[发明专利]制动盘安装布置

说明书

提供了一种用于将制动盘安装到车辆的车轴轮毂的布置和方法。该布置包括在制动盘的径向内部区域处的楔形孔，对应楔形键插件，诸如保持环的保持装置，以及诸如穿过保持环和键以使键偏压抵靠车轴轮毂的螺栓或螺柱和螺母的安装装置。楔形的周向侧与从车轴轮毂的旋转轴线延伸的径向线对准。这种布置和方法提供了一种简单坚固且易于安装的制动盘安装，其使制动盘和车轴轮毂之间的热传递最小化，并适应制动盘和车轴轮毂的热膨胀，以使热膨胀引起的应力对于制动盘最小化。

技术领域

本发明涉及用于车辆的盘式制动器，并且特别地，涉及一种用于将制动盘连接并固定至车轴轮毂的布置，车轴轮毂包括在例如拖挂式卡车、厢式货车、公共汽车等的商用车辆上使用的车轴轮毂。本发明还涉及一种用于在车轴轮毂上安装制动盘的方法。

背景技术

盘式制动器越来越多地用于商用车辆，代替了传统的鼓式制动器。当盘式制动器的卡钳将制动片施加到制动盘上以使此类重型车辆减慢时，会产生很高的制动能量。为了应对这种载荷，需要非常坚固且往往复杂的设计来将盘式制动器的制动盘连接至车轴轮毂，以将制动力从制动盘传递至该轮毂。当通过将制动片施加到制动盘上而将车辆的动能转化成热能时，制动盘到轮毂的连接的设计由于在制动过程中产生的热量而被进一步复杂化。轮毂从制动盘接收到的热量可能对车轴轮毂及其部件(例如轴承和密封件)有害，并且由于不同材料之间(例如，铝制轮毂和钢制制动盘之间)的热膨胀差异而导致高部件应力。高热量还可能导致制动衰减，并且促使制动部件过早失效。

商用车辆制动盘，也称为“制动转子”或“转子”，通常使用采用固定或浮动连接的所谓花键布置被安装到车轴轮毂上，例如美国专利号6,626,273和7,410,036中所教导的。半浮动连接的一个实例是来自Bendix Spicer Foundation Brake LLC的Splined制动组件。这些类型的制动器通常安装在车轴轮毂上，该车轴轮毂具有围绕轮毂的盘安装区域的外周布置的多个轴向定向的花键。制动盘具有围绕制动盘的内周的相应的径向向内面对的突舌。通过将制动盘轴向滑动到轮毂的配合花键上，然后为了防止制动盘轴向移动离开轮毂而根据需要按照特定花键盘的设计来插入和/或附接各种紧固件、托架等，从而将盘安装到车轴轮毂上。当如此安装时，制动盘的突舌以允许盘式制动器所产生的非常大的制动力被传递到车轴轮毂并因此被传递到车轴以使车辆减慢的方式来接合轮毂的花键。这通常需要花键/突舌接合表面的昂贵精密加工。

花键盘通常在制动盘的内部径向突舌与车轴轮毂花键的面或用于将制动载荷从盘突舌传递到轮毂花键的中间插件之间具有实质性的金属到金属的接触。中间插件与轮毂轴向挡块结合使用，以将制动盘轴向限制在车轴轮毂上。这种金属到金属的接触具有促使大量制动热量从制动盘直接传递到车轴轮毂的缺点。在车轴轮毂由铝(铝是为了最小化车辆重量并提高燃料经济性而越来越多地用于车轴轮毂的材料)制成的情况下，这是一个特殊的问题，因为已知铝的材料性能(例如强度)会在较高的温度下降低，并且因为车轴轮毂的铝和制动盘的材料(通常是铸铁)会具有明显不同的热膨胀系数。

将制动盘固定至轮毂或仅允许制动盘与轮毂之间的有限的相对运动的其他制动盘安装布置是已知的。这种布置会禁止制动盘、轮毂和连接元件的径向膨胀，从而导致诸如制动盘变形(例如，制动盘的“锥形化”，其中制动盘的摩擦表面弯曲出与车轴轮毂的旋转轴线垂直的平面)的问题。这种变形会降低制动盘和制动片的寿命，并由于变形引起的拉应力而导致制动盘“破裂”。

现有技术的制动盘安装方法还具有在轮毂/盘接口处需要复杂且昂贵的垫片和/或弹簧的组件，以便弹性地占用制动部件之间提供的部件空隙，从而适应不同的热膨胀以及引起磨损和噪声的振动的问题。此外，提供足够坚固以便能够在制动事件过程中承受很高温度并在制动盘的延长寿命上承受金属疲劳的盘到轮毂的接头的需求，需要使用具有不期望的高质量和/或复杂性和成本的制动盘，例如在盘的轮毂区域中的制动盘的灰口铁上(通常通过铸造)形成例如延性铁的韧性材料。