用于制造制动盘的方法、制动盘的支撑钟形件和制动盘的制作方法
【专利摘要】一种用于制造复合制动盘(1)的方法，该方法包括通过金属板(20)的深冲压来定形钟形件(2)；在金属板(20)的底部(24)的表面中形成至少一个凹槽(22)，并且然后在与拉伸方向(20)相反的逆形成方向(23)上相对于外部(25)推动底部(24)；将制动带(3)连接至钟形件(2)。
【专利说明】用于制造制动盘的方法、制动盘的支撑钟形件和制动盘
[0001]本发明的目的是一种用于制造机动车辆的复合制动盘的方法，换言之，是一种用于制造由不同的材料制成的制动盘、制动带以及支撑钟形件的方法。用于复合盘的支撑钟形件以及复合制动盘也构成本发明的目的。
[0002]复合制动盘通常是已知的，例如从US2007/284200A1中。由于制动带与支撑钟形件分离，所以复合制动盘可能会根据获得用于特定应用(机械力、热力以及摩擦力)的每个部件的方法和材料两者来优化该部件。因此，例如可以将由具有良好的摩擦特性及导热特性的铸铁制成的制动带与由具有高机械强度及低重量的钢板制成的支撑钟形件相结合。
[0003]现有技术的支撑钟形件具有耦接部和毂连接部，该耦接部适于将钟形件连接至制动带，该毂连接部适于将钟形件连接至车辆的毂。耦接部大体上沿着钟形件的径向外圆周形成，并且毂连接部通常径向延伸在耦接部内部，且毂连接部具有杯形，该杯形具有与制动盘的旋转轴线同轴的管状侧壁并具有横向于或垂直于旋转轴线的底部壁。钟形件的毂连接部旨在插在车辆悬置部的毂上，使得侧壁与毂的柱形外表面之间的接合确保毂与制动盘之间的相对于旋转轴线的同轴性，并且底部壁与毂的前表面的接合确保制动盘的相对于悬置部、相对于制动钳并相对于轮子的正确的轴向定位。为了锁定钟形件、毂以及车辆的轮子之间的连接，钟形件的底部壁可以具有用于通过螺钉的多个孔，该螺钉可以拧入毂的前表面中的相应的内螺纹孔中。
[0004]具体参考具有由钢板制成的支撑钟形件的复合制动盘，已知的制造方法预先使钟形件经过钢板的冲裁(blanking),并且随后对板进行深冲压(deep-drawing,深拉)，以便给定钟形件本身的“杯”形。
[0005]该已知方法所具有的缺点为钟形件的底部壁在拉伸方向上至少稍微凸起(crown)(在图1中用实线表示)，而非平坦的并垂直于旋转轴线(在图1中用虚线表示)。
[0006]底部壁的这种弯曲导致在车辆的毂与制动盘的钟形件之间不期望地缺乏几何补充，并且这还倾向于使连接至钟形件的制动带变形。
[0007]为了减少钟形件底部壁的不平坦度的消极影响，已经提出了在装配完整个复合盘之后立即将复合盘夹在两个大的钢板之间，并且直到该盘安装在车辆上，这两个大的钢板已经拧在一起以便获得想要的平坦度。然而，这一方案涉及到用于安装和卸下钢板的所不期望的成本，同时增加了储存和运输的体积和重量。
[0008]因此，本发明的目的是提出一种用于制造复合制动盘的方法，该复合制动盘具有的特性为诸如避免关于现有技术的至少一些引证的缺点。
[0009]本发明的具体目的在于提出一种用于制造复合制动盘的方法，在该方法中，钟形件通过拉伸成形，并且在该方法中，钟形件的底部壁不容易发生凸起。
[0010]本发明的另一具体目的在于提出一种用于制造复合制动盘的方法，在该方法中，钟形件通过拉伸成形，并且在该方法中，钟形件受通过拉伸获得局部可逆变形现象的影响小。
[0011]本发明的另一具体目的在于提出一种用于复合制动盘的钟形件和制动盘，其具有的特性为诸如避免关于现有技术的至少一些引证的缺点。[0012]通过根据权利要求1的方法、通过根据权利要求13的用于复合制动盘的支撑钟形件并通过根据权利要求14的复合制动盘来实现这些目的和其他目的。
[0013]根据本发明的一方面，一种用于制造复合制动盘的方法包括以下步骤:
[0014]-通过金属板的深冲压将支撑钟形件成形为具有管状侧壁和横向于侧壁的底部壁的杯形，在该金属板中，在拉伸方向上相对于金属板的外部推动金属板的底部，该底部将形成底部壁，该外部将形成用于将钟形件连接至制动带的耦接部；
[0015]-在金属板的底部的表面中形成至少一个凹槽，并且然后，在与拉伸方向相反的逆形成方向上相对于外部推动底部。
[0016]-连接制动带与支撑钟形件的耦接部。
[0017]由于以下事实，即，在金属板的底部表面中形成凹槽，以及在与拉伸方向相反的方向上存在后续地推动，因此底部壁材料在表面处至少局部屈服，并且在与通过深冲压获得的相反方向上经受塑性变形，并且令人意外地，底部壁的材料的凸起显著减少，并且由此获得钟形件的底部壁的高平坦度。
[0018]这使得可以获得制动盘的钟形件与车辆的悬置部的毂之间的更精确的几何互补，以便当制动带被约束至钟形件时避免制动带的不期望的变形，并且可在将复合制动盘安装至车辆上之前的储存和运输期间消除额外的保持整个复合制动盘“笔直”的措施。
[0019]为了更好地理解本发明并领会其优点，此后将描述一些非限制性实例实施方式，这些实施方式已经在附图中示出，在附图中:
[0020]图1是复合制动盘的示意性剖面图，在该图中，钟形件底部壁的平坦形状由虚线表示，并且该底部壁的不期望的凸起形状由实线表示；
[0021]图2A至图2D是复合制动盘的钟形件与制动带之间的连接区域的示意性局部剖面图；
[0022]图3A至图3C通过主视图、侧视图以及根据剖面C-C的剖面图示出了用于复合制动盘的制动带；
[0023]图4A是根据本发明的第一实施方式的复合制动盘的主视图；
[0024]图4B是图4A中的制动盘的径向剖面图；
[0025]图4C是图4B中的细节IV的放大图；
[0026]图5A是根据本发明的第二实施方式的复合制动盘的主视图；
[0027]图5B是图5A中的制动盘的径向剖面图；
[0028]图5C是图5B中的细节V的放大图；
[0029]图6A是根据本发明的第三实施方式的复合制动盘的主视图；
[0030]图6B是图6A中的制动盘的径向剖面图；
[0031]图6C是图6B中的细节VI的放大图；
[0032]图7A是根据本发明的第四实施方式的复合制动盘的主视图；
[0033]图7B是图7A中的制动盘的径向剖面图；
[0034]图8A是根据本发明的第五实施方式的复合制动盘的主视图；
[0035]图8B是图8A中的制动盘的径向剖面图；
[0036]图8C是图8B中的细节VIII的放大图；
[0037]图9A是根据本发明的第六实施方式的制动盘的径向剖面图；[0038]图9B是图9A中的细节IX的放大图；
[0039]图1OA是根据本发明的第七实施方式的制动盘的径向剖面图；
[0040]图1OB是图1OA中的细节X的放大图；
[0041]图1lA是根据本发明的第八实施方式的制动盘的径向剖面图；
[0042]图1lB是图1lA中的细节XI的放大图；
[0043]图12是根据本发明的一实施方式的用于制造复合制动盘的方法的步骤A、B、C、D以及的示意性表示；
[0044]图13A至图13D是根据本发明的实施方式的用于制动盘的钟形件的底部壁中的凹槽的剖面图。
[0045]图14和图15是根据一实施方式的制造的制动盘的立体图。
[0046]参考附图，复合制动盘完全以参考标号I表不，并且该复合制动盘包括由第一材料(优选地为金属板，特别地为钢板或铝合金)制成的钟形件2并包括由第二材料(例如，铸铁、铝合金或纤维增强的陶瓷材料)制成的制动带3。
[0047]钟形件2具有连接部7和耦合部8，该连接部用于将制动盘I连接至车辆的毂，该耦合部用于将钟形件2连接至制动带3。钟形件2的连接部7成形为杯形，该杯形具有与制动盘I的旋转轴线(通常为对称轴)5基本同轴的管状侧壁4并具有横向于侧壁4且优选地基本垂直于旋转轴线5的底部壁6。耦接部8通常形成在侧壁4的与底部壁6相对的端部处。
[0048]制动带3(图3A至图3C)具有两个相对的摩擦表面9，这两个摩擦表面形成在一完整的衬垫中，或可替换地形成在两个衬垫10中，这两个衬垫通过连接元件11连接且在两个衬垫之间限定内部通风通道12，该内部通风通道从径向内部入口开口 13延伸直至制动带3的径向外部出口开口 14。在制动带3的内部周边18上，制动带3形成用于与钟形件2的耦接部8连接的稱接部19。
[0049]根据本发明的实施方式，钟形件2与制动带3之间的耦接可以是，例如:
[0050]-通过接合相应的销座16的销15或径向延伸突出件的几何耦接，以将制动转矩从制动带3传递至钟形件2，并允许制动带3的相对于钟形件2的径向热膨胀(尽管是限制性的)(图2A)；
[0051]-通过将制动带3拧在钟形件2上的几何耦接(图2D)，
[0052]-通过螺钉17或螺栓的连接(图2C);
[0053]根据本发明，用于制造复合制动盘(图12A至图12E)的方法包括的步骤为:
[0054]-通过金属板20的深冲压将钟形件2成形为具有管状侧壁4和横向于侧壁4的底部壁6的杯形,在该金属板中，在拉伸方向21上相对于金属板20的外部25推动金属板20的底部24，该底部将形成底部壁6，该外部将形成用于将钟形件2连接至制动带3的耦接部8 ；
[0055]-在金属板20的底部24的表面中形成至少一个凹槽22，并且然后，在与拉伸方向20相反的逆形成(retro-forming)方向23上相对于外部25推动底部24 ；
[0056]-将制动带3连接至钟形件2的耦接部8。
[0057]由于以下事实，即，在金属板的底部表面中形成凹槽22，以及在与拉伸方向相反的方向上存在后续地推动，因此底部壁6的材料在表面处至少局部地屈服(yield)，并且在与通过深冲压获得的方向相反方向上经受塑性变形，并且令人意外地，底部壁的材料的凸起显著减少，并且由此获得钟形件2的底部壁6的高平坦度。
[0058]这使得可以获得制动盘I的钟形件2与车辆的悬置部的毂之间的更精确的几何互补，以便当制动带被约束至钟形件时减少制动带的不期望的变形，并且以便在将复合制动盘安装至车辆上之前的储存和运输期间消除额外的操作以保持整个复合制动盘“笔直”。
[0059]根据一实施方式，在逆形成方向23上相对于拉伸板的外部25推动底部24的步骤包括在底部24上施加动力冲击(动态冲击)或，换言之，施加击打(blow)(例如,冲压击打或按压击打)的步骤。
[0060]该动力的施加已经证明在使板的表面在凹槽或多个凹槽22附近屈服方面十分有效，并且证明因此永久保存获得的底部壁6的形状。
[0061]根据实施方式，以在150mm/s与1000mm/s (例如以大约500mm/s的速度)之间的向前冲压运动速度在底部24上施加击打。
[0062]根据一实施方式，在逆形成方向23上，在相对于拉伸板的外部25的推动期间，底部24的变形在Imm至15mm的范围内，优选地在2mm至5mm的范围内，甚至更优选地在深冲压之后，底部中的变形小于板20的厚度的三倍。
[0063]根据另一实施方式，在底部24的表面形成至少一个凹槽22的步骤包括面向拉伸方向21在底部壁6的外表面26中形成凹槽22的步骤(图4至图8)。
[0064]可替换地或此外，在底部24的表面中形成至少一个凹槽22的步骤可以包括在底部壁6的内表面27中面向逆形成方向23形成凹槽22的步骤(图9至图11)。
[0065]根据一实施方式，凹槽22的深度28小于底部壁6的厚度29 (在图13B中表示)的三分之一，优选地小于底部壁6的厚度29的五分之一。例如，对于由具有2.5mm的厚度29的钢板制成的钟形件2，凹槽22的深度优选地小于或等于0.5mm。
[0066]根据另一实施方式，凹槽22或多个凹槽22所具有的横向于凹槽的纵向延伸部且垂直于凹槽的深度28的宽度30(在图13B中表示)在深度28的0.8至2.0倍的范围内。
[0067]例如，凹槽本身可以具有的剖面形状为优选地具有倒角和圆角的矩形(图13A)、优选地具有倒角和圆角的三角形(图13B)、半圆形或半椭圆形(图13C)、或者优选地具有圆角的梯形(图13D)。
[0068]凹槽22几何关系和形状已示出为非限制性的，但参考对钟形件的底部壁的机械强度和精确成形的优化，示出了有利的实例。
[0069]凹槽或多个凹槽22通过机械排屑加工(例如轴向滚铣)形成。可替换地，凹槽或多个凹槽22通过使金属板20塑性变形的局部挤压(例如通过按压或切割工具或冲压)形成。
[0070]凹槽22可以具有与钟形件2的旋转轴线5基本同轴的环形形状。环形凹槽22可以在形成在钟形件2的底部壁6中的一系列连接孔31的外侧(图5A、图11A)或内侧径向地延伸(图6A、图10A)。
[0071]可替换地，可以与旋转轴线5同轴地形成两个环形凹槽22，这两个凹槽中的一个径向地位于连接孔31的外侧，另一个径向地位于连接孔的内侧(图4A、图9A)。优选地，径向内部环形凹槽22距离底部壁的中央孔的边缘小于一厘米和/或径向外部环形凹槽22距离底部壁的外周边缘小于一厘米。[0072]根据另一实施方式，多个凹槽22 (例如以带(string，串)、直线、曲线或圆弧的形式)可以形成在底部壁6中，并且沿着围绕旋转轴线5的圆周分布(图7A)。
[0073]根据又一实施方式(图8A)，多个凹槽22 (例如以带、直线、曲线或圆弧的形式)可以形成在底部壁6中，并且沿着围绕旋转轴线5的圆周分布，并且此外，一个或多个环形凹槽22与旋转轴线5同轴。
[0074]根据又一实施方式，一个或多个直凹槽22可以形成在底部壁6中，例如在相对于旋转轴线5的径向方向上延伸。
[0075]根据实施方式，凹槽22或多个凹槽22可以在金属板20的深冲压之后或可替换地在该深冲压之前形成。
[0076]根据又一实施方式，凹槽22可以由设置在金属板20中的多个不同的腔或凹模(impression，型腔)22替换或形成。该腔或凹模22可具有在相对于于腔或凹模的纵向延伸的横向方向上的且垂直于腔或凹模的深度的宽度，所述宽度在深度的0.8至2.0倍的范围内，此外，该腔或凹模可具有在相对于宽度的横向方向上的且垂直于深度的长度，所述长度在深度的0.8至2.0倍的范围内。
[0077]如前所释，腔或凹模22可通过机械排屑加工形成(例如轴向滚铣)，形成，或通过使金属板20塑性变形的局部挤压(例如通过按压或切割工具或冲压)形成。
[0078]如在图14和图15中所示，腔或凹模22可以在钟形件2的底部壁的环形区域上均匀分布，例如以多个平行行的阵列的形式。
[0079]在腔22的每个平行行中，两个连续的腔22之间的距离优选地是恒定的。腔的阵列进一步包括腔22的第一多个平行行以及与腔的第一多个行垂直的腔22的第二多个平行行。
[0080]在金属板20的深冲压之后，在底部壁6中形成连接孔31。
[0081]根据另一实施方式，方法预见的步骤为例如通过锌镍镀覆对金属板20的表面进行防腐蚀处理，并且可选择地，还对制动带进行防腐蚀处理。可以在金属板20冲裁之后且在深冲压之前和/或在板20的底部24在逆形成方向23上变形之后实施该防腐蚀处理。
[0082]可以在金属板20的深冲压之后且在板20的底部24在逆形成方向23上变形之前，或可替换性地在金属板20的深冲压之前实施制动带3至钟形件2的连接。
[0083]本发明还涉及通过所述方法获得的和/或包括具有此前所述特性的一个或多个凹槽22的钟形件2和复合制动盘I。
[0084]当然，为了满足随机的和特殊的要求，本领域技术人员可以根据本发明对方法、钟形件以及复合制动盘做出进一步修改和变化，这些修改和变化在任何情况下均被本发明的保护范围覆盖，如由下面的权利要求所限定。
【权利要求】
1.一种用于制造复合制动盘(I)的方法，所述方法包括以下步骤: -通过金属板(20)的深冲压将钟形件(2)成形为具有耦接部(8)、管状侧壁(4)以及横向于所述侧壁(4)的底部壁(6)的杯形，在所述金属板中，在深冲压期间，在拉伸方向(21)上相对于所述金属板(20)的外部(25)推动所述金属板(20)的底部(24)，所述底部将形成所述底部壁(6)，所述外部将形成所述耦接部(8)； -在所述金属板(20)的所述底部(24)的表面中形成至少一个凹槽(22)或腔，并且然后，在与所述拉伸方向(20)相反的逆形成方向(23)上相对于所述外部(25)推动所述底部(24)； -将制动带(3)连接至所述钟形件(2)的所述耦接部(8)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述逆形成方向(23)上相对于所述金属板(20)的所述外部(25)推动所述底部(24)的步骤包括在所述底部(24)上施加动力冲击的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，以在150mm/s与1000mm/s之间的向前冲压运动速度在所述底部(24)上施加所述动力冲击。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，使所述底部(24)在所述逆形成方向(23)上的推动期间变形，以经受相对于所述金属板(20)的所述外部(25)的在2mm与5mm之间的最大轴向位移。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括面向所述拉伸方向(21)在所述底部壁(6)的外表面(26)中形成所述凹槽(22)或腔的步骤。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述凹槽(22)或腔的深度(28)小于所述底部壁出)的厚度(29)的三分之一，优选地小于所述底部壁(6)的所述厚度(29)的五分之一 O
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述凹槽(22)具有横向于所述凹槽的纵向延伸部且垂直于所述深度(28)的宽度(30)，所述宽度在所述深度(28)的0.8至2.0倍的范围内。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括通过机械排屑加工形成所述凹槽(22)的步骤。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述凹槽(22)具有与所述钟形件(2)的旋转轴线(5)基本同轴的环形形状。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述凹槽(22)包括与所述旋转轴线(5)同轴的两个环形凹槽，所述环形凹槽中的一个位于连接孔(31)的外侧，并且所述环形凹槽中的另一个径向地位于所述连接孔的内侧。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括在所述逆形成方向(23)上相对于所述外部(25)推动所述底部(24)的步骤之后，对所述金属板(20)的表面进行防腐蚀处理的步骤。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在将所述钟形件(2)连接至所述制动带(3)的步骤之后实施深冲压所述金属板(20)的步骤以及在所述逆形成方向(23)上推动所述底部(24)的步骤。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述腔(22)具有深度、宽度以及长度，其中，所述宽度包括在所述深度的0.8至2.0倍的范围内，并且所述长度包括在所述深度的0.8至2.0倍的范围内。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述腔(22)在所述钟形件(2)的环形区域上均匀地分布。
15.一种用于复合制动盘(I)的钟形件(2)，所述钟形件由金属板(20)制成，所述钟形件为杯形且包括: -耦接部(8)，所述耦接部用于将所述钟形件(2)连接至制动带(3)， -连接部(7)，所述连接部用于将所述钟形件(2)连接至车辆的毂，所述连接部(7)包括管状侧壁(4)和横向于所述侧壁(4)的底部壁(6)， -至少一个凹槽(22)或腔，所述凹槽或腔位于所述底部壁(6)的表面中。
16.一种复合制动盘(I)，包括由金属板(20)制成的钟形件(2)并包括制动带(3)，所述钟形件(2)成形为杯形并包括: -率禹接部(8),所述I禹接部连接至所述制动带(3), -连接部(7)，所 述连接部用于将所述钟形件连接至车辆的毂，所述连接部(7)包括管状侧壁(4)和横向于所述侧壁(4)的底部壁(6)， -至少一个凹槽(22)，所述凹槽形成在所述底部壁(6)的表面中。
【文档编号】F16D65/12GK103987985SQ201280060616
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2012年10月10日 优先权日:2011年10月10日
【发明者】马西米利亚诺·瓦莱 申请人:派特欧赛拉米克斯股份公司