可以考虑将从边到边测量到的距离相对于所述压铆部位的标称直径的百分比作为合适的参数。在压铆部位的部位直径不同的情况下，取两个部位的平均直径作为直径。在本发明的情况下，两个部位之间的间距小于两个部位的平均直径的400%，优选300%，更优选200%，又更优选100%。

为了考虑压铆部位和凸耳支脚的板材之间的边缘效应，限定凸耳支脚的自由边和压铆部位的中心之间的距离最接近。该最小距离优选小于所述压铆部位的直径的300%，优选200%，更优选100%。

在本发明的情况下，不同的压铆部具有相同的直径。它们可以具有不同的直径以调节固定的机械强度。可以在同一凸耳上或两个凸耳之间观察到不同的直径。

视图具有同样性质和圆弧的压铆部位。在方形部位的情况下，通过用相同部位的对角线替换直径来确定不同的距离和比例。

沿凸耳的压铆数目可以不同。

Claims (15)

1.一种用于车辆的制动盘保护装置(2)，其包括铝制的保护构件(4)和组装到所述保护构件(4)上的装配构件(6、8、10)，所述装配构件用于将装置(2)装配在支架上，所述装配构件(6、8、10)由与保护构件(4)的材料不同的金属材料制成；

其特征在于，

所述装配构件包括至少一个固定凸耳(6、8、10)。

2.根据权利要求1所述的装置(2)，其特征在于，一个固定凸耳或多个固定凸耳(6、8、10)的至少其中一个通过至少一个压铆部位(26)组装到保护构件(4)上，所述压铆部位布置在凸耳(6)与保护构件(4)相接触的部分(28)上。

3.根据权利要求2所述的装置(2)，其特征在于，凸耳(6)与保护构件(4)相接触的部分(28)和所述至少一个压铆部位(26)构造成使所述部分(28)的面积小于所述至少一个压铆部位(26)的面积的15倍。

4.根据权利要求2或3所述的装置(2)，其特征在于，凸耳(6)与保护构件(4)相接触的部分(28)和所述至少一个压铆部位(26)构造成使所述部分(28)的自由边与最近的压铆部位(26)的中心间隔的距离值小于所述压铆部位(26)的直径的3倍。

5.根据权利要求2或3所述的装置(2)，其特征在于，所述一个固定凸耳(6)或多个固定凸耳(6)的至少其中一个通过多个压铆部位(26)组装到保护构件(4)上，压铆部位构造成使每对压铆部位(26)的两个压铆部位之间在所述部位的相应边之间测量到的距离小于所述一对压铆部位的平均直径的3倍。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的装置(2)，其特征在于，其包括多个固定凸耳(6、8、10)，并且，所述固定凸耳具有不同的长度以使它们的固有频率不同。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的装置(2)，其特征在于，保护构件(4)具有大体弯曲的形状，并且所述装置(2)包括沿所述保护构件(4)分布的多个固定凸耳(6、8、10)。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的装置(2)，其特征在于，所述一个固定凸耳或多个固定凸耳(6、8、10)的至少其中一个是由钢锌镍或层状锌制成。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的装置(2)，其特征在于，保护构件(4)由3000系列的铝制成。

10.根据权利要求1所述的装置(2)，其特征在于，所述金属材料为钢。

11.根据权利要求2所述的装置(2)，其特征在于，所述一个固定凸耳或所述固定凸耳(6、8、10)的至少其中一个通过多个压铆部位(26)组装到保护构件(4)上。

12.根据权利要求3所述的装置(2)，其特征在于，所述部分(28)的面积小于所述至少一个压铆部位(26)的面积的10倍。

13.根据权利要求4所述的装置(2)，其特征在于，所述部分(28)的自由边与最近的压铆部位(26)的中心间隔的距离值小于所述压铆部位(26)的直径的2倍。

14.根据权利要求7所述的装置(2)，其特征在于，所述装置(2)包括沿所述保护构件(4)以均匀方式分布的多个固定凸耳(6、8、10)。

15.一种包括制动盘和根据权利要求1至14中任一项所述的制动盘保护装置(2)的车辆车轮支架。