盘式制动器转子及其制造方法与流程

本发明涉及用于车辆的盘式制动器，并且更特别地涉及盘式制动器转子。

背景技术：

较大并且因此较重的客运车辆(诸如所谓的“运动型多功能车辆”或suv的范围等)日益普及，已经要求装配到这些车辆的盘式制动器在尺寸上增加。类似地，电动车辆由于其重的电池而较大的相对重量也已经要求大的盘式制动器系统，即使制动力中的至少一些可以通过再生制动来供应。

除了这些较大系统的增加的热膨胀和增加的“簧下重量”的负载之外，对于必须抬起和装配所维修或更换的盘式转子的人员而言，它们还具有健康和安全问题。这些关注点已经看到了远离一体式盘式转子(其中制动带和安装钟形件包括单个一体式铸件)朝向浮动的“帽子”设计的转换，在该浮动的“帽子”设计中安装钟形件是较轻材料的独立部件并且以允许差异热膨胀的方式连接至制动带。

在布伦博(brembo)的、us5810123、us8733517和us2014/0158486的专利中公开了此类混合系统的示例。这些中的每一个公开了铸铁的制动带，制动带通过连接器元件连接到铸合金的安装钟形件。在us5810123的案例中，短翼片从铸造制动带向内伸出以与来自安装钟形件的叉形伸出部相接合，其中销钉穿过翼片和叉形伸出部二者中的孔口。us8733517公开了一种布置，其中，在一个实施例中，伸出的“驱动元件”与设置在制动带铸件的内周缘中的凹部接合。在us2014/0158486中，一体式铸造指形件从铸造制动带径向地向内伸出以与围绕安装钟形件的周缘的环形凹槽相接合。

这些系统中的每一个系统的缺点在于两个相对制动带被有效地热隔离。在us5810123和us2014/0158486中的每一个中，存在从制动带伸出的可允许散热的最小铸造材料，而在us8733517中根本不存在。这些现有设计结合了附接机构的圆形图案，附接机构在横截面质量中产生变化并且因此在这些区域中产生更大的热梯度。这些附接机构还中断穿过通风通道的冷却空气的平衡流动。

典型的单件式转子(其中安装钟形件与外制动带或内制动带一体式地铸造)的缺点是借助于与安装钟形件连接的制动带产生了与相对制动带不同的热梯度。这导致呈圆锥形形式的热变形，这减少了有效接触表面并且增加了导致金属疲劳的拉伸应力。

本发明的目的是解决或至少改善上述缺点中的一些。

注意

术语“包括(comprising)”(及其语法变体)在本说明书中以“具有(having)”或“包括(including)”的包容性意义使用，而不是以“仅由……组成”的排他性意义使用。

在本发明的背景中对现有技术的以上讨论不是承认其中讨论的任何信息是在任何国家中可引用的现有技术或本领域技术人员的公知常识的一部分。

技术实现要素：

相应地，在本发明的第一广泛形式中，提供了一种盘式制动器转子；转子包括由柱阵列分开的相对制动带；柱与相对制动带的相对内表面成一体式，并柱在相对制动带的相对内表面之间延伸；转子进一步包括连接器环结构，连接器环结构与相对制动带形成一体式铸件；连接器环结构从柱阵列的柱的内环径向地向外和向内伸出。

优选地，柱阵列包括柱的内环和柱的外环。

优选地，穿过柱的内环的任何柱的中心的转子的径向线为穿过柱的外环的相邻柱的中心的径向线的转子的平分线；相邻柱布置在穿过柱的内环的柱的中心的径向线的相对侧。

优选地，相对制动带和连接器环结构之间的连接经过柱的内环；柱的内环的铸件与连接器环结构的铸件成一体式。

优选地，连接器环结构的相对侧与相对制动带的相对内表面间隔开。

优选地，连接器环结构的相对侧与相对制动带的相对内表面之间的环形空间限定通风入口，通风入口用于空气流动穿过柱阵列。

优选地，连接器环结构的外周缘大致位于柱的内环与柱的外环之间的中间。

优选地，连接器环结构的外周缘被定形状成使得通风空气流穿过制动带的相对内表面和连接环结构的外表面上的构造之间的文丘里状收缩部，从而增加穿过柱之间的冷却空气的体积。

优选地，盘式制动器转子是盘式制动器转子组件的部件；盘式制动器转子组件包括盘式制动器转子和用于将组件安装至车辆的轮毂上的安装钟形件。

优选地，连接器环结构的内周缘设置有多个等间距的向内定向的伸出部；伸出部设置有孔口，孔口被适配成接纳穿过其中的带头部的紧固螺栓，紧固螺栓将安装钟形件紧固到连接器环结构。

优选地，孔口是伸长的槽；槽的伸长提供用于紧固螺栓在槽中的径向滑动移动。

优选地，中央安装钟形件的外周缘设置有孔口，该孔口用于接纳紧固螺栓，该紧固螺栓用于将中央安装钟形件组装至连接器环结构。

优选地，相对制动带、柱阵列和连接器环结构与安装钟形件形成一体式铸件；安装钟形件从连接器环结构的内周缘向外伸出。

在本发明的另一个广泛形式中，提供了一种制造盘式制动器的盘式制动器转子的方法；转子包括由柱阵列分开的相对制动带，柱与相对制动带的内表面成一体式，并且柱在相对制动带的内表面之间延伸；转子还包括连接器环结构，连接器环结构与柱阵列的柱的内环一体式地连接；该方法包括以下步骤：

形成两个砂芯，

将两个砂芯背靠背放置在砂型铸造箱中，砂型铸造箱限定盘式制动器转子的外表面，

铸造转子，

将铸件从砂型铸造箱中移除，

从铸件中移除砂芯的砂。

优选地，每个砂芯符合三维cad实体模型；实体模型限定转子的正中面与相对制动带的制动带的内表面之间的空间以及柱阵列之间的空间；每个砂芯的下侧的一部分限定连接器环结构的外表面。

优选地，两个砂芯中的第一砂芯符合三维cad实体模型；该实体模型限定转子的正中面与相对制动带中的外部制动带的内表面之间的空间以及柱阵列之间的空间；该实体模型进一步限定安装钟形件的面向外的表面，安装钟形件与连接器环结构成一体式。

优选地，两个砂芯中的第二砂芯符合三维cad实体模型，该实体模型限定转子的正中面与相对制动带的内部制动带的内表面之间的空间以及柱阵列之间的空间；该实体模型进一步限定安装钟形件的面向内的表面，安装钟形件与连接器环结构成一体式。

优选地，三维cad模型的三维数据用于3d打印符合三维实体cad模型的砂芯。

优选地，转子是盘式制动器转子组件的一部分；该组件包括可释放地附接至连接器环结构的安装钟形件。

在本发明的另一个广泛形式中，提供了一种盘式制动器转子组件；该组件包括转子的铸件和安装钟形件的铸件；转子包括由柱阵列分开的相对制动带；柱与相对制动带的相对内表面成一体式，并且柱在相对制动带的相对内表面之间延伸；转子进一步包括连接器环结构，连接器环结构与相对制动带形成一体式铸件；连接器环结构从柱阵列的柱的内环径向地向外和向内伸出。

优选地，安装钟形件的铸造材料的密度小于转子的铸造材料的密度。

优选地，安装钟形件在连接器环结构的内周缘处固定至向内伸出元件；向内伸出元件设置有径向伸长的槽。

优选地，安装钟形件在其外周缘处设置有相应孔口；带头部的安装螺栓穿过相应孔口、穿过径向的伸长槽，以将安装钟形件固定。

优选地，伸长槽用于在转子的铸件与安装钟形件的铸件之间的差异膨胀。

附图说明

现在将参考附图描述本发明的实施例，在附图中：

图1是根据本发明的第一优选实施例的盘式制动器转子组件的透视图，

图2是图1的盘式制动器转子组件的转子铸件的正视图，其示出了互相连接相对制动带的柱阵列的隐藏细节，

图2a是图2的转子铸件的透视图，

图3是图2和图2a的转子铸件的截面端视图，

图4是在穿过柱的外环的相对的柱对的径向线上截取的图3的横截面的一部分的放大图，

图4a是在穿过柱的内环的相对的柱对的径向线上截取的类似的放大部分，

图5是转子铸件和紧固到转子铸件的连接器环结构的中央安装钟形件的截面图，

图6是图5的截面图的一部分的放大图，

图7是用于生产图2至图7的转子的铸件的一对相同的砂芯中的一个砂芯的外表面的透视图，

图8是图7的一对相同的砂芯中的一个砂芯的相对面的透视图，

图9是图7的背靠背放置的相同芯部中的两个的横截面视图，用于铸造图2至图6的转子，

图10是根据本发明的盘式制动器转子的进一步优选实施例的透视图，

图11是图10的盘式制动器转子的横截面视图。

具体实施例

第一优选实施例

参见图1至图6，根据本发明的该第一优选实施例的盘式制动器转子组件10包括转子12和用于安装到车辆的轮毂(未示出)上的安装钟形件13。转子12包括由柱18的阵列分开的相对制动带14、16。如本领域所熟知的，柱18与相对制动带的相对内表面20、22是一体式的，并且柱18在相对内表面20、22之间延伸。

转子12进一步包括连接器环结构24，连接器环结构24与相对制动带14、16并且与柱18形成一体式铸件。连接器环结构24从柱18的阵列的柱26的内环径向向外和向内伸出。从图2(以及从图4a)可以看出，连接器环结构24的外周缘28大致位于柱26的内环与柱30的外环之间的中间。

从图4a中还清楚的是，相对制动带14、16与连接器环结构24之间的连接是借助于柱26的内环的柱实现的，因此，在某种意义上，内环的柱26可被认为“穿过”连接器环结构24，即使内部柱和连接器环形成一体式铸件。

尤其参见图2，可以看到，柱26、30的内环和外环被布置使得转子12的径向线32是转子的径向线34、36的平分线，径向线32穿过柱26的内环的任何柱的中心，径向线34、36穿过柱30的外环的相邻柱的中心；该相邻柱设置在径向线32的相对侧。

如在图4中最佳看到的，连接器环结构24在厚度上被定尺寸使得连接器环结构24的相对表面36、38与相对制动带14、16的相对内表面20、22间隔开，从而提供限定用于空气流动穿过柱阵列的通风入口的环形空间。该设计使得冷却空气能够从内部和外部方向均匀流动，同时在制动带的整个直径上维持一致的横截面面积。

从图3和图4还可以看出，连接器环结构的周缘28被定形状使得通风空气流穿过制动带14、16的内表面上的构造40、42之间的文丘里状收缩部，从而增加了在柱18之间通过的冷却空气的速度和体积。

如图2和图4所示，连接器环结构24的内周缘44(其向内延伸以从相对制动带14、16之间伸出)设置有多个等距隔开的、向内定向的伸出部46，每个伸出部46设置有孔口47，孔口47被适配成接纳穿过其中的带头部的紧固螺栓48(如图1、图5和图6所示)以用于将安装钟形件13紧固到连接器环结构上，如图5和图6所示。孔口47是呈伸长槽的形式，其中槽的长轴线与转子的中心径向地对准。孔口47的宽度使得为螺栓48的肩台直径提供滑动配合间隙，所以槽的伸长提供用于紧固螺栓在孔口中的径向滑动移动，以允许转子12相对于安装钟形件11的差异热膨胀。优选地，带头部的紧固螺栓48是带螺纹的并且由锁定螺母50保持。

转子12通过铸件来制造。首先，准备cad实体模型，其限定转子的正中面51与制动带的内表面、柱阵列的柱以及连接器环结构的外表面之间的内部空间。cad数据可以用于例如通过cnc机加工或通过3d打印来生产模具(未示出)。然后，该模具可以用于形成两个相同的砂芯，图7中示出了两个相同的砂芯52中的一个砂芯。更优选地，两个砂芯52和54(其中一个砂芯的两侧在图7和8中示出)可以直接从cad数据3d打印。

如图9所示，两个这样的砂芯52和54背对背地放置、向外面向侧面56、58以限定相对制动带14、16的内表面40、42，其中孔口55(参见图7和图8)限定柱18的阵列。当砂芯如图9所示背靠背放置时，形成在砂芯52和54的相应后侧面60、62上的空腔64(见图8)组合以限定连接器环结构24。

安装钟形件的铸件是密度小于转子的铸件的材料，由此允许转子组件的重量的显著降低、伴随有健康和安全的益处以及装配有该组件的车辆的簧下重量的降低。

第二优选实施例

在现在参见图10和图11的该优选实施例中，根据本发明的盘式制动器转子112是处于一体式铸件的形式。如在上述第一优选实施例中，转子100包括通过柱118的阵列互相连接的相对制动带114、116，如上所述，柱118布置在内环126和外环130中。

同样在该实施例中，转子112还包括连接器环结构124，如以上针对第一实施例所描述的，连接器环结构124从制动带114、116之间向内伸出，连接器环结构124与柱126的内环是一体式的。如从图11的横截面视图可见，该实施例的连接器环结构124以与上述相同的方式配置在其外周缘128处。

然而，在该实施例中，连接器环结构124与从连接器环结构的内周缘144伸出的安装钟形件113形成一体式铸件。

该实施例的铸造转子100及其一体式安装钟形体113的方法在原理上类似于针对以上第一实施例所描述的方法，但是具有现在结合了安装钟形体113的形式的砂芯。如前所述，两个砂芯中的每一个砂芯由空间的模型形成，空间的模型形成制动带114、116、柱118的阵列和连接器环以及在该实施例中安装钟形件113的外表面之间的内部区域，空间的模型可以从转子和所产生的砂芯的实体cad建模中得到，优选地通过3d打印。

两个砂芯中的第一砂芯符合三维cad实体模型，该实体模型限定转子的正中面与相对制动带中的外部制动带的内表面之间以及柱阵列之间的空间。该实体模型进一步限定了安装钟形件113的面向外的表面。两个砂芯中的第二砂芯符合三维cad实体模型，该实体模型限定转子的正中面与内制动带的内表面之间的空间、柱阵列之间的空间以及限定安装钟形件的面向内的表面。