CN108496020B - 用于复合制动盘的制造方法以及相应的复合制动盘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造复合制动盘（10）的方法，所述复合制动盘（10）包括：制动环（3），所述制动环（3）具有至少一个制动表面（3f、3f'）；以及制动盘毂（1），所述制动盘毂（1）具有管状区段（1r）和底部部分（1b），所述底部部分（1b）连接至所述管状区段并且通过其限定参考平面（E），其中，将之前作为单独部件的所述制动盘毂（1）和所述制动环（3）连接，并且其后通过使所述制动盘毂（1）变形来减小所述至少一个制动表面（3f、3f'）与所述参考平面（E）之间的摆动角（α）。

Description

用于复合制动盘的制造方法以及相应的复合制动盘

技术领域

本发明涉及制动盘，更加确切地涉及复合制动盘，并且涉及用于制造复合制动盘和用于这些复合制动盘的制动盘室的方法。其涉及根据独立权利要求的前序部分的装置和方法。复合制动盘例如应用于车辆的构造、特别地应用于机动车辆的构造。

背景技术

复合制动盘主要地越来越多地应用于机动车辆的构造，因为其能够具有比常规制动盘更低的质量并且能够比常规制动盘更加经济地制造。

例如，如在WO 2010/102704 A1中公开的，复合制动盘能够包括金属板（特别是钢板）的制动盘室以及铸铁或者其它材料的制动环，并且甚至大体上由这两个部分组成。补充地，其它元件（诸如例如，固定环）能够被应用。

制动盘室主要包括管状区段和连接至其的基部部分、或者由这两个部分组成，其中，制动盘室主要被设计为单件式。管状区段能够被设计为柱形，但其也能够以（稍微）锥形的方式设计。

制动环有时也被称为摩擦环。其能够以单件式的方式设计，例如，能够是铸件。然而，制动环也能够具有多个部分，例如，两个部分，并且例如，包括内毂部分和外制动部分，其中，该毂部分能够设有内齿，并且该制动部分能够通过铸造技术连接至毂部分。

由于制动过程而在制动环上产生的制动力矩例如经由制动环和制动盘室中（更确切地在制动盘室的管状区段中）的对应的构型或齿而从制动环传递到制动盘室上，以使得制动力矩也被传递到制动盘室的基部部分上，制动力矩能够从这里被传递到车轮的轮毂上（通常通过在螺栓的应用中的摩擦）。

在制造复合制动盘时，制动环被应用到管状区段上，以使得制动环包围该区段。必须阻止制动环相对于该管状区段在径向方向以及轴向方向上的可移动性。另外，还要额外确保在制动环与制动盘室之间（更加确切地在制动环的制动表面与制动盘室的基部部分之间）不存在倾斜。（当复合制动盘完成时）制动环或者更加确切地制动环的制动表面必须平行于由制动盘室限定的参考平面定向（没有摆动角或者仅有可忽略的小摆动角）。

然而，对于从现有技术中已知的复合制动盘，由于制造公差的积累，所以在将制动盘室压入制动环中时或者在制动盘室与制动环的任何其它连接时，能够出现不允许的轴向跳动或摆动跳动。然而，为了能够使用该复合制动盘，所以进行后加工，其中，（在将制动盘室和制动环连接在一起之后）以材料去除的方式对制动环进行加工，因此，例如，其制动表面被旋压（面旋压）。这需要引起额外成本的额外的工作操作。关于涂层制动环，例如，在涂有陶瓷以增加使用寿命的制动环/制动表面的情况中，这种后加工也许根本是不可能的或者只有在极大工作量的情况下才能执行。

发明内容

本发明的目标是提供一种用于制造复合制动盘的新型方法，特别是容许以高效的方式制造具有足够小的轴向跳动的复合制动盘的方法。对应的复合制动盘也是待创建的。

本发明的另外的目标是提供具有特别小的轴向跳动（摆动）的复合制动盘。

本发明的另外的目标是以相对少的制造步骤制造制动盘。

本发明的另外的目标是在短时间内制造大量的复合制动盘。

本发明的另外的目标是补偿在制造复合制动盘时出现的制造误差，特别是在能够影响复合制动盘的轴向跳动的制造误差的情况下。

这些目标中的至少一个至少部分地由根据本发明 权利要求的装置和方法来实现。

用于制造复合制动盘的方法涉及包括制动环和制动盘室的复合制动盘。制动环包括至少一个制动表面。制动盘室包括管状区段和基部部分，该基部部分连接至管状区段并且通过基部部分限定参考平面。之前作为单独部件的制动盘室和制动环在该方法中被连接在一起。在连接在一起之后，对制动盘室进行整形，并且以此方式减小了存在于至少一个制动表面与参考平面之间的摆动角。

因此，通过对制动盘室的（有目的的）整形（“整形”在技术上也被称为“成形”）来减小至少一个制动表面（相对于参考平面）具有的摆动（以及特别是最大摆动）。

假定完成的复合制动盘的制动表面尽可能准确地垂直于参考轴线定向。在具有情况并不是如此的复合制动盘的情况中，制动环的另一表面或者平面将用作摆动的参考。

例如，通常在至少一个制动表面的外部区域中能够借助传感器来确定摆动（并且特别是最大摆动）。至少当摆动（在连接在一起之后、在整形之前）超过预定的设定值（例如，0.02 mm）时，执行整形。特别地，能够以取决于摆动（如由传感器确定的）的方式来选择整形的程度（强度）。

能够通过整形来改变至少一个制动表面相对于参考平面的定向。能够使摆动（特别是最大摆动）和摆动角处于预定的设定值以下。

以有目的的方式产生的制动盘室的形状变化能够实现摆动角的减小。

在整形时，制动盘室的塑性变形能够实现制动盘室的永久变形。因此，能够实现至少一个制动表面的永久的更加准确的定向。

在典型实施例中，制动环包括彼此平行定向的两个制动表面。

通过将制动盘室和制动环连接在一起，能够使其固定地连接至彼此或者紧固至彼此。

在一些实施例中，制动盘室和制动环连接在一起包括在管状区段上形成用于制动环的轴向固定。通过该轴向固定能够限制或者最小化制动环在轴向方向上（因此沿着垂直于参考平面的参考轴线）的可移动性。

在一些实施例中，制动盘室和制动环连接在一起包括在管状区段上形成用于制动环的旋转固定。通过该旋转固定能够限制或者最小化制动环围绕垂直于参考平面的参考轴线的可移动性（可旋转性）。

在一些实施例中，整形包括通过至少一个工具来对制动盘室进行整形。为此，能够使至少一个工具与制动盘室接合。

在一些实施例中，由至少一个工具施加的用于实现整形的力的力引入方向垂直于由工具加工的表面（整形区域的表面）定向。

在一些实施例中，垂直于参考平面的参考轴线由基部部分限定，并且管轴线由管状区段限定。通过对制动盘室的整形能够改变管轴线与参考轴线之间的倾斜角。然而，在实践中，该倾斜角非常小。

管状区段（更确切地是管轴线）能够在制动环和制动盘室连接在一起之前精确地垂直于基部部分（更确切地是参考平面）定向。通过对制动盘室的整形，则能够使得该定向不再是精确垂直的，并且具体地使得至少一个制动表面的定向被改善（减小的摆动、减小的摆动角）。

在一些实施例中，制动环（在连接在一起之后）在紧固区域中与管状区段接触，并且对制动盘室的整形发生在从紧固区域的基部部分侧的端部延伸至基部部分并且包括该基部部分的轴向区域内。

在一些实施例中，管状区段包括轴向止动件。轴向止动件可以是轴向固定的一部分。特别地，对制动盘室的整形能够发生在从轴向止动件延伸至基部部分并且包括该基部部分的轴向区域内。

在本文中，在一些实施例中，轴向止动件能够是位于基部部分侧的轴向止动件（基部部分侧轴向止动件）。例如，在连接在一起时，制动环能够被推至管状区段上直到轴向止动件。在该实施例中，例如，能够规定使管状区段包括另外的轴向止动件，其中，基部部分侧轴向止动件（关于其轴向位置）设置在基部部分与另外的轴向止动件之间。

在其它实施例中，制动环包括两个制动表面，并且轴向止动件设置在位于两个制动表面的径向位置之间的径向位置处。例如，在该实施例中，能够在通过将制动盘室坯料成形到制动环的内部构型中以形成制动盘室的外部构型的同时形成轴向止动件。

在一些实施例中，对制动盘室的整形发生在基部部分与管状部分之间的过渡区域内。例如，该过渡区域能够在基部部分与管状区段之间形成圆的和/或成角度的连接部。

在一些实施例中，对制动盘室的整形发生在管状区段内。例如，该整形能够发生在基部部分与上面提到的轴向止动件之间的管状区段内。

在典型实施例中，对制动盘室的整形的程度在制动盘室的圆周上（更确切地是沿着周向坐标）变化。该圆周或者周向坐标（或者也称为方位角、方位角坐标）由参考轴线给出。

因此，整形的程度能够根据方位角变化。

特别地，能够根据摆动的变化来选择整形的程度的变化。例如，整形的程度的变化能够关于包含参考轴线和最大摆动的方位角方向的平面镜像对称。能够设想的是，整形的程度在具有最大摆动的第一区域中最大，并且整形的程度在具有最小摆动的第二区域中最小。

在一些实施例中，整形包括单个整形步骤。在该步骤中，例如，能够对制动盘室的包含至少180°的方位角区域（相对于参考轴线）进行整形。

在其它实施例中，整形包括连续执行多个整形步骤。

例如，能够在不同的方位角区域中对制动盘室进行连续整形。在此，整形的程度能够随着相应方位角方向而变化。

由整形引起的制动盘室的变形能够是连续变形。在其它实施例中，由整形引起的制动盘室的变形能够包括多个按方位角分布的单独变形。

在一些实施例中，整形包括通过至少一个工具来使制动盘室塑性地变形。

在一些实施例中，通过至少一个工具从内侧（因此在其内侧处）加工制动盘室。

在一些实施例中，通过至少一个工具从外侧（因此在其外侧处）加工制动盘室。

在一些实施例中，整形包括冷成形过程。

在一些实施例中，整形包括按压过程。

在一些实施例中，整形包括辊压过程。

在一些实施例中，整形包括冲压过程。

在一些实施例中，整形包括旋压（spinning）过程。

在一些实施例中，整形包括变薄旋压（flow turning）过程。

整形还能够包括两个或者更多个所提到的过程的组合。

例如，旋压辊和/或按压工具和/或轮牙（cogs）和/或锤子被视为工具。

在一些实施例中，整形需要在制动盘室中形成至少一个凹陷。例如，能够使工具在制动盘室的一侧（内侧或者外侧）与制动盘室接合，而使反向保持器在制动盘室的相对侧（外侧或者内侧）与制动盘室接触，其中，反向保持器仅在整形区域外侧与制动盘室接触，制动盘室在整形区域中由至少一个工具整形。通过该方式能够改变制动盘室的形状并且能够出现凹陷，而制动盘室在整形区域中的材料厚度在这种情况下能够（至少大体上）保持恒定。

能够通过形成凹陷来使制动盘室以类似局部的方式收缩，以使得制动环在该凹陷所位于的方位角区域中在凹陷的方向上倾斜。

在一些实施例中，整形需要使制动盘室的壁厚局部地减小。

例如，能够使工具在制动盘室的一侧（内侧或者外侧）与制动盘室接合，而使反向保持器在制动盘室的相对侧（外侧或者内侧）与制动盘室接触，其中，反向保持器在整形区域中与制动盘室接触，制动盘室在整形区域中由至少一个工具整形。通过该方式能够减小制动盘室的材料厚度。因此，能够防止（与制动盘室的内壁以及外壁有关的）凹陷的形成。

由于壁厚的减小，制动盘室的材料能够发生位移并流走，以使得制动盘室能够类似局部地伸展。因此，通过该方式，能够使制动环在整形区域所位于的方位角区域中在远离整形区域的方向上倾斜。

为了确定摆动和/或最大摆动的（方位角）方向，能够使用传感器（例如，距离传感器）。

在一些实施例中，借助于传感器确定对至少一个制动表面相对于参考平面的摆动的量度。然后能够根据确定的量度来执行制动盘室的整形。

摆动的所述量度例如能够是摆动自身或者是与摆动成比例的变量。

在一些实施例中，管状区段包括外部构型，并且制动环包括对应的内部构型。外部构型和内部构型可以彼此啮合以用于形成旋转固定（将制动环固定在制动盘室上以防止相互旋转）。

例如，能够规定在将制动盘室和制动环连接在一起时，外部构型和内部构型已经存在并且彼此啮合。在其它实施例中，将制动盘室坯料引入设置有内部构型的制动环中，并且通过至少一个冲压工具以及以此方式形成的内部构型来使制动盘室坯件成形到该内部构型中。

在一些实施例中，整形发生在制动盘室的外部构型的区域中。

在一些实施例中，整形发生在制动盘室的外部构型外侧的区域中。

复合制动盘能够是已经根据所描述的方法制造的复合制动盘。

特别地，从第一附加角度来看，复合制动盘能够是包括具有至少一个制动表面的制动环以及制动盘室的复合制动盘，其中，制动盘室包括管状区段和基部部分，基部部分连接至管状区段并且限定参考平面和垂直于该参考平面的参考轴线。

此外，从第一附加角度来看，制动盘室包括变形模式，该变形模式：

- 包括制动盘室在第一径向方向的区域中的最大程度的变形；

- 包括制动盘室在与第一径向方向相对的第二径向方向的区域中的最小程度的变形；

- 包括制动盘室在位于第一径向方向与第二径向方向之间的径向方向的区域中的变形，该变形的程度随着与第一方向的角距离的增加而减小至最小程度。

在此，最小厚度能够为零或者也能够不为零。

径向方向与参考轴线有关，因此与垂直于参考轴线伸展的方向有关。

能够借助于该变形模式来实现制动环的有目的的倾斜，以使得开始时出现的摆动减小。

为了阐明起见：上面给出的关于变形模式的（径向）方向的细节与具有一定程度的变形的位置（更确切地是方位角位置、方位角坐标）有关，但与导致该变形的力作用的方向无关。

从能够与第一附加角度进行组合的第二附加角度来看，复合制动盘包括具有至少一个制动表面的制动环以及制动盘室，其中，制动盘室包括管状区段和基部部分，基部部分连接至管状区段并且限定参考平面和垂直于该参考平面的参考轴线。管轴线由管状区段限定。至少一个制动表面与参考平面之间的摆动角（例如，已经通过所描述的方法使其减小）小于管轴线与参考轴线之间的倾斜角。

在该情况中，摆动角在某种情况下很小，同时接受增加的倾斜角。

第一径向方向和第二径向方向能够位于包括该倾斜角的平面中。

制动盘室和制动环能够是连接在一起的单独部件。

在一些实施例中，变形模式包括在制动盘室中的一个或多个凹陷。

在一些实施例中，变形模式包括制动盘室的具有减小的材料厚度的一个或多个区域。在此，“材料厚度的减小”特别地能够涉及整形区域中的材料厚度相对于邻近于整形区域的区域中的材料厚度。

要注意的是，上面描述的实施例变型例的每一个能够与其它描述的实施例变型例中的一个或多个进行组合。这适用于复合制动盘以及方法。

并且本发明还能够包括下述方法：该方法的特征源自所描述的复合制动盘的特征，以及下述复合制动盘：该复合制动盘的特征源自所描述的装置的特征。

其它实施例和优点能够从从属权利要求中导出。

附图说明

下文中通过实施例和附图对本发明的主题进行更加详细地解释。在附图中：

图1是在通过参考轴线的截面中的被加工的复合制动盘的细节图；

图2是在通过参考轴线的截面中的被加工的复合制动盘的细节图；

图3是在通过参考轴线的截面中的被加工的复合制动盘的细节图；

图4是在通过参考轴线的截面中的被加工的复合制动盘的细节图；

图5是在通过参考轴线的截面中的被加工的复合制动盘的细节图；

图6A是连续变形模式的示意图示；

图6B是区段式（不连续）变形模式的示意图示；

图6C是区段式（不连续）变形模式的示意图示；

图7是在通过参考轴线的截面中的在整形之前和之后的复合制动盘的示意图示。

部分对于理解本发明不重要的部件没有被示出。所描述的实施例示例是本发明的主题的示例或者用于对其进行解释并且没有限制作用。

具体实施方式

图1至图5的每一个在通过参考轴线A的截面中示出了被加工的复合制动盘10的细节。

复合制动盘10的每一个包括制动盘室1和制动环3，制动盘室1和制动环3被连接在一起并且之前已经作为单独的部件被制造。

制动盘室1包括管状区段1r和连接至该管状区段的基部部分1b。参考平面E由基部部分限定。参考轴线A垂直于参考平面E。

在图1至图5中的每个图中用虚线指示了具有外部构型（例如，外齿）的管状区段1r以及具有对应的内部构型（例如，内齿）的制动环3的选项。能够通过该方式来整形制动环3相对于制动盘室1的旋转固定。

轴向固定能够由轴向止动件5、5'形成，并且该固定防止制动盘室1和制动环3沿着参考轴线A相对于彼此移动。

当连接在一起时，制动环3能够被推到管状区段1r上并且然后被轴向地固定，以使得两个部件最后固定地连接至彼此。

制动环3和制动盘室1在紧固区域中彼此接触，在根据图1至图5的实施例中，该紧固区域从轴向止动件5延伸至轴向止动件5'。

在该状况下，其能够是制动表面3f、3f'没有充分地平行于参考平面A定向的情况。这由以虚线绘出的制动环来表现。因此，存在过大的摆动角α，其与过大的摆动t相对应。图1至图5的截面在摆动t最大的平面中延伸（以使得能够在该平面中示出摆动角α）。在图1至图5中已经以夸张的方式示出摆动t和摆动角α。实际的摆动例如能够在0.02 mm与0.5 mm之间。

在图1至图5中用实线示出处于最佳定向的制动环，因此没有摆动（即，摆动角为0°）。参考轴线A则垂直于制动表面3f、3f'延伸。

以限定的方式对制动盘室1进行整形，以便减小在整形前存在的摆动角α和（最大）摆动t。

能够通过象征性示出的工具4来整形制动盘室1。在此期间制动盘室1能够由反向保持器6保持。在图1至图5中，工具4从外侧接合至制动盘室1，而反向保持器6布置在制动盘室1内。相反的设置（反向保持器在制动盘室外侧并且工具接合在制动盘室内侧）同样是可能的。

在图1至图4中，制动盘室1的壁厚通过工具4在整形区域中局部地减小。由于通过工具4的加工，所以制动盘室1的材料能够流走（由小箭头象征性表示），以使得制动环的外边缘在整形的方位角区域中移动远离参考平面E。在图1至图5中，空心箭头指示由相应工具4施加在相应制动盘室1上的力的方向，以便实现对制动盘室1的整形。例如，在整形区域中，力引入的方向能够垂直于制动盘室的表面。

在实施例中，力引入方向能够在30°内垂直于制动盘室1的加工表面定向。

在图1中，整形发生在从基部部分1b到管状区段1r的过渡区域中。

在图2中，整形发生在管状区段1r中。另外，在图2的情况中，整形发生在管状区段1r设置有外齿的区域中。

在图3中，整形发生在管状区段1r中。另外，在图3的情况中，整形发生在管状区段1r设置有外齿的区域外侧。

在图4中，整形发生在基部部分1b与管状区段1r之间的成角度的过渡区域中。

在图5中，通过工具4在制动盘室1中局部地产生凹陷。反向保持器6仅在由工具4加工的整形区域外侧支撑制动盘室1。制动盘室1的材料在凹陷的区域中类似被拉在一起（由小箭头象征性表示），以使得制动环的外边缘在整形的方位角区域中朝向参考平面E移动。

制动盘室1所经受的变形的程度（在最大整形的方位角区域中）例如能够在0.01mm至2 mm的范围内。

随着方位角（因此在周向坐标上）变化的变形模式产生以用于使摆动最小化。

图6A至图6C图示了在沿着参考轴线的视图中的不同的变形模式。虚线象征性地表示具有最大摆动的方位角方向。黑色表面越大或者越厚，在对应的方位角区域中的整形就越大。如在图6A至图6C中所示，变形模式能够关于摆动角所位于的平面镜像对称。

图6A图示了表示连续变形的变形模式。这样的变形模式能够例如在单个整形步骤中产生。替代地，其能够由多个连续执行的（部分式）整形步骤产生。

图6B和图6C图示了由在不同方位角区域中的多个单独的整形组成的区段式变形模式。在最大摆动的方位角方向（以虚线示出）周围的角度区域中呈现了一方面最小的变形程度以及另一方面最大的变形程度。

由于在图1至图5中不容易识别出在管状区段1r的管轴线R与参考轴线A之间并且被指示为倾斜角β的角度，所以图7以特别夸张的大小图示了该倾斜角β以及摆动角α。图7在很大程度上是示意性的。倾斜角β和摆动角α实际上是非常小的角度，小于0.2°（例如，百分之几度），并且因此难以测量。

由r1和r2指示的箭头是径向方向，在其区域中，用于制动环3的定向的塑性变形相应地是最小的和最大的，这是因为摆动t在此处最大。传感器由11指示，通过该传感器摆动t能够被量化，以使得能够取决于此来选择（计算）变形模式。

能够应用各种整形技术来执行整形，例如，冷成形技术。上面进一步提到了一些可能的整形技术。

Claims (14)

1.一种用于制造复合制动盘的方法，所述复合制动盘包括具有至少一个制动表面的制动环以及具有管状区段和基部部分的制动盘室，所述基部部分连接至所述管状区段并且限定参考平面，其中，所述方法包括以下步骤：将之前作为单独部件的制动盘室和制动环连接在一起，并且随后通过对所述制动盘室进行整形来减小所述至少一个制动表面与所述参考平面之间的摆动角，所述整形引起所述制动盘室的塑性变形，该塑性变形实现所述制动盘室的永久变形。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，垂直于所述参考平面的参考轴线由所述基部部分限定，并且管轴线由所述管状区段限定，以及通过对所述制动盘室的所述整形来改变所述管轴线与所述参考轴线之间的倾斜角。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在连接在一起之后，所述制动环与所述管状区段在紧固区域中接触，以及其中，对所述制动盘室的所述整形发生在从所述紧固区域的基部部分侧端部延伸至所述基部部分并且包括所述基部部分的轴向区域内。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述制动盘室的所述整形发生在所述基部部分与所述管状部分之间的过渡区域内。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，对所述制动盘室的所述整形的程度沿着周向坐标变化。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述整形包括通过至少一个工具使所述制动盘室塑性变形。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述整形包括在所述制动盘室中形成至少一个凹陷。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述整形包括使所述制动盘室的壁厚局部地减小。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，借助于传感器来确定对所述至少一个制动表面相对于所述参考平面的摆动的量度，并且根据确定的量度执行对所述制动盘室的所述整形。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述管状区段包括外部构型，并且所述制动环包括对应的内部构型，以及其中，所述外部构型和所述内部构型彼此啮合以用于形成旋转固定。

11.一种复合制动盘，所述复合制动盘包括具有至少一个制动表面的制动环以及具有管状区段和基部部分的制动盘室，所述基部部分连接至所述管状区段并且限定参考平面和垂直于所述参考平面的参考轴线，其中，所述制动盘室包括一变形模式，所述变形模式在第一径向方向的区域中包括所述制动盘室的最大程度的变形，并且在与所述第一径向方向相对的第二径向方向的区域中包括所述制动盘室的最小程度的变形，并且在位于所述第一径向方向与所述第二径向方向之间的径向方向的区域中包括所述制动盘室的下述程度的变形：随着与第一径向方向的角度距离的增加，变形程度减小至最小程度，其中，径向方向是垂直于所述参考轴线延伸的方向，以及其中，所述最小程度为零或者不为零。

12.根据权利要求11所述的复合制动盘，其中，所述第一径向方向和所述第二径向方向位于包括倾斜角的平面中。

13.根据权利要求11或12所述的复合制动盘，其中，所述变形模式包括在所述制动盘室中的一个或多个凹陷。

14.根据权利要求11或12所述的复合制动盘，其中，所述变形模式包括所述制动盘室的具有减小的材料厚度的一个或多个区域。

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