一种铝合金铸铁复合结构制动盘的制作方法

1.本发明属于车辆制动设备的技术领域，具体说是涉及一种铝合金铸铁复合结构制动盘。


背景技术：

2.制动器在制动系统中用以产生阻碍车辆运动或运动趋势制动力，制动盘是盘式制动器摩擦副中的旋转元件，其形状是以两端面工作的金属圆盘。除应具有作为构件所需要的强度和刚度外，还应有尽可能高而稳定的摩擦系数，以及适当的耐磨性、耐热性、散热性和热容量等。
3.铸铁具有良好的机械性能，是目前制动盘的主要材料，但是目前市场上现有的汽车制动盘是由单一的铸铁材料制成，单一铸铁材料制成的制动盘与整个制动器总成的频率相差不大，易出现汽车刹车抖动、异响，甚至因材料热容和导热不良会出现热疲劳等缺陷。在汽车频繁制动的条件下，还可能出现盘体开裂的情况。铝合金作为一种目前轻量化汽车零部件替代材料，具有良好的热容和导热性能，但是因其耐磨性问题，不能直接进行制动盘材料的替换。
4.因此，目前市场上亟需一种耐磨性能好、重量轻、热容和导热性能好，并且不易发生刹车抖动的制动盘。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种铝合金铸铁复合结构制动盘，解决了现有技术中制动盘容易出现刹车抖动、热疲劳缺陷和盘体开裂的问题，减弱乃至避免了异响问题。
6.一种铝合金铸铁复合结构制动盘，包括制动盘主体、分别设置在所述制动盘主体上下两侧的摩擦环一和摩擦环二、用于减弱异响的缓冲结构，所述摩擦环一和所述摩擦环二与所述缓冲结构连接；
7.所述制动盘主体包括安装部、固定部、通过加强筋与所述固定部连接的散热盘，形成法兰结构，所述固定部的根部通过凹陷的迂回部与所述安装部的侧部连接；
8.所述制动盘主体采用铝合金材料制成，所述摩擦环一和所述摩擦环二均采用铸铁材料制成。
9.所述缓冲结构包括环状气囊、一端与所述环状气囊外侧连通的气管、与所述气管另一端连接的充气泵、分别贴合设置在所述环状气囊上下两侧的限位板一和限位板二、与所述限位板一和所述限位板二连接的支架；
10.所述摩擦环一与所述限位板一的底面呈活动的旋转密封连接，所述摩擦环二与所述限位板二的底面呈活动的旋转密封连接。
11.所述限位板一的底面上设置有卡槽一，所述摩擦环一的外侧面设置有折边一，所述折边一活动设置在所述卡槽一内；
12.所述限位板二的底面上设置有卡槽二，所述摩擦环二的外侧面设置有折边二，所
述折边二活动设置在所述卡槽二内。
13.所述限位板一和所述限位板二均采用可相互吸合的铁磁性材料。
14.所述支架包括设置在所述限位板一外侧面的固定板一、设置在所述限位板二外侧面的固定板二、穿过所述固定板一和所述固定板二的u型杆、与所述u型杆端部连接的定位板，所述定位板设置在汽车底盘上；
15.所述充气泵固定设置在所述定位板上。
16.所述摩擦环一设置在所述固定部的上端面，所述摩擦环二设置在所述散热盘的底面，所述摩擦环一和所述摩擦环二用于与制动卡钳配合。
17.所述固定部的内外侧分别设置有多个固定孔二和固定孔一，所述固定孔一和所述固定孔二均呈环形均匀排布。
18.相邻的所述固定孔一与所述固定孔二，相对于圆心的夹角为22.5
°
。
19.本发明的技术效果如下：
20.(1)与现有技术相比，本方案制动盘是由铝合金、铸铁两种材料机械复合制成，摩擦环一和摩擦环二为铸铁，与制动盘本体使用的是耐热铝合金，在制动过程中，摩擦环二产生的热量通过铝合金材料将热量快速传导和散发，减少铸铁的摩擦升温温度，降低因摩擦区域温度提升导致热变形抖动和异响现象，同时减少因高温导致铸铁产生的热疲劳和热开裂情况；
21.(2)本方案设置有缓冲结构，包括环状气囊、限位板一和限位板二，同时实现了如下几点技术效果：
22.一是具有缓冲的作用，当摩擦环一在限位板一上的卡槽一滑动时，且摩擦环二在限位板二上的卡槽二滑动时，产生的振动会传递到环状气囊中，在这种柔性结构的作用下，有助于避免汽车刹车时的抖动、异响；
23.二是摩擦环一在限位板一上的摩擦作用，摩擦环二在限位板二上的摩擦作用，辅助制动卡钳，有助于制动的作用效果；
24.三是车辆在正常行驶时，将环状气囊放气，此时环状气囊变得干瘪，限位板一和限位板二均为铁磁性材质，在磁性吸合作用下，限位板一和限位板二会沿着u型杆滑动，并靠近贴合在一起，摩擦环一与限位板一分离，摩擦环二与限位板二分离，有助于保护缓冲结构；
25.四是由于环状气囊的吸气和放气，类似于鸟类的呼吸气囊，采用仿生学的思想，起到了散热降温的效果；
26.(2)双材料及结构的变化将使其固有频率与原设计有很大差别，能有效避免因制动盘与整个制动器总成的频率相差不大而造成的刹车抖动、异响、材料热疲劳等缺陷。
附图说明
27.图1是本发明实施例中铝合金铸铁复合结构制动盘的立体图示意图。
28.图2是本发明实施例中铝合金铸铁复合结构制动盘的主视图。
29.图3是本发明实施例中缓冲结构的结构示意图。
30.图4是本发明实施例中摩擦环一和摩擦环二的安装结构示意图。
31.图5是本发明实施例中摩擦环一的结构示意图。
32.图6是本发明实施例中摩擦环二的结构示意图。
33.图7是本发明实施例中制动盘主体的结构示意图。
34.图8是本发明实施例中制动盘主体的截面示意图。
35.其中，附图标记如下：1、驱动轴；2、制动盘主体；21、加强筋；22、散热盘；23、迂回部；3、摩擦环一；31、摩擦环二；32、折边一；33、折边二；4、固定板；5、u型杆；6、气管；7、充气泵；8、缓冲结构；81、限位板一；82、环状气囊；83、限位板二；9、定位板。
具体实施方式
36.为了能更加清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
37.为了能更加清楚说明本方案的技术特点，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
38.参见图1-图8，一种铝合金铸铁复合结构制动盘，包括制动盘主体2、分别设置在制动盘主体2上下两侧的摩擦环一3和摩擦环二31、用于减弱异响的缓冲结构8，摩擦环一3和摩擦环二31与缓冲结构8连接；
39.制动盘主体2包括安装部、固定部、通过加强筋21与固定部连接的散热盘22，形成法兰结构，固定部的根部通过凹陷的迂回部23与安装部的侧部连接；
40.制动盘主体2采用铝合金材料制成，摩擦环一3和摩擦环二31均采用铸铁材料制成。
41.其中，加强筋50可以通过焊接与散热盘40、固定部103连接，或者加强筋50与散热盘40直接铸造成型。
42.其中，制动盘主体2的安装部与驱动轴1连接。
43.缓冲结构8包括环状气囊82、一端与环状气囊82外侧连通的气管6、与气管6另一端连接的充气泵7、分别贴合设置在环状气囊82上下两侧的限位板一81和限位板二83、与限位板一81和限位板二83连接的支架；
44.摩擦环一3与限位板一81的底面呈活动的旋转密封连接，摩擦环二31与限位板二83的底面呈活动的旋转密封连接。
45.限位板一81的底面上设置有卡槽一，摩擦环一3的外侧面设置有折边一32，折边一32活动设置在卡槽一内；
46.限位板二83的底面上设置有卡槽二，摩擦环二31的外侧面设置有折边二33，折边二33活动设置在卡槽二内。
47.限位板一81和限位板二83均采用可相互吸合的铁磁性材料。
48.支架包括设置在限位板一81外侧面的固定板4一、设置在限位板二83外侧面的固定板4二、穿过固定板4一和固定板4二的u型杆5、与u型杆5端部连接的定位板9，定位板9设置在汽车底盘上；
49.充气泵7固定设置在定位板9上。
50.摩擦环一3设置在固定部的上端面，摩擦环二31设置在散热盘22的底面，摩擦环一
3和摩擦环二31用于与制动卡钳配合。
51.摩擦环二31可以通过螺栓与散热盘22连接，或者也可以通过结构胶粘结。
52.固定部的内外侧分别设置有多个固定孔二和固定孔一，固定孔一和固定孔二均呈环形均匀排布，固定孔二和固定孔一内设置有螺栓，并通过螺栓与摩擦环一3连接。
53.相邻的固定孔一与固定孔二，相对于圆心的夹角为22.5
°
。
54.铝合金还能起到轻量化减重的效果，采用铝合金材料作为制动盘主体2，使其重量只占原设计结构40％到60％，便整体的重量下降，降低成本，减轻能源损耗。
55.其中，铸铁部分采用加工方式对铸坯加工而成，铝合金部分采用压铸模式压铸而成，其成分为：镁0.50～1.20％(重量)，锰1.80～2.30％(重量)，钛0.05～0.25％(重量)，硅5～12％(重量)，其余为铝，其中铁、铜、锌总量小于1.00％(重量)，连接采用40crmov4.7耐热螺栓和螺母进行机械连接。
56.此外，制动盘工作面材料没有发生变化，依然是是铸铁，不需主机厂来做大量的匹配试验；铝合金材料强度、热容和散热性使整个制动区域温度降低，安全性更有保障。
57.本方案设置有缓冲结构8，包括环状气囊82、限位板一81和限位板二83，当制动时，摩擦环一3在限位板一81上的卡槽一滑动，且摩擦环二31在限位板二83上的卡槽二滑动，产生的振动会传递到环状气囊82中，在这种柔性结构的作用下，有助于避免汽车刹车时的抖动、异响；
58.当车辆在正常行驶时，利用控制器，调节充气泵7工作，将环状气囊82放气，此时环状气囊82变得干瘪，限位板一81和限位板二83均为铁磁性材质，在磁性吸合作用下，限位板一81和限位板二83会沿着u型杆5滑动，并靠近贴合在一起，摩擦环一3与限位板一81分离，摩擦环二31与限位板二83分离，有助于保护缓冲结构8。
59.本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。