实心式制动盘的制作方法

本实用新型的各个实施方案涉及一种实心式制动盘，在所述制动盘中单独构造有帽形部分(hat part)和摩擦部分，并且经由桥实现了二者之间的强力联接，所述桥构成二者之间的连接结构。

背景技术：

在常规实心式制动盘的情况下，帽形部分和摩擦部分整体形成单一本体，从而热负荷和扭转负荷施加至小于前轮的后轮。由于这样的整体构造的性质导致还存在尺寸的限制。

因此，本实用新型介绍了一种实心式制动盘，其可以实现更薄且更轻的构造，并且归因于帽形部分和摩擦部分之间的牢固的联接结构而克服了尺寸的限制，这与现有技术不同。

公开于该实用新型背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本实用新型的各个实施方案旨在提供一种实心式制动盘，在所述制动盘中单独构造有帽形部分和摩擦部分，并且经由桥实现了二者之间的强力联接，所述桥构成二者之间的连接结构。

根据本实用新型的一个方面，以上目的以及其它目的可以通过提供一种实心式制动盘来实现，所述实心式制动盘包括：帽形部分，其包括圆形主体和多个突出部，所述圆形主体安装在车轮的旋转轴上，所述多个突出部在圆周方向上从主体的外侧表面突出；以及摩擦部分，其包括环形本体和凹进部分，所述环形本体具有形成在其中央的通孔用于将帽形部分容纳在通孔中，所述凹进部分从通孔的外周朝着各个突出部突出，所述凹进部分连接至各个突出部从而包围突出部。

每个凹进部分可以具有与主体的外侧表面接触的端部，并且可以具备包围相应的其中一个突出部的内部空间。

每个突出部可以分为第一突出本体和第二突出本体，所述第一突出本体从主体的外侧表面突出并成形为随着在轴向方向上与其端部的距离的减小而厚度逐渐减小，所述第二突出本体从第一突出本体向外延伸并成形为随着与其端部的距离的减小而厚度逐渐增加，使得突出部在第一突出本体和第二突出本体之间的边界处最薄。

每个突出部可以成形为随着与突出部的端部的距离的减小而宽度逐渐减小。

每个突出部在径向方向上从主体的外侧表面突出的长度与每个凹进部分的端部到环形本体的外周的长度的比值可以在0.18到0.28的范围内。

第一突出本体和第二突出本体之间的边界处的厚度与环形本体的厚度的比值可以在0.35至0.40的范围内。

第二突出本体可以具有在轴向方向上的上斜坡和下斜坡，并且可以形成为相对于第一突出本体和第二突出本体之间的边界的上端部处和下端部处与径向方向平行延伸的假想线向上和向下倾斜1.5至2度的角度。

突出部和凹进部分可以形成多个桥，所述多个桥沿着主体的外侧表面以及通孔的外周以相同距离彼此间隔开，从而形成桥之间的排出孔。

桥的数量可以为九个。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种实心式制动盘的制造方法，所述方法包括：铸造成型帽形部分，所述帽形部分包括圆形主体和多个突出部，所述圆形主体安装在车轮的旋转轴上，所述多个突出部在圆周方向上从主体的外侧表面突出；将帽形部分插入到模具中；以及通过铸造来铸造成型摩擦部分，所述摩擦部分包括环形本体和凹进部分，所述环形本体具有形成在其中央的通孔用于将帽形部分容纳在通孔中，所述凹进部分从通孔的外周朝着各个突出部突出，所述凹进部分连接至各个突出部从而包围突出部。

在铸造成型帽形部分和铸造成型摩擦部分时，铸铁可以被用于铸造帽形部分和摩擦部分，用于铸造帽形部分的铸铁的强度可以高于用于铸造摩擦部分的铸铁的强度。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本实用新型的某些原理的具体实施方式，本实用新型的方法和装置所具有的其他特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。

附图说明

图1为示出了根据本实用新型的示例性实施方案的实心式制动盘的视图。

图2为示出了根据本实用新型的示例性实施方案的实心式制动盘的横截面的视图。

图3为根据本实用新型的示例性实施方案的沿着图2中的线A-A所呈现的截面图。

图4为示出了根据本实用新型的示例性实施方案的帽形部分的视图；

图5为示出了根据本实用新型的示例性实施方案的摩擦部分的视图；

图6为示出了根据本实用新型的示例性实施方案的实心式制动盘的横截面的视图。

图7为示出了根据本实用新型的示例性实施方案的突出部的侧表面的形状的视图；

图8为示出了根据本实用新型的示例性实施方案的实心式制动盘的热分布中过热点的视图。

图9(a)、图9(b)、图9(c)、图9(d)、图9(e)为示出了在根据本实用新型的示例性实施方案的实心式制动盘上进行的频率响应分析的结果中(沿着轴向方向的)平面外弯曲模式的视图。

应当了解，所附附图并非一定按比例，而是显示了说明本实用新型的基本原理的各个特征的略微简化的画法。本文所公开的本实用新型的具体设计特征包括例如具体尺寸、取向、位置和形状将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些附图中，贯穿附图的数个图形，附图标记表示本实用新型的相同的或等同的部分。

具体实施方式

下面将具体参考本实用新型的各个实施方案，这些实施方案的示例显示在附图中并描述如下。尽管本实用新型将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本实用新型限制为那些示例性实施方案。相反，本实用新型旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

下面将参考所附附图对本实用新型的示例性实施方案进行描述。

参考图1、图2和图3，根据本实用新型的示例性实施方案的实心式制动盘包括：帽形部分100，其包括圆形主体110和多个突出部120所述圆形主体110安装在车轮的旋转轴上，所述突出部120在圆周方向上从主体110的外侧表面111突出；以及摩擦部分200，其包括环形本体210和凹进部分220，所述环形本体210具有形成在其中央的通孔211用于将帽形部分100容纳在通孔211中，所述凹进部分220从通孔211的外周朝着突出部120突出，所述凹进部分220连接至突出部120从而包围各个突出部120。

帽形部分100安装在车轮的旋转轴上从而被连接至车辆底盘。参考图4，帽形部分100的主体110具有圆形形状并且具备形成圆形主体110的圆周表面的外侧表面111。突出部120在圆周方向上从外侧表面111突出。帽形部分100的突出部120为将与摩擦部分200联接的部分，这将在下文进行描述。突出部120可以以有规律的间隔彼此间隔开。

帽形部分100可以由具有高强度的球墨铸铁形成，并且可以获得比现有技术更薄且更轻的构造，因为帽形部分的一些部分可以是纤薄的。此外，帽形部分100可以实现停车功能。

摩擦部分200为产生机械摩擦用于制动的部分，如图5所示。摩擦部分200的环形本体210形成为环形形状，并且具有在其中央形成的通孔211，使得帽形部分100容纳在该通孔211中。在突出部120的数量和位置方面与突出部120对应的多个凹进部分220在圆周方向上从通孔211的外周突出。摩擦部分200的凹进部分220为与突出部120直接联接用于帽形部分100和摩擦部分200之间的联接的部分。

每个凹进部分220联接至相应的其中一个突出部120以包围突出部120。凹进部分220在其中限定内部空间221，该内部空间221填充有突出部120，使得突出部120和凹进部分220彼此接触。

摩擦部分200可以由灰口铸铁(片状石墨铸铁)形成，其具有耐热性和耐磨性并且具有与球状石墨铸铁相同的热膨胀系数。

摩擦部分200为不具有用于散热的通风孔的实心式。在常规实心式制动盘的情况下，帽形部分100和摩擦部分200彼此整体形成或一体形成，从而热负荷和扭转负荷施加至小于前轮的后轮。在当前情况下，由于这样的整体构造的性质导致还存在尺寸的限制。

根据本实用新型的示例性实施方案的实心式制动盘因为帽形部分100和摩擦部分200由不同材料形成并且单独形成并联接至彼此而可以耐受扭转负荷，并且由于突出部120和凹进部分220之间的强力联接，帽形部分100和摩擦部分200实现了它们之间的稳定联接。此外，通过帽形部分100和摩擦部分200单独形成并联接至彼此的构造的性质，根据本实用新型的示例性实施方案的实心式制动盘可以克服尺寸的限制。这能够减少各个元件的重量。

如图2所示，每个凹进部分220可以在其端部处与主体110的外侧表面111形成接触，并且可以具有构造为包围相应的突出部120的内部空间221。

在根据本实用新型的示例性实施方案的实心式制动盘中，如上所述，帽形部分100和摩擦部分200可以经由形成在帽形部分100上的突出部120与形成在摩擦部分200上的凹进部分220之间的强力联接而稳定地联接至彼此。因为每个凹进部分220在其内部空间221中容纳相应的突出部120，并且凹进部分220的端部连接至主体110的外侧表面111并与主体110的外侧表面111接触，所以帽形部分100和摩擦部分200之间的联接力可以增加。

如图2所示，突出部120分为第一突出本体121和第二突出本体122，所述第一突出本体121从主体110的外侧表面111突出并成形为随着与其端部的距离的减小而在轴向方向上的厚度逐渐减小，所述第二突出本体122从第一突出本体121向外延伸并成形为随着与其端部的距离的减小而厚度逐渐增加。因此，突出部120在第一突出本体121和第二突出本体122之间的边界处可以是最薄的。

这里，术语“厚度”可以意指在轴向方向上从一侧端部到另一侧端部的距离。

突出部120的第一突出本体121为从主体110的外侧表面111突出的部分，并且可以成形为随着与其端部的距离的减小而厚度逐渐减小。

突出部120的第二突出本体122为在第一突出本体121突出的方向上从第一突出本体121延伸的部分，并可以插入到凹进部分220中的内部空间221中从而直接联接至凹进部分220。第二突出本体122的厚度可以随着与其端部的距离的减小而逐渐增加。同时，根据第一突出本体121和第二突出本体122的各自形状的性质，突出部120可以在第一突出本体121和第二突出本体122之间的边界处最薄，这可以防止突出部120从相应的凹进部分220中的内部空间221中脱离。

如从显示了沿着图2的线A-A的横截面的图3可见，突出部120的宽度可以随着与突出部120的端部的距离的减小而逐渐减小。

这里，术语“宽度”可以意指当长度定义为突出部120突出的方向时在相同平面内与长度垂直的方向。

因为突出部120成形为随着与其端部的距离减小而宽度逐渐减小，当在帽形部分100插入到模具中的状态下铸造摩擦部分200时，熔融金属可以被浇注而不会残留空的空间，这使得凹进部分220成型为牢固地包围突出部120。

参考图6，基于径向方向，突出部120从主体110的外侧表面111突出的长度与凹进部分220的端部到环形本体210的外周的长度的比值可以在0.18到0.28的范围内。

从突出部120的端部到主体110的外侧表面111的长度“a”除以从凹进部分220的端部(其与帽形部分100的外侧表面111形成接触)到环形本体210的外周的长度“b”获得的值可以在0.18到0.28的范围内。换言之，从凹进部分220的端部(其与帽形部分100的外侧表面111形成接触)到环形本体210的外周的长度可以意指从环形本体210的外径减去环形本体210的内径获得的长度。

当该比值小于0.18时，扭矩施加在旋转方向上时用于支撑的面积可能减小，这可能阻碍有效的应力分布。另一方面，当比值超过0.28时，突出部120的长度过分地大于环形本体210的内径，这可能导致制动时不稳定的振动并且可能引起施加到突出部120的负荷，导致由于结构本身的增加的最大应力。

因此，将突出部120从本体110的外侧表面111突出的长度与凹进部分220的端部到环形本体210的外周的长度的比值控制为落入0.18到0.28的范围内是合理的。

具体的示例显示在下表1中。

表1

在对比实施例1的情况下，突出部120从本体110的外侧表面111突出的长度与凹进部分220的端部到环形本体210的外周的长度的比值为0.17，因此可能无法实现应力的有效分布。因此，可以看出与实施例相比，施加至帽形部分100和摩擦部分200的最大应力分别增加了13％和14％。

在对比实施例2的情况下，突出部120从本体110的外侧表面111突出的长度与凹进部分220的端部到环形本体210的外周的长度的比值为0.29，因此负荷直接施加到突出部120。因此，可以看出与实施例相比，施加至帽形部分100和摩擦部分200的最大应力分别增加了14％和15％。

参考图6，第一突出本体121和第二突出本体122之间的边界处的厚度与环形本体210的厚度的比值可以在0.35至0.40的范围内。

将第一突出本体121和第二突出本体122之间的边界处的厚度“c”除以环形本体210包围突出部120的厚度“d”获得的值可以在0.35至0.40的范围内。

当进行铸造成型时，模制品的厚度可以至少为5mm从而实现希望的形状。当第一突出本体121和第二突出本体122之间的边界处的厚度与环形本体210的厚度的比值小于0.35时，突出部120的厚度可能小于最小厚度，因此导致铸造缺陷。另一方面，当第一突出本体121和第二突出本体122之间的边界处的厚度与环形本体210的厚度的比值大于0.40时，半厚度“e”减小，导致很难获得抵抗施加到摩擦表面的竖直负荷的结构刚度，所述半厚度“e”为从凹进部分220包围突出部120的厚度中减去突出部120的厚度获得的值的一半。

因此，将第一突出本体121和第二突出本体122之间的边界处的厚度与环形本体210的厚度的比值控制为落入0.35至0.40的范围内是合理的。

参考图7，第二突出本体122可以具有轴向方向上的上斜面和下斜面，并且可以形成为相对于第一突出本体121和第二突出本体122之间的边界的上端部处和下端部处与径向方向平行延伸的假想线向上和向下倾斜1.5至2度的角度。

第二突出本体可以从第一突出本体121和第二突出本体122之间的边界相对于第一突出本体121和第二突出本体122之间的边界的上端部处和下端部处与径向方向平行延伸的假想线而向上和向下倾斜的角度可以控制为落入1.5度至2度的范围内。

当联接至凹进部分220的突出部120随着与其端部的距离减小而向上和向下倾斜(即设置有相反的斜面)时，径向方向上的膨胀可能由于热膨胀而被抑制。因此，可以抑制导致元件振动的变形。

当半厚度“e”并没有达到3.5mm时，基于3.5mm的厚度，最大应力从大约186MPa迅速减小至大约166MPa，所述半厚度“e”为从凹进部分220包围突出部120的厚度中减去突出部120的厚度获得的值的一半。

当突出部120的上斜坡和下斜坡的每一者小于1.5度时，很难预期得到上述的相反斜坡的效果，并且很难通过铸造来实现所需的形状。另一方面，当突出部120的上斜坡和下斜坡的每一者超过2度时，半厚度“e”为3.5mm或更小，导致很难获得抵抗施加到摩擦表面的竖直负荷的结构刚度，所述半厚度“e”为从凹进部分220包围突出部120的厚度中减去突出部120的厚度获得的值的一半。因此，将第二突出本体122相对于第一突出本体121和第二突出本体122之间的边界的上端部处和下端部处与径向方向平行延伸的假想线向上和向下倾斜的角度控制为落入1.5度至2度的范围内是合理的。

具体的实施例显示在下表2中。

表2

假定在所有实施例和对比实施例中第一突出本体121和第二突出本体122之间的边界处的厚度为5mm的情况下对上面的实施例与对比实施例进行比较。

在对比实施例1的情况下，虽然半厚度“e”(其为从凹进部分220包围突出部120的厚度中减去突出部120的厚度获得的值的一半)为3.77并因此满足3.5mm或更大的要求，但是很难实现该形状。在对比实施例2的情况下，半厚度“e”(其为从凹进部分220包围突出部120的厚度中减去突出部120的厚度获得的值的一半)具有3.5mm或更小的值，因此很难获得抵抗施加到摩擦表面的竖直负荷的结构刚度。

通过突出部120和凹进部分220形成的多个桥沿着主体110的外侧表面111以及通孔211的外周以相同距离彼此间隔开，由此排出孔10可以形成在桥之间。桥的数量可以为九个。

制动盘的模式取决于颤抖现象(即制动期间制动器的振动)与过热点现象的相关性。在制动盘的模式中，当应用平面外弯曲模式(沿着轴向方向)时，过热点可能彼此重叠。在当前情况下，可能容易发生过热点现象。

经由突出部120和凹进部分220的联接形成的桥的数量可以有利的为奇数以避免重叠。当桥的数量为七个时，结构刚度可能变差。当桥的数量为十一个时，整体重量可能增加，因此很难获得重量轻的构造。因此，桥的数量可以为九个。

当进行制动盘(其中桥的数量为九个)的结构的热传递分析时，结果为如图8所示出的热分布图，产生了九个过热点。

在制动盘的频率响应分析的结果中，平面外弯曲模式(沿着轴向方向)可以表现为如图9(a)、图9(b)、图9(c)、图9(d)和图9(e)所示，此时产生的过热点的数量可以为四个、六个、八个、十个或十二个，并发现不与热传递分析的结果的九个过热点重叠，这能够缓解颤抖现象的产生。

根据本实用新型的示例性实施方案的实心式制动盘的制造方法包括：模制帽形部分100的第一铸造成型步骤，所述帽形部分100包括圆形主体110和多个突出部120，所述圆形主体110安装在车轮的旋转轴上，所述突出部120从主体110的外侧表面100沿圆周方向突出；将帽形部分100插入到模具中的插入步骤；以及模制摩擦部分200的第二铸造成型步骤，所述摩擦部分200包括环形本体210和凹进部分220，所述环形本体210具有形成在其中央的通孔211用于将帽形部分100容纳在通孔211中，所述凹进部分220从通孔211的外周朝着突出部120突出，所述凹进部分220连接至突出部120从而包围突出部120。

第一成型步骤可以以砂模铸造的方式进行。突出部120可以在铸造状态下加工而不需单独加工。

帽形部分100在插入步骤之前可以被预热。此时，预热温度可以为450±50℃。进行该预热来改进以基于不同铸造时熔融金属在突出部120中的流动性。

在第一成型步骤和第二成型步骤中，铸铁被用于铸造帽形部分100和摩擦部分200。铸造帽形部分100所使用的铸铁的强度可以高于铸造摩擦部分200所使用的铸铁的强度。

对于帽形部分100，可以使用400MPa或更大级别的球形石墨铸铁。对于摩擦部分200，可以使用200MPa或更大级别的灰口铸铁。

从上面描述显而易见的是，在根据本实用新型的示例性实施方案的实心式制动盘中，帽形部分和摩擦部分单独形成并且联接至彼此，从而由于突出部与凹进部分之间的强力联接而实现了帽形部分和摩擦部分之间的稳定联接。

用这种方法，实心式制动盘可以耐受扭转负荷，并且可以克服由帽形部分和摩擦部分单独形成的构造的性质导致的尺寸的限制。这可以允许减少元件的重量。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“高”、“低”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“背后”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”、“内”、“外”、“向前”和“向后”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

前面对本实用新型具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本实用新型限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本实用新型的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本实用新型的范围旨在由所附权利要求书及其等价形式所限定。