CN109210110A - 高性能制动盘转子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高性能制动盘转子。制动盘转子的芯体包括：帽状段；环形内侧安装表面；以及环形外侧安装表面，其从内侧安装表面轴向地间隔开并且连接至内侧安装表面。帽状段具有中央安装面和柱形肩部，柱形肩部从安装面的外周延伸。外侧安装表面具有与肩部径向地间隔开的内周缘，内侧安装表面具有接合至肩部的内周缘。内侧摩擦圈包括固定至内侧安装表面的径向延伸的第一突起。外侧摩擦圈包括固定至外侧安装表面的径向延伸的第二突起。第一突起成角度地对准第二突起。第一第二和第二突起延伸至位于内侧安装表面与外侧安装表面之间的空间中并且在第一第二和第二突起之间具有间隙。

Description

高性能制动盘转子

技术领域

本申请涉及一种高性能制动盘转子。

背景技术

典型的制动盘转子包括芯体，芯体由帽状段组成，帽状段具有中央安装面，中央安装面用于将转子安装在关联驱动构件上，诸如芯轴或者车辆轴。帽状段还包括大致柱形肩部或者从安装面的外周延伸的帽壁。包括内侧摩擦圈以及外侧摩擦圈的一对环形摩擦圈或者制动板能够固定至芯体的环形安装表面。制动盘转子在实际应用中经受高机械以及热应力，并且加热环形摩擦圈会导致应力裂缝。

发明内容

根据一个方案，制动盘转子包括：芯体，其包括帽状段；环形内侧安装表面；以及环形外侧安装表面，其从内侧安装表面轴向地隔开并且连接至内侧安装表面。帽状段具有：中央安装面，其用于将转子安装在关联驱动构件上；以及大致柱形肩部，其从安装面的外周延伸。内侧摩擦圈包括径向延伸的第一突起。第一突起相对于转子的旋转轴线彼此以角度空间开，并且固定至内侧安装表面。外侧摩擦圈包括径向延伸的第二突起。第二突起相对于旋转轴线彼此以角度空间开，并且固定至外侧安装表面。第一突起成角度地对准第二突起。第一和第二突起延伸至位于安装表面内侧和外侧安装表面之间的空间中并且其间具有间隙。

与芯体集成的径向延伸翅片位于由内侧安装表面和外侧安装表面限定的空间中，翅片相对于旋转轴线彼此成角度地空间开并且将内侧安装表面与外侧安装表面直接互连。

每个翅片延伸了内侧安装表面以及外侧安装表面中每个的大部分宽度，每个对准的第一和第二突起定位于相邻翅片之间，至少两个翅片定位于相邻对准的第一和第二突起之间。

内侧安装表面包括用于接收第一突起的径向延伸的第一槽缝，每个第一槽缝包括与内侧安装表面的外周边缘径向向内空间开的闭合第一端部。

内侧安装表面的内周缘接合至肩部，每个第一槽缝包括与肩部径向地空间开的闭合第二端部。

第一槽缝相等地确定尺寸，每个第一突起的长度约等于每个第一槽缝的长度。

外侧安装表面包括用于接收第二突起的径向延伸的第二槽缝，每个第二槽缝包括与外侧安装表面的外周边缘径向向内空间开的闭合第一端部。

外侧安装表面的内周缘与肩部径向空间开，每个第一槽缝包括敞开的第二端部。

第二槽缝相等地确定尺寸，每个第二突起的长度约等于每个第二槽缝的长度。

第一突起和第二突起中的每个是大致T形横截面。

每个第一突起的第一端部与内侧摩擦圈的外周缘向内空间开，每个第一突起的第二端部与内侧摩擦圈的内周缘大约齐平，每个第二突起的第一端部与外侧摩擦圈的外周缘向内空间开，每个第二突起的第二端部与外侧摩擦圈的内周缘大约齐平。

根据另一方案，制动盘转子包括由铝合金制成的芯体。芯体包括：帽状段；环形内侧安装表面；以及环形外侧安装表面，其从内侧安装表面轴向地空间开。帽状段具有：中央安装面，其用于将转子安装在关联驱动构件上；以及大致柱形肩部，其从安装面的外周延伸。环形内侧安装表面包括径向延伸的第一槽缝。环形外侧安装表面包括径向延伸第二槽缝。芯体进一步包括径向延伸翅片，其位于由内侧安装表面和外侧安装表面限定的空间中。翅片相对于转子的旋转轴线彼此成角度地空间开，并且将内侧安装表面与外侧安装表面直接互连。由铝陶瓷复合材料制成的内侧摩擦圈包括径向延伸的第一突起。第一突起接收在第一槽缝中并且与内侧安装表面形成机械联锁。由铝陶瓷复合材料制成的外侧摩擦圈包括径向延伸的第二突起。第二突起接收在第二槽缝中并且与外侧安装表面形成机械联锁。第一突起和第二突起中的每个延伸至位于内侧安装表面与外侧安装表面之间的空间中。

第一突起和第二突起中每一者的位于所述空间中的部分具有的轴向尺寸小于所述空间的轴向尺寸的一半。

第一突起成角度地对准第二突起并且其间具有间隙。

至少两个翅片定位于相邻对准的第一突起和第二突起之间。

内侧安装表面和外侧安装表面中的一者具有内周缘，其与帽状段的肩部径向地空间开，内侧安装表面和外侧安装表面中的另一者具有接合至肩部的内周缘。

第一突起相对于旋转轴线彼此成角度地空间开，第二突起相对于旋转轴线彼此成角度地间隔开。

第一突起和第二突起中的每一者是大致T形横截面。

第一槽缝相对于旋转轴线彼此成角度地间隔开并且相等地确定尺寸，每个第一突起的长度约等于每个第一槽缝的长度，第二槽缝相对于旋转轴线彼此成角度地间隔开并且相等地确定尺寸，每个第二突起的长度约等于每个第二槽缝的长度。

根据另一方案，制动盘转子包括由铝合金制成的芯体。芯体包括：帽状段；环形内侧安装表面；以及环形外侧安装表面，其从内侧安装表面轴向地空间开。帽状段具有：中央安装面，其用于将转子安装在关联驱动构件上；以及大致柱形肩部，其从安装面的外周延伸。环形内侧安装表面包括径向延伸的第一槽缝。环形外侧安装表面包括径向延伸的第二槽缝。外侧安装表面经由径向延伸翅片连接至内侧安装表面，径向延伸翅片位由内侧安装表面以及外侧安装表面限定的空间中。内侧安装表面和外侧安装表面中的一者具有与帽状段的肩部径向地间隔开的内周缘，内侧安装表面和外侧安装表面中的另一者具有接合至肩部的内周缘。内侧摩擦圈包括径向延伸的第一突起。第一突起相对于转子的旋转轴线彼此成角度地间隔开。第一突起接收在第一槽缝中并且与内侧安装表面形成机械联锁。外侧摩擦圈包括径向延伸的第二突起。第二突起相对于旋转轴线彼此成角度地间隔开。第二突起接收在第二槽缝中并且与外侧安装表面形成机械联锁。第一突起成角度地对准第二突起。第一突起和第二突起延伸至位于内侧安装表面与外侧安装表面之间的空间中并且其间具有间隙。

附图说明

图1是根据本公开的示例型制动盘转子的外侧立体图。

图2是制动盘转子的内侧立体图。

图3是图1的局部放大图。

图4是制动盘转子的示例型芯体的外侧立体图。

图5是芯体的内侧立体图。

图6是图4的局部放大图。

图7是制动盘转子的局部放大侧视立体图。

图8是制动盘转子的局部放大侧面平面图。

图9是制动盘转子的示例型摩擦圈的立体图。

图10是图9的局部放大视图。

具体实施方式

当然，应该理解的是，此处的说明书和附图仅是示意性的，能够在公开的结构中进行各种修改以及改变，这并不超出本公开。图1至图3描绘了实施本公开的制动盘转子，其大致用附图标记100指代。转子100为适于连同各种机械设备使用的类型，尤其是用于车辆的盘制动器制动系统。示例型转子100包括：芯体102，其包括帽状段104；环形内侧安装板或者表面106；以及环形外侧安装板或者表面108，其相对于转子的旋转轴线RA从内侧安装表面轴向地间隔开。外侧安装表面108连接至内侧安装表面106。内侧摩擦圈110固定至内侧安装表面106，外侧摩擦圈112固定至外侧安装表面108。

芯体102最好地示出在图4至图6。帽状段104具有中央安装面114，其用于将转子100安装在关联驱动构件(未示出)上，诸如芯轴或者车辆轴。帽状段104还包括大致柱形肩部或者壁116，其从安装面114的外周延伸并且终止于内侧边缘118。可替换地，帽状段104的肩部116可以相对于安装面114倾斜，形成截锥体的一部分。帽状段104的中央安装面114设置有：中央引导孔口122，芯轴毂等(未示出)可以闭合地被接收在中央引导孔口122中；以及多个沿周向间隔开的紧固件孔口124，紧固件(还未示出)可以被接收在紧固件孔口124中以将转子100以常规方式安装在关联驱动机构中。

正如最好图示于图7和图8的，多个各自径向延伸的翅片130与示例型芯体102集成为一体，翅片130位于由内侧安装表面106以及外侧安装表面108限定的空间132中，翅片130维持内侧安装表面106与外侧安装表面108之间的预定间隔。翅片130彼此成角度地间隔开(相对于旋转轴线RA)并且将内侧安装表面106与外侧安装表面106、108直接互连。每个翅片130能够延伸每个内侧安装表面106和外侧安装表面108的大部分宽度。在描绘的实施例中，每个翅片130包括径向内端部136，径向内端部136与帽状段104的肩部116间隔开，优选从肩部116笔直地径向向外延伸，并且终止于位于接近芯体102的外周的径向外端部138。每个翅片130还能够是大致沙漏形状横截面；但是，可以想象可替换形状，例如矩形形状。正如示出的，紧邻的翅片130和内侧安装表面106以及外侧安装表面108之间形成径向空隙或者出口146。当转子100转动时，空气典型地通过出口146径向向外流动。每个出口146能够接收在肩部116与外侧摩擦圈112的内周缘之间从转子100的外侧流动的空气，提供用于示例型制动盘转子100的冷却。

现在参考图9和图10，内侧摩擦圈110包括内侧面150以及对置的外侧面152。内侧摩擦圈110进一步具有：径向内周缘156，其限定内侧摩擦圈110的内径；以及径向外周缘158，其限定内侧摩擦圈110的外径。设置在内侧面150上的是径向延伸的第一突起160。第一突起160相对于转子100的旋转轴线RA彼此成角度地间隔开。正如描绘的，每个第一突起160包括径向内端部162，径向内端部162与内周缘156大约齐平并且优选从内周缘156笔直地径向向外延伸，并且终止于接近外周缘158定位(例如，从其向内间隔开)的径向外端部164。应该理解的是，根据本公开，内侧摩擦圈110以及外侧摩擦圈112能够类似地构建。因此，正如最好地图示于图3的，外侧摩擦圈112包括：内侧面170；对置的外侧面172；径向内周缘176，其限定外侧摩擦圈112的内径；以及径向外周缘178，其限定外侧摩擦圈112的外径。设置在内侧面170上的是径向延伸的第二突起180，其相对于转子100的旋转轴线RA彼此成角度地间隔开。正如以下详细描述的，内侧摩擦圈110以及外侧摩擦圈112的第一突起160和第二突起180将内侧摩擦圈110以及外侧摩擦圈112固定至处于相互平行且间隔开关系的相应内侧安装表面106以及外侧安装表面108。

参考回图4和图5，内侧安装表面106和外侧安装表面108中的一者具有与帽状段104的肩部116径向地间隔开的内周缘，内侧安装表面106和外侧安装表面108中的另一者具有接合至肩部116的内周缘。根据描绘的方案，外侧安装表面108的内周缘184与肩部116径向地间隔开，内侧安装表面106的内周缘186直接接合至环形凸缘188，环形凸缘188设置在肩部116的内侧边缘118处。内侧安装表面106包括径向延伸的第一槽缝190，用于接收第一突起160。每个第一槽缝190的闭合第一外端192从内侧安装表面106外周边缘194径向地向内间隔开。每个第一槽缝190的敞开的内部第二端部196被环形凸缘188闭合并且从肩部116径向地间隔开。在描绘的方案中，第一槽缝190相等地确定尺寸，每个第一突起160的长度约等于(或者略微小于)每个第一槽缝190的长度。类似地，外侧安装表面108包括径向延伸的第二槽缝200，用于接收第二突起180。每个第二槽缝200的闭合第一外端202从外侧安装表面108的外周边缘204径向向内间隔开。每个第二槽缝200的敞开的内部第二端部206从肩部116径向地间隔开。再次，在描绘的方案中，第二槽缝200相等地确定尺寸，每个第二突起180的长度约等于(或者略微小于)每个第二槽缝200的长度。

在图7和图8描绘的实施例中，第一突起160接收在第一槽缝190中并且与内侧安装表面106形成机械联锁，第二突起180接收在第二槽缝200中并且与外侧安装表面108形成机械联锁。为了允许用于该机械联锁，第一突起160和第二突起180中的每一者具有扩大端部，在示例型实施例中，是大致T形横截面。但是，可想到的能够将内侧以及外侧摩擦圈110、112机械地保持至相应的内侧以及外侧安装表面106、108的任何其他切口形状。第一突起160和第二突起180在的每一者延伸至位于内侧以及外侧安装表面106、108之间的空间132中。在非限制例子中，每个第一和第二突起160、180的位于空间132中的部分具有的轴向尺寸小于空间的轴向尺寸的一半。此外，在空间132中第一突起160成角度地对准第二突起180，并且对准的第一和第二突起160、180在其间具有间隙。该间隙允许内侧以及外侧摩擦圈110、112在被加热时的不受限膨胀，从而抑制由于加热形成应力裂缝。此外，利用翅片130，热量从内侧以及外侧摩擦圈110、112传递至芯体102，结果驱动构件被抑制。正如示出的，每个对准的第一和第二突起160、180定位于相邻翅片130之间，至少两个翅片130定位于相邻对准的第一和第二突起160、180之间。

芯体102优选是整体或者一件式单元，内侧以及外侧安装表面106、108和翅片130与帽状段104一体形成。芯体102由任何合适的材料形成诸如，例如，灰铸铁、铝、镁或者合金或者包括铝MMC等的复合材料。在优选实施例中，芯体102由铝合金在砂型铸造工艺中形成。内侧以及外侧摩擦圈110、112优选由铝陶瓷复合材料形成，示意性铝陶瓷成分和用于形成用于本公开的内侧以及外侧摩擦圈110、112的铝陶瓷成分的方法在美国专利7,267，882中公开，其整体通过参考并入此处，如同在此详细描述；但是，可以想象可替换公知铝陶瓷复合材料成分和制造铝陶瓷复合材料的方法。内侧以及外侧摩擦圈110、112可以在铸造之后被机加工以实现它们的期望尺寸。

正如上文指出的，示例型制动盘转子100在实践应用中经受高机械以及热应力，热应力大致与温度成比例地增加。由于铝合金芯体102和铝陶瓷复合材料内侧以及外侧摩擦圈110、112的热膨胀的显著不同系数，芯体102即使在较低温度的制动器表面的情况下也以更快速度膨胀。因此，内侧以及外侧摩擦圈110、112的第一和第二突起160、180之间的间隙在空间132中允许芯体102在被加热时的不受限膨胀。此外，第一和第二突起160、180的长度约等于(或者略微小于)相应的第一和第二槽缝190、200的长度，当加热时芯体102还能够在第一和第二突起160、180周围膨胀。因此，当温度升高或者减低时，相比于公知设计制动盘转子100的热应力能够降低。

用于制造制动盘转子100的示例型方法包括这些步骤：首先形成两个单独铝陶瓷复合材料的内侧摩擦圈110和外侧摩擦圈110、112；将砂芯体放置在内侧以及外侧摩擦圈110、112之间；喷射铝合金使之填充在位于内侧以及外侧摩擦圈110、112之间的空间中，空间限定了芯体102；以及振落砂芯体。此外，在额外步骤中，涉及利用相应的第一和第二突起160、180形成两个单独内侧以及外侧摩擦圈110、112。为了形成内侧以及外侧摩擦圈110、112，可以使用牺牲模型(例如，蜡、塑料等)，接触牺牲模型与预制材料以及允许预制材料被硬化，使得其呈现内侧以及外侧摩擦圈110、112的示例型形状。每个硬化预制摩擦圈然后接触熔融铝陶瓷成分，允许在熔融铝和预制材料之间进行反应，以进行至完成。砂芯体然后放置在内侧以及外侧摩擦圈110、112之间，喷射铝合金，使得其填充在位于内侧以及外侧摩擦圈110、112之间的空间中以形成芯体102。芯体102的铝合金与设置在相应的内侧以及外侧摩擦圈110、112上的第一和第二突起160、180形成机械联锁。得到的产品是具有铝陶瓷复合材料成分的示例型制动盘转子100。

将理解的是，上述公开特征及功能，或者可替换或者其变型可以期望地结合至许多其他不同的系统或者应用。而且，使得此处的各种当前不可预见的或者意料之外的可替换、修改、变型或者改善可以随后被本领域的技术人员相继进行，这也旨在包含在以下权利要求中。

Claims (10)

1.一种制动盘转子，该制动盘转子包括：

芯体，该芯体包括：帽状段，该帽状段具有用于将所述转子安装在关联驱动构件上的中央安装面，所述帽状段包括从所述安装面的外周延伸的大致柱形肩部；环形内侧安装表面；以及环形外侧安装表面，该环形外侧安装表面从所述内侧安装表面轴向地间隔开并且连接至所述内侧安装表面；

内侧摩擦圈，该内侧摩擦圈包括径向延伸的第一突起，所述第一突起相对于所述转子的旋转轴线彼此成角度地间隔开，所述第一突起固定至所述内侧安装表面；以及外侧摩擦圈，该外侧摩擦圈包括径向延伸的第二突起，所述第二突起相对于所述旋转轴线彼此成角度地间隔开，所述第二突起固定至所述外侧安装表面，

其中，所述第一突起成角度地对准所述第二突起，所述第一突起和第二突起延伸到位于所述内侧安装表面与外侧安装表面之间的空间中并且在所述第一突起和第二突起之间具有间隙。

2.根据权利要求1所述的制动盘转子，其中，径向延伸的翅片与所述芯体集成为一体，所述翅片位于由所述内侧安装表面与外侧安装表面限定的空间中，所述翅片相对于所述旋转轴线彼此成角度地间隔开并且将所述内侧安装表面与外侧安装表面直接互连。

3.根据权利要求2所述的制动盘转子，其中，每个所述翅片延伸所述内侧安装表面和外侧安装表面中每一者的大部分宽度，每个对准的第一突起和第二突起定位于相邻翅片之间，至少两个翅片定位于相邻对准的第一突起和第二突起之间。

4.根据权利要求1所述的制动盘转子，其中，所述内侧安装表面包括用于接收所述第一突起的径向延伸的第一槽缝，每个所述第一槽缝包括从所述内侧安装表面的外周边缘径向地向内间隔开的闭合第一端部。

5.根据权利要求4所述的制动盘转子，其中，所述内侧安装表面的内周缘接合至所述肩部，每个所述第一槽缝包括从所述肩部径向地间隔开的闭合第二端部。

6.根据权利要求4所述的制动盘转子，其中，所述第一槽缝被相等地确定尺寸，每个所述第一突起的长度约等于每个第一槽缝的长度。

7.根据权利要求1所述的制动盘转子，其中，所述外侧安装表面包括用于接收所述第二突起的径向延伸的第二槽缝，每个所述第二槽缝包括从所述外侧安装表面的外周边缘径向地向内间隔开的闭合第一端部。

8.根据权利要求7所述的制动盘转子，其中，所述外侧安装表面的内周缘从所述肩部径向地间隔开，每个所述第一槽缝包括敞开的第二端部。

9.一种制动盘转子，该制动盘转子包括：

芯体，该芯体由铝合金形成并且包括：帽状段，该帽状段具有用于将所述转子安装在关联驱动构件上的中央安装面，所述帽状段包括从所述安装面的外周延伸的大致柱形肩部；环形内侧安装表面，该环形内侧安装表面包括径向延伸的第一槽缝；环形外侧安装表面，该环形外侧安装表面从所述内侧安装表面轴向地间隔开并且包括径向延伸的第二槽缝；以及径向延伸翅片，该翅片位于由所述内侧安装表面与外侧安装表面限定的空间中，所述翅片相对于所述转子的旋转轴线彼此成角度地间隔开并且将所述内侧安装表面与外侧安装表面直接互连；

内侧摩擦圈，该内侧摩擦圈由铝陶瓷复合材料形成并且包括径向延伸的第一突起，所述第一突起接收在所述第一槽缝中并且与所述内侧安装表面形成机械联锁；以及

外侧摩擦圈，该外侧摩擦圈由铝陶瓷复合材料形成并且包括径向延伸的第二突起，所述第二突起接收在所述第二槽缝中并且与所述外侧安装表面形成机械联锁，

其中，所述第一突起和第二突起中的每一者延伸至位于所述内侧安装表面与外侧安装表面之间的空间中。

10.一种制动盘转子，该制动盘转子包括：

芯体，该芯体包括：帽状段，该帽状段具有用于将所述转子安装在关联驱动构件上的中央安装面，所述帽状段包括从所述安装面的外周延伸的大致柱形肩部；环形内侧安装表面，该环形内侧安装表面包括径向延伸的第一槽缝；以及环形外侧安装表面，该环形外侧安装表面从所述内侧安装表面轴向地间隔开并且包括径向延伸的第二槽缝，所述外侧安装表面经由径向延伸翅片连接至所述内侧安装表面，所述翅片位于由所述内侧安装表面与外侧安装表面限定的空间中，其中，所述内侧安装表面和所述外侧安装表面中的一者具有从所述帽状段的所述肩部径向地间隔开的内周缘，所述内侧安装表面和所述外侧安装表面中的另一者具有接合至所述肩部的内周缘；

内侧摩擦圈，该内侧摩擦圈包括径向延伸的第一突起，所述第一突起相对于所述转子的旋转轴线彼此成角度地间隔开，所述第一突起接收在所述第一槽缝中并且与所述内侧安装表面形成机械联锁；以及

外侧摩擦圈，该外侧摩擦圈包括径向延伸的第二突起，所述第二突起相对于所述旋转轴线彼此成角度地间隔开，所述第二突起接收在所述第二槽缝中并且与所述外侧安装表面形成机械联锁，

其中，所述第一突起成角度地对准所述第二突起，所述第一突起和第二突起延伸至位于所述内侧安装表面与外侧安装表面之间的空间中并且在所述第一突起和第二突起之间具有间隙。