CN106224412B - 双金属制动盘及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双金属制动盘及其制造方法。该制动盘包括两摩擦片，且两摩擦片之间留有通风空间；两摩擦片之间还设有一组导流叶片，导流叶片将通风空间分隔成一组通风腔；还包括散热加强件；散热加强件包括一组分别位于通风腔内的第一散热件、以及位于两摩擦片内环边缘处的第二散热件；第一散热件与导流叶片及两摩擦片相贴或经铸造固连，第二散热件与两摩擦片的内环边缘分别相贴或经铸造固连；第二散热件具有一组分别与对应通风腔连通的通孔。本发明制动盘保留现有空心通风式制动盘的所有优点，且因其独特设计，使用寿命长，散热好，重量轻，机械性能高。

Description

双金属制动盘及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种双金属制动盘及其制造方法，尤其是一种通风式制动盘及其制造方法，属于汽车制动器技术领域。

背景技术

据申请人了解，汽车已成为现代人类活动不可或缺的重要工具，同时汽车工业也已是制造业的重要组成部分。制动系统是汽车的重要组成之一，能保证汽车的正常行驶和驻停，直接关系着行车安全和人员的生命安全。制动盘作为汽车制动系统的关键件，其质量高低、性能好坏，决定着汽车制动系统的优劣，也决定了汽车的安全和人员的生命保障。

制动盘根据其结构形状，大体分为实心结构、空心结构、空心带孔结构三种，其中，空心带孔结构的性能最好，其次是空心结构，实心结构最差。虽然空心结构的使用性能好于实心结构，但其在使用中产生的摩擦热导致制动盘温度升高，并在制动盘靠外边缘形成高温热点；随着使用时间的增加和冷热交替循环，制动盘会产生裂纹，影响制动盘的使用寿命和安全性；此外，由于制动盘的发热还会引起车辆在制动时发生热震颤，从而降低汽车的操纵性。

现有的制动盘大都采用灰铸铁来制造，因为灰铸铁除具备良好的制造性能外，其摩擦系数非常适合用于制造制动盘。但是，灰铸铁是一种脆性金属材料，比重较大，为了安全和延长使用时间，工程师在设计时较为保守，导致目前现用的制动盘比较厚重，增加汽车的自重，造成油耗的增加、载重量降低，增加有害气体的排放，不利于环境保护。

经检索发现，专利号为200920021160.9、授权公告号为CN201386749Y、名称为《双金属盘式制动器》的中国实用新型专利，其制动盘分三层，中层为碳钢层，碳钢层的两侧镶铸有灰铸铁层。当两侧的灰铸铁层磨损后，仅仅需要更换磨损的灰铸铁层，重新镶铸新的灰铸铁层即可，碳钢层可以重复使用，无需整体回炉。

申请号为201510136412.2、申请公布号为CN104947030A、名称为《用于制造制动盘的方法及制动盘》的中国发明专利申请，其制动盘具有由灰铸铁制成的圆形基体，基体具有圆形外制动周缘；基体具有两盖盘，在两盖盘之间设有有肋条，从而形成通风式制动盘。

然而，以上述两件专利为代表的现有技术并没有给出减轻制动盘重量的技术手段，亟待研制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术存在的问题，提供一种双金属制动盘，散热性能优良且重量轻；同时提供其制造方法。

本发明解决其技术问题的技术方案如下：

一种双金属制动盘，包括分别呈环形且具有内环边缘和外环边缘的两摩擦片；其特征是，两摩擦片固定连接，两摩擦片相互平行且同轴布置，且两摩擦片之间留有通风空间；两摩擦片之间还设有一组导流叶片，所述导流叶片将通风空间分隔成一组通风腔；还包括散热加强件；两摩擦片分别由第一种金属或合金制成，所述散热加强件由第二种金属或合金制成，第一种金属或合金的密度大于第二种金属或合金的密度；所述散热加强件包括一组分别位于通风腔内的第一散热件、以及位于两摩擦片内环边缘处的第二散热件；所述第一散热件与导流叶片及两摩擦片相贴或经铸造固连，所述第二散热件与两摩擦片的内环边缘分别相贴或经铸造固连；所述第二散热件具有一组分别与对应通风腔连通的通孔。

该结构采用了散热加强件，即在两摩擦片之间的通风腔内加设第一散热件，并在两摩擦片内环边缘处加设第二散热件，且第二散热件还具有与通风腔连通的通孔，这样即可加强散热性能，使制动盘在制动时由摩擦片摩擦产生的大量热量都能通过散热加强件迅速散出，防止制动盘自身温度剧烈升高，能使制动盘温度始终不超过300℃，从而避免因温度过高导致的不利影响(如热点、热裂纹、降低使用寿命、降低制动效果等等)。同时，由于散热加强件的密度小于摩擦片，与相同尺寸(包括外形尺寸、通风腔尺寸等所有尺寸)的现有制动盘相比，能大大减轻制动盘的重量，最高可减轻50％以上的重量，利于提高汽车载重量，利于节能减排。

本发明制动盘进一步完善的技术方案如下：

优选地，所述第一散热件包括分别与对应导流叶片相贴或经铸造固连的两第一侧壁、以及分别与对应摩擦片相贴或经铸造固连的两第二侧壁；第一侧壁与相邻的第二侧壁无缝固连；所述第一散热件呈由两第一侧壁和两第二侧壁围成的筒状；所述第二散热件呈环状，且具有内环面和外环面；所述第二散热件的外环面与两摩擦片的内环边缘分别相贴或经铸造固连；所述通孔分别贯通第二散热件的内环面和外环面。

所述第一散热件的第一侧壁厚度是与其紧邻导流叶片厚度的至少1.5倍，所述第一散热件的第二侧壁厚度是与其紧邻摩擦片厚度的至少1.5倍。

采用该优选方案后，由第一、第二散热件组成的散热加强件能起到更好地散热效果；同时也能起到更好地减重效果。

优选地，两摩擦片经一组固定柱固连；所述固定柱位于两摩擦片之间；所述第一散热件还包括包覆固定柱、且与固定柱相贴或经铸造固连的子散热件；所述子散热件与第一散热件的第一侧壁和/或第二侧壁无缝固连。

采用该优选方案后，能进一步起到更好地散热效果。

优选地，两摩擦片位于各通风腔内的侧面分别设有一组凸起，所述凸起与第一散热件嵌合或经铸造固连；所述导流叶片具有一组缺口，所述第一散热件与缺口嵌合或经铸造固连。

所述凸起呈倒锥形的圆台；所述缺口的延伸方向与制动盘轴向平行，所述缺口的两端分别与对应摩擦片相接，所述缺口将导流叶片分隔为一组子叶片。

采用该优选方案后，可使散热加强件与摩擦片和导流叶片形成更加紧密的结合，能进一步加强制动盘的整体性。

优选地，两摩擦片分别由灰口铸铁制成，所述散热加强件由ZL205A铝合金制成。

采用该优选方案后，由于ZL205A铝合金性能优异，具有良好的导热性，且密度仅为灰口铸铁的1/2.7，如此即可实现更加优良的散热性能，并实现更低的制动盘重量；同时，既保持了现有灰口铸铁制动盘具有的工作性能，又提高了强度和韧性，从而使得其安全性、可靠性得到提高。

优选地，所述导流叶片的一端靠近两摩擦片的内环边缘，另一端靠近两摩擦片的外环边缘；所述导流叶片的两侧分别与对应摩擦片固连；

或者，两摩擦片尺寸相同，两摩擦片的内环边缘共同构成摩擦片的内圆柱面，两摩擦片的外环边缘共同构成摩擦片的外圆柱面；

或者，所述第一散热件与通风腔一一对应，所述第二散热件的通孔与通风腔一一对应；

或者，所述第一散热件靠近两摩擦片内环边缘的末端与第二散热件固连；

或者，所述固定柱为圆柱；

或者，所述导流叶片呈曲线形。

本发明还提供：

前文所述双金属制动盘的制造方法，其特征是，包括以下步骤：

第一步、以两摩擦片和导流叶片组成的部分为盘芯；通过壳型铸造的方式，以第一种金属或合金铸造出盘芯铸件；对盘芯铸件进行抛丸处理，并进行精加工得到盘芯；

第二步、将盘芯的非铸造区域密封；将盘芯放入低压铸造机内，并放入熔炼好的第二种金属或合金的液体，加保护剂后，进行铸造；之后即得由散热加强件和盘芯复合而成的双金属制动盘；

第三步、将双金属制动盘依次进行热处理和机械加工后，即得双金属制动盘成品。

优选地，所述第一种金属或合金为灰口铸铁，所述第二种金属或合金为ZL205A铝合金；第二步的铸造条件为：进气压力为0.2－0.8MPa，保压时间为60－180s；第三步的热处理按ZL205A铸造铝合金T5规范进行。

与现有技术相比，本发明采用的散热加强件能有效加强散热性能，使制动盘在制动时由摩擦片摩擦产生的大量热量都能通过散热加强件迅速散出，防止制动盘自身温度剧烈升高，从而避免因温度过高导致的不利影响。同时，与相同尺寸的现有制动盘相比，最高可减轻50％以上的重量，利于提高汽车载重量，利于节能减排，而且这对于混合动力、纯电动车辆更为重要。

附图说明

图1为本发明实施例的总体示意图。

图2为图1实施例中散热加强件的结构示意图。

图3为图1实施例中盘芯的立体示意图。(以两摩擦片和导流叶片组成的部分为盘芯)

图4至图6分别为图3的主视图、俯视图、仰视图。

图7为图3的侧视图。

图8为图7的A－A剖视图。

图9为图7的B－B剖视图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。

实施例

如图1至图9所示，本实施例的双金属制动盘，包括分别呈环形且具有内环边缘和外环边缘的两摩擦片11、12；两摩擦片11、12固定连接，两摩擦片11、12相互平行且同轴布置，且两摩擦片11、12之间留有通风空间；两摩擦片11、12之间还设有一组导流叶片13，导流叶片13将通风空间分隔成一组通风腔14；还包括散热加强件15。两摩擦片11、12分别由第一种金属或合金制成，散热加强件15由第二种金属或合金制成，第一种金属或合金的密度大于第二种金属或合金的密度。本实施例中，两摩擦片11、12分别由灰口铸铁制成，散热加强件15由ZL205A铝合金制成。

散热加强件15包括一组分别位于通风腔14内的第一散热件16、以及位于两摩擦片11、12内环边缘处的第二散热件17；第一散热件16与导流叶片13及摩擦片11、12相贴或经铸造固连，第二散热件17与两摩擦片11、12的内环边缘分别相贴或经铸造固连；第二散热件17具有一组分别与对应通风腔14连通的通孔18。

第一散热件16包括分别与对应导流叶片13相贴或经铸造固连的两第一侧壁19、以及分别与对应摩擦片相贴或经铸造固连的两第二侧壁20；第一侧壁19与相邻的第二侧壁20无缝固连；第一散热件16呈由两第一侧壁19和两第二侧壁20围成的筒状；第二散热件17呈环状，且具有内环面和外环面；第二散热件17的外环面与两摩擦片11、12的内环边缘分别相贴或经铸造固连；通孔18分别贯通第二散热件17的内环面和外环面。

第一散热件16的第一侧壁19厚度是与其紧邻导流叶片13厚度的至少1.5倍，第一散热件16的第二侧壁20厚度是与其紧邻摩擦片厚度的至少1.5倍。

两摩擦片11、12经一组固定柱21固连；固定柱21位于两摩擦片11、12之间；第一散热件16还包括包覆固定柱21、且与固定柱21相贴或经铸造固连的子散热件22；子散热件22与第一散热件16的第一侧壁19和/或第二侧壁20无缝固连。

两摩擦片11、12位于各通风腔14内的侧面分别设有一组凸起23，凸起23与第一散热件16嵌合或经铸造固连；导流叶片13具有一组缺口24，第一散热件16与缺口24嵌合或经铸造固连。

凸起23呈倒锥形的圆台；缺口24的延伸方向与制动盘轴向平行，缺口24的两端分别与对应摩擦片相接，缺口24将导流叶片13分隔为一组子叶片。

导流叶片13的一端靠近两摩擦片11、12的内环边缘，另一端靠近两摩擦片11、12的外环边缘；导流叶片13的两侧分别与对应摩擦片固连；两摩擦片11、12尺寸相同，两摩擦片11、12的内环边缘共同构成摩擦片的内圆柱面，两摩擦片11、12的外环边缘共同构成摩擦片的外圆柱面。

第一散热件16与通风腔14一一对应，第二散热件17的通孔18与通风腔14一一对应；第一散热件16靠近两摩擦片11、12内环边缘的末端与第二散热件17固连；固定柱21为圆柱；导流叶片13呈曲线形。

本实施例双金属制动盘的制造过程如下：

第一步、以两摩擦片11、12和导流叶片13组成的部分为盘芯；通过壳型铸造的方式，以第一种金属或合金铸造出盘芯铸件；对盘芯铸件进行抛丸处理，并进行精加工得到盘芯；

第二步、将盘芯的非铸造区域密封；将盘芯放入低压铸造机内，并放入熔炼好的第二种金属或合金的液体，加保护剂后，进行铸造；铸造条件为：进气压力为0.2－0.8MPa，保压时间为60－180s；之后即得由散热加强件15和盘芯复合而成的双金属制动盘；

第三步、将双金属制动盘依次进行热处理和机械加工后，即得双金属制动盘成品；其中，热处理按ZL205A铸造铝合金T5规范进行，热处理后铝合金部分的抗拉强度可达500Mpa以上，是现有制动盘材料HT250的至少2倍；机械加工时可采用车床、钻床或其它相应设备，以此来获得符合图纸和实际使用要求的双金属制动盘。

本实施例双金属制动盘既改善了盘式刹车元件的散热条件，又大大减轻了重量，还提高了制动盘的机械强度，对其使用寿命和安全性、可靠性十分有利。

本实施例双金属制动盘保留现有空心通风式制动盘的所有优点，且因其独特设计，使用寿命长，散热好，重量轻，机械性能高。

需要说明的是，本发明制动盘与外部车轮连接的部分直接采用现有结构即可，本发明不再赘述。例如，在散热加强件的内环面直接铸造出安装盘，以螺栓将安装盘与外部车轮固连即可。又如，将固定柱做成空心柱，且带有内螺纹，以螺栓经固定柱与外部车轮固连即可。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种双金属制动盘，包括分别呈环形且具有内环边缘和外环边缘的两摩擦片；其特征是，两摩擦片固定连接，两摩擦片相互平行且同轴布置，且两摩擦片之间留有通风空间；两摩擦片之间还设有一组导流叶片，所述导流叶片将通风空间分隔成一组通风腔；还包括散热加强件；两摩擦片均由第一种金属或合金制成，所述散热加强件由第二种金属或合金制成，第一种金属或合金的密度大于第二种金属或合金的密度；所述散热加强件包括一组分别位于通风腔内的第一散热件、以及位于两摩擦片内环边缘处的第二散热件；所述第一散热件与导流叶片及两摩擦片相贴或经铸造固连，所述第二散热件与两摩擦片的内环边缘分别相贴或经铸造固连；所述第二散热件具有一组分别与对应通风腔连通的通孔；

所述第一散热件包括分别与对应导流叶片相贴或经铸造固连的两第一侧壁、以及分别与对应摩擦片相贴或经铸造固连的两第二侧壁；第一侧壁与相邻的第二侧壁无缝固连；所述第一散热件呈由两第一侧壁和两第二侧壁围成的筒状；所述第二散热件呈环状，且具有内环面和外环面；所述第二散热件的外环面与两摩擦片的内环边缘分别相贴或经铸造固连；所述通孔分别贯通第二散热件的内环面和外环面。

2.根据权利要求1所述的双金属制动盘，其特征是，所述第一散热件的第一侧壁厚度是与其紧邻导流叶片厚度的至少1.5倍，所述第一散热件的第二侧壁厚度是与其紧邻摩擦片厚度的至少1.5倍。

3.根据权利要求1所述的双金属制动盘，其特征是，两摩擦片经一组固定柱固连；所述固定柱位于两摩擦片之间；所述第一散热件还包括包覆固定柱、且与固定柱相贴或经铸造固连的子散热件；所述子散热件与第一散热件的第一侧壁和/或第二侧壁无缝固连。

4.根据权利要求1所述的双金属制动盘，其特征是，两摩擦片位于各通风腔内的侧面分别设有一组凸起，所述凸起与第一散热件嵌合或经铸造固连；所述导流叶片具有一组缺口，所述第一散热件与缺口嵌合或经铸造固连。

5.根据权利要求4所述的双金属制动盘，其特征是，所述凸起呈倒锥形的圆台；所述缺口的延伸方向与制动盘轴向平行，所述缺口的两端分别与对应摩擦片相接，所述缺口将导流叶片分隔为一组子叶片。

6.根据权利要求1所述的双金属制动盘，其特征是，两摩擦片分别由灰口铸铁制成，所述散热加强件由ZL205A铝合金制成。

7.根据权利要求1至6任一项所述的双金属制动盘，其特征是，所述导流叶片的一端靠近两摩擦片的内环边缘，另一端靠近两摩擦片的外环边缘；所述导流叶片的两侧分别与对应摩擦片固连；或者，两摩擦片尺寸相同，两摩擦片的内环边缘共同构成摩擦片的内圆柱面，两摩擦片的外环边缘共同构成摩擦片的外圆柱面；或者，所述第一散热件与通风腔一一对应，所述第二散热件的通孔与通风腔一一对应；或者，所述第一散热件靠近两摩擦片内环边缘的末端与第二散热件固连；或者，所述固定柱为圆柱；或者，所述导流叶片呈曲线形。

8.根据权利要求1至7任一项所述双金属制动盘的制造方法，其特征是，包括以下步骤：

第一步、以两摩擦片和导流叶片组成的部分为盘芯；通过壳型铸造的方式，以第一种金属或合金铸造出盘芯铸件；对盘芯铸件进行抛丸处理，并进行精加工得到盘芯；

第二步、将盘芯的非铸造区域密封；将盘芯放入低压铸造机内，并放入熔炼好的第二种金属或合金的液体，加保护剂后，进行铸造；之后即得由散热加强件和盘芯复合而成的双金属制动盘；

第三步、将双金属制动盘依次进行热处理和机械加工后，即得双金属制动盘成品。

9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征是，所述第一种金属或合金为灰口铸铁，所述第二种金属或合金为ZL205A铝合金；第二步的铸造条件为：进气压力为0.2-0.8MPa，保压时间为60-180s；第三步的热处理按ZL205A铸造铝合金T5规范进行。