專利名稱：制動盤及制造該制動盤的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)獨立權(quán)利要求書1，11和16的前序部分的制動盤，尤其是用于汽車，商用車和/或軌道車輛，根據(jù)權(quán)利要求書18的前序部分，一種作為膨脹元件和/或散熱片的襯塊，用于連接該種制動盤的摩擦環(huán)和/或鼓，以及根據(jù)權(quán)利要求書19的制造該種制動盤的方法。
背景技術(shù)：
由DE102007013512A1已知一種制動盤，其具有徑向內(nèi)支承件和徑向外摩擦盤，該徑向支承件在車軸或車輪上是可支承的，該徑向外摩擦盤通過在徑向方向伸展的連接條與徑向內(nèi)支承件相連。為了將在徑向方向伸展的連接條與所述支承件或摩擦盤連接，至少該
連接條的徑向末端以形狀連接方式由所述支承件或摩擦盤包圍和重鑄。此外所述制動盤具有兩個通過冷卻散熱片相互連接的軸向相反安放的摩擦環(huán)，為形成與摩擦環(huán)相對的連接條，冷卻散熱片可徑向向內(nèi)延長。這種裝置的主要缺點在于，所述徑向相反安放的摩擦環(huán)，冷卻散熱片以及連接條是作為一體的，由相同的材料構(gòu)成，特別是由鑄鐵構(gòu)成。因此結(jié)果是制動盤有相對大的整體重量，這對車輛的燃油消耗有負面影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種制動盤，一種襯塊，用于該種制動盤的膨脹元件和/或散熱片，以及一種制造這種制動盤的方法，以便，在制動盤大致同等高的強度和較少的制造成本情況時，特別是就更少的燃油消耗方面看，減少了制動盤重量。通過根據(jù)獨立權(quán)利要求特征的制動盤，膨脹元件和/或散熱片以及方法實現(xiàn)了該目的。根據(jù)本發(fā)明，所述制動盤，尤其是應用于汽車，商用車輛和/或軌道車輛的制動盤，具有鼓，膨脹元件和摩擦環(huán)。所述摩擦環(huán)由通過散熱片相互連接的成對摩擦帶構(gòu)成。所述膨脹元件徑向設在鼓處，優(yōu)選在鼓的外周，且在其離開鼓的末端處與摩擦環(huán)相連。至少若干散熱片和/或膨脹元件至少部分地由襯塊形成。此外至少一個膨脹元件至少部分地形成散熱片以連接成對摩擦帶。有利的方式是，與通常特別是鑄鐵部件或鍍層鋁部件的成對摩擦帶相比，所述散熱片可全部或至少部分地由輕質(zhì)材料構(gòu)成，以便能夠達到顯著減少重量的目的，這再一次積極影響了燃油消耗。而且按本發(fā)明的該特征對制動盤的減震，振動和冷卻行為均有積極的影響，原因在于不僅是成對摩擦帶之間的散熱片的材料，而其成型，傾斜，以及特定的設定均是可優(yōu)化的，擺脫了澆鑄技術(shù)的制造極限。以往的制動盤有所謂熱點形成的問題，即摩擦條表面上的熱斑，特別是由于摩擦環(huán)徑向不均勻的材料分布造成的后果，這導致制動和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)意外的振動。由膨脹元件至少部分形成的散熱片能夠在考慮摩擦環(huán)理想的徑向熱分布條件下以這樣的方式成型，即摩擦環(huán)的徑向質(zhì)量分布基本是均勻的。在制動過程時由于熱機械負荷引起的成對摩擦帶不均一的變形以及由此產(chǎn)生的制動抖動因此能夠在很大程度上得以排除。
在制動過程時，與鼓相比，所述成對摩擦帶發(fā)熱更加強烈，以致于產(chǎn)生了熱機械張力，原因在于在鼓方向上產(chǎn)生的溫度差，成對摩擦帶中隨半徑變大的上升的熱流密度以及由于鼓和摩擦環(huán)間通常剛性的連接。該張力能夠?qū)е鲁蓪δΣ翈У钠帘我约爸苿颖P中的裂紋。摩擦環(huán)在軸方向上相對于制動蹄的傾斜理解為屏蔽，其顯著地負面影響了制動盤的制動性能。為避免所述的負面效果，特別有利的是，當膨脹元件，特別是由彎曲造成的膨脹元件，長于鼓和摩擦環(huán)之間的最短間距時。因此所述膨脹元件與由熱引起的成對摩擦帶的徑向膨脹相匹配，以便成對摩擦帶和鼓之間的熱機械張力以及由熱機械導致的摩擦環(huán)的不均勻變形顯著減少。在這方面也同樣有利的是，如果膨脹元件為徑向彈性的且與摩擦環(huán)的熱變形相匹配。特別有利的是，如果所述散熱片由多個單個部件組成且至少所述單個部件中的一個部件與所述成對摩擦帶一體鑄造，則就強度，導熱性，冷卻行為以及振動行為方面而言，所述散熱片的性能能夠受到積極地影響。在這方面也同樣有利的是，如果所述散熱片具有至少一個凹痕。尤其是摩擦盤這
些所提及的參數(shù)中的冷卻行為通過該特征可以受到積極地影響。特別有利的是，當所述散熱片和/或膨脹元件至少部分地由襯塊形成。這具有優(yōu)點，尤其是在以澆鑄技術(shù)制造摩擦盤時，即所述襯塊可具有由于材料和形狀造成的特性，這些特性僅僅由以澆鑄技術(shù)制造的散熱片和/或膨脹元件是不可實現(xiàn)的。如果所述襯塊和成對摩擦帶之間的連接是以澆鑄技術(shù)制造的，有利的方面是制動盤的制造成本能夠顯著降低。在這方面也同樣有利的是，當所述襯塊與成對摩擦帶和/或鼓以形狀連接和/或材料連接方式連接。此外，為了能夠在制動過程時承受大的熱機械負荷，形狀連接和/或材料連接方式的連接是有利的。與已有技術(shù)的設置相比，這種形式的連接也是制造更簡單和制造成本更低的。因此為了降低摩擦環(huán)和鼓之間的張力，避免所述連接條和鼓之間的材料連接是絕對有必要的。采用澆鑄技術(shù)是非常困難避免這種材料連接，且伴隨的是高的制造成本。為提高強度，同樣有利的是，當所述襯塊具有至少兩個與成對摩擦帶相連的連接表面，其中所述連接面具有至少部分地鋼印(Verpraegung)和/或在所述連接面設有齒，以便確保牢固的材料連接方式和/或形狀連接方式的連接。在連接面區(qū)域的突出和凹陷稱為鋼印，在壓力下襯塊的連接表面變形時產(chǎn)生這些鋼印。在一種特別優(yōu)選的實施形式中所述齒具有鋸齒，通過此形式，材料連接方式和/或形狀連接方式的連接強度得以改善。取決于所期望的連接類型，所述襯塊的齒和/或鋼印在以澆鑄技術(shù)與成對摩擦帶連接時可全部或部分熔化掉?？蛇x擇的是，也可基本保留所述齒和/或鋼印。所述齒和鋼印在很大程度上擴大了成對摩擦帶的連接面。特別有利的是，當所述襯塊，其可以至少部分地作為散熱片或作為具有散熱片的膨脹元件，特別是在成對摩擦帶區(qū)域，設計為與制動盤的旋轉(zhuǎn)軸有關(guān)的軸向彈性，其中所述襯塊在其橫截面具有，尤其是彎曲，扭轉(zhuǎn)，異型，曲率，自由幾何形狀，特別是在其橫軸上有漸開線幾何形狀，目的是在制動控制時其寬度調(diào)節(jié)均勻。因此確保了成對摩擦帶平坦的摩擦表面，于是在很大程度上排除了制動抖動?？蛇x擇的是所述襯塊在縱向方向和/或橫向方向可以具有自由幾何形狀，其是專門為滿足所期望的物理性質(zhì)相配的。除了制動盤強度提高和減震改進外，制動盤其它需優(yōu)化的主要物理性質(zhì)在于，在隨外直徑變大熱流密度增加方面，通過襯塊和/或在成對摩擦帶內(nèi)的導熱是以這樣的方式相適應的，即尤其是在成對摩擦帶區(qū)域，熱分布基本上盡可能均勻，沒有明顯的熱分布不均勻。為了保持制動盤的熱負荷盡可能低，特別有利的是，當襯塊具有冷卻開口，特別是在成對摩擦帶區(qū)域。這可以優(yōu)選為正方形的，橢圓形的，圓形的，梯形的和/或平行四邊形。然而任何自由幾何形狀和/或其他已知的幾何形狀也是可考慮的。此外，在這方面有利的是，當冷卻開口為軸彈性的，尤其是具有橢圓形和/或平行四邊形輪廓。冷卻開口的形式影響襯塊的軸彈性。例如由于平行四邊形的冷卻開口，軸彈性得以提高，相對的是正方形的冷卻開口降低軸彈性。所以有可能的是，以這種方式影響摩擦環(huán)的軸彈性，即在從高速制動時也確保了成對摩擦帶基本平坦的摩擦帶表面。還有利的是，當在襯塊軸向方向的冷卻開口是沖壓成的孔，異型的開口，凹痕和/或鋼印。為了進一步減少制動盤質(zhì)量，特別有利的是，當鼓在其外周具有材料自由空間。該材料自由空間是以這種方式形成的，即鼓和襯塊間的材料連接和/或形狀連接方式的連接的強度不會受到負面影響?？蛇x擇地或另外同樣有利的是，當鼓在它的內(nèi)周具有材料自由
空間。除了節(jié)省材料外這還有其他的優(yōu)點，即制動盤不是一定從前方被安裝在為它所設的輪轂上。此外也可從后方進行得以實現(xiàn)。因此有凹痕的鼓先從前方通過同樣具有相應凹痕的輪轂呈螺紋相配并且以這樣的方式轉(zhuǎn)動，即輪轂和鼓的擰緊區(qū)域是重疊對齊的。隨后鼓與輪轂擰緊，特別是從后方。因此有利的是，避免了輪轂和輪輞之間的鼓繃緊。結(jié)果便是在擰緊不同輪螺母情況時，鼓繃緊和斷裂在很大程度上被排除了。也有利的是，當鼓和襯塊是由相同的材料和/或，優(yōu)選以深壓技術(shù)，一體制造的，原因在于通過此方式，制動盤的制造成本顯著降低。在這方面也同樣有利的是，當鼓和摩擦環(huán)是以澆鑄技術(shù)由相同的材料制造，因此在工藝步驟中可以采用構(gòu)成鼓和摩擦環(huán)的澆鑄材料以形狀連接和/或材料連接方式成型襯塊，使制動盤的制造成本大大地降低。可選擇的有利的是，當摩擦環(huán)，鼓和/或襯塊由不同的材料制造，因此取決于相應部件的不同要求，能夠選擇最佳的材料。在這方面特別有利的是，當摩擦環(huán)尤其是以澆鑄技術(shù)由鑄鐵或鑄鋼制造，鼓尤其是由鋁，鑄鐵或鑄鋼制造，以及襯塊尤其是以深沖技術(shù)由鋼板，不銹鋼板和/或高強度，較高強度和/或最高強度的鋼鐵材料制造。由此得到了相對輕的且同時牢固的制動盤，其具有非常好的振動和減震行為。也有利的是，當襯塊具有彎曲，特別是在膨脹元件區(qū)域時，以便其能夠與熱引起的摩擦環(huán)徑向膨脹相匹配。此外產(chǎn)生彎曲是為了通過結(jié)構(gòu)上確定的和相應的設計區(qū)域達到柔韌性，目的是為了盡可能緩解澆鑄部位不需要的支承反應，力，力矩，運動，振動等等。根據(jù)本發(fā)明，所述制動盤具有成對摩擦帶和鼓，其是通過膨脹元件相互連接的，其中成對摩擦帶包括通過散熱片相互連接的第一摩擦帶和第二摩擦帶。所述第一摩擦帶和/或第二摩擦帶的橫切面在制動盤的圓周方向變化，特別是在它的寬度方面，目的是，就減少制動盤質(zhì)量方面而言，可實現(xiàn)質(zhì)量及同時最大強度的優(yōu)化。此外還能由此優(yōu)化制動盤的減震性能。特別有利的是，當所述第一摩擦帶和/或第二摩擦帶在其朝向到散熱片和/或離開散熱片的面具有凹痕和/或突起，目的是獲得在制動盤圓周方向變化的成對摩擦帶橫切面寬度。于是在暴露于高負荷的區(qū)域，強度得到提高，以及在負荷較小的區(qū)域，重量被減少。
也有利的是，當至少若干散熱片作為襯塊且突起至少部分地設置在具有這些襯塊的連接區(qū)域和/或凹痕至少部分地設置在兩個相鄰散熱片之間的區(qū)域，原因在于這構(gòu)成了最佳的負荷匹配和/或減震匹配。特別有利的是，當?shù)谝荒Σ翈Ш?或第二摩擦帶的橫切面在制動盤的徑向方向變化。在這方面特別好的是，當橫切面在鼓方向基本上更新，以便隨相關(guān)的張力實現(xiàn)基本上最佳的熱分布。對于同樣的目的，也同樣有利的是，當?shù)谝荒Σ翈Ш?或第二摩擦帶在橫切面主要至少部分地為楔形和/或具有自由幾何形狀。也同樣有利的是，當至少一個膨脹元件的走向在控制技術(shù)上作為機械上的I級滯后元件(Tl元件)遍及于彈性長度上徑向彈性地起作用，該走向不是沿最短徑向路徑的，其
具有展開一致的結(jié)構(gòu)以及因此所帶來的減震性，然而直走向的以及伴隨的徑向支承具有由此產(chǎn)生更大剛性的特征。徑向特征的可調(diào)性以有利的方式實現(xiàn)，即膨脹元件的準線走向，長和/或面結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起作為特有的機械滯后元件(Tl元件)。也有利的是，當成對摩擦帶具有第一摩擦帶和第二摩擦帶，其中至少一個摩擦帶的橫切面寬度在徑向方向變化，特別是在鼓方向以這樣的方式減少，即隨半徑變大增加的熱流密度以一種方式得到補償，該方式即獲得在摩擦環(huán)中基本上均勻的熱分布。有利的是，因此在摩擦環(huán)處的張力能夠在很大程度上被減少。在這方面特別有利的是，當?shù)谝缓?或第二摩擦帶的橫切面主要為楔形和/或自由幾何形狀。特別有利的是，當制動盤具有旋轉(zhuǎn)軸，為了襯塊從其朝向鼓的末端到其朝向摩擦環(huán)末端，特別是以螺旋式和/或漸開線式，和/或自由幾何形狀，依次基本上以從0°直到45°至135°角度范圍伸展，其中襯塊朝向摩擦環(huán)的末端特別地指向一個旋轉(zhuǎn)方向，該方向由所設輪的向前運動產(chǎn)生。因此形成了徑向上摩擦環(huán)內(nèi)非常均勻的質(zhì)量分布，其再次對摩擦環(huán)中的熱分布起積極作用，使由于熱點形成造成的制動抖動進一步得到排除。為了能夠保證制動盤足夠高的強度，特別是對于商用車輛，有利的是，當鼓和/或襯塊由兩個或多個相互重疊設置的鋼板組成。為減少重量，特別有利的是，當鼓由鼓環(huán)和內(nèi)鼓組成，該鼓環(huán)和內(nèi)鼓是以力連接和/或形狀連接方式相互壓制的。有利的是，鼓環(huán)和成對摩擦帶可以在成型步驟期間，特別是由鑄鐵，與襯塊一同澆鑄，在此情況下為減少內(nèi)鼓重量，尤其是由輕質(zhì)的鋁壓鑄或鋁板完成的內(nèi)鼓，在隨后的制造步驟中，以力連接和/或形狀連接被壓入到鼓環(huán)中?？蛇x擇的是，鼓環(huán)可作為支承環(huán)，其連接至少若干作為膨脹元件的襯塊成為一個單元，以便為此所設的澆鑄模具快速和簡單地與這一單元成型。支承環(huán)可與至少若干膨脹元件，特別是由鋼板構(gòu)成的膨脹元件，通過深壓和/或沖壓成為一體。在澆鑄模具成型后，實施例中的支承環(huán)再次被去掉，至少部分地通過襯塊形成的膨脹兀件的向燒鑄的鼓朝的末端與鼓一同以形狀連接和/或材料連接方式燒鑄?？蛇x擇的是，支承環(huán)也可留在澆鑄模具中，全部或最少部分地與內(nèi)鼓和/或鼓以材料連接，形狀連接和/或力連接方式澆鑄。在此實施形式中內(nèi)鼓熱裝或壓裝時，也特別有利的是，當支承環(huán)具有至少一個凹痕，開口，槽，缺口和/或異型，以便獲得介于支承環(huán)和內(nèi)鼓之間軸和/或扭轉(zhuǎn)自由的形狀連接方式的連接。
同樣的，支承環(huán)也能由瞬態(tài)熱材料構(gòu)成，特別是蠟，以便其在澆鑄時隨鼓脫除。根據(jù)本發(fā)明的一種具有摩擦環(huán)和鼓的制動盤中，特別是根據(jù)前述權(quán)利要求書的任一項或多項，摩擦環(huán)和鼓是通過膨脹元件相互連接的，膨脹元件基本上以在0°到30°的角范圍從鼓中伸出，優(yōu)選5°到10°的角度范圍。由此保證了制動盤的高強度。同樣有利的是，如果膨脹元件基本上以10°到50°的角范圍伸入到摩擦環(huán)，優(yōu)選35°到40°的角度范圍，由此制動盤的強度也得以改善。同樣的是，由于膨脹元件從鼓出來的平的伸出角以及膨脹元件到摩擦環(huán)的平的伸入角，制動盤的減震和振動性能受到積極影響。對于具有成對摩擦帶的摩擦環(huán)，特別是由于相對平的伸入角，摩擦環(huán)中會產(chǎn)生徑向上特別均勻的質(zhì)量分布。這減少了熱點形成以及由此導致的制動抖動風險。根據(jù)本發(fā)明的襯塊，其作為膨脹元件和/或散熱片，用于連接成對摩擦帶和/或
鼓，在用于連接成對摩擦帶和/或鼓所設的區(qū)域中具有齒和/或鋼印，該齒和/或鋼印在澆鑄時與成對摩擦帶和/或鼓形成牢固的形狀連接和/或材料連接方式的連接，因此有利的是，連接的意外脫落在很大程度上得以排除。在這方面特別有利的是，如果所述齒和/或鋼印還具有分齒，目的是齒和/或鋼印交換式地相互傾斜，在此情況下不會超出襯塊的總厚度，因此對于澆鑄過程所必要的接合過程中使用核心工具，齒和/或鋼印仍是可插入到根據(jù)最大板厚度切削的結(jié)合縫。在根據(jù)本發(fā)明方法制造制動盤的方法中，膨脹元件以澆鑄技術(shù)與摩擦環(huán)和/或與鼓連接，在連接后至少具有保護元件的摩擦環(huán)和/或鼓，與保護元件一同澆鑄成一塊。有利的是膨脹元件通過保護元件在進一步的加工步驟中防止受損。同樣有利的是，當摩擦環(huán)和/或鼓與加工余量一同澆鑄時，為保持所期望的表面光潔度，摩擦環(huán)和/或鼓的表面的材料可以被除去，同時不會低于預定的制動盤尺寸的容忍限。特別有利的是，當在用于連接成對摩擦帶和/或鼓所設的平面處通過齒和/或鋼印接合的膨脹元件，在成對摩擦帶之間和/或與鼓一同澆鑄，其中借助于齒和/或鋼印獲得了與成對摩擦帶和/或鼓之間基本的形狀連接和/或材料連接的連接。有利的方式是，由此在制動盤單個元件的連接區(qū)域中的強度得到了保證。可替代的是，齒和/或鋼印，然而也可在與成對摩擦帶和/或鼓一同澆鑄時立即和/或隨后融化去掉，于是形成額外的材料連接。為了在澆鑄過程之后改善制動盤的表面光潔度，有利的方式是，后加工采用沖擊材料，特別是彈丸或砂，沖擊制動盤，其中膨脹元件通過保護元件防止受損。同樣有利的是，當為了制動盤的完成加工，保護元件被分離，由此制動盤的性質(zhì)，特別是在重量和冷卻行為方面，不會受到負面影響。當在使用為此所設的核心工具放置襯塊之前，根據(jù)熱狀況進行襯塊預處理，這有好處。特別是通過相應的感應法和/或火焰法實現(xiàn)。由此可保證，在澆鑄時，在與成對摩擦帶和/或鼓的澆注區(qū)，避免了不需要的前期冷卻程序以及與此相關(guān)的各種結(jié)構(gòu)和/或連接障礙及其后果，如激冷和隨后的腐蝕過程。


本發(fā)明進一步的優(yōu)點在下面的實施例中加以說明。所示圖為
圖I為襯塊的透視圖，該襯塊作為具有彎曲和內(nèi)部柔韌性的膨脹元件以及散熱片;圖2為襯塊的透視圖，襯塊作為散熱片以及具有冷卻開口的變化形式圖3和圖4為根據(jù)第一實施例的內(nèi)通風制動盤的透視圖以及縱剖面圖，其中所述襯塊以螺旋形式在鼓方向彎曲；圖5為根據(jù)所述第一實施例的內(nèi)通風制動盤的透視圖，其中所述襯塊僅僅部分形成散熱片，為螺旋形式以及與摩擦環(huán)的外徑相切；圖6和圖7為根據(jù)第二實施例的內(nèi)通風制動盤的透視圖以及縱剖面圖，其中所述襯塊在摩擦環(huán)方向彎曲；圖8為根據(jù)所述第二實施例的內(nèi)通風制動盤的透視圖，其中所述襯塊作為膨脹元件和/或散熱片；圖9為根據(jù)第三實施例的內(nèi)通風制動盤的透視圖，其中所述襯塊構(gòu)成所述鼓，膨脹元件和若干散熱片，其中所述襯塊通過沖壓和/或深壓成為一體式的；圖10為根據(jù)第四實施例的內(nèi)通風制動盤的透視圖，其中內(nèi)鼓以力連接方式被壓入到鼓環(huán)；圖11和圖12為處于制造過程中的制動盤的透視圖以及橫截面，該制動盤具有保護膨脹元件的保護元件；圖13，14和15為通過成對摩擦帶的橫截面，伴有在徑向方向加上的熱流密度以及應力變化和應變變化；圖16,17和18為通過可選擇的成對摩擦帶實施形式的橫截面,伴有在徑向方向加上的熱流密度以及應力變化和應變變化；和圖19，20和21為具有凹痕的制動盤的部分區(qū)域以及通過這些凹痕的不同剖面。
具體實施例方式圖I表示襯塊I的透視圖，該襯塊能夠被澆鑄用于制造具有摩擦環(huán)和鼓的復合制動盤。所述襯塊具有一區(qū)域，在該區(qū)域襯塊作為膨脹元件2。所述膨脹元件2長于為此所設的摩擦盤的鼓和摩擦環(huán)之間的最短間距，因此所述制動盤的徑向彈性基本上得到確保。此外所述膨脹元件2在縱向方向具有曲率以便形成徑向彈性，因此膨脹元件2能夠與為此所設的摩擦環(huán)的熱變形相匹配，所以摩擦環(huán)的屏蔽在很大程度上被排除了。膨脹元件2在所設的用于與鼓固定的末端處具有鉤3，以便能夠形成在膨脹元件和鼓之間牢固的形狀連接方式的連接。此外所述膨脹元件2形成至少部分為此設計的摩擦環(huán)的散熱片4，該摩擦環(huán)優(yōu)選由成對摩擦帶組成，其中在散熱片4的區(qū)域的襯塊I在所設的用于連接成對摩擦帶的連接面5a，5b處具有齒6。在襯塊I和成對摩擦帶優(yōu)選以澆鑄技術(shù)制造的連接處，所述齒6完全或部分地與成對摩擦帶融合，以便形成牢固的形狀連接或材料連接方式的連接。此外所述襯塊I在散熱片4的區(qū)域具有冷卻開口 7，該冷卻開口保證了制動盤的良好通風。所述冷卻開口 7在所列的實施例中為平行四邊形的，目的是在散熱片4區(qū)域的襯塊I在橫向方向的軸彈性得以改善。制動過程中主要的問題即在于，在制動控制時由于摩擦環(huán)內(nèi)由散熱片引起的不同材料分布，成對摩擦帶的表面不均勻變形。后果是意外的制動抖動，該抖動可通過相應成形的冷卻開口 7在很大程度上得到減少，因此散熱片4區(qū)域的襯塊I在橫向方向上與所加的制動力相匹配。但冷卻開口 7也能如圖2或圖3中說明的一樣，為正方形或圓形。因此散熱片4區(qū)域的襯塊I的軸彈性可受到影響?？蛇x擇的是或多余的是襯塊I的散熱片4在縱向方向也可具有彎折或彎曲。圖2表示襯塊1，其作為散熱片4用于與成對摩擦帶相連。因此散熱片4在其朝向成對摩擦帶的連接表面5a，5b處具有齒6，該齒在以澆鑄技術(shù)形成與成對摩擦帶連接時完全或部分融合掉，以便制得牢固的形狀連接或材料連接方式的連接。為防止輪軸承過熱，散熱片4具有輸入冷空氣的彎曲形狀，以便在旋轉(zhuǎn)時，冷空氣沿鼓方向輸送。此外散熱片4經(jīng)冷卻開口 7接合，該冷卻開口在所列的實施例中為正方形，目的是減少襯塊I的軸彈性。圖3和4為具有鼓9和摩擦環(huán)10的內(nèi)通風制動盤的透視圖以及縱剖面圖，其中摩擦環(huán)10由通過散熱片相互連接的成對摩擦帶11a，Ilb組成。根據(jù)圖I的實施例，襯塊I設在鼓9的外周處，其將鼓9與摩擦環(huán)10徑向彈性地連接。因此所述襯塊I具有膨脹元件2，
其在其朝向鼓的末端與鉤3以形狀連接方式連接。在摩擦環(huán)10區(qū)域，襯塊I作為散熱片4，其中該襯塊在其朝向成對摩擦帶的連接表面5a，5b處具有齒6，該齒在以澆鑄技術(shù)制造的與成對摩擦帶連接處完全或部分融合掉。為抵消熱負荷，散熱片4區(qū)域的襯塊I具有呈圓形的冷卻開口 7。此外鼓9在其與襯塊I連接區(qū)域的外周處具有材料自由空間12，使制動盤8的重量得以減少。因此鼓9獲得了類似鋸齒狀的形態(tài)。由圖4可知，襯塊I從其朝向鼓9的末端到離開鼓9的末端以約150°的角度范圍螺旋狀伸展。因此有利的是，在制動盤8區(qū)域形成了非常好的質(zhì)量分布，目的是在很大程度上排除了由于意外的熱點形成所產(chǎn)生的制動抖動。因此這是有必要的，即襯塊I相對摩擦環(huán)10的內(nèi)周以非常平的角度離開，優(yōu)選5°到10°的角度范圍，以及相對摩擦環(huán)10的內(nèi)周以非常尖銳的角度進入，優(yōu)選35°到40°的角度范圍。因此，有利的是，制動盤的減震行為，振動行為以及強度行為還受到了積極影響。圖5表示根據(jù)所述的圖3和圖4的第一實施例具有螺旋狀伸展的襯塊I的內(nèi)通風制動盤的透視圖，所述襯塊在鼓9方向是彎曲的。與圖3和4相比，所述襯塊I然而僅僅部分形成散熱片4a,4b。散熱片4a,4b是多部件的,其中散熱片4a的一部分與成對摩擦帶11a, Ilb—體燒鑄的。散熱片4b的第二部分由襯塊I形成。此外散熱片4a,4b具有凹痕13。由于散熱片4a，4b的凹痕13，特別是制動盤8的重量得以減少，而且制動盤的減震行為，振動行為也由此受到影響。由圖6和圖7得出的內(nèi)通風制動盤8的第二實施例中，襯塊I是以這樣的方式彎曲的，即不是根據(jù)圖3，4，5所述實施例的螺旋狀走向，而是類似漸開線，尤其是按自由幾何形狀，向外彎曲，以便襯塊沿摩擦環(huán)10方向展現(xiàn)。此外散熱片4是一體式形成的，其中該散熱片或是由襯塊I構(gòu)成，或是與成對摩擦帶11a，Ilb —體式澆鑄的。在此實施例中襯塊I也包括將摩擦環(huán)10與鼓9徑向彈性地連接的膨脹元件2。襯塊I和成對摩擦帶11a，Ilb以及鼓9之間的連接是在澆鑄技術(shù)過程時以形狀連接或材料連接方式制造的。如圖7可見，在所列情況中作為襯塊I的膨脹元件2基本上以0°到30°角度范圍，優(yōu)選5°到10°的角度范圍，從鼓9離開。此外膨脹元件2相對平緩地以10°到50°角度范圍，優(yōu)選35°到40°的角度范圍，進入到摩擦環(huán)。由此獲得非常高的制動盤8強度以及非常好的散熱片4的質(zhì)量分布，該散熱片部分地由襯塊I構(gòu)成。圖8中說明了根據(jù)所述第二實施例的內(nèi)通風制動盤，其特征在于，每個散熱片4由襯塊la，Ib形成。在此處，根據(jù)圖I中說明的實施例，襯塊Ia由膨脹元件2和散熱片4組成。根據(jù)圖2中說明的實施例，襯塊Ib只包括散熱片。因此從制動盤8質(zhì)量優(yōu)化角度看，襯塊la，Ib可采用輕質(zhì)材料，特別是不銹鋼板，高強度，較高強度或最高強度的鋼板。圖3至圖8中說明的制動盤8是以澆鑄方法制造。其中先在第一步中通過深壓，沖壓，彎曲和/或壓鋼印以及齒分齒完成襯塊I。然后采用鑄鐵以形狀連接和/或材料連接方式澆鑄襯塊I以形成鼓9以及摩擦環(huán)10?？蛇x擇的是，也可首先只是澆鑄由鑄鐵構(gòu)成的摩擦環(huán)10，然后為減少鼓9的質(zhì)量，用鋁澆鑄?？蛇x擇的也可是，襯塊1，如圖9所示，與鼓，尤其是由不銹鋼構(gòu)成的鼓，一體式完成。因此襯塊I 一體式地包括鼓9，膨脹元件2以及一定數(shù)量的散熱片4。在第二步，具有成對摩擦帶的襯塊I在散熱片4區(qū)域被澆鑄，其中一部分散熱片4與成對摩擦帶11a，Ilb一體式地被澆鑄。另一可選擇的制動盤8的實施例示于圖10，其中此處也類似于圖3，4，5，6，7和8所示的制動盤8的變化形式，以澆鑄技術(shù)將襯塊I與成對摩擦帶11a，Ilb以及鼓9以形狀連接和/或材料連接方式連接。在此情況時，鼓9由鼓環(huán)14和內(nèi)鼓15組成。有利的是，內(nèi)鼓15由更輕質(zhì)的和采用澆鑄技術(shù)，更高費用和繁瑣工藝連接的材料組成，特別是鋁壓鑄件，且在襯塊I和成對摩擦帶11a，Ilb和鼓環(huán)14以澆鑄技術(shù)連接之后，內(nèi)鼓15被以力連接和/或形狀連接方式壓到鼓環(huán)14。由于內(nèi)鼓15相對輕，制動盤8的重量顯著減少。在未說明的可選擇的實施形式中，鼓環(huán)14可作為支承環(huán)14’，其基本上一體式接收了所設的具有膨脹區(qū)域的襯塊I。在支承環(huán)14’和成對摩擦帶11a，Ilb被澆鑄后，尤其都是由同樣材料構(gòu)成的，則有此可能性，即隨后內(nèi)鼓15由其他材料構(gòu)成，優(yōu)選由鋁構(gòu)成以減少質(zhì)量，與支承環(huán)14’ 一同被澆鑄。此外支承環(huán)14’和內(nèi)鼓15之間的連接成功，可通過形狀連接和/或力連接，即通過接合過程，比如壓裝或熱裝和/或與至少一個未說明的扭轉(zhuǎn)支承的形狀連接方式的元件一同連接，。圖11和圖12表示處于制造過程中的制動盤的透視圖以及橫截圖，其中襯塊I與成對摩擦帶11a，Ilb和鼓9 一同被澆鑄。在此情況中，成對摩擦帶11a，Ilb設有加工余量17a，17b，在下游加工步驟中考慮到理想的表面光潔度，該加工余量將被去除。這是借助于沖擊材料完成的，特別是彈丸或砂，被高速沖擊到制動盤8上。在后加工步驟時，襯塊I的膨脹元件2不會受損,制動盤8具有保護元件16a, 16b,其中摩擦環(huán)和/或鼓與保護元件16a,16b在上游澆鑄過程中被澆鑄成一塊。在之后保護元件16才被分離以完成加工制動盤8。此外從圖12可知，襯塊I的齒6 (見圖I)能夠在連接表面5a，5b處至少部分地被熔化，因此可能存在一個與成對摩擦帶11a, Ilb至少部分地材料連接方式的連接。圖13，14和15為通過成對摩擦帶11a，Ilb的橫截面，具有在徑向方向繪制的熱流密度以及應力變化和應變變化。在此處，成對摩擦帶11a，Ilb的橫截面走向在徑向方向是以這樣的方式匹配的，即該走向隨徑向增加的熱流密度借助于其通過半徑可見的有用的以自由幾何形狀設計的橫切面，最佳地抵制了熱引起的張力。此外，圖16，17和18顯示了可選擇的成對摩擦帶的實施方式，具有在徑向方向繪制的熱流密度以及應力變化和應變變化。在此情況下，摩擦帶11a，Ilb的內(nèi)面具有自由幾何形狀。涉及到所述橫截面的實用的提高傳熱的摩擦帶11a，Ilb內(nèi)輪廓的結(jié)構(gòu)尤其對應為不直的，至少第三或更高級不直的拋物線，該拋物線在轉(zhuǎn)折點前通過表面和因此加強對流的凹陷和/或突起被重疊，其中鋸齒狀的輪廓過渡通過適合澆鑄的設計得以避免。所述內(nèi)部為自由形式平面設計的輪廓在必要的區(qū)域，特別是朝向摩擦環(huán)面的外面，隨熱流密度增加通過分別與之相關(guān)的材料厚度，確保了足夠的垂直于軸的抗彎曲的阻力矩，使摩擦環(huán)11a，Ilb在軸向的傾斜基本上得以排除以及由此制動片單方面的負荷和隨之過多地磨損基本上得以排除。成對摩擦帶11a，Ilb之間有冷卻通道18，該冷卻通道通過隨徑向熱流密度增加而負荷的成對摩擦帶11a，Ilb為散熱的氣流在流體技術(shù)上以這樣的方式優(yōu)化設計的，即成對摩擦帶11a，Ilb通過空氣湍流和優(yōu)化傳熱得以緩解負荷。此外制動盤的冷卻通道18沒有任何緊固件，因此確保了冷卻通道最佳的穿流。圖19，20和21為具有凹痕19的制動盤的部分區(qū)域的各個剖面視圖。在此可看到，特別是由于凹痕19引起的第一摩擦帶Ila和/或第二摩擦帶Ilb在制動盤8圓周方向的橫切面變化了，特別是在其寬度方面，因此就制動盤重量減少方面看，重量和同時最大強度的優(yōu)化是可實現(xiàn)的。此外制動盤的減震性能也由此被優(yōu)化了。此外，本發(fā)明不僅局限于所示的實施例。而且所描述的單個特征的整體結(jié)合，如在權(quán)利要求，說明以及附圖中所表示或描述的，以及在技術(shù)上可能的或有意義的相應組合均是本發(fā)明的主題。
權(quán)利要求
1.制動盤⑶，特別地用于汽車，商用車和/或軌道車輛，具有摩擦環(huán)(10)，鼓(9)和膨脹元件(2)，該摩擦環(huán)由通過散熱片(4)相互連接的成對摩擦帶(11a，Ilb)組成，所述膨脹元件徑向設于鼓處，優(yōu)選設于鼓(9)的外周處，且在其離開鼓(9)的末端處與所述摩擦環(huán)(10)相連，其特征在于，至少若干所述散熱片(4)和/或所述膨脹元件(2)至少部分地由襯塊(I)形成且至少一個膨脹元件(2)至少部分地形成一個散熱片(4)以連接成對摩擦帶(11a,lib)。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求中所述的制動盤，其特征在于，所述膨脹元件(2)為徑向彈性的，其中所述膨脹元件(2)長于介于鼓(9)和摩擦環(huán)(10)之間的最短間距，以便該膨脹元件與摩擦環(huán)(10)的熱變形相匹配。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項或多項所述的制動盤，其特征在于，所述介于襯塊(I)和成對摩擦帶(11a，Ilb)之間的連接是以澆鑄技術(shù)制造的。
4.按前述權(quán)利要求中任一項或多項所述的制動盤，其特征在于，所述襯塊(I)與成對摩擦帶(11a，Ilb)和/或鼓(9)是以形狀連接方式和/或材料連接方式連接的。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項或多項所述的制動盤，其特征在于，所述襯塊(I)具有至少兩個連接面(5a, 5b)用來與成對摩擦帶(11a, Ilb)連接,其中所述連接面(5a, 5b)具有至少部分地鋼印和/或在所述連接面(5a，5b)處設有齒￠)，其中所述齒(6)尤其具有分齒。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項或多項所述的制動盤，其特征在于，至少若干所述襯塊(I)在成對摩擦帶(11a，Ilb)區(qū)域為軸彈性的，其中所述襯塊(I)在其橫切面尤其具有彎曲，彎折和/或自由幾何形狀。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項或多項所述的制動盤，其特征在于，所述襯塊(I)具有冷卻開口(7)，尤其在成對摩擦帶(11a，Ilb)區(qū)域。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項或多項所述的制動盤，其特征在于，所述冷卻開口(7)為軸彈性的，尤其具有基本上橢圓形和/或平行四邊形的輪廓。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項或多項所述的制動盤，其特征在于，所述鼓(9)在其外和/或內(nèi)周處具有材料自由空間(12)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項或多項所述的制動盤，其特征在于，所述襯塊(I)具有彎曲。
11.制動盤(8)，特別是根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項或多項，具有成對摩擦帶(11a，lib)和鼓(9)，該成對摩擦帶和鼓通過膨脹元件(2)相互連接，其中所述成對摩擦帶(11a，lib)包括一個第一摩擦帶(Ila)和一個第二摩擦帶(11b)，該摩擦帶通過散熱片(4)相互連接，其特征在于，所述第一摩擦帶(Ila)和/或第二摩擦帶(Ilb)的橫切面在制動盤(8)的圓周方向上變化，特別是在它的寬度方面。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中所述的制動盤，其特征在于，所述第一摩擦帶(Ila)和/或第二摩擦帶(Ilb)在其朝向所述散熱片⑷和/或離開所述散熱片⑷的面具有凹陷(19)和/或突出，以便所述成對摩擦帶(11a，Ilb)的橫切面在制動盤(8)的圓周方向上變化。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中11至12的任一項或多項所述的制動盤，其特征在于，至少若干所述散熱片(4)作為襯塊(I)以及所述突出至少部分地設在與所述襯塊(I)相連的連接區(qū)域和/或所述凹陷(19)至少部分地設在兩個相鄰散熱片(4)之間的區(qū)域。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中11至13的任一項或多項所述的制動盤，其特征在于，所述第一摩擦帶(Ila)和/或第二摩擦帶(Ilb)的橫切面在制動盤(8)的徑向方向上變化，其中所述橫切面尤其沿鼓(9)方向基本上更新。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中11至14的任一項或多項所述的制動盤，其特征在于，所述第一摩擦帶(Ila)和/或第二摩擦帶(Ilb)在橫切面上基本上至少部分地為楔形和/或具有自由形狀。
16.制動盤(8)，特別是根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項或多項，具有摩擦環(huán)(10)和鼓(9)，其通過膨脹元件(2)相互連接，其特征在于，所述膨脹元件(2)從所述鼓(9)基本上以0° -30°的角度范圍，優(yōu)選以5° -10°的角度范圍，伸出。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的制動盤，其特征在于，所述膨脹元件(2)基本上以10° -50°的角度范圍，優(yōu)選以35° -40°的角度范圍，伸入到所述摩擦環(huán)(10)。
18.襯塊(I)，特別是根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項或多項，用于連接成對摩擦帶(11a，lib)和/或鼓(9)，該襯塊作為膨脹元件(2)和/或散熱片(4)，其特征在于，所述襯塊(I)在為連接所述成對摩擦帶(11a，Ilb)和/或鼓(9)所設的區(qū)域具有齒(6)和/或鋼印，該齒和/或鋼印在澆鑄時與所述成對摩擦帶(11a，Ilb)和/或鼓(9)形成牢固的形狀連接方式和/或材料連接方式的連接。
19.制造制動盤(8)，特別是根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項或多項所述的制動盤的方法，其中膨脹元件(2)以澆鑄技術(shù)與摩擦環(huán)(10)和/或與鼓(9)連接，其特征在于，所述摩擦環(huán)(10)和/或鼓(9)在所述連接后具有至少一個保護元件(16)，其中所述摩擦環(huán)(10)和/或鼓(9)與所述保護元件(16)被澆鑄成一件。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述膨脹元件(2)在為連接成對摩擦帶(11a，Ilb)和/或所述鼓(9)所設的連接區(qū)域處通過齒(6)和/或鋼印被接合且在所述成對摩擦帶(11a，Ilb)之間和/或與所述鼓(9) 一同被澆鑄，以便形成與所述成對摩擦帶(11a，lib)和/或所述鼓(9)基本上形狀連接方式和/或材料連接方式的連接。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中19至20的任一項或多項的方法，其特征在于，所述制動盤(8)用沖擊材料沖擊，尤其是用彈丸或砂，為了用于后加工，其中所述膨脹元件(2)由所述保護元件(16)保護防止受損且為了摩擦盤(8)的成品加工所述保護元件(16)被旋掉。
全文摘要
一種制動盤(8)，具有由通過散熱片(4)相互連接的成對摩擦帶(11a，11b)組成的摩擦環(huán)(10)，鼓(9)和膨脹元件(2)，所述膨脹元件徑向設于鼓處，優(yōu)選設于鼓的外周處，且在其離開鼓(9)的末端處與摩擦環(huán)相連。至少一個膨脹元件(2)至少部分地形成散熱片(4)用于連接所述的成對摩擦帶(11a，11b)。一種制造這樣的制動盤(8)的方法，其中采用澆鑄技術(shù)將膨脹元件(2)與摩擦環(huán)(10)和/或鼓(9)相連。所述摩擦環(huán)(10)和/或鼓(9)在連接后具有至少一個保護元件，其中所述摩擦環(huán)(10)和/或鼓(9)與所述保護元件被澆鑄成一件。
文檔編號F16D65/12GK102803777SQ201080027259
公開日2012年11月28日 申請日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月19日
發(fā)明者霍爾格·萊特韋森 申請人:薄板鑄造科技股份有限公司