CN103982577B - 用于机动车的盘式制动器的制动盘 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车盘式制动器的制动盘（10），该制动盘包括罐形的支承件（12）以及摩擦环（14），其中，所述支承件（12）和摩擦环（14）通过多个在周向方向（u）上分布布置的、在径向方向（r）上延伸的、设计为单独的构件的连接元件（20）在径向方向（r）上固定地彼此连接，其中，所述连接元件（20）形状锁合地与所述支承件（12）连接。本发明的突出之处在于，连接元件（20）形状锁合地与摩擦环（14）连接。

Description

用于机动车的盘式制动器的制动盘
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的盘式制动器的制动盘，其中，该制动盘包括罐形的支承件以及摩擦环，其中，所述支承件和摩擦环通过多个在周向方向上分布布置的、在径向方向上延伸的、设计成单独的构件的连接元件在径向方向上固定地彼此连接，其中，所述连接元件形状锁合地与所述支承件连接。以及本发明还涉及用于制造这种制动盘的方法。
背景技术
制动盘摩擦环传统上在浇铸工艺中——通常为砂型铸造——由高碳灰铸铁制造。由于多种原因，灰铸铁是用于摩擦体的最优材料。制动盘的支承件很久以来就在许多应用中由铝或铝合金制造，以节省重量。在这种设计中，要特别注意摩擦环与制动盘固定鼓/制动盘毂(Bremsscheibentopf)之间的径向活动性，以使在每次制动过程中在摩擦环中产生的热机械应力最小化。径向自由度通过在机械加工中产生的配合间隙以及嵌入的连接元件而生成。由于方案所致，铸造过程之间的昂贵的机械加工和所需的配合公差会引起高的制造成本。例如在EP 2 275 702 B1中公开了这种制动盘。
由DE 101 03 639 A1已知一种具有开头所述全部特征的内部通风的制动盘。
按照DE 101 03 639 A1的教导，支承件和连接元件之间的连接(结构)设计为形状锁合的连接(结构)，而摩擦环和连接元件之间的固定以材料结合的方式进行，例如借助熔焊或钎焊。由于摩擦环和连接元件之间的材料结合的连接(结构)，所以在连接(结构)的质量和位置方面仅能确保不令人满意的(不利的)的固定。钎焊连接(结构)在温度高于焊剂的熔化温度时会松脱，并由此呈现为不确定的连接，而熔焊连接(结构)则在边缘区域由于结构变化而容易降低强度。
在制动时由于高的温度影响而部分或全部松脱的材料结合的连接(结构)可能会使制动盘产生可逆的或不可逆的变形(轴向摆差、波纹度、不平衡)。这会促使摩擦环上发生不期望的不均匀的磨损，并导致所谓的“制动震颤”，这会降低驾驶舒适度。制动盘的余留下来的变形可能会导致整个制动系统不能用。
此外，因为形状结合的连接(结构)众所周知的突出之处在于具有良好的导热性，所以会促使产生高的从摩擦环到连接元件的热传递。这进而使得通过连接元件与支承件的接触部位而向该支承件导入更多热量。
由此所致的在接触部位与支承件的其他部分之间的温度差同样会导致支承件的翘曲，这是因为该支承件的外部区域比内部区域膨胀得更剧烈。因此会产生不期望的热翘曲，该热翘曲会使支承件在“波纹度”的意义上扭曲并导致轴向摆差，该轴向摆差会被传递至摩擦环。
发明内容
因此本发明的目的是，对开头所述类型的制动盘作如下改进：除了使该制动盘具有长的使用寿命外还能保证高的驾驶舒适度和高的安全性。
该目的通过下述特征而实现。
用于机动车的盘式制动器的制动盘以已知的方式方法包括罐形的支承件(即固定鼓)和摩擦环。其中，支承件和摩擦环通过多个在周向方向上分布的、在径向方向上延伸的、被设计为单独的构件的连接元件在径向方向(r)上看彼此固定连接。在固定鼓侧，即，支承件与连接元件之间的连接部，该连接元件形状锁合地与支承件连接。
根据本发明，连接元件形状锁合地与摩擦环连接。
根据本发明的制动盘经证明是特别有利的，这是因为现在基于形状锁合的连接确保了在质量和位置方面确定的连接，其突出之处也在于更小的热传递。也就是说，基于形状锁合连接，以有利的方法确保了即使在高的温度下也具有令人满意的紧固性，而此外无需担心强度下降和/或热传递变大。这样的结果是，在制动时不会出现可逆的和/或不可逆的变形(轴向摆差、波纹度、不平衡)。由此防止了摩擦环的“震颤”，从而对驾驶舒适度和制动盘磨损产生积极的影响。
制动盘优选为内部通风的制动盘，也即是说，摩擦环具有多个冷却通道。
特别优选的一种实施形式为：连接元件在其朝向支承件的端部区域和朝向摩擦环的端部区域具有凹部和/或凸出部，并且连接元件通过复合铸造方式与支承件以及与摩擦环形状锁合地连接。凹部和/或凸出部的设置——例如以环绕的凹槽的形式——经证明是有利的，因为可以在浇铸过程中向该凹部注入材料用以在没有径向间隙的情况下产生形状锁合的连接。
根据本发明的一特别优选的实施形式，该连接元件设计为空心体。连接元件作为管状空心体的设计经证明对于内部通风的制动盘是特别有利的，这是因为由此实现了向制动盘的冷却通道中导入冷却空气。
根据本发明的另一实施形式，该连接元件由实心材料形成。经证明，连接元件由实心材料形成的设计在制造技术方面是有利的，因为不需要对连接元件进行密封，进而实现了容易且价廉的制造。
该连接元件优选设计为销形，并具有圆形的或有棱角的横截面。
本发明的目的还在于，给出一种用于制造机动车盘式制动器的制动盘的方法，该方法可价廉地制造制动盘。
该目的通过下述特征实现。
所述用于制造盘式制动器的制动盘的方法包括以下工艺步骤：
-制造包括支承件和摩擦环的铸模；
-制造型芯模；
-将连接元件放入到型芯模中；
-通过将填料填充到型芯模中而完成型芯；
-将具有连接元件的型芯放入铸模中；
-浇铸制动盘；
-冷却制动盘；
–对制动盘进行后续切削加工。
因为根据本发明的方法，以复合铸造工艺制造连接元件与摩擦环之间以及连接元件与支承件之间的在径向方向上固定的、被设计为形状锁合结构的连接部，所以确保了制动盘的价廉的制造方式，这是因为现在可取消其他在现有技术中必需的中间加工步骤，即，借助焊接产生材料结合的连接。
附图说明
本发明另外的优点、特征和应用可能由以下说明结合附图中的实施例给出。
下面根据在附图中示出的实施例详细说明本发明。
在说明书以及附图中，使用在下列附图标记列表中使用的术语和相对应的附图标记。
图中示出：
图1示出根据本发明的制动盘的剖视图；
图2示出图1中的制动盘沿A-A线的剖视图；
图3示出图2中的制动盘沿B-B线的剖视图；
图4示出连接元件的放大图。
附图标记列表：
10 制动盘
12 支承件
14 摩擦环
14a 摩擦环半体
14b 摩擦环半体
16 连接片
18 冷却通道
20 连接元件
22 凹陷部/凹槽
24 环绕的凸出部
a 轴向方向
r 径向方向
u 周向方向
具体实施方式
图1和图2示出了整体用附图标记10表示的机动车制动盘。
该制动盘10具有罐形的支承件12以及摩擦环14。
如图1所示，摩擦环14是通风摩擦环，该摩擦环包括摩擦环半体14a和摩擦环半体14b，这两个摩擦环半体通过连接片16相互连接，从而在摩擦环半体14a和摩擦环半体14b之间形成有冷却通道18。
在本例中支承件12和摩擦环14以浇铸工艺制造。支承件12由铝合金制成，而摩擦环14由灰铸铁制成。
如还可从图1和图2看到的，支承件12和摩擦环14通过多个在周向方向u上分布布置的连接元件20彼此连接。
特别如图1所示，摩擦环14通过连接元件20形状锁合地、即径向固定地与支承件12连接。
根据如图1所示的实施形式，该连接元件20设计为空心体形式并分别在其配属于支承件12的端部区域和配属于摩擦环14的端部区域具有一环绕的凹槽22。
连接元件20通过复合铸造与支承件12以及摩擦环14连接。在浇铸过程中，材料流入到环绕的凹槽22中，从而在连接元件20与支承件12之间以及在连接元件20与摩擦环14之间确保形状锁合的连接。
如由图3可再次清楚看到的，在本例中连接元件20是空心体。由此确保冷却空气导入冷却通道18中。
图4示出了连接元件20的另一种实施形式：销形的连接元件20在此由实心材料形成。在右侧示出的连接元件分别在其端部区域具有环绕的凹槽22形式的凹陷部，而在左侧示出的连接元件20分别在其端部区域设计有环绕的凸出部24。

Claims (7)

1.一种用于机动车盘式制动器的制动盘(10)，包括罐形的支承件(12)以及摩擦环(14)，其中，所述支承件(12)和摩擦环(14)通过多个在周向方向(u)上分布布置的、在径向方向(r)上延伸的、设计成单独的构件的连接元件(20)在径向方向(r)上固定地彼此连接，其中，所述连接元件(20)形状锁合地与所述支承件(12)连接，其特征在于，所述连接元件(20)形状锁合地与摩擦环(14)连接。
2.根据权利要求1所述的制动盘(10)，其特征在于，所述摩擦环(14)具有多个冷却通道。
3.根据权利要求1或2所述的制动盘(10)，其特征在于，所述连接元件(20)在其朝向支承件(12)的端部区域和朝向摩擦环(14)的端部区域具有凹部和/或凸出部(22、24)并通过复合铸造方式与支承件(12)以及与摩擦环(14)形状锁合地连接。
4.根据权利要求1或2所述的制动盘(10)，其特征在于，所述连接元件(20)设计为空心体。
5.根据权利要求1或2所述的制动盘(10)，其特征在于，所述连接元件(20)由实心材料形成。
6.根据权利要求3所述的制动盘(10)，其特征在于，所述连接元件设计为销形，并具有圆形的或有棱角的横截面。
7.用于制造根据权利要求1至6中任一项所述的、机动车盘式制动器的制动盘(10)的方法，包括以下步骤：
-制造包括支承件(12)和摩擦环(14)的铸模；
-制造型芯模；
-将连接元件(20)放入型芯模中；
-通过向型芯模中填入填料而完成型芯；
-将具有连接元件(20)的型芯放入铸模中；
-浇铸制动盘(10)；
-冷却制动盘(10)；
-对制动盘(10)进行后续的切削加工。
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