集成的制動器、懸架和車輪系統的製作方法

2023-06-28 09:23:21 4

專利名稱：集成的制動器、懸架和車輪系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及制動系統。在一個實施例中，本發明涉及汽車用的制 動系統。
技術背景近百年來已開發了許多不同類型的車輛制動系統，其範圍從純機 械裝置到包含液壓和/或電磁原理以制動或幫助制動車輛的更複雜的 系統。在所有的情形下，運動的車輛的動能必須由制動系統吸收，其中 動能典型地通過被轉換成熱而被吸收。現代車輛具有較大質量並在較 高的速度下行進，因此產生大量的動能，這些動能必須藉助駕駛員最 小的努力在制動系統中通過轉化為熱而迅速地耗散。典型地，這在現代汽車中通過摩擦接觸制動盤(轉子)或鼓的液壓助力的制動襯塊(圓 盤(pucks ))而實現。另外，可通過多制動襯塊(圓盤)獨立控制的防抱死制動幫助制 動。雖然這些系統增加了車輛的安全性及操縱質量，但是這些系統也 增加了車輛的重量、複雜性及成本。通過增加制動系統的質量，車輛動能迅速地增加，其中增加的質量也不利地減小了車輛操縱能力及燃 料效率。傳統制動系統的一個缺點是發熱對制動系統的效能及可靠性有不 利的影響，運動的車輛的動能通過所述發熱耗散。隨著通過多次應用 使制動系統繼續產生熱，制動系統制動汽車的能力降低。通過多次制 動應用引起的制動距離的增加一般稱為"制動衰減"。發明內容在一個實施例中，提供了一種制動系統，其中制動表面沿至少一 個車輪的輪輞部分的內表面定位。在一個實施例中，本發明的制動系 統集成了車輪、制動器和懸架的功能中的至少一個，具有下面優點中的至少一個鋁的低重量、高的熱容量和制動車輛時高的散熱傳導性。 在一個實施例中，制動系統包括懸架部件，所述懸架部件容納至少一個致動活塞，以可逆地伸出 制動襯塊；和車輪，所述車輪與所迷懸架部件轉動接合，所述車輪具有輪輞部 分，至少一個致動活塞的制動襯塊當處在伸出位置時接觸輪輞部分的 內表面。車輪是指安裝輪胎的結構。在一個實施例中，懸架部件可以是車 輪所連接的結構，也可以稱作轉向節，該轉向節可由鋁合金鑄造或鍛 造而成，或可由非鐵金屬製成，或可由鐵基金屬(如鋼)製成。術語 轉動接合的含義是車輪連接至懸架部件，並繞一固定軸線轉動。在一 個實施例中，轉動接合由車輪軸承提供。術語"可逆地伸出制動襯塊" 的含義是制動襯塊可被伸出，以將力施加至車輪的輪輞部分而使牟輛 減速，並且在不希望車輛減速的情況下，制動襯塊還可與車輪的輪輞 部分脫開以去除該力。致動活塞將制動襯塊伸出到與車輪的輪輞部分 接觸而施加制動力，並在不需要制動力時縮回制動襯塊不與車輪的輪 輞部分接觸。術語"懸架部件容納至少一個致動活塞"意思指致動活 塞與懸架部件形成整體。在一個實施例中，通過鑄造、鍛造或在懸架 部件中成形一套筒來容納活塞組件而提供致動活塞與懸架部件的集 成。在另一個實施例中，通過將一致動活塞組件機械連接到懸架部件 來提供致動活塞與懸架部件的集成。術語車輪的"輪輞部分"意思指車輪的安裝輪胎的部分，並可包 括用來密封車輪的和基本限定輪輞部分寬度的內側胎圏座和外側胎圏 座。輪輞部分的密封表面設置用於與輪胎的密封接合，並包括內側胎 圏座、外側胎圈座及在內側胎圏座與外側胎圏座之間的輪輞部分的寬度。輪輞部分的"內表面"限定為車輪輪輞部分的寬度部分的面，該 面與輪輞部分的密封表面的面相對，該密封表面和內側及外側胎圏座 一起與輪胎密封接合。車輪的中心部分(下面稱輪盤)提供車輪與車 輪軸承的連接。當裝在車輛上時，輪盤的外表面是可見的。在一個實 施例中，在制動襯塊伸出出時制動襯塊接觸的、輪輞的內表面位於輪 盤的外表面的後面。在本發明的一個實施例中，提供了一種制動系統，包括 沿車輪輪緣部分內表面的至少一部分設置的制動表面；和 容納至少一個可伸出的制動襯塊的懸架部件，其中所述制動村塊 在伸出位置時與摩擦表面接觸。術語"制動表面，，指輪輞部分內表面的一部分，該部分當通過制 動襯塊的制動材料接觸時的摩擦係數比通過制動材料與鋁合金的鑄 造、鍛造或機加工表面接觸而產生的摩擦係數高。摩擦係數指制動襯 塊和制動表面中的一個被拉成接觸另 一個時，物理接觸的制動村塊和 制動表面之間產生的摩擦量的測量。摩擦係數可使用(但不局限於) 下列方法中的一個測量，所述方法包括壓靠在轉動環的外徑(OD)上 的平塊(FOR)、壓靠在另一平塊上的平塊(FOF)、沿傾斜的滑道向 下滑的平塊(IS)、壓靠在轉動環的外徑(OD)上的銷(POR)和壓 在平表面上的往復加載的球頭銷(RSOF)。在一個實施例中，摩擦系 數可按以下文獻測量，即，名稱為"用於測量和報告摩擦係數的標準 指南，，的ASTM G115、名稱為"用於線性往復球在平面上(ball-on-flat) 滑動磨損的標準試驗方法"的ASTM G133或名稱為"用銷在盤上 (pin-on-disk)的裝置的磨損試驗的標準試驗方法"的ASTM G99。術語"制動表面"指當與制動襯塊接觸時，這一結合提供一摩擦 係數，該摩擦係數按照美國聯邦機動車安全標準(FMVSS) 105測量 在約0.20或更大的量級。例如，在一個實施例中，當與制動襯塊材料 接觸時制動表面提供了按照FMVSS 105測量的摩擦係數為約0.25至 約0,35的量級。在另一實施例中，當與制動襯塊材料接觸時制動表面 提供了按照FMVSS 105測量的摩擦係數在約0.4或更大的量級。在另一個實施例中，制動襯塊和制動表面結合提供的摩擦係數提供或超過 由鑄鐵和制動材料的結合提供的摩擦係數的水平。在一個實施例中，由熱噴塗的制動表面提供的摩擦係數隨制動壓力增加而增加。例如，當按照FMVSS105測量時，由例如50/50%體 積百分比的鋁業協會(Aluminum Association ) 1100和AISI 308不鏽 鋼的混合物的鋁/不鏽鋼混合物組成的熱噴塗制動表面提供的摩擦系 數從大約0.25開始變化，並隨制動襯塊加到制動表面的壓力在約10 巴到約100巴範圍內增加而增加到約0.35。在一個實施例中，制動表面可設在鋁組成的車輪輪輞的內表面的 至少一部分上。在一個實施例中，制動表面可由耐磨塗層提供，耐磨 塗層至少有下面性能之一良好的抗磨性、良好的高溫穩定性和導熱 性、與鋁的良好的附著性、良好的機加工性和溶解電位(solution potentials)以及接近於塗層要塗到的鋁基體的熱膨脹係數。在一個實 施例中，制動表面可由鋁和不鏽鋼混合物組成的耐磨塗層提供。在一 個實施例中，耐磨塗層可由鋁業協會1100鍛造合金和AISI 308不鏽 鋼的混合物組成。在一個實施例中，制動表面可由陶資或碳化物或有 機金屬複合物組成。在一個實施例中，摩擦表面可是沿車輪輪輞部分內表面設置的摩 擦環的形式。摩擦環可機械或粘附地(adhesively)連接到車輪的輪輞 部分。在本發明的另一方面中，提供了一種制動車輛的方法，該方法包 括以下步驟提供車輪，該車輪包括沿車輪輪輞部分內表面的至少一部分設置 的制動表面；提供至少一個制動襯塊，所述至少一個制動襯塊可伸出地安裝到 車輛的懸架部件；和使所述至少一個制動村塊與摩擦表面接觸。


下面通過結合附圖的說明可方便地理解本發明較完全的評價和許多附帶的優點，附圖中圖la和lb示出制動和懸架系統的一個實施例的透視圖，其中車 輪的內表面起到制動表面的作用；圖2示出具有一輪輞部分和一中心部分的車輪的一個實施例的剖 面圖；圖3 a示出制動和懸架系統的 一 個實施例的側視圖，其中車輪的內 表面起到制動表面的作用並通過與懸架部件連接的兩個活塞致動制動 襯塊；圖3 b示出制動和懸架系統的另 一 個實施例的側視圖，其中車輪的 內表起到制動表面的作用並通過與懸架部件連接的兩個活塞致動制動 襯塊；圖3c示出制動和懸架系統的一個實施例的側視圖，其中車輪的內 表面起到閘表面的作用並通過與懸架部件連接的三個活塞致動制動襯 塊；圖4示出熱噴塗裝置的一個實施例的側視圖；圖5示出制動和懸架系統的一個實施例的透視圖，其中制動表面 環沿著車輪的輪輞部分的內表面設置。通過下面結合附圖的說明可明白除了上面已說明的優點及改進外 的本發明的其它目的及優點。附圖構成說明書的一部分並包括本發明 舉例的實施例和示出本發明的許多實施例和特點。
具體實施方式
這裡公開本發明的詳細的實施例；但是應明白公開的實施例僅僅 對本發明的說明，本發明還可以包括許多形式。另外，與本發明的許 多實施例結合給出的各實例只是用來說明，而不是限制性的。此外， 附圖不是按比例的， 一些特點可誇大以示出具體部件的細節。因此， 這裡公開的具體結構和功能細節不能理解為是限制性的，而僅僅是作 為教導本專業技術人員變化地應用本發明的代表性的基礎。在附圖中， 相同和/或相應的部件用相同的附圖標記表示。參見圖la和lb，提供一種制動和懸架系統，其包括車輪IO，車輪10帶有一具有安裝輪胎15的裝置的密封表面和用來在車輛減速時 與制動襯塊接合的一內表面20，在一個實施例中，包括形成在輪輞內 表面的一制動表面，而在另一個實施例中包括沉積到輪輞內表面的一 制動表面，以及在另一個實施例中包括與輪輞表面機械連接的一制動 表面。在一個實施例中，至少一個制動襯塊25和致動活塞30安裝到 車輛的懸架部件35的至少一部分，其中制動襯塊25可定位成可伸出 地接合或脫開與沿著輪的內表面設置的制動表面21的摩擦接觸。參見圖la、lb和2，車輪10包括一中心部分20和一輪輞部分45， 在一個實施例中車輪由鋁合金構成，在另一個實施例中由可足夠散熱 的像鋁那樣的材料構成。用來與輪胎15密封接合的、輪輞部分45的 密封表面16包括內側胎圏座17、外側胎圏座18和在內側胎圏座17 和外側胎圏座18之間的輪輞部分45的寬度19。輪輞部分45的內表 面20是輪輞部分的寬度部分的面，該面和輪輞45的密封表面16的面 相對，密封表面16與內外胎圏座17、 18—起提供密封接合。車輪的 輪盤部分40 (也稱為車輪的中心部分)提供車輪與車輪軸承的連接。 當裝在車上時，輪盤40的外表面41是可見的。在一個實施例中，由 在伸出位置的制動村塊接觸的輪輞的內面20是在輪盤外表面的後面。在一個實施例中，車輪10的輪盤部分40可包括至少一個冷卻開 口 40a,如一個冷卻孔，其中冷卻開口可集成為程式化的設計。在一 個實施例中，鋁的車輪結構和冷卻開口工作以散發制動時產生的熱以 減小制動衰減。在一個實施例中，鋁車輪10吸收由於制動襯塊接合而 產生到輪輞部分45的內表面20(在一個實施例中產生到制動表面21 ) 的熱瞬變(thermal transients),並且冷卻裝置成形為引導氣流穿過制 動表面21和制動襯塊25。在一個實施例中，車輪IO可以是鋁業協會3XX系列鑄造合金(如 鋁業協會356)的鑄件。鋁業協會356典型地包括約6.5% (重量)到 約7.5% (重量)的Si、小於約0.6% (重量)的Fe、小於約0,25% (重 量)的Cu、小於約0.35% (重量)的Mn、約0.20 (重量)到約0.45% (重量)的Mg、小於0.35% (重量)的Zn和小於0.25% (重量)的Ti,並可包括附帶的雜質。術語"附帶的雜質"指熔體的任何汙染物， 包括從鑄造裝置瀝浸出的元素。允許的雜質範圍為各雜質成分小於 0.05% (重量)，及總雜質含量小於0.15% (重量)。在另一個實施例 中，車輪可以是鋁業協會6XXX鍛造合金(如鋁業協會6061 )的鍛件。 鋁業協會6061典型地包括約0.4% (重量)到約0,8% (重量)的Si、 小於0.7% (重量)的Fe、約0.15% (重量)到約0.40% (重量)的 Cu、小於0.15% (重量)的Mn、約0.8% (重量)到約1.2% (重量) 的Mg、約0.04% (重量)到約0.35% (重量)、小於0.25% (重量) 的Zn、和小於0.15% (重量)的Ti，其中各附帶的雜質限制到小於 0.05% (重量)，並且總雜質含量限制到小於0.15% (重量)。參見圖3a-3c,在一個實施例中，制動表面21可設在車輪10的輪 輞部分45的內表面20的至少一部分上。在一個實施例中，制動表面 21由熱噴塗到車輪10的輪輞部分45的內表面20上的耐磨塗層提供。 在一個實施例中，耐磨塗層可有高的熱穩定性以抵抗熔化及隨後的制 動衰減。在一個實施例中，耐磨塗層具有將摩擦熱從耐磨塗層傳到鋁 車輪的導熱性。在一個實施例中，耐磨塗層提供有與鋁的附著性及熱 膨脹係數儘可能接近鋁的膨脹係數中至少 一個特點以防止制動時由於 熱沖擊使粘結失效。在一個實施例中，耐磨塗層的溶解電位與鋁基體 的溶解電位接近以防止兩者之間的電蝕。在一個實施例中，耐磨塗層厚度為約0.010到約0.200英寸。在一 個實施例中，耐磨塗層的厚度為約0.25英寸的量級。在一個實施例中， 耐磨塗層的厚度為約0.030到約0.090英寸。在一個實施例中，耐磨塗 層的厚度為約0.45英寸的量級。在一個實施例中，耐磨塗層的厚度選 擇成允許在提供一平衡車輪10時對耐磨塗層機加工。還應注意耐磨也 已經考慮其它厚度範圍，其中在一些實施例中，根據車輪預期的使用 壽命來選擇耐磨塗層的厚度。在一個實施例中，耐磨塗層的成分可以是鋁/不鏽鋼混合物。在一 個實施例中，耐磨塗層的鋁/不鏽鋼混合物中的鋁成分是高純鋁合金， 如鋁業協會IIOO。術語"高純鋁合金"意思指最小鋁含量為約99%或更高。鋁業協會1100可以是包括約0.05%(重量)到約0.20% (重量) 的Cu、小於0.05% (重量)的Mn和小於0.10% (重量)的Zn的鋁 合金，其中附帶的雜質單個不超過約0.05%(重量)，總量不超過0.15% (重量)。在另一個實施例中，鋁/不鏽鋼混合物中鋁成分包括過共晶 Al-Si合金，如碳化鋁矽。在一個實施例中，鋁/不鏽鋼混合物的不鏽鋼(鉻-鎳鋼)成分是 300系列不鏽鋼，如AISI 308不鏽鋼。在一個實施例中，308不鏽鋼 典型地包括約19.0% (重量)到約21.0% (重量)的Cr約10.0% (重 量)到約12.0% (重量)的Ni、小於約2.0% (重量)的Mn、小於約 1.(P/o(重量)的Si、小於約0.08% (重量)的C、小於約0.045% (重 量)的P和小於約0.03% (重量)的S。在一個實施例中，鋁/不鏽鋼混合物中的鋁和不鏽鋼組分應用各組 分為50/50 (體積比)的混合物。應注意其它比率也是預期的，也在本 發明的範圍內，其中鋁和不鏽鋼組分的體積百分比可改變以對應於給 定車輛的制動性能及使用壽命。在一個實施例中，增加鋁/不鏽鋼混合物中不鏽鋼的含量，使耐磨塗層的使用壽命增加。在一個實施例中， 增加鋁/不鏽鋼混合物中鋁的含量使耐磨塗層與車輪的附著性增加。在一個實施例中，用熱弧噴塗將耐磨塗層形成在車輪10的輪輞部 分45的內表面20上。在另外的實施例中，耐磨塗層的沉積方法包括 (但不限制於)爆炸熱噴塗、高速氧燃料(HVOF)熱噴塗、高速燃 燒熱噴塗、低速燃燒熱噴塗、等離子熱噴塗、等離子傳送電弧噴塗、 雙絲電弧熱噴塗、冷氣體噴塗技術、動能(kinetic)噴塗、動能金屬 噴鍍、陽極電鍍和靜電噴塗。在一個實施例中，在沉積耐磨塗層前，車輪10被加熱成基本使由 於車輪10和耐磨塗層間的膨脹係數差產生的熱致應力導致的裂紋生 成減小到最低值。在另一個實施例中，在用熱噴塗沉積耐磨塗層前， 加熱車輪10產生的耐磨塗層在冷卻車輪10時處在壓縮狀態，其中耐 磨塗層可提供制動表面21，且有比車輪10低的熱膨脹係數。在一個實施例中，在沉積耐磨塗層前，車輪IO,皮加熱到約200°F至約1000°F。在另一個實施例中，在沉積耐磨塗層前，車輪10被加 熱到約400°F至約800°F。在又一個實施例中，在沉積耐磨塗層前， 車輪被加熱到約500°F至約700°F的範圍內。在一個實施例中，在加熱車輪10後，用熱電弧噴塗將耐磨塗層噴 到車輪的至少一部分，如車輪IO的輪輞部分45的內表面20上以產生 制動表面21。參見圖4，在一個實施例中，熱電弧噴塗可包括將有同 樣或不同成分的兩根分開的金屬絲150和152連續供入通過通路160 供入氣體束158的霧化噴嘴156中。供入的至少兩根金屬絲夾持在不 同的電勢下，因而在絲之間產生電弧。在一個實施例中，金屬絲150 和152是在應用過程中連續熔化的自耗電極。在一個實施例中由壓縮 空氣提供的氣體束158隨後霧化這些熔化的材料，並加速在噴射流170 中的熔化液滴用來沉積在車輪10上以產生耐磨塗層，其中在一個實施 例中提供了制動表面21。應該理解，在本發明的一個實施例中，金屬絲150和152包括鋁 (如高純鋁，包括但不限於鋁業協會IIOO合金)和不鏽鋼(包括但不 限於308不鏽鋼)的50/50 (體積比)的混合物。金屬絲的類型和成分 的相對比例可在本發明的精神範圍內改變。在另一實施例中，供入金 屬絲的粗細和/或供入速率改變以將不同的相對成分壓接在鋁或其它 的基體上。在一個實施例中，由第一金屬絞合線(例如鋁合金IIOO) 和纏結的第二金屬絞合線(如308不鏽鋼)構成的單一的編織金屬絲 可用來將塗層沉積到車輪的內表面。在另一實施例中，可用具有包覆 著第二金屬(例如308不鏽鋼)塗層的第一金屬內芯(例如鋁合金1100 ) 的單一金屬絲。在一個實施例中，可在沉積耐磨塗層前準備車輪的內表面，以減 小熱衝擊機理產生的分層的發生率。例如，在一個實施例中，通過在 熱噴塗上塗層前，在車輪的表面提供一系列表面粗糙部或槽可基本減 小耐磨塗層的分層。在一個實施例中，在加上耐磨塗層前，在車輪IO 的輪輞部分45的內表面機加工出槽或粗糙不平。在另外的實施例中， 表面槽或粗糙不平可在車輪10的輪輞部分45的內表面20上鑄出、電弧紋理化(arc textured )或甚至化學腐蝕出。在一個實施例中，車輪 的輪輞部分的內表面20至少一部分可以是錐形，而直徑從車輪的外表 面沿車輪IO的內側方向增加，其中制動襯塊25可接觸內表面20的錐 形部分。在另 一實施例中，制動表面22可包括任何硬的耐磨材料，如陶瓷、 碳化物或有機金屬複合物。在一個實施例中，制動表面22可是金屬陶 瓷材料。適於提供制動表面22的金屬陶瓷包括陶瓷和金屬材料構成的 複合物。陶瓷材料可包括氧化物、硼化物、碳化物、氧化鋁或它們的 組合。金屬物質可用作氧化物、硼化物、碳化物或氧化鋁的粘結劑。 在一個實施例中所用的金屬元素的鎳、鉻、鉬和鈷。金屬陶瓷也可以 是金屬基的複合物，但典型地小於20% (體積)的金屬。優選的金屬鎢。制動表面22可用沉積技術塗到輪輞45的內表面，所述沉積技術 包括但不局限於等離子噴塗、火焰噴塗、電鍍或類似的沉積方法和它 們的組合。在一些實施例中，制動表面22可形成或嵌入在車輪10的 輪輞部分中。不管成形或嵌入的技術如何，包括制動表面22的最終形 式的車輪10都必須是平衡的。為了達到轉動平衡，制動表面22必須 通過機加工、磨削或拋光處理。參見圖5,在另一實施例中，制動表面可由沿車輪IO的輪輞部分 45的內表面20設置的制動環22提供。在一個實施例中，制動環22 是有提供與車輪輪輞部分的內表面接合的外表面的外徑的圓環。在一 個實施例中，制動表面22可由鋁合金，如鋁業協會356構成的，其中 制動環22的內表面提供可由熱噴塗設置的耐磨塗層的表面。參見圖5，在另一實施例中，制動環22可由任何耐磨材料，如陶 資、碳化物或有機金屬複合物構成。制動表面22可焊接、機械連接或 粘接到車輪的輪輞部分45。在一個實施例中，制動環22可由緊固器 23機械連接，緊固器可脫開以便更換制動環22。在一個實施例中，制 動環22可粘接連接到輪輞的內表面。在另一實施例中，機械緊固器或聯鎖表面提供制動環22和車輪的輪輞部分的內表面之間的接合併且 還可結合粘接接合。注意，任何連接裝置可用來將制動環21連接到車 輪10的表面，只要車輪是轉動平衡的。參見圖3a-3c，制動系統還包括至少一個制動襯塊25和設置成提 供制動襯塊25伸出到與輪輞部分45的內表面20摩擦接觸的致動活塞 30a、 30b、 30c。在一個實施例中，車輪10的輪輞部分45的內表面 20還包括一制動表面21，在一個實施例中，該表面由耐磨塗層提供。 在一個實施例中，車輪10的輪輞部分45還包括一制動環22。致動活 塞30可集成在懸架部件35中。在一個實施例中，致動活塞30可集成 在轉向節中。致動活塞30可包括可氣動、電伺服、電磁或液壓伸出的 壓力缸，優選地是液壓伸出的壓力缸。雖然下面的說明涉及3a-3c說 明的實施例，其中車輪結合設在車輪IO的輪輞部分45的內表面上的 制動表面21，但是與致動活塞和制動襯塊的數目和定向有關的說明可 等同地用到本說明書所說明的全部範圍的實施例。在一個實施例中，致動活塞30和制動襯塊25的數目以及制動襯 塊25與車輪10的輪輞部分45接觸的點的設置可根據車輪變形的程度 和車輪軸承受的力改變。車輪變形可以是車輪直徑的尺寸改變，這可 由制動襯塊25和致動活塞30施加到車輪10的輪輞部分45的力引起。 車輪軸承受的力是在連接車輪10到懸架部件35的軸承測量的由加上 制動襯塊25而加到輪輞部分45的力引起的力。參見圖3a,在一個實施例中，兩個活塞30a、 30b定向在相對的 方向上，其中各致動活塞30a、 30b容納在諸如轉向節的懸架部件35 中。在一個實施例中，具有設在懸架部件35中的殼體的第一活塞30a 沿第 一方向Dl將相應的制動襯塊25a伸出到與制動表面21摩擦接觸， 也具有設在懸架部件35中的殼體的第二活塞30b沿第二方向D2伸出 制動村塊25b，其中第一方向Dl與第二方向D2相對。在一個實施例 中，第一致動活塞30a位於在車輪10的下半部Hl的至少一部分上與 制動表面21接觸，而第二致動活塞30b位於在車輪10的上半部H2 的至少一部分上與制動表面21接觸。在一個實施例中，定向致動活塞30a、 30b以沿相對方向Dl、 D2 伸出制動襯塊25a、 25b導致最小的載荷傳到車輪軸承，其中車輪軸承 將車輪10連接到懸架部件35。車輪軸承測得的最小載荷部分地由各 制動襯塊25a、 25b沿相對方向Dl、 D2施加的基本相等的力引起，其 中車輪軸承直接設在相對的制動襯塊25a、 25b之間。在該結構中，第 一制動襯塊25a加到車輪軸承上的力基本等於相對的第二制動襯塊 25a所加的力。參見圖3b，在另一實施例中，兩個活塞30c、 30b容納在懸架部 件35(如一轉向節)中，其中，各活塞30c、 30d定向成將各制動襯 塊25c、25d伸出到與車輪10的下半部分的一部分的輪輞部分45接觸。 在一個實施例中，將兩活塞30c、 30d定向成將各制動村塊25c、 25d 伸出到與車輪IO的下半部分的輪輞部分45接觸，比圖3a所示的實施 例減小了車輪的變形。在一個實施例中，各致動活塞30c、 30d沿與通 過車輪的中心與路面垂直的平面pi夾約50。角al、 a2的方向D4、 D3 伸出活塞25c、 25d。在一個實施例中，更低的車輪變形程度由致動活 塞30c、 30d和制動襯塊25c、 25d加到車輪10的輪輞部分45的力基本等於相對力造成的由輪胎接觸地面引起的。參見圖3c，在一個實施例中，致動活塞30c、 30d、 30d容納在懸 架部件35中，並且是向成伸出三個制動襯塊25c、 25d、 25e到與車輪 10的輪輞部分45上的摩擦表面接觸。在一個實施例中，兩個活塞30c、 30d定向成可將各制動襯塊25c、 25d伸出到與車輪10的下半部分Hl 的一部分的輪輞部分45接觸，而第三活塞30c定向成將第三制動襯塊 25e伸出到與車輪10的上半部分H2的一部分的輪輞部分45接觸。在一個實施例中，通過將第一和第二制動致動活塞30c、 30d定向 成可將制動村塊25c、25d和主要制動力伸出到與車輪10下半部分H1 的輪輞部分45接觸而使車輪變形最小，其中由制動襯塊25c、 25d施 加的力引起的輪輞部分45的變形基本等於由輪胎與地面接觸產生的 相對的力引起的變形。在一個實施例中，第三活塞30e定向成將第三 制動襯塊25e伸出到與車輪10的上半部分H2的輪輞部分45的一部16分接觸，其中與圖3b所示的實施例比，加到車輪10的上半部分H2 的輪輞的一部分上的力補償加到車輪10的下半部分H1的力減小了加 到車輪軸承上的力。參見圖3c，在一個實施例中，兩個致動活塞30c、 30d沿與通過 車輪10的中心與路面垂直的平面Pl大約50。角al、 a2的方向D4、 D3伸出活塞25c、 25d，而第三致動活塞30e定向成沿與通過車輪10 的中心與路面垂直的平面Pl伸出制動襯塊25e並沿方向與輪胎接觸地 面的部分相應的輪輞部分45相對的方向D5與輪輞45的一部分接觸。在一個實施例中，懸架部件35可用永久性的模鑄技術、砂型鑄造 技術或真空無冒口鑄造技術(VRC) /壓力無冒口鑄造技術(PRC)鑄 出。真空無冒口鑄造(VRC) /壓力無冒口鑄造(PRC)方法適合於成 批生產汽車用的鋁的懸架部件。VRC/PRC是低壓鑄造方法，其中在 一些實施例中，壓力可在6.0Psi的數量級。在VRC/PRC中，模子放 在氣密的爐上，並且鑄造腔通過供給管與熔體相連。通過用惰性氣體 (如Ar)將壓力加到爐中，熔體抽進鑄腔中。在VRC/PRC裝置的爐 中保持恆定的熔體水平，避免在許多傳統的低壓系統中有時發生的反 浪多個充填管(充填杆)提供用於在模腔中金屬的分布。多個充填點 及在模子和熔體之間接近的連接允許更低的金屬溫度、減小氫和氧化 物汙染並對鑄造中易收縮區域提供了最大的充填。多個充填管允許模 子中有多個但獨立的腔。順序的熱控制從最後面到充填管凝固鑄件， 充填管起到補縮的冒口作用。已預懸架部件是一個空心鑄件。雖然， 優選地，懸架部件10是鑄出的，但也預期懸架部件可成形，如鍛出。參見圖la和lb，在一個實施例中，除了提供制動襯塊25和致動 活塞30的集成點，轉向節還包括與車輪10轉動接合的裝置。在一個 實施例中，致動活塞可以是連接到轉向節35的子組件的形式，其中連 接可以是機械連接。在一個實施例中，轉向節35包括鋁，並還可包括 與至少一個制動襯塊的致動裝置連通的液壓和/或電通路。在一個實施 例中，轉向節可是鑄造鐵金屬。在一個實施例中，轉向節可包括裝在轉向節中的傳感器50,其中傳感器50設置用來測定車輪10的轉速。優選地，傳感器是一個防抱 死制動系統的部件，其中防抱死制動系統還包括沿轉向節液壓通路設 置的至少一個閥。轉向節還可包括用於其它懸架裝置的連接點，包括但不局限於控 制臂、橫向穩定杆、橫向穩定杆端部連接裝置、螺旋彈簧、橫置彈簧、 減振器、導杆(struts )、螺旋彈簧與減振器組件(coil-over shocks )、 車輪軸承、外傾杆(camber rods )、拖臂、球形接頭、前束杆(toe rods) 和橫拉杆。制動村塊25還可由在運輸用途使用的任何制動材料(也稱制動內 襯)組成，包括但不限於半金屬制動材料、陶瓷製動材料或有機制動 材料。制動襯塊還包括一後板26,後板26可由鋼板組成，制動材料 模製或鉚接在鋼板上以制出 一盤制動襯塊。雖然上面已說明了本發明的一些實施例。但應明白這些實施例僅 僅是舉例說明而不是限制性的，本專業技術人員可明白有許多改型。
權利要求
1.一種制動系統，包括懸架部件，所述懸架部件容納至少一個致動活塞以可逆地伸出一制動襯塊；和車輪，所述車輪與所述懸架部件轉動接合，所述車輪具有輪輞部分，至少一個致動活塞的制動襯塊當處在伸出位置時接觸所述輪輞部分的內表面。
2. 按照權利要求1所述的制動系統，其特徵在於，所述至少一個 致動活塞還包括兩個致動活塞，所述兩個致動活塞中的第一個沿第一 方向將第一制動襯塊伸出到與車輪下半部的輪輞部分的內表面接觸， 而所述兩個致動活塞中的第二個沿第二方向將第二制動襯塊伸出到與 車輪上半部的輪輞部分的內表面接觸。
3. 按照權利要求2所述的制動系統，其特徵在於，所述第一方向 與所述第二方向相對。
4. 按照權利要求1所述的制動系統，其特徵在於，所述至少一個 致動活塞還包括兩個致動活塞，其中所述兩個致動活塞中的每一個將接觸。
5. 按照權利要求l所述的制動系統，其特徵在於，所述至少一個 致動活塞還包括三個致動活塞，其中所述三個致動活塞的第一和第二 致動活塞將其相應的第一和第二制動襯塊伸出到與所述車輪的下半部 分的輪輞部分的內表面接觸，而第三致動活塞將第三制動襯塊伸出到 與所述車輪的上半部分的輪輞部分的內表面接觸。
6. —種制動系統，包括 沿車輪的內表面設置的制動表面；和容納至少一個可伸出的制動襯塊的懸架部件，其中所述制動襯塊 在伸出位置時與摩擦表面接觸。
7. 按照權利要求6所述的制動系統，其特徵在於，所述車輪的內表面是一輪輞部分。
8. 按照權利要求6所述的制動系統，其特徵在於，所述制動表面 包括一耐磨塗層，所述耐磨塗層包括鋁和不鏽鋼。
9. 按照權利要求7所述的制動系統，其特徵在於，所述沿車輪的 輪輞部分的內表面設置的制動表面包括陶瓷、碳化物或有機金屬複合物。
10. 按照權利要求6所述的制動系統，其特徵在於，所述沿車輪 的輪輞部分的內表面設置的制動表面包括一制動環。
11. 按照權利要求IO所述的制動系統，其特徵在於，所述制動環 與所述車輪機械地連接或粘附地連接。
12. 按照權利要求11所述的制動系統，其特徵在於，所述制動環 包括一鋁基體和一耐磨塗層。
13. 按照權利要求6所述的制動系統，其特徵在於，所述車輪包 括鋁。
14. 按照權利要求6所述的制動系統，其特徵在於，所述懸架部 件是包括鋁的轉向節。
15. 按照權利要求14所述的制動系統，其特徵在於，所述轉向節 還包括與所述至少一個制動襯塊連通的液壓通路。
16. 按照權利要求15所述的制動系統，其特徵在於，所述轉向節 還包括多個連接點，所述連接點用於以下組中的至少一個，所述組由 控制臂、橫向穩定杆、擺杆端連杆、螺旋彈簧、橫置彈簧、減振器、 導杆、螺旋彈簧與減振器組件、車輪軸承、外傾杆、拖臂、球形接頭、 前束杆和橫拉杆組成。
17. —種制動車輛的方法，包括提供車輪，所述車輪包括沿車輪的內表面的至少一部分設置的制 動表面；提供至少一個制動襯塊，所述至少一個制動襯塊可伸出地安裝到 車輛的懸架部件；和使所述至少一個制動襯塊與摩擦表面接觸。
18. 按照權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括 將制動表面塗覆到所述車輪的輪輞部分的內表面。
19. 按照權利要求18所述的方法，其特徵在於，將制動表面塗覆 到所述車輪的輪輞部分的內表面包括爆炸熱噴塗、高速氧燃料(HVOF)熱噴塗、高速燃燒熱噴塗、低速燃燒熱噴塗、等離子熱噴 塗、等離子傳送電弧噴塗、電弧熱噴塗、雙絲電弧熱噴塗、冷氣體噴 塗技術、動能噴塗、動能金屬噴鍍、陽極電鍍、靜電噴塗或它們的組 合。
20. 按照權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述制動表面還 包括機械連接的制動環。
全文摘要
一種制動系統，包括懸架部件，該懸架部件容納至少一個致動活塞(30)以可逆地伸出制動襯塊(25)；和車輪(10)，該車輪(10)與懸架部件轉動接合，車輪(10)具有輪輞部分(45)，至少一個致動活塞(30)的制動襯塊(25)處在伸出位置時接觸輪輞部分(45)的內表面(20)。
文檔編號F16D65/18GK101331338SQ200680047100
公開日2008年12月24日 申請日期2006年12月14日 優先權日2005年12月14日
發明者D·C·塞克薩裡亞, R·A·索科爾, R·W·考福爾德, T·J·默菲 申請人:美鋁公司