摩擦阻尼的制动鼓的制作方法

专利名称：摩擦阻尼的制动鼓的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及的领域包括用于机动车应用的摩〗察阻
尼制动部件。
背景技术：
在正常工作期间，机动车制动部件通常遭受振动。除了 其它潜在不利影响之外，这些振动能够导致噪声，该噪声传递进入车 辆的客抢并向远处传递。例如，在制动时一个或多个制动部件中发生 的低频和高频振动通常导致由驾驶员听到并感知的特定噪声。因而， 在各种应用中，减少制动部件的振动对包括改善驾驶员舒适性和制动 部件的总体性能是有帮助的。

发明内容
产品的 一 个实施例能够包括具有腹板部分和壁部部分的
制动鼓，所述壁部部分从腹板部分悬置且限定构造成与至少 一 个制动 元件摩擦接合的内圆柱状面。至少一个插入件能够设置在腹板部分、 壁部部分、或腹板部分和壁部部分内。所述至少一个插入件通过形成 界面边界而摩擦阻尼制动鼓的振动，当振动被施加给制动鼓时所述界 面边界经历相对运动并产生摩擦。参考详细说明和附图，将能更清楚地理解本发明的示例 性实施例，其中

壁部部分的-
壁部部分的-

[0014〗


图1是根据本发明一个实施例的制动鼓组件的透视图。 图2是从图1中制动鼓的线2-2截取的截面图。 图3是根据本发明一个实施例的制动鼓的透视图，其中 -部分纟皮移除。
图4是根据本发明一个实施例的制动鼓的透视图，其中 -部分被移除。
图5是根据本发明一个实施例的制动鼓的截面图。 图6是根据本发明一个实施例的制动鼓的截面图。 图7是根据本发明一个实施例的制动鼓的截面图。 图8是根据本发明一个实施例的制动鼓的截面图。
具体实施例方式
后述实施例的说明本质上仅为示例性的，且不旨在以任 何方式限定本发明、其应用或使用。 现参考图1，总体上示出了用于车辆制动应用中的制动鼓 组件10的示例性实施例的部件。制动鼓组件10包括垫板12、由所述 垫板12支承的至少一个制动元件14以及制动鼓16。垫板12能够是大 体上圓形部件，以固定的方式紧固到不可旋转机动车部件(未示出)， 例如转向节、轴壳体或支杆主轴组件。所述至少一个制动元件14能够 是由垫板12支承且构造成在由车辆驾驶员致动时而选择性向外运动的一对相对的制动元件14,也称为制动蹄。例如，踩下脚踏板或拉动手 柄能够产生足以使制动蹄这样向外移动的液压、气动或机械压力。制
动鼓16能够是大体上圓形部件，直径大约等于垫板12的直径。因而 制动鼓16能够在一端处与垫板12可移动地配对以包围制动元件14于 其中，而同时在其另一端处安装到相应车辆车轮(未示出)，使得制 动鼓16能绕固定垫板12与车轮共同旋转。制动鼓16能够由例如灰铸 铁、陶瓷、聚合物成分或本领域技术人员已知的任何其它合适材料制 成。在操作中，通过致动制动元件14并使得其以足够的作用力摩擦地 接合旋转的制动鼓16，驾驶员能可控制地使车辆车轮的旋转停止或减 速并最终使车辆运动停止或减速。实际上，本领域技术人员已知制动 鼓组件10、垫纟反12和至少一个制动元件14的更多部件以及总体构造、 配置和操作，从而不必要在此给出更完整的说明。弯曲部段34能够持续周向横跨壁部部分20的口部30, 且构造为用于与固定垫板12旋转配对。虽然弯曲部段34能够具有任何已知的结构和设置，在该实施例中示出是径向向外突出的带部，所
述带部限定用于接收垫板12于其中的沟槽38。环形部段36能够整体 设置在弯曲部段34与腹板部分18之间，且总体上实施为内圓柱状面 32的显著部分。/人而，在该实施例中，环形部^殳36构成壁部部分20 轴向高度上的较大部分，以便适合于与制动元件14接合。当然，本领 域技术人员将能理解包括腹板部分18和壁部部分20的制动鼓16的前 述说明本质上仅是说明性和示例性的，且许多不同的结构、变型和设 置是可能的。至少一个插入件40能够》丈置在壁部部分20中，以便减
少通过和来自于制动鼓16的振动，并因而减少与其相关的噪声。例如，
当制动元件14摩擦接合壁部部分20的内圆柱状面32时，高频和低频
振动都能够施加给制动鼓16。高频振动通常被认为是在约1000Hz至
18000Hz的范围内的振动，且通常与称为制动器尖叫的噪声相关联。在
另一方面，低频振动总体上被认为是低于1000Hz的振动，且通常与多
种噪声例如制动器呻吟、呼哺和颤噪相关联。插入件40能够由具有或 改性为具有比制成壁部部分的材料熔点更高的材料形成。这种材料的
具体实例，包括但不局限于，低碳软钢(例如AISI 1010钢和AISI 1008 钢)、铝钢合成物、铸铁、灰铸铁、锰铁合金、金属基合成物、球墨 铸铁和不锈钢。
0022如图2和图3最佳示出，该实施例的插入件40能够持续 周向地放置在壁部部分20的弯曲部段34和环形部段36中，以便呈现 整体的和未中断的圓形形状。插入件40能够是矩形横截面且能够与壁 部部分20在轴向高度上大致共同延伸。而且，在该实施例中，通过与 其本身或与制动鼓16的壁部部分20的相对或邻近内表面42形成界面 边界，插入件40能够摩擦阻尼制动鼓16。内表面42能够如所示的紧 密环绕整个插入件40,或如果期望或按照制动鼓16的制造协议规定能 够留有某些部段未约束并甚至暴露于制动鼓16之外的环境中。 为了利于形成界面边界，插入件40能够设置有紋路表面， 所述紋路表面防止与自身或与壁部部分20的内表面42的结合或粘结。 例如，插入件40的表面能够由示例为许多峰和谷的粗糙或不平轮廓限 定。谷的平均深度(或者峰的高度)能够在从约liam至约30(Vm的范 围内，且通常在从约50jim至约260pm或从100pm至约160|im的范围 内。且显示这种粗糙或不平轮廓的插入件40帮助确保由于接触内表面 42而发生有益摩擦接触，不管内表面42是光滑的或粗糙的都是如此。 具有粗糙或不平表面轮廓的插入件40通过表面变形技术来制备，例如 喷丸处理、蚀刻、喷砂处理、喷水处理、玻璃丸喷丸或能够产生类似 效果的其它已知表面改性工艺。 如果期望，作为能够与粗糙或不平轮表面廓结合使用的 另 一 个实例，插入件4 0通过在其上嵌入或粘结颗粒或纤维能够配置有 紋路表面。这种颗粒或纤维能够促进彼此和/或与壁部部分的内表面42 的有益摩t察接触，且还防止插入件40润湿或熔化并因而在插入件40 的制造期间整体并入制动鼓16中，使得不能形成界面边界。合适的颗 粒或纤维能够不规则成形且由耐熔材料形成，耐熔材料是例如二氧化 硅、氧化铝、带粘土的石墨、金刚砂、氮化硅、堇青石(镁-铁-铝-硅 酸盐)、多铝红柱石(铝硅酸盐)、氧化锆(锆氧化物)、页硅酸盐 或在在制造制动鼓16中通常遇到的高温(通常高于1100。F)下耐流动 并耐腐蚀的任何其它已知材料，将在下文简要地说明。颗粒或纤维能 够在简单压缩力下嵌入插入件40的表面中，或能够通过涂覆于其上的 涂层粘结到插入件40的表面。这种涂层能够包括任何合适的粘结剂， 例如环氧树脂、磷酸粘结剂、铝酸钓水泥、木粉、粘土，或例如钙木 质素磺酸盐的木质素磺酸盐粘结剂。恰当颗粒或纤维涂层的一个具体 实例是具有1.5%粘结剂材料的水溶性石墨。该涂层能够通过喷射或浸 渍过程从溶液涂覆到插入件40的无氧化物且无油(oxide and oil free ) 表面。然后该涂覆涂层能够在相对高温(例如约500°C)下固化约两个 小时。恰当颗粒或纤维涂层的另 一 个具体实例是Ironkote,Ironkote可从 Ontario的Welland公司的Vesuvius Canada Refractories获4寻。Ironkote 包括分散在木质素磺酸盐粘结剂中的氧化铝颗粒(约47.5% )和硅酸盐颗粒(约39.8%)。另外的颗粒或纤维涂层包括具有3%至10%粘结剂 的Ladle Kote石墨、和例如氮化硼、氧化铝和硅酸盐的陶资涂层。虽 然所涂覆涂层的厚度根据其组成成分和其暴露的环境等变化，但是该 厚度通常在从约lpm至400fim、从约10pm至400pm、从约30|Lim至 300jim、从约30ium至40jim、从约40(im至10(Vm、从约lOOfim至120pm、 从约120|im至200pm、从约200pm至300jam、从约200|im至25(Vm 或这些范围的变型内变化。 回到在图2和3示出的实施例，沿着壁部部分20的内表 面42和插入件40在插入件40的径向内边缘44和径向外边缘46处能 够形成两个相对大的界面边界，在图2中最佳地示出。在壁部部分20 的内表面42与插入件40的轴向底部边缘50和轴向顶部边缘52之间 也形成附加界面边界，附加界面边界并不像在径向内边缘44和径向外 边缘46处的界面边界那么宽阔，但仍是显著的。通过提供显著表面区 域，多个界面边界的存在以及插入件40与壁部部分20之间的大致共 同延伸关系帮助利于减少通过和来自于制动鼓16的振动，在所述显著 表面区域能够发生摩擦并因而消耗能量。示出的插入件4 0具有由径向 内边缘44和径向外边缘46限定的径向厚度，所述径向厚度为环形部 段36的径向厚度的约20%至约50%。插入件40也能够具有由轴向底 部边缘50和轴向顶部边缘52限定的轴向厚度，所述轴向厚度为壁部 部分20的轴向高度的约50%至约90%。在可选实施例中，插入件40 能够轴向延伸通过弯曲部段34，使得其轴向底部边缘50与弯曲部段 34的相应端部齐平且与口部30大致共平面，或肋板或节部能够,人插入 件40的径向外边缘46径向突出并通过环形部段36。这种可选实施例 能够是旨在利于将插入件40放置并对齐于制动鼓16中的具体制造实 践的残余效应。然而，应当注意的是，所述至少一个插入件40的大小、 形状、定向、位置和数量能够变化，这将在后文描述的许多可选示例 性实施例中举例说明。 通过非限定的实例，能够根据本领域技术人员已知的常 规铸造技术制造该实施例的摩擦阻尼制动鼓16。例如，总体而言，插 入件40能够制备有紋路表面以利于形成界面边界，并然后放置在铸模 腔内用于随后铸造制动鼓16。已制备的插入件40能够与例如砂模对齐 并放置在砂模内，所述砂模具有大致表示制动鼓16的最终形状的铸模腔。为了简单地列举几个示例，插入件40能够通过任何已知的装置(如
定位销和/或型芯撑)被紧固并对齐到位，或能够被放入砂模并由砂模
支承。然后，适合于制动鼓16的具有预定成分的熔铸材料能够被浇铸、 注入或引入铸模中，使得其能够淹没插入件40的全部或显著部分同时 与铸模腔的形状和轮廓相符。 一旦熔铸材料充分冷却，具有布置在其 壁部部分20中的插入件40的制动鼓16能够从铸模腔拆除并如果需要 能够进一步加工或处理。例如，当定位销和/或型芯撑被拆除后，制动 鼓16中存在的任何空隙现在能够填充附加熔铸材料，或曾放入砂模中 因而现在从制动鼓16向外突出的插入件40的任何部分能够被拆除。 摩〗寮阻尼制动鼓116的一个可选示例性实施例在图4中 示出。该实施例在很多方面类似于图2和图3中的实施例，因此，在 此将不再重复类似的方面。该实施例中的至少 一 个区别在于多个弧形 插入件140以端对端的关系放置并周向对齐于壁部部分120的弯曲部 段134和环形部段136两者中。每个插入件142具有类似的形状和大 小，且大致横跨壁部部分120的85°圆弧。虽然该实施例示出了设置在 壁部部分120中的四个同样的插入件140，但是本领域技术人员将能理 解插入件140可以与所示和所描述的大小、形状和数量不同。例如， 每个均横跨从约5。至约135。的多个弧形插入件能够类似地设置在制动 鼓116中。 摩^^察阻尼制动鼓316的另一个示例性实施例在图6中示 出。该实施例在4艮多方面类似于图2和图3中的实施例，因此，在此 将不再重复类似的方面。该实施例中的至少一个区别在于插入件340 的截面形状。在一个实施例中，插入件340能够具有大体上圓形的截 面且周向布置在壁部部分320的仅弯曲部^殳334中。在此，形成界面 边界使得在插入件340与壁部部分320的内表面342之间经历的摩擦 大小在环绕插入件340的所有方向大致相等。类似地，插入件340能 够成形为中空环形或方形或任何其它期望的截面设计。[0031摩擦阻尼制动鼓416的另一个示例性实施例在图7中示 出。该实施例在很多方面类似于图2和图3中的实施例，因此，在此 将不再重复类似的方面。该实施例中的至少一个区别在于腹斧反部分418 和壁部部分420形成两件式制动鼓416,使得腹板部分418除了其常用 功能外还包括轴向延伸边缘460,所述轴向延伸边缘460包括构成插入 件440且在壁部部分420内形成界面边界的部分。轴向延伸边缘460 能够部分地且周向地布置在壁部部分420的至少环形部段436中。在 示出的实施例中，腹板部分418的轴向延伸边缘460轴向延伸通过环 形部段436且部分地延伸到腹板部分420的弯曲部段434中。插入件 440大致表示轴向延伸边缘460的下半部分；但是这种构造不是必要的 实际上能够变化，只要轴向延伸边缘460的足够部分可用于将腹板部 分418冶金粘结至壁部部分420的内表面442即可。该两件式制动鼓 416也能够采用常规铸造工艺来制造。例如，腹板部分418能够采用已 知才支术形成，其中所述轴向延伸边缘469用作插入件440的部分以前 述说明的方法制备有纹路表面。接下来，腹板部分418能够与铸模的 铸模腔对齐并牢固地设置在铸模腔中。然后熔铸材料能够被引入腔内 以形成壁部部分420，所述壁部部分420周向环绕腹板部分418的轴向 延伸边缘460。因而，在该实施例中，沿着插入件440和内表面442的 相应部分形成界面边界，同时轴向延伸边缘460的其余部分紧密地并 固定地粘结到内表面442的相应部分，以将腹板部分418与壁部部分 420紧固到 一起并提供强度和耐用性给制动鼓416。 虽然没有具体地示出或说明，但是本发明的各种示例性 实施例中每个的主题能够单独或贯穿制动鼓的许多部分彼此结合而实 现。例如，图5的插入件240能够全部且周向包围在仅环形部段236 内，且能够或能够不与环形部段236的轴向高度大致共同延伸。此外， 类似于图6中示出的多个整体式插入件340能够布置在环形部段336、 弯曲部段334或两者中，在它们之间具有均匀或不均匀的轴向间距。
13此外，图6中的插入件340能够仿效在图4中示出的多个弧形插入件 140并布置在壁部部分320内。另外，不同示例性实施例中的插入件能 够布置在壁部部分内，使得它们不完全包围于其中。例如，在图2和 图3中示出和说明的插入件40能够轴向延伸通过弯曲部段34,使得其 轴向底部边缘50与弯曲部段34的相应端部齐平并与口部30大致共平 面。本发明的前述实施例本质上仅为示例性的，因此，其变 型不应被认为偏离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种产品，包括具有腹板部分和壁部部分的制动鼓，所述壁部部分从所述腹板部分悬置并限定构造成与至少一个制动元件摩擦接合的内圆柱状面；至少一个插入件，所述插入件布置在所述腹板部分、所述壁部部分或所述腹板部分和所述壁部部分两者的内侧；其中，所述至少一个插入件通过形成界面边界而摩擦阻尼所述制动鼓的振动，当振动被施加给所述制动鼓时，所述界面边界经历相对运动并产生摩擦。
2. 根据权利要求l所述的产品，其中，所述壁部部分包括用于与垫 板配对的弯曲部段和在所述弯曲部段与所述腹板部分之间的环形部 段，所述环形部段包括所述内圆柱状面的大部分。
3. 根据权利要求2所述的产品，其中，所述至少一个插入件周向布 置在所述弯曲部段和所述环形部段两者中。
4. 根据权利要求3所述的产品，其中，所述环形部段限定所述壁部 部分的径向厚度，且所述弯曲部段和所述环形部段限定所述壁部部分 的轴向厚度，且其中，所述至少一个插入件是矩形截面，所述插入件 的径向厚度是所述壁部部分的径向厚度的约20%至约50%,且轴向厚度 是所述壁部部分的轴向厚度的约50%至约90% 。其中，所述至少一个插入件周向地其中，所述至少一个插入件周向地其中，所述至少一个插入件是多个其中，所述多个弧形插入件以端对 端的关系周向地布置在所述壁部部分中，且其中，每个插入件横跨所 述壁部部分的从约15。至约135。的弧度范围。
5. 根据权利要求2所述的产品, 布置在仅所述弯曲部段中。
6. 根据权利要求2所述的产品, 布置在所述环形部-度中。
7. 根据权利要求l所述的产品, 弧形插入件。
8. 根据权利要求7所述的产品，
9.根据权利要求8所述的产品，其中，四个插入件以端对端的关系 布置在所述壁部部分内，所述四个插入件中的每个4黄^争所述壁部部分 的约85。弧度。
10. 根据权利要求l所述的产品，其中，所述腹板部分包括轴向延伸边缘，所述轴向延伸边缘周向布置在所述壁部部分中，且其中，所 述至少一个插入件是所述轴向延伸边缘的一部分。
11. 根据权利要求l所述的产品，其中，所述至少一个插入件布置 在仅所述腹板部分中。
12. 根据权利要求l所述的产品，其中，所述至少一个插入件由低 碳软钢、铝钢合成物、铸铁、灰铸铁、锰铁合金、金属基合成物、球 墨铸铁或不锈钢制成。
13. 根据权利要求l所述的产品，其中，所述插入件包括用于形成 所述界面边界的紋路表面。
14. 根据权利要求13所述的产品，其中，所述紋路表面包括具有峰 和谷的粗糙表面轮廓。
15. 根据权利要求14所述的产品，其中，所述谷具有从约lpm至约 300(im的平均深度。
16. 根据权利要求13所述的产品，其中，所述紋路表面包括颗粒或 纤维。
17. 根据权利要求16所述的产品，其中，所述颗粒或纤维包括涂层， 所述涂层包括耐熔材料、石墨、陶瓷或它们的组合，且其中，所述涂 层具有从约1 (im至约4001im的厚度。
18. —种产品，包括制动鼓，所述制动鼓由第 一材料制成并包括腹板部分和壁部部分， 所述壁部部分从所述腹板部分悬置且限定构造成与至少一个制动元件接合的内圆柱状面，所述壁部部分包括弯曲部段和在所述弯曲部段与 所述腹板部分之间的环形部段，所述弯曲部段用于与垫板可移动地配 对，所述环形部^殳包括所述内圓柱状面的大部分；至少一个插入件，所述至少一个插入件由第二材料制成且至少部分 地布置在所述壁部部分内，且其中，所述插入件包括紋路表面；和沿着所述壁部部分的内表面和所述至少一个插入件的所述紋^各表 面形成的界面边界，使得当所述至少一个制动元件接合制动鼓的所述 内圓柱状面时在所述界面边界处经历的相对运动产生摩擦并消耗能 量，以便减少所述制动鼓的振动。
19. 根据权利要求18所述的产品，其中，所述环形部段限定所述壁部部分的径向厚度，且所述弯曲部萃爻和所述环形部段限定所述壁部部 分的轴向厚度，且其中，所述至少一个插入件周向布置在所述弯曲部 段和所述环形部段两者中且是矩形截面，所述插入件的径向厚度为所 述壁部部分的径向厚度的约20%至约50%,轴向厚度为所述壁部部分的 轴向厚度的约50%至约90%。
20. 根据权利要求18所述的产品，其中，所述至少一个插入件周向 布置在仅所述弯曲部段内或仅所述环形部段内。
21. 根据权利要求18所述的产品，其中，所述至少一个插入件是以 端对端的关系周向布置在所述壁部部分中的多个插入件，且其中，每 个插入件横跨所述壁部部分的从约15。至约135。的弧度范围。
22. 根据权利要求18所述的产品，其中，所述制动鼓由铸铁制成且 所述至少 一 个插入件由低碳软钢制成。
23. 根据权利要求18所述的产品，其中，所述至少一个插入件由铝 钢合成物、铸铁、灰铸铁、锰铁合金、金属基合成物、球墨铸铁或不 锈钢制成。
24. 根据权利要求18所述的产品，其中，所述紋路表面包括具有峰 和谷的粗糙表面轮廓，且其中，所述谷的平均深度为从约lpm至约 300,。
25. 根据权利要求18所述的产品，其中，所述紋路表面包括嵌入在 所述至少一个插入件上的颗粒或纤维，且其中，所述颗粒或纤维是耐 熔材料、石墨、陶瓷或它们的组合。
26. 根据权利要求18所述的产品，其中，所述紋路表面包括在所述 至少一个插入件上的颗粒或纤维涂层，所述涂层具有从约lpm至约 400pm的厚度，且其中，所述颗粒或纤维是耐熔材料、石墨、陶瓷或它 们的组合。
27. 根据权利要求26所述的产品，其中，所述涂层包括水溶性石墨和粘结剂。
28. 根据权利要求27所述的产品，其中，所述粘结剂包括环氧树脂、 磷酸粘结剂、铝酸钙水泥、木粉、粘土或木质素磺酸盐。
29. 根据权利要求26所述的产品，其中，所述涂层是陶瓷涂层。
30. —种产品，包括包括腹板部分和壁部部分的制动鼓，所述壁部部分从所述腹板部分周向地悬置并限定内圓柱状面；至少一个制动元件，所述至少一个制动元件构造成与所述壁部部分 的所述内圓柱状面选择性摩擦接合；和摩擦阻尼装置，所述摩擦阻尼装置在所述腹板部分、所述壁部部分 或两者的内侧，用于通过当所述至少一个制动元件接合所述壁部部分 的所述内圆柱状面时经历相对运动并产生摩擦而减少所述制动鼓的振 动。
31. —种产品，包括包括壁部部分和插入件的制动鼓，所述插入件的至少一部分由所述 壁部部分环绕，且所述插入件构造并设置为抵靠所述壁部部分进行摩 擦运动，以阻尼所述制动鼓的振动。
32. 根据权利要求31所述的产品，其中，所述制动鼓还包括腹板部 分，所述壁部部分从所述腹板部分周向地悬置。
33. 根据权利要求31所述的产品，其中，所述制动鼓包括腹板部分， 所述腹板部分包括所述壁部部分。
全文摘要
本发明涉及摩擦阻尼的制动鼓，用于减少制动鼓的振动。
文档编号F16D65/10GK101634348SQ20091016012
公开日2010年1月27日 申请日期2009年7月24日 优先权日2008年7月24日
发明者B·D·洛维, M·T·里夫, M·森达, O·S·德索基, P·J·蒙塞尔 申请人:通用汽车环球科技运作公司