具有对称凹槽图案的制动盘片的制作方法与工艺

本发明涉及用于车辆制动器的盘片，尤其涉及设置在这种盘片的制动表面中的凹槽段。

背景技术：
车辆的制动盘片的制动表面上的凹槽段的多种布置是已知的。一种这种布置例如在US7097006中公开，US7097006本身提到了大量凹槽布置。凹槽段帮助散热、应力消除和减振，并且需要适合它们所应用的盘片的特定特性和结构。得到下述凹槽段图案是困难的：该凹槽段图案满足这些要求，但在盘片沿顺时针或逆时针方向转动时同样是有效的，使得盘片可以用在车辆的任一侧，并且提供平衡和相同的制动性能，而与转动方向无关。而且，实际加工出来的狭槽的构造与应用于盘片表面的制动衬片的性能和盘片本身的整体性都有关系。因此，一些已知的狭槽构造至少具有撕裂转子表面或引起毛细裂纹在制动带周边发展或出现这二种情况的趋势。常规制动盘的另一个问题是：驾车者没有办法可以监测车辆的制动组件的制动性能。制动效率以及制动衬片和盘片的制动带之间的不兼容性问题可以由盘片在强烈的制动之后的温度指示，但这种温度仅可以通过采用精密的热监测设备确定。本发明的目的是解决或至少改善上述缺点中的一些缺点。注释用语”包括”(及其语法变化)是以”具有”或”包含”的包括含义而不是以”仅由……构成”的排除含义在本说明中使用的。在本发明的背景技术中的现有技术的上述讨论不是承认在其中讨论 的任何信息是可引用的现有技术或任何国家的本领域技术人员的公知常识的一部分。在本说明书中：”弧形凹槽”是指遵循圆形或其它几何定义的曲线的弧的凹槽。”顺时针”和”逆时针”是指从外侧观看时围绕制动盘片的中心的旋转方向。

技术实现要素：
因此，在本发明的第一宽泛形式中，提供了一种用于轮式车辆的制动盘片；所述制动盘片包括相对的环形制动表面；所述制动表面中的每一个设置有不同的弧形凹槽段的相同图案；所述弧形凹槽段设置成多组；每一组至少包括：(a)一对内侧弧形凹槽段，从所述制动带表面的内周边缘附近向外延伸至所述制动带的宽度的中部附近，(b)一对外侧弧形凹槽段，从所述制动带的宽度的中部附近向外延伸至所述制动带的外周边缘附近，并且其中，所述一对内侧弧形凹槽段和所述一对外侧弧形凹槽段中的每一对包括顺时针成弧凹槽段和逆时针成弧凹槽段；所述制动盘片提供与转动方向无关的相同的制动性能。优选地，所述相对的制动表面中的每一个包括四组所述弧形凹槽段；每个所述组占据所述制动盘片的一个象限。优选地，所述一对内侧弧形凹槽段和所述一对外侧弧形凹槽段中的每一对的对应的所述顺时针成弧凹槽段和逆时针成弧凹槽段围绕对应的径向对称线对称地设置。优选地，所述一对外侧弧形凹槽段的所述顺时针成弧凹槽段沿着限定所述一对内侧弧形凹槽段的所述顺时针成弧凹槽段的弧定位；所述外侧弧形凹槽段通过一间隙与所述内侧弧形凹槽段隔开。优选地，每个所述弧形凹槽段向外凸起地形成弧形。优选地，所述图案包括一对中间弧形凹槽段；所述一对中间弧形凹槽段围绕径向对称线对称地设置。优选地，所述一对中间弧形凹槽段中的逆时针成弧凹槽段定位成使得它的中点位于限定所述一对内侧弧形凹槽段的所述顺时针成弧凹槽段的所述弧上并位于将所述外侧弧形凹槽段与所述内侧弧形凹槽段隔开的所述间隙的中点处。优选地，所述一对外侧弧形凹槽段的所述径向对称线位于从所述一对内侧弧形凹槽段的径向对称线沿顺时针方向前进约15度的位置处。优选地，所述一对外侧弧形凹槽段的所述径向对称线位于从所述内侧弧形凹槽段的径向对称线前进约30度的位置处。优选地，所述一对中间弧形凹槽段的所述径向对称线位于所述一对内侧弧形线段的所述径向对称线和所述一对外侧弧形线段的所述径向对称线之间的近似中间。优选地，所述一对内侧弧形凹槽段被加工成使得所述凹槽段的邻近所述制动带表面的内周边缘的端部的深度逐渐增加。优选地，所述一对外侧弧形凹槽段被加工成使得所述凹槽段的邻近所述制动带表面的外周边缘的端部的深度逐渐增加。优选地，所述一对内侧弧形凹槽段和所述一对外侧弧形凹槽段的远端被加工成使得所述凹槽在所述远端处处于最大深度。优选地，所述成对中间弧形凹槽段的两端被加工成使得所述凹槽在所述两端处处于最大深度。优选地，形成所述相对的环形制动表面的制动带的外边缘设置有至少一组彩色标记；所述彩色标记涂敷有热敏油漆。优选地，所述彩色标记包括多条所述热敏油漆，所述多条热敏油漆从内侧所述制动带的向内面向的所述环形制动表面的边缘延伸至外侧所述制动带的向外面向的所述环形制动表面的边缘。优选地，所述多条热敏油漆具有不同的色彩；所述不同的色彩中的每一种根据预定升温带改变颜色。在本发明的另一个宽泛形式中，提供了一种在用于车辆的制动盘片中在顺时针和逆时针转动中都提供相同的制动性能的方法，所述方法包括以上步骤：在所述盘片的相对的制动带的表面中加工出重复的凹槽图案；所述重复的凹槽图案中的每一个至少包括一对内侧弧形凹槽段和一对外侧 弧形凹槽段；每对的第一弧形凹槽段沿顺时针方向向着所述制动带的中部成弧；每对的第二弧形凹槽段沿逆时针方向向着所述制动带的中部成弧。优选地，所述内侧弧形凹槽段和外侧弧形凹槽段的邻近所述制动带表面的对应的内周边和外周边的端部被加工，以在加工远离所述内周边和外周边进行时逐渐达到最大深度。优选地，所述内侧弧形凹槽段和外侧弧形凹槽段的远端被加工成使得所述凹槽段在所述远端处保持在所述最大深度处。在本发明的又一个宽泛形式中，提供了一种设置在制动盘片的相对的环形制动带表面中的凹槽的图案；所述图案包括围绕所述相对的制动带表面中的每一个径向地设置的三组弧形凹槽；所述三组弧形凹槽中的每一组包括四对径向分布的弧形凹槽；每对所述弧形凹槽中的凹槽围绕所述组的四条径向线中对应的径向线沿顺时针方向和逆时针方向对称地延伸；所述四条径向线限定所述制动带表面的四个相同的环形部分。优选地，所述第一组的凹槽从所述制动带的内周边向所述制动带表面的至少中部凸起地成弧。优选地，用于所述第二组弧形凹槽的所述四条径向线相对于用于所述第一组弧形凹槽的所述四条径向线的取向沿顺时针方向旋转偏移；所述旋转偏移约为30度；所述偏移使得所述第二组中的每个所述弧形凹槽大致位于由所述第一组中的对应的弧形凹槽限定的弧的延长线上。优选地，所述第二组的凹槽从所述制动带的外周边向着所述第一组的所述弧形凹槽的对应的外端凸起地形成弧形；所述第二组的弧形凹槽的每个对应的外端通过一间隙与所述第一组的对应的弧形凹槽的对应的外端隔开。优选地，用于所述第三组弧形凹槽的所述四条径向线相对于用于所述第一组弧形凹槽的所述四条径向线的取向沿逆时针方向旋转偏移；所述旋转偏移约为30度；所述偏移使得所述第三组中的每个所述弧形凹槽延伸穿过所述第一组和所述第二组的对应的弧形凹槽的外端之间的所述间隙；所述第三组的所述弧形凹槽的中点邻近由所述第一组的弧形凹槽限定的所述弧。优选地，所述第三组的每个所述弧形凹槽从邻近所述制动带表面的中 部的第一端向着所述制动带的外周边凸起地形成弧形至第二端。优选地，所述第三组的所述弧形凹槽的所述第一端离所述盘片的中心的径向距离小于所述第一组的所述弧形凹槽的外端离所述盘片的中心的径向距离。优选地，所述第三组的所述弧形凹槽的所述第二端离所述盘片的所述中心的径向距离大于所述第二组的所述弧形凹槽的外端离所述盘片的中心的径向距离。在本发明的另一个宽泛形式中，提供了一种用于轮式车辆的制动盘片；所述制动盘片包括相对的环形制动表面；所述相对的环形制动表面中的每一个设置有不同的的弧形凹槽段的相同图案；所述凹槽段设置成多组；每一组至少包括：(a)一对内侧弧形凹槽段，从所述制动带表面的内周边缘附近向外延伸至所述制动带的宽度的中部附近，(b)一对外侧弧形凹槽段，从所述制动带的宽度的中部附近向外延伸至所述制动带的外周边缘附近，并且其中，所述一对内侧弧形凹槽段和所述一对外侧弧形凹槽段中的每一对包括顺时针成弧凹槽段和逆时针成弧凹槽段；所述制动盘片提供与转动方向无关的相同的制动性能；所述制动盘片在所述制动盘片的周边处进一步设置有至少一组温度敏感彩色标记；所述彩色标记中的各个标记在所述制动盘片的预定升温带处改变颜色。附图说明现在将参照附图描述本发明的实施例，其中；图1是根据本发明的第一优选实施例的、设置有弧形凹槽段图案的制动盘片的一侧的正侧视图，图2是图1的制动盘片的透视图，图3是根据本发明的第二优选实施例的、设置有弧形凹槽段的图案的制动盘片的一侧的正侧视图，图4是图3的制动盘片的透视图，图5是图1和图3的制动盘片的部分横截面，示出了邻近制动带表面 的内周边的凹槽段的加工图案，图6是图1和图3的制动盘片的部分横截面，示出了邻近制动带表面的外周边的凹槽段和处于中间位置处的凹槽段的加工图案。图7是形成本发明的第二优选实施例的凹槽图案的一部分的第一组凹槽段的视图，图8是形成本发明的第二优选实施例的凹槽图案的一部分的第二组凹槽段的视图，图9是形成本发明的第二优选实施例的凹槽图案的一部分的第三组凹槽段的视图，图10示出根据本发明的第二优选实施例的、如由图7至9的多组凹槽段的组合形成的凹槽段的完整图案，图11是根据本发明的制动盘片的总体透视图，示出本发明的另一优选实施例中的制动盘片的制动带的外边缘上的热指示标记，图12是图11中的一组热标记的放大视图。具体实施方式第一优选实施例参照图1和2，制动盘片10包括由中心轮毂16支撑的相对的环形制动带12和14。制动带12和14可以形成实心盘片的外表面，或者如图2所示，包括由允许制动带之间的空气流动的支柱18的阵列互连的两个盘片，如本领域公知的那样。制动带12和14的每个外表面20和22设置有被加工在对应的外表面中的多组24弧形凹槽段26。优选地，凹槽段26的宽度约为3mm，深度约为1.5mm。以下的描述涉及如图1所示的制动带12的表面20，但将会理解的是，凹槽段的相同布置应用于相对的制动带14的表面22。优选地，两个相对侧面上的图案转动地偏移30度。本发明的这种优选实施例的每一组24弧形凹槽段26包括沿顺时针和逆时针方向定向的弧形凹槽段。所述组的数量为四个，并且占据制动带表面20的90度象限。每一组包括一对内侧弧形凹槽段27和28，该对内侧弧形凹槽段27和28从制动带表面20的内周边缘30附近向外延伸，近似跨过制动带的宽度的四分之三，或者至少经过中部。凹槽段27和28围绕径向对称线32设置，并且，沿相反的顺时针和逆时针方向凸起地形成弧形，它们的内终点34和36邻近径向对称线32。凹槽段27和28中的每一个分别与一对较短的外侧弧形凹槽段38和40中的一个相关联。这些较短的弧形凹槽段中的的第一个弧形凹槽段38从制动带表面20的宽度的中部附近向外延伸，并且沿顺时针方向向在制动带表面20的周边42处并邻近凹槽段27和28的径向对称线32的点凸起地形成弧形。第二个较短的凹槽段40长度与第一个较短的凹槽段38相同，但沿相反的逆时针方向凸起地形成弧形。这两个较短的凹槽段38和40围绕径向对称线44对称，径向对称线44从该对内侧凹槽段27和28的径向对称线32沿顺时针方向前进约15度。对制动带12和14的每个象限重复凹槽段26的这种图案。第二优选实施例在本发明的第二优选实施例中并且现在参照图3和4，类似于之前描述的类似制动盘片100类似地设置有在每个相对的制动带212和214上的相同的凹槽段226的布置。凹槽段226同样设置成重复的四组224凹槽段；每一组224因此占据制动带表面220和222的90度象限。为便于描述，每个象限可以分成约30度的三个扇区。每一组224包括围绕第一个30度径向对称线232对称地设置的一对最内侧凹槽段227和228，并且它们的内终点234和236邻近制动带的内周边缘230。这些内侧凹槽段分别沿顺时针和逆时针方向凸起地向外延伸至制动带表面220的宽度的近似四分之三。在该实施例中，所述图案还包括围绕第二个30度径向对称线244对称的一对分别为顺时针和逆时针的外侧凹槽段238和240。优选的布置使得这些外侧凹槽段中的第一个，即顺时针凹槽段238，位于顺时针内侧凹槽段227的弧上，与该凹槽段的远端隔开间隙235。这些外侧凹槽段238 和240中的每一个近似地延伸制动带的宽度的外三分之一，且它们的远端靠近制动带表面220的外周边242。每个象限224还包括另一对分别顺时针和逆时针的中间凹槽段246和248，中间凹槽段246和248围绕径向对称线250对称地设置，径向对称线250近似位于该对内和外侧凹槽段的对称线232和244之间的中间。这种布置使得逆时针中间凹槽段246穿过间隙235，并且使得它的中点位于限定之前描述的内侧凹槽段227和外侧凹槽段238的弧上。可以看到，上述每个实施例规定制动盘片的每个制动带上的顺时针和逆时针成弧凹槽段的相等数量和总长度。这允许盘片在制动时是同等有效的，与盘片的转动方向无关。该第二实施例的弧形凹槽的图案可替换地可以被描述为三组凹槽的图案的组合。参照图7和9，可参照四条径向线100、102、104和106(对于每一组来说具有特定的相对取向)描述这三组中的每一组，这四条径向线限定制动带表面120的四个相同的环形部分，即，这四条径向线中相邻的成对径向线对着直角。这三组弧形凹槽中的每一组包括四对凹槽，其中每一对包括围绕径向线对称地设置的顺时针凹槽和逆时针凹槽。现在参照图7和10，在这三组弧形凹槽中的第一组中，每对弧形凹槽127、128从制动带的内周边130附近凸起地（顺时针和逆时针)形成弧形至外端135、137，稍微越过制动带表面120的中部。如在图8和10中可以看到，用于第二组弧形凹槽对138、139的四条径向线相对于用于第一组弧形凹槽的四条径向线的取向沿顺时针方向旋转地偏移。这种旋转偏移近似为28度，并且使得该第二组中的每个顺时针成弧凹槽大致位于由第一组中对应的顺时针成弧凹槽限定的弧的延长线上，如在图3和10中可以看到。第二组的成对弧形凹槽138、135从制动带的外周边142附近向着第一组的弧形凹槽127、128的对应外端135、137凸起地形成弧形。该第二组的弧形凹槽138、139的各个外端151、153与第一组的对应外端135、137隔开间隙135，如在图3和10中可以看到。现在参照图9和10，用于第三组弧形凹槽对146、148的四条径向线 100、102、104和106相对于它们用于第一组弧形凹槽127、128的如图7中示出的初始取向沿逆时针方向旋转地偏移。在这种情况中，旋转偏移近似为28度，该偏移使得该第三组的凹槽对146、148中的每个逆时针成弧凹槽延伸穿过第一组127、128和第二组138、139的对应的弧形凹槽的外端之间的间隙135。第三组的这些弧形凹槽146、148的中点近似位于由第一组的弧形凹槽127、128限定的弧上。第三组中的每对弧形凹槽146、148从邻近所述制动带表面的中部的第一端部155、157向着制动带的外周边242凸起地形成弧形至第二端部161、163。图10示被组合以形成制动带表面上的凹槽的完整图案的三组弧形凹槽。可以看到，这三组凹槽被设置为使得凹槽之间至少存在一定的重叠。也就是说，制动带的表面不存在未被凹槽组中的至少一组的凹槽中断的环形带。因此，第三组的弧形凹槽的第一端部155、157离盘片的中心的径向距离小于所述第一组的弧形凹槽127、128的外端135、137离盘片的中心的径向距离，使得这些端部径向地重叠。类似地，第三组的弧形凹槽146、148的第二端部1引、163离盘片的中心的径向距离大于第二组的弧形凹槽138、139的外端151、153离盘片的中心的径向距离，再次提供重叠。第三优选实施例在根据本发明的另一个优选实施例中，制动器转子制动带和凹槽与在上述第一和第二实施例中的任一个中描述的那些一致。然而，在该优选实施例中，制动带的外边缘300、302设置有至少一组304彩色标记，如图10中所指示的那样。优选地，所述至少一组中的每一组304包括涂漆带，其从外侧制动带302的向外面向的表面的边缘横向地延伸至内侧制动带300的向内面向的表面的边缘。优选地，同样，所述多组304彩色标记围绕制动盘片的圆周规则地设置，并且数量足够多，使得至少一组对观察者将是可见的，与当装配制动盘片的车辆停止时制动盘片呈现的位置无关。在如图12所示的优选布置中，每组304由三个间隔开的涂漆带306、308和310构成，其色彩彼此不同，从而能够容易地区分开，并且优选地，是绿色、橙色和红色，所有的组以相同的顺序重复色彩图案。用于带306、308、310的油漆是热敏油漆，其对它们已经被涂敷在其上的金属的升高的温度起反应，并且通过在支撑表面的温度达到预定升温带时改变至不同的色彩而反应。优选地，在本发明的本实施例中，绿色油漆带306在458℃至856℃的温度带中改变至白色，橙色带308在550℃和1022℃之间改变至黄色，而红色带310在630℃和1166℃之间也改变至白色。色彩说明图表(未示出)与本实施例的制动盘片一起被供给，使得车辆所有者或操作者可以查阅该图表并将带的当前色彩与该图表的色彩进行比较。作为对评估制动性能的辅助，该图表还可以另外包含关于处于不同制动条件下的盘片的当前色彩的可能解释。凹槽加工在上述实施例中的每一个中，弧形凹槽段被以特定的方式加工。典型地，被加工在盘片表面中的凹槽通过在球形铣刀工具沿着凹槽路径的轨迹移动时球形铣刀工具的逐渐插入而被引入盘片材料中，并且通过在工具接近凹槽路径的末端时逐渐缩回工具尖端而以类似方式退出。在于盘片制动带上的某个中间点处终止的凹槽中，即，在由制动卡钳施加最大作用力的区域中，这种“薄边状(削薄的)”凹槽末端倾向于与制动衬片不利地作用，在一些情况中引起盘片材料的撕裂。然而，对于靠近制动带的外或内周边的那些凹槽末端来说，薄边状或逐渐生成的凹槽末端有利的是，它们减少了毛细裂缝在凹槽末端和盘片周边出现的可能性。靠近制动带表面的内和外周边的这些区域在任何情况下都不被制动衬片扫到。可以看到，特别是在图5和6中看到，本发明的凹槽保留了在内周边30和外周边42(图1中)二者处的凹槽末端的薄边状末端50和在内和外周边230和242(图3中)二者处的凹槽末端的薄边状末端254的优点。然而，这些凹槽的远端(分别为52和252)不是薄边状的。中间凹槽246和248的 两端也都不是薄边状的。在本发明的两个实施例中，用于邻近制动带表面周边的凹槽末端的优选加工方法是在工具沿着凹槽路径离开所述周边移动时将工具尖端(优选地，80度5mm球形铣刀)逐渐地引入盘片材料中，直到到达所需要的深度，随后向着制动带的中部加工。当达到凹槽路径的远端时，平行于盘片表面的工具运动停止，并且工具从凹槽退回。优选地，球形铣刀插入盘片表面中到最大深度，此时在表面处的凹槽宽度是3mm。被以这种方式加工的凹槽因此在基本上达到制动带的中部的凹槽末端(52／252)时具有最大凹槽深度，并且测试已经表明，这种凹槽末端结构消除了盘片材料撕裂的问题。同时，该方法保留了与在制动带周边处的薄边状凹槽末端结构相关联的优点。在第二优选实施例的情况中，成对中间弧形凹槽段246和248被加工成使得凹槽全部都具有相同的深度。这些凹槽段是通过下述方式被加工而成的，即在凹槽的开始处将工具尖端插入至凹槽的最大深度，并在平行于制动表面的工具尖端运动已经停止之后，在凹槽的末端处缩回二E具尖端。测试已经进一步表明，在每个实施例中描述的凹槽段的布置提供了出色的制动性能以及提供了与转动方向无关的相同性能的主要益处。上文仅描述了本发明的一些实施例，在不偏离本发明的范围的情况下可以对其进行对本领域技术人员来说明显的修改。