TW202007581A - 散熱剎車盤及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明涉及一種散熱剎車盤及其製造方法，係以鋁基碳化矽、金屬碳化矽複合材或碳化矽等材料放入一第一模具內，以在該第一模具內部一體熱壓形成一摩擦片，在將該摩擦片預先放入於一第二模具內，在以輕質金屬熔液注入於該第二模具內部形成一肋架，且該肋架的各肋條的外側分別在該第二模具內延伸至該摩擦片的結合孔或／及定位孔而形成一結合柱或／及一定位柱，藉由將該肋架的結合柱或／及定位柱在該第二模具內經壓鑄成型時，該結合柱或／及定位柱穿伸於該摩擦片的結合孔或／及定位孔內，以達肋架與摩擦片一起結合之目的。

Description

散熱剎車盤及其製造方法

本發明係關於一種剎車盤，尤指摩擦片與碟盤的結合技術範疇。

一習知技術，如中華民國國發明專利TWI543905「腳踏車碟式煞車轉子」，如圖8所示，以三明治結構，兩側外表層6為不鏽鋼材質所製成的摩擦面，而中間鋁內層7則設為高導熱性之鋁材，並以數個鉚釘8將二外表層6及中間鋁內層7鉚接結合而成，並於摩擦面外將中央夾層鋁露出，將摩擦面產生之熱，藉由中央鋁內層7傳至裸露的散熱部9之鋁而達散熱之目的。

而另一專利前案，係為中華民國新型專利TWM504053「具散熱結構之碟式刹車盤」，如圖9所示，同樣在兩不鏽鋼外表層6a中間內行夾著數個鋁製散熱片9a，並藉由鋁製散熱片優良的導熱效果與其上之擾流鰭片增加空氣對流，以達到散熱目的。

無論是TWI543905專利與TWM504053專利，兩者的共同問題在於外表層6、6a的摩擦面皆為不鏽鋼材質，其傳熱與散熱效果皆不佳，故由剎車產生之熱並無法立即且迅速傳至散熱鰭片而將熱導出，反而會大量累積在該摩擦面，甚至傳至剎車來令片，加速來令片磨耗與熱二次燒結硬化而損壞，增加了行車風險。

鑑於上述習知剎車盤之問題點，本發明人乃窮極心思創作出一種散熱剎車盤及其製造方法，故本發明之主要目的在於：提供具熱傳散熱效率佳的一種散熱剎車盤及其製造方法；本發明之次要目的在於：提供具輕量化，耐磨與高硬度的一種散熱剎車盤及其製造方法。

本發明為達上述目的，運用如下技術手段：

關於本發明一種散熱剎車盤的製造方法，係包含有：一摩擦片壓製步驟，係以鋁基碳化矽(Al-Sic)、金屬碳化矽複合材(Al-Mg-Zr)或碳化矽(Sic)等材料放入一第一模具內，以在該第一模具內部一體熱壓形成一摩擦片；一模具內預放入摩擦片步驟，係將前述摩擦片預先放入於一第二模具內；及一肋架與摩擦片壓鑄結合步驟，係以輕質金屬熔液注入於該第二模具內部形成一肋架，且該肋架的形狀設為從一中心孔向外延伸數肋條而成，又各肋條的外側分別在該第二模具內延伸至該摩擦片的結合孔或／及定位孔而形成一結合柱或／及一定位柱，且進一步該結合柱的頂端成型有一頭部；藉由上述各步驟，將該肋架的結合柱或／及定位柱在該第二模具內經壓鑄成型時，該結合柱或／及定位柱穿伸於該摩擦片的結合孔或／及定位孔內，以達肋架與摩擦片一起結合之目的。

所述散熱剎車盤的製造方法，其中在該摩擦片壓製步驟中，在該摩擦片的外周圍成型有數個散熱孔。

關於本發明一種散熱剎車盤，係使用前述散熱剎車盤的製造方法所製造出，其中該散熱剎車盤係包含有：一摩擦片，係將鋁基碳化矽(Al-Sic)、金屬碳化矽複合材(Al-Mg-Zr)或碳化矽(Sic)等材料在模具內一體壓製形成片體；及一肋架，係設由一中心孔向外延伸數肋條而成，又各肋條的外側分別延伸一結合柱或／及一定位柱，且該結合柱的頂端設有一頭部，且該結合柱或／及定位柱一體穿伸於該摩擦片的結合孔或／及定位孔。

所述該摩擦片的數個散熱孔係由數個不同長度、不同傾斜的橢圓孔交錯排列。

關於本發明另一種散熱剎車盤的製造方法，係包含有：一肋架製造步驟，係以輕金屬胚料來進行加工，且從一中心孔向外延伸數肋條而成，又各肋條的外側分別設有一第一結合孔及一定位柱；一摩擦片壓製步驟，係以鋁基碳化矽(Al-Sic)、金屬碳化矽複合材(Al-Mg-Zr)或碳化矽(Sic)等材料放入模具內，然後在模具內一體壓製形成一摩擦片，且該摩擦片且具有數個第二結合孔的摩擦片，另該摩擦片的外周圍成型有數個散熱孔；及一肋架、摩擦片之結合步驟，係以數個鉚釘穿伸於各第一結合孔、第二結合孔並鉚合，進而將該肋架、摩擦片予以結合；藉由上述各步驟所製造出的散熱剎車盤，可同時具有輕量化，耐磨、高硬度、散熱佳之性質。

關於本發明另一種散熱剎車盤，係使用前述散熱剎車盤的製造方法所製造出，其中該散熱剎車盤係包含有：一肋架，係設由一中心孔向外延伸數肋條而成，又各肋條的外側分別設有一第一結合孔及一定位柱；一摩擦片，係將鋁基碳化矽(Al-Sic)、金屬碳化矽複合材(Al-Mg-Zr)或碳化矽(Sic)等材料以在模具內一體壓製形成一摩擦片，且該摩擦片具有數個第二結合孔，另該摩擦片的外周圍成型有數個散熱孔；數個鉚釘，係將各鉚釘穿伸於前述的各第一結合孔、第二結合孔並鉚合，進而將該肋架、摩擦片予以結合；藉由上述構件，以達該肋架、摩擦片相互結合之目的，並使該散熱剎車盤具有輕量化，耐磨、高硬度、散熱佳之性質。

上述該摩擦片的數個散熱孔係由數個不同長度、不同傾斜的橢圓孔交錯排列。

所述散熱剎車盤，其中該摩擦片內部設有一鋼片或鋼網。

本發明藉由上述技術手段，可以達成如下功效： 1.本發明係以一體式摩擦片與輕金屬熔液在模具內壓鑄製成的一肋架共同結合，且兩者結合密合度佳，讓本發明散熱剎車盤具有高傳熱與導熱性值，可有效解決傳統習式的剎車盤因長期剎車作用產生之高熱積熱與散熱問題。 2.本發明摩擦片係以片狀鋁基碳化矽(Al-Sic)／金屬碳化矽複合材(Al-Mg-Sic)／碳化矽(Sic)等材質為剎車盤之磨擦區，兼具有輕量化，耐磨與高硬度，以及高傳熱與導熱性值 3.本發明摩擦片內部增設一鋼片或鋼網，可強化剎車盤的整體的剛性強度。

首先，請參閱圖1至圖4所示者，係關於本發明一種散熱剎車盤的製造方法A，以下所述及鋁基碳化矽有兩種生產方式，一種係運用燒結碳化矽後在經在滲浸鋁液後，形成一滲鋁層，另一種是鋁與碳化矽粉末燒結成鋁基碳化矽，其中該散熱剎車盤的製造方法A係包含有：

一摩擦片壓製步驟(a)，如圖1至圖4，係以鋁基碳化矽(Al-Sic)、金屬碳化矽複合材(Al-Mg-Zr)或碳化矽(Sic)等材料放入於一第一模具內，以在該第一模具內部一體熱壓形成一摩擦片2，又該摩擦片2得成型包含有數個散熱孔21、數個第二結合孔22、數個定位孔23等外型特徵。進一步，該第一模具內可預先放入一鋼片或鋼網5，再以粉末冶金法在該第一模具內部一體熱壓形成該摩擦片2，使該摩擦片2內部可設有一鋼片或鋼網5，以增進該摩擦片2的結構強度。特別一提，若該步驟(a)採用滲鋁型的鋁基碳化矽時，必須將該摩擦片2進行一滲浸鋁液程序後而獲得一滲鋁層20。

一模具內預放入摩擦片步驟(b)，如圖1、圖3及圖4所示，係將前述摩擦片2預先放入於一第二模具內4，且該第二模具4係更包含有一公模具41及一母模具42，又該第二模具4內部成型有一第一模穴421及一第二模穴422，其中該第二模穴422係提供置入該摩擦片2。及

一肋架與摩擦片壓鑄結合步驟(c)，係以輕質金屬(例如：鋁或鋁合金)熔液注入於該第二模具4的第一模穴421內部形成一肋架1，且該肋架1的形狀設為從一中心孔11向外延伸數肋條12而成，又各肋條12的外側分別延伸至該摩擦片2的第二結合孔22或／及定位孔23而形成一結合柱13或／及一定位柱14，且進一步該結合柱13的頂端成型有一頭部131。

因此，藉由上述各步驟所製造出的散熱剎車盤B，如圖2及圖4所示，讓該肋架1的結合柱13或／及定位柱14在該第二模具4內部經壓鑄成型時，該結合柱13或／及定位柱14穿伸於該摩擦片2的第二結合孔22或／及定位孔23內，以達肋架1與摩擦片2一起結合之目的，並可同時具有輕量化，耐磨、高硬度、散熱佳之性質。若該摩擦片2含滲鋁層20時，則該滲鋁層20的滲鋁面積須對應該肋架1，在該第二模具4壓鑄後，即該滲鋁層20得位於該肋架1、摩擦片2之間，並使該肋架1、摩擦片2二者作完美結合。

請參閱圖2及圖4所示者，本發明一種散熱剎車盤B，係使用前述散熱剎車盤的製造方法A所製造出，其中該散熱剎車盤B係包含有：

一肋架1，係該肋架1設由一中心孔11向外延伸數肋條12而成，又各肋條12的外側分別延伸一結合柱13或／及一定位柱14，且該結合柱13的頂端設有一頭部131，通常該頭部131設為較大尺寸。特別一提，該肋架1的材質較軟時。及

一摩擦片2，係將鋁基碳化矽(Al-Sic)、金屬碳化矽複合材(Al-Mg-Zr)或碳化矽(Sic)等材料，且在該第一模具內一體壓製而成片體，且該摩擦片2的外周圍成型有數個散熱孔21，且該散熱孔21係由數個不同長度、不同傾斜的橢圓孔交錯排列，如圖2所示者，進一步，該摩擦片2內部可設有一鋼片或鋼網5，以增進該摩擦片2的結構強度。

請參閱圖2及圖4所示，藉由上述構件，讓該肋架1的結合柱13或／及定位柱14在該第二模具4內經壓鑄成型時，該結合柱13或／及定位柱14穿伸於該摩擦片2的第二結合孔22或／及定位孔23內，以達到該肋架1與摩擦片2一起結合之目的，並可同時具有輕量化，耐磨、高硬度、散熱佳性質之散熱剎車盤B。若該摩擦片2含滲鋁層20時，則該滲鋁層20的滲鋁面積須對應該肋架1，即該滲鋁層20得位於該肋架1、摩擦片2之間，如圖4a所示。

請參閱圖5至圖7所示者，係關於本發明另一種散熱剎車盤的製造方法C，係包含有：

一肋架製造步驟(a1)，係以輕金屬胚料(例如：鋁或鋁合金)來進行加工成一肋架1，且該肋架1的形狀係從一中心孔11向外延伸數肋條12而成，又各肋條12的外側分別設有一第一結合孔15及一定位柱14。

一摩擦片壓製步驟(b1)，如圖5及，係以鋁基碳化矽(Al-Sic)、金屬碳化矽複合材(Al-Mg-Zr)或碳化矽(Sic)材料在模具內一體壓製而成一摩擦片2，且該摩擦片2具有數個第二結合孔22、定位孔23的摩擦片2，且該定位孔23俾供該肋架1的定位柱14套入，另該摩擦片2的外周圍成型有數個散熱孔21。進一步，該第一模具內可預先放入一鋼片或鋼網5，再以粉末冶金法在該第一模具內部一體熱壓形成該摩擦片2，使該摩擦片2內部可設有一鋼片或鋼網5，以增進該摩擦片2的結構強度。特別一提，若該步驟(b1)採用滲鋁型的鋁基碳化矽時，必須將該摩擦片2進行一滲浸鋁液程序後而獲得一滲鋁層20。及

一肋架、摩擦片之結合步驟(c1)，係以數個鉚釘3穿伸於該肋架1所設的各第一結合孔15、摩擦片2所設的各第二結合孔22並鉚合，進而將該肋架1、摩擦片2予以結合。

藉由上述各步驟所製造出的散熱剎車盤D，如圖6及圖7所示，讓該肋架1、摩擦片2可以數個鉚釘3鉚接在一起而形成該散熱剎車盤D，並可同時具有輕量化，耐磨、高硬度、散熱佳之散熱剎車盤D。

請參閱圖2及圖4所示者，本發明一種散熱剎車盤D，係使用前述散熱剎車盤的製造方法C所製造出，其中該散熱剎車盤D係包含有：

一肋架1，係該肋架1設由一中心孔11向外延伸數肋條12而成，又各肋條12的外側分別設有一第一結合孔15及一定位柱14。

一摩擦片2，係將鋁基碳化矽(Al-Sic)、金屬碳化矽複合材(Al-Mg-Zr)或碳化矽(Sic)等材料在模具內一體壓製而成一摩擦片2，且該摩擦片2具有數個第二結合孔22、定位孔23，另該摩擦片2的外周圍成型有數個散熱孔21，而該數個散熱孔21係由數個不同長度、不同傾斜的橢圓孔交錯排列。進一步，該摩擦片2內部可設有一鋼片或鋼網5，以增進該摩擦片2的結構強度。及

數個鉚釘3，係將各鉚釘3穿伸於該肋架1的各第一結合孔15、該摩擦盤2的各第二結合孔22並鉚合，進而將該肋架1、摩擦片2予以結合。

藉由上述元件構成本發明散熱剎車盤D，如圖6及圖7，藉由以數個鉚釘3將該肋架1、摩擦片2鉚接在一起而形成該散熱剎車盤D，並可同時具有輕量化，耐磨、高硬度、散熱佳之散熱剎車盤D。若該摩擦片2含滲鋁層20時，則該滲鋁層20的滲鋁面積須對應該肋架1，即該滲鋁層20得位於該肋架1、摩擦片2之間，並使該肋架1、摩擦片2二者作完美結合，如圖7a所示。

因此，本發明輕量化散熱剎車盤B、散熱剎車盤D具有下述特色：

第一，以鋁合金設為剎車盤肋架，或在所設摩擦片內設一鋼片或鋼網形成多層式結構，藉以強化碟盤剛性並因應高制動力適用，使其兼具輕量化與高散熱功能。

第二，以碳化矽複合材；包括片狀鋁基碳化矽(Al-Sic)、金屬碳化矽複合材(Al-Mg-Zr)或碳化矽(Sic)等作為磨擦片組成元件，且以環狀設於該散熱剎車盤B、散熱剎車盤D的外緣，且相對於剎車卡鉗夾持緣周面位置上，由於鋁基碳化矽等材質兼具高硬度、高強度、耐磨性、高導熱與散熱等機械特性皆優於現有傳統的剎車盤材質，其機械物性比較如下表1及表2： 【表1】

【表2】

由上表可知，鋁基碳化矽在導熱、輕量化(密度)，以及強度(彈性模數)上皆優於現有不鏽鋼材質。

綜上所述，本發明涉及一種散熱剎車盤及其製造方法，且其各實施例的構成步驟及結構均未曾見於諸書刊或公開使用，誠符合專利申請要件，懇請　鈞局明鑑，早日准予專利，至為感禱；

需陳明者，以上所述乃是本案之具體實施例及所運用之技術原理，若依本案之構想所作之改變，其所產生之功能作用仍未超出說明書及圖式所涵蓋之精神時，均應在本案之範圍內，合予陳明。

A、C‧‧‧散熱剎車盤的製造方法(a)、(b)、(c)、(a1)、(b1)、(c1)‧‧‧步驟B、D‧‧‧散熱剎車盤1‧‧‧肋架11‧‧‧中心孔12‧‧‧肋條13‧‧‧結合柱131‧‧‧頭部14‧‧‧定位柱15‧‧‧第一結合孔2‧‧‧摩擦片20‧‧‧滲鋁層21‧‧‧散熱孔22‧‧‧第二結合孔23‧‧‧定位孔3‧‧‧鉚釘4‧‧‧第二模具41‧‧‧公模具42‧‧‧母模具421‧‧‧第一模穴422‧‧‧第二模穴5‧‧‧鋼片或鋼網[習知]6、6a‧‧‧外表層7‧‧‧鋁內層8‧‧‧鉚釘9‧‧‧散熱部9a‧‧‧散熱片

圖1：係為本發明散熱剎車盤之製造方法流程圖。 圖2：係為本發明散熱剎車盤之平面圖。 圖3：係為本發明肋架、剎車盤在模具內進行粉末冶金燒結結合之示意圖。 圖4：係為本發明散熱剎車盤之組合剖面圖。 圖4a：係為本發明含滲鋁層的散熱剎車盤之組合剖面圖。 圖5：係為本發明另一散熱剎車盤之製造方法流程圖。 圖6：係為本發明鉚接式肋架、剎車盤之分解圖。 圖7：係為本發明鉚接式散熱剎車盤之組合剖面圖。 圖7a：係為本發明鉚接式含滲鋁層散熱剎車盤之組合剖面圖。 圖8：係為習知結構圖。 圖9：係為另一習知結構圖。

B‧‧‧散熱剎車盤

1‧‧‧肋架

11‧‧‧中心孔

13‧‧‧結合柱

131‧‧‧頭部

14‧‧‧定位柱

2‧‧‧摩擦片

21‧‧‧散熱孔

22‧‧‧第二結合孔

23‧‧‧定位孔

4‧‧‧第二模具

41‧‧‧公模具

42‧‧‧母模具

421‧‧‧第一模穴

422‧‧‧第二模穴

423‧‧‧突塊

Claims (8)

1. 一種散熱剎車盤的製造方法，係包含有： 一摩擦片壓製步驟，係以鋁基碳化矽(Al-Sic)、金屬碳化矽複合材(Al-Mg-Zr)或碳化矽(Sic)材料放入一第一模具內，且在該第一模具內部一體熱壓形成一摩擦片； 一模具內預放入摩擦片步驟，係將前述摩擦片預先放入於一第二模具內；及 一肋架與摩擦片壓鑄結合步驟，係以輕質金屬熔液注入於該第二模具內部形成一肋架，且該肋架的形狀設為從一中心孔向外延伸數肋條而成，又各肋條的外側在該第二模具內分別延伸至該摩擦片的結合孔或／及定位孔而形成一結合柱或／及一定位柱，且進一步該結合柱的頂端成型有一頭部； 藉由上述各步驟，將該肋架的結合柱或／及定位柱在該第二模具內經壓鑄成型時，該結合柱或／及定位柱穿伸於該摩擦片的結合孔或／及定位孔內，以達肋架與摩擦片一起結合之目的。
2. 如請求項1所述散熱剎車盤的製造方法，其中在該摩擦片壓製步驟中，在該摩擦片的外周圍成型有數個散熱孔。
3. 一種散熱剎車盤，係使用請求項1或3所述散熱剎車盤的製造方法所製造出，其中該散熱剎車盤係包含有： 一摩擦片，係將鋁基碳化矽(Al-Sic)、金屬碳化矽複合材(Al-Mg-Zr)或碳化矽(Sic)材料以在模具內一體壓製形成片體；及 一肋架，係設由一中心孔向外延伸數肋條而成，又各肋條的外側分別延伸一結合柱或／及一定位柱，且該結合柱的頂端設有一頭部，且該結合柱或／及定位柱一體穿伸於該摩擦片的結合孔或／及定位孔。
4. 如請求項3所述散熱剎車盤，其中該摩擦片的外周圍設有數個散熱孔，且該散熱孔係由數個不同長度、不同傾斜的橢圓孔交錯排列。
5. 如請求項3所述散熱剎車盤，其中該摩擦片內部設有一鋼片或鋼網。
6. 一種散熱剎車盤的製造方法，係包含有： 一肋架製造步驟，係以輕金屬胚料來進行加工，且從一中心孔向外延伸數肋條而成，又各肋條的外側分別設有一第一結合孔及一定位柱； 一摩擦片壓製步驟，係以鋁基碳化矽(Al-Sic)、金屬碳化矽複合材(Al-Mg-Zr)或碳化矽(Sic)材料以在模具內一體熱壓形成一摩擦片，且該摩擦片具有數個第二結合孔的摩擦片，另該摩擦片的外周圍成型有數個散熱孔；及 一肋架、摩擦片之結合步驟，係以數個鉚釘穿伸於各第一結合孔、第二結合孔並鉚合，進而將該肋架、摩擦片予以結合； 藉由上述各步驟所製造出的散熱剎車盤，可同時具有輕量化，耐磨、高硬度、散熱佳之性質。
7. 一種散熱剎車盤，係使用請求項6所述散熱剎車盤的製造方法所製造出，其中該散熱剎車盤係包含有： 一肋架，係設由一中心孔向外延伸數肋條而成，又各肋條的外側分別設有一第一結合孔及一定位柱； 一摩擦片，係將鋁基碳化矽(Al-Sic)、金屬碳化矽複合材(Al-Mg-Zr)或碳化矽(Sic)材料以在模具內一體壓製成型一摩擦片，且該摩擦片具有數個第二結合孔，另該摩擦片的外周圍成型有數個散熱孔；及 數個鉚釘，係將各鉚釘穿伸於前述的各第一結合孔、第二結合孔並鉚合，進而將該肋架、摩擦片予以結合；藉由上述構件，以達該肋架、摩擦片相互結合之目的，並使該散熱剎車盤具有輕量化，耐磨、高硬度、散熱佳之性質。
8. 如請求項7所述散熱剎車盤，其中該摩擦片的數個散熱孔係由數個不同長度、不同傾斜的橢圓孔交錯排列，且該摩擦片內部設有一鋼片或鋼網。

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