CN109416081A - 制动盘单元 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种制动盘单元，即使在具有极端的机械性能和热负荷性能的情况下，该制动盘单元也可以经济地制造和组装，优选地不使用中间元件，本发明提出一种制动盘单元，该制动盘单元具有通过轴毂连接的方式与具有多个挡块的对准齿轮连接的摩擦环和摩擦环承载件，其中多个挡块的截面提供至少沿延长的次摆线延伸的轮廓线。

Description

制动盘单元

本发明涉及一种制动盘单元，该制动盘单元具有摩擦环和摩擦环承载件，摩擦环和摩擦环承载件通过轴毂连接的方式与具有多个挡块的对准齿轮连接。

一般的制动盘单元(所谓的复合制动盘)，其本身和应用都是已知的。这样的系统以复杂和昂贵的方式生产。通常，被复杂生产的齿系统形成在摩擦环和摩擦环承载件之间，并且通过中间板、销等确保可靠的转矩传输。除了生产程序复杂之外，其组装和维修同样复杂。生产程序通常包括铣削、刨削、铰孔等，而配件需要以特别复杂的方式生产。

对准齿轮在相关领域中也是已知的。对准齿轮为多挡块连接件。转矩通常通过齿面传输。轴的外侧有齿，毂的内侧有齿。

根据齿的形成和轮廓线，这样的对准齿轮已知为渐开线齿轮或平行齿轮，或细锯齿齿轮。

在传统的轴毂连接中，导向键插接啮合、环配合连接件或其他具有中间元件的连接件是非常常见的。中间元件旨在确保转矩传输所需的接触轮廓。现有技术中已知的其他配合连接件还包括具有多边形外轮廓的挡块，例如这些挡块具有所谓的H轮廓或P3G轮廓。特别是对于更大的负载和更大的零件，这会导致相当大的缺点。连接件具有形成配合的全表面。力传递发生在轮廓法线的每一点，即，与表面法线成直角。理想情况下，尤其是在高负载情况下，力的施加角度应当正切于零件中心。然而，对于已知的多边形形状，情况并非如此。此外，用于挡块的多边形形状生产困难且复杂。

基于上述现有技术，本发明基于的目的在于，提供一种通用型的制动盘单元，该单元的生产和组装成本低，还具有极高的机械性能和热负荷性能，优选地，不使用中间元件。

对于该目的的技术解决方案，提出了一种具有权利要求1特征的轴毂连接。从属权利要求中显现出其他优点和特征。

根据本发明，多个挡块的截面具有至少部分地沿延长的次摆线延伸的轮廓线。

多个挡块的截面具有的轮廓因此在某些部分或某些地方沿延长的次摆线延伸。

本发明涉及的轴毂连接件包括在内部零件和外部零件之间出于转矩传输的目的的任何连接件。在这些连接件中特别的是盘状毂，也就是，制动盘。

摆线或循环曲线是指在引导曲线上沿圆周滚动时，由圆周上某一点描述的轨迹。例如，引导曲线可以是一条直线或另一个圆。以此种方式，例如生成内摆线或外摆线，以及圆内次摆线或圆外次摆线。典型的内摆线或圆内次摆线是由半径为R的圆的点P在不滑动的情况下沿另一个圆的内侧滚动生成的。典型的外摆线或圆外次摆线是由圆的点P在不滑动的情况下沿另一个圆的外侧滚动生成。点P到半径R中心的距离a是很重要的。如果该距离a不等于半径R，这就是次摆线，否则为通常的摆线。如果a小于半径R，则称为缩短的次摆线。如果a大于半径R，这称为延长的次摆线。

延长的次摆线的特征在于其不连续的形状，即，在曲线前进过程中相互干预的多条曲线。虽然现有技术对闭合摆线的连接轮廓类型进行了描述，但本发明涉及在轴和毂之间形成连接件截面的各个延长的次摆线的几个部分或全部部分。与其他类型的摆线相比，通过使用延长的次摆线可以显著地改善用于转矩传输的力的施加。特别是，挡块的形状可以设计得更陡。以此种方式，可以实现特别稳定和有效的连接。对应生产工艺的使用不仅可以实现经济的生产，而且可以实现高精度的生产，这就是为何首先考虑使用延长的次摆线的原因。复杂的工艺任务只会使得专业人员避免这样的形状。这适用于锐曲线形状、直径飞跃等。

根据一个有益的提议，连接件形成为轴向压接，或至少免于齿隙。

此外，表明为一个特别的优点的是，齿系统通过凸轮车削生产。这至少适用于轴或毂的其中一个部件，然而优选地，适用于这两者。这导致即使在大规模生产中也能实现特别的经济效益。本发明的另一个优点在于可组合不同的材料。挡块轮廓的类型导致最优的转矩传输，而无需过多的力作用在各个挡块上。

根据本发明的另一个有益的提议，挡块可包括咬边。同样，其他分隔的区域也在本发明的范围之内。在形状中分隔的区域为不接触轴和毂的区域。

本发明使得可以仅通过车削工艺专有地生产相应的轴毂连接件。轮廓线是生产过程中通过高精度车削工艺生成的，具有尽可能大的齿距和曲线形状精度。齿距误差实际上是不可测量的。

所有挡块均可根据相同的工艺过程生产。所有挡块的形状都是相同的，使得测量工作减少到测量一个挡块即可。由于数学上明确定义的轮廓线，本发明适合于大批量生产，并且可以通过简化的计量方式进行核对。

力传输向量指向外周方向，从而优化了用于转矩传输的应用。

本发明允许轴毂连接件的设计和生产具有很大的自由度。挡块的数量、刀具轨迹的半径、以及刻入工件内的深度为确保适合形状生产的制造参数。

连接件可以根据不同的情况进行调整和优化。除了挡块的数量之外，挡块的宽度和高度、挡块之间间隙的大小、内部和外部的功能直径、连接件的轴和毂的挡块之间的接触区域、以及咬边可以改变。

实践中，确切的生产参数已经证明是合适的。就挡块的数量而言，确定了7到70个挡块之间的范围，同时15到40个挡块之间的范围认为是典型的。挡块的宽度优选地大于8mm，尤其优选地大于12mm。挡块的高度优选地大于5mm，尤其优选地大于8mm。挡块之间的间隙优选地大于3mm，尤其优选地大于5mm。这些数据还表明，挡块和间隙在依赖安装位置和性能需求方面的关系不一定为1：1。例如，可以是2：1、2.5：1，然而还可以相反，1：2、1：2.5和任何介于二者中间的关系都可能会是适合的。

如果有咬边的话，咬边优选地可达到几毫米。

以一种尤其优选的方式，所有的挡块形状相同。

已经证明选择至少100mm的内功能直径(优选地介于140mm到220mm之间)和最大达到400mm的外功能直径(介于150mm到300mm之间证明为有益的)是有益的。

通过车削工艺(尤其是凸轮车削工艺)来生产轮廓，可以获得具有尽可能大的齿距和曲线形状精度的高生产精度。如果有齿距误差，齿距误差是不可测量的。以此种方式，获得了高度统一的接触模式行为。这意味着可生产工业可再生的连接件，其中力传输区域为最优的。现有技术对应的轴毂连接件中，较好的接触模式行为只有在长时间磨合之后形成，本发明基本上立即提供了这一接触模式，即主要提高了性能的事实。

本发明能够确保尺寸过大的连接件(压接连接件)的制造，使得轴和毂的不同的延伸部分不会有接触损失。咬边(在咬边处表面法线优选地朝向外)确保连接不会脱落。如果使用具有滑动配合连接件的咬边，咬边可以确保在轴和毂具有不同膨胀的情况下，连接件的最大齿隙受到限制。

为了促进轴与毂的结合，可在轴和毂中均使用阶梯式内外轮廓。出于该目的，轴和毂中至少两个阶梯的尺寸设计成使得在连接件的第一轴向区域中提供明显的游隙，这极大地促进了结合过程。在最后一步中零件彼此接触之前，连接本身已经居中。这两个零件可以在高度过大尺寸的情况下结合，而不会损害径向或轴向运行质量。在最终的组装状态，具有由设计限定的过大尺寸的整体连接件将承重，即，连接件的整体轴向长度被利用。在该选择的情况下，尤其是在高度负载连接件的情况下，可以优化用于连接件的安装空间，尤其是如果连接件的功能需要很大的尺寸。在阶梯式设计的帮助下，在组装期间可免除加热或深冻，这是一个相当大的优点。

根据本发明的制动盘单元包括许多优点。摩擦环和摩擦环承载件可由不同材料组成。可以是将灰口铸铁与铝或钢板、陶瓷等结合在一起。可以形成传输部分，传输部分构成自足式地、独立地传输转矩的元件。

以一种有益的方式，在两个零件之间的过大尺寸可形成，使得即使在摩擦环和摩擦环承载件之间存在最大预期温差，仍然可以保证零齿隙。

连接件是轴向不可移动的，然而，根据一个有益的提议，可以提供一种防止轴向拉出的锁定机构。为了在这样的情况中限定轴向位置，根据本发明的一个有益的提议，可以提供平面支撑件。

平面支撑件可与与失圆工艺一起使用相同的设置制造。

凹口和挡块可在胚件中预成型，然后通过失圆工艺完成。以一种有益的方式，功能直径的范围根据预期的力来选择。这也适用于挡块的宽度、间隙、挡块的高度等。

根据本发明的另一个有益的提议，例如，摩擦环承载件可以以壶型的形成方式制造，使其在连接件区域中不需进一步的机械加工。

在摩擦环和摩擦环承载件之间的轴向重合度为轴毂连接件提供了轴向安装空间。根据本发明的另一个有益的提议，轴毂连接件轴向短于安装间隔，有益地小于安装间隔的50％。

本发明提出了一种新式的制动盘单元。该单元可在没有任何中间元件的情况下工作并且具有极高的机械性能和热负荷性能。

由于无间隙连接可以形成为过渡配合、压接连接、甚至只有极少的过大尺寸，因此具有非常高的热负荷性能。然而，基于本发明的制动盘单元可以在成本非常低的情况下制造，并且由于新式制造过程，可在非常短的生产时间内制造。

本发明的其他优点和特征可从基于附图的如下描述得出。在这些附图中：

图1示出了根据现有技术的轴的多边形轮廓的俯视图；

图2示出了根据现有技术的轴的多边形轮廓的俯视图；

图3示出了根据本发明的轴毂轮廓的一个示例性实施例的剖视图(示意图)；

图4示出了根据图3的表示有刀具轨迹的示意图；

图5示出了根据本发明的轴毂轮廓的示例性实施例中的法线的放大示意图；

图6示出了根据图5的具有咬边的示例性实施例的示意图；

图7a示出了根据本发明的轴的剖视图；

图7b示出了根据本发明的毂的剖视图；以及

图7c示出了组装在一起的示意图。

在附图中，相同的元件由相同的附图标记表示。

根据图1和图2，除了标准的齿系统(诸如本身已知的渐开线齿、平行齿或细锯齿)之外，还存在所谓的多边形齿系统。所示出的多边形轮廓线从现有技术中已知。图1以示例的方式示出了所谓的H6轮廓1，其中形成有六个角2的轮廓。用于转矩传输的该截面具有曲面法线4。

根据图2，示出了所谓的P3G轮廓，其中形成了曲面法线7。

在图1和图2中，分别示出了围绕整体周界的法线。特别地，可以看到对于转矩传输或动量传输极其不利的法线的路线。

图3和图4为齿轮齿廓的示例性实施例。轮廓10包括多个挡块(Mitnehmer)11，挡块11具有挡块高度13和间隙12，间隙12与对应的反向轮廓接合。挡块具有挡块宽度14。多个挡块位于内功能直径16和外功能直径15之间。在示出的示例性实施例中，挡块具有咬边17，咬边为根部区域中的尖锐部分。图4中示出了走刀路径18。

图5示出了根据图3的轴毂连接的挡块11的放大示意图。在示出的放大示意图中，挡块11由法线20的表示补全，法线20由挡块表面上相应的线示出。结果证明这里提供了一种特别有利的法线路线，导致特别适合传递力和转矩。

在图6中示出的对应的示意图示出了挡块11和径向法线21。在该示意图中，特别标注了咬边17。这是挡块的至少是垂直向下或切线向下的偏离导致的。咬边轮廓线相应地提供了本发明所描述的优点。

根据本发明的制动盘单元的示例性实施例在图7a至图7c示出。轴22包括多个挡块23，在多个挡块之间保持有多个间隙24。多个挡块23包括在示出的示例性实施例中的咬边。

图7b中示出的毂25具有对应的多个凹口26和多个空隙或多个挡块27。

轴和毂结合在一起得到根据图7c示出的结果，图7c示出沿法线的传输接触为最优的。

示例性实施例示出了例如关于中心毂体或罐状物22的制动盘25。

所描述的示例性实施例仅用于更好的理解本发明，而不具有限制性。

附图标记

1 多边形轮廓

2 角

4 法线

5 多边形轮廓

7 法线

10 轴毂连接

11 挡块

12 间隙

13 挡块高度

14 挡块宽度

15 外功能直径

16 内功能直径

17 咬边

18 走刀路径

20 法线

21 法线

22 轴

23 挡块

24 间隙

25 毂

26 凹口

27 中间区域

Claims (17)

1.一种具有摩擦环和摩擦环承载件的制动盘单元，其中所述摩擦环和所述摩擦环承载件通过轴毂连接的方式与具有多个挡块的对准齿轮连接，其特征在于，

所述多个挡块的截面具有至少部分地沿延长的次摆线延伸的轮廓线。

2.根据权利要求1所述的制动盘单元，其特征在于，所述延长的次摆线为延长的圆内次摆线。

3.根据权利要求1所述的制动盘单元，其特征在于，所述延长的次摆线为延长的圆外次摆线。

4.根据前述权利要求中至少一项所述的制动盘单元，其特征在于，还包括具有不同轮廓线的多个挡块。

5.根据权利要求4所述的制动盘单元，其特征在于，所述具有不同轮廓的多个挡块形成渐开线齿或平行齿、和/或细锯齿。

6.根据前述权利要求中任一项所述的制动盘单元，其特征在于，所述多个挡块的轮廓线中形成有非接触区域。

7.根据前述权利要求中任一项所述的制动盘单元，其特征在于，所述轴和所述毂为压接。

8.根据权利要求7所述的制动盘单元，其特征在于，压接的措施根据两个零件之间的最大预期温差来选择。

9.根据前述权利要求中任一项所述的制动盘单元，其特征在于，至少一个齿系统通过凸轮车削制造。

10.根据前述权利要求中任一项所述的制动盘单元，其特征在于，所述多个挡块包括咬边。

11.根据前述权利要求中任一项所述的制动盘单元，其特征在于，所述轴和毂的挡块的数量基于相同的基础参数确定。

12.根据前述权利要求中任一项所述的制动盘单元，其特征在于，所述摩擦环和所述摩擦环承载件由不同材料制成。

13.根据前述权利要求中任一项所述的制动盘单元，其特征在于，所述多个挡块被分为多个部分。

14.根据权利要求13所述的制动盘单元，其特征在于，每个部分均构成独立的转矩传输单元。

15.根据前述权利要求中任一项所述的制动盘单元，其特征在于，对准齿轮包括沿轴向方向呈阶梯状的区域。

16.根据前述权利要求中任一项所述的制动盘单元，其特征在于，设置有防止轴向移位的锁定装置。

17.根据前述权利要求中任一项所述的制动盘单元，其特征在于，对准齿轮仅在两个零件的轴向重合度的部分上形成。