CN108431445B - 用于车辆的制动盘 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于盘式制动器的制动盘(1)，其包括制动盘固定毂(3)和至少一个与该制动盘固定毂通过铆钉(5)连接的摩擦环(2)，所述制动盘固定毂(3)的周面(3a)设有壁厚减小的区段(7)和/或穿透口，所述壁厚减小的区段和/或穿透口是位于制动盘固定毂周面(3a)的外圆周上的轴向指向的材料缺口(7)，所述材料缺口用于至少部分地安置轴向指向的铆钉(5)，其中，所述摩擦环(2)和制动盘固定毂(3)仅通过铆钉(5)彼此对中并且摩擦环(2)具有至少一个从摩擦面向内指向的固定突出部(9)，该固定突出部与制动盘固定毂周面(3a)的凸缘(3b)通过铆钉(5)连接，方式为，使摩擦环(2)的朝向制动盘固定毂(3)指向的侧面具有用于容纳制动盘固定毂(3)凸缘(3b)的轴向指向的凹部(27)，该凹部设计为，使得在制动盘固定毂(3)和摩擦环(2)之间存在径向间隙(25)。

Description

用于车辆的制动盘
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的复合制动盘。制动盘是机动车制动***的与车轮同轴安装的组成部件，其包括摩擦环和制动盘固定毂。制动盘固定毂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***的制动衬片进行摩擦接触。由此机动车的动能以摩擦热的形式减小，车辆被制动。
背景技术
这种制动盘可制造成一件式或多件式的，在此最大应力作用于摩擦环材料。因此摩擦环通常构造为铸件、尤其是以GG-15或GG-25。为了从摩擦环导走在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的形式，也就是说，摩擦环设有通道或孔，这些通道或孔被空气穿流，以便改善摩擦环的散热。
这种制动盘(在它们中一个或多个(通常连续的)摩擦环与制动盘固定毂分开制造并且此后以适合的方式与制动盘固定毂连接)的优点在于，一方面所述一个或多个摩擦环并且另一方面制动盘固定毂可由最佳地满足相应要求的材料制成。由此例如一方面可实现重量减轻，并且另一方面因此可实现摩擦环和制动盘固定毂之间有利的解耦。
DE10032972A1描述了一种这样的复合制动盘，在该复合制动盘中基本上如常见那样成形的制动盘固定毂具有相对于盘式制动器旋转轴线呈圆柱形的周面，在该周面中设有穿透口或至少壁厚减小的区段。因此，该制动盘固定毂具有一定弹性，这有利于基本上无阻碍的摩擦环热膨胀，即不可避免的摩擦环热膨胀因此不会受到制动盘固定毂的明显阻碍，从而不产生应力并且防止了不希望的摩擦环变形。在该文献中提出一种高强度钢材或类似材料作为用于制动盘固定毂的材料。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种制动盘，在该制动盘中通过以适合的方式连接摩擦环和制动盘固定毂可减少用于将制动盘连接在轮毂上所需的空间需求。此外，应提供制动盘固定毂与摩擦环之间的如下的连接，该连接在由于制动而加热时在制动盘内引起尽可能小的应力并且此外还可传递非常大的制动力。
所述任务根据本发明的技术特征来解决。
根据本发明提出一种用于盘式制动器的制动盘，其包括制动盘固定毂和至少一个与该制动盘固定毂通过铆钉连接的摩擦环，所述制动盘固定毂的周面设有壁厚减小的区段和/或穿透口，所述壁厚减小的区段和/或穿透口是位于制动盘固定毂周面的外圆周上的轴向指向的材料缺口，所述材料缺口用于至少部分地安置轴向指向的铆钉，其特征在于，所述摩擦环和制动盘固定毂仅通过铆钉彼此对中并且摩擦环具有至少一个从摩擦面向内指向的固定突出部，该固定突出部与制动盘固定毂周面的凸缘通过铆钉连接，方式为，使摩擦环的朝向制动盘固定毂指向的侧面具有用于容纳制动盘固定毂凸缘的轴向指向的凹部，该凹部设计为，使得在制动盘固定毂和摩擦环之间存在径向间隙，其中，所述凹部的内径大于凸缘的外径，并且所述制动盘固定毂凸缘中的用于容纳铆钉的、与固定突出部中的用于容纳铆钉的孔相对应的孔在其远离摩擦环指向的端部上具有用于至少部分地容纳铆钉的铆钉头的平面凹部。
当凹部的内径大于凸缘的外径，从而摩擦片相对于制动盘固定毂仅通过铆钉对中时，产生以下优点：在制动盘固定毂尽可能最好地可加工地支承在摩擦片上时，可在两个部件之间提供对中的铆钉连接，该铆钉连接一方面能够实现传递高的制动力并且另一方面在从摩擦片向制动盘固定毂的传热方面实现了最佳的隔绝效果并且同时确保大的变形自由度。此外有利的是，该凹部完全容纳制动盘固定毂的凸缘，和/或制动盘固定毂凸缘中的用于容纳铆钉的、与固定突出部中的用于容纳铆钉的孔相对应的孔在其远离摩擦片指向的端部上具有用于部分和完全容纳铆钉的铆钉头的平面凹部。由此，铆钉头和制动盘固定毂凸缘构成大致平坦的表面并且因此可减少污物附着以及制动衬片磨损。
有利的是，摩擦片表面向内、即直至制动盘固定毂周面的延伸部构造成大致平面的，这加大了污物附着到和水侵入到制动盘固定毂和摩擦片的连接部中的难度。
制动盘固定毂和摩擦环彼此之间仅通过铆钉的对中还具有以下优点：在加热和材料的不同膨胀系数下，由于两个部件彼此之间没有其它固定，因此不会出现应力。为了能够确保铆钉的最佳承载曲线图，尤其是在相关横截面中，铆钉应借助几何约束(Vorhalt)特殊成形，以补偿在根据现有技术的标准铆钉中产生的力传递损失，因为标准铆钉在其变形时形成具有较差承载曲线图的渐缩的桶形形状。实验已表明，在安装铆钉时直接在铆钉头处的超前的拱腹、例如铆钉杆局部区域上的锥体防止了在根据现有技术的铆接过程中产生的桶形形状并且优化了铆钉头附近的铆钉的承载曲线图。因此有利的是，每个铆钉在其变形之前从铆钉头开始至少在其铆钉杆于制动盘固定毂区域中的局部区域上具有锥体，该锥体的直径朝向铆钉墩头减小。
此外有利的是，可这样设计制动盘，使得其摩擦环具有至少一个从摩擦面向内指向的固定突出部，该固定突出部与制动盘固定毂周面的凸缘通过铆钉连接。通过固定突出部可提供用于制动盘固定毂凸缘的支承面，该支承面以及凸缘可在接合过程之前例如通过切削被设置有对于接合副有利的表面特性。制动盘固定毂凸缘和摩擦环的支承面可在热传递方面这样优化，使得在摩擦片加热时在接合对中通过热传递产生尽可能小的应力。
出于该原因，制动盘的一种有利实施方式在摩擦环的凹部和制动盘固定毂凸缘的支承面上在摩擦环的内径上具有凹口，在各凹口之间分别安置一个铆钉。在一种优选实施方式中，所述凹口沿径向方向看具有最大深度，最大深度由各铆钉的互相连接的纵轴线的节圆限定。因此该最大深度延伸到铆钉中心、当然沿圆周方向与铆钉中心错开。
本发明的其它有利实施方式规定，使用内部通风的制动盘，其包括两个彼此相邻设置的摩擦片，各摩擦片通过径向延伸的按规则设置的接片彼此连接，所述接片从各摩擦片的外周边缘延伸至内周边缘并且各摩擦片这样通过所述接片连接，使得各摩擦片之间的中间空间形成可被冷却空气穿流的同样大的冷却通道，所述冷却通道被另外的较短接片这样分开，使得在更靠近摩擦片内周边缘的径向区域中分别在所述接片之间居中设置一个较短接片并且所述较短接片沿径向方向向内突出超过所述接片并且延伸至固定突出部，在固定突出部处沿径向方向向内对齐地，各一个铆钉将固定突出部与凸缘连接。
尤其是当在所述节圆上按规则地设置十八个铆钉用于铆接时，可获得制动盘的一种更加稳定的实施方式，其可传递更多的制动力。
本发明的其它优选实施方式规定，所述冷却通道沿径向方向从所述较短接片向外指向地分为至少三个流动通道，方式是，在每个冷却通道中沿圆周方向相对于每个较短接片径向向外错开地设置两个第一另外的较短接片。
摩擦片之间的冷却通道的这种设置和设计产生大的肋条密度。肋条密度越大，冷却表面就越大并且出现的温度峰值就可被更好地补偿，这优化了制动盘的冷却。增加用于冷却制动盘的表面的冷却通道设置因此有利地提高了冷却效率。
也有利的是，所述朝向制动盘固定毂指向的摩擦片径向向内指向地延伸至固定突出部并且因此形成固定突出部。
本发明其它有利实施方式的特点在于，进一步优化铆钉几何形状。因此，设置从铆钉杆到铆钉头的过渡部，该过渡部在铆钉头上设有轴向底切。在铆钉柄与铆钉头下侧之间优选88度的底切。实验已表明，由此还可进一步优化铆钉和制动盘固定毂之间的承载曲线图，并且因此所述连接适于更大的力传递和更长的使用寿命。当铆钉由奥氏体不锈钢制成时，还可进一步增强该优点。在此，制动盘固定毂可由轻金属或钢或非金属材料制成，即作为用于毂的材料优选使用更高强度的高强度轻金属(镁等)或高强度薄壁钢板或铝及其它非铁材料或非金属材料。因此，制动盘固定毂例如可通过铸造工艺或锻造工艺或通过挤压来制造。当使用根据本发明以轻质材料构造的制动盘固定毂时，除了铝轮之外也可使用钢轮。
当制动盘固定毂和摩擦环借助摆动铆接方法彼此连接时，也可最小化铆钉作用于摩擦环铸铁材料上的表面压力。
附图说明
在附图中示出本发明制动盘的优选实施例。所有进一步描述的特征可对于本发明而言是重要的。附图如下：
图1以看向制动盘固定毂的空间图示出根据本发明的制动盘；
图2以放大的局部剖视图(剖面包括旋转轴线)示出相对于图1围绕位于图平面中的垂直轴线旋转了的、在摩擦片于制动盘固定毂上的固定部位区域中的、根据图1的制动盘；
图3示出图2中的铆钉的进一步放大且旋转了180度角的局部视图；
图4示出制动盘固定毂侧面的俯视图；以及
图5示出相对于图4旋转了180度的制动盘后侧的局部俯视图，在此通过摩擦片的局部断裂显示示出两个摩擦片通过接片的连接。
具体实施方式
在附图中所示的制动盘1包括制动盘固定毂3和摩擦环2并且设置用于安装在未示出的轮毂上，以便与轮毂一起在运行中围绕旋转轴线D旋转。一件式的内部冷却并且由铸铁制成的摩擦环2包括两个摩擦片2'、2”，这两个摩擦片具有位于它们之间且将它们相互连接的冷却空气导向接片2”'。沿轴向方向、即沿旋转轴线D方向看更靠近制动盘固定毂3的环形摩擦片2'沿径向方向R(相对于旋转轴线D)看借助所谓的固定突出部9比沿轴向方向更远离制动盘固定毂3的另一摩擦片2”更进一步以一定程度朝向旋转轴线D延伸。
在摩擦片2'的所述固定突出部9和从制动盘固定毂3的相对于旋转轴线D呈圆柱形的周面3a的自由端部沿径向方向R向外突出的凸缘3b之间的重叠区域中，制动盘固定毂3借助沿轴向方向延伸的铆钉5与摩擦片2'并因此与摩擦环2连接。在这个意义上在当前(和尤其是在背景技术中)涉及制动盘固定毂3与摩擦环2之间的连接。
在制动盘固定毂3周面3a中以及也在制动盘固定毂3底部3c的少量圆周中均匀地在制动盘固定毂的圆周上分布地设有缺口7，铆钉5伸入这些缺口中、即铆钉5至少部分安置于这些缺口中。每个所述缺口7(所述缺口也构成壁厚减小的区段7)沿轴线方向围绕分别相配的相同指向的铆钉5延伸并且用于在安装、即在将制动盘固定毂3与摩擦环2连接时如可见那样沿轴向方向部分地容纳铆钉或安装铆钉5。在此，缺口7具有大致半圆柱体形状并且在铸造或锻造期间成形到制动盘固定毂3的周面3a中，使得该周面3a在缺口7区域中虽然被减弱，但在内部、即从旋转轴线D看仍形成封闭的壁。当然，在制动盘固定毂3的凸缘3中也设有以孔形式的穿透口，其在一定程度上作为缺口7的延续部，铆钉5穿过所述穿透口。因此，铆钉5基于所述缺口7可更靠近旋转轴线D设置。
图5示出在制动盘1摩擦片2'的内侧上沿圆周方向在其圆环形表面上按几何规则重复的接片组合，其包括内部通风制动盘1的接片1a和较短接片1b、1c。摩擦环2的各摩擦片2'、2”通过接片1a和较短接片1b、1c彼此连接，接片1a同时限定冷却通道20，冷却通道沿圆周方向在摩擦片2'、2”的圆环形表面上同样按几何规则重复。冷却通道20分别从在接片1a起点处的摩擦片2'、2”内周边缘14延伸至制动盘1摩擦片2'、2”的外周边缘15。
沿圆周方向在摩擦片2'、2”内的在相应同样长的接片1a之间的每个冷却通道20中居中地相应延伸有短接片1b，所述短接片从摩擦片2'、2”内周边缘14附近朝向其外周边缘15方向延伸至摩擦片2'、2”的第一直径12。从该第一直径起，两个在冷却通道20内沿圆周方向与所述短接片1b错开的第一另外的短接片1c(一个向左错开、另一个向右错开)沿径向进一步向外延伸至外周边缘15。所述第一另外的短接片1c将冷却通道20沿径向方向从较短接片1b向外指向地分为三个流动通道1c'、1c”、1c”'。所有接片1a、1b、1c具有大致相同的接片宽度并且在前侧和后侧倒圆。在此，相应接片1a、1c的径向外侧端部位于制动盘1外周边缘15附近的同一圆周上并且相应接片1a的径向内侧端部位于制动盘内周边缘14附近的同一圆周上。此外，从每个较短接片1b起，朝向制动盘固定毂3指向的摩擦片2'径向向内指向地延长并且在制动盘固定毂3凸缘3b的高度上沿轴向方向设有孔21，该孔用于容纳铆钉5，铆钉将摩擦片2'固定在制动盘固定毂3上。所有铆钉5的墩头5””位于摩擦片2'固定突出部9的可见侧上，而铆钉5的铆钉头5”完全沉入制动盘固定毂3凸缘3的平面凹部23中，如图2所示。朝向制动盘固定毂3指向的摩擦片2'也具有轴向指向的、用于支承制动盘固定毂3凸缘3b的凹部27，该凹部的内径大于凸缘3b的外径，从而摩擦片2'和制动盘固定毂3彼此仅借助铆钉5对中。摩擦环2的朝向制动盘固定毂3的侧面因此具有用于容纳制动盘固定毂3凸缘3的轴向指向的凹部27，该凹部这样设计，使得在制动盘固定毂3和摩擦环2之间存在径向间隙25。
图3示出铆钉5的局部视图，该铆钉构造为具有铆钉头5”和铆钉杆5'的5mm x 13mm半空心铆钉。铆钉杆5'朝向铆钉头5”以增大的直径锥形地构造。铆钉头5”具有朝向铆钉杆5'指向的底切，从而以双向箭头F表示的角度约为88度。铆钉杆5'的锥体5”'和铆钉头5”的底切之间的半径R值不固定并且取决于制造。锥体5”'具有至少1.5mm且至多4mm的长度，锥体5”'在铆钉头5”处的直径为5.33mm。实验已表明，这种铆钉几何形状在安装铆钉5期间在铆钉的自对中方面具有100％承载比的有利承载曲线图，这实现了最佳的对中和力传递。此外，锥形的铆钉杆5'和铆钉头5”的底切实现了铆接连接的完美密封并且因此防止腐蚀介质。

Claims (16)

1.用于盘式制动器的制动盘(1)，包括制动盘固定毂(3)和至少一个与该制动盘固定毂通过铆钉(5)连接的摩擦环(2)，所述制动盘固定毂(3)的周面(3a)设有壁厚减小的区段和/或穿透口，所述壁厚减小的区段和/或穿透口是位于制动盘固定毂周面(3a)的外圆周上的轴向指向的材料缺口(7)，所述材料缺口用于至少部分地安置轴向指向的铆钉(5)，其特征在于，所述摩擦环(2)和制动盘固定毂(3)仅通过铆钉(5)彼此对中并且摩擦环(2)具有至少一个从摩擦面向内指向的固定突出部(9)，该固定突出部与制动盘固定毂周面(3a)的凸缘(3b)通过铆钉(5)连接，方式为，使摩擦环(2)的朝向制动盘固定毂(3)指向的侧面具有用于容纳制动盘固定毂(3)凸缘(3b)的轴向指向的凹部(27)，该凹部设计为，使得在制动盘固定毂(3)和摩擦环(2)之间存在径向间隙(25)，其中，所述凹部(27)的内径大于凸缘(3b)的外径，并且所述制动盘固定毂(3)凸缘(3b)中的用于容纳铆钉(5)的、与固定突出部(9)中的用于容纳铆钉(5)的孔(21)相对应的孔(22)在其远离摩擦环指向的端部上具有用于至少部分地容纳铆钉(5)的铆钉头(5”)的平面凹部(23)。
2.根据权利要求1所述的制动盘(1)，其特征在于，所述摩擦环(2)凹部(27)的支承面在该支承面的内径上具有凹口(30)并且在各凹口之间分别安置一个铆钉(5)。
3.根据权利要求2所述的制动盘(1)，其特征在于，所述凹口(30)沿径向方向看具有最大深度，所述最大深度由各铆钉(5)的互相连接的纵轴线的节圆限定。
4.根据权利要求1至3之一所述的制动盘(1)，其特征在于，所述制动盘是内部通风的制动盘(1)，所述摩擦环包括两个彼此相邻设置的摩擦片(2'、2”)，所述摩擦片通过径向延伸的按规则设置的接片(1a)彼此连接，所述接片(1a)从摩擦片(2'、2”)的外周边缘(15)延伸至内周边缘(14)并且所述摩擦片通过所述接片(1a)连接，使得各摩擦片之间的中间空间形成可被冷却空气穿流的同样大的冷却通道(20)，所述冷却通道被另外的较短接片(1b)分开，使得在更靠近摩擦片(2'、2”)内周边缘(14)的径向区域中分别在所述接片(1a)之间居中设置一个较短接片(1b)并且所述较短接片(1b)沿径向方向向内突出超过所述接片(1a)并且延伸至固定突出部(9)，在固定突出部处沿径向方向向内对齐地各一个铆钉(5)将固定突出部(9)与凸缘(3b)连接。
5.根据权利要求3所述的制动盘(1)，其特征在于，在所述节圆上按规则地设置十八个铆钉。
6.根据权利要求4所述的制动盘(1)，其特征在于，所述冷却通道(20)沿径向方向从所述较短接片(1b)向外指向地分为至少三个流动通道(1c'、1c”、1c”')，方式是，在每个冷却通道(20)中沿圆周方向与每个较短接片(1b)径向向外错开地设置两个第一另外的较短接片(1c)。
7.根据权利要求4所述的制动盘(1)，其特征在于，朝向制动盘固定毂(3)指向的摩擦片向内指向地延伸至固定突出部(9)。
8.根据权利要求6所述的制动盘(1)，其特征在于，朝向制动盘固定毂(3)指向的摩擦片向内指向地延伸至固定突出部(9)。
9.根据权利要求7所述的制动盘(1)，其特征在于，所述凹部(27)完全容纳制动盘固定毂(3)的凸缘(3b)。
10.根据权利要求8所述的制动盘(1)，其特征在于，所述凹部(27)完全容纳制动盘固定毂(3)的凸缘(3b)。
11.根据权利要求7所述的制动盘(1)，其特征在于，所述制动盘固定毂(3)凸缘(3b)的平面凹部(23)完全容纳铆钉(5)的铆钉头(5”)。
12.根据权利要求1至3之一所述的制动盘(1)，其特征在于，从铆钉杆(5')到铆钉头(5”)的过渡部在铆钉头(5”)处设有轴向底切。
13.根据权利要求1至3之一所述的制动盘(1)，其特征在于，每个铆钉(5)在其变形之前从铆钉头(5”)开始至少在其铆钉杆(5')于制动盘固定毂(3)区域中的局部区域上具有锥体(5”')，该锥体的直径朝向铆钉墩头(5””)减小。
14.根据权利要求1至3之一所述的制动盘(1)，其特征在于，所述制动盘固定毂(3)由轻金属或钢或由非金属材料制成。
15.根据权利要求1至3之一所述的制动盘(1)，其特征在于，所述制动盘固定毂(3)和摩擦环(2)借助摆动铆接方法彼此连接。
16.根据权利要求1至3之一所述的制动盘(1)，其特征在于，所述铆钉(5)由奥氏体不锈钢制成。
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