制造制動(dòng)盤的方法、用于盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤以及盤式制動(dòng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種制造制動(dòng)盤的方法、用于盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤以及盤式制動(dòng)器。
【背景技術(shù)】
[0002] 車輛的盤式制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)盤包括環(huán)形結(jié)構(gòu)，或制動(dòng)帶，以及中央附接元件（被 稱為鐘狀物），通過該中央附接元件，將制動(dòng)盤附接至車輛懸架的旋轉(zhuǎn)部分，例如輪轂。制動(dòng) 帶設(shè)置有相反的適合于與摩擦元件（制動(dòng)墊）配合的制動(dòng)表面，這些摩擦元件容納在至少 一個(gè)鉗體內(nèi)，所述鉗體橫跨所述制動(dòng)帶并且與車輛懸架的非旋轉(zhuǎn)部件形成整體。相對(duì)的制 動(dòng)墊和制動(dòng)帶的相反的制動(dòng)表面之間的受控的相互作用確定了由摩擦而導(dǎo)致的制動(dòng)作用， 這使得車輛減速或停止
[0003] 通常，制動(dòng)盤由灰口鑄鐵制成。實(shí)際上，此材料允許以相對(duì)較低的成本獲得良好的 制動(dòng)性能（特別是在抑制磨損方面）。由碳或碳陶瓷材料制成的制動(dòng)盤可提供更好的性能， 但是成本高得多。
[0004] 鑄鐵制動(dòng)盤的一個(gè)尚未克服的局限與制動(dòng)盤的過大重量相關(guān)。
[0005] 已經(jīng)嘗試通過制造具有保護(hù)涂層的鋁制動(dòng)盤來克服此問題。該保護(hù)涂層一方面用 來減小制動(dòng)盤磨損從而因此確保與鑄鐵制動(dòng)盤類似的性能，另一方面用來保護(hù)鋁基座免受 制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的高于鋁的軟化溫度（200-400°C)的溫度。
[0006] 然而，目前可獲得的、可應(yīng)用于鋁制動(dòng)盤的并同時(shí)提供耐磨性的保護(hù)涂層，會(huì)遇到 導(dǎo)致其從鋁制動(dòng)盤本身分離的脫落的問題。
[0007] 例如，在專利US4715486中描述了一個(gè)這種類型的保護(hù)涂層，該專利涉及一種低 磨損盤式制動(dòng)器。具體地，由鑄鐵制成的盤具有通過粒子形式的材料制成的涂層，使用高動(dòng) 能沖擊技術(shù)在盤上沉積該涂層。根據(jù)第一實(shí)施例，涂層包含20 %到30 %的碳化鎢以及5 % 的鎳，剩余部分由碳化鉻和鎢的混合物構(gòu)成。根據(jù)第二實(shí)施例，涂層包含80%到90%的碳 化鎢、高達(dá)10 %的鈷、高達(dá)5 %的鉻以及高達(dá)5 %的碳。
[0008] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的保護(hù)涂層從鋁或鋁合金制動(dòng)盤分離的一個(gè)主要原因是，在保護(hù) 涂層中存在鎳。
[0009] 如果通過火焰噴涂技術(shù)來施用涂層，那么傳統(tǒng)的保護(hù)涂層從鋁或鋁合金制動(dòng)盤分 離的第二個(gè)原因是，在保護(hù)涂層中存在游離碳。實(shí)際上，碳易于燃燒，從而與包含于所形成 的保護(hù)涂層中的氧相結(jié)合。這導(dǎo)致在涂層內(nèi)形成微氣泡，這可能阻止涂層在制動(dòng)盤上充分 地粘結(jié)，使涂層易于分離。
[0010] 從上文中顯而易見的是，由鋁或鋁合金制成的涂覆的制動(dòng)盤目前無法在制動(dòng)系統(tǒng) 領(lǐng)域中使用。
[0011] 然而，考慮到使用鋁來減小制動(dòng)盤的重量所帶來的優(yōu)點(diǎn)，感覺在本領(lǐng)域中解決參 考現(xiàn)有技術(shù)提到的問題的需求非常大。具體地，感受到了使鋁制動(dòng)盤具有能夠增加制動(dòng)盤 的耐磨性同時(shí)增加抗性的保護(hù)涂層的需求。
[0012] 盤式制動(dòng)器的一個(gè)主要問題是，延長制動(dòng)表面和制動(dòng)墊的使用壽命。
[0013]眾所周知，實(shí)際上，例如由于污物或制動(dòng)過程中弄碎的與制動(dòng)墊相同的摩擦材料 (其在制動(dòng)作用過程中介于制動(dòng)表面和制動(dòng)墊之間）的原因，會(huì)在制動(dòng)表面中快速產(chǎn)生痕 跡或其他的表面不規(guī)則。這些表面不規(guī)則會(huì)產(chǎn)生令人不適的噪音或嘎嘎聲并相當(dāng)大程度地 增加制動(dòng)盤及其制動(dòng)墊的磨損。在實(shí)踐中，這些缺點(diǎn)由于不足的服務(wù)舒適性和過大的部件 磨損而會(huì)限制制動(dòng)盤的使用壽命。
[0014]與由碳陶瓷材料制成的制動(dòng)盤比較，在用傳統(tǒng)材料制成的制動(dòng)盤中以上磨損問題 特別突出，例如灰口鑄鐵和鋁或鋁合金。
[0015]因此，特別感受到減小特別是如果由鋁或灰口鑄鐵制成的制動(dòng)盤的磨損以及制動(dòng) 墊的磨損的需求，以減輕以上缺點(diǎn)。
[0016]在制動(dòng)盤側(cè)面上，已經(jīng)通過提供涂覆設(shè)計(jì)成用于提升耐磨性的保護(hù)材料的制動(dòng) 盤，解決了該問題。具體地，一種類型的保護(hù)涂層包括使用陶瓷粉末和粘結(jié)金屬材料的混合 物。
[0017]在制動(dòng)墊側(cè)面上，已經(jīng)通過提供并測(cè)試不同類型的摩擦材料來以多種方式解決該 問題。
[0018]一種類型的非常普遍的摩擦材料包括通過熱模壓獲得的材料，該材料由纖維、研 磨材料、潤滑劑、金屬材料以及可聚合的粘合劑（例如酚醛樹脂）組成。
[0019] 在US20060151268中描述了摩擦材料的一個(gè)實(shí)例。該摩擦材料包括鐵纖維、鋁纖 維、鋅纖維以及錫纖維。鐵纖維體積量百分比在大約1%和大約10%之間。鋁、鋅和錫纖維 的體積量百分比在大約1%和大約5%之間。摩擦材料沒有元素銅，以防止銅在使用過程中 釋放至環(huán)境中。具體地，該摩擦材料包括大約11 %的體積的石墨和/或焦炭，或僅包括大約 6 %的體積的石墨。該材料還包括大約3 %的體積的氧化鋁，或大約5 %的體積的氧化鋯。
[0020] 眾所周知，為了獲得具有良好的摩擦性能且部件具有高耐磨性的制動(dòng)系統(tǒng)，必須 用制動(dòng)墊的特征來校準(zhǔn)制動(dòng)盤的特征，反之亦然。通常，實(shí)際上，單獨(dú)獲得的部件（制動(dòng)盤 和制動(dòng)墊）表現(xiàn)出非常好的性能（例如在耐磨性方面），然后當(dāng)組合使用時(shí)，如果不太差的 話，可以得到中等的結(jié)果。
[0021] 因此，特別感受到確定一種盤式制動(dòng)器的需求，該盤式制動(dòng)器提供良好摩擦性能 并提高各個(gè)受到磨損和撕裂的部件（即，制動(dòng)盤和制動(dòng)墊）的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022] 通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造制動(dòng)盤的方法以及通過根據(jù)權(quán)利要求12所述的 用于盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤，來滿足對(duì)設(shè)置有保護(hù)涂層的鋁制動(dòng)盤的需求，該保護(hù)涂層能夠 增加制動(dòng)盤的耐磨性同時(shí)能夠增加耐老化性。
[0023]具體地，通過一種制造具有保護(hù)涂層的由鋁制成的制動(dòng)盤的方法來滿足這種需 求，該方法包括以下操作步驟：
[0024] a)提供制動(dòng)盤，所述制動(dòng)盤包括制動(dòng)帶，該制動(dòng)帶由鋁或鋁合金制成且設(shè)置有兩 個(gè)相反的制動(dòng)表面，每個(gè)制動(dòng)表面至少部分地限定制動(dòng)盤的兩個(gè)主側(cè)中的一個(gè)；
[0025] b)用HV0F(高速氧氣燃料噴涂）技術(shù)或HVAF(高速空氣燃料噴涂）技術(shù)或KM(動(dòng) 力金屬噴涂）技術(shù)將粒子形式的材料沉積在制動(dòng)盤上，以形成覆蓋制動(dòng)帶的兩個(gè)制動(dòng)表面 中的至少一個(gè)的保護(hù)涂層。
[0026] 該粒子形式的材料包括重量百分比為80%至90%的碳化鎢、重量百分比為8%至 12 %的鈷和重量百分比為2 %至6 %的鉻。
[0027]根據(jù)該方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，該粒子形式的材料包括重量百分比為86%的碳化 鎢、重量百分比為10%的鈷和重量百分比為4%的鉻。
[0028]優(yōu)選地，該粒子形式的材料的粒子的粒度在5和40ym之間。
[0029]根據(jù)該方法的一個(gè)可能的實(shí)施例，保護(hù)涂層具有20ym和100ym之間的厚度，特 別是在20ym和80ym之間。
[0030]根據(jù)該方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，沉積步驟b)包括在相同表面上的該粒子形式的 材料的兩個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的沉積過程，以形成保護(hù)涂層。
[0031] 具體地，沉積步驟b)包括直接在制動(dòng)盤上沉積該粒子形式的材料以產(chǎn)生涂層的 基底層的第一沉積步驟，和在該基底層上沉積該粒子形式的材料以產(chǎn)生終飾層（finishing layer)的第二沉積步驟。通過第一沉積過程沉積的粒子形式的材料的粒度大于通過第二沉 積過程沉積的粒子形式的材料的粒度。
[0032]根據(jù)該方法的一個(gè)特殊實(shí)施例，通過第一沉積過程沉積的粒子形式的材料的粒度 在30和40ym之間。通過第二沉積步驟沉積的粒子形式的材料的粒度在5和20ym之間。
[0033] 具體地，保護(hù)涂層在終飾層處具有2. 0至3. 0ym的表面粗糙度Ra。
[0034] 具體地，該涂層的基底層的厚度在該涂層的總厚度的2/4和3/4之間。終飾層的 厚度在該涂層的總厚度的1/4和2/4之間。
[0035]根據(jù)該方法的一個(gè)可能的實(shí)施例，整個(gè)制動(dòng)盤由鋁或鋁合金制成。
[0036]根據(jù)該方法的一個(gè)可能的實(shí)施例，保護(hù)涂層覆蓋制動(dòng)盤的整個(gè)表面。
[0037]根據(jù)該方法的一個(gè)具體的實(shí)施例，在沉積步驟b)中，所述粒子形式的材料至少基 于所述保護(hù)涂層的厚度而以差異化的方式沉積在所述制動(dòng)盤的表面上。
[0038] 具體地，所述盤的每個(gè)主側(cè)至少由與制動(dòng)帶的制動(dòng)表面對(duì)應(yīng)的第一環(huán)形部分限 定，并且由第二環(huán)形部分限定，所述第二環(huán)形部分比第一環(huán)形部分更朝內(nèi)并且限定盤與車 輛的附接區(qū)域。在所述沉積步驟b)中，制造至少覆蓋這兩個(gè)部分的保護(hù)涂層。在所述第一 環(huán)形部分上制造的涂層具有的厚度比在所述第二部分上制造的涂層所具有的厚度更大。
[0039] 具體地，上述需要通過一種用于盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤1來滿足，所述制動(dòng)盤包括 制動(dòng)帶2,所述制動(dòng)帶由鋁或鋁合金制成并且具有兩個(gè)相反的制動(dòng)表面2a和2b，每個(gè)制動(dòng) 表面至少部分限定所述盤的兩個(gè)主側(cè)中的一個(gè)。所述盤1具有保護(hù)涂層3,所述保護(hù)涂層覆 蓋制動(dòng)帶的兩個(gè)制動(dòng)表面中的至少一個(gè)。該涂層由重量百分比為80%至90%的碳化鎢、重 量百分比為8%至12%的鈷以及重量百分比為2%至6%的鉻組成。通過使用HV0F技術(shù)或 HVAF技術(shù)（高速空氣燃料噴涂）或KM技術(shù)（動(dòng)力金屬噴涂），在盤上沉積涂層的粒子形式 的組分，從而獲得所述涂層。
[0040]根據(jù)該制動(dòng)盤的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，涂層3由重量百分比為86%的碳化鎢、重量百 分比為10 %的鈷以及重量百分比為4 %的鉻組成。
[0041] 優(yōu)選地，通過在制動(dòng)盤上沉積粒度在5和40ym之間的粒子形式的所述成分，來獲 得該涂層。
[0042]根據(jù)該制動(dòng)