專利名稱：制動(dòng)盤和盤式制動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤，該制動(dòng)盤具有在制動(dòng)盤的一側(cè)上的 外摩擦路徑和在另一側(cè)上的內(nèi)摩擦路徑，并且具有在摩擦路徑之間的風(fēng)掃洞(air-sw印t hollow)(凹部)以冷卻該制動(dòng)盤，并且本發(fā)明涉及一種涉及盤式制動(dòng)器，所述制動(dòng)盤被裝 配在該盤式制動(dòng)器上，該制動(dòng)盤因此是所謂的通風(fēng)式制動(dòng)盤。
背景技術(shù)：
從DE 10 2007 010 487 Al已知這種制動(dòng)盤。
在物理術(shù)語中，機(jī)動(dòng)車輛中的制動(dòng)操作意味著其動(dòng)能基本上被轉(zhuǎn)換成熱能。該熱 能產(chǎn)生在制動(dòng)器中并且在實(shí)際的制動(dòng)操作期間必須在極大程度上被消散到環(huán)境中。在從較 高速度進(jìn)行制動(dòng)操作的整個(gè)期間，可以產(chǎn)生500kW的熱功率。假如機(jī)動(dòng)車輛長時(shí)間被制動(dòng)， 例如當(dāng)從山口向下行駛時(shí)，則通常產(chǎn)生大約5kW的熱功率。
車輛動(dòng)能到熱能的轉(zhuǎn)化在制動(dòng)器的摩擦面處實(shí)現(xiàn)。在盤式制動(dòng)器的情況下，這些 摩擦面是制動(dòng)襯面和制動(dòng)盤之間的摩擦面。
通過輻射、對流以及熱傳導(dǎo)從制動(dòng)盤除去熱。然而制動(dòng)盤的相當(dāng)大的加熱出現(xiàn)在 更極端和/或更持久的制動(dòng)操作期間。制動(dòng)盤的加熱通常不均勻地出現(xiàn)在整個(gè)制動(dòng)盤上。 更確切地說，溫度梯度出現(xiàn)并且可能導(dǎo)致制動(dòng)盤變形，特別是導(dǎo)致已知的所謂傘效應(yīng)，即制 動(dòng)盤形成弓狀。這種變形是非常不受歡迎的。特別是，它們可能導(dǎo)致所謂的“制動(dòng)器抖動(dòng)”。
關(guān)于盤式制動(dòng)器的不得不被反復(fù)地解決的另一個(gè)問題是所謂的“制動(dòng)器尖叫”，發(fā) 生該制動(dòng)器尖叫還可能因?yàn)楦鞣N振動(dòng)效應(yīng)可能通過相互作用(耦合)出現(xiàn)在制動(dòng)器中。例 如，特別是假如兩個(gè)機(jī)械子系統(tǒng)“卡鉗”和“制動(dòng)盤”的共振頻率處于彼此接近的狀態(tài)，則它 們存在耦合。這在特定制動(dòng)力下可導(dǎo)致諧振耦合并且因此導(dǎo)致非常不受歡迎的尖叫噪聲。
在開頭提及的DE 10 2007 010 487 Al中，試圖通過將補(bǔ)償環(huán)設(shè)置在摩擦盤(制 動(dòng)盤)的徑向內(nèi)緣來防止所述問題。這里的目的是朝向更高頻率轉(zhuǎn)換固有頻率，并且特別 是以軸向彎曲模式來轉(zhuǎn)換，從而使得難以產(chǎn)生與制動(dòng)器的其他子系統(tǒng)的振動(dòng)耦合。由于熱 膨脹而作用在制動(dòng)盤上的徑向力也在補(bǔ)償環(huán)附近被吸收，因此制動(dòng)盤上的傘效應(yīng)將被避 免ο
從US 2，629，464已知一種通風(fēng)式制動(dòng)盤，其中盤導(dǎo)架(disc pot)到盤緣的連接 部在橫截面上被減小并且具有彎曲，即所謂的鵝頸。鵝頸沿軸向(相對于盤的旋轉(zhuǎn)軸線) 延伸至盤緣下的一點(diǎn)。這里的目的是使盤導(dǎo)架和盤緣之間的連接部適應(yīng)盤緣因熱效應(yīng)而膨 脹和收縮，而不使材料受壓過度，因此以便特別是避免裂紋形成。
從US 2，800，982已知一種通風(fēng)式制動(dòng)盤，其中較薄的肋被設(shè)置在徑向延伸的較 厚的肋之間。較厚的肋形成內(nèi)摩擦路徑和外摩擦路徑之間的支承連接，而較薄的肋因表面 增大而主要用來消散熱。根據(jù)構(gòu)造形式，較薄的肋被徑向設(shè)置在外側(cè)和內(nèi)側(cè)，具有V形的切 口。這樣，更多的熱量被從摩擦路徑的中部區(qū)域除去，并且整體結(jié)果是摩擦緣中的溫度保持 盡可能均勻，以便減小熱梯度并且因此減小熱應(yīng)力。
從FR 1，309，093已知一種實(shí)心制動(dòng)盤，其中制動(dòng)盤導(dǎo)架的連接相對于兩個(gè)摩擦 路徑在近似中心實(shí)現(xiàn)。為防止傘效應(yīng)，在連接區(qū)域中切割凹槽，使得內(nèi)摩擦路徑和外摩擦路 徑具有近似相同的徑向?qū)挾?。通過調(diào)整凹槽的尺寸，從摩擦路徑進(jìn)入盤導(dǎo)架中的熱傳導(dǎo)被 控制，從而實(shí)現(xiàn)傘效應(yīng)的減小。
DE 1 283 611公開了一種通風(fēng)式制動(dòng)盤，其中一摩擦路徑具有比其他摩擦路徑更 低的壁厚，該摩擦路徑直接與至制動(dòng)盤導(dǎo)架的連接部相連，并且因此通過熱傳導(dǎo)從該摩擦 路徑除去比從其他摩擦路徑更多的熱量。這里的目的是實(shí)現(xiàn)更均勻的溫度分布，從而防止 在摩擦路徑附近的應(yīng)力和裂紋。
DE 1 950 178公開了一種通風(fēng)式制動(dòng)盤，其中直接與至制動(dòng)盤導(dǎo)架的連接部相連 的摩擦路徑具有比其他摩擦路徑更大的壁厚。這里的目的是使由熱應(yīng)力引起的裂紋僅可 在非常長的操作周期和非常異常的應(yīng)力后出現(xiàn)。發(fā)生這里所述情況的原因是摩擦路徑的加 強(qiáng)壁能更好地耐受高的特定熱負(fù)荷并且確保盤體中更均勻的熱分布，該加強(qiáng)壁在操作狀態(tài) 下位于輪盤中并且在制動(dòng)期間被加熱的空氣可以從該加強(qiáng)壁僅被不完全地消散。這里，為 了防止制動(dòng)盤過度變形，在外摩擦路徑至制動(dòng)盤導(dǎo)架的連接部的附近也設(shè)置凹槽導(dǎo)架。
DE 2 128 594公開了一種具有實(shí)心的完全加襯的制動(dòng)盤，S卩非通風(fēng)式制動(dòng)盤，其 中制動(dòng)盤導(dǎo)架的連接相對于兩個(gè)摩擦路徑近似在中心實(shí)現(xiàn)(在中心是指沿摩擦路徑之間 的軸向)。在兩個(gè)摩擦路徑之間，切割深V形凹槽，使得在致動(dòng)制動(dòng)器時(shí)，摩擦路徑相對于彼 此彎曲。在制動(dòng)器的非致動(dòng)狀態(tài)下，摩擦路徑不是相互以平行平面延伸，而是以雙圓錐的形 狀延伸，使得它們在外徑的寬度比在內(nèi)徑的寬度大適合的程度。這里目的是實(shí)現(xiàn)制動(dòng)襯面 和制動(dòng)路徑的摩擦表面的完全表面接觸，以便實(shí)現(xiàn)接觸壓力的均勻分布并且因此也實(shí)現(xiàn)摩 擦力和加熱的均勻分布。均勻的熱負(fù)荷還導(dǎo)致制動(dòng)襯面的均勻磨損。為了減小在至導(dǎo)架的 連接部的一側(cè)上的熱流，連接部由多個(gè)開口中斷因此壁厚被減小。
US 3，892，297和GB 2 001 716也涉及防止制動(dòng)盤中熱梯度的問題并且為此為摩擦路徑提供不同壁厚。
DE 3 026 3M描述了一種在通風(fēng)道附近具有熱校正質(zhì)量的通風(fēng)式制動(dòng)盤。在那里 直接連接至盤導(dǎo)架的外摩擦路徑被擴(kuò)大，使得包括所述熱校正質(zhì)量的外摩擦路徑的質(zhì)量大 約與由制動(dòng)盤導(dǎo)架、制動(dòng)盤導(dǎo)架的連接部和過渡至外摩擦路徑的過渡段的質(zhì)量之和產(chǎn)生的 質(zhì)量相對應(yīng)。這樣，關(guān)于從外摩擦路徑到充當(dāng)散熱器的盤導(dǎo)架內(nèi)的熱的去除，以及外摩擦路 徑的徑向外區(qū)和徑向內(nèi)區(qū)之間的關(guān)聯(lián)溫差，為了以下效果而進(jìn)行修正，即外摩擦路徑的熱 流入熱校正質(zhì)量，因此外摩擦路徑內(nèi)的溫差減小。
DE 3 231 175尤其公開了一種在兩個(gè)摩擦路徑之間具有V形缺口的通風(fēng)式制動(dòng) 盤。在制動(dòng)器致動(dòng)時(shí)，為了保持兩個(gè)摩擦路徑以限定的軸向距離分開，在摩擦路徑之間設(shè)置 支承腹板或平坦環(huán)形體。這樣，摩擦路徑的徑向外部區(qū)域待被加熱到比徑向內(nèi)部區(qū)域高的 程度，結(jié)果是，外部區(qū)域膨脹到比內(nèi)部區(qū)域更大的程度。這里的目的是產(chǎn)生張應(yīng)力，以確保 摩擦路徑沿徑向張緊并且因此防止制動(dòng)盤變形。
WO 2004/102029 Al公開了一種具有板的通風(fēng)式制動(dòng)盤，該板形成摩擦路徑并且 通過支承元件相互連接，其中支承元件之間設(shè)置相對大的自由空間以加強(qiáng)氣流。
US-A-5，460，249描述了一種通風(fēng)式制動(dòng)盤，其中為了防止熱變形，肋設(shè)置在形成 摩擦路徑的板之間并且伸出制動(dòng)盤的內(nèi)緣外。5
US 2005/0269173 Al描述了一種通風(fēng)式制動(dòng)盤，其中為防止制動(dòng)盤在制動(dòng)操作期 間向外彎曲，而在形成制動(dòng)盤的板之間設(shè)置特別布置的支架。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的根本目的在于提供一種制動(dòng)盤和一種盤式制動(dòng)器，通過該制動(dòng)盤和該盤 式制動(dòng)器可以極大程度地避免不受歡迎的熱效應(yīng)和聲效應(yīng)。
為此，本發(fā)明提供了一種用于盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤，該制動(dòng)盤具有在所述制動(dòng)盤 的一側(cè)的外摩擦路徑和在其另一側(cè)的內(nèi)摩擦路徑，并且在所述摩擦路徑之間具有風(fēng)掃洞以 冷卻所述制動(dòng)盤，其中，至少部分地在所述外摩擦路徑側(cè)的所述洞具有不同于在所述內(nèi)摩 擦路徑側(cè)的該洞的結(jié)構(gòu)。
在優(yōu)選方式中，所述制動(dòng)盤包括形成所述內(nèi)摩擦路徑的一部分板和形成所述外摩 擦路徑的另一部分板。所述兩個(gè)板通過多個(gè)圓柱形支承元件連接，因此在所述兩個(gè)板之間 保持自由空間，該自由空間這里被稱為洞。通過該概念形成，所述發(fā)明思想也可以被闡明， 使得所述制動(dòng)盤的兩側(cè)上的所述支承元件以不同形狀與形成各自的所述摩擦路徑的所述 板相連。所述支承元件和所述板之間的這些過渡段構(gòu)造成使得從形成所述摩擦路徑的所述 板到所述支承元件之間的所述自由空間的傳熱在所述制動(dòng)盤的兩側(cè)是不同的，即，使得在 沒有特別改進(jìn)的所述支承元件和所述板之間的所述過渡段的所述制動(dòng)盤的將被加熱到較 高程度的一側(cè)，散熱比所述制動(dòng)器的另一側(cè)大，總體結(jié)果是在所述制動(dòng)盤中實(shí)現(xiàn)盡可能均 勻的熱分布，并且所述摩擦路徑都不加熱到比另一個(gè)所述摩擦路徑大體上更高的程度。
在上述意義中，構(gòu)造所述支承元件和形成所述摩擦路徑的所述板之間的所述過渡 段的一個(gè)可能性是使在所述制動(dòng)盤的一側(cè)的所述支承元件和所述板之間的所述過渡段的 曲率半徑不同于在該制動(dòng)盤的另一側(cè)的過渡段的曲率半徑。較大的曲率半徑引起較大的傳 熱。
前述的發(fā)明思想也可以應(yīng)用于具有風(fēng)掃洞的制動(dòng)盤，該風(fēng)掃洞不是通過支承元件 之間的自由空間形成，而是通過例如風(fēng)掃螺旋通道、徑向延伸腔等形成。通過所述洞的這種 改進(jìn)，借助于在所述制動(dòng)盤的兩側(cè)上的所述壁幾何形狀的不對稱結(jié)構(gòu)，也可以實(shí)現(xiàn)所述制 動(dòng)器中盡可能均勻的溫度分布的效果。
根據(jù)發(fā)明的另一改進(jìn)，可以以以下方式促進(jìn)所述制動(dòng)盤中的均勻的溫度分布，即， 通過不將由冷卻空氣吹掃的所述洞精確地設(shè)置在所述制動(dòng)盤的中心，而是具有軸向偏移 (相對于所述制動(dòng)盤的軸線)，使得沒有該偏移的所述制動(dòng)盤的一側(cè)將被加熱到更高的程 度，因此該一側(cè)具有與所述制動(dòng)盤的另一側(cè)相同的溫度，或與其盡可能相似的溫度，在該另 一側(cè)沒有所述洞的偏移，而會(huì)存在更大的散熱。通過在所述制動(dòng)器的兩側(cè)的所述支承元件 和所述板之間的所述過渡區(qū)的根據(jù)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)，所述洞的相對于所述制動(dòng)盤的中心 平面的前述“偏移”可以被保持相對微小，結(jié)果是在不同的摩擦路徑厚度(即所述板的不同 強(qiáng)度)的情況下，現(xiàn)有技術(shù)的關(guān)于盤裂紋的令人遺憾的風(fēng)險(xiǎn)可以被減小。
本發(fā)明也能監(jiān)控在所述制動(dòng)盤的所述摩擦路徑中的一個(gè)處，特別是在所述外摩擦 路徑處的裂紋形成，使得由裂紋形成引起的制動(dòng)盤的使用壽命的終點(diǎn)可盡可能不危急地并 且以特別簡單的方式檢測。為此，所述支承元件和形成所述摩擦路徑的所述板之間的所述 過渡區(qū)被構(gòu)造成使得裂紋形成(如果有的話)從所述摩擦路徑的徑向中心或接近于該徑向中心開始。特別是，為此，所述支承元件之間的過渡半徑和/或所述支承元件和形成所述摩 擦路徑的所述板之間的過渡形狀在所述制動(dòng)盤的徑向內(nèi)部區(qū)域被配置得不同于所述制動(dòng) 盤的位于徑向更向外的區(qū)域。本發(fā)明的該方面，即，控制所述制動(dòng)盤的加熱使得該制動(dòng)盤的 最大負(fù)荷出現(xiàn)在所述摩擦路徑的徑向中部區(qū)域而不是該摩擦路徑的徑向內(nèi)部區(qū)域，也可以 被實(shí)現(xiàn)，而本質(zhì)上(本身)不依賴于發(fā)明的其他特征。
本發(fā)明有可能使摩擦線(friction thread)中和制動(dòng)盤中的熱分布均勻，而沒有 顯著的重量增加。
這也意味著車輛的非簧載質(zhì)量保持近似恒定。
在通過在所述支承元件和所述摩擦路徑之間的所述過渡區(qū)中的前述不同的曲率 半徑實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明中，實(shí)質(zhì)上重要的是所述制動(dòng)盤的兩側(cè)上的摩擦半徑的差。對于特定具 體幾何尺寸的給定制動(dòng)盤，這(摩擦半徑的差)可以在經(jīng)驗(yàn)上被最優(yōu)化。這里，術(shù)語“曲率 半徑”不必嚴(yán)格在圓的意義上解釋。偏離圓形形狀也是允許的。本質(zhì)之處在于在前述意義 上所述制動(dòng)盤的一側(cè)的所述區(qū)域中的曲率與在另一側(cè)的曲率不同，使得從本身熱量上負(fù)載 更高的所述摩擦路徑到所述支承元件內(nèi)的熱流因比所述制動(dòng)盤的另一側(cè)的加寬的熱橋因 而更好，其中所述摩擦路徑和所述支承元件之間的連接形成橫截面減小的熱橋，使得所述 制動(dòng)器的在沒有所述改進(jìn)的“熱橋”的情況下出現(xiàn)進(jìn)入到所述制動(dòng)盤導(dǎo)架的更大的熱流的 該側(cè)現(xiàn)在達(dá)到與所述制動(dòng)盤的相對側(cè)大體上相同的溫度導(dǎo)架。
在具有所述盤式制動(dòng)器的中央平面的兩側(cè)的不同的曲率半徑的前述實(shí)施方式的 修改中，也可以實(shí)現(xiàn)關(guān)于理想的溫度分布的所述技術(shù)效果，還因?yàn)樗鲋С性托纬伤?述摩擦路徑的所述板之間的所述過渡區(qū)具有不同的斜面，使得在待被冷卻到更大程度的一 側(cè)，用于熱傳導(dǎo)的從所述摩擦路徑板到所述支承元件內(nèi)的所述過渡區(qū)中的橫截面大于在另 一側(cè)的橫截面，使得從所述摩擦路徑除去的熱量在待被冷卻到更大程度的所述一側(cè)被相對 增加。所述支承元件進(jìn)入到所述板內(nèi)的所述過渡區(qū)的形狀因此與所述洞(自由空間)的形 狀相對應(yīng)，并且在那里，所述不同的冷卻效果通過在所述制動(dòng)盤的兩側(cè)上的冷卻空氣的不 同流動(dòng)條件而被進(jìn)一步促進(jìn)。所述支承元件和所述板之間的所述過渡區(qū)也可以是多角形設(shè) 計(jì)。如前述實(shí)施方式中一樣，這里的關(guān)鍵之處在于，從待被冷卻到更大程度的所述摩擦路徑 到所述制動(dòng)盤的風(fēng)掃表面的熱傳導(dǎo)橫截面補(bǔ)償了其他所述摩擦路徑的更大的散熱，因直接 連接至制動(dòng)導(dǎo)架所以更多的熱量從所述其他摩擦路徑被除去。
通過根據(jù)本發(fā)明的所述措施，可以確保所述制動(dòng)盤具有僅僅0. 2mm的傘效應(yīng)。特 別是可以沿制動(dòng)活塞的方向(浮鉗盤式制動(dòng)器中)轉(zhuǎn)移該傘效應(yīng)。
所述支承元件可以采取不同形狀，例如圓柱形(具有所述不對稱性)、肋形或圓錐 形，其中在所述制動(dòng)盤的一側(cè)設(shè)置比另一側(cè)大的錐角，并且具有較大錐角的一側(cè)具有來自 于其摩擦路徑的更大的散熱。
假如所述支承元件仿圓柱或銷的式樣設(shè)計(jì)，則它們可以具有例如3. 5至7mm的范 圍內(nèi)的直徑，優(yōu)選地4至6mm的范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選地大約5mm。所述支承元件例如在所述制 動(dòng)盤之上均勻地分布并且具有10至30mm的范圍內(nèi)的從中心到中心的典型的相互間隔。優(yōu) 選地所述制動(dòng)盤總體上為鑄件。根據(jù)為了防止在所述摩擦路徑的所述徑向內(nèi)部區(qū)域中裂紋 形成(假如裂紋形成完全發(fā)生)并且為了確保這種裂紋形成在所述摩擦路徑的所述徑向中 部區(qū)域中開始的本發(fā)明的前述變型，來自所述摩擦路徑的特定散熱被以以下方式實(shí)現(xiàn)，即，通過所述支承元件以相對不均勻的方式在所述制動(dòng)盤上分布的事實(shí)，即在所述摩擦襯面的 徑向中部區(qū)域中，例如放熱支承元件的密度低于徑向進(jìn)一步向內(nèi)的區(qū)域，在極端的制動(dòng)負(fù) 荷的情況下的加熱在所述摩擦路徑的所述徑向中部區(qū)域中實(shí)現(xiàn)。


現(xiàn)在參照附圖進(jìn)行本發(fā)明的實(shí)施方式的詳述。附圖中
圖1是通過制動(dòng)盤的第一實(shí)施方式的剖面圖，并且
圖2是通過制動(dòng)盤的第二實(shí)施方式的剖面圖。
具體實(shí)施方式
附圖示出了盤式制動(dòng)器的部件，即制動(dòng)盤，該部件在本發(fā)明的上下文中是相關(guān)的。 盤式制動(dòng)器的其他部件，諸如制動(dòng)器底板、制動(dòng)鉗等可以從根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的各種改進(jìn)推斷出ο
圖1示出了制動(dòng)盤10的沿半徑的剖面。制動(dòng)盤因此繞其軸線A旋轉(zhuǎn)。
制動(dòng)盤10具有內(nèi)摩擦路徑12和外摩擦路徑14。內(nèi)摩擦路徑12由(內(nèi))板12’ 形成并且外摩擦路徑14由(外)板14’形成。制動(dòng)盤以本身已知的方式具有制動(dòng)盤導(dǎo)架 16，通過該制動(dòng)盤導(dǎo)架16實(shí)現(xiàn)向待被制動(dòng)的車輛部分的緊固。該車輛部分通常是輪轂。在 制動(dòng)器設(shè)置在差速齒輪上的車輛中，制動(dòng)盤與輪軸驅(qū)動(dòng)的一部分相連接。
通風(fēng)式制動(dòng)盤10構(gòu)造成緊固至輪轂。從制動(dòng)盤導(dǎo)架16徑向和軸向傾斜伸出的是 用于支承制動(dòng)盤10的連接部18。連接部18與過渡段34相連，該過渡段34具有減小的橫 截面并且與外摩擦路徑14的板14’達(dá)成一體。因此，在圖中，分別相對于制動(dòng)器在車輛中 的預(yù)期裝配狀態(tài)，左邊是“外側(cè)”并且右邊是“內(nèi)側(cè)”。
因?yàn)槲蘸拖臒崃康闹苿?dòng)盤導(dǎo)架16和外摩擦路徑14之間的直接連接，所以從 外摩擦路徑14到制動(dòng)盤導(dǎo)架16內(nèi)的散熱比從內(nèi)摩擦路徑12到制動(dòng)盤導(dǎo)架16內(nèi)的散熱更 大。因此，在沒有專門措施的情況下，內(nèi)摩擦路徑12和形成該內(nèi)摩擦路徑12的板12’將被 加熱到比外摩擦路徑14和形成該外摩擦路徑14的板14’更高的程度。
摩擦路徑12’、14’在外側(cè)是平行的平面。相對于制動(dòng)器被裝配在其中的車輛，制 動(dòng)盤10的一側(cè)20是內(nèi)側(cè)，并且一側(cè)22是制動(dòng)盤10的外側(cè)，即從車輛中央觀察時(shí)制動(dòng)盤的 面向外的一側(cè)。
在制動(dòng)盤10中形成洞對、26，該洞也可以被稱為板12’、14’之間的自由空間。在 所示的實(shí)施方式中洞對、26都相互連接并且為了空氣的自由運(yùn)動(dòng)而相互連接。這是因?yàn)橹?承元件36是銷形或圓柱形結(jié)構(gòu)，即，僅僅在某些地方使板12’和14’相互連接，使得自由空 間2436為了沿各種路徑的自由空氣循環(huán)而連接。空氣在這里是從內(nèi)部徑向向外流動(dòng)，即， 通過板12’、14’之間的進(jìn)氣口 28，并且在流過自由空間2436且在流過時(shí)吸收熱量之后， 通過出氣口 30從制動(dòng)盤10徑向向外離開。在圖1中，兩個(gè)板12’、14’由假想的虛線Ll和 L2標(biāo)記。
在根據(jù)圖1的實(shí)施方式中，通過進(jìn)氣口觀進(jìn)入到制動(dòng)盤內(nèi)的冷卻空氣來自車輪和 車輛中央之間的區(qū)域。另一方面，假如制動(dòng)盤導(dǎo)架被連接至內(nèi)摩擦路徑12，則冷卻空氣來自 輪緣和外摩擦路徑14之間的區(qū)域。這將導(dǎo)致制動(dòng)盤的低效冷卻。
假如所示的制動(dòng)盤10被裝配在局部加襯的浮鉗盤式制動(dòng)器中，即僅在制動(dòng)盤的 一側(cè)上具有活塞-汽缸裝置的盤式制動(dòng)器中，則活塞-汽缸裝置設(shè)置在內(nèi)摩擦路徑12的一 側(cè)。
在制動(dòng)期間產(chǎn)生的熱最初出現(xiàn)在外摩擦路徑14和內(nèi)摩擦路徑12處。熱從這些摩 擦路徑流到支承元件36。熱另外經(jīng)由過渡段34和連接部18流入制動(dòng)盤導(dǎo)架16中并且從 該制動(dòng)盤導(dǎo)架16流入輪轂中，其中，如所提及的，在所示的結(jié)構(gòu)形式中，進(jìn)入到制動(dòng)盤導(dǎo)架 16內(nèi)的熱流從外摩擦路徑14排出比從內(nèi)摩擦路徑12更多的熱。
然而為了實(shí)現(xiàn)其中摩擦路徑具有至少近似相同的溫度的效果，從外摩擦路徑14 到支承元件36內(nèi)以及到自由空間M、26內(nèi)的散熱與從內(nèi)摩擦路徑12到支承元件36以及 到自由空間對、26內(nèi)的散熱相比被有目的地減少，從而實(shí)現(xiàn)希望的溫度平衡。這是由于自 由空間MJ6相對于中心面32被不對稱地構(gòu)造。在圖中所表示的實(shí)施方式中，自由空間在 支承元件36和形成摩擦路徑的板12’、14’之間的過渡區(qū)中具有不同的曲率半徑。在圖中， 通過虛線來繪制圓，并且該圓圖示了所述過渡區(qū)中的各自的曲率半徑。在圓柱形結(jié)構(gòu)的支 承元件36的情況下，過渡區(qū)關(guān)于支承元件的縱軸線(這些縱軸線垂直于平面32)旋轉(zhuǎn)地對 稱。
如所表示的，支承元件36的沿內(nèi)板12’的方向的過渡區(qū)具有比支承元件的進(jìn)入到 外板14’內(nèi)的外側(cè)上的過渡區(qū)明顯大的曲率半徑，其中前者的曲率半徑與所示圓的直徑D2 相對應(yīng)，后者的曲率半徑與直徑Dl相對應(yīng)。這實(shí)現(xiàn)了關(guān)于期望地有意影響熱流的兩個(gè)效果。
第一，可用于制動(dòng)盤的金屬中的熱從摩擦路徑流動(dòng)到支承元件內(nèi)的流動(dòng)橫截面大 于在待被冷卻到更大程度的一側(cè)上的橫截面，因此在這里，內(nèi)摩擦路徑12的一側(cè)的流動(dòng)橫 截面比在另一側(cè)上的流動(dòng)橫截面大，這里另一側(cè)是制動(dòng)盤的外側(cè)22。
第二，自由空間M、26中的冷卻空氣的流動(dòng)被以如下方式影響，即在待被冷卻到 更大程度的制動(dòng)盤的一側(cè)上(這里是內(nèi)摩擦路徑12的一側(cè)20)，與在制動(dòng)盤的另一側(cè)上 (在本實(shí)施方式中是在外摩擦路徑14的一側(cè)22上)相比，更多的熱被氣流吸收。氣流的冷 卻效果可以在制動(dòng)盤的兩側(cè)上的自由空間對、26中被不對稱地調(diào)節(jié)，特別是因?yàn)樵谥苿?dòng) 盤的一側(cè)上有意地產(chǎn)生紊流，制動(dòng)盤的該一側(cè)與制動(dòng)盤的另一側(cè)相比必須被冷卻到更大程 度，因此在制動(dòng)盤的該另一側(cè)上的流動(dòng)更優(yōu)選是層流。
前述兩個(gè)效果可以單獨(dú)地或聯(lián)合地用來總體上實(shí)現(xiàn)在制動(dòng)盤處和制動(dòng)盤中的希 望的溫度分布。在限定評價(jià)特定尺寸和材料的給定制動(dòng)盤的情況下，相對于進(jìn)入到板12’、 14’內(nèi)的過渡區(qū)的自由空間2436的輪廓的結(jié)構(gòu)和支承元件的形狀的結(jié)構(gòu)在經(jīng)驗(yàn)上被最優(yōu) 化。
例如，對于給定的制動(dòng)盤，在下文中進(jìn)一步詳細(xì)描述該制動(dòng)盤的尺寸，外摩擦路徑 14的一側(cè)上的過渡半徑在1至2. 5mm之間，在另一側(cè)上，即在內(nèi)摩擦路徑12的一側(cè)上的過 渡半徑在3. 5mm至6mm之間的范圍內(nèi)被確定為非常適當(dāng)。這些過渡半徑在圖中由虛線圓表 示，該虛線圓具有各自的直徑Dl和D2。
如在導(dǎo)言中已經(jīng)解釋的，這里的術(shù)語“過渡半徑”不必為精確的圓形而可以是弧 形，該弧形也可以偏離更精確的圓形?；⌒我部梢允怯薪堑?，即多角形。關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)前 述技術(shù)效果中的至少一個(gè)，即關(guān)于支承元件中的熱流橫截面和/或關(guān)于氣流中的熱吸收的技術(shù)效果中的至少一個(gè)。
代替所述的過渡區(qū)的弧形結(jié)構(gòu)，也可以使用傾斜形狀，例如圓錐形。例如，支承元 件進(jìn)入到板內(nèi)的過渡區(qū)可以具有相對于平面32的斜面，該斜面在幾何學(xué)上與例如布置在 自由空間中的倒角相似，在該情況下，類似于前述曲率半徑的比例，在待冷卻到更大程度的 制動(dòng)盤的一側(cè)上，支承元件36中的橫截面將為了增加熱流而被形成得更大。
代替前述支承元件36的圓柱形改進(jìn)，這些支承元件也可以采取短肋等的形式，在 該情況下，相應(yīng)的不對稱被設(shè)置在平面32的兩側(cè)上以便實(shí)現(xiàn)前述效果。
因?yàn)樗緦?shí)施方式中的制動(dòng)盤10是鑄件并且具有用于通風(fēng)的自由空間對、26，所 以分型面通常延伸通過支承元件36。這是便于構(gòu)造的形式，該形式已經(jīng)在上面指出，具有兩 個(gè)雙圓錐，使得從分離面一個(gè)圓錐以加寬的方式延伸到內(nèi)摩擦路徑12并且另一個(gè)圓錐以 加寬的形式延伸到外摩擦路徑。通過選擇錐角，熱流可以在上述意義上被控制。
控制熱流的另一種手段是連接部18和過渡段34以及制動(dòng)盤在進(jìn)氣口觀附近的 結(jié)構(gòu)。因此，例如，連接部18的最初支承橫截面可以通過肋觀被部分或者甚至完全代替， 其中為了實(shí)現(xiàn)熱流控制，過渡段；34的橫截面厚度和其長度也被調(diào)整。孔也可以被設(shè)置在過 渡區(qū)18中以減小熱流。大體上，對于給定結(jié)構(gòu)的制動(dòng)盤，單獨(dú)熱流的相互影響必須適于實(shí) 現(xiàn)前述在制動(dòng)盤處和制動(dòng)盤中的最優(yōu)化熱分布的目的。
當(dāng)設(shè)計(jì)先進(jìn)的制動(dòng)盤時(shí)，另一個(gè)目的在于使技術(shù)員容易檢測制動(dòng)盤的使用壽命的 終點(diǎn)。制動(dòng)盤的使用壽命的終點(diǎn)通常由裂紋形成指示。在這個(gè)意義上，有利的是設(shè)計(jì)制動(dòng) 盤中的熱狀態(tài)和應(yīng)力狀態(tài)，使得接近制動(dòng)盤的使用壽命的終點(diǎn)的裂紋形成可在外摩擦路徑 檢測出(因?yàn)檫@更易于察覺)。特別危險(xiǎn)的是制動(dòng)盤10的徑向內(nèi)部區(qū)域中的裂紋形成，因 為這引起制動(dòng)盤將爆裂(裂開)的風(fēng)險(xiǎn)。因此希望設(shè)計(jì)特別是如第9頁的第3段所述的制 動(dòng)盤，使得接近使用壽命的終點(diǎn)裂紋形成(如果有的話)首先出現(xiàn)在外摩擦路徑的近似中 心。為了實(shí)現(xiàn)該情況，根據(jù)制動(dòng)盤的特定改進(jìn)，規(guī)定盤的中部區(qū)域比位于徑向更向內(nèi)或更向 外的其他區(qū)域暴露于更高的熱循環(huán)。為此，在摩擦路徑的中心徑向區(qū)域中，熱傳導(dǎo)橫截面 (因此過渡半徑)可以以如下方式構(gòu)造，即在該中部區(qū)域中，來自外摩擦路徑的傳熱被略微 減小。通過略微減小支承元件36在摩擦路徑的徑向中部區(qū)域中的密度也可以實(shí)現(xiàn)相同效果 ο
下列幾何尺寸已經(jīng)被證實(shí)對于前述類型的制動(dòng)盤是有利的。
在具有300到360mm的范圍內(nèi)的直徑的制動(dòng)盤中，支承元件取決于三個(gè)圓(依照 圖1)。特別是在外圓上的支承元件36的數(shù)量被如此選擇，使得制動(dòng)盤的振動(dòng)模式盡可能 遠(yuǎn)離裝配制動(dòng)盤的盤式制動(dòng)器的其他部件的固有頻率。在被提供給16”輪緣的具有例如 320mm的直徑的制動(dòng)盤中，存在位于外圓中的近似50個(gè)支承元件36、位于中間圓中的近似 45個(gè)支承元件以及位于內(nèi)圓中的近似35至45個(gè)支承元件。
圖2示出了具有所謂鵝頸34a的改良的制動(dòng)盤。另外，在圖中功能上相同或功能 上等同的部件設(shè)有相同的附圖標(biāo)記，而在圖2增標(biāo)以“ a”。
附圖標(biāo)記列表
10制動(dòng)盤
12內(nèi)摩擦路徑
12，板14外摩擦路徑 14，板16制動(dòng)盤導(dǎo)架 18連接部(10至16) 20內(nèi)側(cè) 22外側(cè) 24洞 26洞 28進(jìn)氣口 30出氣口 32平面34過渡段(從18到14)36支承元件A軸線Kl圓K2圓Dl半徑D2半徑Ll線L2線
權(quán)利要求
1.一種用于盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤，該制動(dòng)盤具有在該制動(dòng)盤的一側(cè)的外摩擦路徑 (14； 14a)和在另一側(cè)的內(nèi)摩擦路徑(12 ;1加)，并且具有在所述摩擦路徑之間的風(fēng)掃洞 (24,26 ；24a, 26a)以冷卻所述制動(dòng)盤(10)，該制動(dòng)盤的特征在于，部分或完全位于所述外摩擦路徑側(cè)02)的所述洞(M，26;MaJ6a)具有不同于位于 所述內(nèi)摩擦路徑側(cè)00)的結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動(dòng)盤，其中，除通過所述洞04J6；24a, 26a)散熱以外，從 所述摩擦路徑進(jìn)行的散熱在所述制動(dòng)盤(10)的一側(cè)OO)比在另一側(cè)0 低，該制動(dòng)盤的特征在于，在散熱較低的所述一側(cè)OO)的所述洞( ，26;MaJ6a)的結(jié)構(gòu)從所述一側(cè)的所述摩 擦路徑(12)散發(fā)的熱比在所述另一側(cè)02)的所述洞的結(jié)構(gòu)從所述另一側(cè)02)的所述摩 擦路徑(14)散發(fā)的熱更多。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動(dòng)盤，其特征在于，所述洞(M，26;MaJ6a)相對于一平 面(32 ；32a)是不對稱的，所述平面(32 ；32a)近似在中心延伸通過所述洞，并且平行于所 述摩擦路徑(12，14 ； 12，14a)延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動(dòng)盤，其特征在于，所述洞(M，26;MaJ6a)在所述制動(dòng) 盤的一側(cè)的曲率半徑不同于在該制動(dòng)盤的另一側(cè)的曲率半徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動(dòng)盤，其特征在于，所述洞圍繞所述制動(dòng)盤的中心軸線延 伸，并且徑向分布地設(shè)置在所述外摩擦路徑和所述內(nèi)摩擦路徑之間的全部空間上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動(dòng)盤，其特征在于，所述洞成螺旋形纏繞通過所述制動(dòng)盤。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動(dòng)盤，該制動(dòng)盤具有形成所述外摩擦路徑(14)的板(14’) 和形成所述內(nèi)摩擦路徑(1 的板(12’)，其中所述板中的一個(gè)板連接至散熱制動(dòng)盤導(dǎo)架 (16)，并且所述兩個(gè)板(12’，14’)通過支承元件(36)連接，所述制動(dòng)盤的特征在于，在所述 板(12’ )的不連接至所述制動(dòng)盤導(dǎo)架(16)的一側(cè)，用于熱傳導(dǎo)的從所述板(12’ )進(jìn)入到 所述支承元件(36)的過渡區(qū)中的橫截面大于所述板(14’)的連接至所述制動(dòng)盤導(dǎo)架(16) 的一側(cè)的所述過渡區(qū)中的橫截面。
8.一種用于盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤，該制動(dòng)盤具有在該制動(dòng)盤的一側(cè)的第一板(14’ ) 上的外摩擦路徑(14 ；Ha)，并且具有在該制動(dòng)盤的另一側(cè)的第二板(12’ )上的內(nèi)摩擦路 徑(12 ；1 )，并且具有在所述摩擦路徑之間的用于冷卻該制動(dòng)盤(10 ；IOa)的風(fēng)掃洞04， 26 ；2 ，26a)，其中所述第一板(12’)和所述第二板(14’)至少具有大約相同的厚度，并且 除通過所述洞的效果散熱之外，從所述制動(dòng)盤的一側(cè)的散熱大于在該制動(dòng)盤的另一側(cè)的散 熱，所述制動(dòng)盤的特征在于，所述洞04，沈；24a, 26a)較接近于所述制動(dòng)盤的一側(cè)設(shè)置，所 述一側(cè)是指除通過所述洞的效果散熱之外從所述摩擦路徑的散熱較低的那一側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8中的任一項(xiàng)所述的制動(dòng)盤，其特征在于，所述制動(dòng)盤(10；IOa) 在外側(cè)或在中心連接至所述制動(dòng)導(dǎo)架(16 ；16a)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或8中的任一項(xiàng)所述的制動(dòng)盤，其特征在于，所述制動(dòng)盤從車輛中 心的方向通風(fēng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或8中的任一項(xiàng)所述的制動(dòng)盤，該制動(dòng)盤具有在所述洞04，沈； 24a, 26a)之間的支承元件(36 ;36a)，其特征在于，在一平面(32 ;32a)的相對兩側(cè)的所述支承元件沿所述摩擦路徑的方向以不同形狀伸展，所述平面大體上垂直于所述制動(dòng)盤的軸 線㈧延伸。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制動(dòng)盤，其特征在于，在所述外摩擦路徑(14;14a)側(cè)的所 述洞的曲率半徑主要在1至2. 5mm的范圍內(nèi)，并且在所述內(nèi)摩擦路徑(12 ； 12a)側(cè)的所述洞 的曲率半徑主要在3至6mm的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或8中的任一項(xiàng)所述的制動(dòng)盤，其特征在于，所述洞Q4J6；24a, 26a)和/或所述支承元件(36 ；36a)形成為使得從兩個(gè)所述摩擦路徑(12， 14 ；12a, 14a) 的散熱使得該兩個(gè)摩擦路徑達(dá)到大約相同的溫度。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或8中的任一項(xiàng)所述的制動(dòng)盤，其特征在于，所述一個(gè)摩擦路徑 (14 ； 14a)至所述制動(dòng)盤導(dǎo)架(16)或所述制動(dòng)盤導(dǎo)架(16a)的鵝頸(3 )的連接部(18 ； 18a)具有減小的橫截面，并且/或者被穿孔。
15.根據(jù)權(quán)利要求1或8中的任一項(xiàng)所述的制動(dòng)盤，其特征在于，沿著所述制動(dòng)盤的半 徑，三個(gè)或四個(gè)支承元件(36)被徑向間隔開布置，特別是在直徑范圍在300至360mm內(nèi)的 制動(dòng)盤中。
16.根據(jù)權(quán)利要求1或8中的任一項(xiàng)所述的制動(dòng)盤，其特征在于，所述洞(M，26;Ma， 26a)和/或所述支承元件(36 ；36a)構(gòu)造成使得所述制動(dòng)盤(10)的固有振動(dòng)頻率明顯不 同于所述制動(dòng)盤的其他部件的固有振動(dòng)頻率。
17.—種盤式制動(dòng)器，特別是浮鉗盤式制動(dòng)器，該盤式制動(dòng)器具有根據(jù)權(quán)利要求1或8 中的任一項(xiàng)所述的制動(dòng)盤。
18.根據(jù)權(quán)利要求1或8中的任一項(xiàng)所述的制動(dòng)盤，其特征在于，所述摩擦路徑的徑向 中央?yún)^(qū)域中的所述洞構(gòu)造成使得在所述中央?yún)^(qū)域中，從所述外摩擦路徑(14 ； 14a)的散熱 相對于從所述內(nèi)摩擦路徑(12;12a)的散熱被略微減小到這樣的程度，以致在所述制動(dòng)盤 的極端磨損之后，任何裂紋都在所述摩擦路徑的所述徑向中央?yún)^(qū)域中在外側(cè)開始形成。
19.一種通過在制動(dòng)盤的外表面OO ；2 處形成裂紋而在視覺上顯示該制動(dòng)盤的極端 磨損的方法，該方法使得在徑向中央?yún)^(qū)域中，來自所述制動(dòng)盤的外摩擦路徑(14;14a)的熱 張力與來自該制動(dòng)盤的內(nèi)摩擦路徑(12;12a)的熱張力相比不同到這樣的程度，以致在極 端制動(dòng)盤磨損之后，任何裂紋形成首先在所述外摩擦路徑(14;14a)的徑向中央?yún)^(qū)域中開 始。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制動(dòng)盤，該制動(dòng)盤具有在一側(cè)上的外摩擦路徑(14)和在另一側(cè)上的內(nèi)摩擦路徑(12)。在所述摩擦路徑之間設(shè)置開放空間(24)，所述空間在外摩擦路徑側(cè)(22)上具有不同于內(nèi)摩擦路徑側(cè)(20)的形式。
文檔編號(hào)F16D65/12GK102037253SQ200980115682
公開日2011年4月27日 申請日期2009年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月1日
發(fā)明者烏爾里克·佐伊斯?fàn)? 于爾根·科爾特, 塞達(dá)爾·塞胡恩, 邁克爾·瑞切利克 申請人:盧卡斯汽車股份有限公司