结构化制动盘制造技术

一种制动盘(10)，该制动盘用于布置在车辆中，以围绕旋转轴线(11)旋转。第一和第二环形制动表面(15a‑b)在制动表面内径(Ri)和制动表面外径(Ro)之间径向延伸。第一和第二制动表面中的每一个具有环形的近端部分(17)、环形的远端部分(18)以及环形的中间部分(19)。第一和第二制动表面中的至少一个被构造为从垂直于旋转轴线(11)的基准平面(16a，16b)突出，以呈现具有包括旋转轴线(11)的平面的表面轮廓截面(14a，14b)。作为距旋转轴线(11)的径向距离(r)的函数的、从基准平面(16a，16b)到表面轮廓截面(14a，14b)的突出距离(ha(r)，hb(r))在中间部分(19)中的最小突出径向位置(Rmin)处呈现最小突出距离(ha,min，hb,min)，并且突出距离(ha(r)，hb(r))在中间部分(19)中的每一处均随着距最小突出径向位置(Rmin)的径向距离的增加而增加。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】结构化制动盘
本专利技术涉及一种制动盘，该制动盘用于布置在车辆中，以允许通过将第一制动衬垫和第二制动衬垫压到该制动盘上而引起第一制动衬垫表面和第二制动衬垫表面与对应的第一环形制动表面和第二环形制动表面之间的摩擦相互作用来减小车辆的速度。本专利技术还涉及用于与根据本专利技术的制动盘一起使用的制动衬垫、制动系统以及车辆。本专利技术可应用在重型车辆中，例如卡车、大客车和建筑设备。尽管将针对卡车来描述本专利技术，但本专利技术不限于这种特定车辆，而是也可用在其它车辆中，例如大客车和建筑设备。
技术介绍
盘式制动器通常被用在各种车辆中，以提供有效而可靠的制动。为了尝试改进盘式制动系统的制动性能，US3750788公开了一种具有锯齿状截面形状的制动盘，其形成具有相对低的高度的齿，以增加用于给定制动力的摩擦力，该给定制动力用于将制动衬垫压到制动盘上。似乎存在对根据US3750788的制动盘和制动系统进行改进的空间，特别是关于制动期间产生的热量的管理。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供改进的制动，特别是关于制动期间产生的热量的管理。根据本专利技术的第一方面，通过根据权利要求1所述的制动盘来实现该目的。在根据本专利技术的实施例的制动盘中，所述环形制动表面中的至少一个环形制动表面的表面轮廓截面的突出距离在制动表面的中间部分中的每一处均随着距最小突出径向位置的径向距离的增加而增加。因此，在该中间部分中不存在具有恒定突出距离的环形区段。本专利技术是基于以下认识：可以通过提供制动期间产生的热量的改改善的分布以及在制动事件之间从制动盘更有效的散热来改进盘式制动系统，并且这可以通过在制动期间提供发散的热通量并增大在制动期间的温度特别高的位置处(即，制动盘的制动表面处)的散热面积来实现。本专利技术人还令人惊奇地发现：在制动期间提供发散的热通量看来是主要因素，并且环形制动表面的中间部分中的大致凸形的表面轮廓会引起来自热循环的热应力显著降低。进而，这被期望用于引起制动盘寿命的真正显著的增加。因此，本专利技术的实施例提供了制动期间的改善的热发散、以及在制动事件之间的温度最高处的改善的散热。另外，与在中间部分中是平坦的制动盘相比，制动盘和制动衬垫之间的在中间部分中的增加的接触面积为给定的制动力提供了较低的最高温度。已经在具有平面制动表面的参考制动盘、具有较薄的平面中间部分的制动盘几何结构、以及根据本专利技术的实施例的具有大致凹形的中间部分且最小突出距离和最大突出距离之间的差值为3mm的制动盘上进行了对比模拟。模拟的结果(将在下文中进一步详细描述)令人惊惊奇表明：根据本专利技术的实施例的制动盘的寿命将比所述参考制动盘长约25％，而具有较薄的平面中间部分的所述制动盘几何结构的寿命将仅是所述参考制动盘的寿命的70％。突出距离(从基准平面到制动表面的轴向距离)可有利地随着距旋转轴线的径向距离而连续变化，这降低了制动盘和/或制动衬垫上的过度磨损的风险，并且降低了对于制动衬垫相对于制动盘的表面结构的安装公差的要求。根据实施例，所述突出距离可以在最小突出距离和最大突出距离之间变化，最小突出距离和最大突出距离之间的差值小于第一环形制动表面和第二环形制动表面之间的最小距离的20％。根据实施例，最小突出距离和最大突出距离之间的差值可以小于5mm。越能使最小突出距离和最大突出距离之间的差值更大，制动衬垫和制动盘之间的界面表面的尺寸就增加得越多。这进而被期望用与提供改善的热量管理。然而，有些反直觉地，模拟表明，至少对于制动盘的给定的最大厚度，该距离增加超过约5mm就实际上导致热应力增加。根据各种实施例，作为距旋转轴线的径向距离的函数的所述突出距离可以具有多个局部极值。例如，所述表面轮廓截面可以呈现随着距制动盘的旋转轴线的径向距离的大致正弦的变化。由此，能够更进一步增加制动盘的制动表面的表面面积，从而提供从制动盘的更有效的散热。根据各种实施例，沿着所述表面轮廓截面的中间部分距离可以比沿着所述表面轮廓截面的近端部分距离及沿着所述表面轮廓截面的远端部分距离中的每一个都长。例如，上述中间部分距离可以比近端部分距离及远端部分距离长至少5％。能够以各种方式实现中间部分距离与近端部分距离及远端部分距离之间的差值。例如，突出距离变化的平均幅度可以在中间部分中比在近端部分中和远端部分中大，和/或突出距离变化的波长可以在中间部分中比在近端部分中和远端部分中短。研究已经表明，由制动引起的温度在制动盘和制动衬垫之间的接触区域上是不同的，但该温度可以在中间部分中比在近端部分中和远端部分中高，特别是在恶劣的操作条件期间。已经发现，由这种温度梯度引起的膨胀-收缩循环增加了制动盘裂缝的风险，并且还会导致来自制动系统的噪声和振动的风险增加。根据本专利技术的这些实施例，通过在中间部分中比在近端区域和远端区域中更多地增加表面面积，能够减小制动盘上的应力，从而，能够因此降低形成制动盘裂缝的风险。这又提供了配备有包括该制动盘的制动系统的车辆的、提高的利用率。根据本专利技术的第二方面，通过根据权利要求7所述的制动衬垫来实现上述目的。根据实施例，所述制动衬垫可以包括摩擦构件和位于该摩擦构件上的结构化涂层。该结构化涂层可以被施加到摩擦构件，以实现制动衬垫表面的表面轮廓截面，该制动衬垫表面的表面轮廓截面可以是根据本专利技术的实施例的制动盘的制动盘表面的所述表面轮廓截面的缩放的反向形式(inverse)。特别地，制动衬垫表面的表面轮廓截面可以被缩放以呈现比制动盘的表面轮廓截面小的幅度。在初始的磨合期之后，制动衬垫的表面轮廓截面和制动盘的表面轮廓截面可以完美地彼此配合。根据一个示例，可以以所谓的“绿色涂层”的形式提供该结构化涂层。然而，应该注意，可以使用任何其它的合适材料或物质。还应注意，摩擦构件的表面轮廓可以不同于由该结构化涂层提供的表面轮廓。根据本专利技术的实施例，提供了一种用于车辆的制动系统，该制动系统包括：根据本专利技术的第一方面的实施例的制动盘；根据本专利技术的第二方面的实施例的第一制动衬垫和第二制动衬垫；以及促动器，该促动器用于减小第一制动衬垫和第二制动衬垫之间的距离，以将制动盘压在第一制动衬垫和第二制动衬垫之间。第一制动衬垫和第二制动衬垫中的每一个均可以由制动衬垫材料制成，该制动衬垫材料的耐磨性小于制动盘的制动盘材料。此外，第一制动表面和第二制动表面中的每一个可以不具有比制动盘材料硬的涂层。此外，根据本专利技术的实施例的制动系统可以有利地被包括在车辆中，用于允许受控地降低车辆的速度。总之，本专利技术因此涉及一种制动盘，该制动盘用于布置在车辆中，以围绕旋转轴线旋转。第一环形制动表面和第二环形制动表面在制动表面内径和制动表面外径之间径向延伸。第一制动表面和第二制动表面中的每一个均具有环形的近端部分、环形的远端部分以及环形的中间部分。第一制动表面和第二制动表面中的至少一个被构造为从垂直于旋转轴线的基准平面突出，以呈现具有包括所述旋转轴线的平面的表面轮廓截面。作为距旋转轴线的径向距离的函数的、从基准平面到表面轮廓截面的突出距离在中间部分中的最小突出径向位置处呈现最小突出距离，并且该突出距离在中间部分中的每一处均随着距最小突出径向位置的径向距离的增加而增加。在以下描述和从属权利要求中，公开了本专利技术的进一步的优点和有利特征。附图说明参考附图，下面是作为示例给出的本专利技术的实施例的更详细描述。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制动盘(10)，所述制动盘(10)用于布置在车辆中，以在所述车辆移动时围绕所述制动盘(10)的旋转轴线(11)旋转，并允许通过将第一制动衬垫(20a)和第二制动衬垫(20b)压到所述制动盘(10)上而引起第一制动衬垫表面(25a)和第二制动衬垫表面(25b)与所述制动盘(10)的相反两侧上的对应的第一环形制动表面(15a)和第二环形制动表面(15b)之间的摩擦相互作用来减小所述车辆的速度，所述第一环形制动表面(15a)和第二环形制动表面(15b)中的每一个均在所述制动盘(10)的制动表面内径(Ri)和制动表面外径(Ro)之间相对于所述旋转轴线(11)径向延伸，其中，所述第一制动表面(15a)和第二制动表面(15b)中的每一个均具有：环形的近端部分(17)；环形的远端部分(18)，所述远端部分(18)比所述近端部分(17)离所述旋转轴线(11)更远；以及环形的中间部分(19)，所述中间部分(19)在所述近端部分(17)和所述远端部分(18)之间，所述近端部分(17)、所述远端部分(18)和所述中间部分(19)具有相等的宽度(rp)，其中，所述第一制动表面(15a)和第二制动表面(15b)中的至少一个被构造为从垂直于所述旋转轴线(11)的基准平面(16a，16b)突出而呈现具有包括所述旋转轴线(11)的平面(24)的表面轮廓截面(14a，14b)，其中，沿着所述基准平面(16a，16b)的法线从所述基准平面(16a，16b)到所述表面轮廓截面(14a，14b)的突出距离(ha(r)，hb(r))随着距所述旋转轴线(11)的径向距离(r)而以如下方式变化：所述中间部分(19)中的中间部分平均突出距离小于所述近端部分(17)中的近端平均突出距离和所述远端部分(18)中的远端平均突出距离，并且其中，作为距所述旋转轴线(11)的径向距离(r)的函数的所述突出距离(ha(r)，hb(r))在所述中间部分(19)中的最小突出径向位置(Rmin)处呈现最小突出距离(ha，min，hb，min)，其特征在于，所述突出距离(ha(r)，hb(r))在所述中间部分(19)中的每一处均随着距所述最小突出径向位置(Rmin)的径向距离的增加而增加。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.18 EP PCT/EP2016/058552;2016.04.18 EP PCT/1.一种制动盘(10)，所述制动盘(10)用于布置在车辆中，以在所述车辆移动时围绕所述制动盘(10)的旋转轴线(11)旋转，并允许通过将第一制动衬垫(20a)和第二制动衬垫(20b)压到所述制动盘(10)上而引起第一制动衬垫表面(25a)和第二制动衬垫表面(25b)与所述制动盘(10)的相反两侧上的对应的第一环形制动表面(15a)和第二环形制动表面(15b)之间的摩擦相互作用来减小所述车辆的速度，所述第一环形制动表面(15a)和第二环形制动表面(15b)中的每一个均在所述制动盘(10)的制动表面内径(Ri)和制动表面外径(Ro)之间相对于所述旋转轴线(11)径向延伸，其中，所述第一制动表面(15a)和第二制动表面(15b)中的每一个均具有：环形的近端部分(17)；环形的远端部分(18)，所述远端部分(18)比所述近端部分(17)离所述旋转轴线(11)更远；以及环形的中间部分(19)，所述中间部分(19)在所述近端部分(17)和所述远端部分(18)之间，所述近端部分(17)、所述远端部分(18)和所述中间部分(19)具有相等的宽度(rp)，其中，所述第一制动表面(15a)和第二制动表面(15b)中的至少一个被构造为从垂直于所述旋转轴线(11)的基准平面(16a，16b)突出而呈现具有包括所述旋转轴线(11)的平面(24)的表面轮廓截面(14a，14b)，其中，沿着所述基准平面(16a，16b)的法线从所述基准平面(16a，16b)到所述表面轮廓截面(14a，14b)的突出距离(ha(r)，hb(r))随着距所述旋转轴线(11)的径向距离(r)而以如下方式变化：所述中间部分(19)中的中间部分平均突出距离小于所述近端部分(17)中的近端平均突出距离和所述远端部分(18)中的远端平均突出距离，并且其中，作为距所述旋转轴线(11)的径向距离(r)的函数的所述突出距离(ha(r)，hb(r))在所述中间部分(19)中的最小突出径向位置(Rmin)处呈现最小突出距离(ha，min，hb，min)，其特征在于，所述突出距离(ha(r)，hb(r))在所述中间部分(19)中的每一处均随着距所述最小突出径向位置(Rmin)的径向距离的增加而增加。2.根据权利要求1所述的制动盘(10)，其特征在于，所述突出距离(ha(r)，hb(r))随着距所述旋转轴线(11)的径向距离(r)而连续变化。3.根据权利要求1或2所述的制动盘(10)，其特征在于，所述突出距离(ha(r)，hb(r))在所述最小突出距离(ha，min，hb，min)和最大突出...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯塔凡·约翰松，托比亚斯·安德森，
申请(专利权)人：沃尔沃卡车集团，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE