CN113692501B - 盘式制动器和用于制造盘式制动器的方法 - Google Patents

盘式制动器和用于制造盘式制动器的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的盘式制动器，其具有内部通风的制动盘(1)，该制动盘至少包括摩擦环(2)和与摩擦环通过径向定向的连接装置、尤其是夹紧套筒或盲铆钉连接的制动盘固定鼓(3)，所述摩擦环在两个摩擦环半部(2'、2")的每一个上分别具有一个外摩擦面(4'、4")，所述外摩擦面通过位于它们之间的肋部(5)连接，所述肋部在摩擦环半部之间形成冷却通道(6)，所述制动盘固定鼓在其周环(10)上具有在径向方向上延伸的凸缘(9)，该凸缘以外径上的外周面与摩擦环内径上的内周面形成配合并且具有径向定向的第一孔(16)，所述连接装置这样插入该第一孔中，使得连接装置进一步延伸到摩擦环中的同样径向定向的第二孔(17)中、即延伸到摩擦环中，所述制动盘固定鼓与一个唯一的摩擦环半部形成配合并且该唯一的摩擦环半部在制造用于部分容纳连接装置的第二孔(17)的部位处向内朝向冷却通道或肋部具有材料凸起。

Description

盘式制动器和用于制造盘式制动器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的复合制动盘。复合制动盘是机动车制动系统的与车轮同轴安装的组成部件，其具有摩擦环和制动盘固定鼓。制动盘固定鼓在此用于将制动盘固定在轮毂上，而摩擦环在制动过程中与制动系统的制动衬片发生摩擦接触。由此，机动车的动能以摩擦热的形式耗散，车辆被制动。
背景技术
这种制动盘可制造成多件式的，其中，最大应力集中在摩擦环的材料上。因此，摩擦环通常制成铸件，尤其是GG-15或GG-25。为了从摩擦环散发制动过程中产生的热量，这种摩擦环通常设计为内部通风的摩擦环形式，即它们设有空气流过的通道或孔，以改善从摩擦环的散热。
摩擦环与制动盘固定鼓分开制造并且随后以适合的方式与之连接的这种制动盘的优点在于：一方面摩擦环和另一方面制动盘固定鼓可根据各自的要求用最有利的材料来制造。由此，例如一方面可实现重量减轻，并且另一方面可实现摩擦环和制动盘固定鼓之间的有利分离。
DE3902657A1描述了一种用于轨道车辆的制动盘，其特征在于，制动盘的盘毂被压在轮对轴上，轮对轴在其部分外面上支承通风的摩擦环。该摩擦环通过在其内环周上居中分布设置的径向夹紧套筒固定在盘毂的轴向外凸缘上并且夹紧套筒通过横向销固定以防径向偏移。
制动盘的这种设计的缺点在于：夹紧套筒连同贯穿其的横向销设置在冷却通道中并且比没有夹紧套筒的冷却通道允许的通风少得多，这导致摩擦环的不均匀冷却。此外，盘毂和摩擦环基于其制动加热而产生的径向膨胀恰恰也发生在夹紧套筒区域中，这会导致其与盘毂和摩擦环之间的相对运动，甚至可能出现磨损。
发明内容
因此，本发明的任务在于，在用于机动车盘式制动器的制动盘中，通过摩擦环和制动盘固定鼓的适合的连接和设计来这样设置连接装置，使得连接装置的空间要求对制动盘的均匀冷却的影响尽可能小。在制动盘固定鼓和摩擦环之间应提供这样的连接，该连接在通过制动加热时进一步改善制动盘，尤其是在减少内部应力累积方面。尤其是在连接装置和其在摩擦环与制动盘固定鼓中的插入孔的面之间应尽可能没有相对运动。此外，制动盘应可简单且低成本地安装。
根据本发明，所述任务借助本发明的盘式制动器和本发明的用于制造盘式制动器的方法的方法步骤来解决。
根据本发明提出一种用于机动车的盘式制动器，其具有内部通风的制动盘，该制动盘至少包括摩擦环和与摩擦环通过径向定向的连接装置、尤其是夹紧套筒、具有通孔的配合销或盲铆钉而连接的制动盘固定鼓，所述摩擦环在两个摩擦环半部的每一个上分别具有一个外摩擦面，所述外摩擦面通过位于它们之间的肋部连接，所述肋部在摩擦环半部之间形成冷却通道，所述制动盘固定鼓在其周环上具有在径向方向上延伸的凸缘，该凸缘以外径上的外周面与摩擦环内径上的内周面形成配合并且具有径向定向的第一孔，所述连接装置这样插入该第一孔中，使得连接装置进一步延伸到摩擦环中的同样径向定向的第二孔中、即延伸到摩擦环中，其特征在于，所述制动盘固定鼓与一个唯一的摩擦环半部形成配合并且该唯一的摩擦环半部在制造用于部分容纳连接装置的第二孔的部位处向内朝向冷却通道或肋部具有材料凸起。
制动盘固定鼓和摩擦环仅在一个唯一的摩擦环半部上连接的优点在于各个冷却通道的冷却可更加均匀，因为受连接装置放置影响的冷却通道并不仅仅通过其中空的中心进行通风，而是可附加地保持一部分冷却通道横截面自由，以供空气流过。在这种固定中，连接装置可这样设置在侧面，使得冷却通道横截面的至少一半可保持开放，以供流过，并且因此冷却通道既通过相应连接装置又通过冷却通道入口被供应来自摩擦环内径的冷却空气。为此有利的是，所述唯一与制动盘固定鼓形成配合的摩擦环半部在制造用于连接装置的第二孔的部位处向内朝向冷却通道或肋部具有材料凸起。材料凸起的设计使得在材料凸起的横截面中存在恒定的壁厚，这些壁厚通过半径过渡到彼此之中，有利地在通过制动加热时以及在随后冷却时由于摩擦盘和制动盘固定鼓的壁在用于放置连接装置的材料凸起区域中的恒定横截面而引起有利的应力分布。
为此也有利的是，用于连接装置的第二孔在其径向外端部上具有用于向冷却通道中通风的出口通道。出口通道的内径应优选至少具有安装的连接装置的内径。该出口通道可在制造时与第一和第二孔在同一工作步骤中钻出，例如使用阶梯钻头。作为其替代方案，也可使用渐进式工具(Folgeverbundwerkzeug)来制造第一孔和第二孔以及出口通道。在这两种制造方法中，摩擦环和制动盘固定鼓仅彼此对中一次，然后有利地、尤其是对于每个连接装置在一个工作步骤中或通过一个渐进式工具制造用于连接装置的所有孔、即第一和第二孔以及出口通道的孔。
作为制动盘固定鼓和摩擦环、更确切地说唯一的摩擦环半部之间的中空连接装置优选设置夹紧套筒或盲铆钉或具有轴向定向的通孔的配合销。
本发明的优选实施方式的特征在于，所述与制动盘固定鼓形成配合的、唯一的摩擦环半部沿制动盘的轴向方向看是位于制动盘固定鼓的固定鼓底方向上的摩擦环半部。如果制动盘固定鼓与摩擦环半部之间的配合是过盈配合或过渡配合(根据ISO 286)，并且具有配合的摩擦环半部的内径小于没有配合的摩擦环半部的内径，则可以以简单的方式完成制动盘固定鼓的凸缘上和具有最小内径的、沿制动盘的轴向方向看位于制动盘固定鼓的固定鼓底方向上的摩擦环半部上的相对应配合面的制造，以及在使用压配合的情况下将制动盘固定鼓沿制动盘的轴向方向以固定鼓底在前方从摩擦环的具有没有配合(因为其较大的内径)的摩擦环半部的一侧压入摩擦环半部中。当沿制动盘的轴向方向看向具有配合的摩擦环半部的内侧、在摩擦环和制动盘固定鼓之间达到形状相同时，可特别简单地完成将制动盘固定鼓压入摩擦环中。
本发明的其它有利实施方式的特征在于，所述制动盘固定鼓由钢或非金属材料或优选由轻金属制成。后一种材料与通过深拉、挤压、弯曲或铸造的低成本制造工艺相结合可实现特别大的重量减轻。正是这些制造工艺确保了在制动盘固定鼓中(与它所要求的材料和制动盘的结构相关联)即使制动盘基于制动时的摩擦热而显著升温，即使产生材料体积膨胀且制动盘固定鼓和摩擦环的热膨胀系数不同，它们的配合连接仍得以保持并且主要是制动盘固定鼓以其弹性补偿径向膨胀。因此，在连接装置区域中有利地不发生相对运动，这防止在这些连接装置上以及在第一和第二孔的内环周上产生磨耗。
在振动技术方面，如果制动盘环周上的连接装置以及因此材料凸起的数量相应于质数或偶数，则也是有利的。
一种用于制造制动盘的特别优选的方法的特征在于下述方法步骤：
-在制动盘固定鼓凸缘的外径上并且在沿制动盘轴向方向看更靠近制动盘固定鼓的固定鼓底的摩擦环半部的内径上制造相对应的配合面；
-将制动盘固定鼓沿制动盘轴向方向尤其是以固定鼓底在前方从摩擦环的具有没有配合的摩擦环半部的一侧压入摩擦环半部中；
-当沿制动盘的轴向方向看向具有配合的摩擦环半部的内侧、在具有配合的摩擦环半部的内侧和制动盘固定鼓凸缘之间达到形状相同时，完成将制动盘固定鼓压入摩擦环半部中；
-至少分别在一个工序中对于包括第一和第二孔的每个孔对钻出第一和第二孔以及钻出出口通道；
-向包括第一和第二孔的每个孔对中分别插入一个连接装置。
有利的是，在成型制动盘固定鼓并且随后与摩擦环连接时，由成型残留在制动盘固定鼓面的润滑剂、如深冲油随后也被用作过渡或过盈配合连接的润滑剂。
对于连接装置而言，尤其是在使用夹紧套筒时，如果在其插入每个孔对中后在那里将其填缝，则非常有利于防止其偏移。但也可在径向内端部上将卡环或弹簧环插入第一孔中以固定连接装置的位置。作为其替代方案，还可用一个唯一的夹紧环将所有连接装置固定在其位置中，该夹紧环在第一孔孔圆的高度上放置在制动盘固定鼓周环的内环周中。
连接装置可在环周方向上具有用于更好地传递力的结构、如槽纹或沟纹轮廓，这除了通过连接装置在制动盘环周方向上的形锁合以及通过过渡或过盈配合在制动盘环周方向上的摩擦锁合之外在连接装置的轴向方向上在摩擦环和制动盘固定鼓之间形成形锁合。
附图说明
在附图中示意性示出制动盘及其制造方法的本发明的一种优选实施例。所描述的所有特征对于本发明都是必不可少的。附图如下：
图1示出根据本发明的具有作为连接装置的夹紧套筒的制动盘的径向局部横剖视图；和
图2示出根据图1的制动盘的局部图作为在径向方向上摩擦环的配合面的、即摩擦环和制动盘固定鼓之间的分界面处的用于两个未示出夹紧套筒的两个并列的、径向定向的第二孔的区域的局部放大视图。
具体实施方式
附图中部分示出的用于机动车盘式制动器的制动盘1包括制动盘固定鼓3和摩擦环2并且设置用于安装在未示出的轮毂上，以便与之一起旋转。一体式内部冷却或通风的且由灰铸铁制成的摩擦环2包括两个摩擦环半部2'、2"，它们分别具有一个外摩擦面4'、4"和位于各摩擦环半部2'、2"之间的、在它们内侧将它们相互连接的、形成穿过摩擦环2的冷却空气导向装置冷却通道6的肋部5。在轴向方向上看在制动盘1旋转轴线D方向上更靠近制动盘固定鼓3的环形摩擦环半部2'比另一个在轴向方向上更远离制动盘固定鼓3的摩擦环半部2"在径向方向R上(相对于旋转轴线D)看以所谓的固定突出部7进一步朝向旋转轴线D方向延伸特定量。
摩擦环半部2'的固定突出部7的内周面7'与制动盘固定鼓3的外周面9'形成配合并且两者、即摩擦环半部2'和制动盘固定鼓3附加地通过径向定向的、开槽的夹紧套筒8彼此连接，该夹紧套筒插入周环10上的凸缘9中的径向定向的第一孔16中并且从那里进一步延伸到摩擦环半部2'中的同样径向定向的、同轴的第二孔17中，即延伸到该摩擦环半部中。在此，与制动盘固定鼓3形成配合的摩擦环半部2'在制动盘的轴向方向上看更靠近制动盘固定鼓3的固定鼓底11方向，并且在制动盘环周上用于连接摩擦盘2'和制动盘固定鼓3的夹紧套筒8的数量相应于质数或偶数。
摩擦环半部2'在其冷却通道侧被加厚以放置夹紧套筒8，其方式是：它在制造用于夹紧套筒8的第二孔17的部位处朝向内部(根据夹紧套筒8的位置)朝向冷却通道6或朝向肋部5具有材料凸起18。在此这样设计材料凸起18，使得在材料凸起的横截面中存在恒定的壁厚(图2，箭头12)，它们通过半径13、14过渡到彼此之中。由此，被第一和第二孔16、17削弱的制动盘固定鼓3和摩擦盘半部2'的横截面通过壁凹部21保持恒定以实现更好的应力分布。摩擦环半部2'在其摩擦面4'和用于夹紧套筒8的孔17的孔壁17'之间的壁横截面12也与摩擦环半部2'在其摩擦面4'和用于放置夹紧套筒8的材料凸起18的壁凹部21之间的壁横截面相同。
用于夹紧套筒8的第二孔17在其径向外端部上具有通入冷却通道6的冷却空气出口通道15。由此，空气流过夹紧套筒8。尤其是有利于冷却的是，冷却空气出口通道15的内径至少相应于安装的夹紧套筒8的内径，使得在两个摩擦环半部2'、2”之间，空气既在夹紧套筒8的区域内不受限制地流过这些夹紧套筒，又并行于此通过肋部5之间的冷却通道6的仍开放的区域6'从制动盘1内部经过冷却通道6流向外部。
制动盘固定鼓3由轻金属或钢或非金属材料制成，也就是说，用于制动盘固定鼓3的材料优选为较高强度、高强度的轻金属(包括镁)或高强度的薄壁钢板或铝和其它非铁金属或非金属材料。因此，制动盘固定鼓例如可通过铸造工艺、锻造工艺或通过挤压或尤其是通过深拉来制造。当使用根据本发明的、由轻质材料制成的制动盘固定鼓3时，除了铝制车轮外，还可使用钢制车轮。
制动盘通过以下连续的方法步骤制造：
-在制动盘固定鼓3凸缘9的外周面9'上并且在沿制动盘1的轴向方向看更靠近制动盘固定鼓3固定鼓底11的摩擦环半部2'的固定突出部7的内周面7'上制造过盈或过渡配合的相对应的配合面；
-根据选择的配合，将制动盘固定鼓3沿制动盘1的轴向方向以固定鼓底11在前方从摩擦环2的具有没有配合的摩擦环半部2"的一侧压入摩擦环半部2'中，没有配合的摩擦环半部2"的内径大于在固定突出部7上与制动盘固定鼓3具有配合的摩擦环半部2'的内径；
-当沿制动盘1的轴向方向在制动盘固定鼓3的压入方向上看在具有配合的摩擦环半部2'的内侧和制动盘固定鼓凸缘9之间达到形状相同时，完成将制动盘固定鼓3压入摩擦环半部2'中；
-至少分别在一个工序中对于包括第一和第二孔16、17的每个孔对钻出第一和第二孔16、17以及钻出出口通道15；
-向包括第一和第二孔16、17的孔对中插入并填缝作为连接装置的夹紧套筒8。
由此，由轻金属制成的、尤其是深拉的制动盘固定鼓3有利地稍微预张紧地被压入摩擦环半部2'中。然后将制动盘固定鼓3和摩擦环半部2'一起钻孔并与连接装置、优选夹紧套筒8连接，接着通过填缝来固定防止脱落。如果使用盲铆钉代替夹紧套筒8作为连接装置，则省略填缝方法步骤。

Claims (19)

1.用于机动车的盘式制动器，所述盘式制动器具有内部通风的制动盘(1)，该制动盘至少包括摩擦环(2)和与摩擦环(2)通过径向定向的连接装置连接的制动盘固定鼓(3)，所述摩擦环在两个摩擦环半部的每一个上分别具有一个外摩擦面(4'、4")，所述外摩擦面通过位于它们之间的肋部(5)连接，所述肋部在各摩擦环半部之间形成冷却通道(6)，所述制动盘固定鼓在其周环(10)上具有在径向方向上延伸的凸缘(9)，该凸缘以外径上的外周面(9')与摩擦环(2)内径上的内周面形成配合并且具有径向定向的第一孔(16)，所述连接装置这样插入该第一孔中，使得连接装置进一步延伸到摩擦环(2)中的同样径向定向的第二孔(17)中、即延伸到摩擦环中，其特征在于，所述制动盘固定鼓(3)与一个唯一的摩擦环半部(2')形成所述配合，并且该唯一的摩擦环半部在制造用于连接装置的第二孔(17)的部位处向内朝向冷却通道(6)或肋部(5)具有材料凸起(18)。
2.根据权利要求1所述的盘式制动器，其特征在于，与制动盘固定鼓(3)形成所述配合的、所述唯一的摩擦环半部(2')沿制动盘(3)的轴向方向看是两个摩擦环半部中的更靠近制动盘固定鼓(3)的固定鼓底(11)的摩擦环半部。
3.根据权利要求1或2所述的盘式制动器，其特征在于，在所述制动盘固定鼓(3)和所述唯一的摩擦环半部(2')之间的连接装置是盲铆钉。
4.根据权利要求1或2所述的盘式制动器，其特征在于，在所述制动盘固定鼓(3)和所述唯一的摩擦环半部(2')之间的连接装置是夹紧套筒(8)。
5.根据权利要求1或2所述的盘式制动器，其特征在于，在所述制动盘固定鼓(3)和所述唯一的摩擦环半部(2')之间的连接装置是配合销，所述配合销沿其轴向方向具有中心通孔。
6.根据权利要求1或2所述的盘式制动器，其特征在于，所述连接装置在环周方向上具有用于更好地传递力的表面结构。
7.根据权利要求1或2所述的盘式制动器，其特征在于，在所述制动盘固定鼓(3)和所述唯一的摩擦环半部(2')之间的配合是过盈配合。
8.根据权利要求1或2所述的盘式制动器，其特征在于，在所述制动盘固定鼓(3)和所述唯一的摩擦环半部(2')之间的配合是过渡配合。
9.根据权利要求1或2所述的盘式制动器，其特征在于，所述制动盘固定鼓(3)由轻金属或钢或非金属材料制成。
10.根据权利要求1或2所述的盘式制动器，其特征在于，这样设计所述材料凸起(18)，使得在材料凸起的横截面中存在恒定的壁厚，所述壁厚通过半径(13、14)过渡到彼此之中。
11.根据权利要求1或2所述的盘式制动器，其特征在于，用于连接装置的第二孔(17)在其径向外端部上具有通入冷却通道(6)中的冷却空气出口通道(15)。
12.根据权利要求11所述的盘式制动器，其特征在于，所述冷却空气出口通道的内径至少相应于连接装置的自由的内径。
13.根据权利要求1或2所述的盘式制动器，其特征在于，与制动盘固定鼓(3)配合的所述唯一的摩擦环半部(2')的内径小于没有配合的摩擦环半部(2")的内径。
14.根据权利要求1或2所述的盘式制动器，其特征在于，所述制动盘的环周上的连接装置的数量相应于质数或偶数。
15.根据权利要求6所述的盘式制动器，其特征在于，所述表面结构是槽纹或沟纹轮廓。
16.用于制造根据权利要求1至15中任一项所述的盘式制动器的方法，其特征至少在于下述方法步骤：
-在制动盘固定鼓(3)的凸缘(9)的外径上并且在沿制动盘(1)的轴向方向看更靠近制动盘固定鼓(3)的固定鼓底(11)的所述唯一的摩擦环半部(2')的内径上制造相对应的配合面；
-将制动盘固定鼓沿制动盘(1)的轴向方向从摩擦环(2)的具有没有配合的摩擦环半部(2")的一侧压入所述唯一的摩擦环半部(2')中；
-当沿制动盘(1)的轴向方向看向具有配合的所述唯一的摩擦环半部(2')的内侧、在具有配合的所述唯一的摩擦环半部(2')的内侧和制动盘固定鼓的凸缘(9)之间达到形状相同时，完成将制动盘固定鼓(3)压入所述唯一的摩擦环半部(2')中；
-至少分别在一个工序中对于包括第一孔(16)和第二孔(17)的每个孔对钻出第一孔(16)和第二孔(17)；
-向包括第一孔(16)和第二孔(17)的每个孔对中分别插入一个连接装置。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述连接装置是夹紧套筒(8)，该夹紧套筒在其被插入每个孔对后在那里被填缝。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述压入以固定鼓底(11)在前方进行。
19.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，也钻出冷却空气出口通道(15)。
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