CN109416096A - 用于制动盘的载体鼓和制动盘装置 - Google Patents

Abstract

用于制动盘（2）的载体鼓（5），所述载体鼓具有沿径向内置的毂环区段（9）用于紧固在轮毂上，并且具有沿径向外置的制动盘环区段（8）用于紧固在制动盘（2）上，其中载体鼓（5）由具有多个纤维层的纤维塑料复合材料制成，其中相邻的至少两个纤维层的纤维彼此不同延伸地取向。

Description

用于制动盘的载体鼓和制动盘装置

技术领域

本发明涉及一种用于制动盘的载体鼓，其具有沿径向内置的毂环区段，用于紧固到轮毂上，并且具有沿径向外置的制动盘环区段，用于紧固到制动盘上。

此外，本发明涉及一种用于车辆、特别是机动车的车轮制动器的盘式制动装置，其具有至少一个制动盘和至少一个载体鼓，该载体鼓与制动盘不可相对转动地连接。

背景技术

开头所述类型的载体鼓和制动盘装置在现有技术中是已知的。已知用于车辆的不同类型的制动盘装置。在最简单的情况下，制动盘装置一件式构造并且具有制动盘环以及载体鼓。这种制动盘装置例如由灰铸铁或铝制成一件。在两件式制动盘装置中，载体鼓通常由与制动盘本身不同的材料制成，以使两个元件最佳地适应它们各自的应力。由于对燃料消耗和负载能力的要求越来越高，人们还致力于减轻机动车制动器的重量。相应地，期望使用尽可能轻的材料。

发明内容

具有权利要求1的特征的根据本发明的载体鼓具有的优点是，即使是针对在具有较高行驶功率的车辆中的应用，该载体鼓也在极小的重量下确保了足够高的负载能力。在此，载体鼓的基础材料由塑料制成，由此产生载体鼓的有利地较小重量。利用多条纤维掺杂塑料，所述纤维赋予载体鼓必要的刚度和负载能力。在此规定，载体鼓由特别耐高温的纤维塑料复合材料制成，该复合材料具有多个纤维层，每个纤维层都具有多条纤维，其中至少两个相邻层的纤维彼此不同地取向。通过不同取向的纤维层，在较小重量的情况下保证了载体鼓的高机械负载能力。通过选择耐高温塑料，即使在高于150°C的温度下，也可确保构件或载体鼓的形状稳定性，从而确保到纤维中的最佳力导入。近年来，纤维塑料复合材料的制造变得更加成本经济，因此载体鼓的有利设计方案不会导致显著的成本劣势。

根据本发明的一种优选扩展方案规定，至少两个层的纤维至少基本上彼此垂直地取向。通过垂直取向确保了，载体鼓在既受压也受拉时（即，载体鼓通过塑料的较小剪切负载而在两个转动方向上承受负载时），复合材料/纤维塑料复合材料的期望的负载能力。优选地，这些层彼此对称地构造，因此两个相邻层的角度偏移较小。通过所描述的结构使复合材料中的引起的应力最小化，该构造减轻了嵌入纤维的塑料的负载并确保了复合材料的高负载能力。

根据本发明的一种优选的扩展方案规定，该毂环区段和/或制动盘环区段分别具有用于紧固在轮毂或制动盘上的至少一个紧固点，其中存在至少一个附加的支撑纤维，该支撑纤维至少基本上呈环形环绕相应的紧固点。因此，在一个或多个紧固点处，载体鼓能够与车辆的车轮的轮毂或轮缘或制动盘连接。相应的紧固点例如可以构造为紧固开口或者例如构造为销形的紧固突起。相应的紧固点被附加的支撑纤维至少基本上呈环形环绕。由此，进一步有针对性地提高紧固点区域中的负载能力。

优选地，支撑纤维至少基本上呈圆环形环绕相应的紧固点，以确保均匀的载荷行为或均匀的力分布。此外优选地规定，支撑纤维在环绕紧固点的情况下特别是沿轴向穿过纤维复合塑料的层结构，使得支撑纤维长度的大部分垂直于所述纤维层的取向。以这种方式，载体鼓的复合层在高负载的情况下在相应的紧固点区域中通过所述轴向增强相对于分层理想地增强，从而改善了相应的紧固点的负载能力。

此外优选地规定，至少一条支撑纤维分别呈环形环绕多个紧固点。因此，支撑纤维围绕紧固点呈环形延伸，从一个紧固点到下一个紧固点，并且同样呈环形围绕下一个紧固点。以这种方式和方法，多个紧固点通过支撑纤维彼此连接并且均分别分开支撑。

特别优选地规定，支撑纤维以环形方式交替地环绕制动盘区段的紧固点和轮毂区段的紧固点。因此，支撑纤维在两个紧固点之间分别沿径向从内向外或从外向内延伸。在此优选地，沿圆周方向看，紧固点是相对于彼此偏移地布置，使得支撑纤维不是精确地沿径向向内或向外延伸，而是沿着力流线延伸。由此，载体鼓在负载方向上被增强。特别优选地，支撑纤维在载体鼓上延伸，使得支撑纤维分别以环形方式环绕所有紧固点至少一次。由此确保了特别高的负载能力。

根据本发明的一种优选扩展方案规定，支撑纤维在紧固点之间沿着载体鼓的负载路径延伸地布置，使得支撑纤维在运行中至少基本上仅受拉力。负载路径是预期负载的力路径，预期负载在载体鼓运行中在车轮制动器中产生。在此，相应的负载路径从轮毂区段的紧固点延伸到制动盘区段的紧固点，并且相应地由紧固点的布置和载体鼓的形状设计产生。例如，可以计算负载路径，其中在每个在径向内部沿周向延伸的和沿径向外置的紧固点之间分别产生负载路径。优选地，支撑纤维分别在内置的紧固点和相对于该紧固点沿周向偏移放置的相邻的外置的紧固点之间延伸，如上所述，从而产生均匀的图案。

在此特别是规定，每两条支撑纤维或一条支撑纤维的每两个支撑纤维区段在制动盘环区段和轮毂环区段之间的径向区域中相交。由此确保了，制动鼓能够在两个转动方向上相同地负载。

特别优选地规定，支撑纤维被绣进纤维塑料复合材料中。由此，支撑纤维可以有针对性地获得期望的形状或期望的走向。绣制能够以较小的时间成本精确地完成，从而可以实现高的品质。特别地，通过绣制支撑纤维实现支撑纤维沿轴向穿过纤维塑料复合材料的前述走向，也就是支撑纤维复合塑料由支撑纤维穿过。特别地，绣制以这样的方式进行：支撑纤维区段性地绣制在纤维塑料复合材料上，特别是在紧固点的区域中。因此，支撑纤维通过绣制优选附加于穿过纤维复合塑料地绣制在紧固点区域中，或者替代地仅绣制在纤维复合材料上。特别有利的是，支撑纤维在特别是相邻的紧固点之间或在成排支撑纤维中依次连续的紧固点之间的近似拉伸的取向，这确保了通过至少一条支撑纤维的最佳力流。

具有权利要求10的特征的根据本发明的制动盘装置的特征在于载体鼓的根据本发明的构造。由此得出已经提到的优点。

其他优点和优选特征以及特征组合特别是从前面的描述和权利要求中得出。

附图说明

在下文中，将参考附图更详细地讨论本发明。其中：

图1以立体截面图示出了制动盘装置，

图2示出了制动盘装置的载体鼓的截面图，

图3是载体鼓的放大细节图，以及

图4以简化的立体图示出了载体鼓。

具体实施方式

图1以立体截面图示出了用于机动车辆的车轮制动器的制动盘装置1。传统机动车辆中的车轮制动器通常具有制动钳，在制动钳上布置有制动垫，在制动垫之间引导制动盘。如果制动垫朝制动盘的方向移动，则制动盘就夹在制动垫之间，从而产生制动力或制动力矩。

对此有利地，图1中示出的制动盘装置1的制动盘2与轴线点对称地且呈圆环形地构造。制动盘装置在其轴向端面上具有制动面3，制动面与车轮制动器的制动垫共同作用。制动垫呈圆环形构造并且在当前情况下具有多个通风开口4，用于在运行中冷却制动盘装置1。冷却是必要的，因为制动过程的制动盘承受高机械负载和热负载。其原因在于，在具有制动盘装置的车辆减速时，几乎所有存储在车辆中的动能都必须转换成热量。因为车辆中的制动盘2是非弹性的旋转质量，所以要尽力减小制动盘2的质量。

制动盘2与载体鼓5固定连接，载体鼓5能够紧固在车辆车轮的轮缘或轮毂上，以便将制动力传递给车轮。在传统的制动盘装置中，载体鼓5和制动盘2彼此一件式制造，例如通过灰铸铁工艺。为了减少制动盘装置1的质量，当前还已知的是载体鼓5和制动盘2彼此分开构造，以实现载体鼓5和制动盘2、特别是制动盘2的摩擦环的有利的材料组合。在此已知的是，除灰铸铁外还使用铝、钢或碳化硅陶瓷。然后通过各种连接方法将载体鼓5和制动盘2彼此连接，例如通过螺栓连接、螺纹连接或浇铸进行连接。

在图1示出的制动盘装置1中，载体鼓5具有多个紧固点6和7，这些紧固点用来将载体鼓5紧固在制动盘2和轮毂上。为此，紧固点6构造在沿径向外置的制动盘环区段8上并且在载体鼓5的圆周上均匀分布地布置。紧固点7在载体鼓5的沿径向内置的轮毂环区段9上在圆周上均匀分布地布置。在紧固点6处进行与制动盘2的连接，并且在紧固点7处进行与轮毂的连接。

根据本实施例，紧固点6构造成紧固开口，其用于载体鼓5与轮毂或制动盘2的螺纹连接、螺栓连接或铆接。替代地，至少一些紧固点6和/或7也可以作为特别是销形的突起构造在载体鼓5上。而且，紧固点6可以构造为袋，在袋中浇铸或成型有单独的紧固螺栓，紧固螺栓沿轴向分别从载体鼓5突出。优选地，紧固点6这样实施，即，通过通风钻孔4或类似的冷却设备（例如制动盘的空气缝隙）或者通过在紧固点6的区域中应用隔热材料（例如陶瓷套筒或陶瓷涂层），即使是在高的热负载情况下也能保护紧固点6。

根据本实施例，载体鼓5由纤维塑料复合材料制成，该复合材料在特别小的重量下确保足够高的机械负载能力和热负载能力。

图2对此以简化的截面图示出了载体鼓5的制动盘环区段8的截面。所述纤维复合塑料具有多个层10、11、12，所述多个层由分别相同定向或延伸的纤维组成，其中所述相邻的层10、11、12的纤维不同地、在当前情况中彼此垂直地取向。由此确保了载体鼓5的高强度，因此即使是高的制动力也可以通过载体鼓5传递到两个转动方向上。

图3示出了载体鼓5在紧固点6的区域中的放大的细节图6。除了载体鼓5的纤维塑料复合材料的纤维，载体鼓具有支撑纤维13，支撑纤维呈环形环绕紧固点6或紧固开口。支撑纤维13绣制在纤维塑料复合材料的材料中，并且特别地由多个纤维束组成，这些纤维束通过绣制编织在一起。通过支撑纤维13的环形设计，载体鼓5在紧固点6的区域被额外增强和支撑，使得载体鼓5的负载能力通过由支撑纤维13引起的最小的重量增加而显著提高。有利地，对每个紧固点6配设相应的支撑纤维13。而且对紧固点7也分别配设呈环形环绕相应紧固点7的支撑纤维13。支撑纤维13有利地通过绣制过程被设置在载体鼓5上，使得支撑纤维区段性地、特别是沿轴向穿过纤维塑料复合材料的层结构，从而以其长度的大部分垂直于纤维层10、11、12的取向。以这种方式，在紧固点6、7区域中高负载的情况下通过轴向增强以理想的方式相对于分层来增强复合层10、11、12，从而改善紧固点6、7的负载能力。特别地，相应的支撑纤维13在紧固点区域中被区段性地绣到纤维塑料复合材料或载体鼓5上，以进一步提高负载能力。

因此，紧固点6和7通过支撑纤维13以有利的方式支撑载体鼓5，从而一起提高了载体鼓5和制动盘装置1的负载能力。

图4示出了载体鼓5的有利扩展方案，由此支撑纤维13不仅分别呈环形环绕一个紧固点6或7，而是分别呈环形环绕多个紧固点6和7。为此，支撑纤维13这样被绣到载体鼓5上，即，支撑纤维呈环形交替地环绕紧固点7和在周向上相邻或间隔开的紧固点6，并且在紧固点6和7之间优选至少基本上以拉伸形式沿径向从内向外或者从外向内在紧固点6、7之间延伸。由此得出图4中示例性示出的支撑纤维13的环形走向。特别是规定，支撑纤维区段13在紧固点6、7之间在此沿着载体鼓5的负载路径延伸地布置。负载路径被特别地计算并且是在制动过程中通过载体鼓5的力流。通过有利的设计方案实现了，高的制动力可以通过载体鼓5来实现，或者从制动盘2传递到相应的车轮上。由图4中示出的支撑纤维13的走向实现了，支撑纤维区段在紧固点6和7之间相交，使得载体鼓5在两个转动方向上被增强或者通过支撑纤维13能够负载地构造。为了说明的目的，图4示出了支撑纤维13的区段。有利地，支撑纤维13在载体鼓5的整个圆周上延伸，使得支撑纤维至少一次呈环形地环绕至少所有紧固点7和至少每两个紧固点6。通过设置其他这样的支撑纤维，所有紧固点6和7可以被支撑至少一次，其中，支撑纤维13就同样在紧固点7和紧固点6之间的径向区域中一次或多次相交。

通过有利的构造方案不仅确保了在周围的塑料基体刚度较小的情况下受拉时，载体鼓5在纤维方向上高的刚度和强度；而且确保了纤维层10、11、12的纤维横向于纤维方向或受压时的高的刚度和强度。

通过将纤维复合塑料应用于具有特别是具有准各向同性性质的载体鼓5，可实现所述优点，准各向同性的性质用于确保载体鼓5的独立强度的转动方向。相应于机械要求和热要求选择支撑纤维13和层10、11、12中纤维的材料以及塑料的材料。通过使用由支撑纤维13实现的适合行驶负载的纤维增强，可以在较少添加材料的情况下实现明显更高的负载，支撑纤维理想地仅受拉地延伸。通过选择由支撑纤维13实现的适合行驶负载的纤维增强，也可以根据转动方向调整载体鼓5的强度。

Claims (10)

1.用于制动盘（2）的载体鼓（5），所述载体鼓具有沿径向内置的毂环区段（9）用于紧固在轮毂上，并且具有沿径向外置的制动盘环区段（8）用于紧固在所述制动盘（2）上，其特征在于，所述载体鼓（5）由具有多个纤维层（10、11、12）的纤维塑料复合材料制成，其中相邻的至少两个纤维层（10、11、12）的纤维彼此不同延伸地取向。

2.根据权利要求1所述的载体鼓，其特征在于，所述两个纤维层（10、11、12）的纤维至少基本上彼此垂直延伸地取向。

3.根据前述权利要求中任一项所述的载体鼓，其特征在于，所述毂环区段（9）和/或制动盘环区段（8）分别具有至少一个紧固点（7、6）用于紧固在所述轮毂上或所述制动盘上，其中，存在至少基本上呈环形环绕相应的紧固点（6、7）的至少一条附加的支撑纤维（13）。

4.根据前述权利要求中任一项所述的载体鼓，其特征在于，相应的支撑纤维（13）至少基本上呈圆环形环绕所述紧固点（6、7）。

5.根据前述权利要求中任一项所述的载体鼓，其特征在于，相应的支撑纤维（13）分别呈环形环绕多个紧固点（6,7）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的载体鼓，其特征在于，所述支撑纤维（13）以环形方式交替地环绕所述制动盘环区段（8）的紧固点（6）和所述轮毂环区段（9）的紧固点（7）。

7.根据前述权利要求中任一项所述的载体鼓，其特征在于，相应的支撑纤维（13）在所述紧固点（6、7）之间沿着所述载体鼓（5）的负载路径延伸地布置。

8.根据前述权利要求中任一项所述的载体鼓，其特征在于，每两条支撑纤维（13）或一条支撑纤维（13）的每两个支撑纤维区段在所述制动盘环区段（8）和所述轮毂环区段（9）之间的径向区域中相交。

9.根据前述权利要求中任一项所述的载体鼓，其特征在于，所述支撑纤维（13）被绣进所述纤维塑料复合材料中。

10.一种制动盘装置（1），其用于车辆、特别是机动车辆的车轮制动器，所述制动盘装置具至少一个制动盘（2）并且具有与所述制动盘（2）不可相对转动地连接的至少一个载体鼓（5），其特征在于根据权利要求1至9中任一项或多项所述载体鼓（5）的构造。