专利名称：自行车盘式制动器转子的制作方法
自行车盘式制动器转子技术领域
本发明总体上涉及一种自行车盘式制动器转子。更具体地，本发明涉及一种具有促进制动表面的冷却的构造的自行车盘式制动器转子。
背景技术：
近些年来，一些自行车设置了盘式制动器。盘式制动器系统提供与施加到制动杆的制动力的量相关的重要的制动动力。并且，盘式制动器系统通常在各种类型的天气和骑行条件下提供高度的一致性。盘式制动器系统通常包括卡钳壳体、第一可动制动衬块及第二固定或可动制动衬块。盘式制动器可以被液压地致动或者机械地致动，用于移动所述可动制动衬块。制动衬块定位在转子的任意一侧，转子附接到自行车的前轮或后轮。制动衬块按压于固定到车轮的制动盘或转子，以减慢或停止盘的旋转，并且因此减慢或停止车轮的旋转。
虽然盘式制动器系统提供优异的性能，但是制动动作易于在盘式制动器转子中产生大量的热。因此，本发明的一个方面在于提供一种具有更高效地散发来自盘式制动器转子的外部的热量的构造的盘式制动器转子。
一般而言，铁从来没有用作自行车盘式制动器转子的基质或基体材料。具体地，随着时间的推移，铁通常将由于暴露于环境而腐蚀和生锈。此外，铁本身对于用作自行车盘式制动器转子不具有足够的强度。发明内容
基本上，考虑到现有技术的状态，基本上提供一种自行车盘式制动器转子，其包括基体转子板和表面区域。所述基体转子板包括由铁形成的外部。所述外部具有沿着相反的轴向方向朝向的第一和第二基体表面。所述表面区域由扩散工艺形成在所述基体转子板上。所述表面区域具有优于所述基体转子板的耐蚀特性。
根据下面结合附图公开优选实施例的详细描述，本领域技术人员将清楚所公开的自行车盘式制动器转子的这些和其他目的、特征、方面以及优点。
现在参考附图，其形成该原始公开的一部分: 图1为包括根据第一实施例的自行车盘式制动器转子的前盘式制动器系统的局部侧视图； 图2为图1示出的盘式制动器转子的侧视图； 图3为当沿着图2的剖开线3-3观察时的图1至图4示出的自行车盘式制动器转子的局部剖视图； 图4为图3示出的自行车盘式制动器转子的一部分的放大局部剖视图；图5为图3示出的自行车盘式制动器转子的一部分的放大局部剖视图，但在基体转子板中形成有不同的扩散区； 图6为根据第二实施例的自行车盘式制动器转子的侧视图； 图7为当沿着图6的剖开线7-7观察时的图6示出的自行车盘式制动器转子的局部剖视图； 图8为图7示出的自行车盘式制动器转子的一部分的放大局部剖视图；以及图9为图7示出的自行车盘式制动器转子的一部分的放大局部剖视图，但在基体转子板中形成有不同的扩散区。
具体实施方式
现在将参考附图对选定实施例进行说明。从本发明中本领域技术人员将会清楚，下面的实施例的描述仅是例示性的，而不是为了对本发明进行限制，本发明由所附权利要求及其等同物限定。
首先参考图1，示出了前盘式制动器系统10，其包括根据第一实施例的自行车盘式制动器转子12。如下面说明的那样，自行车盘式制动器转子12具有促进自行车盘式制动器转子12的冷却的构造。前盘式制动器系统10还包括自行车盘式制动器卡钳14和制动器操作(致动)机构16。基本上，自行车盘式制动器转子12固定地附接到自行车轮(未示出)的自行车轮毂。自行车盘式制动器卡钳14安装到自行车叉18，而制动器操作机构16附接到自行车车把20。因为除了自行车盘式制动器转子12的结构以外前盘式制动器系统10的操作和结构是常规的，所以本文将不更详细地讨论或示出前盘式制动器系统10。此外，虽然前盘式制动器系统10示出为液压制动系统，但是自行车盘式制动器转子12根据需要和/或期望可以与其他类型的制动系统一起使用。
盘式制动器卡钳14构成用于选择性地紧握(停止旋转)自行车盘式制动器转子12，以停止或减慢自行车轮(未示出)的旋转。在该制动操作期间，产生了热量，其传递到自行车盘式制动器转子12和自行车盘式制动器卡钳14。如下面所说明的那样，自行车盘式制动器转子12设计为散逸在制动期间产生的热量。
如图2所示，自行车盘式制动器转子12具有基体转子板21，其基本上包括外部22、从外部22径向向内延伸的多个连接臂24、以及联接到连接臂24的内端部的轮毂安装部26。这里在第一示出实施例中，外部22、连接臂24以及轮毂安装部26 —体形成为铁的一件式构件。例如，基体转子板21可以通过将冷轧碳钢板(例如JIS G 3141 SPCOWSS期望的形状来形成。虽然铁本身对于用作自行车盘式制动器转子不具有足够的强度，但是铁具有非常好的传热效率(即80W/mK)，这是不锈钢(即20W/mK)的大约三或四倍。
基体转子板21的外部22具有外周缘22a和内周缘22b。连接臂24从外部22的内周缘22b径向向内延伸。轮毂安装部26联接到连接臂24的内端部。轮毂安装部26由紧固件28 (例如螺栓)联接到自行车轮毂。虽然基体转子板21示出为一件式构件，但是如果必要和/或期望，基体转子板21可以由一件以上制成。在第一示出实施例的情况下，基体转子板21具有沿着自行车盘式制动器转子12的相反的轴向方向朝向的第一和第二基体表面21a和21b。第一和第二基体表面21a和21b是在外部22、连接臂24以及轮毂安装部26上延伸的平坦表面。然而，第一和第二基体表面21a和21b不需要是完全平坦的。例如，第一和第二基体表面21a和21b可以在连接臂24和轮毂安装部26的区域中是波状的。并且，外部22可以具有凹部，替代如图所示的通孔。在任何情况下，基体转子板21的外部22包括沿着自行车盘式制动器转子12的相反的轴向方向朝向的第一和第二基体表面21a和21b的至少一部分。
参考图3和图4，在该第一实施例中，自行车盘式制动器转子12被化学处理来进一步包括表面区域30，表面区域30通过例如渗铝工艺等扩散工艺在基体转子板21中形成保护区域。优选地，表面区域30基本上为被化学地形成在基体转子板21的所有暴露表面中的合金区或层。为了例示而放大了表面区域30的厚度。通常，表面区域30的厚度是在大约0.02毫米到0.1毫米的范围内。在任何情况下，例如表面区域30的厚度根据自行车盘式制动器转子12经受扩散工艺(例如渗铝工艺)的时间长度而变化。利用渗铝工艺，表面区域30包括具有至少渗透到第一和第二基体表面21a和21b中的复合材料的渗铝区。并且利用渗铝工艺，外部22的周缘22a和22b的至少一个或者两个也可以具有渗铝区。在示出实施例中，表面区域30的渗铝区包括铝铁化合物(合金)。具体地，利用渗铝工艺，铝扩散到第一和第二基体表面21a和21b的铁中，以形成具有卓越耐热和耐蚀特性的合金，然而铁基底或基体材料仍然保持其固有属性。因此，渗铝工艺不改变外部22的铁基底或者基体材料的机械属性。并且渗铝工艺不在外部22的铁基底或者基体材料上产生铝涂层。替代地，该工艺形成与铁基底或者基体材料的真正合金。因此除了通过机加工操作，否则不能去除保护性扩散或者渗铝区。
利用表面区域30的渗铝区覆盖第一和第二基体表面21a和21b将保护和强化基体转子板21的铁。这样，铁可以用作形成自行车盘式制动器转子12的基体转子板21的基质或基体材料。表面区域30的渗铝区化学地渗透到第一和第二基体表面21a和21b中。在示出实施例中，表面区域30的渗铝区也沿着连接臂24和轮毂安装部26设置。因为表面区域30的渗铝区完全形成在基体转子板21上，因此限定外部22中的孔的周缘22c和限定轮毂安装部26中的中心开口和孔的周缘26a和26b也设置有表面区域30的渗铝区。
在任何情况下，表面区域30的渗铝区至少沿着基体转子板21的外部22覆盖在第一和第二基体表面21a和21b上面，以形成第一和第二外表面。因此，表面区域30的渗铝区的覆盖在外部22上面的部分构成自行车盘式制动器转子12的第一和第二制动表面。因此，第一和第二外表面30a和30b的覆盖在外部22上面的部分直接与自行车盘式制动器卡钳14的制动衬块接触。结果，在第一实施例中，表面区域30的渗铝区覆盖在基体转子板21的铁芯上面，从而既提供表面区域30的渗铝区的耐用性和强大的制动属性又提供铁的散热。
在示出实施例中，表面区域30的渗铝区沿着基体转子板21的所有暴露周缘设置。换句话说，外部22、连接臂24以及轮毂安装部26由表面区域30的渗铝区覆盖。这样，表面区域30的渗铝区防止基体转子板21的边缘的腐蚀和生锈。
如图5所示，替代地，基体转子板21利用氮处理工艺(例如，渗氮和/或固氮)被化学处理来进一步包括表面区域30’。渗氮是可以利用固体、液体或者气体介质实施的扩散工艺。为了例示而放大了表面区域30’的厚度。通常表面区域30’的厚度是在大约0.02毫米到0.13毫米的范围内。在任何情况下，例如，表面区域30’的厚度根据渗氮工艺的类型和在处理自行车盘式制动器转子12中使用的控制参数而变化。优选地，表面区域30’包括以高温将氮扩散到基体转子板21的至少第一和第二基体表面21a和21b中。换句话说，渗氮是将氮扩散到基体转子板21的第一和第二基体表面21a和21b中以产生表面区域30’(表面硬化表面)的热处理工艺。因此，氮化物在渗氮区中的形成为基体转子板21的第一和第二基体表面21a和21b提供了增强的硬度。所产生的渗氮区(即渗氮层)的厚度和相结构可以选择，并且对于所需的具体属性优化所述工艺。渗氮通常在合适的温度范围内实施以便表面区域30’包括具有氮马氏体区域的渗氮区。因此，表面区域30’包括增强基体转子板21的第一和第二基体表面21a和21b的硬度的扩散区(S卩，当使用渗氮时的渗氮区)。基体转子板21的第一和第二基体表面21a和21b的渗氮不改变基体转子板21的铁基底或者基体材料的机械属性。并且渗氮不在铁基底或者基体上产生涂层。替代地，渗氮形成与基体转子板21的铁基底或者基体材料的可以剥落的真正合金。因此除了通过机械操作以外，不能从基体转子板21去除保护性扩散或渗氮区。除了具有渗氮区的第一和第二基体表面21a和21b，外部22的周缘22a和22b的至少一个或者两个也可以具有渗氮区。优选地，如在第一实施例中所示，表面区域30’基本上为被化学地形成在基体转子板21的所有暴露区域中的合金区或层。
如图6至图8所示，根据第二实施例示出了自行车盘式制动器转子112。这里，自行车盘式制动器转子112包括由铁制成的基体转子板121。基体转子板121包括外部122和多个连接臂124。连接臂124从外部122径向向内延伸到具有紧固件接纳孔的自由端部。轮毂安装部126由多个紧固件140联接到连接臂124的内端部。因此，在第二实施例中，轮毂安装部126是与外部122和多个连接臂124分离的件。外部122和多个连接臂124以与第一实施例相同的方式构成。换句话说，自行车盘式制动器转子112还包括如图8所示的表面区域130、或者如图9所示的表面区域130’。在如图8所示的表面区域130的情况下，表面区域130优选地包括具有渗透到第一和第二基体表面121a和121b以及外部122的内外周缘122a和122b的复合材料的渗铝区。表面区域130的渗铝区为与第一实施例相似的招铁化合物。
在如图9所示的表面区域130’的情况下，表面区域130’优选地包括通过将氮扩散到基体转子板121的第一和第二基体表面121a和21b而产生的渗氮区。渗氮通常在合适的温度范围内实施以便表面区域130’包括与第一实施例相似的氮马氏体区域。
轮毂安装部126根据需要和/或期望可以利用常规制造方法构成为一件式整体构件或者可以由若干件制成。考虑到自行车盘式制动器转子12与112之间的相似性，将不更详细地讨论自行车盘式制动器转子112。
虽然仅选择了选定实施例来例示本发明，但是本领域的技术人员从本发明将会清楚，在不脱离如所附权利要求限定的本发明范围的情况下，在本文中可以作出各种改变和变更。例如，各部件的大小、形状、位置或朝向可以根据需要和/或期望来改变。显示为直接互相连接或接触的部件可以具有设置在它们之间的中间结构。一个元件的功能可以由两个来执行，反之亦然。一个实施例的结构和功能可以在另一个实施例中采用。不需要将所有优点都同时展现在具体实施例中。对于与现有技术相比独特的每个特征，单独地或与其他特征组合，也应该被认为是申请人的进一步的发明的单独描述，包括由这样的特征(或多个特征)体现的结构和/或功能概念。因此，根据本发明的实施例的前述描述仅用于例示，而不是为了对本发明进行限制， 本发明由所附权利要求及其等同物限定。
权利要求
1.一种自行车盘式制动器转子，包括: 基体转子板，包括由铁形成的外部，所述外部具有沿着相反的轴向方向朝向的第一和第二基体表面；以及 表面区域，由扩散工艺形成在所述基体转子板上，所述表面区域具有优于所述基体转子板的耐蚀特性。
2.根据权利要求1所述的自行车盘式制动器转子，其中 所述扩散工艺包括渗铝工艺。
3.根据权利要求2所述的自行车盘式制动器转子，其中 所述表面区域包括由渗铝工艺形成的渗铝区，其具有渗透到所述第一和第二基体表面以及所述外部的至少一个周缘的复合材料。
4.根据权利要求3所述的自行车盘式制动器转子，其中 所述复合材料包括铝铁化合物。
5.根据权利要求1所述的自行车盘式制动器转子，其中 所述扩散工艺包括氮处理工艺。
6.根据权利要求5所述的自行车盘式制动器转子，其中 所述表面区域包括由所述氮处理工艺形成的氮马氏体区域。
7.根据权利要求1所述的自行车盘式制动器转子，其中 所述基体转子板还包括从所述外部径向向内延伸的多个连接臂。
8.根据权利要求7所述的自行车盘式制动器转子，其中 所述表面区域沿着所述连接臂的相对侧形成。
9.根据权利要求7所述的自行车盘式制动器转子，其中 所述连接臂具有与所述外部一体形成为一件式构件的外端部。
10.根据权利要求7所述的自行车盘式制动器转子，还包括 联接到所述连接臂的内端部的轮毂安装部。
11.根据权利要求10所述的自行车盘式制动器转子，其中 所述表面区域形成在所述外部、所述连接臂以及所述轮毂安装部的所有暴露表面上。
12.根据权利要求10所述的自行车盘式制动器转子，其中 所述轮毂安装部与所述连接臂一体形成为一件式构件。
13.根据权利要 求10所述的自行车盘式制动器转子，其中 所述轮毂安装部是固定到所述连接臂的分离件。
全文摘要
一种自行车盘式制动器转子，设置有基体转子板和表面区域。所述基体转子板包括由铁形成的外部。所述外部具有沿着相反的轴向方向朝向的第一和第二基体表面。所述表面区域由扩散工艺而形成在所述基体转子板上。所述表面区域具有优于所述基体转子板的耐蚀特性。
文档编号F16D65/847GK103216550SQ20121036811
公开日2013年7月24日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年1月18日
发明者岩井亨, 宗和诚 申请人:株式会社岛野