用于重載車輛的盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的制作方法
【專利說明】用于重載車輛的盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子
[0001]相關(guān)專利申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2013年7月19日提交的系列號(hào)為N0.61/856，097的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明整體涉及用于重載車輛的盤式制動(dòng)器。更具體地，本發(fā)明涉及用于重載車輛的盤式制動(dòng)器的轉(zhuǎn)子。更具體地，本發(fā)明涉及盤式制動(dòng)器的轉(zhuǎn)子，其包括附接到套筒的內(nèi)側(cè)附接件、將轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)盤和外側(cè)盤相互連接的銷、以及改進(jìn)的冶金組合物，所有這些部件配合以改善轉(zhuǎn)子對(duì)制動(dòng)期間產(chǎn)生的熱應(yīng)力的抵抗，由此提高轉(zhuǎn)子的性能和壽命。
【背景技術(shù)】
[0004]用于車輛的盤式制動(dòng)器系統(tǒng)在制動(dòng)器領(lǐng)域中是眾所周知的。這樣的系統(tǒng)通過使一對(duì)相對(duì)的制動(dòng)器襯塊抵靠轉(zhuǎn)子而進(jìn)行操作，由此在襯塊和轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生摩擦，從而能夠使車輛減速和/或停止。更具體地，盤式制動(dòng)器系統(tǒng)包括多個(gè)盤式制動(dòng)器組件，其中每個(gè)組件操作地安裝在車輛的車輪端部上或附近。
[0005]每個(gè)盤式制動(dòng)器組件包括承載體，該承載體支撐將在以下更詳細(xì)地描述的卡鉗，并且通常通過諸如螺栓的機(jī)械緊固件附接到扭矩板。扭矩板繼而例如通過焊接而剛性地連接到車輛的車軸/懸架系統(tǒng)的軸。扭矩板抵抗制動(dòng)期間產(chǎn)生的扭矩，并且保持承載體和卡鉗的正確對(duì)準(zhǔn)，以確保制動(dòng)器組件的各部件的最佳操作。
[0006]如上所述，承載體支撐卡鉗，卡鉗形成有用于接納致動(dòng)器以及一個(gè)或多個(gè)活塞的孔。致動(dòng)器通常是制動(dòng)器空氣腔室，該制動(dòng)器空氣腔室與壓縮空氣源流體連通，并且啟動(dòng)活塞的運(yùn)動(dòng)?？ㄣQ還包括與活塞相對(duì)設(shè)置的反作用臂。一對(duì)相對(duì)的制動(dòng)器襯塊中的每一個(gè)襯塊都包括摩擦材料，摩擦材料安裝在背襯板上，并且座置在承載體中，其中一個(gè)襯塊與活塞相鄰，另一個(gè)襯塊與反作用臂相鄰。在通過致動(dòng)器致動(dòng)的情況下，活塞和反作用臂配合以控制制動(dòng)器襯塊的運(yùn)動(dòng)。
[0007]轉(zhuǎn)子包括盤部分，該盤部分設(shè)置在制動(dòng)器襯塊之間，以允許每個(gè)襯塊的摩擦材料面對(duì)盤部分的相應(yīng)表面。轉(zhuǎn)子還包括安裝部分，該安裝部分適于通過諸如螺栓的機(jī)械緊固件安裝到車輛的相應(yīng)車輪端部組件。套筒通常與轉(zhuǎn)子的盤部分和安裝部分一體地形成并且在盤部分和安裝部分之間延伸。這種連接使得轉(zhuǎn)子能夠剛性地連接到車輪端部組件，從而連接到相應(yīng)的車輛車輪。
[0008]在車輛行駛期間，當(dāng)車輛制動(dòng)系統(tǒng)接合時(shí)，壓縮空氣流動(dòng)到致動(dòng)器，該致動(dòng)器接合活塞和反作用臂的運(yùn)動(dòng)，繼而使得襯塊的摩擦材料抵靠轉(zhuǎn)子的盤部分，以減緩和/或停止轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，由此減緩和/或停止車輛車輪的旋轉(zhuǎn)。制動(dòng)期間的這種使制動(dòng)器襯塊的摩擦材料抵靠轉(zhuǎn)子的盤部分產(chǎn)生了顯著量的熱，繼而在轉(zhuǎn)子的盤部分上產(chǎn)生顯著的熱應(yīng)力。
[0009]本領(lǐng)域中眾所周知的是，顯著的熱應(yīng)力將降低轉(zhuǎn)子的性能和壽命。因此，期望的是在轉(zhuǎn)子中采用被設(shè)計(jì)成用以增大空氣流量和/或散熱的特征。這樣的特征減少在制動(dòng)期間轉(zhuǎn)子的盤部分所經(jīng)受的熱的量，繼而降低轉(zhuǎn)子上的熱應(yīng)力，并提高其性能和壽命。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)子的典型的盤部分包括內(nèi)側(cè)盤和外側(cè)盤，內(nèi)側(cè)盤和外側(cè)盤彼此間隔開，并且通過多個(gè)葉片相互連接。更具體地，內(nèi)側(cè)盤包括內(nèi)側(cè)表面和外側(cè)表面，外側(cè)盤包括內(nèi)側(cè)表面和外側(cè)表面。內(nèi)側(cè)盤的內(nèi)側(cè)表面與相應(yīng)的制動(dòng)器襯塊的摩擦材料相鄰，外側(cè)盤的外側(cè)表面與另一個(gè)制動(dòng)器襯塊的摩擦材料相鄰。內(nèi)側(cè)盤的外側(cè)表面和外側(cè)盤的內(nèi)側(cè)表面彼此面對(duì)或相對(duì)，葉片一體地連接到這些表面并且在這些表面之間延伸。葉片是厚的帶狀結(jié)構(gòu)構(gòu)件，從相應(yīng)盤的中心或內(nèi)周邊沿徑向延伸到其外周邊。這種構(gòu)造提供內(nèi)側(cè)盤和外側(cè)盤之間的剛性連接，同時(shí)還在盤之間形成空氣通道。
[0011]在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)相信，內(nèi)側(cè)盤和外側(cè)盤之間的這種多個(gè)空氣通道在車輛行駛期間促進(jìn)了盤之間的空氣的“栗送”，由此在轉(zhuǎn)子的盤部分中提供了優(yōu)化的空氣流來進(jìn)行散熱。然而，葉片式連接實(shí)際上可能不能優(yōu)化內(nèi)側(cè)盤和外側(cè)盤之間的空氣流。因此，期望提供這樣的手段，即將內(nèi)側(cè)盤和外側(cè)盤相互連接，以增大空氣流，從而進(jìn)行散熱，優(yōu)于葉片式連接。
[0012]此外，為了優(yōu)化制動(dòng)系統(tǒng)的功能，期望的是，轉(zhuǎn)子的盤部分保持為豎直取向，這提供了內(nèi)側(cè)盤的內(nèi)側(cè)表面與其相鄰的制動(dòng)器襯塊的摩擦材料的均勻一致的接觸，并且提供了外側(cè)盤的外側(cè)表面與其相鄰的制動(dòng)器襯塊的摩擦材料的均勻一致的接觸。然而，本領(lǐng)域中已知的是，制動(dòng)器襯塊抵靠轉(zhuǎn)子的盤部分進(jìn)行的摩擦所生成的熱導(dǎo)致盤部分徑向膨脹。此夕卜，制動(dòng)器襯塊抵靠轉(zhuǎn)子的盤部分進(jìn)行的摩擦所生成的熱在整個(gè)轉(zhuǎn)子套筒上形成熱梯度，其中套筒的與轉(zhuǎn)子盤部分相鄰的內(nèi)側(cè)區(qū)域比遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子盤部分的外側(cè)區(qū)域熱。這種熱梯度使得轉(zhuǎn)子套筒在與轉(zhuǎn)子盤部分相鄰的內(nèi)側(cè)區(qū)域處膨脹。轉(zhuǎn)子的盤部分的徑向膨脹以及與轉(zhuǎn)子盤部分相鄰的轉(zhuǎn)子套筒的膨脹導(dǎo)致盤部分的外周邊沿著轉(zhuǎn)子套筒的方向從其期望的豎直取向稍稍移動(dòng)。由此，轉(zhuǎn)子盤部分沿著轉(zhuǎn)子套筒的方向，也就是沿著外側(cè)方向，成角度或傾斜。由于制動(dòng)產(chǎn)生的熱而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子盤部分的這種傾斜在本領(lǐng)域被稱為錐進(jìn)。
[0013]當(dāng)轉(zhuǎn)子盤部分經(jīng)歷錐進(jìn)時(shí)，內(nèi)側(cè)盤的內(nèi)側(cè)表面不再與其相鄰的制動(dòng)器襯塊的摩擦材料進(jìn)行均勻一致的接觸，外側(cè)盤的外側(cè)表面不再與其相鄰的制動(dòng)器襯塊的摩擦材料進(jìn)行均勻一致的接觸。內(nèi)側(cè)盤與其相鄰的制動(dòng)器襯塊之間的、外側(cè)盤與其相鄰的制動(dòng)器襯塊之間的這種不均勻接觸降低了制動(dòng)系統(tǒng)的效率。此外，這種不均勻接觸可能在制動(dòng)器襯塊與內(nèi)側(cè)和外側(cè)盤之間的每個(gè)不均勻接觸點(diǎn)處產(chǎn)生應(yīng)力區(qū)域，這可能導(dǎo)致在轉(zhuǎn)子盤部分中形成裂紋，由此降低轉(zhuǎn)子的壽命。內(nèi)側(cè)盤與其相鄰的制動(dòng)器襯塊之間的、外側(cè)盤與其相鄰的制動(dòng)器襯塊之間的這種不均勻接觸還不期望地降低了制動(dòng)器襯塊的壽命。
[0014]在現(xiàn)有技術(shù)中，由于盤部分和已經(jīng)采用的轉(zhuǎn)子套筒之間的連接特性，已經(jīng)加劇了轉(zhuǎn)子盤部分的錐進(jìn)。更具體地，外側(cè)盤的徑向中心或內(nèi)周邊一體地連接到轉(zhuǎn)子套筒，而內(nèi)側(cè)盤通過上述葉片連接到外側(cè)盤。因?yàn)橥鈧?cè)盤在其徑向中心或內(nèi)周邊處包括與套筒的連接，所以該盤所遇到的熱的一部分從盤傳遞到套筒。因此，在制動(dòng)期間，外側(cè)盤的徑向膨脹小于內(nèi)側(cè)盤的徑向膨脹，盤之間的徑向膨脹的這種差異導(dǎo)致盤部分沿著套筒的方向進(jìn)一步錐進(jìn)。這種額外的錐進(jìn)不期望地增大了內(nèi)側(cè)盤與其相鄰的制動(dòng)器襯塊之間的、外側(cè)盤與其相鄰的制動(dòng)器襯塊之間的不均勻接觸，進(jìn)一步降低了制動(dòng)系統(tǒng)的效率和制動(dòng)器襯塊的壽命。此外，這種不均勻接觸的增大可能不期望地增大了制動(dòng)器襯塊與相應(yīng)的內(nèi)側(cè)和外側(cè)盤之間的每個(gè)不均勻接觸點(diǎn)處的應(yīng)力，這繼而增大在轉(zhuǎn)子盤部分中形成裂紋的可能性，由此進(jìn)一步降低轉(zhuǎn)子的壽命。因此，期望提供將轉(zhuǎn)子盤部分連接到套筒的手段，降低錐進(jìn)，并由此優(yōu)化制動(dòng)系統(tǒng)的性能、轉(zhuǎn)子的壽命以及制動(dòng)器襯塊的壽命。
[0015]此外，用于重載車輛的轉(zhuǎn)子在常規(guī)上由鑄鐵形成，以便具有制動(dòng)操作所需的強(qiáng)度、硬度和穩(wěn)定性。在現(xiàn)有技術(shù)中，這樣的轉(zhuǎn)子形成有高的碳含量，以維持盤部分的熱傳遞性能，使得轉(zhuǎn)子能夠散熱，以降低轉(zhuǎn)子上的熱應(yīng)力，由此提高轉(zhuǎn)子的性能和壽命。例如，在現(xiàn)有技術(shù)中，轉(zhuǎn)子的碳含量的重量百分比(％)通常大于大約百分之四(4)的碳。雖然這樣的高碳含量提供了良好的熱傳遞性能，但是所形成的轉(zhuǎn)子不期望地是易碎的。當(dāng)轉(zhuǎn)子易碎時(shí)，不太能夠抵抗高溫應(yīng)力，因此，現(xiàn)有技術(shù)的具有高碳含量的轉(zhuǎn)子可能不期望地經(jīng)歷破裂引發(fā)和傳播。此外，這樣的高碳含量不期望地降低了轉(zhuǎn)子在高溫下的強(qiáng)度，這在本領(lǐng)域中也被稱為轉(zhuǎn)子熱強(qiáng)度降低。因此，期望提供一種轉(zhuǎn)子，其包括冶金組合物，期望地維持轉(zhuǎn)子的熱傳遞性能，同時(shí)降低易碎性并提尚與現(xiàn)有技術(shù)的尚碳組合物相關(guān)的熱強(qiáng)度。
[0016]因此，本領(lǐng)域中需要用于重載車輛的盤式制動(dòng)器的轉(zhuǎn)子，其能夠?qū)?nèi)側(cè)盤和外側(cè)盤相互連接以增大優(yōu)于葉片式連接的空氣流，能夠?qū)⑥D(zhuǎn)子盤部分連接到轉(zhuǎn)子套筒以減小轉(zhuǎn)子在制動(dòng)期間的錐進(jìn)，并且包括冶金組合物，期望地維持轉(zhuǎn)子的熱傳遞性能，同時(shí)降低易碎性并提高轉(zhuǎn)子的熱強(qiáng)度，所有這些都提高了轉(zhuǎn)子對(duì)制動(dòng)期間產(chǎn)生的熱應(yīng)力的抵抗，由此提高轉(zhuǎn)子的性能和壽命，并且還增加了制動(dòng)器襯塊的壽命。如以下將要詳細(xì)描述的，本發(fā)明的改進(jìn)的用于重載車輛的盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子滿足這些需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的目的在于提供用于重載車輛的盤式制動(dòng)器的轉(zhuǎn)子，其能夠?qū)?nèi)側(cè)盤和外側(cè)盤相互連接以增大優(yōu)于葉片式連接的空氣流。
[0018]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供用于重載車輛的盤式制動(dòng)器的轉(zhuǎn)子，其能夠?qū)⑥D(zhuǎn)子盤部分連接到轉(zhuǎn)子套筒以減小轉(zhuǎn)子在制動(dòng)期間的錐進(jìn)。
[0019]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供用于重載車輛的盤式制動(dòng)器的轉(zhuǎn)子，其包括冶金組合物，期望地維持轉(zhuǎn)子的熱傳遞性能，同時(shí)降低易碎性并提高轉(zhuǎn)子的熱強(qiáng)度。
[0020]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供用于重載車輛的盤式制動(dòng)器的轉(zhuǎn)子，其提高轉(zhuǎn)子對(duì)制動(dòng)期間產(chǎn)生的熱應(yīng)力的抵抗，由此提高轉(zhuǎn)子的性能和壽命，并且還增加了制動(dòng)器襯塊的壽命ο
[0021]這些目的和其它目的通過本發(fā)明的用于重載車輛的改進(jìn)的盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子來實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子包括內(nèi)側(cè)盤和外側(cè)盤。外側(cè)盤與內(nèi)側(cè)盤間隔開，多個(gè)銷在內(nèi)側(cè)盤和外側(cè)盤之間延伸并剛性地連接內(nèi)側(cè)盤和外側(cè)盤。套筒包括內(nèi)側(cè)端部和外側(cè)端部，并且設(shè)置在外側(cè)盤的內(nèi)周邊內(nèi)側(cè)。連接構(gòu)件在內(nèi)側(cè)盤的內(nèi)周邊和套筒的內(nèi)側(cè)端部之間延伸，并且將內(nèi)側(cè)盤的內(nèi)周邊剛性地連接到套筒的內(nèi)側(cè)端部。
【附圖說明】
[0022]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，申請(qǐng)人已經(jīng)想到的應(yīng)用本發(fā)明原理的最佳模式的展示，在以下的說明書中陳述，在附圖中示出，并且在所附權(quán)利要求中具體地且清楚地指出和陳述。
[0023]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的用于重載車輛的盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的局部側(cè)正視圖，示出了局部橫截面，該轉(zhuǎn)子附接到安裝在車軸的芯軸上的車輪端部組件；
[0024]圖2為本發(fā)明的用于重載車輛的改進(jìn)的盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的第一示例性實(shí)施例的外側(cè)透視圖；
[0025]圖3為圖2所示的改進(jìn)的盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的外側(cè)正視圖；
[0026]圖4為沿著圖3中的線F4-F4截取的改進(jìn)的盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的剖面圖；
[0027]圖5為從圖4中的標(biāo)記為F5的封閉區(qū)域截取的改進(jìn)的盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的一部分的放大局部剖面圖；
[0028]圖6為沿著圖4中的線F6-F6截取的改進(jìn)的盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子的一部分的局部剖面圖；
[0029]圖7為從圖4中的線F7-F7示出的改進(jìn)的盤式制動(dòng)器轉(zhuǎn)子沿外側(cè)方向看的局部正視圖；
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