CN204755672U - 一种镶嵌式复合结构碳陶制动盘 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种镶嵌式复合结构碳陶制动盘，包括金属支撑体及多个碳陶摩擦块，所述金属支撑体包括两个相对的圆环面，两个相对的圆环面上还设置有多个凹腔，所述凹腔的数量与碳陶摩擦块的数量相同，所述凹腔的形状与碳陶摩擦块的形状相同，所述碳陶摩擦块镶嵌在凹腔内，一个凹腔对应放置一个碳陶摩擦块，镶嵌在凹腔内的碳陶摩擦块与金属支撑体可拆卸连接。本实用新型的制动盘上的碳陶摩擦块可拆卸，可更换，可免除盘面磨损须整体更换的高额成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种碳陶制动盘，适用于车辆制动系统。
背景技术
制动系统是车辆上最重要的安全单元之一，目前不同汽车采用不同的制动系统，例如有盘式制动器、鼓式制动器。盘式制动器是目前汽车应用最为广泛的制动器，具有构造相对简单、维修方便、制动效果稳定、系统反应快速等一系列优点。盘式制动器多数由铸铁类材料及各种钢制和少数碳碳及碳陶瓷类材料组成。
铸铁类及各种钢制制动盘制备工艺成熟简易，生产周期较短，成本较低，但重量较重，其密度为7.5g/cm3。在使用过程中用户反映耐磨性差，磨损较快，散热效果不好，反复踩刹车后将导致刹车力矩因为受热而明显损失。
碳碳制动盘重量较轻，摩擦系数高且稳定，耐磨性、磨合性和导热性优良；但其制备工艺复杂，生产周期过长，成本过高，目前仅在赛车级高级跑车上使用。
在专利CN10355369A“一种碳陶复合材料制动盘及制备方法”中，碳陶瓷制动盘尽管其重量较轻，密度约为2.0g/cm3。摩擦系数高且稳定，耐磨性、磨合性和导热性优良，污染生态环境极少，使用负荷高等一系列优异性能，尤其环境适应性强，在雨水、油、酸碱和结冰等恶劣气候条件下摩擦性能衰减少等显著优点，但是碳陶瓷制动盘制备工艺复杂，生产周期较长，成本高，制造及推广应用受到限制。
在实用新型CN203962793U“一种高速列车制动盘”中，碳陶摩擦块通过铆接方式与钢骨架连接，可拆卸性差，不宜更换，维护难度较大。
发明内容
为了克服背景技术中所提到的现有技术的缺陷，本实用新型提供一种镶嵌式复合结构碳陶制动盘。
本实用新型的技术解决方案如下：
一种镶嵌式复合结构碳陶制动盘，包括金属支撑体及多个碳陶摩擦块，所述金属支撑体包括两个相对的圆环面，其特殊之处在于：
两个相对的圆环面上还设置有多个凹腔，所述凹腔的数量与碳陶摩擦块的数量相同，所述凹腔的形状与碳陶摩擦块的形状相同，所述碳陶摩擦块镶嵌在凹腔内，一个凹腔对应放置一个碳陶摩擦块，镶嵌在凹腔内的碳陶摩擦块与金属支撑体可拆卸连接。
以上为本实用新型的基本方案，基于该基本方案，本实用新型还做出以下优化限定。
上述碳陶摩擦块与凹腔胶接或通过螺钉连接。
上述碳陶摩擦块与凹腔胶接后再通过螺钉连接。
上述单个圆环面上的碳陶摩擦块的数量为奇数，两个相对的圆环面上碳陶摩擦块错开。
上述多个凹腔以金属支撑体的圆环面的中心为中心圆周设置，相邻两个凹腔之间具有间隙。
上述述碳陶摩擦块的厚度为h，10mm≥h≥5mm。
上述述凹腔的深度比碳陶摩擦块的厚度小2～3mm。
上述单个圆环面上的碳陶摩擦块的数量大于等于1小于20。
上述碳陶摩擦块的密度为1.85～2.20g/cm3。
本实用新型与现有技术相比，有益效果是：
1、本实用新型的制动盘上的碳陶摩擦块可拆卸，可更换，免除盘面磨损须整体更换的高额成本。
2、本实用新型制动盘上的碳陶摩擦块数量为奇数，并且两摩擦面摩擦块位置相对错开排布，避免共振。
3、本实用新型的制动盘由于采用了碳陶摩擦块，因此具有碳陶摩擦材料湿态/盐雾下动静摩擦系数基本不衰减，反复踩刹车后刹车力矩因为受热而衰减较小等优点。
4、本实用新型的制动盘的摩擦面积通过摩擦块的数量及形状可设计，可满足不同类型车辆；
5、本实用新型的的制动盘还具有生产周期短、成本低、制备过程简单，可以作为工业制动大批量开发和应用的优点。
6、本实用新型凹槽与碳陶摩擦块采用胶结结构，胶结结构一方面可以起到缓冲层作用，另一方面防止碳陶摩擦块松动脱落，还可以起到防止连接螺钉松动的作用。
7、本实用新型相邻两个凹腔之间具有间隙，可起到通风槽的作用，便于散热及排屑。
8、本实用新型中凹腔深度比碳陶摩擦块的厚度低2～3mm，在使用过程中，可以避免支撑体的损坏。
附图说明
图1为碳陶摩擦块的示意图；
图2为本实用新型的主视剖视图；
图3为本实用新型的右视图；
图4为本实用新型的左视图；
其中附图标记为：1-碳陶摩擦块、11-螺钉孔、2-金属支撑体、21-圆环面、22-凹腔、23-螺钉、3-金属支撑体法兰。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选方式进行说明。
本实用新型提供一种镶嵌式复合结构碳陶制动盘，该复合结构碳陶制动盘由碳陶摩擦块1与金属材料支撑体2组成。碳陶摩擦块1与金属材料支撑体2通过合适的连接方式连接，得到复合结构碳陶制动盘。其中，碳陶摩擦块的数量为奇数块且小于20大于等于1，厚度尺寸为h(10≥h≥5)mm。金属材料支撑体2由能够满足制动盘力学性能的合适金属材料组成。金属材料制动盘的两个相对的圆环面上设置有与碳陶摩擦块1形状及数量匹配的凹腔，且凹腔以圆轴阵列均布排列，每两个凹腔间距以及凹腔外形面距盘外圆距离可根据碳陶摩擦块1的数量及形状设计，考虑碳陶摩擦块磨损率小，凹腔深度比碳陶摩擦块1的厚度低2～3mm，碳陶摩擦块的形状可选用图1的形状。
碳陶摩擦块的厚度选择一是考虑到碳陶摩擦块成本相对较高，尽量让碳陶摩擦块的厚度小一些；二是考虑到碳陶摩擦块与凹腔胶接后再通过螺钉连接，连接螺钉的上端面与碳陶摩擦块上端面要有1～3mm的磨损量。
本实用新型的加工步骤具体如下：
步骤1)碳陶材料摩擦块体1的制备：
将密度在1.85～2.20g/cm3碳陶复合材料，按照设计结构采用常规机械加工方法，加工成合适形状及厚度的摩擦块体。
步骤2)金属材料支撑体2凹腔基体加工：
采用常规机械加工方法，将金属材料支撑体2按照设计结构，加工成与碳陶摩擦块1中形状及数量匹配的凹腔。
步骤3金属材料支撑体2凹腔与碳陶材料摩擦块体1的复合：
将步骤1中的碳陶摩擦块体1配于步骤2中金属材料支撑体2凹腔内，并均匀涂抹无机硅酸盐系列的高温胶，高温胶可选用研泰化学科技有限公司生产的TXG-6019无机硅酸盐系列，耐800℃以上的高温结构胶，之后利用平板压力机以压力3MPa，保压时间5分钟数，将金属材料支撑体2凹腔与碳陶材料摩擦块体1压合，再利用高强金属螺钉进行紧固连接。最后将装配好的制动盘摩擦镶块所在面进行平整加工，碳陶材料摩擦块体高出紧固连接铸铁制动盘高强金属螺钉面1～2mm的摩擦磨损高度，得到如图2-4所示成品。
实施例：碳陶摩擦块与金属材料铸铁制动盘(镶嵌组成。铸铁制动盘作为基体，碳陶材料块体作为摩擦体，将9块合适形状碳陶摩擦体配于铸铁制动盘基体的对应凹腔内，再用螺钉紧固连接，得到复合结构碳陶制动盘。
Claims (10)
1.一种镶嵌式复合结构碳陶制动盘，包括金属支撑体及多个碳陶摩擦块，所述金属支撑体包括两个相对的圆环面，其特征在于：
两个相对的圆环面上还设置有多个凹腔，所述凹腔的数量与碳陶摩擦块的数量相同，所述凹腔的形状与碳陶摩擦块的形状相同，所述碳陶摩擦块镶嵌在凹腔内，一个凹腔对应放置一个碳陶摩擦块，镶嵌在凹腔内的碳陶摩擦块与金属支撑体可拆卸连接。
2.根据权利要求1所述的一种镶嵌式复合结构碳陶制动盘，其特征在于：所述碳陶摩擦块与凹腔胶接或通过螺钉连接。
3.根据权利要求2所述的一种镶嵌式复合结构碳陶制动盘，其特征在于：所述碳陶摩擦块与凹腔胶接后再通过螺钉连接。
4.根据权利要求1至3之一所述的镶嵌式复合结构碳陶制动盘，其特征在于：单个圆环面上的碳陶摩擦块的数量为奇数，两个相对的圆环面上碳陶摩擦块错开。
5.根据权利要求1至3之一所述的一种镶嵌式复合结构碳陶制动盘，其特征在于：所述多个凹腔以金属支撑体的圆环面的中心为中心圆周设置，相邻两个凹腔之间具有间隙。
6.根据权利要求5所述的镶嵌式复合结构碳陶制动盘，其特征在于：单个圆环面上的碳陶摩擦块的数量为奇数，两个相对的圆环面上碳陶摩擦块错开。
7.根据权利要求6所述的镶嵌式复合结构碳陶制动盘，其特征在于：所述碳陶摩擦块的厚度为h，10mm≥h≥5mm。
8.根据权利要求7所述的镶嵌式复合结构碳陶制动盘，其特征在于：所述凹腔的深度比碳陶摩擦块的厚度小2～3mm。
9.根据权利要求8所述的镶嵌式复合结构碳陶制动盘，其特征在于：单个圆环面上的碳陶摩擦块的数量大于等于1小于20。
10.根据权利要求1所述的镶嵌式复合结构碳陶制动盘，其特征在于：碳陶摩擦块的密度为1.85～2.20g/cm3。
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2015
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