雙金屬盤式制動器轉子及其製造方法

2023-05-08 20:40:51 2

專利名稱：雙金屬盤式制動器轉子及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種雙金屬盤式制動器轉子和製造雙金屬盤式制動器轉子的
方法，其中一^h^件採用鑄入制動器軒中，以提供更好的噪音阻尼而不使轉
子受到腐蝕。
背景技術：
機動車輛盤式制動系統在每個車輪上採用盤式制動器轉子，其中，盤式 制動器轉子通常包含可用於連接至機動糊可旋轉軸的軸轂的轉子帽子部，和 連接到該轉子帽子部上的至少一個環形轉子頰板，其中至少一個轉子頰板具有 一對彼此相對的制動表面，在要求制動時，制動墊片可以有選擇地作用於制動 表面上。典型地，轉子頰板結構可以是實心的，在這種情況下，單個轉子頰板 在其上具有相對的制動表面，或者也可以是開口的，此時， 一對轉子頰板M 網狀開口葉片彼此相互分開，並且^轉子頰板設有各自的制動表面以便共同 提供兩個彼此相對的制動表面。
盤式制動系,常還包含一個"H甘，卡鉗支撐一對彼此相對的制動墊片， 一個制動墊片疊置於相應的轉子頰板制動表面，其中，卡鉗，制動墊片，以及
其它相關的制動器部4牛一起構成"制動組4牛(brakecomer)"。通常，^"l甘可以 使制動墊片從一個或多條子頰板的制動表面脫離。機動糊制動發生在制動 組件，由，甘將律慟墊片壓在一個或多個轉子頰板的制動表面之上。在一個或 多個旋轉轉子頰板和非旋轉式制動墊片之間的摩擦相互作用致使機動車輛制 動發生，制動效率取決於制動墊片相對制動表面的壓力。
當帶慟發生時在制動組件產生不期望的剎車聲響。這種剎車聲響是盤式 制動器轉子(通常由鑄鐵組成)由制動墊片的摩擦材料所模態、激勵的結果。在 以前的工藝中剎車聲響通過減少盤式制動器轉子由殺陣墊片的摩擦材料引起 的模態激勵來處理(即降低摩擦係數)，經過改變轉子頰板的模態特性來改變 律慟組件的模態激勵反應(即fflil含碳量較高的一個或多個轉子頰板和/或增加 盤式制動器轉子數量，鄉特殊、昂貴的材料來改變共振頻率、幅態、結構阻尼)，以及ffl51例如經由制動墊片底板上放置的薄墊片M引入額外的阻尼。
對大多數制動組件而言上述剎車聲響的解決對策是相對有效的，但是為 了獲得好的效果它們需要大量的測試和分析。不幸的是，由於來自製動墊片的 摩擦材料所致的強烈的模態激勵，對於觀賦的機動車輛的制動組件，或有著高 摩擦襯墊材料的機動車輛，是和先前的剎車聲響的解決對策相矛盾的。
與本發明共同轉讓且在此作為參考被引用的2004年10月8日申請的美 國專利申請No.10/961813教導了在轉子內配置具有嵌件以提f，高的阻尼的 Coulomb摩擦阻尼盤式制動器轉子。

發明內容
本發明提供一種製造摩擦阻尼盤式制動器轉子的方法，包括以下步驟 (A)在嵌件上提供陶瓷塗層或其它適合的塗層，其中所述嵌件具有主體，該 主體具有從其上延伸出的用於將所述嵌件固定在鑄模內的所需位置處的突出 部；(B)洗掉所述突出部上的陶瓷塗層；(C)將所述嵌件定位到鑄模中；(D)
在鑄模中圍繞所述嵌件澆鑄盤式制動器轉子的轉子頰板，以便使得每個突出部 的一部分都與轉子頰板相連接，並且使得塗層大體上與轉子頰板不相連接由此 塗層在主體與頰板之間提供了適當的阻尼界面邊界，並且^突出部與轉子頰 板間的所述至少部分地連接防止導致發生腐蝕的外部元素在摩擦阻尼盤式制 動器轉子處於使用狀態時到達界面邊界。
突出部可以位於環形主體的內部(即從內徑延伸出)，也可以位於環形 主體的外部(即從外徑延伸出)，或同時位於環形主體的內部和外部。嵌件 材料tt^敲岡同時鑄件材料為鑄鐵。陶瓷塗層,為含有與有機粘結齊幌合在 一起的氧化鋁和二氧化矽微粒的鑄模塗料。此外，在施加所^^層之前對所述 嵌件進行噴砂處理。所述塗層被噴塗到所述嵌件上，並且^^f述定位於鑄模中 之前，所述嵌件在大約500華氏度條件下被加熱至少大約1小時。 在所述嵌件已被加熱後從所述突出部上局部地去除所逾凃層。所述陶瓷塗層的 厚度大約在50微米到300 之間，所述嵌件的厚度大約在1.5毫米到2.0毫 幼、司。
另一種可選方式是，不是先將塗層施加到主體和突出部上然後洗掉所述 突出部上的陶瓷塗層，而是可以在將塗層僅施加到主體上的時候將突出部蓋住 (遮蔽住)。同時，石墨塗層可被施加到突出部上以增強連接。所述嵌件可設有沿徑向進行延伸的或環形延伸的加糹鵬。另一種可選方 式是，所述嵌件可包括沿所述環形嵌件主體的內徑向下折彎的凸緣，禾口/或可
包括便於鑄模填料M31的通孔，以防止在充填鑄型的過程中嵌件被,。
通過閱讀下面對，實施例進行的描述，本發明的這些和其它特徵和優
點中將會更加清晰。


圖la是根據本發明的定位在鑄模內的嵌件的側咅際意圖； 圖lb是圖la中所示區域lb的局部放大視圖lc是圖la中所示根據本發明的在合模並且將熔融鐵水注入至幌模中以
便形鵬擦阻尼盤式制動器轉子時圖la中的鑄模和嵌件的側剖示意圖ld是圖la中所示根據本發明的在開模並且擦阻尼盤式制動器轉子
從鑄模中頂出時圖la中的鑄模的側剖示意圖2是圖la-d中所示嵌件的平面圖，圖中用虛線示出了其它可選的結構;
圖3是根據本發明的另一可選實施例的嵌件的平面圖，；
圖3a是具有其它可選的加強凸起的嵌件的局部剖面示意圖3 b是具有其它可選的向下折彎的加強凸緣的嵌件的局部咅靦示意圖4是鑄模處於閉合狀態用於進行澆鑄時，用於鑄造具有開口的轉子頰
板的摩擦阻尼盤式制動器轉子的定位在鑄模內的嵌件的側剖示意圖。
具體實施例方式
參見圖la，本發明的鑄^莫10的上、下半模12 、 14之間形成一個用於 鑄造本發明的摩擦阻尼盤式制動器轉子的空腔16。圖lb示出了預定位在鑄模 10內並且其具有一置於下半模14的切除部22、 24上的突出部20的嵌件18。 如圖lc所示，當上、下半模12、 14合模時，突出部20被分別支撐在下半模 14的切除部22、 24和上半模12的平臺26、 28之間。
參見圖2，圖中示出了嵌件18的平面圖。如圖中所示，嵌件18具有大體 上呈環狀的主體30，該環狀主體30具有從其上延伸出的突出部20。 每個突出 部包括遠端部32和近端部34。如圖lc所示，遠端部32分別被截留在切除部 22、 24和平臺26、 28之間，而每個突出部20的近端部34暴te型腔16內 的熔融金屬中。
鑄模10 優選是砂型，嵌件18是在圍繞整個主體30的兩個相對的表面36、38 (如圖lb所示)上均有塗層的預製的鋼構件。這些塗覆表面36、 38在鑄造 過程中不與澆鑄金屬接觸。沿著這些塗覆表面36 、 38的"潤溼性"或親合力的 不足可產生預期的阻尼界面邊界。然而，突出部20，尤其^突出部20的近 端部34被構造成與轉子頰板的澆鑄金屬相連接。由於嵌件18的塗覆表面36、 38不與轉子頰板的澆鑄金屬接觸，與頰板形成適當的阻尼界面邊界。然而， 突出部，尤其是其近端部34，與轉子頰板澆注金屬的接觸防止外部因素引起 的腐蝕到達塗覆表面36、 38和轉子頰板的澆鑄金屬之間的界面邊界。這種連 接可以通過如下方式實現，即首先在突出部20上塗布和形成主體30的塗覆表 面36、 38塗層相同的材料，然後清除突出部20的塗層以局部地移除塗層使突 出部被微焊接至鑄鐵以便有效密封嵌件/鐵界面的源自鑄件外部的水或其它因 素腐蝕而導致的縫隙。另外，除了先將塗層塗布到整^M牛然後局部清潔突出 部外，石墨塗層可施加於突出部20以強化和澆鑄金屬的接觸。因lth^f謂突出 部纖的"溼潤性'也可以M在進行塗布前itM住突出部來實現。嵌件材料可 以是任何熔點高於鑄鐵的且在鑄^31程中不會被熔解的材料。
上面皿的^^覆表面36、 38首先應當清理乾淨表面上的油、鏽跡或汙物。 可4頓脫脂劑去除油的薄膜，鋼絲絨可用於除鏽。最佳效果是當對鋼製嵌件進 行噴砂處理時表面沒有油和鏽跡。這職使表面變粗糙的同時有利於塗層更好 鵬行附著。
tt^的塗層材料是一種商標名稱為IronKote且可從安大略省韋蘭的力口拿 大維蘇烕耐火材料公司購買到的陶瓷鑄，I^料。IronKote是氧化鋁、二氧化 矽微粒與有機粘結劑混合在一起的混合物。IronKote大約是47.5%的氧化鋁和 39.8X二氧化矽與有機粘結劑lignisole ( lignosulfanate )的混合物。該塗層的 厚度雌大約在50微米到300 ' ^、司。也可以4頓熔點高於鑄鐵的其它陶 瓷塗層。
一旦^f牛被清洗乾淨且不帶油和鏽跡，可以用IronKote進行浸蘸或在兩 ^tj表面36、 38上進行噴灑並且進行空氣乾燥。嵌件然後被方JS在烘箱內， MS為500華氏度並持續45倂中。這樣就最小限度地吸收水分和有機粘合劑， ，供了相對均勻的塗層。
一旦結束塗裝工藝後，用鋼絲絨從突出部上局部地去除塗層。隨著塗層 從突出部上被除去，在繊和嵌件的鋼製突出部之間形雌接。參見圖ld，鑄模10處於開啟位置，摩擦阻尼盤式制動器轉子40 AAM腔 移出。如圖所示，摩擦阻尼盤式制動器轉子40具有帽子部42，該帽子部具有 在其纖周圍延伸的轉子頰板44，和設置在轉子頰板44內的嵌件18。在摩擦 阻尼盤式制動器轉子40從鑄模10取出後嵌件18的突出部20的遠端32將被 機W口工掉。
可以在內徑、外徑或者同時在兩個位置使用定位突出部以便在金屬鑄造 過程中穩定嵌件。例如，圖2中嵌件18具有如部分剖視圖所示的可選的內部 突出部56。突出部的數量和位置取決於具體的轉子幾何皿和尺寸，以及鋼 制嵌件的厚度。突出部56和20可以一起使用或單獨使用。
鋼製嵌件的厚度 在1.5毫米到2毫米之間，當然也可使用其它厚度。 在厚度未達到使周圍鑄件"轉卩"達到有害的碳化物析出點的同時，選擇所述 厚度以防止嵌件產生彎曲。
通過防止鋼製嵌件在鑄造過程中與鐵發生反應，保持用於所需聲阻尼的 界面。通過增強突出部與鑄鋼之間的連接，消除突出部區域的縫隙以便使界面 與鑄件的外部環境隔離開從而消除在使用中存在的腐蝕問題。此外，多於一個 嵌件可被鑄造在轉子內的適當位置處。
圖2還以虛線示出了可選的通孔45，在使熔g蟲金屬移動嵌件18的動作呈 最小程度的同時，有利於進行鑄模填充。換句話說，當鑄模如圖ld所，過 澆口通道47被填充時，孔45防止熔融材料將刺，起。通過在所述部分下面 設置澆道並採用水平澆注工藝，金屬不再過早衝到或濺到嵌件上面。另外，靜 止不動的鑄模填充防止在充型過程中金屬液滴與熔融金屬接觸之前濺到嵌件 上，以避免鐵的小液滴的過早凝固。
此外，熔融材料 在澆口通道47處被過濾，如圖ld所示，利用陶瓷 過濾器以減少與渣相關的缺陷。
再看圖3，圖中示出了另一種可選的嵌件18A，所述嵌件包括環形加強肋 41和徑向加強肋43 ，其與突出部20同時存在。這些可選的肋41， 43有助保 持嵌件18A在充型過程中的位置和微(即防止出現'土豆狀碎片")。 地， 所艦.040英寸厚，帶有.060英寸(1.5毫米)厚的嵌件。
另一種可選方式是，加強肋41可以是如圖3a中嵌件18B的局部剖面示 意圖所示的加強脊41A。參見圖3b，在進一步可選的實施例中，如圖3所示嵌件18的環形主體的內徑49可包括如圖3b中嵌件18C的局部剖面示意圖所 示的向下折彎的凸緣41B。這些不同的加強肋有助保持嵌件18， 18A， l犯， 或者18C在充型過程中的位置和形狀。圖3還示出了由虛線所示的隆起區域71 ，以表示在如附圖lc中的切除部 和平臺22 ， 26， 24和28區域中形成的模腔中設置的間隙。鑄模10中的這些 隆起區域71使得當熔融金屬加熱嵌件時嵌件可以擴展而不發生變形。本發明提供了減弱了的盤式制動器噪音和尖叫聲，並且限制了在機械加 工後所暴露的嵌件發生腐蝕。上述31程也可以用於開口型轉子頰板結構，應當注意的是在轉子頰板 中的兩個或者可選擇的一個設置一個或者多，件。例如，圖4示出了鑄模 60，該鑄模具有上、下半模62、 64，在其間形成型腔66，用於形成配置有開 口3^頁板的摩擦阻尼盤式制動器轉子。具有輻板結構68和嵌件70的預先製造 的型芯被支撐在型腔66內並且鑄造。具有輻板結構的型芯形成了頰板的開口 皿。嵌件70具有支撐在切除部74和平臺76之間的突出部72 。參見圖la^d 中實施例的描述，在嵌件的主體被塗布並且不與鑄造金屬相連接以形成適當的 阻尼界面邊界的同時，突出部72被用於連接鑄造金屬。突出部的連接可防止 發生腐蝕。對於本發明所屬技術領域的技術人員而言，以上所述的優選實施例可以 進行改變或修改。在不偏離本發明範圍的情況下可以進行所述改變和修改，所 述範圍僅由所附權利要求書的範圍進行限定。
權利要求
1. 一種製造摩擦阻尼盤式制動器轉子的方法，所述方法包括以下步驟在嵌件上提供陶瓷塗層，其中所述嵌件具有主體，該主體具有從其上延伸出的用於將所述嵌件固定在鑄模內的所需位置處的突出部；洗掉所述突出部上的陶瓷塗層；將所述嵌件定位到鑄模中；以及在鑄模中圍繞所述嵌件澆鑄盤式制動器轉子的轉子頰板，以便使得每個突出部的一部分都與轉子頰板相連接，並且使得塗層大體上與轉子頰板不相連接由此塗層在主體與頰板之間提供了適當的阻尼界面邊界，並且每個突出部與轉子頰板間的所述至少部分地連接防止導致發生腐蝕的外部元素在摩擦阻尼盤式制動器轉子處於使用狀態時到達界面邊界。
2、 如豐又利要求1所述的方法，其中所述嵌件包含鋼並且所述鑄件包含鑄鐵。
3、 如權利要求l所述的方法，其中所述陶瓷塗層包括含有與有機粘結齊嗨 合在一起的氧化鋁和二氧化矽微粒的鑄，，料。
4、 如豐又利要求1所述的方法，其中在施加所3^凃層之前對所述嵌件進行噴 砂鵬。
5、 如權利要求4所述的方法，其中所述塗層被噴凃到所述嵌件上，並且在 所述定位於鑄模中之前，所述嵌件在大約500華氏度條件下被加熱至少大約45 餘
6、 如權利要求5所述的方法，其中在所述嵌件己被加熱後從所述突出部上 局部地去除所述^^層。
7、 如權利要求1所述的方法，其中所述陶瓷塗層的厚度大約在50 到 300 ^t間。
8、 如權利要求1所述的方法，其中所述嵌件的厚度大約在1.5毫米到2.0 毫米t間。
9、 如權利要求1所述的方法，其中所述突出部位於所述主體的內部和外部。
10、 如權利要求1所述的方法，其中所述嵌件具有在其中形成的便於鑄模 凝鬥艦的通孔。
11、 如權利要求1所述的方法，其中從嵌件的下面填充所述鑄模，從而防止熔融金屬過早地接觸嵌件。
12、 一種摩擦阻尼盤式制動器轉子，包括具有定位在其中的嵌件的至少一個轉子頰板，所述嵌件具有大體上呈環狀 的主體，該主體具有多個從其上延伸出的突出部，並且齡突出部的一部分與 轉子頰板相連接，同時主體通過陶瓷塗層與轉子頰板隔開，從而使得所述主體 提供與頰板的適當的阻尼界面邊界，同時突出部與轉子頰板的連接防止導致發 生腐蝕的外部元素到達界面邊界。
13、 如權利要求12所述的摩擦阻尼盤式制動器轉子，其中所述突出部位於 所述主體內部。
14、 如權利要求12所述的摩擦阻尼盤式制動器轉子，其中所述突出部位於所述主體外部。
15、 如權利要求12所述的摩擦阻尼盤式制動器轉子，其中所述突出部位於所述主體內部和外部。
16、 如權利要求12所述的摩擦阻尼盤式制動器轉子，其中所述嵌件包含鋼 並且所述鑄件包含織。
17、 如權利要求12所述的摩擦阻尼盤式制動器轉子，其中所述陶瓷塗層包 括含有與有機粘結齊嗨合在一 起的氧化鋁和二氧化矽微粒的禱衝麟料。
18、 如權利要求12所述的摩擦阻尼盤式制動器轉子，其中所述陶瓷塗層的 厚度大約在50 到300 之間。
19、 如權利要求12所述的摩擦阻尼盤式制動器轉子，其中所述嵌件的厚度 大約在1.5毫米到2.0毫^t間。
20、 如權利要求12所述的摩擦阻尼盤式制動器轉子，其中所述嵌件主體呈 環形並且上面具有直立的環形加強肋。
21、 如權利要求12所述的摩擦阻尼盤式制動器轉子，其中所述嵌件主體是 環形的並且具有從其上徑向延伸出的突出部，並且在其上具有多個與所述突出 部共同延伸的直立的環形加強肋。
22、 如權利要求12所述的摩擦阻尼盤式制動器轉子，其中所述嵌件主體呈 環形並且具有沿所述嵌件的內徑向下折彎的凸緣。
23、 一種制辦擦阻尼盤式制動器轉子的方法，所述方、跑括以下步驟 提供嵌件，所述嵌件具有主體，該主體具有從其上延伸出的用於將所述嵌件固定在鑄模內的所需位置處的突出部，其中，在主體上而不是在突出部上提供陶瓷塗層；將所述嵌件定位到鑄模中;以及在所述鑄模中圍繞所述嵌件澆鑄盤式制動器轉子的轉子頰板，以便使得每 個突出部的一部分都與轉子頰板相連接，並且使ff^層大體上與轉子頰板不相 連接由此塗層在主體與頰板之間提供了適當的阻尼界面邊界，並且每個突出部 與轉子頰板間的所述至少部分ite接防止導致發生腐蝕的外部元素在摩擦阻尼 盤式制動器轉子處於4柳狀態時到達界面邊界。
全文摘要
本發明提供了一種製造摩擦阻尼盤式制動器轉子的方法，包括以下步驟(A)在嵌件上提供陶瓷塗層，其中所述嵌件具有主體，該主體具有從其上延伸出的用於將所述嵌件固定在鑄模內的所需位置處的突出部；(B)洗掉所述突出部上的陶瓷塗層；(C)將所述嵌件定位到鑄模中；(D)在鑄模中圍繞所述嵌件澆鑄盤式制動器轉子的轉子頰板，以便使得每個突出部的一部分都與轉子頰板相連接，並且使得塗層大體上與轉子頰板不相連接由此塗層在主體與頰板之間提供了適當的阻尼界面邊界，並且每個突出部與轉子頰板間的所述至少部分地連接防止導致發生腐蝕的外部元素在摩擦阻尼盤式制動器轉子處於使用狀態時到達界面邊界。
文檔編號B21B19/00GK101282795SQ200680034354
公開日2008年10月8日 申請日期2006年7月31日 優先權日2005年9月19日
發明者A·謝爾策爾, B·D·羅維, J·G·希羅思, J·W·肖特, M·D·漢娜, M·T·裡夫, O·S·德索基, R·H·哈馬 申請人:通用汽車環球科技運作公司