CN111156268A - 一种复合制动盘及其结合增强方法和导热性能增强方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合制动盘，包括由制动盘本体以及参与摩擦制动的制动环，制动环具有第一结合面，制动盘本体具有第二结合面，所述第一结合面上设有多个第一凸起和/或多个第二凸起，所述第二结合面上设有容纳第一凸起的第一凹槽和/或容纳第二凸起的第二凹槽。本发明的复合制动盘，提升制动环与制动盘本体之间的结合强度，避免使用过程中分离导致热传导效率降低，从而可以提高制动盘的导热性能。本发明还提供了一种复合制动盘的结合增强方法和复合制动盘的导热性能增强方法。

Description

一种复合制动盘及其结合增强方法和导热性能增强方法
技术领域
本发明属于车辆制动盘技术领域，具体地说，本发明涉及一种复合制动盘及其结合增强方法和导热性能增强方法。
背景技术
现有的浮动式复合制动盘主要是由制动盘本体和内、外两个制动环构成，制动盘本体为铸铝材料制成，内、外两个制动环均为铸铁制动环。内、外两个制动环与制动盘本体之间的结合的程度和导热能力将直接影响制动盘的散热能力，是复合制动盘能否开发成功的关键。
由于现有的复合制动盘的制动环与制动盘本体的结合面存在热阻，导致制动时产生的热量不能及时传导到制动盘本体上，导致制动盘温升过高，车辆制动性能降低。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种复合制动盘，目的是提高复合材料之间的连接强度和导热性能。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种复合制动盘，包括制动盘本体以及制动环，制动环具有第一结合面，制动盘本体具有第二结合面，所述第一结合面上设有多个第一凸起和/或多个第二凸起，所述第二结合面上设有容纳第一凸起的第一凹槽和/或容纳第二凸起的第二凹槽。
所述制动盘本体采用轻量化材质制成。
所述制动盘本体采用铝材质制成，所述制动环采用灰铁材质制成。
本发明还提供了一种复合制动盘的结合增强方法，通过在制动环的第一结合面上设置多个第一凸起和/或多个第二凸起，在制动盘本体的第二结合面上设置用于容纳第一凸起的第一凹槽和/或用于容纳第二凸起的第二凹槽，以提升制动环与制动盘本体之间的结合强度。
所述制动环包括摩擦环本体，所述第一凸起和/或第二凸起与摩擦环本体为一体铸造成型。
所述制动盘本体采用轻量化材质制成。
所述制动盘本体采用铝材质制成，所述制动环采用灰铁材质制成。
本发明还提供了一种复合制动盘的导热性能增强方法，在制作制动环的铸造装置时，在铸造装置的砂芯或砂型上涂敷涂料，然后对砂芯或砂型加热，使砂芯或砂型上形成第一空腔和/或第二空腔；第一空腔用于在浇铸过程中容纳金属液以形成使第一凸起，第二空腔用于在浇铸过程中容纳金属液以形成使第二凸起。
所述涂料为硅藻泥。
本发明的复合制动盘，提升制动环与制动盘本体之间的结合强度，避免使用过程中分离导致热传导效率降低，从而可以提高制动盘的导热性能。
附图说明
本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
图1是实施例一的复合制动盘的剖视图；
图2是实施例二的复合制动盘的剖视图；
图中标记为：1、制动盘本体；2、制动环；3、摩擦环本体；4、第一凸起或第二凸起；5、导热层。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
实施例一
如图1所示，本实施例一提供了一种复合制动盘，包括由铸铝材料制成的制动盘本体以及由铸铁材料制成的制动环，制动环具有第一结合面，制动盘本体具有第二结合面，第一结合面上设有多个第一凸起和/或多个第二凸起，第二结合面上设有容纳第一凸起的第一凹槽和/或容纳第二凸起的第二凹槽，第一凸起的截面积为沿其长度方向逐渐减小，第二凸起的截面积为沿其长度方向逐渐增大。
具体地说，如图1所示，制动环为圆环形结构，制动盘本体与制动环为同轴固定连接，制动盘本体用于安装在车轮上。制动环还具有制动面，制动面为与制动环的轴线相垂直的平面，制动面用于与制动钳总成的制动片相接触以产生制动力，第一结合面与制动面为同轴设置且第一结合面和制动面为制动环的相对两侧面。制动环设置两个且两个制动环为对称布置，制动盘本体位于两个制动环之间且两个制动环为固定连接，两个制动环为一体铸造成型。制动盘本体具有两个第二结合面，两个第二结合面为制动盘本体的相对两侧面，两个第二结合面分别与两个制动环的第一结合面相贴合。第一凸起具有一定的长度，第一凸起的长度方向与第一结合面相垂直或第一凸起的长度方向与第一结合面之间具有小于90度的夹角，第一凸起朝向第一结合面的外侧伸出，第一凸起的截面积是指与第一凸起的长度方向相相垂直的横截面的面积，也即第一凸起具有一个大径端和一个小径端，第一凸起的大径端的尺寸大于小径端的尺寸，第一凸起的大径端的截面积大于小径端的截面积，第一凸起的大径端与第一结合面固定连接，第一凸起的小径端远离第一结合面且第一凸起的小径端位于第一凹槽中。第二凸起也具有一定的长度，第二凸起的长度方向与第一结合面相垂直或第二凸起的长度方向与第一结合面之间具有小于90度的夹角，第二凸起朝向第一结合面的外侧伸出，第二凸起的截面积是指与第二凸起的长度方向相相垂直的横截面的面积，也即第二凸起具有一个大径端和一个小径端，第二凸起的大径端的尺寸大于小径端的尺寸，第二凸起的大径端的截面积大于小径端的截面积，第二凸起的小径端与第一结合面固定连接，第二凸起的大径端远离第一结合面且第二凸起的大径端位于第二凹槽中。
如图1所示，制动环包括摩擦环本体，摩擦环本体上设置第一凸起和/或第二凸起，第一凸起和/或第二凸起与摩擦环本体为一体铸造成型。摩擦环本体为圆环形结构且制动盘本体与摩擦环本体为同轴固定连接，制动面和第一结合面为摩擦环本体的相对两侧面。第一凹槽与第一凸起的形状相匹配且第一凹槽的数量与第一凸起的数量相同，各个第一凸起分别嵌入一个第一凹槽中，第一凹槽为从第二结合面开始朝向制动盘本体内部凹入形成的凹槽。第二凹槽与第二凸起的形状相匹配且第二凹槽的数量与第二凸起的数量相同，各个第二凸起分别嵌入一个第二凹槽中，第二凹槽为从第二结合面开始朝向制动盘本体内部凹入形成的凹槽。摩擦环本体上可以只设置第一凸起，相应的，制动盘本体上只设置第一凹槽；摩擦环本体上也可以只设置第二凸起，相应的，制动盘本体上只设置第二凹槽；摩擦环本体上也可以同时设置第一凸起和第二凸起，相应的，制动盘本体上同时设置第一凹槽和第二凹槽。
在制作制动盘本体时，将两个制动环放置在铸造装置的型腔中，在浇铸过程中，向型腔中浇注的金属液为铝液，金属液填充型腔；冷却过程中，型腔中形成制动盘本体，第一凸起和/或第二凸起嵌入制动盘本体的内部，也即使制动盘本体上形成第一凹槽和/或第二凹槽，第一凸起和/或第二凸起与制动盘本体固定连接，且使制动环与制动盘本体结合成一体，形成制动盘。采用这种结构，通过优化制动环的结构，使得浇铸过程中使金属液包围第一凸起和/或第二凸起，最终使制动盘本体与制动环、第一凸起和/或第二凸起连接成一体，既可以提升铝铁的结合强度，也可以提升铁铝接触面的导热能力，车辆制动过程有助于降低制动盘的温升。通过提升制动环与制动盘本体之间的结合强度，可以避免使用过程中制动环与制动盘本体的结合面的分离导致热传导效率降低，从而可以提高制动盘的导热性能。
本实施例一还提供了一种复合制动盘的结合增强方法，通过在制动环的第一结合面上设置多个第一凸起和/或多个第二凸起，在制动盘本体的第二结合面上设置用于容纳第一凸起的第一凹槽和/或用于容纳第二凸起的第二凹槽，以提升制动环与制动盘本体之间的结合强度。
本实施例一还提供了一种复合制动盘的导热性能增强方法，在制作制动环时，第一凸起和/或第二凸起与摩擦环本体为一体铸造成型，且两个制动环也为一体铸造成型，两个制动环固定连接形成整体式结构。在制作制动盘本体时，将由两个制动环连接形成的整体式结构放置在铸造装置的型腔中，在浇铸过程中，向型腔中浇注的金属液为铝液，金属液填充型腔；冷却过程中，型腔中形成制动盘本体，第一凸起和/或第二凸起嵌入制动盘本体的内部，也即使制动盘本体上形成第一凹槽和/或第二凹槽，第一凸起和/或第二凸起与制动盘本体固定连接，且使制动环与制动盘本体结合成一体，形成铝铁复合制动盘。
实施例二
如图2所示，本实施例二提供了一种复合制动盘，包括由铸铝材料制成的制动盘本体以及由铸铁材料制成的制动环，制动环具有第一结合面，制动盘本体具有第二结合面，第一结合面上设有多个第一凸起和/或多个第二凸起，第二结合面上设有容纳第一凸起的第一凹槽和/或容纳第二凸起的第二凹槽，第一凸起的截面积为沿其长度方向逐渐减小，第二凸起的截面积为沿其长度方向逐渐增大。
具体地说，如图2所示，制动环为圆环形结构，制动盘本体与制动环为同轴固定连接，制动盘本体用于安装在车轮上。制动环还具有制动面，制动面为与制动环的轴线相垂直的平面，制动面用于与制动钳总成的制动片相接触以产生制动力，第一结合面与制动面为同轴设置且第一结合面和制动面为制动环的相对两侧面。制动环设置两个且两个制动环为对称布置，制动盘本体位于两个制动环之间且两个制动环为固定连接。制动盘本体具有两个第二结合面，两个第二结合面为制动盘本体的相对两侧面，两个第二结合面分别与两个制动环的第一结合面相贴合。第一凸起具有一定的长度，第一凸起的长度方向与第一结合面相垂直或第一凸起的长度方向与第一结合面之间具有小于90度的夹角，第一凸起朝向第一结合面的外侧伸出，第一凸起的截面积是指与第一凸起的长度方向相相垂直的横截面的面积，也即第一凸起具有一个大径端和一个小径端，第一凸起的大径端的尺寸大于小径端的尺寸，第一凸起的大径端的截面积大于小径端的截面积，第一凸起的大径端与第一结合面固定连接，第一凸起的小径端远离第一结合面且第一凸起的小径端位于第一凹槽中。第二凸起也具有一定的长度，第二凸起的长度方向与第一结合面相垂直或第二凸起的长度方向与第一结合面之间具有小于90度的夹角，第二凸起朝向第一结合面的外侧伸出，第二凸起的截面积是指与第二凸起的长度方向相相垂直的横截面的面积，也即第二凸起具有一个大径端和一个小径端，第二凸起的大径端的尺寸大于小径端的尺寸，第二凸起的大径端的截面积大于小径端的截面积，第二凸起的小径端与第一结合面固定连接，第二凸起的大径端远离第一结合面且第二凸起的大径端位于第二凹槽中。
如图2所示，制动环包括摩擦环本体，摩擦环本体上设置第一凸起和/或第二凸起，第一凸起和/或第二凸起与摩擦环本体为一体铸造成型。摩擦环本体为圆环形结构且制动盘本体与摩擦环本体为同轴固定连接，制动面和第一结合面为摩擦环本体的相对两侧面。第一凹槽与第一凸起的形状相匹配且第一凹槽的数量与第一凸起的数量相同，各个第一凸起分别嵌入一个第一凹槽中，第一凹槽为从第二结合面开始朝向制动盘本体内部凹入形成的凹槽。第二凹槽与第二凸起的形状相匹配且第二凹槽的数量与第二凸起的数量相同，各个第二凸起分别嵌入一个第二凹槽中，第二凹槽为从第二结合面开始朝向制动盘本体内部凹入形成的凹槽。摩擦环本体上可以只设置第一凸起，相应的，制动盘本体上只设置第一凹槽；摩擦环本体上也可以只设置第二凸起，相应的，制动盘本体上只设置第二凹槽；摩擦环本体上也可以同时设置第一凸起和第二凸起，相应的，制动盘本体上同时设置第一凹槽和第二凹槽。
在制作制动盘本体时，将两个制动环放置在铸造装置的型腔中，在浇铸过程中，向型腔中浇注的金属液为铝液，金属液填充型腔；冷却过程中，型腔中形成制动盘本体，第一凸起和/或第二凸起嵌入制动盘本体的内部，也即使制动盘本体上形成第一凹槽和/或第二凹槽，第一凸起和/或第二凸起与制动盘本体固定连接，且使制动环与制动盘本体结合成一体，形成制动盘。采用这种结构，通过优化制动环的结构，使得浇铸过程中使金属液包围第一凸起和/或第二凸起，最终使制动盘本体与制动环、第一凸起和/或第二凸起连接成一体，既可以提升铝铁的结合强度，也可以提升铁铝接触面的导热能力，车辆制动过程有助于降低制动盘的温升。通过提升制动环与制动盘本体之间的结合强度，可以避免使用过程中制动环与制动盘本体的结合面的分离导致热传导效率降低，从而可以提高制动盘的导热性能。
本实施例二还提供了一种复合制动盘的结合增强方法，通过在制动环的第一结合面上设置多个第一凸起和/或多个第二凸起，在制动盘本体的第二结合面上设置用于容纳第一凸起的第一凹槽和/或用于容纳第二凸起的第二凹槽，以提升制动环与制动盘本体之间的结合强度。
本实施例二还提供了一种复合制动盘的导热性能增强方法，在制作制动环时，第一凸起和/或第二凸起与摩擦环本体为一体铸造成型。在制作制动盘本体时，将由两个制动环放置在铸造装置的型腔中，在浇铸过程中，向型腔中浇注的金属液为铝液，金属液填充型腔；冷却过程中，型腔中形成制动盘本体，第一凸起和/或第二凸起嵌入制动盘本体的内部，也即使制动盘本体上形成第一凹槽和/或第二凹槽，第一凸起和/或第二凸起与制动盘本体固定连接，且使制动环与制动盘本体结合成一体，形成铝铁复合制动盘。
实施例三
本实施例三提供了一种铝铁复合制动盘的导热性能增强方法，通过在制动环的第一结合面上设置多个第一凸起和/或多个第二凸起，在制动盘本体的第二结合面上设置用于容纳第一凸起的第一凹槽和/或用于容纳第二凸起的第二凹槽，以提升制动环与制动盘本体之间的结合强度。
具体地说，本实施例三提供的铝铁复合制动盘的导热性能增强方法与实施例一、实施例二和实施例三提供的铝铁复合制动盘的导热性能增强方法的主要不同点在于增加了第一凸起和/或第二凸起的形成方式，其余部分内容均相同，相同部分在此不再赘述。
制动环由铸造装置铸造成型，铸造装置主要包括下箱、与下箱相配合的上箱和设置于型腔中且用于形成制动环铸件的砂芯或砂型，上箱和下箱组成砂箱。在本实施例中，在制作制动环的铸造装置时，在铸造装置的砂芯或砂型上涂敷涂料，使砂芯或砂型的表面上形成涂料层，然后对砂芯或砂型加热，使砂芯或砂型上形成第一空腔和/或第二空腔；第一空腔用于在浇铸过程中容纳金属液以形成使第一凸起，第二空腔用于在浇铸过程中容纳金属液以形成使第二凸起。
在铸造装置的砂芯或砂型的表面上涂敷的涂料优选为硅藻泥，在对砂芯或砂型进行加热时，硅藻泥水分蒸发后可以使砂芯或砂型的表面上形成空腔体，也即使砂芯或砂型的表面上形成第一空腔和/或第二空腔。然后在制作制动环时，在金属液(铁液)熔炼完成后，将金属液从铸造装置的浇注口进行，或砂型的表面上的第一空腔和/或第二空腔中；冷却过程中，型腔中形成摩擦环本体，第一空腔中形成第一凸起，第二空腔中形成第二凸起，第一凸起和/或第二凸起与摩擦环本体固定连接，形成制动环。
通过此办法在砂芯或砂型表面形成各种不规则甚至是倒刺形状的空腔，在金属液浇筑后对应形成各种凸起或者凹坑，在后续的二次浇注过程中，铝液会在凸起和凹坑之间进行填充，从而使得复合材料的结合面之间形成了很好的嵌合联结，提高了结合强度，减小了结合面之间由于结合不良而形成的比较大的热阻。在砂芯或砂型表面形成这种不规则的甚至带有倒刺形状的空腔，很难通过机加的方式实现。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种复合制动盘，包括制动盘本体以及制动环，制动环具有第一结合面，制动盘本体具有第二结合面，其特征在于，所述第一结合面上设有多个第一凸起和/或多个第二凸起，所述第二结合面上设有容纳第一凸起的第一凹槽和/或容纳第二凸起的第二凹槽。
2.根据权利要求1所述的复合制动盘，其特征在于，所述制动盘本体采用轻量化材质制成。
3.根据权利要求2所述的复合制动盘，其特征在于，所述制动盘本体采用铝材质制成，所述制动环采用灰铁材质制成。
4.权利要求1所述的复合制动盘的结合增强方法，通过在制动环的第一结合面上设置多个第一凸起和/或多个第二凸起，在制动盘本体的第二结合面上设置用于容纳第一凸起的第一凹槽和/或用于容纳第二凸起的第二凹槽，以提升制动环与制动盘本体之间的结合强度。
5.根据权利要求4所述的复合制动盘的结合增强方法，其特征在于，所述制动环包括摩擦环本体，所述第一凸起和/或第二凸起与摩擦环本体为一体铸造成型。
6.根据权利要求4所述的复合制动盘的结合增强方法，其特征在于，所述制动盘本体采用轻量化材质制成。
7.根据权利要求6所述的复合制动盘的结合增强方法，其特征在于，所述制动盘本体采用铝材质制成，所述制动环采用灰铁材质制成。
8.复合制动盘的导热性能增强方法，其特征在于，在制作制动环的铸造装置时，在铸造装置的砂芯或砂型上涂敷涂料，然后对砂芯或砂型加热，使砂芯或砂型上形成第一空腔和/或第二空腔；第一空腔用于在浇铸过程中容纳金属液以形成使第一凸起，第二空腔用于在浇铸过程中容纳金属液以形成使第二凸起。
9.根据权利要求8所述的复合制动盘的导热性能增强方法，其特征在于，所述涂料为硅藻泥。
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CN202010143172.XA Pending CN111156268A (zh) 2020-03-04 2020-03-04 一种复合制动盘及其结合增强方法和导热性能增强方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111734759A (zh) * 2020-07-20 2020-10-02 莱州三力汽车配件有限公司 一种应用于载重汽车含碳高强度刹车盘

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