尤其由灰口鑄鐵製成的制動盤的製作方法

2023-12-06 16:09:51

專利名稱：尤其由灰口鑄鐵製成的制動盤的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於機動車盤式制動器的、未使用過的、新出廠的制動盤，該制動盤尤其由灰口鑄鐵製造，且具有在至少一個側面上形成的、螺旋狀延伸的凹槽和剩下的、相應地螺旋狀環繞的連接區(Steg)。
背景技術：
用於機動車的盤式制動器、例如用於汽車和卡車或者用於雙輪車的盤式制動器通常由金屬、大多是灰口鑄鐵材料或者鋼製成。在碟片體部製成之後，即例如在澆鑄之後，還需要對碟片的摩擦面進行加工，以便製造出要求的平面度。為此通常進行切削精加工，其大多通過對表面精密車削來進行。在此一刀具、通常是銑刀由外部沿徑向向碟片內部運動，其中銑刀利用其刀刃將碟片材料切下。在此，由於刀具相對於轉動的碟片的進給，必然導致形成或多或少細小的由外向內螺旋延伸的凹槽，並且相應地形成螺旋狀環繞的、界定凹槽的 連接區。此時已知，刀具以兩個不同的進給速度運動，因此例如在碟片表面形成兩個部段，凹槽在這兩個部段中具有不同的斜度。例如在徑向外部以較小的進給量工作，從而產生外部的第一區域，而例如在碟片中心的區域中提高進給速度，從而形成碟片內部的第二區域。也就是說，制動器摩擦襯片作用於其上的碟片工作面通過不同的進給速度被劃分，其中這些不同的區域被稱為「制動帶」。在這方面，例如由DE102006017207A1已知了，這兩個區域設計為具有凹槽的不同走向，其中在一個區域中凹槽順時針延伸，而在另一個區域中則是逆時針延伸，這會導致與轉動方向無關的制動性能。原則上，在車輛出貨時，要對全新狀態下的盤式制動器進行(多次)制動，即進行各種不同的制動演習，以便把在全新狀態下仍相對較低的摩擦係數提升到較高的、穩定的水平。該低的摩擦係數是由通過精密車削進行的碟片加工造成的。則如前所述由此產生了凹槽結構，但同時也產生了連接區。從橫截面來看，該連接區具有或多或少為三角形的、但至少逐漸略微變尖的形狀。這意味著，在全新狀態下、即在制動過程之初其上摩擦地作用有制動器摩擦襯片的有效表面還相對較小。現在通過制動演習，連接區的尖部區域被較快地去除/磨蝕,因此提高了摩擦係數。除了總負荷和制動器摩擦襯片的材料外，制動過程也顯著受到制動盤的表面性質的影響。車輛經常在其左右兩側顯示出不同的摩擦係數，也就是說，安裝在汽車左右兩側的盤式制動器由於其表面加工而導致具有不同的摩擦特性。這導致了行駛過程中車輛的「斜行」，這是因為車輛在各個側被不同程度地減速。這種不同的減速行為是潛在的危險根源，極端情況下，車輛會由於制動而強烈偏離車道，甚至可能離開道路。

發明內容
因此，本發明的目的在於，提出一種制動盤，藉助於該制動盤可以確保，在制動階段中在安裝在車輛上的制動盤之間不出現大的摩擦係數差別。為實現該目的，根據本發明，在前述類型的新出廠的制動盤中，使連接區如此被平整，使得得到佔由連接區表面(積)和凹槽表面(積)組成的總表面(積)的至少60%的連接區表面(積)。在根據本發明的制動盤中，在精加工中如此加工碟片表面，使得不是形成像目前為止現有技術中常見的那樣的逐漸變尖的連接區形狀，而是得到被平整的連接區表面。因為已被證實，目前不足的連接區形狀恰恰對於間或不利的制動行為是決定性的。現在通過根據本發明的對連接區表面的平整克服了這種狀況。在此，如此形成或加工出凹槽和連接區，使得連接區表面佔由連接區表面和凹槽表面組成的總表面的至少60%。如果觀察制動帶區域一即在制動盤上主要形成凹槽結構的區域一中的總表面(該總表面由深入深處的凹槽的表面和連接區的表面相加得到)，那麼連接區表面佔所述總表面的至少60%。對根據本發明的制動盤來說，當在全新狀態下已經形成了如此大的、平的連接區表面，並且該連接區表面被應用在所有被安裝上的制動盤上之後，在機動車的所有制動器上，在全新狀態下並進而在制動過程之初，便已因此出現了相對於各個制動器摩擦襯片的大的實際接觸面或者摩擦面。也就是說，因此在制動過程中各個連接區必然要僅仍不重要 地「制動」，這是因為每個制動盤由於由大的連接區表面導致的大的接觸面而本來就具有足夠高的摩擦係數。由此可得出，通過使用根據本發明的制動盤，在制動過程中不再出現開頭所述的問題，因此不出現減速差別或者僅出現可忽略的減速差別。在本發明的改進方案中，連接區表面應佔總表面的至少75%，然而優選更多，例如總表面的80%，或者特別是總表面的至少90%。所使用的切削工具一通常是陶瓷銑刀，或者CBN銑刀(CBN=立方氮化硼)——在其刀刃處具有一半徑，為了避免切削刃崩斷，該半徑是必需的。在凹槽的底部也必然存在這樣的半徑。在現有技術中通常使用> I. 5_的大切削半徑，而根據本發明，凹槽的半徑(I. Omm,尤其< O. 8mm。通過使用相對較小的切削半徑實現了，結合相應選取的進給量，基本上得到了足夠的連接區寬度，從而通過平整得到了在至少60%的範圍內的期望的連接區表面。儘管由於使用小的切削半徑可能需要更多的用於碟片加工的時間，然而根據本發明的制動盤的另一個顯著的優點在於，不需要像在現有技術裡通常常見的那樣形成兩個不同的(制動)帶，這又節省了加工時間。於是由於連接區上側的平整和由此產生的大的連接區表面，不產生不同的(制動)帶。凹槽和被平整的連接區優選在一道唯一的工序中製造，也就是說，切削工具在碟片表面上經過一次，其中同時形成了凹槽和表面被平整的連接區。為此，優選使用具有拖曳刀刃(Schleppschneide)的切削工具,也就是說,通過精密車削實現結構形成。通常使用可轉位刀片作為切削工具，該可轉位刀片通常具有四個刀尖，分別在其兩側並排布置有拖曳刀刃。在切削刃形成凹槽結構的同時，拖曳刀刃也去除/磨蝕連接區材料，從而得到了根據本發明的結構。由於在使用具有拖曳刀刃的切削工具的情況下通過精密車削或精修理進行的這種單通路/單次的(einziigige)加工，所以可以在一道唯一的工序中生產出具有所希望品質的制動盤表面。除了制動盤本身外，本發明還涉及一種用於製造制動盤、特別是灰口鑄鐵製動盤的製造方法，所述制動盤具有在至少一個側面上形成的、螺旋狀環繞的凹槽和相應地螺旋狀環繞的連接區，在該方法中藉助於切削工具通過精密車削製造凹槽，同時如此去除和平整連接區，使得連接區表面佔由連接區表面和凹槽表面組成的總表面的至少60%。優選如此進行該加工，使得連接區表面佔至少75%，特別是至少90%。使用具有切削刃和所配屬的拖曳刀刃的刀具作為切削工具。在此,切削刃處的切削半徑應該< I. Omm,特別是< O. 8mm。切削工具的進給量應當為碟片每轉一圈(進給量)<0. 8_，特別是碟片每轉一圈(進給量)(O. 5mm,優選值為碟片每轉一圈(進給)O. 4mm。切削精加工期間切削速度應當為至少400m/min,尤其為至少1400m/min。可以使用由切削陶瓷製成的工具作為切削工具，例如矽基的，像氮化矽陶瓷，或者氧化鋁基的，其中也可以使用由氧化鋁和硬質材料如碳化鈦或者碳化鎢等製成的混合陶瓷。此外，根據本發明，也可以優選使用由立方氮化硼製成的切削工具，其主要用於加工堅 硬且研磨的鋼鐵材料(如這裡給出的)。對所使用的切削工具材料的列舉並非是限制性的，而僅是示例性的。


由下文中描述的實施例以及根據附圖得到本發明其它優點、特徵和細節。附圖示出圖I示出根據本發明的制動盤的剖視圖；圖2示出圖I中的制動盤一側的俯視圖；以及圖3以部分視圖示出沿圖2中線III-III的方向的制動盤的剖視圖。
具體實施例方式圖I示出按照本發明方法製造的根據本發明的新出廠的制動盤1，該制動盤例如應用於汽車。制動盤I優選由灰口鑄鐵製造。該制動盤具有碟片體部2，在碟片體部2的兩個側面3上藉助於由外向內螺旋狀延伸的凹槽5和相應的螺旋狀延伸的連接區6分別形成了一個唯一的制動帶4。在圖I中僅簡略示出各個制動帶4或者說凹槽5和連接區6。像充分已知的那樣，在被安裝上的狀態中，在制動時，在兩個制動帶4上接合/作用有相應的制動器摩擦襯片。沿徑向向內看，法蘭盤7從基體2離開，制動盤I藉助於該法蘭盤7固定在輪轂上。圖2在制動帶4被放大示出的情況下以放大圖示出了制動盤側面3的俯視圖。可清楚看到螺旋狀由外向內延伸的凹槽5以及相應的同樣螺旋狀由外向內延伸的、界定凹槽5的連接區6。在根據本發明的制動盤中，現在已經在全新狀態下形成了由凹槽和連接區組成的特定結構，正如從圖3清楚地得到的那樣。圖3示出制動盤的一部分的剖視圖，以便原則上示出該具體結構，儘管是顯著放大的。示出了凹槽5和相應的連接區6。凹槽5和連接區6、因此即各個制動帶4在一道唯一的工序中在使用具有切削刃和所配設的拖曳刀刃的切削工具的情況下形成。凹槽5在槽底具有倒圓，該倒圓的半徑優選為< O. 8mm。相比於相對較寬的連接區6來說凹槽5本身相對較窄。連接區6本身在其表面8上被平整，亦即和現有技術不同，連接區並不是像凹槽5一樣逐漸變尖，而是形成一平臺部。該平坦的連接區表面是藉助於所述拖曳刀刃在製造凹槽5的同一時間被製造出的。根據本發明，如此形成凹槽5和具有平坦的表面8的連接區6，即設定連接區表面積相對於凹槽表面積的特定的比例，也就是說，連接區表面積因此佔制動盤側面的總表面積的一特定的最小份額。制動盤側面的總表面積Ae是通過所有螺旋狀環繞的凹槽5的總表面積Ak以及被平整的連接區6的總表面積As計算出來的,也就是說,總表面積Ae = AK+AS。如此形成凹槽5和連接區6，使得連接區表面積As佔總表面積Ae的至少60%，當然優選為更多，最理想的狀況是佔總表面積的至少90%。與相對較寬的連接區6相比，凹槽相對較窄和/或相對較淺。也就是說，每個全新的制動盤原本具有大的有效接觸面，也就是面積為As的連接區表面8，在具有本發明制動盤的車輛的制動階段開初，該連接區表面8直接有效地和制動器摩擦襯片共同起作用。即每個制動盤原本已經具有相當高的摩擦係數，因此在所有被安 裝上的制動盤上得到了極均勻的減速行為。由此，與目前為止的其中連接區如所描述地那樣逐漸變尖的制動盤相比，制動器的制動時間會明顯縮短，制動器的摩擦係數或者整個制動系統的減速行為在最短的時間內得以穩定。
權利要求
1.一種用於機動車盤式制動器的制動盤，尤其由灰口鑄鐵製造，所述制動盤具有形成在至少一個側面上的、螺旋狀延伸的凹槽和剩下的、相應地螺旋狀環繞的連接區，其特徵在於在所述制動盤的全新狀態下，所述連接區(6)被如此平整，使得所得到的連接區表面積(As)佔由連接區表面積(As)和凹槽表面積(Ak)組成的總表面積(Ae)的至少60%。
2.根據權利要求I所述的制動盤，其特徵在於，所述連接區表面積(As)佔所述總表面積(Ag)的至少75%。
3.根據權利要求2所述的制動盤，其特徵在於，所述連接區表面積(As)佔所述總表面積(Ag)的至少90%。
4.根據上述權利要求中任一項所述的制動盤，其特徵在於，所述凹槽的半徑<1.0mm，尤其< O. 8_。
5.根據上述權利要求中任一項所述的制動盤，其特徵在於，所述凹槽(5)和被平整的所述連接區(6)在一道唯一的工序中形成。
6.根據權利要求5所述的制動盤，其特徵在於，所述凹槽(5)和被平整的所述連接區(6)通過精密車削藉助於具有拖曳刀刃的切削工具製成。
7.一種用於製造根據上述權利要求中任一項所述的制動盤的方法，所述制動盤尤其是灰口鑄鐵製動盤，所述制動盤具有形成在至少一個側面上的、螺旋狀環繞的凹槽和相應地螺旋狀環繞的連接區，在所述方法中，藉助於切削工具通過精密車削製造凹槽(5)，並同時如此去除和平整所述連接區￠)，使得連接區表面積(As)佔由連接區表面積(As)和凹槽表面積(Ak)組成的總表面積(Ae)的至少60%。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，使所述連接區表面積(As)佔所述總表面積(Ag)的至少75%。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於使所述連接區表面積(As)佔所述總表面積(Ag)的至少90%。
10.根據權利要求7至9中任一項所述的方法，其特徵在於，將具有切削刃和拖曳刀刃的刀具用作切削工具。
11.根據權利要求7至10中任一項所述的方法，其特徵在於，使用在切削刃處具有(I. 0mm、尤其彡O. 8mm的切削半徑的切削工具。
12.根據權利要求7至11中任一項所述的方法，其特徵在於，使所述切削工具的進給量為碟片每轉< O. 8mm,尤其是碟片每轉< O. 5mm。
13.根據權利要求7至12中任一項所述的方法，其特徵在於，切削速度為至少400m/min，尤其是至少 1400m/min。
14.根據權利要求7至13中任一項所述的方法，其特徵在於，使用由立方氮化硼製造的切削工具。
全文摘要
本發明涉及一種用於機動車盤式制動器的制動盤，所述制動盤尤其由灰口鑄鐵製造，具有在至少一個側面上形成的、螺旋狀延伸的凹槽和剩餘的、相應地螺旋狀環繞的連接區，其中該連接區(6)如此被平整，使得得到佔由連接區表面積(AS)和凹槽表面積(AR)組成的總表面積(AG)至少60％的連接區表面積(AS)。
文檔編號F16D65/12GK102758866SQ201210126910
公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月26日 優先權日2011年4月26日
發明者B·科奈爾, G·韋恩伯格, R·亞裡姆 申請人:奧迪股份公司