专利名称：用于圆盘制动器的风冷盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种为圆盘制动器用的风冷盘以及它的制造方法。
本发明特别介绍一种用于货车圆盘制动的风冷盘。
为此，研究了一些制动器圆盘，其中起缓冲作用的摩擦轨道由两个圆形盘片、圆环、内齿轮(annuli)或者垫环制成，彼此在一个方便的距离上并列，并且由一些连结组件如象栓钉、双头螺栓或者法兰盘把它们联结在一起，以便形成一些径向通道供空气在两个垫环之间流通，因而增加圆盘的散热面积，并且在圆盘旋转时借助于离心作用导致空气对流比在圆盘外表面上大得多，从而造成更有效地冷却作用。
如同大家已经知道的，这两个垫环分开制作，并用螺栓或者铆钉连结在一起，最好在铸造时把它们造成一个整体。
尽管这种安排很有效，还是不能有效地控制垫环的受热，相对于圆盘径向上更靠中心的部位来说，受热的结果在垫环上产生很大的热膨胀。
因而，圆盘会发生变形这些都影响了制动功效，会由于热疲劳导致圆盘破坏，必须尽力防止。
为此，通常把圆盘或盘毂的中央部分制成铃状，其作用在于对轮毂提供支承和固定，在许多情况下它与摩擦轨道分开并且通过一些约束把它们联结起来，这些约束可以把旋转驱动传递到摩擦轨道，把扭矩传给盘毂，同时允许径向自由运动，以至摩擦轨道的热膨胀不会在盘毂中积累成内应力。
这种约束还可限制从摩擦轨道向盘毂以及轮毂的热传导。
这种措施的结果是造就了一个非常复杂的结构，而且并非花费不大。已经提出简化的措施，例如在文献EP 0,680,571号上提出，铸造摩擦轨道时装有在摩擦轨道上钻了孔的径向外罩，用一些与盘毂连成一体的栓把盘毂连结在摩擦轨道上，并且把盘毂插入在摩擦轨道上形成的外罩里，同时能够轴向自由滑动，因而使摩擦轨道的热膨胀达到允许的程度。
这些栓，可以在插入盘毂的熔化了的金属时，用焊接或者用镶嵌其一端的办法把它们捆绑到盘毂上。
这意味着要有下列程序先成型摩擦轨道，把栓插入摩擦轨道的外罩，为盘毂成型一个模子，其中至少部分地放置了已经准备好的摩擦轨道，或者至少是安放了栓的端部，接下来对盘毂进行铸造。
尽管生产过程在某种程序上得到了简化，但仍然是复杂和费钱的，因为必须为栓匹配外罩，并且要为摩擦轨道和盘毂建造独立铸模以及保证连续铸造。
此外，插入盘毂时要把栓锁住，其厚度和总体轮廓应该受到限制，这些事并不可靠。
最终的缺点是盘毂的精加工以及总装圆盘的平衡都是一些成问题的操作。
按照本发明，制动器圆盘由一个铸造的摩擦轨道或者垫环组成，把在同一个铸造过程中生产出来(用一个单一的模子，尽管不一定用同样的材料)的盘毂，借助于下列程序连结其上把栓部分镶嵌在摩擦轨道、部分镶嵌在盘毂上(但是具有轴向运动的自由度)，因而，在工作条件下，可以使在盘毂周围的垫环的热膨胀达到允许的程度，同时，保证在垫环与盘毂之间有一个精细而永久的相互耦合并且没有间隙。靠这些办法，机械上的精加工和使圆盘的平衡的工序大大地简化并且变得很简单。
图3显示了由图4的组合剖面III-III所标明的盘芯的一个扇形区，该盘芯用于铸造
图1和图2中看到的风冷盘。
图4是贯穿图3中标出的IV-IV剖面上看到的盘芯以及用于生产图1和图2看到的圆盘铸模的一个扇形区的剖视图。
图5是图3中标记为IV-IV连线上的一个剖视图，其剖面贯穿用模所获得的铸件以及相关的盘芯。
图6是取自图3中标记为IV-IV连线上的一个剖视图，其剖面切过对图5中看到的铸件精加工而生产的制动器圆盘，图7是取自图3中标记为IV-IV连线上的一个剖视图，其剖面切过这铸件的一个变体。
环1，2，完全轴向排列，彼此平行，并且分开一个适应的距离，通过一个如象4，5，6那样恰当成型的复式桥连结起来，以在环之间产生一系列径向通风管，空气能从摩擦轨道内缘7到外周缘8完全无障碍地在其间流动。
把相当数量的如象10那样的圆柱状栓的一端，象辐条一样均匀镶嵌在与上述摩擦轨道的内边缘恰当数量的桥4里。
被镶嵌的每一个盘栓10的末端具有一个环形槽(或者是具有等价厚度的替代物，如象凸脊或凹陷)等，因此当把这些盘栓插入环1，2以及桥4，5，6的铸件材料时会将它们紧紧地固定住。
这些盘栓最好是选一种结实、高强度材料如象不锈钢或者碳素钢来制造，而环的材料一般是选铸铁制造，因为它要求有很高的硬度以及有很强的抗磨损能力。
盘栓10提供了一个与支撑盘毂3的连结物。
盘毂由一个圆柱状体组成，稍显圆锥状以便容易拆卸，在其一端用一个平直的垫环(rim)11予以部分封闭，这个平直的垫环在一些适当的位置上含有一些洞孔用于固定一个盘毂。而在其另一端终止在一个加厚的法兰盘上，法兰盘的周缘与摩擦轨道的内缘7相密合，两者之间分开的距离或空间是几个毫米的量级。
盘毂3的法兰盘类似地由两个轴向排列、彼此平行并有一个适当的距离分开的圆环12，13构成用一个如象14的复式桥相联结，它们成形于两环之间，有一系列的径向的通气通道15之间，因此空气能够无阻碍流向摩擦轨道1，2中最里的通道。
盘栓10的另一端插进若干桥14的每一个桥中，据此它们完全地通过，并且它们能在这些桥里沿轴向滑动。
总之，这些盘栓在摩擦轨道和盘毂3之间提供了一个准确并且精细的中心耦合，同时允许轨道相对于盘毂发生一定的受热膨胀。
结果是一个制动器圆盘，它具有结构十分简明，十分可靠的特点。用多个宽阔的通道提供良好的通风，这些通道能够使空气(沿流线16)无论从盘毂中心还是从环12，13的两侧(沿流线17，18)流进环1，2之间的区域。
以后可以看出，盘毂3的材料可以与摩擦轨道用的材料相同。例如用铸铁，也可以用具有不同力学性能的材料，如钢或一种轻质合金。
要制造上述圆盘，采用下列程序首先在铸砂模里成型一个铸芯，或者，最好以一个帽状垫环20的一般形状的圆形盘片，中心部分象一个以O为轴的圆柱形杯21那样，把铸芯成型在型芯砂里。
这个铸芯的一个扇形画在图3截面的平面图上，并且在图4上画了穿过同一个扇形的径向的截面图。
当然，这个帽状垫环20的实心部分与一个在摩擦轨道内部左侧的开口部分相吻合，而中心的杯状部分21则作为一个完整的模子或模厢(cope)平板的边部用一块放置在突出于平板上下的厚铸芯印模(core print)或垫环22加固，它们的作用是作为在图4中线23表示的模子或砂箱(drag)以及图4中用虚线24表示的模厢的间隙。换言之，上述铸芯印模把铸芯支撑在正确的方向上以利于铸造。
在帽形垫环20的与中心杯21密合的一个中间位置上，有一个第二级圆形串珠25凸出在上下，它的目的是在摩擦轨道和盘毂之间形成一个环形分离空间(图1中的空间D)铸芯的空位4，5，6与具有同样的参考数字、把摩擦轨道的两个环连结在一起的桥(在图1中)相当。
设计来与摩擦轨道以及盘毂相耦合这些盘栓10被外罩罩住并且精确安放在铸芯上。
即使在存在着由于流体质量倾倒进来而引发应力的情况下，用铸芯印模或垫环22和采用串珠25以及杯21的圆柱部分都可以保证精确的稳定的定位。
很清楚，用于成型铸芯的铸芯盒包含若干与铸芯的空位4和14相应的已经填满的区域，含有用于精确容纳盘栓10的外罩，这使这些盘栓10部分地置于铸芯中。
为每个盘栓10处于如象4的空位中的的部分，提供了环形槽26，其目的是把槽固定到铸件材料上。
每个盘栓10的其它部分最好采用石墨粉润滑，这样在以后的铸造中它不会变成熔融态而融入熔化的金属中。
把这样成型的铸芯置于(图4)一个砂箱23中，它基本上是一个平直的圆盘，在其中部有一个适当的锥台形凹槽，同时把铸芯的杯子罩在凹槽里并置于它的底部，垫环22则置于圆盘的表面上。
砂箱用一个模厢24密封，它也是一个平板圆盘，具有一个锥台形凸起，它装配在铸芯杯的空穴中。
然而，平板圆盘置于垫环22以及在串珠25上。
当然，如同砂箱一样，对模厢也要提供一些浇口孔以及通风孔(未画出)，取决于铸造中所用方法和模子的位置。例如，与图4中相比，让模子颠倒一下，特别是让模箱24置于砂箱23之下，以便当熔化的金属倾倒进入它们时，最先它填满铸腔260和27(如果它们彼此相联通的话)，这样铸造或许会方便一些。
将可看出，串珠25并没有放在砂箱23上，并且在砂箱和模厢之间左侧的空位是基本上由两个分开的铸腔260，27组成的，它们通过一个在串珠25和砂箱23之间左边的空隙30彼此相通。
作为一个变体，也可以有另一个空隙在串珠25和模箱24之间左边。
这样一来，在一个单一的铸造操作中，两个互相连通的铸腔260，27能够为熔解的同样类型金属如象铸铁所填满。
在金属铸造和冷却之后，铸件可以从铸模中抽取出来，而铸芯通过摇动以及还可选择爆破方式移出。
在图5的纵剖面上画的是制成产品。
可以看出，摩擦轨道28以及盘毂29借助于盘栓10以及填充空隙30(以及一个任选的空隙31，如果在这个变体中提供的话)的材料，被连结在一起。
此外，盘栓10多少有点伸进了盘毂29，因为它们末端曾经很容易地插入铸芯的材料中，为的是放置得安全而精确。
在这一点上，可通过操作车床从预期的最终产物上除去所有多余的和不需要的金属，特别是那些盘栓10伸进来的部分以及盘毂法兰盘上不需要的金属32，33，包括占有了空隙30以及任选空隙31的材料在内(作到这一点是很容易的，因为工作物是整块的并且有各种夹具和参考点能够在操作的每个阶段上精确确定)。
在盘毂(图6)还要制造一些孔34，(或者如果已经在铸件中有孔)，以便它能够被固定在轮毂上，最终使圆盘得到平衡。
图6示出了最终产物。
在前面叙述那些关于铸芯的可能替代方案(两个空隙30，31而不是只有一个，盘毂上的孔是在铸造中由铸芯产生出来的)的过程中，已经提到，不同方案会导致铸件成型时某些细节上的差异，但是在加工之后导致了相同的精工产品。
还有一个特别值得一提的变体如下图4的铸芯和(或者)相应的砂箱和模厢能够用下述方式生产出来的，这就是，用串珠25把成型摩擦轨道的铸腔260与成型盘毂的铸腔27完全分离。
当然，这样一来，由于提供了分离的浇铸孔和通风孔，就可能通过铸造来获得由不同材料例如铸铁和钢制作的摩擦轨道和盘毂。在铸造操作中，如果不能同时的话，最好也要一个立即接另一个地进行。两种不同材料具有不同力学性质，特别适宜于两种元件履行特定的功能。在如图7截面所示的情况下，铸件中的这两个元件仅仅用盘栓10彼此机械地连结在一起。
权利要求
1.一种用于圆盘制动器的风冷圆盘，其中通过铸造生产一个摩擦轨道(1，2)并借助于以盘栓(10)形式分布于所说的支撑盘毂(3)周边的连结元件，将其与也是铸造出的支撑盘毂(3)相连结，其特征是所说的盘栓其一端具有插入所说摩擦轨道材料中而紧紧地镶嵌住的抓紧装置，另一端以轴向插入的方式插入所说的盘毂材料并将其罩起来。
2.权利要求1中的圆盘，其特征在于，所说的罩住的另一端能在盘毂中自由滑动，所说的盘栓用石墨粉润滑。
3.权利要求1或2中的圆盘，其特征在于，为永久地镶嵌在摩擦轨道里每个盘栓的末端提供槽或凸起用于夹紧它们。
4.一种生产用于圆盘制动器的风冷盘的方法，其中摩擦轨道(1，2)和一个盘毂(3)由一个环形空间所分离并且由若干盘栓(10)所连结，一端接在所说的轨道上，另一端接在所说的盘毂上，所说的方法包含下列步骤--在一个象帽边的大体上呈圆形平板里形成一个铸芯，其中插入和安置了若干盘栓(10)，它们相对于所说的圆形平板中心呈径向布局，其径向外端有一个夹具如环形槽、脊或其他类似的凸起和凹陷，其径向内端用石墨粉润滑，所说的铸芯有一个加厚的环形串珠(25)与所说的轨道和所说的盘毂之间的空间相当，--把所说的铸芯(20，21)放置在一个铸模(23，24)中，其装配方式是要达到，与所说的铸芯一道，形成一个第一级铸腔(260)与所说的轨道相当，以及形成一个第二级铸腔(27)与所说的盘毂相当，其目的在于同时生产至少是用所说的盘栓连结起来的、在所说的第一和第二级铸腔中铸造的所说的轨道和所说的盘毂，--把熔融的金属倒入所说的铸模，--把所说的摩擦轨道和所说的盘毂同时脱模，和--从铸件中用机加工去除不需要的金属。
5.权利要求4中的方法，其特征在于，所说的加厚的铸芯串珠(25)与所说的铸件，至少在所说的第一和第二级铸腔之间留有一个连结的空隙，这样在同一材料的单一铸造时，所说的摩擦轨道和所说的盘毂一道生产出来，并且用在所说的空隙中的材料以及用所说的盘栓把它们连结起来。
6.权利要求5中的方法，其特征在于，与所说的空隙相当的材料被切削掉。
7.权利要求4中的方法，其特征在于，所说的铸芯串珠与所说的铸模一道，把所说的第一个空腔与所说的第二个空腔完全分离开，以便有不同力学性质的材料能够在铸造时进入这两个空腔中。
全文摘要
一种用于圆盘制动器的风冷圆盘，由摩擦轨道(1，2)和盘毂(3)组成，由盘栓(10)连结，盘栓的一端部分地镶嵌在不可移动地插入轨道(1，2)的材料中，部分插入的方式是，要求它们能在盘毂(3)的材料中自由地轴向滑动，所说的摩擦轨道以及所说的盘毂，在采用一个其中保持有盘栓的共同铸芯的单一铸造过程中产出。
文档编号F16D65/12GK1411539SQ01806120
公开日2003年4月16日 申请日期2001年2月12日 优先权日2000年3月9日
发明者乔瓦尼·马里奥·蒂罗尼 申请人:福乐尼·乐姆宝公开有限公司