CN108533649B - 碳-碳复合材料盘式制动器组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及碳‑碳复合材料盘式制动器组件。在一些示例中，描述了一种盘式制动器组件和形成并且装配所述盘式制动器组件的方法。所述制动盘组件包括芯结构和多个耐磨垫。所述芯结构具有第一主要表面，所述第一主要表面包括至少一个弯曲脊或者弯曲通道，所述至少一个弯曲脊或者弯曲通道在所述芯结构的内直径和外直径之间沿所述第一主要表面在径向方向上延伸。每个耐磨垫都限定出摩擦表面和安装表面从而将所述多个耐磨垫的所述安装表面定位为与所述芯结构的所述第一主要表面相邻和接触，其中，所述多个耐磨垫的所述安装表面中的至少一个安装表面包括配置为与所述芯结构的所述至少一个弯曲脊或者弯曲通道互相连接的对应弯曲脊或者弯曲通道。

Description

碳-碳复合材料盘式制动器组件

技术领域

本公开涉及碳复合材料，例如，用于制动摩擦材料的碳-碳复合材料。

背景技术

碳纤维增强碳材料（也被称为碳-碳复合材料）是包括在碳材料基体中增强的碳纤维的复合材料。碳-碳复合材料部件可以用于许多高温应用。例如，航空航天工业采用碳-碳复合材料部件作为用于商用飞行器和军用飞行器的摩擦材料，诸如，制动摩擦材料。

发明内容

本公开在一些示例中描述了可以用于形成制动盘组件的碳-碳复合材料部件。制动盘组件可以包括芯结构和设置在芯结构的主要表面中的一个或者两个主要表面上的多个耐磨垫（wear pad）。芯结构和耐磨垫均可以包括本文所描述的对应的并且互相连接的结构特征中的一个或者多个。

在一些示例中，本公开描述了一种制动盘组件，其包括芯结构和多个耐磨垫。芯结构具有第一主要表面，该第一主要表面包括至少一个弯曲脊或者弯曲通道，该至少一个弯曲脊或者弯曲通道在芯结构的内直径和外直径之间沿第一主要表面在径向方向上延伸。每个耐磨垫都限定出摩擦表面和安装表面从而将多个耐磨垫的安装表面定位为与芯结构的第一主要表面相邻和接触。在一些示例中，多个耐磨垫的安装表面中的至少一个安装表面包括配置为与芯结构的至少一个弯曲脊或者弯曲通道互相连接的至少一个对应弯曲脊或者弯曲通道。

在一些示例中，本公开描述了一种装配制动盘组件的方法，其包括：将第一多个耐磨垫安装到芯结构，芯结构具有第一主要表面，该第一主要表面包括多个弯曲脊或者弯曲通道，该多个弯曲脊或者弯曲通道分别在芯结构的内直径和外直径之间沿第一主要表面在径向方向上延伸。第一多个耐磨垫中的每个耐磨垫都限定出摩擦表面和安装表面，其中，将第一多个耐磨垫的安装表面定位为与芯结构的第一主要表面相邻和接触。在一些示例中，多个耐磨垫的安装表面包括配置为与芯结构的弯曲脊或者弯曲通道中的至少一个弯曲脊或者弯曲通道互相连接的至少一个对应弯曲脊或者弯曲通道。

在一些示例中，本公开描述了一种形成盘式制动器组件的方法，其包括：形成包括碳-碳复合材料的芯结构，其中，芯结构限定出内直径和外直径，芯结构具有第一主要表面，该第一主要表面包括至少一个弯曲脊或者弯曲通道，该至少一个弯曲脊或者弯曲通道在芯结构的内直径和外直径之间沿第一主要表面在径向方向上延伸。该方法包括：形成多个耐磨垫，每个耐磨垫都包括碳-碳复合材料并且限定出摩擦表面和安装表面，其中，多个耐磨垫的安装表面中的至少一个安装表面包括配置为与芯结构的至少一个弯曲脊或者弯曲通道互相连接的对应弯曲脊或者弯曲通道。该方法包括：将多个耐磨垫装配在芯结构上，从而将多个耐磨垫的安装表面定位为与芯结构的第一主要表面相邻和接触。

本发明还公开了以下方案。

1. 一种盘式制动器组件，其包括：

限定出内直径和外直径的芯结构，所述芯结构具有第一主要表面，所述第一主要表面包括至少一个弯曲脊或者弯曲通道，所述至少一个弯曲脊或者弯曲通道在所述芯结构的所述内直径和所述外直径之间沿所述第一主要表面在径向方向上延伸；以及

多个耐磨垫，每个耐磨垫都限定出摩擦表面和安装表面，其中，将所述多个耐磨垫的所述安装表面定位为与所述芯结构的所述第一主要表面相邻和接触，其中，所述多个耐磨垫的所述安装表面中的至少一个安装表面包括配置为与所述芯结构的所述至少一个弯曲脊或者弯曲通道互相连接的对应弯曲脊或者弯曲通道。

2. 根据方案1所述的盘式制动器组件，其中，所述芯结构的所述至少一个弯曲脊或者弯曲通道包括第一多个弯曲脊或者弯曲通道，其中，针对每个耐磨垫，所述耐磨垫的所述安装表面包括配置为与所述第一多个弯曲脊或者弯曲通道的所述弯曲脊或者弯曲通道中的至少一个互相连接的至少一个对应弯曲脊或者弯曲通道。

3. 根据方案1所述的盘式制动器组件，其中，所述芯结构的所述至少一个弯曲脊或者弯曲通道限定出波状形状。

4. 根据方案1所述的盘式制动器组件，

其中，所述多个耐磨垫中的第一耐磨垫包括与所述第一耐磨垫是一体的并且从所述第一耐磨垫的内边缘或者外边缘突出的保持凸片，其中，所述保持凸片不形成所述摩擦表面的部分，以及

其中，所述芯结构限定出配置为容纳所述保持凸片的对应凸片凹槽。

5. 根据方案4所述的盘式制动器组件，其中，所述保持凸片配置为容纳将所述第一耐磨垫机械地紧固到所述芯结构的铆钉。

6. 根据方案5所述的盘式制动器组件，其中，所述多个耐磨垫中的第二耐磨垫不具有保持凸片。

7. 根据方案6所述的盘式制动器组件，其中，所述第一耐磨垫和所述第二耐磨垫彼此邻接以形成接头，其中，将所述第一耐磨垫紧固到所述芯结构使得所述第一耐磨垫将所述第二耐磨垫固定到所述芯结构。

8. 根据方案1所述的盘式制动器组件，其中，所述多个耐磨垫包括第一耐磨垫和第二耐磨垫，所述第一耐磨垫具有第一边缘，所述第一边缘与所述第二耐磨垫的第二边缘邻接以形成接头，其中，所述第一耐磨垫与所述第二耐磨垫之间的接头导致所述第一耐磨垫将所述第二耐磨垫机械地固定到所述芯结构。

9. 根据方案8所述的盘式制动器组件，其中，所述接头包括所述第一耐磨垫与所述第二耐磨垫之间的搭叠接头。

10. 根据方案8所述的盘式制动器组件，其中，所述第一耐磨垫的所述第一边缘在所述安装表面中包括凹槽，所述凹槽横跨所述第一边缘的一部分，以及

其中，所述第二耐磨垫的所述第二边缘包括导轨，所述导轨沿所述第二边缘的一部分延伸并且配置为与所述第一耐磨垫的所述凹槽互相连接。

11. 根据方案10所述的盘式制动器组件，其中，所述第一耐磨垫包括与所述第一耐磨垫是一体的并且从所述第一耐磨垫的内边缘或者外边缘突出的保持凸片，其中，所述保持凸片不形成所述摩擦表面的部分，其中，所述保持凸片配置为容纳将所述第一耐磨垫机械地紧固到所述芯结构的铆钉，以及其中，所述第二耐磨垫不包括保持凸片。

12. 根据方案1所述的盘式制动器组件，其中，所述多个耐磨垫包括第一多个耐磨垫，所述盘式制动器组件进一步包括第二多个耐磨垫，所述第二多个耐磨垫中的每一个都限定出摩擦表面和安装表面，其中，将所述第二多个耐磨垫的所述安装表面定位为与所述芯结构的第二主要表面相邻和接触，其中，所述芯结构的所述第二主要表面被定向为与所述第一主要表面相对并且包括至少一个弯曲脊或者弯曲通道，所述至少一个弯曲脊或者弯曲通道在所述芯结构的所述内直径和所述外直径之间沿所述第二主要表面在径向方向上延伸，以及其中，所述第二多个耐磨垫的所述安装表面中的至少一个安装表面包括配置为与所述第二主要表面的所述至少一个弯曲脊或者弯曲通道互相连接的对应弯曲脊或者弯曲通道。

13. 根据方案1所述的盘式制动器组件，其中，所述芯结构的所述第一主要表面限定出至少一个安装导轨，所述至少一个安装导轨横跨所述芯结构的内直径或者外直径，以及其中，所述多个耐磨垫的每个安装表面都限定出安装凹槽，所述安装凹槽配置为与至少一个安装导轨互相连接以抑制所述多个耐磨垫径向移动。

14. 根据方案1所述的盘式制动器组件，其中，所述芯结构包括第一碳-碳复合材料并且所述多个耐磨垫包括第二碳-碳复合材料，其中，所述第一碳-碳复合材料与所述第二碳-碳复合材料不同。

15. 一种方法，其包括：装配盘式制动器组件，其中，装配所述盘式制动器组件包括：

将第一多个耐磨垫安装到芯结构，

其中，所述芯结构限定出内直径和外直径，所述芯结构具有第一主要表面，所述第一主要表面包括多个弯曲脊或者弯曲通道，所述多个弯曲脊或者弯曲通道分别在所述芯结构的所述内直径和所述外直径之间沿所述第一主要表面在径向方向上延伸，

其中，所述第一多个耐磨垫中的每个耐磨垫都限定出摩擦表面和安装表面，其中，将所述第一多个耐磨垫的所述安装表面定位为与所述芯结构的所述第一主要表面相邻和接触，其中，所述多个耐磨垫的所述安装表面分别包括配置为与所述芯结构的所述弯曲脊或者弯曲通道中的至少一个互相连接的至少一个对应弯曲脊或者弯曲通道。

16. 根据方案15所述的方法，其中，所述第一多个耐磨垫中的第一耐磨垫包括与所述第一耐磨垫是一体的并且从所述第一耐磨垫的内边缘或者外边缘突出的保持凸片，其中，所述保持凸片不形成所述摩擦表面的部分，以及其中，所述芯结构限定出配置为容纳所述保持凸片的对应凸片凹槽，

其中，将所述第一多个耐磨垫安装到芯结构包括：通过使用所述保持凸片将所述第一耐磨垫紧固到所述芯结构。

17. 根据方案15所述的方法，其中，将所述第一多个耐磨垫安装到芯结构包括：

将第一耐磨垫的所述安装表面定位在所述芯结构的所述第一主要表面上，其中，所述第一耐磨垫限定出第一边缘，所述第一边缘包括沿所述第一边缘的一部分延伸的导轨；

将所述多个耐磨垫中的第二耐磨垫的所述安装表面定位在所述芯结构的所述第一主要表面上，其中，所述第二耐磨垫限定出第二边缘，所述第二边缘在所述安装表面中包括凹槽，所述凹槽横跨所述第二边缘的一部分，其中，将所述第二耐磨垫定位为将所述第二耐磨垫的所述第二边缘与所述第一耐磨垫的所述第一边缘邻接以形成接头；

将所述第二耐磨垫紧固到所述芯结构，其中，所述第一耐磨垫与所述第二耐磨垫之间的所述接头将所述第二耐磨垫固定到所述芯结构，作为将所述第二耐磨垫紧固到所述芯结构的结果。

18. 根据方案17所述的方法，其中，所述第二耐磨垫包括与所述第二耐磨垫是一体的并且从所述第二耐磨垫的内边缘或者外边缘突出的保持凸片，其中，所述保持凸片不形成所述摩擦表面的部分，以及其中，所述芯结构限定出配置为容纳所述保持凸片的对应凸片凹槽，

其中，将所述第二耐磨垫紧固到所述芯结构包括：通过使用所述保持凸片将所述第二耐磨垫紧固到所述芯结构。

19. 根据方案17所述的方法，其中，仅仅通过形成在所述第一耐磨垫与所述第二耐磨垫之间的所述接头和形成在所述第一多个耐磨垫的所述第一耐磨垫和邻接的第三耐磨垫之间的第二接头来将所述第一耐磨垫机械地固定到所述芯结构。

20. 一种形成盘式制动器组件的方法，其包括：

形成包括碳-碳复合材料的芯结构，其中，所述芯结构限定出内直径和外直径，所述芯结构具有第一主要表面，所述第一主要表面包括至少一个弯曲脊或者弯曲通道，所述至少一个弯曲脊或者弯曲通道在所述芯结构的所述内直径和所述外直径之间沿所述第一主要表面在径向方向上延伸；

形成多个耐磨垫，每个耐磨垫都包括碳-碳复合材料并且限定出摩擦表面和安装表面，其中，所述多个耐磨垫的所述安装表面中的至少一个安装表面包括配置为与所述芯结构的所述至少一个弯曲脊或者弯曲通道互相连接的对应弯曲脊或者弯曲通道；以及

将所述多个耐磨垫装配在所述芯结构上，其中，将所述多个耐磨垫的所述安装表面定位为与所述芯结构的所述第一主要表面相邻和接触。

在附图或者以下描述中阐述一个或多个示例的细节。本公开的其它特征、目的和优点通过描述和附图以及通过权利要求书将变得清楚。

附图说明

图1是图示了示例飞行器机轮和制动器组件的示意性框图。

图2是图示了示例盘式制动器组件的透视图，该示例盘式制动器组件包括芯结构和在芯结构的一个或者多个侧面上的多个耐磨垫。

图3是图示了不包括任何耐磨垫的示例芯结构的透视图。

图4是沿X-X线截取的图3的芯结构的弯曲脊中的一个弯曲脊的示例剖视图。

图5A和图5B是可以被装配到图3的芯结构的示例耐磨垫的概念透视图。图5A示出了耐磨垫的摩擦表面并且图5B示出了耐磨垫的安装表面。

图6A、图6B和图6C分别图示了沿线A-A、B-B和C-C截取的图5B的耐磨垫的各种剖视图。

图7A和图7B是可以与图5A和图5B的耐磨垫一起被装配到图3的芯结构的另一示例耐磨垫的概念透视图。

图8是在图3的芯结构上的图5A和图5B的耐磨垫与图7A和图7B的耐磨垫之间形成的示例接头的剖视图。

图9是图示了示例盘式制动器组件的透视图，该示例盘式制动器组件包括芯结构和装配到芯结构的第一主要表面和第二主要表面上的多个耐磨垫。

图10是图示了形成和装配根据本公开的各个方面的盘式制动器组件的示例技术的流程图。

图11是图示了装配根据本公开的各个方面的盘式制动器组件的示例技术的流程图。

具体实施方式

本文描述了示例致密碳-碳复合材料部件。在一些示例中，致密碳-碳复合材料部件可以用作摩擦材料，例如，作为飞行器制动盘，该飞行器制动盘包括芯结构（诸如，环形圈形式的转子或者定子）和附接至芯结构的一个或者两个侧面的多个耐磨垫。

例如，在航空航天应用（诸如，刹车片）中使用的致密碳-碳复合材料部件可以由碳纤维预制体形成，已经通过使用多种致密技术来增加该碳纤维预制体的密度。碳-碳复合材料部件可以展现出使其特别适合于飞行器的盘式制动器组件的良好强度和摩擦特性。

图1是图示了示例组件10的概念图，该示例组件10可以包括根据本公开的技术和结构特征形成的一个或者多个制动器组件。为了便于说明，将主要关于由碳-碳复合材料部件形成的飞行器制动器组件描述本公开的示例。然而，除了飞行器制动盘之外，还可以使用本公开的技术来形成碳-碳复合材料部件。例如，在其它类型的制动应用中可以使用碳-碳复合材料部件作为摩擦材料。

在图1的示例中，飞行器制动器组件10包括机轮12、致动器组件14、叠式制动器（brake stack）16和轮轴18。机轮12包括轮毂20、机轮外伸架凸缘22、胎圈座24A和24B、凸耳螺栓26以及凸耳螺母28。致动器组件14包括致动器外壳30、致动器外壳螺栓32和压头34。叠式制动器16包括交替的转子盘组件36和定子盘组件38，转子盘组件36配置为相对于定子盘组件38移动。通过梁式键40，转子盘组件36被安装到轮12上，具体是被安装到轮毂20上。通过花键44，定子盘组件38被安装到轮轴18上，具体地是被安装到扭矩管42上。机轮组件10可以支撑任何种类的专用、商用或者军用飞行器。

机轮组件10包括机轮12，在图1的示例中，该机轮12由轮毂20和机轮外伸架凸缘22限定。机轮外伸架凸缘22通过凸耳螺栓26和凸耳螺母28被机械地固定到轮毂20上。在装配期间，可以通过机轮外伸架凸缘22将充气轮胎（未示出）放置在轮毂20之上并且固定在相对侧。之后，可以将凸耳螺母28拧紧在凸耳螺栓26上，并且可以利用胎圈密封件24A和24B来使充气轮胎充气，从而为充气轮胎提供气密密封。

可以经由扭矩管42和轮轴18将机轮组件10安装到飞行器上。在图1的示例中，通过多个螺栓46将扭矩管42固定到轮轴18上。扭矩管42支撑致动器组件14和定子38。可以将轮轴18安装到起落架（未示出）的支柱上以将机轮组件10连接至飞行器。

在飞行器的操作期间，制动有时可能是必要的，诸如，在着陆和滑行期间。机轮组件10配置为经由致动器组件14和叠式制动器16向飞行器提供制动功能。致动器组件14包括致动器外壳30和压头34。致动器组件14可以包括不同类型的致动器，诸如，例如，电气-机械致动器、液压致动器、气动致动器等中的一个或者多个。在操作期间，压头34可以远离致动器外壳30延伸以将叠式制动器16轴向压紧在压缩点48之上以实现制动。

叠式制动器16包括交替的转子盘组件36和定子盘组件38。通过梁式键将转子盘组件36安装到轮毂20以共同旋转。通过花键44将定子盘组件38安装到扭矩管42上。在图1的示例中，叠式制动器16包括四个转子和五个定子。然而，在其它示例中，在叠式制动器16中可以包括不同数量的转子和/或定子。进一步地，例如，转子和定子的相对位置可以是对调的，从而将转子盘组件36安装到扭矩管42上并且将定子盘组件38安装到轮毂20上。

转子盘组件36和定子盘组件38可以提供相对的摩擦表面以对飞行器进行制动。当将移动的飞行器的动能转化成叠式制动器16中的热能时，叠式制动器16中的温度可以快速增加。因此，形成叠式制动器16的转子盘组件36和定子盘组件38可以包括能够在非常高的温度下运行的耐用的热稳定材料。

在一个示例中，转子盘组件36和定子盘组件38由环形圈形式的芯结构形成，转子盘组件36和定子盘组件38在相应芯结构的一个或者多个侧面上各自包括多个耐磨垫。芯结构和互补耐磨垫都可以包括通过使用任何合适的制造技术或者包括例如真空压力浸渗法（VPI）、树脂传递模塑（RTM）、化学气相浸渗法（CVI）、化学气相沉积法（CVD）、增材制造、机械加工、消融技术等的技术的组合来制作的碳复合材料部件（例如，C-C复合材料）。在一些示例中，可以通过使用三维增材制造技术来制作碳复合材料部件，该三维增材制造技术可以用于形成本文所描述的一个或者多个复杂的几何结构特征，然而，也可以使用其它制造技术并且本公开考虑了其它制造技术。

简要地说，在一些示例中，可以分别通过梁式键40和花键44将转子盘组件36和定子盘组件38安装在机轮组件10中。在一些示例中，梁式键40可以在轮毂20内部附近而被周向间隔开。例如，梁式键40的形状可以设计为具有相对端（例如，矩形的相对侧），并且梁式键40可以具有机械地固定到轮毂20的内部的一端和机械地固定到轮毂20的外部上的相对端。梁式键40可以与轮毂20一体形成或者可以与轮毂20分开并且被机械地固定到轮毂20上，例如，以在转子盘组件36与轮毂20之间提供热障。朝着该端，在不同的示例中，机轮组件10可以包括隔热件（未示出），该隔热板径向向外延伸并且向外围绕叠式制动器16，例如，以限制叠式制动器16与轮12之间的热传递。

在一些示例中，花键44可以在扭矩管42的外部附近而被周向间隔开。同样，定子盘组件38可以沿配置为与花键44接合的盘组件的内直径包括多个径向向内设置的凹口。同样，转子盘组件36可以沿配置为与梁式键40接合的盘组件的外直径包括多个径向向内设置的凹口。当这种转子盘组件36将随着机轮的运动而旋转但定子盘组件38保持静止时，允许相邻的定子盘组件38和转子盘组件36的摩擦表面彼此接合以减慢机轮的旋转。

图2是图示了示例盘式制动器组件50的透视图，该示例盘式制动器组件50包括芯结构52和在芯结构52的一个或者多个侧面上的多个耐磨垫54。在图2中图示了盘式制动器组件50作为定子盘组件，然而，本文所描述的设计和技术同样可以应用于转子盘组件。如本文所使用的，可以使用“盘式制动器组件”来描述转子盘组件和定子盘组件。同样，使用术语“耐磨垫”和“芯结构”来描述转子或者定子盘组件的耐磨垫和芯结构，并且这些术语并不旨在给予特定于彼此的几何配置。

芯结构52可以是圆盘形式，该圆盘限定出内直径（ID）和外直径（OD），该芯结构52具有定向为彼此相对并且配置为容纳耐磨垫54的第一和第二主要表面。芯结构52的第一和第二主要表面可以包括配置为与多个耐磨垫54中的一个或者多个耐磨垫成对和互相连接的一个或者多个结构特征。该结构特征可以提供改进的负载分布、更好的耐磨垫保持、与制造和装配相关联的较小的成本、以及在下面进一步详细地描述的其它益处。例如，结构特征可以包括在几何学上互补的脊/通道特征53（示出为虚线）、保持凸片56和对应凹槽、以及一个或者多个安装导轨中的一者或多者，其中，脊/通道特征53用于对芯结构52与相应耐磨垫54之间的扭矩负载力进行配对和分布；保持凸片56和对应凹槽在不妨碍或者减小对应耐磨垫54的摩擦表面58的面积的情况下允许一个或者多个耐磨垫54被机械结合到芯结构52；一个或者多个安装导轨设计为一旦被安装在芯结构52上便抑制耐磨垫的径向移动。

例如，图3图示了示例芯结构60，更具体地是转子盘组件的芯结构，为了描述的目的，该示例芯结构60不包括任何耐磨垫。如图3所示，芯结构60的第一主要表面62可以包括通常从内直径（ID）径向向外延伸到外直径（OD）的多个弯曲脊或者弯曲通道（例如，弯曲脊64）。为简单起见，本文将描述芯结构60为包括从第一主要表面62突出并且配置为与对应耐磨垫上的互补弯曲通道（例如，图5B的弯曲通道）对应和互相连接的多个弯曲脊64。然而，这种描述并不旨在限制仅仅包括弯曲脊64的芯结构60。在其它示例中，倘若对应耐磨垫包括对应的和互相连接的弯曲脊和/或通道，第一主要表面62便可以包括弯曲通道或者弯曲通道和弯曲脊的组合。

弯曲脊64可以包括任何合适的非线性设计，例如，该非线性设计包括拱形的、弓形的、半圆形的、或者波状的（例如，波浪状的或者正弦曲线的）。在一些示例中，弯曲脊64的形状可以有助于将施加在多个耐磨垫54上的扭矩负载分布到下层芯结构60。例如，弯曲脊64的弯曲设计相较于线性设计可以提供更好的负载分布。例如，由于转移的扭矩负载和制造限制，线性设计的脊可以在位于容纳扭矩负载的全部或者主要部分的线性脊与对应线性通道之间的交叉部处展现出一个或者多个“高点”。通过使脊和对应通道弯曲，高点的数量可以增加并且沿弯曲脊和对应弯曲通道之间的交叉部被更均匀地分布以提供更好的负载分布。

在一些示例中，芯结构60可以每一耐磨垫54包括至少一个弯曲脊64或者通道从而使与第一主要表面62接触的每个耐磨垫54都与弯曲脊64或者弯曲通道中的至少一个互相连接。另外或者可替代地，芯结构60可以包括多个弯曲脊64或者通道从而使与第一主要表面62接触的每个耐磨垫54都与弯曲脊64或者通道中的两个或者两个以上的弯曲脊64或者通道接合和互相连接。

图4是沿图3的线X-X截取的一个弯曲脊64的示例剖视图。在一些示例中，弯曲脊64可以具有矩形横截面轮廓，该矩形横截面轮廓具有平坦顶部74和从第一主要表面62大体上正交（例如，正交的或者近正交的）延伸的大体上平行的侧面72（例如，平行的或者近平行的）。另外或者可替代地，弯曲脊64的一个或者多个侧面可以设计为包括有助于使沿脊的长度的扭矩分布最大化的几何形状。弯曲脊64可以具有合适的大小（例如，高度（H）和宽度（W））。在一些示例中，弯曲脊64可以限定出是对应耐磨垫的厚度（例如，图6A的耐磨垫80的厚度（T））的10%到50%的高度（H）。在一些示例中，弯曲脊64可以限定出约1毫米（mm）到约10mm的宽度（W）。在一些示例中，对宽度的选择可以取决于每一耐磨垫54的脊/通道的总数。

在一些示例中，取决于制动器组件的类型（例如，与多个凹口70相对的直径），芯结构60可以包括沿芯结构60的内直径（ID）或者外直径（OD）形成的安装导轨68。在图3中，安装导轨68沿芯结构60的内直径（ID）定位从而使安装导轨68从第一主要表面62突出。在这种示例中，待安装到芯结构60的耐磨垫同样开有槽（例如，图5B的安装凹槽90）以容纳安装导轨68的相应部分并且与安装导轨68的相应部分互相连接。一旦被部分地装配，安装导轨68可以充当保持器以帮助防止耐磨垫径向移动。安装导轨68可以具有任何合适的大小或者形状。在一些示例中，安装导轨68可以被分割以与和第一主要表面62接触的多个耐磨垫54中的全部或者仅仅一些接合。另外或者可替代地，可以使安装导轨68成锥形（例如，被拴住）以与对应耐磨垫54中的一个或者多个互相连接。

取决于制动盘组件的类型，芯结构60可以包括沿芯结构的内直径（ID）和外直径（OD）的周边被切入芯结构60的本体72的多个凹口70。该凹口70可以配置为与飞行器制动器组件10的梁式键40或者花键44接合和互相连接。例如，在图3中，将芯结构60图示为转子制动器组件的芯结构，该芯结构具有沿芯结构的外直径（OD）的周边设置的凹口70。相反，在图2中，将芯结构52图示为定子制动器组件的芯结构，该芯结构具有沿芯结构的内直径（ID）的周边设置的凹口55。

在一些示例中，取决于盘组件的类型，芯结构60可以包括沿芯结构的内直径（ID）或者外直径（OD）（如图2所示）被切入第一主要表面62的多个凸片凹槽66。每个凸片凹槽66都可以配置为容纳安装的耐磨垫中的一个或者多个耐磨垫的对应保持凸片（例如，下面进一步描述的耐磨垫80的保持凸片88）。凸片凹槽66的位置可以沿着芯结构80的与容纳凹口70的直径相同的内直径（ID）或者外直径（OD）区域而定位。在一些示例中，通过将凸片凹槽66包括在芯结构60的这种区域内，将有效地排除对应保持凸片和凸片凹槽66与所形成的盘组件的摩擦表面相互作用或者构成为它的一部分。

在一些示例中，取决于包括在叠式制动器16中的制动器组件的总数（例如，堆叠的转子和定子盘制动器组件的总数），盘式制动器组件可以配置为在其每个主要表面上摩擦地接合。例如，在旨在将芯结构60包括在叠式制动器16的中间（例如，未形成叠式制动器16的端部件）的情况下，芯结构60的第一主要表面62和第二主要表面均可以分别配置为容纳一个或者多个耐磨垫。在一些这样的示例中，芯结构60的第二主要表面可以与第一主要表面62相似的方式构造并且配置为容纳其自己的多个耐磨垫。在这种布置中，可以将包括芯结构60的装配的盘式制动器组件130定位在具有相对定向的摩擦表面的交替的定子-转子盘组件中的叠式制动器16内，该相对定向的摩擦表面配置为与相邻的盘组件接合。

图5A和图5B是可以装配到图3的芯结构60的示例耐磨垫80的概念透视图。图6A、图6B和图6C分别图示了沿图5B所示的线A-A、B-B和C-C截取的耐磨垫80的各种剖视图。如图5A和图5B所示，耐磨垫80包括彼此大体上平行并且面向相对的方向的摩擦表面82（如图5A所示）和安装表面84（如图5B所示）。使用术语“摩擦表面”82来指示耐磨垫的表面，在装配之后，该表面将与叠式制动器16中的相邻盘组件（例如，盘组件50）的另一耐磨垫摩擦地接合，以提供制动功率。使用术语“安装表面”84来描述耐磨垫的与安装到芯结构60的摩擦表面82相对的表面。在装配时，安装表面84直接定位为与芯结构60的第一主要表面62相邻和接触，其中，摩擦表面82背对着芯结构62。

耐磨垫80可以包括配置为与存在于芯结构60上的一个或者多个结构特征对应和互锁的一个或者多个结构特征。在一些示例中，耐磨垫80的安装表面84可以包括与芯结构60的相应弯曲脊64对应和互锁的一个或者多个弯曲通道86。该一个或者多个弯曲通道86可以在内边缘96（例如，限定出装配的摩擦表面的内直径的边缘）与外边缘98（例如，限定出装配的摩擦表面的外直径的边缘）之间在大体上径向的方向上沿安装表面86延伸。在一些示例中，弯曲通道86的大小同样可以设计为对应弯曲脊64以提供互补的几何图形。另外或者可替代地，弯曲通道86可以比弯曲脊64稍微过大以确保将安装表面84适当地置于芯结构60的第一主要表面62上。在一些这样的示例中，弯曲通道86可以比弯曲脊64过大（例如，相较于脊的宽度（W）和高度（H）增加了通道的宽度和深度）。

在一些示例中，耐磨垫80可以是弧形的，以便一旦被装配在芯结构60上，多个耐磨垫的摩擦表面便共同形成圆盘形状（例如，图2的多个耐磨垫54共同的圆盘形摩擦表面58）。在一些示例中，可以通过耐磨垫80的边界边缘来描述耐磨垫80，该边界边缘可以包括内边缘96、外边缘98、以及第一和第二边缘92a、92b，其中，当被装配在芯结构60上时，第一和第二边缘92a、92b分别与相邻耐磨垫邻接（例如，由图2的相邻耐磨垫54的邻接边缘形成的接头57）。

在芯结构60沿芯结构的内直径（ID）（如图3所示）或者外直径（OD）包括安装导轨68的一些示例中，耐磨垫80可以沿内边缘（如图5B所示）和外边缘98的至少一部分包括对应安装凹槽90。在一些示例中，安装凹槽90可以与对应安装导轨68相互连接以在摩擦垫80置于芯结构60上时抑制径向移动（例如，朝向或者远离芯结构60的内直径（ID））。

耐磨垫80可以通过使用任何合适的技术，包括例如反应粘合或者机械束缚器具（诸如，铆钉、弹簧夹等），来附接至芯结构60。在一些示例中，当可能去除和更换已经完全磨损的耐磨垫80时，可以使用非永久的机械束缚器具来给予装配的盘组件50灵活性。例如，耐磨垫80可以配置为通过摩擦表面82来容纳一个或者多个机械束缚器具（例如，铆钉）以将耐磨垫80附接至芯结构60。在一些这样的示例中，耐磨垫80可以在摩擦表面82内包括一个或者多个安装孔（未示出），该一个或者多个安装孔包括用于容纳铆钉从而使铆钉不干扰盘组件的最终摩擦表面的凹槽。

在其它示例中，耐磨垫80可以设计为在不减小摩擦表面82的总表面积的情况下容纳一个或者多个机械束缚器具。例如，取决于耐磨垫80是形成定子盘组件还是转子盘组件的部分，耐磨垫80可以包括分别沿内边缘96或者外边缘98（如图5A所示）形成的一个或者多个保持凸片88。

在一些示例中，通过经由包括保持凸片88来消除存在于摩擦表面82内的机械约束器具（例如，铆钉），耐磨垫可以展现出一种或者多种改进的机械特性和热特性。例如，通过使保持凸片88从耐磨垫80的内边缘96或者外边缘98突出，当保持凸片88不形成可用表面积的一部分或者减小可用表面积时，有效地使摩擦表面82的表面积最大化。使摩擦表面82的可用表面积最大化可以在最终叠式制动器16中的摩擦表面之间允许更均匀的接触点。另外或者可替代地，通过具有均匀的摩擦表面82和不包括通过其中心的任何安装孔的本体，耐磨垫80可以提供改进的热性能，诸如，在操作期间贯穿耐磨垫的更均匀的热分布。在一些示例中，可以将不包括任何安装孔的摩擦表面82定义为“大体上连续的摩擦表面”。

在一些示例中，保持凸片88可以与耐磨垫80一体形成并且配置为容纳机械束缚器具（例如，铆钉或者弹簧夹）以将耐磨垫80机械地紧固到芯结构60。另外或者可替代地，保持凸片88可以如图6B所示从摩擦表面82向后设置，以便保持凸片88将不会干扰相邻盘组件50的摩擦表面。

在一些示例中，耐磨垫80的第一和第二边缘92a、92b可以分别配置为与相邻耐磨垫互相连接以沿两个耐磨垫之间的交叉部形成接头（例如，图2的接头57）。例如，图7A和图7B是可以与耐磨垫80一起被装配到图3的芯结构60的另一示例耐磨垫100的概念透视图。耐磨垫100包括摩擦表面102（如图7A所示）和安装表面104（如图5B所示），该摩擦表面102（如图7A所示）和该安装表面104（如图5B所示）包括配置为与芯结构60的弯曲脊64对应和互相连接的至少一个弯曲通道106。与耐磨垫80相似，可以通过耐磨垫100的边界边缘来描述耐磨垫100，该边界边缘可以包括配置为与耐磨垫80邻接的内边缘108、外边缘108、以及第一和第二边缘102a、102b。在一些示例中，第一和第二边缘102a、102b可以分别包括相应导轨104a、104b，该相应导轨104a、104b沿第一和第二边缘102a、102b的至少一部分延伸并且配置为与相邻耐磨垫的对应凹槽（例如，耐磨垫80的凹槽94a、94b）的对应凹槽互相连接以形成接头。

在一些示例中，相邻耐磨垫80、100之间所形成的接头可以产生舌部和通道接头、搭叠接头、裂隙接头等。图8图示了形成在芯结构60上的耐磨垫80和100之间的示例接头120。如图8所示，耐磨垫80的第一边缘92a包括配置为与耐磨垫100的第二边缘112b的导轨114b互相连接的凹槽94a。

在一些示例中，可以使用相邻耐磨垫80和100之间所形成的接头120来将一个耐磨垫100物理保持到芯结构60。例如，如图8所示，一旦装配，耐磨垫80的摩擦表面82的一部分将在耐磨垫100的部分上物理延伸以覆盖导轨114b。该构造将形成接头120（例如，搭叠接头），从而使耐磨垫80（除了与耐磨垫100的第一边缘112a邻接的另一耐磨垫之外）将耐磨垫100物理紧固到芯结构60的第一主要表面62上，以便在没有首先去除耐磨垫80的情况下无法从芯结构60去除耐磨垫100。

在一些示例中，接头120还可以允许耐磨垫100不包括保持凸片88或者除了通过构造相邻耐磨垫80而提供的机械约束器具之外的机械约束器具。在一些示例中，接头120可以提供一个或者多个生产优势，从而导致所需装配材料（例如，机械约束器具）的总量减少以及装配时间减少。

图9是图示了示例盘式制动器组件130的透视图，该示例盘式制动器组件130包括芯结构60和装配到芯结构60的第一和第二主要表面62、132两者上的多个耐磨垫80a、80b、100a、100b。耐磨垫80a和80b可以分别与上述耐磨垫80大体上相同，并且耐磨垫100a和100b可以分别与耐磨垫100大体上相同。附图包括通过装配的剖面图，该剖面图示出了形成在邻接的耐磨垫之间的接头120（例如，在耐磨垫80a与耐磨垫100a之间的接头120）。

盘组件130的芯结构60和耐磨垫80a、80b、100a、100b可以由碳-碳复合材料形成，该碳-碳复合材料由致密的碳材料制造。在一些示例中，碳材料可以包括多种碳纤维和致密材料。碳纤维可以由碳或者可以通过碳化工艺转化成碳的碳前体材料（诸如，聚丙烯腈（PAN）或者人造丝）组成。用于形成芯结构60和耐磨垫80a、80b、100a、100b的碳纤维可以编织或者非编织的方式设置为单层或者多层结构。在一些示例中，取决于期望的机械或者摩擦性能，芯结构60和耐磨垫80a、80b、100a、100b可以包括相同的下层碳架构（例如，都是被编织的）或者可以包括不同的碳纤维架构（例如，编织的芯结构和非编织的耐磨垫）。

例如，合适的致密材料可以包括一种或者多种树脂，该一种或者多种树脂包括例如合成树脂、煤焦油、石油各向同性和中间相沥青、酚醛树脂、环氧树脂等；一种或者多种含碳气体，该一种或者多种含碳气体包括例如碳基气体，诸如，天然气、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、丙烯、或者乙炔、或者这些气体中的至少两种的组合。可以通过使用任何合适的技术来将致密材料应用于碳纤维，该任何合适的技术包括例如一种或者多种增材制造技术、真空压力浸渗法（VPI）、树脂传递模塑（RTM）、化学气相浸渗法（CVI）、化学气相沉积法（CVD）等。

在一些示例中，盘组件130的芯结构60和耐磨垫80a、80b、100a、100b可以由通过使用增材制造技术而被重复地形成在彼此上的多个单独的致密碳-碳复合材料层形成。可以将单独的碳-碳复合材料层添加到一起以形成包括一个或者多个本文所讨论的结构特征的芯结构60和耐磨垫80a、80b、100a、100b。例如，可以通过包括形成一层碳纤维并且使材料增加密度的增材工艺来形成每个单独的致密层。在一些这样的示例中，可以对碳纤维和致密材料（例如，树脂/沥青）进行沉积作为复合MIS结构（composite misstructure）、（多种）涂层纤维等中的一种或者多种。另外或者可替代地，可以通过施加一层碳纤维、随后施加致密材料（例如，树脂/沥青或者含碳气体）而使用片材制造技术来形成层。一旦已经形成一层碳纤维和致密材料层，便可以将另一层碳纤维和致密材料添加至之前的层。可以重复层形成直到层的组合形成展现出期望的三维几何结构和结构特征的芯结构或者耐磨垫。每一个致密碳层都可以在层的形成期间被间歇地碳化，或者在已经形成所有层以将碳纤维和致密材料转化为碳-碳复合材料之后是实际存在的。

在一些示例中，通过使用增材制造技术，可以在芯结构60或者耐磨垫80、100上形成本文所讨论的一个或者多个结构特征，已经通过使用传统碳-碳复合材料制造技术来在几何学或者成本上抑制该一个或者多个结构特征。可以用来形成盘组件130的芯结构60和耐磨垫80、100中的一个或者多个的示例增材制造技术可以在例如美国专利申请14/711,508号、美国专利申请14/711,550号、美国专利申请14/711,590号、美国专利申请14/854,993号中找到，这些申请案中的每一个都以引用的方式全部并入本文。

在一些示例中，通过形成芯结构60和耐磨垫80、100作为独立部件，形成部件的碳-碳复合材料可以被定制为展现出不同的机械/物理性能。例如，芯结构60可以定制为展现出增强的强度，而耐磨垫80、100可以定制为展现出改进的摩擦性能。通常，在碳-碳复合材料的构造中，强度和摩擦往往是互相矛盾的性能。当改进了复合材料的强度特性时，减小复合材料的摩擦系数，反之亦然。与一体式构造相反，通过将芯结构60的构造与耐磨垫80、100的构造分开，所形成的盘式制动器组件130可以在下层芯结构60内展现出提高的强度以及与耐磨垫80、100相关联的改进的摩擦性能。

针对提高的强度方面定制的示例碳-碳复合材料可以包括编织碳纤维和增强材料（例如，碳化的沥青或者树脂）。碳纤维基体的编织结构相较于非编织架构可以改进芯结构60的形成的强度特性。

针对提高的摩擦方面定制的示例碳-碳复合材料可以包括非编织碳纤维和增强材料（例如，碳化的沥青或者树脂）。碳纤维基体的非编织结构相较于编织架构可以改进耐磨垫80、100的形成的摩擦特性。

图10和图11是图示了根据本公开的形成和/或装配盘式制动器组件50、130的示例技术的流程图。在图9的盘式制动器组件130的背景下描述了图10和图11的技术，然而，可以使用图10和图11的技术来形成和/或装配除了图9所描述的盘式制动器组件之外的盘式制动器组件，同样，除了图10和图11所描述的技术，还可以使用其它技术来形成和/或装配盘式制动器组件130。

图10的技术包括形成一种形成盘式制动器组件130的方法，该方法包括：形成芯结构60（140）、形成多个耐磨垫80、100（142）、和将多个耐磨垫80、100装配在芯结构60上（144）。如上所述，芯结构60和耐磨垫80、100可以分别限定出本文所描述的对应结构特征中的一个或者多个。例如，在一些示例中，芯结构60可以限定出内直径ID和外直径OD和第一主要表面62，该第一主要表面62包括至少一个弯曲脊64或者弯曲通道86、106，该至少一个弯曲脊64或者弯曲通道86、106在芯结构60的内直径和外直径之间沿第一主要表面62在径向方向上延伸。可以通过使用任何合适的技术来形成芯结构60的碳复合材料，该任何合适的技术包括例如三维增材制造技术。在一些示例中，芯结构60可以包括多个编织碳纤维和增强材料（例如，碳化的沥青或者树脂）。

在一些示例中，可以形成多个耐磨垫80、100（142）从而使每个耐磨垫80、100都包括碳-碳复合材料并且限定出摩擦表面82、102和安装表面84、104，其中多个耐磨垫80、100的至少一个安装表面84、104包括配置为与芯结构60的至少一个弯曲脊64或者弯曲通道86、106互相连接的对应弯曲脊64或者弯曲通道86、106。可以通过使用任何合适的技术来形成多个耐磨垫80、100，该任何合适的技术包括例如三维增材制造技术。在一些示例中，多个耐磨垫80、100可以包括多个非编织碳纤维和增强材料（例如，碳化的沥青或者树脂）。

一旦形成多个耐磨垫80、100，便可以将多个耐磨垫80、100装配到芯结构60（144）从而将多个耐磨垫80、100的安装表面84、104定位为与芯结构60的第一主要表面62相邻和接触。

图11描述了一种将多个耐磨垫80、100装配到芯结构60以形成制动盘组件130的示例技术。如上所述，芯结构60和耐磨垫80、100可以分别限定出本文所描述的对应结构特征中的一个或者多个。例如，在一些示例中，芯结构60可以限定出第一和第二主要表面62、132两者，该第一和第二主要表面62、132定向为彼此相对，其中，至少第一主要表面62限定出分别在芯结构60的内直径和外直径之间沿第一主要表面62在径向方向上延伸的多个弯曲脊或者弯曲通道（例如，弯曲脊64）。组成第一多个耐磨垫的每个耐磨垫80、100都包括摩擦表面82、102和安装表面84、104，从而将每个安装表面84、104定位为与芯结构60的第一主要表面62相邻和接触。在一些这样的示例中，耐磨垫80、100的每个安装表面84、104都可以包括配置为与芯结构60的弯曲脊64或者弯曲通道中的至少一个互相连接的至少一个对应弯曲脊或者弯曲通道（例如，弯曲通道86、106）。对应弯曲脊64和通道86、106可以彼此互相连接并且帮助将在使用期间施加在耐磨垫80、100上的扭矩负载分布到下层芯结构60。

在一些示例中，在装配制动盘组件130期间，可以在不同的时间将第一多个耐磨垫80和100安装在芯结构60上。例如，图11所描述的装配技术可以包括：将第一耐磨垫100a的安装表面102定位在芯结构60的第一主要表面62上（150），其后将第二耐磨垫80a的安装表面84定位在芯结构60的第一主要表面62上，从而使第一耐磨垫100a的边缘（例如，边缘112b）和第二耐磨垫80a的对应边缘（例如，边缘92a）在耐磨垫80a、100a之间形成邻接的接头120（152）。

在一些示例中，可以将第二耐磨垫80a紧固到芯结构（154）。在一些这样的示例中，第二耐磨垫80a可以包括与耐磨垫80a是一体的并且从第二耐磨垫80a的内边缘或者外边缘96、98突出的保持凸片88，其中，芯结构60限定出配置为容纳保持凸片88的对应凸片凹槽66。如上所述，可以通过使用保持凸片88来将第二耐磨垫80a紧固到芯结构60从而使保持凸片88不形成摩擦表面82的部分或者干扰摩擦表面82。

在一些示例中，将第二耐磨垫80a紧固到芯结构60（154）也可以在不需要附加紧固件的情况下将第一耐磨垫100a物理地固定到芯结构60。例如，第一耐磨垫100a的边缘112b可以包括沿边缘112b的一部分延伸的导轨114b。同样，第二耐磨垫80的边缘92a可以在安装表面84中限定出横跨边缘92a的一部分的凹槽94a。在将第二耐磨垫80a紧固到芯结构时，形成在第一耐磨垫100a与第二耐磨垫80a之间的所形成的接头120可以将第二耐磨垫100a固定到芯结构60，以作为将第二耐磨垫80a紧固到芯结构60的结果。在一些这样的示例中，可以仅仅通过形成在耐磨垫80a和100a之间的接头120、和形成在第一耐磨垫100a与以类似于耐磨垫80a构造的邻接的第三耐磨垫80c之间的第二接头，而将第一耐磨垫100a机械地固定到芯结构60。在这种示例中，第一耐磨垫100a可能不包括保持凸片88。

已经描述了各个示例。这些和其它示例在随附权利要求书的范围内。

Claims (3)

1.一种盘式制动器组件，其包括：

限定出内直径和外直径的芯结构，所述芯结构具有第一主要表面，所述第一主要表面包括至少一个弯曲脊或者弯曲通道，所述至少一个弯曲脊或者弯曲通道随着所述至少一个弯曲脊或者弯曲通道在所述芯结构的所述内直径和所述外直径之间沿所述第一主要表面在径向方向上延伸而弯曲；以及

多个耐磨垫，每个耐磨垫都限定出摩擦表面和安装表面，其中，将所述多个耐磨垫的所述安装表面定位为与所述芯结构的所述第一主要表面相邻和接触，其中，所述多个耐磨垫的至少一个耐磨垫的安装表面包括配置为与所述芯结构的所述至少一个弯曲脊或者弯曲通道互相连接的对应弯曲通道或者弯曲脊，并且所述对应弯曲通道或者弯曲脊随着所述对应弯曲通道或者弯曲脊沿所述安装表面在径向方向上延伸而弯曲，其中，所述多个耐磨垫包括第一耐磨垫和第二耐磨垫，

其中，所述芯结构的所述至少一个弯曲脊或者弯曲通道和所述至少一个耐磨垫的对应弯曲通道或者弯曲脊各自限定出波状形状。

2.根据权利要求1所述的盘式制动器组件，

其中，所述多个耐磨垫中的所述第一耐磨垫包括与所述第一耐磨垫是一体的并且从所述第一耐磨垫的内边缘或者外边缘突出的保持凸片，其中，所述保持凸片不形成所述摩擦表面的部分，以及

其中，所述芯结构限定出配置为容纳所述保持凸片的对应凸片凹槽，并且其中，所述保持凸片配置为容纳将所述第一耐磨垫机械地紧固到所述芯结构的铆钉。

3.根据权利要求1所述的盘式制动器组件，

其中，所述第一耐磨垫包括第一边缘，所述第一边缘与所述第二耐磨垫的第二边缘邻接，以形成将所述第二耐磨垫机械固定至所述芯结构的接头；或者

其中，所述芯结构的所述第一主要表面限定出至少一个安装导轨，所述至少一个安装导轨横跨所述芯结构的内直径或者外直径，以及其中，所述多个耐磨垫的每个安装表面都限定出安装凹槽，所述安装凹槽配置为与至少一个安装导轨互相连接以抑制所述多个耐磨垫径向移动。

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