CN108131404B - 制动盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开的是一种用于车辆的制动盘，包括：环形形状的盘部，其设有形成在其中心区域的插入空间；布置在所述插入空间内的毂部，其设有形成在其外周表面上的凹部；以及连接部，其配置为连接所述盘部和所述毂部，其中，每个连接部都分成弯曲部分及直线部分，弯曲部分从盘部的内周表面延伸并且具有两个弯曲侧表面；直线部分从弯曲部分延伸，具有两个平坦侧表面并插入每个凹部，并且弯曲部分和直线部分的宽度在朝向毂部的方向上减小。

Description

制动盘

技术领域

本发明涉及一种制动盘，更具体地说，涉及一种通过组合不同种类的材料而制造的制动盘。

背景技术

通常，应用到车辆的制动盘包括连接到驱动轴的毂部和与摩擦材料接触的盘部。

盘部实质上产生摩擦力从而将动能转化为热能，因此需要高的耐热性和耐磨性，为了该目的，盘部可以由铸铁形成。

然而，由于铸铁基于铁，因此其具有高密度并且很重。

因此，为了减轻制动盘的重量，已经开发出了减重技术，在减重技术中，直接产生摩擦的盘部由铸铁形成，将盘部连接到驱动轴的毂部由铝合金形成。

然而，由于通过焊接来实现铸铁和铝合金之间的表面联结是困难的，因此已经使用了采用突出部和凹部在结构上将铸铁形成的盘部与铝合金形成的毂部彼此结合的方法。

也就是说，由铸铁形成的盘部制造成具有环形形状，通过将熔融铝注入以环绕从盘部的内周表面突出的连接部而形成毂部，从而可以将由不同种类的材料形成的盘部和毂部彼此一体地组合。

图1和图2示出了将盘部和毂部彼此结合的常规结构。如图1和图2所示，通过将从盘部10的内周表面突出的连接部30插入到毂部20的凹部21中而将盘部10和轮毂部20结合成一个能够旋转的本体。

此处，连接部30被分成从盘部10的内周表面延伸的弯曲部分31、从弯曲部分31的端部延伸的平行部分32和从该平行部分32的端部延伸的倾斜部分33。

弯曲部分31和倾斜部分33配置为其宽度在朝向毂部20的方向上逐渐减小，平行部分32具有均匀的宽度由此接触毂部20的凹部21的内表面。

当通过这种结构连接盘部10和毂部20时，尽管由于制动期间的摩擦热而发生热膨胀和热应力，但盘部10和毂部20之间的结合可以得到稳定地保持。

然而，铸铁和铝合金具有不同的热膨胀系数，当从盘部10产生的热量传递到毂部20由此盘部10立刻收缩而毂部20膨胀的时候，由于盘部10和毂部20之间的应力而发生粘滑由此产生噪音。

由于粘滑与激励力成比例地增加，激励力通过应力(N)×摩擦系数的差值{静摩擦系数(μ_s)-动摩擦系数(μ_k)}确定，由此噪音增加，为了减少这种噪音，应减少盘部与毂部之间的应力。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种制动盘，其可以减少由于粘滑而产生的噪音。

根据本发明的一个方面，可以通过提供一种用于车辆的制动盘来实现上述和其它目的，一种用于车辆的制动盘包括环形形状的盘部，其设有形成在盘部中心区域的插入空间；布置在所述插入空间内的毂部，其设有形成在毂部外周表面上的凹部；以及连接部，其配置为连接所述盘部和所述毂部，其中，每个连接部都分成弯曲部分及直线部分，弯曲部分从盘部的内周表面延伸并且具有两个弯曲侧表面；直线部分从弯曲部分延伸，具有两个平坦侧表面并插入每个凹部，并且弯曲部分的宽度和直线部分的宽度在朝向毂部的方向上缓慢地减小。

连接部与直线部分的两侧表面的虚拟延伸线的交点之间的距离可以大于连接部与毂部的中心点之间的距离。

弯曲部分和直线部分之间的接触点可以作为直线部分的起始点，并且直线部分可以满足下面的方程式1，

【方程式1】

0.2≤R/L≤1

(此处，R可以表示毂部的中心点与直线部分的起始点之间的距离，L可以表示直线部分的两侧表面的虚拟延伸线的交点与直线部分的起始点之间的距离。)

弯曲部分的两个侧表面可以是凹形的，从而弯曲部分的宽度在从盘部到毂部的方向上更缓慢地减小。

每个凹部的两个侧表面可以倾斜以形成与由直线部分的两侧表面形成的角度相重合的角度。

毂部的每个凹部与每个连接部的直线部分之间的水平方向的接合应力可以近似为20MPa～350MPa。

在每个连接部的弯曲部分和直线部分之间可以没有形成具有均匀宽度的单独部分。

盘部可以由铸铁形成，毂部可以由铝合金形成。

在纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明某些原理的具体实施方案中，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。

附图说明

图1为常规制动盘的截面图；

图2为常规制动盘的A部分的放大截面图；

图3为根据本发明示例性实施方案的制动盘的截面图；

图4为根据本发明示例性实施方案的制动盘的B部分的放大截面图；以及

图5为示出了根据本发明示例性实施方案的制动盘的直线部分的两侧表面形成的角度的示意图。

应当了解，所附附图并非按比例地绘制，显示了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些图中，贯穿附图的多幅图，附图标记涉及本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

在以下描述中所使用的技术术语仅是为了描述特定实施方案的目的并不旨在对本发明进行限制。而且应当理解，除非另有说明，在以下描述中所使用的单数表达形式包括复数表达形式。在以下描述中使用的术语“包括”将解释为指示特定特征、区域、数量、步骤、操作、元件和/或部件的存在，并且不排除存在其他特征、区域、数量、步骤、操作、构件、组件和/或组。

包括以下描述中使用的技术术语和科学术语的所有术语可以具有本领域技术人员通常理解的含义，除非另有说明。另外，在一般使用的字典中定义的术语解释为具有与相关技术文献和本发明的公开相符的含义，除非另有说明，否则不解释为具有理想的或过于正式的含义。

在下文中，将参照附图描述根据本发明示例性实施方案的制动盘。

参照图3和图4，根据本发明的制动盘包括盘部100、毂部200和连接部300。

盘部100接触摩擦材料，通过摩擦将动能转换为热能，从而制动车辆。盘部100可以由具有高的耐热性和耐磨性的铸铁形成。

盘部100形成为盘状，并且在盘部100的中央部沿厚度方向形成有通孔，其中稍后将描述的毂部200布置在通孔内。也就是说，摩擦材料接触盘部100的上表面或下表面，并且毂部200布置在由盘部100的内周形成的空间内。

毂部200布置成与车辆的车轮和驱动轴一体地旋转。为了该目的，可以形成有可沿毂部200的中心点C连接到车轮或驱动轴的结构。

盘部100和毂部200与常规制动盘的盘部和毂部类似，因此省略其功能的详细描述。

连接部300是本发明的必要构件。更详细地说，连接部300分成弯曲部分310和直线部分320，并且从盘部100的内周表面突出，连接部300的端部插入到形成在毂部200上的凹部210。

此处，连接部300配置成使得连接部300的宽度在从盘部100到毂部200的方向上减小。

图1和图2所示的常规连接部30的两侧表面分成三个部分，但是根据本发明的连接部300的两侧表面分成两个部分。

更详细地说，连接部300分成从盘部100的内周表面到毂部200的方向依次形成的弯曲部分310和直线部分320，弯曲部分310的两个侧面是凹形的，使得弯曲部分310的宽度的减小程度逐渐平缓，并且直线部分320的两侧表面是平坦的，使得直线部分320的宽度的减小程度是均匀的。

也就是说，连接部300的两侧表面是对称的，并且更详细地，弯曲部分310的两侧表面是对称的凹形表面，直线部分320的两侧表面是以最终角度延伸的平坦表面，最终角度由弯曲部分310的端部形成。

去掉弯曲部分310和直线部分320之间具有固定宽度的部分(如同常规的平行部分32(在图2中))是重要的。也就是说，当连接部300的具有固定宽度的部分插入到凹部210中时，接合应力过度增加由此产生由于粘滑而引起的噪音。

因此，根据本发明的连接部300配置成使得弯曲部分310和直线部分320的宽度都逐渐减小。

连接部300的弯曲部分310的曲面半径、长度等可以根据盘部100与毂部200之间间隙G的尺寸、制动盘的整体尺寸等而变化。

在由连接部300的直线部分320形成的角度处，从连接部300的直线部分320的两侧表面朝着毂部200方向延伸的虚拟直线相交的点可以与毂部200的中心点相一致，或者位于距连接部300比毂部200的中心点更长的位置。

也就是说，如图4和图5中示例性示出的，从直线部分320的两侧表面延伸的虚拟直线相交的点可以与毂部200的中心点C重合，或者连接部300与该相交点之间的分隔距离比从连接部300到毂部200的中心点C的距离更长。

更详细地，从直线部分320的两侧表面的起始点，即接触弯曲部分310的直线部分320的两侧表面的点延伸的直线的长度L以及将直线部分320的两侧表面的起始点连接到毂部200的中心点C的虚拟直线的长度R，应满足下面的方程式1。

【方程式1】

0.2≤R/L≤1

在下文中，下面的表1表示根据本发明的试验性示例制造的制动盘以及根据不在本发明范围的比较示例制造的制动盘的盘部100和毂部200之间的接合力和平均应力的测量结果。

【表1】

在图1和图2所示的比较示例1的常规制动盘中，连接部的两侧表面分成三个部分，并且在三个部分中，平行部分32具有5.5mm的长度并插入到凹部21中。

比较示例1的常规制动盘的盘部100和毂部200之间的接合力和平均应力都测量为高值，因此盘部100和毂部200可以牢固地接合，但是由于粘滑而产生噪音。

在比较示例2的制动盘中，省略了平行部分，但是由上述方程式1确定的偏离量的值超过1。这种偏离量的值意味着由直线部分320的两侧表面形成的角度是很大的，即从连接部300到直线部分320的两侧表面的延伸线相交的点的距离短于从连接部300到毂部200的中心点C的距离。

比较示例2的制动盘的盘部100与毂部200之间的接合力和平均应力都大大降低，因此不会产生粘滑，但是盘部100和毂部200之间的接合强度过低，连接部300与毂部200的凹部210分离，因此不能测量盘部100与毂部200之间的水平方向的接合力和平均应力。

在比较示例3的制动盘中，省略了平行部分，但是由上述方程式1确定的偏离量的值低于0.2。这种偏离量的值意味着由直线部分320的两侧表面形成的角度很小，即直线部分320的两侧表面几乎平行地形成。

比较示例3的制动盘的盘部100和毂部200之间的接合强度很好，但是比较示例3的制动盘的盘部100与毂部200之间的接合力和平均应力与比较示例1的接合力和平均应力差别不是很大，因此仍然产生由于粘滑而引起的噪音。

另一方面，在本发明的试验性示例1至4的制动盘中，省略了平行部分，但是由上述方程式1确定的偏离量的值在0.2-1的范围内，因此显示出的接合力和平均应力比比较示例1和3的制动盘的接合力和平均应力更低并且抑制噪音的产生，并且解决了如比较示例2中盘部100和毂部200之间的接合松开的问题。

为了保持盘部100与毂部200之间的稳定接合同时抑制由于粘滑引起的噪音，毂部200的凹部210与连接部300的直线部分320之间的水平方向上的平均应力应该在20-350MPa的范围内。此外，由直线部分320的两侧表面形成的角度和由凹部210的两侧表面形成的角度可以彼此重合，从而直线部分320可以紧密地贴合到凹部210。

尽管图5示出了连接部300、中心点C以及直线部分320的两侧表面的延伸线L相交的点是共线地定位，但是本发明不限于此，直线部分320的两侧表面的延伸线L相交的点可以偏离于将连接部300和中心点C连接的直线。

也就是说，直线部分320的两侧表面可以彼此不完全对称，因此从直线部分320的两侧表面延伸的一对直线的长度L可以不同。此处，各延伸线的长度L和对应的虚拟直线的长度R应满足上述偏离量(R/L)的范围。

从上面的描述可以看出，根据本发明的制动盘具有如下效果。

第一，根据本发明的制动盘可以减少由不同种类材料之间的接合部分产生的粘滑，由此抑制噪音的产生。

第二，根据本发明的制动盘可以减小接触应力以抑制噪音的产生，并保持盘部与毂部之间的接合状态。

为了解释的方便和所附权利要求书中的精确限定，术语“上面的”、“下面的”、“内”、“外”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前方”、“后方”、“后面”、“内侧”、“外侧”、“向里地”、“向外地”、“内部”、“外部”、“向前”以及“向后”被用于参考示出在附图中的部件位置而描述具体实施方案中的这些部件。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并非意欲穷尽，或者将本发明严格限制为所公开的具体形式，显然，根据上述教导可能进行很多改变和变化。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (7)

1.一种用于车辆的制动盘，包括：

环形形状的盘部，其设有形成在盘部中心区域的插入空间；

布置在所述插入空间内的毂部，其设有形成在毂部外周表面上的凹部；以及

连接部，其配置为连接所述盘部和所述毂部，

其中，每个连接部都分成弯曲部分及直线部分，弯曲部分从盘部的内周表面延伸并且具有第一弯曲侧表面和第二弯曲侧表面；直线部分从弯曲部分延伸，具有第一平坦侧表面和第二平坦侧表面并插入每个凹部，并且弯曲部分的宽度和直线部分的宽度在朝向毂部的方向上减小，

其中，连接部与直线部分的第一平坦侧表面和第二平坦侧表面的虚拟延伸线的交点之间的距离大于连接部与毂部的中心点之间的距离。

2.如权利要求1所述的用于车辆的制动盘，其中，弯曲部分和直线部分之间的接触点作为直线部分的起始点，并且直线部分满足下面的方程式1，

【方程式1】

0.2≤R/L≤1，

其中，R表示毂部的中心点与直线部分的起始点之间的距离，L表示直线部分的两侧表面的虚拟延伸线的交点与直线部分的起始点之间的距离。

3.如权利要求1所述的用于车辆的制动盘，其中，弯曲部分的第一侧表面和第二侧表面是凹形的，其中，弯曲部分的宽度在从盘部到毂部的方向上更缓慢地减小。

4.如权利要求1所述的用于车辆的制动盘，其中，每个凹部的第一侧表面和第二侧表面倾斜以形成与由直线部分的第一侧表面和第二侧表面形成的角度相重合的角度。

5.如权利要求1所述的用于车辆的制动盘，其中，毂部的每个凹部与每个连接部的直线部分之间的水平方向的接合应力为20MPa～350MPa。

6.如权利要求1所述的用于车辆的制动盘，其中，在每个连接部的弯曲部分和直线部分之间没有形成具有均匀宽度的单独部分。

7.如权利要求1所述的用于车辆的制动盘，其中，盘部由铸铁形成，毂部由铝合金形成。

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