CN114930044A - 盘式制动器盘、盘式制动器及制造方法 - Google Patents

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尼诺·龙基
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Abstract

一种盘式制动器盘或盘(1),所述盘(1)通过对两种材料进行共同铸造而制成一体件,该盘包括:

Description

盘式制动器盘、盘式制动器及制造方法
技术领域
本发明涉及盘式制动器盘、盘式制动器以及用于制造所述盘的方法。
特别地,本发明涉及一种由一体件制成并通过对两种材料进行共同铸造而获得的盘式制动器盘。
以下参照由附图标记X-X表示的盘的旋转轴线来描述盘式制动器盘,盘的旋转轴线限定了轴向方向。轴向方向是指平行于制动器盘的旋转轴线定向的任何方向A-A。另外,径向方向R-R是指正交于旋转轴线X-X并与该旋转轴线X-X相交的所有方向。另外,周向方向C-C是指正交于与旋转轴X-X一致的轴向方向且正交于径向方向R-R的周向。
相反,切线方向T-T是指在轴向方向A-A与径向方向R-R的交点处同时正交于轴向方向A-A和径向方向R-R的方向。
背景技术
已知的是,盘式制动器盘包括共用旋转轴线的两部分。第一部分、即支撑钟形件用于连接至车辆的轮毂,而其余的外部部分、即制动带用于与盘式制动钳配合,以跨坐在所述制动带上的方式布置的制动钳施加对车辆的制动作用。制动带可以是完整型的(fulltype),或者是如在附图中所描绘的示例中的通风型的。通风带包括通过多个桥接件或连接元件而相互连接的两个折叠件,从而限定用于冷却空气的循环通道。
在车辆中,并且特别是在工业车辆中,特别重要的是使制动作用最大化并允许对车辆驾驶员进行安全控制,以便尽管涉及巨大的制动扭矩但仍具有强大的制动作用。
此外,特别需要用一种以下材料制造的制动带,该材料除了确保所需的摩擦特性外,还能够在提高工作温度时尽可能地保持其机械特性不变。鉴于此,制动带例如由片状铸铁或灰口铸铁制成是特别便利的。
同样,特别需要用尽可能延展的材料来制造支撑钟形件,首先是为了减少特别是在制动带与钟形件之间的接合区域中存在高应力而产生裂缝或断裂的可能性。鉴于此,已知由轻合金、例如铝合金来制造支撑钟形件,但是该解决方案不适用于工业车辆的制动作用中存在的巨大应力。
从上面可以看出,允许将制动扭矩从制动带传递至支撑钟形件,同时允许制动带支撑高热应力的双重需求是显而易见的。
同一申请人的专利EP 1092889描述了一种盘,在该盘中,铝合金钟形件和铸铁制动带通过多个不锈钢销而相互连结。这些销通过制动带中的干涉和钟形件中的间隙联接,从而确保带能够径向扩张。
该解决方案从许多观点来看是特别有利的,但从结构观点来看是特别笨重和复杂的。此外,在将制动扭矩从带传递至钟形件的步骤期间,钢销的减小截面会导致材料中出现明显的应力峰值。
从同一申请人的专利US 6,152,270中还已知具有由铸铁制成的制动带和由轻合金制成的支撑钟形件的盘。连续铸造操作而生产的两个部件被生产为进行粘附以便彼此联接。尽管便宜且易于实施,但该解决方案也不能确保制动带与钟形件之间的恒定联接,即使在强烈的热激发的情况下也是如此,并且显然不适合工业应用。
从文献EP 1426644已知制造盘式制动器盘,该盘式制动器盘具有由第一材料制成的制动带和由第二材料制成的钟形件。该文献示出了不同的解决方案,这些解决方案允许钟形件通过钟形件在带的联接部分上的材料的塑性变形来联接至制动带,或者替代性地允许钟形件围绕带突出部来铸造。
尽管从许多观点来看都是令人满意的,但这种已知的解决方案不允许在带与钟形件之间获得确保在高的和重复的热激发期间扭矩从带传递至轮毂的联接,这两者都归因于所建议的带与钟形件之间的几何联接的几何形状以及由于钟形件的锥形变形,这使钟形件与带之间的几何联接更加恶化。
从文献DE 3823146已知,以两部分、即制动带和钟形件的形式来制造制动器盘,制动带和钟形件通过钎焊的几何联接部分而彼此连接。尽管从许多角度来看都是令人满意的,但该解决方案并未表现出制动带与钟形件之间的几何联接的几何形状,而这种几何联接的几何形状确保了扭矩从带到轮毂的安全传递,即使在困难的制动条件下以及在高强度和反复的热激发的情况下也是如此。此外,在该解决方案中,不建议采取措施来减少钟形件的锥形变形,这进一步强调了所建议的几何联接的局限性。
同一申请人的文献ES 8202409建议了一种盘式制动器盘的解决方案,该解决方案包括两个部件——制动带和钟形件,其中在制动带的轴向突出的腿部上形成制动带之后,铸造钟形件,从而获得沿周向方向和轴向方向的底切部分。尽管从许多观点来看都是令人满意的,但该解决方案没有表现出制动带与铸造在该制动带上的钟形件之间的几何联接的几何形状,而该几何联接的几何形状确保了扭矩的恒定和持久的传递,即使在困难和重复的制动操作的情况下也是如此。
文献US 2007119667还示出了通过随后在先前制造的制动带上铸造钟形件而获得的盘,如同一申请人的文献US 6,152,270所示出的。在这些解决方案中,钟形件具有供与径向折叠的带联接的端部,以便容纳制动带的径向齿部。
解决方案GB 2107012也示出了一种类似的解决方案,其中制动带利用该制动带的径向齿而嵌入钟形件本体内。
在文献US 7,861,832中给出了与上述解决方案类似的解决方案。在文献US2011290602、US2008041674、US2013037359、DE8026664U1和EP 1128084、以及同一申请人的文献WO2006/046258、GB2107012、EP1426644、US5107966、EP2522875、GB1543497、DE2033033、DE19918667、US6564912、US2006213732A1、US20100065388、US20070119667、WO2009137101A2、US2007246314A1中描述了其他解决方案。
尽管从许多角度来看都是令人满意的,但所有这些解决方案都不能在钟形件的材料与带状件的材料之间形成良好的内聚力,这种内聚力在重复和困难的制动动作期间保持不变,这例如对于例如工业型车辆或商用车辆的车辆而言是典型的,从而限制了将制动扭矩从带传递至轮毂的能力,并且有时会导致制动带与钟形件之间的联接部中出现小间隙。
出于这个原因,强烈需要确保将制动作用从制动带充分传递至钟形件,同时确保在不存在牵引齿的区域中的所有360°上的均匀轴向支撑。
这种需要增加了在盘的操作期间限制两个部件——制动带和钟形件——之间的轴向运动的需要。
此外,在铸造操作过程中,需要确保零件的定位,从而防止制动带的铸铁在与钟形件接触的区域附近泄漏。
本发明的另一个目的是提供一种通过共同铸造获得的用于车辆、比如商用车辆和工业车辆的盘式制动器盘,该盘式制动器盘是能够承受施加至制动带的制动扭矩并且适用于前轴和后轴以及不同的轮辋尺寸的盘,该制动扭矩甚至高于30,000Nm。
发明内容
这些目的和其他目的通过根据权利要求1的制动器盘、根据权利要求8的制动器以及根据权利要求9的用于制造制动器盘的方法来实现。
一些有利的实施方式是从属权利要求的主题。
通过对该解决方案的分析,发现所建议的解决方案是如何允许比现有技术的一体件制成的盘或浮动盘在重量上减轻(甚至高达-13%)。
此外,凭借所附权利要求中建议和列出的解决方案:
-相比于现有技术的盘相比,可以改善轴向偏转或轴向位移(高达-50%);
-与浮动盘相比,可以降低工作温度;
-可以避免固定部件;
-由于重量较轻,可以获得对于车轮端部的当前布置而言更容易的设置;
-可以进行更快且更便宜的维护。
附图说明
通过以下参照附图以非限制性示例的方式给出的对本发明的优选实施方式的描述,本发明的其他特征和优点将变得明显,在附图中:
-图1是粗糙的盘式制动器盘的轴测图;
-图2示出了图1中的盘在修整后的前视图;
-图3是根据图2中的III-III线的剖面图;
-图4示出了图1中的盘从该盘的内侧或面向车辆的一侧观察的、仅制动带被部分剖开的轴测图;
-图5示出了图4中的盘从该盘的外侧或面向车轮的一侧观察的、仅制动带被部分剖开的轴测图,该盘呈粗糙的状态;
-图6示出了图1中的盘的钟形件从内侧或面向车辆的一侧观察的轴测图;
-图7是图6中的钟形件从该钟形件的外侧或面向车轮的一侧观察的轴测图;
-图8是第二模具的截面图,在该第二模具中,制动带被铸造到钟形件和铸造芯上;
-图9示出了图8中的细节IX的剖面;
-图10示出了图8中的细节X的剖面;
图11是根据不同实施方式的盘式制动器盘的仅制动带被部分剖开的轴测图。
具体实施方式
根据一般实施方式,在附图中由附图标记1来表示盘式制动器盘或盘。
所述盘1以一体件的形式制成并通过对两种材料进行共同铸造来获得。
所述盘1包括由第一材料制成并适于将所述盘1连接至旋转支撑件的钟形件2。
所述盘1还包括由第二材料制成的制动带3。
所述盘1限定以下各者:轴向方向A-A,轴向方向A-A与所述盘的旋转轴线X-X重合或平行于旋转轴线X-X;径向方向R-R,径向方向R-R正交于所述旋转轴线X-X并且限定出移动离开所述旋转轴线X-X时的径向向外方向RE以及移动靠近所述旋转轴线X-X时的径向向内方向RI;周向方向C-C,周向方向C-C正交于所述轴向方向A-A且正交于所述径向方向R-R;以及切线方向T-T,切线方向T-T在所述轴向方向A-A与所述径向方向R-R的交点处正交于所述轴向方向A-A且正交于所述径向方向R-R。
所述钟形件2包括钟形件本体4,钟形件本体4具有径向外部钟形件本体部分5。
所述钟形件2形成呈一体件的多个钟形件突出部或突出部6,所述多个钟形件突出部或突出部6从所述径向外部钟形件本体部分5按照所述径向向外方向RE径向地突出。
每个突出部6包括设置成靠近所述径向外部钟形件本体部分5的突出部基部或基部7和设置成远离所述径向外部钟形件本体部分5的远端突出部分或远端部分8。
所述制动带3具有制动带本体12。所述制动带本体12连接至且紧密连接至所述远端部分8,在顶部处全面包饶所述远端部分8。
有利地,所述多个突出部6的相邻基部7通过与所述钟形件本体4制成为一体件的钟形件肋或肋13而彼此连结。
每个肋13包括内部轴向肋表面或内表面14和相反的外部轴向肋表面或外表面15。
所述制动带本体12连接至且紧密联接至所述内表面14,使所述外表面15不被占用并因此在外部面向所述盘1。
根据实施方式,成组的所述肋13形成单个环形肋17。
根据实施方式,所述肋13中的每个肋在径向方向R-R上具有延伸高度,该延伸高度类似于与所述肋13相连接的所述径向外部钟形件本体部分5在径向方向R-R上的高度。
根据实施方式,所述径向外部钟形件本体部分5是筒形形状的。
根据实施方式,所述盘是通过将所述制动带3铸造到所述钟形件2上而获得的。
根据实施方式,所述盘是通过将所述制动带3铸造到所述径向外部钟形件本体部分5和所述钟形件突出部6上来获得的。
根据实施方式,所述钟形件2由球墨铸铁或可锻铸铁制成。
根据实施方式,所述制动带3由层状铸铁或灰口铸铁制成。
根据实施方式,所述远端部分8包括外部轴向表面9和相反的轴向表面或内部轴向表面10,以及周向突出边缘或突出边缘11。
根据实施方式,所述制动带本体12连接至且紧密联接至所述外部轴向表面9、所述内部轴向表面10和所述突出边缘11。
根据实施方式,每个肋13包括将所述内表面14连结至所述外表面15的肋边缘16。
根据实施方式,所述制动带本体12连接至且紧密联接至所述肋边缘16。
根据实施方式,所有钟形件突出部或突出部6的所有外部轴向表面9位于包括同一径向方向R-R和同一周向方向C-C的一个平面上。
根据实施方式,所有钟形件突出部或突出部6的所有的所述相反的轴向表面或内部轴向表面10位于具有与盘的旋转轴线X-X一致的轴线的锥形表面中,至少对于所述相反的轴向表面或内部轴向表面10的最靠近突出部基部7的部分而言,是位于具有与盘的旋转轴线X-X一致的轴线的锥形表面中的。
根据实施方式,所有的突出部6沿周向方向C-C均匀分布。
根据实施方式,在包含相交的径向方向R-R和周向方向C-C的平面Pr-c中,所述突出部基部7中的每个突出部基部通过圆角半径部18而在周向方向C-C上接合至钟形件本体4。
根据实施方式,在包含相交的径向方向R-R和周向方向C-C的平面Pr-c中,所述远端突出部分8中的每个远端突出部分具有圆形轮廓。
根据实施方式,在包含相交的径向方向R-R和周向方向C-C的平面Pr-c中,所述远端突出部分8中的每个远端突出部分具有圆形边缘和径向外侧平坦基部。
根据实施方式,在包含相交的径向方向R-R和周向方向C-C的平面Pr-c中,所述突出部基部7中的每个突出部基部具有在径向方向R-R上高度与所述钟形件肋或肋13相等的四边形形状。
根据实施方式,在包含相交的径向方向R-R和轴向方向A-A的平面Pr-a中,所述突出部中的每个突出部从所述突出部基部7到所述远端突出部部分8的端部渐缩。
根据实施方式,所述制动带3是通风型的,该制动带3包括通过连接元件21连接的内折叠部19和外折叠部19、20,连接元件21彼此分开以形成通风空间22。
根据实施方式,所述外折叠部19包括内部放大折叠部23,该内部放大折叠部23在轴向方向A-A上被放大以将所述远端突出部部分8结合在内部放大折叠部23中。
本发明还涉及一种盘式制动器,该盘式制动器包括根据前述实施方式中任一者的盘式制动器盘或盘1。
本发明还涉及一种用于制造根据前述实施方式中任一项所述的盘式制动器盘或盘1的方法,其中该方向包括以下步骤:
-将第一材料铸造到第一模具中以获得钟形件2;在径向外部钟形件本体部分5中获得呈一体件的多个钟形件突出部或突出部6,钟形件突出部或突出部6从所述径向外部钟形件本体部分5按照所述径向向外方向RE径向地突出;在每个突出部6中形成设置成靠近所述径向外部钟形件本体部分5的突出部基部或基部7以及设置成远离所述径向外部钟形件本体部分5的远端突出部分或远端部分8;
-将所述钟形件2***到第二模具24、25中;
-将第二材料铸造到所述第二模具中以获得与所述钟形件2共同铸造成一体件的制动带3,结合所述突出部6的远端突出部分8,在顶部处全面包饶所述远端部分8;
-此外,伴随着获得所述钟形件2的步骤,与所述钟形件本体4成一体地制造钟形件肋或肋13,所述钟形件肋或肋13连接至所述多个突出部6的相邻的所述基部7,从而获得每个肋13的内部轴向肋表面或内表面14和相反的外部轴向肋表面或外表面15;
-此外,伴随着获得所述制动带3的步骤,将所述制动带12连接至且紧密联接至所述内表面14,使所述外表面15不具有所述制动带3的第二材料。
根据实施方式,包括进一步将铸造芯26***到所述第二模具24、25中的步骤,以用于获得作为通风型制动带的所述制动带3。
为了满足偶然和特定的需要,本领域的技术人员可以对上述实施方式进行若干改变和调整,并用功能等效的其他元件替换元件,而不脱离所附权利要求的范围。
附图标记列表
1 盘式制动器盘
2 钟形件
3 制动带
4 钟形件本体
5 径向外部钟形件本体部分
6 钟形件突出部
7 突出部基部
8 远端突出部分
9 外部轴向表面
10 相反的轴向表面或内部轴向表面
11 周向突出边缘或突出边缘
12 制动带本体
13 钟形件肋或肋
14 内部轴向肋表面或内表面
15 外部轴向肋表面或外表面
16 肋边缘
17 单环肋
18 钟形件本体基部连接用圆角半径部
19 带折叠部
20 带折叠部
21 带连接元件
22 通风空间
23 内部放大折叠部分
24 第二模具的第一半模
25 第二模具的第二半模
26 铸造芯
A-A 轴向方向
X-X 旋转轴线或盘旋转轴线
R-R 径向方向
C-C 周向方向
T-T 切线方向
Pr-c 包含相交的径向方向和周向方向的平面
Pr-a 包含相交的径向方向和轴向方向的平面

Claims (10)

1.一种盘式制动器盘或盘(1),所述盘(1)通过对两种材料进行共同铸造而制成一体件,所述盘(1)包括:
-钟形件(2),所述钟形件(2)由第一材料制成并适于将所述盘(1)连接至旋转支撑件;
-制动带(3),所述制动带(3)由第二材料制成;
-所述盘(1)限定以下各者:轴向方向(A-A),所述轴向方向(A-A)与旋转轴线(X-X)重合或平行于旋转轴线(X-X);径向方向(R-R),所述径向方向(R-R)正交于所述旋转轴线(X-X)并且限定出移动离开所述旋转轴线(X-X)时的径向向外方向(RE)以及移动靠近所述旋转轴线(X-X)时的径向向内方向(RI);周向方向(C-C),所述周向方向(C-C)正交于所述轴向方向(A-A)且正交于所述径向方向(R-R);以及切向方向(T-T),所述切向方向(T-T)在所述轴向方向(A-A)与所述径向方向(R-R)的交点处正交于与所述轴向方向(A-A)且正交于所述径向方向(R-R);其中,
-所述钟形件(2)包括钟形件本体(4),所述钟形件本体(4)具有径向外部钟形件本体部分(5);
-所述钟形件(2)形成呈一体件的多个钟形件突出部或突出部(6),所述多个钟形件突出部或突出部(6)从所述径向外部钟形件本体部分(5)按照所述径向向外方向(RE)径向地突出;
-每个突出部(6)包括突出部基部或基部(7)和远端突出部分或远端部分(8),所述突出部基部或基部(7)设置成靠近所述径向外部钟形件本体部分(5),所述远端突出部分或远端部分(8)设置成远离所述径向外部钟形件本体部分(5);
其中,
-所述制动带(3)具有制动带本体(12);
-所述制动带本体(12)连接至且紧密联接至所述远端部分(8),在顶部处全面包绕所述远端部分(8);
其特征在于,
-所述多个突出部(6)的相邻的基部(7)通过与所述钟形件本体(4)制成为一体件的钟形件肋或肋(13)而彼此连接;
-每个肋(13)包括内部轴向肋表面或内表面(14)、以及相反的外部轴向肋表面或外表面(15);
-所述制动带本体(12)连接至且紧密联接至所述内表面(14),使所述外表面(15)不被占用并因此在外部面向所述盘(1)。
2.根据权利要求1所述的盘式制动器盘或盘(1),其中,
-成组的所述肋(13)形成单个环形肋(17);
以及/或者,
-所述肋(13)中的每个肋在所述径向方向(R-R)上具有延伸高度,所述延伸高度类似于与所述肋(13)相连接的所述径向外部钟形件本体部分(5)在所述径向方向(R-R)上的高度;
以及/或者,
-所述径向外部钟形件本体部分(5)具有筒形形状。
3.根据权利要求1或2所述的盘式制动器盘或盘(1),其中,
-所述盘是通过将所述制动带(3)铸造到所述钟形件(2)上而获得的;
或者,
-所述盘是通过将所述制动带(3)铸造到所述径向外部钟形件本体部分(5)和所述钟形件突出部(6)上而获得的;
以及/或者,
-所述钟形件(2)由球墨铸铁或可锻铸铁制成;
以及/或者,
-所述制动带(3)由层状铸铁或灰口铸铁制成。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的盘式制动器盘或盘(1),其中,
-所述远端部分(8)包括外部轴向表面(9)和相反的轴向表面或内部轴向表面(10)、以及周向突出边缘或突出边缘(11);
-所述制动带本体(12)连接至且紧密联接至所述外部轴向表面(9)、所述内部轴向表面(10)和所述突出边缘(11);
以及/或者,
-每个肋(13)包括将所述内表面(14)连接至所述外表面(15)的肋边缘(16);
-所述制动带本体(12)连接至且紧密联接至所述肋边缘(16)。
5.根据权利要求4所述的盘式制动器盘或盘(1),其中,
-所有的所述钟形件突出部或突出部(6)的所有的所述外部轴向表面(9)位于包含同一径向方向(R-R)和同一周向方向(C-C)的一个平面上;
以及/或者,
-所有的所述钟形件突出部或突出部(6)的所有的所述相反的轴向表面或内部轴向表面(10)位于具有与所述盘的所述旋转轴线(X-X)重合的轴线的锥形表面上,至少对于所述相反的轴向表面或内部轴向表面(10)的最靠近所述突出部基部(7)的部分而言,是位于具有与所述盘的所述旋转轴线(X-X)重合的轴线的锥形表面上的。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的盘式制动器盘或盘(1),其中,-所有的所述突出部(6)沿周向方向(C-C)均匀分布;
以及/或者,
-在包含相交的径向方向(R-R)和周向方向(C-C)的平面(Pr-c)中,所述突出部基部(7)中的每个突出部基部在周向方向(C-C)上通过圆角半径部(18)连结至所述钟形件本体(4);
以及/或者,
-在包含相交的径向方向(R-R)和周向方向(C-C)的平面(Pr-c)中,所述远端突出部分(8)中的每个远端突出部分具有圆形轮廓;
以及/或者,
-在包含相交的径向方向(R-R)和周向方向(C-C)的平面(Pr-c)中,所述远端突出部分(8)中的每个远端突出部分具有圆形边缘和径向外部平坦基部;
-在包含相交的径向方向(R-R)和周向方向(C-C)的平面(Pr-c)中,所述突出部基部(7)中的每个突出部基部具有在径向方向(R-R)上的高度与所述钟形件肋或肋(13)相等的四边形形状;
以及/或者,
-在包含相交的径向方向(R-R)和轴向方向(A-A)的平面(Pr-a)中,所述突出部中的每个突出部从所述突出部基部(7)向所述远端突出部分(8)的端部渐缩。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的盘式制动器盘或盘(1),其中,
-所述制动带(3)是通风型的,所述制动带(3)包括通过连接元件(21)连接的内折叠部(19)和外折叠部(19、20),所述连接元件(21)彼此分开以形成通风空间(22);
以及/或者,
-所述外折叠部(19)包括内部放大折叠部部分(23),所述内部放大折叠部部分(23)在轴向方向(A-A)上被放大以将所述远端突出部分(8)结合在所述内部放大折叠部部分(23)中。
8.一种盘式制动器,包括根据前述权利要求中的任一项所述的盘式制动器盘或盘(1)。
9.一种用于制造根据权利要求1至7中的任一项所述的盘式制动器盘或盘(1)的方法,其中,所述方法包括以下步骤:
-将第一材料铸造到第一模具中以获得钟形件(2);在径向外部钟形件本体部分(5)中获得呈一体件的多个钟形件突出部或突出部(6),所述多个钟形件突出部或突出部(6)从所述径向外部钟形件本体部分(5)按照所述径向向外方向(RE)径向地突出;在每个突出部(6)中形成突出部基部或基部(7)和远端突出部分或远端部分(8),所述突出部基部或基部(7)设置成靠近所述径向外部钟形件本体部分(5),所述远端突出部分或远端部分(8)设置成远离所述径向外部钟形件本体部分(5);
-将所述钟形件(2)***到第二模具(24、25)中;
-将第二材料铸造到所述第二模具中以获得与所述钟形件(2)共同铸造成一体件的制动带(3),结合所述突出部(6)的所述远端突出部分(8),在顶部处全面包绕所述远端部分(8);
其特征在于,
-伴随着获得所述钟形件(2)的步骤,与所述钟形件本体(4)成一体地制造钟形件肋或肋(13),所述钟形件肋或肋(13)连接至所述多个突出部(6)的相邻的所述基部(7),从而获得每个肋(13)的内部轴向肋表面或内表面(14)和相反的外部轴向肋表面或外表面(15);
-伴随着获得所述制动带(3)的步骤,将所述制动带(12)连接至且紧密联接至所述内表面(14),使所述外表面(15)不具有所述制动带(3)的第二材料。
10.根据权利要求9所述的用于制造盘式制动器盘或盘(1)的方法,其中,
-还将适于获得作为通风型制动带的所述制动带(3)的铸造芯(26)***到所述第二模具(24、25)中。
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