本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的制動(dòng)盤，其帶有摩擦環(huán)和作為獨(dú)立的元件制造的、且布置在摩擦環(huán)內(nèi)側(cè)的盆狀件。本發(fā)明尤其涉及一種用于汽車、首先具有至少500kg的車重的汽車的制動(dòng)盤。

由文獻(xiàn)de10256589b4已知一種用于汽車的制動(dòng)盤，其帶有摩擦環(huán)和作為獨(dú)立的元件的、且布置在摩擦環(huán)內(nèi)側(cè)的盆狀件，其中，摩擦環(huán)和盆狀件通過獨(dú)立的連接元件相互連接。

由文獻(xiàn)ep0985843a1和de102011115290a1已知其他的制動(dòng)盤，所述制動(dòng)盤由摩擦環(huán)和制造為獨(dú)立的元件的、布置在摩擦環(huán)內(nèi)側(cè)的盆狀件構(gòu)成，并且在所述制動(dòng)盤中，盆狀件和摩擦環(huán)通過獨(dú)立的連接元件相互連接。

這種已知的由摩擦環(huán)和制造為獨(dú)立的元件布置在摩擦環(huán)內(nèi)側(cè)的盆狀件兩件式制造的制動(dòng)盤的弊端在于，由于元件摩擦環(huán)和盆狀件的不同尺寸，尤其是靠外布置的摩擦環(huán)通常較大的尺寸，在這些元件之間造成熱膨脹間隙，所述熱膨脹間隙隨著不斷增大的受熱而擴(kuò)大。對此要考慮的是，基于運(yùn)行導(dǎo)致的對制動(dòng)器摩擦襯片的作用和由此對摩擦環(huán)實(shí)現(xiàn)的能量輸入，外部的摩擦環(huán)比盆狀件更劇烈地受熱。熱膨脹間隙對摩擦環(huán)與盆狀件之間的連接的承載特性造成不利影響。此外還會(huì)導(dǎo)致聲學(xué)干擾(撞擊噪聲)。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種制動(dòng)盤，其帶有摩擦環(huán)和制造為獨(dú)立的元件布置在摩擦環(huán)內(nèi)側(cè)的盆狀件，所述制動(dòng)盤能夠簡單且成本低廉地制造，并且具有聲學(xué)有利的運(yùn)行特性，尤其在熱膨脹情況下。

所述技術(shù)問題的解決方案根據(jù)本發(fā)明通過權(quán)利要求1的技術(shù)特征給出。本發(fā)明其他實(shí)用的實(shí)施方式和優(yōu)點(diǎn)結(jié)合從屬權(quán)利要求描述。

根據(jù)本發(fā)明的制動(dòng)盤包括摩擦環(huán)和制造為獨(dú)立的元件的、且布置在摩擦環(huán)內(nèi)側(cè)的盆狀件，其中，在摩擦環(huán)內(nèi)側(cè)構(gòu)造有用于將盆狀件與摩擦環(huán)相連的凹缺，并且在盆狀件上構(gòu)造有相適配的凸起，所述凸起嵌合在盆狀件的凹缺中，以便能夠?qū)⑥D(zhuǎn)矩從制動(dòng)盤向盆狀件(topf)(以及從盆狀件向與盆狀件相連的輪轂)傳遞。在此，凹缺具有至少部分沿徑向從外向內(nèi)觀察的咬邊結(jié)構(gòu)(hinterschneidung)。摩擦環(huán)在此應(yīng)理解為一體式制造的、圓環(huán)形地包繞盆狀件的元件。盆狀件在此尤其應(yīng)理解為一體式制造的元件，所述元件同樣也具有圓環(huán)形底面輪廓并且用于建立與輪轂的抗扭固定的連接并且同時(shí)建立與摩擦環(huán)的抗扭固定的連接，以便在制動(dòng)力導(dǎo)入摩擦環(huán)時(shí)能夠使制動(dòng)轉(zhuǎn)矩從摩擦環(huán)向盆狀件傳遞，并且由此降低汽車的速度。根據(jù)本發(fā)明的制動(dòng)盤的優(yōu)點(diǎn)在于，制動(dòng)盤能夠簡單且成本低廉地制造。此外，當(dāng)摩擦環(huán)熱膨脹并且由此導(dǎo)致摩擦環(huán)向外徑向運(yùn)動(dòng)時(shí)能夠通過構(gòu)造在摩擦環(huán)中的咬邊結(jié)構(gòu)抑制，就此制動(dòng)盤還具有功能上的優(yōu)點(diǎn)。換言之，當(dāng)摩擦環(huán)試圖沿徑向向外膨脹時(shí)，摩擦環(huán)在其運(yùn)動(dòng)性方面被咬邊結(jié)構(gòu)限制。一旦構(gòu)造在摩擦環(huán)中的凹缺與盆狀件的相適配的凸起接觸，則通過咬邊結(jié)構(gòu)在摩擦環(huán)與盆狀件之間、在凸起和凹缺的區(qū)域中產(chǎn)生力，所述力至少部分相對于進(jìn)一步膨脹相反地定向。通過進(jìn)一步的熱膨脹加劇該效果，從而使盆狀件與摩擦環(huán)之間存在不斷穩(wěn)定化的連接。然而就此重要的在于，凹缺和相適配的凸起適用于最大出現(xiàn)的力，從而避免凸起或凹缺由于過高的應(yīng)力或力而發(fā)生故障。

當(dāng)在具有咬邊結(jié)構(gòu)的情況下或以其他方式和方法使構(gòu)造在摩擦環(huán)中的凹缺和構(gòu)造在盆狀件中的凸起構(gòu)造為，熱膨脹基于凹缺和凸起的幾何形狀在摩擦環(huán)的凹缺的區(qū)域中導(dǎo)致至少分量上沿徑向向內(nèi)作用的力時(shí)，基于該幾何形狀有針對性地抑制間隙構(gòu)成。隨著不斷增加的熱膨脹，在此情況下還提高了作用在摩擦環(huán)上的、至少部分沿徑向向內(nèi)指向的力。由此通過作用為復(fù)位力的力有針對性地抑制自加強(qiáng)效果，所述效果使得摩擦環(huán)在受熱時(shí)向外遠(yuǎn)離盆狀件。

當(dāng)摩擦環(huán)針對沿徑向的膨脹僅通過咬邊結(jié)構(gòu)、或通過在熱膨脹時(shí)導(dǎo)致的至少部分沿徑向向內(nèi)作用的力而相對于盆狀件固定時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的制動(dòng)盤的裝配和制造是特別簡單的。在此情況下，盆狀件和摩擦環(huán)僅需沿軸向組合，從而建立摩擦環(huán)與盆狀件之間的抗扭固定的連接，并且也沿徑向?qū)崿F(xiàn)摩擦環(huán)相對于盆狀件的固定(尤其相比于獨(dú)立于連接元件的盆狀件和甚至完全不帶有這種額外的連接元件的盆狀件，摩擦環(huán)更劇烈地?zé)崤蛎洉r(shí))。當(dāng)應(yīng)該在盆狀件與摩擦環(huán)之間形成預(yù)應(yīng)力時(shí)，摩擦環(huán)相對于盆狀件沿徑向的固定可以借助過渡配合或壓配合在沒有其他連接件的情況下實(shí)現(xiàn)。這具有的優(yōu)點(diǎn)在于，所述元件還直接沿軸向相互固定。作為備選，摩擦環(huán)和盆狀件還以其他適當(dāng)?shù)姆绞胶头椒ㄑ剌S向相互固定，尤其通過卡緊環(huán)、銷釘或其他元件。當(dāng)在盆狀件與摩擦環(huán)之間的接合區(qū)中不會(huì)產(chǎn)生接合力時(shí)，在制造根據(jù)本發(fā)明的制動(dòng)盤時(shí)(如果期望的話)可以省去熱接合。在此情況下，制造過程中的控溫措施也是不必要的。

當(dāng)凹缺至少部分具有在側(cè)視圖中連續(xù)的輪廓時(shí)，在根據(jù)本發(fā)明的制動(dòng)盤中的應(yīng)力分布是特別有利的。這意味著，凹缺在側(cè)視圖中僅具有半徑或具有至少弧形的輪廓。

在根據(jù)本發(fā)明的制動(dòng)盤的制造方面特別優(yōu)選的是，凹缺至少部分地具有在側(cè)視圖中圓弧形或擺線形輪廓。這種輪廓能夠特別成本低廉地制造，其中，就此而言可以參照擺線形的輪廓。擺線形輪廓尤其能夠通過車削制造，從而沒有必要進(jìn)行成本更高的銑削。

在根據(jù)本發(fā)明的制動(dòng)盤的其他實(shí)用的實(shí)施方式中，凹缺至少部分具有在側(cè)視圖中多角形的輪廓。多角形輪廓同樣能夠簡單且成本低廉地制造，其中，就此而言優(yōu)選參照至少四角形輪廓或多于四角的輪廓，以便使角區(qū)域中保持大于120°的角度。優(yōu)選地，此外還額外地在角區(qū)域中設(shè)置半徑。這種角度和半徑是優(yōu)選的，以便較少地保持在角區(qū)域中的應(yīng)力。

在根據(jù)本發(fā)明的制動(dòng)盤的其他實(shí)用的實(shí)施方式中，制動(dòng)盤具有帶有圓弧形區(qū)段的內(nèi)側(cè)，其中，凹缺從圓弧形區(qū)段沿徑向向外延伸，其中，凹缺至少部分具有至少一個(gè)沿徑向觀察更靠外的區(qū)域，凹缺在所述更靠外的區(qū)域中比在圓弧形區(qū)段的區(qū)域中沿周向更寬。這種設(shè)計(jì)特別適用于由此實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，即，這種制動(dòng)盤的摩擦環(huán)與灰口鐵鑄件相比能夠簡單且成本低廉地制造。

在根據(jù)本發(fā)明的制動(dòng)盤的其他實(shí)用的實(shí)施方式中，在摩擦環(huán)中構(gòu)造至少三個(gè)帶有咬邊結(jié)構(gòu)的凹缺，其中，在盆狀件中構(gòu)造至少三個(gè)相適配的嵌合在咬邊結(jié)構(gòu)的區(qū)域中的凸起。優(yōu)選的是，至少4個(gè)、特別優(yōu)選至少5個(gè)和進(jìn)一步特別優(yōu)選至少6個(gè)帶有咬邊結(jié)構(gòu)的凹缺構(gòu)造在摩擦環(huán)中，并且相應(yīng)數(shù)量的相適配的凸起構(gòu)造在盆狀件中。

當(dāng)摩擦環(huán)和盆狀件由不同的材料制成時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的制動(dòng)盤特別有利。這尤其適用的情況在于，為盆狀件使用具有較低密度和/或具有較低導(dǎo)熱性能的材料。就此而言，摩擦環(huán)尤其由灰口鐵制成，并且盆狀件由輕質(zhì)金屬、尤其鋁制成。

應(yīng)該聲明的是，當(dāng)凹缺和/或凸起借助至少部分沿?cái)[線軌跡運(yùn)動(dòng)的工具構(gòu)造時(shí)，制造為鑄件或鍛造件的盆狀件或摩擦環(huán)的制備和后加工能夠特別簡單且成本低廉地進(jìn)行。就此優(yōu)選的是，盆狀件由鑄件或鍛造件制造，并且能夠通過車削和/或銑削機(jī)械后加工。銑削尤其被考慮用于凸起或凹缺的復(fù)雜的幾何形狀。

本發(fā)明的其他實(shí)用的實(shí)施方式和優(yōu)點(diǎn)在以下借助附圖描述。在附圖中：

圖1以側(cè)視圖示出根據(jù)本發(fā)明的制動(dòng)盤的第一實(shí)施方式的示意圖，

圖2示出在圖1中以ii示出的區(qū)域的放大圖，

圖3以拆解圖示出根據(jù)本發(fā)明的制動(dòng)盤的第二實(shí)施方式的示意圖，

圖4以側(cè)視圖示出在圖3中所示根據(jù)本發(fā)明的處于組裝狀態(tài)的制動(dòng)盤，

圖5示出在圖4中制動(dòng)盤的以v示出的區(qū)域的放大圖，

圖6以類似于圖5的視圖示出根據(jù)本發(fā)明的制動(dòng)盤的盆狀件的凸起和摩擦環(huán)的凹缺的區(qū)域的備選設(shè)計(jì)方式。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的制動(dòng)盤10的第一實(shí)施方式。制動(dòng)盤10包括摩擦環(huán)12，其帶有在側(cè)視圖中為圓形的外側(cè)14并帶有內(nèi)側(cè)16，所述內(nèi)側(cè)包括交替的圓弧形區(qū)段18和沿徑向r延伸的凹缺20。

在摩擦環(huán)12的內(nèi)側(cè)布置有盆狀件22，所述盆狀件的外側(cè)24在所示實(shí)施方式中相對于摩擦環(huán)12的內(nèi)側(cè)16互補(bǔ)地構(gòu)成。摩擦環(huán)12具有與凹缺20互補(bǔ)地構(gòu)造的凸起32。

圖2示出摩擦環(huán)12在凹缺20連同互補(bǔ)構(gòu)造的盆狀件22的區(qū)域中放大圖。在此附圖中清楚示出，凹缺20在摩擦環(huán)12的內(nèi)側(cè)16的區(qū)域中沿徑向自外向內(nèi)觀察(也即向制動(dòng)盤10的中點(diǎn)m指向)具有咬邊結(jié)構(gòu)。對此是指，從凹缺20的沿徑向觀察最外部的點(diǎn)26到圓弧形區(qū)段18的輪廓在至少一個(gè)位置上變窄。在圖2所示的實(shí)施方式中，寬度首先沿徑向自外向內(nèi)觀察至標(biāo)記為br,max的位置為止增大，隨后從該位置開始沿徑向自外向內(nèi)觀察至標(biāo)記為br,innen的位置為止減小。標(biāo)記br,max和br,innen在此表示在帶有凹缺20的最大延伸的區(qū)域中沿周向的弧長b以及在圓弧形區(qū)段18的區(qū)域中的弧長b。沿徑向在弧形區(qū)域br,max和br,innen之間延伸的區(qū)域30是本發(fā)明意義上的咬邊結(jié)構(gòu)。

如果出現(xiàn)制動(dòng)盤10的摩擦環(huán)12的由運(yùn)行導(dǎo)致的受熱、尤其通過與摩擦環(huán)12所接觸的制動(dòng)摩擦襯片(未示出)的摩擦受熱，則會(huì)導(dǎo)致，制動(dòng)盤10沿徑向根據(jù)箭頭28相對于盆狀件22膨脹。盆狀件22通常受熱不那么劇烈，并且出于重量節(jié)約的原因通常由具有較低熱膨脹系數(shù)的材料制成。這些限制條件相互獨(dú)立地全都導(dǎo)致，摩擦環(huán)12在受熱時(shí)沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，并且由此增大盆狀件22的外側(cè)24與摩擦環(huán)12的內(nèi)側(cè)16之間的間距。

在圖2中利用bt,max標(biāo)記盆狀件22在圖2所示的凸起32的區(qū)域中沿周向的最大延伸量(弧長)。所述弧長bt,max在所示實(shí)施方式中設(shè)置為，當(dāng)摩擦環(huán)12和盆狀件22具有環(huán)境溫度(通常在-30℃至+50℃之間)時(shí)，所述弧長bt,max大于在圓弧形區(qū)段18的區(qū)域中弧長br,innen的尺寸。

由此確保了，在摩擦環(huán)12不斷熱膨脹時(shí)基于咬邊結(jié)構(gòu)而僅能以一定程度沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，直至凸起32與凹缺20在咬邊結(jié)構(gòu)的區(qū)域中形成接觸。向摩擦環(huán)12的進(jìn)一步熱量輸入則導(dǎo)致，凸起32與摩擦環(huán)12夾緊。

圖3至5示出根據(jù)本發(fā)明的制動(dòng)盤10的第二實(shí)施方式。針對該實(shí)施方式的相同或至少功能相同的元件在以下使用與圖1和2相同的附圖標(biāo)記。

在圖3-5中所示的實(shí)施方式的區(qū)別主要在于圖3和5清楚示出的、構(gòu)造在凸起32上的盆狀件22的幾何形狀。凸起32在其外側(cè)上具有線形輪廓。在所述線形輪廓上連接有側(cè)向的、設(shè)計(jì)為內(nèi)擺線形的弧形的外輪廓。

此外，盆狀件22如圖5所示地具有內(nèi)部區(qū)域34和相對于內(nèi)部區(qū)域34沿軸向延伸的外部區(qū)域36。凸起32與內(nèi)部區(qū)域34相間隔地布置在外部區(qū)域36上，并且構(gòu)成沿徑向觀察盆狀件22的最靠外的界限。內(nèi)部區(qū)域34具有多個(gè)圓形的凹缺，用于使盆狀件22與未示出的輪轂螺紋連接。

圖6以類似于圖5的形式示出根據(jù)本發(fā)明的制動(dòng)盤10在盆狀件22的凸起和在摩擦環(huán)12的凹缺20的區(qū)域中的備選幾何形狀。在該實(shí)施方式中，弧長br,max位于凸起32之外。

在所有所示實(shí)施例中，摩擦環(huán)12的熱膨脹都導(dǎo)致，在圖2、5和6中在沿徑向帶有br,max和br,innen標(biāo)記之間的區(qū)域中摩擦環(huán)12的凹缺20與盆狀件22的凸起32之間出現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)接觸區(qū)域。在所述區(qū)域中形成沿徑向至少部分地向內(nèi)指向的復(fù)位力，所述復(fù)位力隨著不斷的熱膨脹而提高。

接觸點(diǎn)k和作用在點(diǎn)上的復(fù)位力p在圖2中示意性示出。

本發(fā)明的在以上描述、附圖以及權(quán)利要求中公開的技術(shù)特征既可以單獨(dú)地也可以以任意組合方式對于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的多種實(shí)施方式具有意義。本發(fā)明不局限于所述實(shí)施方式。還可以在權(quán)利要求的范疇內(nèi)考慮本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識(shí)進(jìn)行改變。

附圖標(biāo)記清單

10制動(dòng)盤

12摩擦環(huán)

14外側(cè)

16內(nèi)側(cè)

18圓弧形區(qū)段

20凹缺

22盆狀件

24外側(cè)

26最靠外的點(diǎn)

28箭頭

30區(qū)域

32凸起

34(盆狀件的)內(nèi)部區(qū)域

36(盆狀件的)外部區(qū)域