CN111561531A - 轻量化刹车盘及刹车盘制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轻量化刹车盘及刹车盘制造工艺，属于汽车配件技术领域，轻量化刹车盘包括刹车锅、下盘体、上盘体以及第一筋条，所述下盘体套设于所述刹车锅底部外周，且与所述刹车锅一体成型；所述上盘体套设于所述刹车锅中部，所述上盘体位于所述下盘体上部，且与所述刹车锅外壁间隔设置；所述第一筋条设有多个，多个所述第一筋条环绕所述刹车锅中轴线呈放射状间隔设置，所述第一筋条设于所述上盘体与所述下盘体之间，且与所述上盘体和所述下盘体一体成型，相邻所述第一筋条之间形成第一风洞；所述刹车锅、所述上盘体、所述下盘体和所述第一筋条均为铝合金构件。本发明提供的轻量化刹车盘重量较轻，可以有效的散发制动时产生的热量。

Description

轻量化刹车盘及刹车盘制造工艺

技术领域

本发明属于汽车配件技术领域，更具体地说，是涉及一种轻量化刹车盘及刹车盘制造工艺。

背景技术

当前汽车制动盘多采用铸铁材质，以灰铸铁HT250为代表通过铸造工艺进行生产。由于受材质和铸造工艺的局限，铸铁制动盘制动鼓重量较重，而且位于簧下，增大了汽车油耗，影响加速性能。且铸铁材质导热系数较低，只有约58 W/(m·k)，在高速制动或连续制动中，短时间摩擦产生大量热，较低的热导率导致热量无法及时散热，会引发制动盘热衰退，影响刹车效果及使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轻量化刹车盘及刹车盘制造工艺，旨在解决现有刹车盘重量较重，散热不理想的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种轻量化刹车盘，包括：

刹车锅；

下盘体，套设于所述刹车锅底部外周，且与所述刹车锅一体成型；；

上盘体，套设于所述刹车锅中部，所述上盘体位于所述下盘体上部，且与所述刹车锅外壁间隔设置；以及

第一筋条，设有多个，多个所述第一筋条环绕所述刹车锅中轴线呈放射状间隔设置，所述第一筋条设于所述上盘体和所述下盘体之间，且与所述上盘体和所述下盘体一体成型，相邻所述第一筋条之间形成第一风洞；

所述刹车锅、所述上盘体、所述下盘体和所述第一筋条均为铝合金构件。

作为本申请另一实施例，所述第一风洞的内外两端均与外界连通。

作为本申请另一实施例，所述第一风洞的外端与外界连通，所述第一筋条的内端延伸至所述刹车锅的侧壁。

作为本申请另一实施例，所述轻量化刹车盘还包括多个第二筋条，多个所述第二筋条设于所述第一风洞中，且与所述第一筋条间隔设置，所述第二筋条与所述上盘体和所述下盘体一体成型，所述第二筋条的厚度小于所述第一筋条的厚度，所述第二筋条将所述第一风洞分割成两个第二风洞。

作为本申请另一实施例，所述第二筋条与相邻两个所述第一筋条的间距不相等，相邻所述第二风洞的宽度不相等。

作为本申请另一实施例，所述第二风洞的内外两端均与外界连通。

作为本申请另一实施例，所述第二风洞的外端与外界连通，所述第二筋条的内端延伸至所述刹车锅的侧壁。

作为本申请另一实施例，所述上盘体的上方还固设有耐磨片。

作为本申请另一实施例，所述轻量化刹车盘上设有安装孔，所述安装孔依次贯穿所述上盘体、所述第一筋条以及所述下盘体，所述耐磨片上设有与所述安装孔对应的通孔，所述通孔与所述安装孔通过铆钉铆接。

本发明提供的轻量化刹车盘的有益效果在于：与现有技术相比，本发明轻量化刹车盘在使用的时候，刹车锅与轮毂连接进行使用，在汽车行驶的过程中，跟随轮毂的旋转而旋转，汽车需要刹车时，通过制动盘在刹车盘上制动，并与上盘体之间产生摩擦阻力控制汽车减速。本发明轻量化刹车盘通过铝合金的材质制成，在汽车刹车时，制动盘制动由于上盘体之间摩擦产生热量，上盘体的热量传递到整个刹车盘，铝合金材质散热效率极高，因此可以实现对刹车盘的降温，而且刹车盘在旋转的过程中，第一风洞中不断有空气流通，也可以达到散热的效果，防止刹车盘热量过高造成制动盘热衰退，防止刹车失灵，保障了驾驶人员的安全；且铝合金材质较轻，降低了制动盘的负荷，减少了汽车的油耗，提高加速性能。

本发明还提供了一种刹车盘制造工艺，用于制造上述轻量化刹车盘，包括如下步骤：

熔化铝锭，并在熔融态液体加入陶瓷粉混合均匀形成浇铸液；

将所述浇铸液浇铸到铸造空腔内，冷却后形成毛坯；以及

将所述毛坯进行后续处理后得到所述轻量化刹车盘。

本发明提供的刹车盘制造工艺的有益效果在于：与现有技术相比，本发明刹车盘制造工艺先将铝锭熔化，铝锭熔化的过程中加入陶瓷粉混合均匀后浇铸到铸造空腔内，待冷却后形成毛坯然后进行后续处理后得到刹车盘。本发明刹车盘制造工艺采用铝作为刹车盘的主要材质，采用陶瓷粉作为辅助材质，铝本身具有散热效率高、质量轻的优点，因此制成的刹车盘可以极大的降低重量，并且有效的散发制动时产生的热量；材料中添加陶瓷粉可以减小刹车盘外表面的摩擦系数，减少摩擦产生的热量，保护刹车盘的制动效果以及使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的轻量化刹车盘的立体结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的轻量化刹车盘的爆炸结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的轻量化刹车盘的主视结构示意图；

图4为沿图3中A-A线的剖视结构图；

图5为本发明实施例一提供的轻量化刹车盘的立体结构示意图；

图6为本发明实施例二提供的轻量化刹车盘的立体结构示意图；

图7为本发明实施例二提供的轻量化刹车盘的主视结构示意图；

图8为沿图7中B-B线的剖视结构图；

图9为本发明实施例二提供的轻量化刹车盘的立体结构示意图；

图10为本发明实施例三提供的轻量化刹车盘的剖视结构示意图。

图中：1、刹车锅；2、上盘体；3、下盘体；4、第一筋条；5、耐磨片；6、安装孔；7、通孔；8、铆钉；9、第一风洞；10、第二筋条；11、第二风洞。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1至图9，现对本发明提供的轻量化刹车盘进行说明。轻量化刹车盘，包括刹车锅1、下盘体3、上盘体2以及第一筋条4，下盘体3套设于刹车锅1底部外周，且与刹车锅1一体成型；上盘体2套设于刹车锅1中部，上盘体2位于下盘体3上部，且与刹车锅1外壁间隔设置；第一筋条4设有多个，多个第一筋条4环绕刹车锅1中轴线呈放射状间隔设置，第一筋条4设于上盘体2和下盘体3之间，且与上盘体2和下盘体3一体成型，相邻第一筋条 4之间形成第一风洞9；刹车锅1、上盘体2、下盘体3和第一筋条4均为铝合金构件。

本发明提供的轻量化刹车盘，与现有技术相比，本发明轻量化刹车盘在使用的时候，刹车锅1与轮毂连接进行使用，在汽车行驶的过程中，跟随轮毂的旋转而旋转，汽车需要刹车时，通过制动盘在刹车盘上制动，并与上盘体3之间产生摩擦阻力控制汽车减速。本发明轻量化刹车盘通过铝合金的材质制成，在汽车刹车时，制动盘制动由于跟上盘体3之间摩擦产生热量，铝合金材质散热效率极高，因此可以实现对刹车盘的降温；通过设置第一筋条4，增加了刹车盘与空气的接触面积，而且刹车盘在旋转的过程中，第一风洞9中可以有空气流动，空气在第一风洞9中流动时，将其周围的第一筋条4、上盘体2、下盘体3表面的热量带走，达到散热的效果，防止刹车盘热量过高造成制动盘热衰退，防止刹车失灵，保障了驾驶人员的安全；且铝合金材质较轻，降低了制动盘的负荷，减少了汽车的油耗，提高加速性能。

作为本发明实施例提供的轻量化刹车盘的一种具体实施方式，请参阅图1 至图5，第一风洞9的内外两端均与外界连通。此时第一筋条4与刹车锅1间隔设置，轻量化刹车盘在高速旋转下，一旦制动盘制动会与上盘体2之间产生大量的摩擦热，上盘体2上的热量通过第一筋条4传递到下盘体3，此时第一风洞9中源源不断的有空气流通，其两端与外界连通，空气从第一风洞9的一端流向另一端，加速上盘体2、下盘体3和第一筋条4与空气的热交换，减少轻量化刹车盘上热量的集中，延长轻量化刹车盘的使用寿命的同时防止过热导致制动盘热衰退。

作为本发明实施例提供的轻量化刹车盘的一种具体实施方式，请参阅图6 至图10，第一风洞9的外端与外界连通，第一筋条4的内端延伸至刹车锅1的侧壁。由于第一筋条4同时与刹车锅1、上盘体2和下盘体3连接，制动盘在上盘体2上制动摩擦生热，上盘体2上的热量通过第一筋条4传递到下盘体3, 这样可以通过整个轻量化刹车盘向外散热，第一筋条4的内端延伸至刹车锅1 的侧壁，空气从第一风洞9的入口进入第一风洞9的洞底然后再反向流出，在此过程中将上盘体2、第一筋条4、下盘体3上的热量带出，由于第一筋条4 长度较长，在很大程度上增加了轻量化刹车盘整体的散热面积，增加了轻量化刹车盘与空气的热交换效率，进而提升散热效果。

作为本发明实施例提供的轻量化刹车盘的一种具体实施方式，请参阅图 10，相邻两个第一风洞9在靠近刹车锅的位置相互连通，可以是通过孔洞等方式进行连通。第一筋条4上设有通风孔，实现相邻两个第一风洞9之间的连通；每三个第一筋条9中间的第一筋条9与刹车锅间隔设置，也可以实现相邻两个第一风洞9之间的连通，轻量化刹车盘旋转的过程中，制动盘与上盘体2摩擦生热，热量通过第一筋条4传递到整个轻量化刹车盘实现散热，空气在沿第一风洞9的长度方向流动的同时，也在多个第一风洞9之间周向流通，减少了第一筋条4表面与空气之间的阻力，增加了气流流通的均匀性，提高了轻量化刹车盘在旋转过程中的稳定性。

作为本发明实施例提供的轻量化刹车盘的一种具体实施方式，请参阅图6 至图9，轻量化刹车盘还包括多个第二筋条10，多个第二筋条10设于第一风洞 9中，且与第一筋条4间隔设置，第二筋条10与上盘体2和下盘体3一体成型，第二筋条10的厚度小于第一筋条4的厚度，第二筋条10将第一风洞9分隔成两个第二风洞11。第二筋条10与第一筋条4交替设置两种筋条的数量总和与只设置第一筋条4时第一筋条4的数量相同，第二筋条10因为宽度较窄所以比第一筋条4的质量轻，因此在保障轻量化刹车盘整体结构稳定的同时，相比于只设置第一筋条4降低了整体配重，减少了轻量化刹车盘的惯性；第二筋条10 的宽度较窄，上盘体2上的热量通过第二筋条10传递的时候效率较高，而且第二风洞11代替第一风洞9进行散热，第二风洞11的面积大于第一风洞9，空气的流通空间增大，第二筋条10的厚度较薄更利于散热，提高了散热效率。

本实施例中，也可以用第二筋条10将全部的第一筋条4替换，进一步降低轻量化刹车盘的重量以及增加风洞的散热面积，提高散热效率。

作为本发明实施例提供的轻量化刹车盘的一种具体实施方式，请参阅图6 至图9，第二筋条10与相邻两个第一筋条4的间距不相等，相邻第二风洞11 的宽度不相等。汽车需要刹车的时候，制动盘与上盘体2摩擦生热，上盘体2 上的热量通过第二筋条10与第一筋条4传递至下盘体，第二筋条10的宽度较窄，散热较快，第二风洞11包括宽和窄两种类型，宽度较窄的第二风洞11因为面积较小，进入其内部的空气循环流动的速度较快，散速率增加；宽度较宽的第二风洞11因为面积较大，进入其内部的空气流量较大，散热量增加，通过两种形式第二风洞11的组拼，实现对轻量化刹车盘热量的高效率散发。

作为本发明实施例提供的轻量化刹车盘的一种具体实施方式，请参阅图1 至图5，第二风洞11的内外两端均与外界连通。此时第一筋条4、第二筋条10 均与刹车锅1间隔设置，轻量化刹车盘在高速旋转下，一旦制动盘制动会与上盘体2之间产生大量的摩擦热，上盘体2上的热量通过第一筋条4和第二筋条 10传递到下盘体3，此时第二风洞11中源源不断的有空气流通，其两端与外界连通，空气从第二风洞11的一端流向另一端，加速上盘体2、下盘体3和第一筋条4与空气的热交换，减少轻量化刹车盘上热量的集中，延长轻量化刹车盘的使用寿命的同时防止过热导致制动盘热衰退。

作为本发明实施例提供的轻量化刹车盘的一种具体实施方式，请参阅图6 至图10，第二风洞11的外端与外界连通，第二筋条10的内端延伸至刹车锅1 的侧壁。由于第一筋条4和第二筋条10同时与刹车锅1、上盘体2和下盘体3 连接，制动盘在上盘体2上制动摩擦生热，上盘体2上的热量通过第一筋条4 和第二筋条10传递到下盘体3,这样可以通过整个轻量化刹车盘向外散热，第二筋条4的内端延伸至刹车锅1的侧壁，空气从第二风洞11的入口进入第二风洞11的洞底然后再反向流出，在此过程中将上盘体2、第一筋条4、第二筋条10、下盘体3上的热量带出，由于第二筋条10长度较长，在很大程度上增加了轻量化刹车盘整体的散热面积，增加了轻量化刹车盘与空气的热交换效率，进而提升散热效果。

作为本发明实施例提供的轻量化刹车盘的一种具体实施方式，请参阅图10，第一筋条4的内端与刹车锅1的侧壁间隔设置，两个第二筋条10之间的两个第二风洞11相互连通。轻量化刹车盘旋转的过程中，制动盘与上盘体2 摩擦生热，热量通过第一筋条4和第二筋条10传递到整个轻量化刹车盘散热，空气在沿第二风洞11的长度方向流动的同时，也在相邻连个第二风洞11之间循环流通，增大了气流的流通面积，增加了散热效率；减少了第一筋条4表面与空气之间的阻力，增加了气流流通的均匀性，提高了轻量化刹车盘在旋转过程中的稳定性。

作为本发明实施例提供的轻量化刹车盘的一种具体实施方式，请参阅图1 至图5，上盘体2的上方还固设有耐磨片5。耐磨片5套设于刹车锅1上，且一侧面与耐磨片5的另一侧面贴合，耐磨片5处于轻量化刹车盘与制动盘之间，此时的轻量化刹车盘与制动盘不直接接触，可以减少陶瓷粉的用量，降低轻量化刹车盘的制造成本，耐磨片5的材质可以是陶瓷，通过陶瓷与制动盘直接接触可以提高刹车效率，而且陶瓷的硬度更高，使用时间更长。

作为本发明实施例提供的轻量化刹车盘的一种具体实施方式，请参阅图1 至图5，轻量化刹车盘上设有安装孔6，安装孔6依次贯穿上盘体2、第一筋条 4以及下盘体3，耐磨片5上设有与安装孔6对应的通孔7，通孔7与安装孔6 内插设有铆钉8。采用铆钉8进行连接，可以保障耐磨片5与轻量化刹车盘之间紧密的贴合，连接强度高，密封性能好，而且铆钉8不易拆卸，增强轻量化刹车盘与耐磨片5的整体性。

本实施例中，安装孔6设有多个，且多个安装孔6围绕刹车锅1的轴线均匀设置，为了保障耐磨片5连接的紧固性，可以在耐磨片5上内外两圈均设置一圈安装孔6，可以保证轻量化刹车盘与耐磨片5之间连接的紧固性，进而保障轻量化刹车盘在使用时的安全性；优选的，外圈的安装孔6的数量大于内圈的安装孔6的数量，且外圈相邻两个安装孔6之间的距离小于内圈安装孔6之间的距离，因为外圈的线速度较大，这样设置可以增加耐磨片5安装的稳定性。

本发明还提供了一种刹车盘制造工艺，包括如下步骤：熔化铝锭，并在熔融态液体中加入陶瓷粉混合均匀形成浇铸液；将浇铸液浇铸到铸造空腔内，冷却后形成毛坯；将毛坯进行后续处理后得到上述轻量化刹车盘。

本发明提供的刹车盘制造工艺，与现有技术相比，本发明刹车盘制造工艺先将铝锭熔化，铝锭熔化的过程中加入陶瓷粉混合均匀后浇铸到铸造空腔内，待冷却后形成毛坯然后进行后续处理后得到上述轻量化刹车盘。本发明刹车盘制造工艺采用铝作为轻量化刹车盘的主要材质，采用陶瓷粉作为辅助材质，铝本身具有散热效率高、质量轻的优点，因此制成的轻量化刹车盘可以极大的降低重量，铝合金材质的刹车盘相比于铸铁的刹车盘可以减重大约50％～60％，这不仅减少了刹车盘的惯性，还增加了制动的加速度，减少了刹车距离；铝合金的导热系数可以达到121～151W/(m·k)，导热能力是铸铁制动盘的2-3倍，可以有效的散发制动时产生的热量，保证了制动系统的可靠性；材料中添加陶瓷粉可以减小刹车盘外表面的摩擦系数，减少摩擦产生的热量，保护刹车盘的制动效果以及使用寿命。

作为本发明提供的刹车盘制造工艺的一种具体实施方式，在熔融态液体加入陶瓷粉混合均匀形成浇铸液，具体包括：先将铝锭加入容器中进行加热熔化；待铝锭未完全熔化前加入预设量的陶瓷粉；加入陶瓷粉后继续熔化，并在该过程中持续搅拌至铝锭完全熔化并与陶瓷粉混合均匀，形成浇铸液。该方法可以将陶瓷粉均匀的混合在熔融的铝液中，陶瓷粉在熔融铝液当中均匀的混合可以有效提高冷却后毛坯的强度、硬度以及耐磨度，轻量化刹车盘在使用的时候主要是通过与制动盘之间的摩擦，增加耐磨性后会延长轻量化刹车盘的使用寿命。

本实施例中，陶瓷粉的用量根据需要调节，轻量化刹车盘分为两种结构，一种是一体结构，一种是分体结构，一体结构的轻量化刹车盘的外表面直接与制动盘摩擦接触，因此对表面的质量要求较高，该种轻量化刹车盘在制作的时候，可以增加陶瓷粉的用量；而分体式的轻量化刹车盘上安装有耐磨片5，通过耐磨片5与制动盘直接接触，因此表面质量的要求较低，可以减少陶瓷粉的用量。

作为本发明提供的刹车盘制造工艺的一种具体实施方式，将毛坯进行后续处理后得到轻量化刹车盘，具体包括：X光检测，通过X光照射毛坯评估其内部质量，质量达标的毛坯用于后续加工，不达标的毛坯进行回收处理；加工打磨，对质量达标的毛坯进行加工打磨，形成轻量化刹车盘；动平衡检测。毛坯在冷却成型的过程中，可能会产生气孔、裂纹等问题，轻量化刹车盘作为汽车的刹车组件，需要较高的质量保障安全性，因此毛坯的内部质量直接影响轻量化刹车盘的使用寿命，通过X光检测可以快速高效的筛选出质量差的毛坯，进行回收使用，不合格的毛坯可以再次熔融进行利用，不会造成物料的浪费。

后续加工后的毛坯基本就形成了完整的轻量化刹车盘造型，但是由于轻量化刹车盘在汽车上需要旋转运动，如果毛坯存在材质不均匀或尺寸误差等X光检测不出的缺陷，会影响其旋转的稳定性，严重还会在旋转过程中产生振动以及噪音，缩短轻量化刹车盘的使用寿命，因此需要对其进行动平衡检测，保障装置的完好性，具体可以用动平衡检测仪进行检测。

作为本发明提供的刹车盘制造工艺的一种具体实施方式，加工打磨依次包括：去浇口、热处理、去毛刺、抛丸、机加工以及平面磨，热处理为T6热处理工艺。毛坯冷却进行脱模，然后去除浇口，去除浇口后进行T6热处理，该热处理过程通过加热、保温和冷却，从而增加毛坯的强度及硬度，热处理过程中会产生毛刺，将表面的毛刺去除，采用抛丸机将表面的氧化皮去除，增加轻量化刹车盘的外观质量，最后机加工削除多余的部位，加工成轻量化刹车盘的样子打磨完成。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.轻量化刹车盘，其特征在于，包括：

刹车锅；

下盘体，套设于所述刹车锅底部外周，且与所述刹车锅一体成型；

上盘体，套设于所述刹车锅中部，所述上盘体位于所述下盘体上部，且与所述刹车锅外壁间隔设置；以及

第一筋条，设有多个，多个所述第一筋条环绕所述刹车锅中轴线呈放射状间隔设置，所述第一筋条设于所述上盘体和所述下盘体之间，且与所述上盘体和所述下盘体一体成型，相邻所述第一筋条之间形成第一风洞；

所述刹车锅、所述上盘体、所述下盘体和所述第一筋条均为铝合金构件。

2.如权利要求1所述的轻量化刹车盘，其特征在于，所述第一风洞的内外两端均与外界连通。

3.如权利要求1所述的轻量化刹车盘，其特征在于，所述第一风洞的外端与外界连通，所述第一筋条的内端延伸至所述刹车锅的侧壁。

4.如权利要求1所述的轻量化刹车盘，其特征在于，所述轻量化刹车盘还包括多个第二筋条，多个所述第二筋条设于所述第一风洞中，且与所述第一筋条间隔设置，所述第二筋条与所述上盘体和所述下盘体一体成型，所述第二筋条的厚度小于所述第一筋条的厚度，所述第二筋条将所述第一风洞分隔成两个第二风洞。

5.如权利要求4所述的轻量化刹车盘，其特征在于，所述第二筋条与相邻两个所述第一筋条的间距不相等，相邻所述第二风洞的宽度不相等。

6.如权利要求4所述的轻量化刹车盘，其特征在于，所述第二风洞的内外两端均与外界连通。

7.如权利要求4所述的轻量化刹车盘，其特征在于，所述第二风洞的外端与外界连通，所述第二筋条的内端延伸至所述刹车锅的侧壁。

8.如权利要求1-7中任意一项所述的轻量化刹车盘，其特征在于，所述上盘体的上方还固设有耐磨片。

9.如权利要求8所述的轻量化刹车盘，其特征在于，所述轻量化刹车盘上设有安装孔，所述安装孔依次贯穿所述上盘体、所述第一筋条以及所述下盘体，所述耐磨片上设有与所述安装孔对应的通孔，所述通孔与所述安装孔通过铆钉铆接。

10.刹车盘制造工艺，其特征在于，用于制造如权利要求1-9中任意一项所述的轻量化刹车盘，包括如下步骤：

熔化铝锭，并在熔融态液体中加入陶瓷粉混合形成浇铸液；

将所述浇铸液浇铸到铸造空腔内，冷却后形成毛坯；以及

将所述毛坯进行后续处理后得到所述轻量化刹车盘。

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