CN113167346A - 用于机动车辆的罐状的复合制动盘 - Google Patents

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Abstract

一种用于机动车辆的罐状的复合制动盘(1)，该复合制动盘将作为轮毂接口的至少一个紧固部件(2)与作为用于至少一个摩擦衬片(6)的摩擦配对件的至少一个摩擦环部件(4)组合。本发明以有利的新颖的特征组合提出了任务的划分，即基于工作划分的力流，从而在成对的部件(2，4)之间、在具有转矩传递功能的装置、特征和布置与具有固定功能的装置、特征和布置之间通过在一侧的部件之间提供能导热的接合面而进行区分，其中，所述部件(2，4)彼此同轴地组装，并且在轴向方向(Ax)上在旋转意义上固定，从而该紧固部件(2)用作该摩擦环部件(4)的散热器，其中，在这些部件(2，4)之间另外单独地设置至少一个固定装置，并且此固定装置借助于至少一个底切的径向定向的接合、通过形状相互配合而基本上仅仅(标称载荷)承担固定功能，并且其中，存在压配合连接件(7)，以用于在该紧固部件(2)与该摩擦环部件(4)之间传递转矩。

Description

用于机动车辆的罐状的复合制动盘
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的罐状复合制动盘1，该罐状复合制动盘优选地以多材料技术(例如钢/合金配对，即，对由不同材料制成的部件进行配对)被提供为多件式组装的制动鼓。多件式复合制动盘1由至少两个或更多个部件在以不能相对转动的方式组装而成，并且包括至少一个作为到轮毂3的接口的紧固部件2。摩擦环部件4包括至少一个摩擦面5，该摩擦面适用于并且旨在与至少一个在以不能相对转动的方式安装的摩擦衬片6协作。紧固部件2和摩擦环部件4进而在以不能相对转动的方式连接在一起。
背景技术
DE 10 2009 044 678 B4描述了用于制造组装的复合制动鼓的变形方法和变形工具，用于通过冷变形的同时借助于销在两个部件之间进行形锁合地接合。在此，销明确地用作固定装置并且同时抑制转动。为此，钢材料的摩擦环部件具有开口，从而可以同时通过形锁合和力锁合将具有销的铝锻件形式的紧固部件插入对应的开口中。在此，在机动车辆的运行中，由于销必须在部件之间同时传递制动转矩和固定力(主要在轴向上)，因此每个销暴露于复杂的多轴载荷，其结果是合金材料承受非常高的剪切应力。因此，极高的生产精度对于所有销上的精确且均匀的负载分配是至关重要的。以此方式构造的鼓式制动器的性能仍然受到限制，这是因为在销的数量非常有限的情况下，承载特性分配不均匀。这是因为在生产加工工具中可以用来容置销压锻冲头的安装空间必然受到相对笨重的中央冲头的限制。在这方面，需要尽可能不受限制的承载能力、以及简化的制造方法。
根据同一申请人的申请DE 10 2019 200 261 A1的较早专利族披露了一种多件式耐热且轻量化构造的复合制动鼓，该复合制动鼓为了以在旋转意义上相互固定的布置使其部件相互固定而具有单独的接合面，该接合处界面布置成与凸缘平面径向地对齐，并且其中，存在单独的固定装置、比如尤其是轴向和/或径向定向的多个固定元件，以用于在部件之间进行相互固定(轴向方向)。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进和改善的制造方法以及一种进一步改进的复合制动鼓(目的是要求保护复合制动鼓、以及用于制造复合制动鼓的接合变形方法)，该复合制动鼓具有大致相同尺寸的盘式制动器的性能，其中，避免了现有技术的缺点，因为即使在极端的温度载荷下，复合制动鼓也能安全、稳定且可靠地工作，并且其中，通过在具有不同材料成分的多元化价值创造链上进行合理的分工从而使得进行简单、精确、持久以及分工生产的制造方法成为可能。
根据本解决方案在此提出的特征组合还涉及一种与先前的基础设计的组合，该基础设计的所有建议通过引用吸纳到本申请中，其包含根据较早的专利申请DE 10 2019 200261.7的紧固部件2和摩擦环部件4，该基础设计集成了压配合连接件7，该压配合连接件被配置成使用紧固部件2与摩擦环部件4之间的单独的接合处/界面8进行自我加强，其结果是，在这方面的特征或披露内容以任何组合包括在新的本申请中，并通过引用其而具有相同的时间优先权，特别提供的是，本发明决不是针对单独的螺纹固定装置，因为摩擦环部件4与紧固部件2之间的相互固定是通过变形以及因此通过形锁合(即例如借助于紧固部件与摩擦环部件之间的特殊设计接口/界面，通过在底切之中、周围、之上或之后的腔体的接合)进行的。
此外，本发明包括在用于部件相互固定的装置和特征之间、以及用于在部件之间转矩相互传递的装置和特征之间的任务划分。在所涉及的部件之间，本发明包括散热设计的接合处8，使得针对性地将紧固部件2设置为摩擦环部件4的散热器，并且其中，另一方面，存在至少一个整体固定装置，该固定装置被按规定集成在部件2、4之间，从而固定装置通过形状相互配合并且通过至少一个底切的径向定向的接合而基本上仅仅(标称载荷)承担固定功能，为了抑制转动，在紧固部件2与摩擦环部件4之间以一错移在该固定装置旁边，单独规定有压配合连接件7。因此，根据本发明，提供了独立且集成的固定装置功能，该固定装置功能限制了紧固部件2和/或摩擦环部件4在它们组装之后的接合变形，并且其中，每个固定装置基本上仅仅(额定设计)通过形状相互配合承担固定功能。相应地，根据本发明的固定装置通常没有不利的复杂应力，因为在其额定性能水平的任何情况中，该固定装置都没有转矩传递任务。这是因为，单独地限定在紧固部件2与摩擦环部件4之间的次级压配合连接件7(作为通过力相互配合布置的转矩传递部件)用于抑制转动。相应地，根据本发明的解决方案被设计成特别适用于功能、生产和载荷。
此外，本发明包括至少一种相应适配的制造方法，该制造方法使用在时间上相继执行的几个方法步骤，包含新颖的配对和接合变形过程。紧固部件2和壁部件4首先通过压配合连接件7彼此配对。这优选地通过将紧固部件2在轴向方向Ax压入摩擦环部件4中来实现，反之亦然。提出的通过变形进行固定仅在之后单独进行，并且其作用方向在很大程度上被定向为正交于轴向方向Ax并且横向于轴向方向。固定是在加压过程之后、即按时间顺序在已确保抑制转动之后进行。
附图说明
下面结合优选示例性实施例的附图的描述对本发明进行更详细地解释。这些附图通常示意性地示出并且放大许多倍：
图1：优选的第一实施例的总体视图(复合制动盘+具有过程步骤I、II的制造方法)，其中在鼓外部具有在紧固部件2上分配的变形区(细节X)，该变形区在端面上从径向向内指向径向向外(向外地)并且与加工工具12成空间角α，
图1A、图1B、图1C：以放大的俯视图仅仅细化了具有特别有益形锁合构造的X作为图1中的基本原理的改进，
图2：具有在鼓内部上变形区X的第二实施例，该变形区在紧固部件2上从径向向内指向径向向外，以用于固定，
图3+图3a：第三实施例的细节，但是旨在用于径向向内定向的构造变形区X/变形过程，从而被径向向内定向并且被设计成朝向径向外部打开的腔体(例如铣槽10、10’、10”)被提供用于支承作为部件2、4之一上的底切，
图4+图4a：替代性的实施例，与图3可比，但是具有在部件2、4之一的凸台端上径向向内定向的钻孔腔体(盲孔11、11’、11”)的形式，
图5：部分地是根据本发明的复合制动鼓1形式的总体半截面，其具有由加工工具12产生的、突出的径向向内定向的变形区X，该变形区与在摩擦环部件4中作为底切的楔形或V形凹槽13/腔体有关，
图6：如图5中的实施例，但是在摩擦环部件4中具有修改的凹槽13/腔体(参见矩形凹槽截面)，
图7+图7a：进一步修改的实施例，该进一步修改的实施例在摩擦环部件4上的凹槽底部/凹槽底板中具有由径向向内定向且变化的插入深度a、b产生的波浪形轮廓的凹槽13/腔体，以及
图8：在紧固部件2上具有从径向向内和径向向外定向的双面构造变形区的组合实施例。
具体实施方式
根据DE 10 2019 200 261.7，复合制动鼓具有给定部件划分，该给定部件划分具有径向定向的接合处21，该接合处带有接合面，其中接合面被设置成相对于凸缘平面FE在很大程度上径向对齐地放置。紧固部件2与摩擦环部件4之间的界面配对可以具有精确压配合连接件7，以用于精准地正确运行。在此，作为配合接合区域中的安装辅助结构，也可以在部件2、4之间提供例如倒角、边棱倒圆、插入斜面成型或类似的。此界面、接口的给定构型可以使得材料配对包括热活性冷却材料，比如尤其是用于形成该紧固部件2的轻金属(优选是挤压铝型材材料或铝锻造材料)，以及用于形成该摩擦环部件4的铁材料，比如延性铸铁(例如球墨铸铁)或铸钢。同样，所披露的压配合连接件7的材料构型和几何形状允许该压配合连接件不受限制地径向向外扩张，其中，压配合连接件的承载能力随着紧固部件2的径向定向的温度膨胀的增加而同时自动地增加。
在本文通过引用所包涵的申请文件、尤其是根据DE10 2019 200 261.7的附图说明给出了紧固部件2与摩擦环部件4之间的相应接合处或阶梯状接口的进一步的细节。此外，本发明原理上扩展到罐状的制动盘，从而在不脱离本发明范围的情况下原则上可以想到并且包括作为复合制动盘的设计。下面以集中的形式讨论本发明的结构特征。
根据图1，圆盘状紧固部件2在其周向上是阶梯状的，即首先形成有轴向定向的肩部或保持凸台15，然后在其轴向延伸的右端面上提供了呈周向环形突出部形式的材料存储部14。如图1中的虚线所指示的，环形突出部的该材料存储部14用于形成相互的固定装置/变形区X，如下文所述。首先，借助于圆柱形接合处8，在所述部件2、4之间存在以给定的单位面积压力接合的压配合连接件7作为抑制转动器。可以看出，紧固部件2在箭头方向上轴向指向摩擦环部件4的内部，并且被轴向地插入直至一侧的肩部/保持凸台15，以形锁合地抵靠在对应的止挡件16上。此时，接合处8中的压配合连接7在紧固部件2与摩擦环部件4之间的配对中承担抑制相对转动/转矩传递的功能(通过形锁合底切暂时轴向固定，该形锁合底切在左侧具有轴向止挡件)。从图1中还显而易见，为了进一步地轴向固定(右止挡件)，在摩擦环部件4的右端面上设置了腔体/凹槽13。腔体13用于最终的固定，其中将径向向外定向的塑性变形或变形嵌塞/压花(参见加工工具12、压锻冲头或压辊)施加到环形突出部的材料存储部14上。以此方式形成的接合/形锁合/底切对该固定进行补充，因此防止紧固部件2在相反的箭头方向I上(即图1中向左侧)滑出摩擦环部件4。相应地，根据本发明的复合制动盘1总是保证一方面抑制转动功能与另一方面的固定功能之间的明确分工，因为压配合连接件7在部件2、4之间基本上仅仅提供抑制转动功能，其中具有相互接合的形锁合固定基本上仅仅用于轴向相互固定。
在制造过程中，制动盘坯件/工件可以具有独立可控或可调节且可固定的旋转驱动器，该旋转驱动器与给定的节拍时间相互同步或与加工工具12的进给/加工工具运动/加工运动
Figure BDA0003077309680000061
相协调，可以确保在加工空间AR中用于扭动、调整或固定和/或安装夹紧的坯件的能力。对于此示例，例如可自由旋转地安装的加压辊或简单的压锻冲头可能就足以作为加工工具12，该加工工具相应地基本上仅仅在加工空间AR中执行矢量
Figure BDA0003077309680000062
方向上的按规定定向和受控的前进或变形移动。这可以包括空间上规定的冲角α。然而，为了简化用于滚压的生产技术，原则上还可以将坯件/工件夹持成可自由旋转的，但以其他方式固定地安装在加工空间AR中，其中，旋转驱动的加压辊作为加工工具12作用在工件上，使得旋转驱动的加工工具12将其旋转驱动能量传递至坯件/工件，以用于带动工件旋转。
对于特别高的制动力矩使制动盘1的压紧接合处7的单位面积压力超负荷的情况，为了单独的和额外的安全性，也可以提供形锁合的次级附加措施。借助于在图1的部分附图A、B、C中示出的示例性轮廓细节的局部视图，作为示例，借助于沿着轴向端面围绕周边间断地布置的变形区X以及径向定向的接合轮廓区，提供了在径向方向R上的这种次级和单独的形锁合抑制转动。具有凸轮突出部的实施例B是特别优选的，该凸轮突出部接合在摩擦环部件4的径向向外定向的腔体中。
下面详细描述图2中实施例的不同之处。在此上下文中，紧固部件2在一侧(即左侧)具有轴向向外定向的环形凹槽接收器、即在插入方向上轴向向外定向(参见箭头方向I的插入过程，即与轴向方向Ax相反)，具有用于凸台18的凹槽底部支撑件17，并且具有径向内部环形连接件19和径向外部环形连接件20。相比之下，摩擦环部件4在其插入端上具有较厚的凸台18(以截面示出为矩形截面的示例)，以用于与紧固部件2联接。凸台18径向向内地设置有V形腔体13，该V形腔体在与随后的变形区X(过程步骤II)相对应的计划协调下可以间断地以均匀的节距设置，或者例如作为环形的周向布置凹槽。与此腔体13相对，紧固部件2具有径向向外定向的移位的变形区X，使得在方法步骤II中，来自材料储器14的材料通过形锁合流入/被迫进入/被压入到形成的底切的腔体或凹槽13中。如图2中的虚线所指示，紧固部件2的坯件上的变形区X例如可以形成为环形的外围环形连接件19。应当注意，径向内部环形连接件19可以被配置成在轴向方向Ax上具有比径向向外分配的环形连接件20相对更大的轴向凸台重叠。
通过与前述描述的基本相关性以及特征的广泛相关性，为了合理化，下面将基本上仅详细描述图3至图6中的变体的决定性技术差异。所有变体都基于在时间上后续的变形接合过程II，该过程在通过压配合连接件7创建了临时配对I之后从径向向外指向径向向内。在此，紧固部件2原则上从径向向外指向径向向内被加压、滚压或以其他方式变形。所示的变体主要区别在于部件接口的实际结构或其腔体的形式。图3+图3a展示了第三变体的细节，该第三变体通过径向向内定向的变形过程II在圆柱形摩擦环部件4的凸台端处从径向向外到径向向内形成径向向内定向的腔体，其形式为月牙形铣槽10、10’、10”。类似地，图4至图4a展示了类似的变体，但是具有圆柱形盲孔孔口11、11’、11”。图5中的变体具有L形的褶皱的凸台18，其中，在凸台18的径向外周上、优选在其圆周上，布置有腔体13作为外周凹槽13。相应地，紧固部件2的变形区X布置在紧固部件2的外周上并且径向向内定向。图6中的腔体13的变体与图5的不同之处在于腔体的截面形成为矩形。图7原则上基本上对应于图6中的腔体，前提是径向插入深度在所示的两个极限值a、b之间变化。原则上从与图1的比较可以很明显地看出，该变体可以相应地呈现为周边上的波浪形或阶梯状。这个措施实现了安全性增大，或者可以传递更大的制动转矩。
最后，图8展示了组合的变形变体，该组合的变形变体包括在紧固部件2上径向向内定向和径向向外定向的变形区X，其中，为了扩大形锁合的底切，可以在两侧上大体上镜面对称地形成腔体13。
最后，应理解的是，在不脱离根据本发明的部件2、4之间的固定功能与转矩传递功能之间的任务划分/任务分离的原理的情况下，本申请文献中披露的所有特征、实施例和变体可以在许多和任意变体中彼此任意组合。
1 复合制动盘
2 紧固部件
3 轮毂
4 摩擦环部件
5 摩擦面
6 摩擦衬片
7 压配合连接件
8 接合处(轴向定向)
9 接合处(径向定向)
10、10’、10” 铣槽
11、11’、11” 盲孔
12 加工工具
13 腔体
14 材料储器(凹槽)
15 保持凸台
16 止挡件
17 凹槽底部(支撑件)
18 凸台
19 环形连接件
20 环形连接件
FE 凸缘平面
AR 加工空间
Ax 轴向方向
R 径向方向
F 力
Figure BDA0003077309680000091
加工运动，前进
α (冲)角
I、II 过程步骤
a、b 插入深度(极限值)
X 变形区

Claims (14)

1.一种用于机动车辆的罐状的复合制动盘(1)，该复合制动盘将作为轮毂接口的至少一个紧固部件(2)与作为用于至少一个摩擦衬片(6)的摩擦配对件的至少一个摩擦环部件(4)组合、尤其是在组装为多件式的复合制动鼓时，其中，这些部件(2，4)具有能导热的接合面(8)，并且在轴向方向Ax上同轴地且在以不能相对转动的方式接合在一起，使得该紧固部件(2)用作该摩擦环部件(4)的散热器，其中，在这些部件(2，4)之间单独地设置至少一个固定装置，该固定装置通过这些部件(2，4)之间的相互形锁合、借助于至少一个底切的径向定向的接合而在轴向方向Ax上基本上仅仅(标称载荷)承担固定功能，并且其中，单独地设置压配合连接件(7)，以用于在该紧固部件(2)与该摩擦环部件(4)之间传递转矩。
2.如权利要求1所述的用于机动车辆的罐状的复合制动盘(1)，其特征在于，除了该压配合连接件(7)之外，在成对的部件之间还存在形锁合连接件，使得该固定装置具有至少一个整体的变形区X，并且该摩擦环部件(4)具有至少一个集成的腔体(13)，其中，该腔体(13)用于接收从材料存储部(14)挤入变形区X中的材料，和/或反之亦然。
3.如权利要求1和2中的一项或多项所述的用于机动车辆的罐状的复合制动盘(1)，其特征在于，摩擦环部件(4)设置有至少一个腔体(13)，接合处(8，9)设置成与凸缘平面(FE)大致径向地对齐。
4.一种用于罐状的复合制动盘(1)的制造方法，该罐状的复合制动盘由紧固部件(2)和摩擦环部件(4)在以不能相对转动的方式组装在一起，其特征在于，借助于至少一个相互的压配合连接件(7)将这些部件(2，4)在以不能相对转动的方式组装在一起，使得在初级步骤(过程步骤I)中将这些部件(2，4)预安装并且通过力锁合而接合在一起，以及在后续的次级过程步骤II中单独地借助于至少一个在时间上后续的变形接合过程实现成对的部件的单独的形锁合固定，所述固定借助于通过包括变形区X的至少一个变形措施、通过使这些部件(2，4)中的一个和/或多个变形实现。
5.如权利要求4所述的用于罐状的复合制动盘(1)的制造方法，其特征在于，该压配合连接件(7)是通过相对于彼此轴向压入一个或多个部件(2，4)而形成的，以便实现至少轻微形锁合的相互轴向搭接，其中，该后续的变形接合过程II通过在加工空间AR中横向于该轴向方向Ax定向执行的至少一个变形来进行，以便形成单独的形锁合地接合的底切。
6.如权利要求4或5所述的用于罐状的复合制动盘(1)的制造方法，其特征在于，该单独的变形接合过程包括位置受限的至少一个变形区X，该至少一个变形区尤其是间歇式地在周向上以一错移反复出现的和/或环形的连续变形区。
7.如前述权利要求4至6中的一项或多项所述的用于罐状的复合制动盘(1)的制造方法，其特征在于，该变形措施被配置为冷压加工过程。
8.如前述权利要求4至7中的一项或多项所述的用于罐状的复合制动盘(1)的制造方法，其特征在于，该变形接合过程包括加压和/或滚压方法步骤II，在该加压和/或滚压方法步骤中，在加工空间AR中的加工工具(12)在加工运动
Figure FDA0003077309670000021
中以规定的力F朝旋转驱动的工件(制动盘坯件)的方向进给，和/或反之亦然。
9.如前述权利要求4至8中的一项或多项所述的用于罐状的复合制动盘(1)的制造方法，其特征在于，在加工空间AR中平行于该轴向方向Ax，该工件(制动盘坯件)具有给定的居中布置的驱动旋转轴线，以用于旋转移动，加工工具(12)、比如尤其是冲头和/或加压工具和/或滚压刀具(12)被布置成相对于该驱动旋转轴线具有规定的空间角α，能相对于该旋转轴线在空间上按规定定向并且能在该加工空间AR中随意移动，即被安装成以能移动的方式被引导。
10.如前述权利要求4至9中的一项或多项所述的用于罐状的复合制动盘(1)的制造方法，其特征在于，该变形区X的形成包含次级加工步骤II，其中，加工工具(12)、尤其是冲头和/或加压工具和/或滚压刀具在加工空间AR中通过在空间上按规定定向的加工运动
Figure FDA0003077309670000031
和规定的变形力F作用这些部件(2，4)中的一个或多个上。
11.如前述权利要求4至10中的一项或多项所述的用于罐状的复合制动盘(1)的制造方法，其特征在于，为了构造该变形区X，在加工工具(12)静止的情况下相反地设计该变形接合过程，其中，该加工工具(12)在空间上固定地安装在该加工空间AR中，而坯件/工件以能相对于加工工具(12)在加工空间AR中按规定移动以及能固定的方式被支承引导，该坯件/工件协调地执行具有规定的力F的进给运动
Figure FDA0003077309670000032
。
12.如前述权利要求4至11中的一项或多项所述的用于罐状的复合制动盘(1)的制造方法，其特征在于，该制造方法由微处理器电子地控制，其中，以给定的节拍时间和/或节拍频率调节旋转运动和/或加工工具运动。
13.如权利要求12所述的用于罐状的复合制动盘(1)的制造方法，其特征在于，该旋转运动的细节和该加工工具运动的细节彼此相互协调，如尤其是通过给定的节拍时间和/或节拍频率相互同步地调节。
14.根据前述权利要求1至13中的一项或多项所述的罐状的复合制动盘(1)以及对应的制造方法，其特征在于，该复合制动盘(1)具有变形措施，其中变形区X
a)在该复合制动盘(1)上沿该径向方向R从径向向内指向径向向外，或者
b)该变形区X在该复合制动盘(1)上沿径向方向R上从径向向外指向径向向内，或者
c)在该复合制动盘(1)上存在a)与b)组合中的所有特征的概括的特征组合。
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