CN101367125B - 具有嵌入插件的抑噪、通风制动转子的铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有嵌入插件的抑噪、通风制动转子的铸造方法。其中包围分割芯的两个相同肋芯的组件被用于承载两个或四个抑噪插件，该抑噪插件用于砂模铸造一对通风、抑噪制动转子。砂模体被构造为限定铸造制动转子的毂和转子表面的外侧表面。这个三片型芯组件被成形以在支撑一个或两个环形抑噪插件的通风转子体的铸造中限定复杂的内表面。

Description

具有嵌入插件的抑噪、通风制动转子的铸造方法

本申请所要求的优先权基于2007年8月17日提交的临时申请60/956422，其名称为“具有嵌入插件的抑噪、通风制动转子的铸造方法”，并且该申请在此以参考的方式被引用。

技术领域

本发明涉及采用冷却通风孔和嵌入插件对制动转子的铸造。更具体地，本发明涉及能够砂模铸造出多对此种制动构件的型芯装置。

背景技术

制造用于冷却通风并包含抑噪插件的制动转子引起了关注。这样的转子通常用于车辆车轮的制动。

在许多实施例中，此类制动转子包括一个连接到车辆车轮上的圆形毂和一个与中心毂相连接、径向向外延伸的转子部分。在车辆操作中，毂与转子围绕与车轮转动轴同心的中心轴转动，毂和转子与车轮相连接。转子的形状类似一个具有环形体的环形盘，从毂径向延伸，并有两个平面的且平行的环形面(有时被称为“颊板”)和一个圆周端表面。转子的一个颊板在该制动转子结构的毂侧，另一个颊板是位于该转子体相对侧的转子表面。在制动操作中，摩擦材料衬垫朝向转子中的转动的颊板紧紧地挤压，以停止转子和所连接的车轮的转动。这样的制动摩擦会在转子上产生热量和机械振动。有时振动会导致高频噪音(典型地，制动尖鸣声)。

在某些转子的设计中，转子体是实心的，但在许多转子中，转子体部分包括一些通常径向延伸的横断叶片，其限定了用于制动过程中在转子体中产生的摩擦热的空气冷却的居间空气通道。这些叶片通常在转子体的中部形成，而留下一个或两个外侧的耐用主体层以承受施加在颊板表面上的制动压力。为了抑制制动尖鸣声，需要在叶片外侧的一个或两个转子体部分上都提供一个环形并典型地为平面的插入片。而且需要在抑噪插入体周围浇铸转子材料，以便在包围的铸造转子金属的邻近表面和插入材料之间形成适当的抑噪(典型地，库仑摩擦抑噪)表面区域。

通过实例作为说明，环形的插入盘可能是带或不带特殊材料覆盖层的钢冲压件，用于与铸造转子材料的接合内表面摩擦接触。转子和毂可以由一种适当的铸铁合成物制成。

发明一种实用和经济的方法来制造这种带冷却叶片和减振插入物的抑噪、通风制动转子一直以来都是一个挑战。本发明提供了一种型芯组件，典型地是三个特别地设计和互补的树脂粘合砂芯，可以砂模铸造多对这样的转子。一个型芯组件还能同时砂铸出两个以上的转子。

发明内容

按照本发明的一个实施例，一种砂模铸造过程被提供，用于铸造一对(或数对)在包含叶片的铸件转子体中具有嵌入插件的通风制动转子。为了描述制动转子和所公开的铸造过程，假定当制动转子被连接到车辆上时，制动转子的毂部分向外(外侧)位于车轮转动轴上，并且环形转子体沿车轮的转动轴位于毂的内侧。每个制动转子的外侧转子体部分和内侧转子体部分之间具有内部叶片。外侧和内侧主体部分具有在车辆操作中与制动衬垫接合的外面以及与空气通道限定的叶片相结合的内面。降低库仑摩擦的插件可以被包围在转子体部分中的一个或两个中。在以下的说明中，一个具有特殊覆盖层的钢插件被包围安装在内部转子体内。

在说明性的实施例中，制备了一种由相互面对面(例如上下模)模型组成的多部分(典型地，两部分)砂模，每个模型都有限定了两个相对的且并排的制动转子的外侧(毂侧)表面的铸造型腔表面。这些模型还能限定毂的外侧表面和两个转子中的外侧转子的颊板面。三部分的砂芯组件被构造，以放置在相对的模具型腔表面之间，并限定每个转子的内侧。砂模可以以水平或垂直方式布置，用于金属铸造。

这些砂芯中的两个可以是相同的。它们可以成形为面对面地组装，为方便引用，在此称之为“肋芯”。每个组装好的肋芯成形为限定下述的一对铸造转子其中之一的内侧表面：转子毂的内面，外侧转子体的内表面，用于转子体(即“肋芯”)通风的叶片，内侧转子体的内表面，以及用于支撑铸造在适当位置的抑噪插件的突起。第三个砂芯是环形的并且成形为位于相对的肋芯的径向外部部分之间。该砂芯被适当地描述为“分割(splitter)芯”，它可以限定内侧转子体的外颊板面。这些型芯能进一步成形，以承载每个肋芯与插于其间的分割芯之间的抑噪插件。

在用于铸造的型芯组件中，抑噪插件置于分割芯的每侧，并且在相对的且被夹住的肋芯中。组装好的三个型芯体和插件可以被夹持在一起，并置于相对的模型之间。这些模型片可以与用于将被铸造的部分的水平或垂直定位的熔融金属的流动通道一起被提供和布置。该组件能够同时铸造一对或多对相似或相同的包括插件、抑噪的通风制动转子。

本发明的其他目的和优点将通过一个说明性的优选实施例的描述变得显而易见，该实施例参照下列附图。

附图说明

图1是具有毂和转子体的砂铸制动转子的斜视图，其转子体具有供冷却空气流动的叶片。该铸件的转子体部分包围用于车辆制动过程中降低转子中的库仑摩擦振动的插件。

图2是具有三个砂芯组件的两部分砂模的剖视图，该砂模用于铸造一对制动转子，每个制动转子均具有一个减振插件和冷却叶片。

图3是肋芯的顶部斜视图，该肋芯用于砂芯组件，该组件用于铸造类似图1中说明的转子的一对转子。

图4是图3中说明的肋芯的底部斜视图。

图5是图2中说明的型芯组件中的分割芯的斜视图。

图6是图4中的肋芯底部的一部分(被圈出并被标识为“6”)的放大图。

具体实施方式

在本发明的说明性的实施例中，一种典型的制动转子被示出。公开了一种在砂模中同时铸造一对或多对这种转子的方法，在该方法中，每对转子使用一组三个树脂粘合的砂芯。

参照图1，制动转子10是适于安装在未示出的车辆车轮上的制动构件。主动转子10被安装在例如机动车辆的车轮的内侧(相对于组装好的车辆)，用于在车辆的操作中使车轮停止转动。一个制动卡钳装置将摩擦衬垫朝向转子侧挤压，使它停止转动。在一个车辆上使用4个这样的制动转子10，4个车轮中的每一个使用一个制动转子。制动转子10是圆形的，其形状为围绕穿过中心16的中心轴转动。制动转子10的转动轴与它所连接的车轮的转动轴同心。

制动转子10包括一个毂12和一个转子14。毂12包括一个径向的毂表面18，其提供了连接到车辆车轮上的界面，还包括一个轴向的毂表面20，其连接到转子14的一侧。典型地，制动转子被安装在车轮支撑螺柱上，车轮也被安装在该支撑螺柱上。毂12通常被螺栓连接到车轮上，但是在图1中螺栓孔未被表示出来。在一个组装好的车辆车轮中，毂12的径向表面18是制动转子10中最外面(外侧)的部分。

转子14包括一个外侧环形转子体22和一个夹在一些径向叶片26之间的内侧环形转子体24。径向叶片26形状可以是弯曲(或部分是螺旋形)的。当制动转子10随着它所连接的车辆车轮转动时，空气借助于离心力通过在径向叶片26、外侧转子体22和内侧转子体24之间并被其限制的空气流动空间28从转子体22，24的径向内部抽出。制动转子10还包括一个或多个抑噪插件。在包含叶片的制动转子10中，这样的插件可能位于转子体22，24中的一个或两个内。在所公开的实施例中，环形的抑噪插件30被装在内侧转子体24内。环形抑噪插件30具有平行的且径向延伸的侧面，用于与内侧转子体24周围的铸造金属库仑摩擦接合。抑噪插件30还包括多个均匀地分布在其外侧圆周表面周围的径向突起32，其用于转子金属的铸造，这将进行描述。在图2中，环形抑噪插件30被示出为在内侧转子体24的整个径向尺寸上延伸，而一个较小的插件可能仅在转子体的一部分上延伸。

图2是砂模与型芯组合40的剖视图，其用于同时铸造一对相似(或相同)的制动转子10。砂模与型芯组合40被示出为水平铸模，但是为了适合熔铸金属的流动，可能采用垂直铸模。在该说明性的实施例中，抑噪插件30由冲压钢(具有耐热粒子的薄层)制成，制动转子10的平衡被形成为一种抗磨损铸铁。在其它实施例中，插件30可能由例如但不仅限于铝、不锈钢、铸铁、其他任何一种合金，或金属基合成物制成。在其它实施例中，覆盖在抑噪插件30上的覆料可以由，例如但不仅限于含硅的粒子、薄片或纤维、氧化铝、带粘土的石墨、硅碳、硅氮化物、堇青石(镁铁铝硅酸盐)、多硅红柱石(铝硅)、氧化锆(锆氧化物)、页硅酸盐或其他抗高温粒子制成。在不同的实施例中，插件30上的覆料厚度范围在1μm到大约500μm之间。

砂模与型芯装置40包括上模42与下模44。当铸造两个完全相同的制动转子10以在上模42和下模44中的每一个中形成一个制动转子时，上模42与下模44的型腔限定表面基本上是相同的。

被支撑在上模42与下模44内及其之间的，是两个相同且相对的肋芯(图2中的上肋芯48与下肋芯50)的组合。夹在肋芯48、50之间的是一个单独的环形分割芯52。型芯48、50、52中的每一个可以是一个硬砂芯，其上覆盖有耐热或为达到更好的表面加工而使用的非耐热类型的覆料。型芯48、50、52中的每一个可以采用本领域公知的适当方法由树脂粘砂单独铸造而成。在一个实施例中，一个环形抑噪插件30位于肋芯48、50中的每一个与环形分割芯52之间。如下所述，肋芯48、50被设计为可以接纳插件30与多个径向突起32。

肋芯48、50、52中的每一个都是圆形的，当它们如图2中所示被组装时，它们的圆周边缘充分地对齐。这个三芯组合(肋芯48，50与分割芯52)与插件30可以通过夹子54或其它适当的可靠紧固件组装并固定在一起，以便容易地组装在下模44上，并能被上模42所包围，如图2中所示。在铸造时，熔融金属可以通过一个通道系统被引入，该通道系统位于上模42和下模44、上模42和下模44的分离面上的适当入口开孔(为简化说明，未显示)、肋芯48、50和/或分割芯52的外部边缘的引入开孔(未显示)中。

当型芯如图2所示被放置在砂模与型芯装置40中时，需要参照图3中肋芯48的上表面视图，图4和图6中肋芯48的下表面视图。图5显示了环形分割芯52的斜视图。

按照规定，肋芯48，50的形状是相同的，因为它们用于铸造相同的制动转子10。因此，对肋芯的描述将参照图2、3、4和图6中所说明的肋芯48。肋芯48，50和分割芯52由树脂粘砂适当地浇铸而成，从而易于制动转子10的铸造。

图3说明了肋芯48位于图2中所示的砂模与型芯组件40中时的肋芯48的上侧60。当观察如在图3中所看到的肋芯48的上侧60的斜视图时，用于限定制动转子10内侧表面的肋芯48的结构特征将从一个不同于图2中剖视图的透视角度来说明。

肋芯48是圆形的，并且它的上侧60具有一个毂形部分62，其用于在铸造制动转子10时，限定径向毂表面18和轴向毂表面20的内侧表面。毂形部分62具有一个中心部分70，其用于限定制动转子10的轴向开孔。肋芯48的表面63限定了外侧环形转子体22的内侧表面，肋芯48的表面63还具有用于形成制动转子10中的径向叶片26的孔64。肋芯48的外围边缘66紧靠在上模构件42或下模构件44的内表面上。肋芯48的内部圆形边缘68与各自的铸模构件配合，以限定外侧环形转子体22的圆形外部边缘表面。

图4表示肋芯48的底部71。肋芯48的底部面71包括一个圆形的中心平面表面72，其用于紧靠在一个类似肋芯(例如图2中的肋芯50)的类似表面上。肋芯48的底部包括：一个用于接合分割芯52边缘的圆锥形表面74，一个用于接合环形抑噪插件30的内部圆形边缘的表面76，一个用于限定内侧环形转子体24的内表面的表面78，以及用于叶片26的孔64。肋芯48的底部71具有一个圆形表面80，其用于接纳一个环形抑噪插件(图1和图2中的30)。在图4的实施例中，表面80具有12个径向延伸部分82，其用于接纳径向延伸的定位突起(图1和图2中的32)。肋芯的表面84被构造为紧靠在一个类似肋芯(例如图2中的肋芯52)的类似表面上。

使熔融金属(未显示)进入的入口可以形成径向延伸部分82之间的表面84中。当砂模与型芯装置40如图2中所示水平放置时，这样的入口可以在例如每隔一个径向延伸部分之间形成。当砂模与型芯装置40处于垂直位置时，此入口可以在砂模与型芯装置的下部区域中形成。

图6示出图4的放大部分，其显示了位于肋芯表面80上的环形抑噪插件30，该环形抑噪插件30的突起32位于稍微放大的型芯表面82上。适当数量的突起32用于在铸造制动转子10时将抑噪插件30支撑在肋芯48(和分割芯52)上。突起32可以延伸超出内侧环形体24的预期的外围表面，并且突起32可以借助于作为完成操作的、铸造制动转子的加工而被去除。

分割芯52的表面90的斜视图如图5中所示。在所公开的实施例中，分割芯52的两个表面是相同的。如图2所示，环形分割芯52被成形为安装在一对肋芯之间(图2中的48和50)。外圆周表面92被成形为与夹在中间的肋芯的外表面66对齐，并与上模42与下模44的内表面相对安装。分割芯52的表面94紧靠在邻近的肋芯42的互补表面84中。径向缺口96在表面94上形成，用于在砂模与型芯组合40中接纳径向插入的突起32。分割芯表面98被成形为限定内侧环形体24的内表面。表面100支撑环形抑噪插入体30的内边缘，表面102被成形为与相对的肋芯(图2中的型芯48)的互补表面接合。

这样，一对同样的肋芯48、50和一个互补的分割芯52被成形以保持两个环形抑噪插件，类似图2中的插件30。型芯48，50，52与插件30被成形并且按照参照图2-图6的以上描述方便的组装。组件被放置在互补的砂模体中，用于铸造一对具有冷却通风和在适当位置铸造的抑噪插件的制动转子。

在上面的实施例中，型芯组件被设计为保持有一对抑噪插件，该抑噪插件被铸造入两个相同的制动转子中的内侧环形转子体中。但是这个型芯组件也可以适于将插件合并入外侧环形转子体内，或者通风制动转子在砂模铸型的内侧和外侧转子体中成形。

在另一个实施例中(未显示)，多于两个的具有插件的肋芯能够被组装，并且具有分割芯以便生产多于两个的抑噪转子。例如，上模42与下模44可以被构造和布置以支撑两组相对的肋芯48，50。每一组相对的肋芯48，50之间都夹着一个分割芯52。在这种情况下，能够同时生产4个抑噪转子。在其它的实施例中，上模42与下模44能够支撑任意适当数量的相对的肋芯组，这些肋芯组按相似的方式重复排列。

本发明的实施通过实例进行了示出，该实例作为说明而被提出，并非对本发明的限制。

Claims (12)

1.一种铸造一对制动转子的方法，每个制动转子包括具有转动轴的中央圆形毂，和整体径向延伸的环形转子体，该毂相对于环形转子体轴向延伸，使得该制动转子具有毂侧和转子体侧，并且每个制动转子的环形转子体包括环形抑噪插件；该方法包括：

制备具有铸造型腔的互补砂模体，该铸造型腔用于限定这对制动转子的毂侧的表面，用于铸造这对制动转子的铸造型腔处于面对面的关系；

制备具有两个相对侧的环形分割砂芯，该环形分割砂芯的每侧均包括铸造表面，用于支撑插在每个铸造表面上的环形抑噪插件，并用于成形每个制动转子的转子体侧的表面；

制备两个肋砂芯，其前表面用于限定每个制动转子的转子体侧的表面，其后表面用于接合和包围环形分割砂芯及用于其相互之间的面对面接触；

组装至少两个环形抑噪插件，该环形分割砂芯与肋砂芯按如下方式排列：环形分割砂芯的每侧都有肋砂芯，并且在每个肋砂芯和包围其中的环形分割砂芯之间都有抑噪插件；

将型芯与插件的组件放置在互补的砂模体之间，以形成了模型和型芯组合；其后

在该模型和型芯组合中铸造熔融金属，以形成一对带抑噪插件的制动转子。

2.如权利要求1所述的铸造一对通风制动转子的方法，其特征在于，还包括采用夹子将具有抑噪插件的环形分割砂芯与肋砂芯固定。

3.如权利要求1所述的铸造一对通风制动转子的方法，其特征在于，还包括在组装至少两个环形抑噪插件、环形分割砂芯和肋砂芯之前，在抑噪插件上覆盖微粒、薄片或纤维中的至少一种。

4.如权利要求1所述的铸造一对制动转子的方法，其特征在于，两个肋砂芯的前表面进一步限定为用于为转子体通风的叶片。

5.如权利要求1所述的铸造一对制动转子的方法，其特征在于，环形转子体包括第一转子体部分和第二转子体部分，第一和第二转子体部分中的每一个具有外面和内面，其中两个肋砂芯的前表面限定每个制动转子中第一转子体部分的内面，后表面限定每个制动转子中第二转子体部分的内面。

6.一种用于铸造一对制动转子的砂模构件组件，每个制动转子包括具有转动轴的中心圆形毂，和整体径向延伸的环形转子体，该毂相对于环形转子体轴向延伸，使得该制动转子具有毂侧和转子体侧，并且每个制动转子的环形转子体包括环形抑噪插件，该组件包括：

具有铸造型腔的互补砂模体，用于限定这对制动转子的毂侧的表面，用于铸造这对制动转子的铸造型腔处于面对面的关系；

具有两个相对侧的环形分割砂芯，该环形分割砂芯的每侧均包括铸造表面，用于支撑每个铸造表面上的环形抑噪插件，并用于成形每个制动转子的转子体侧的表面；以及

两个肋砂芯，其前表面用于限定每个制动转子的转子体侧的表面，其后表面用于接合和包围环形分割砂芯及用于其相互之间的面对面接触，这两个肋砂芯包括用于为制动转子通风的叶片的孔，这两个肋砂芯还包括支撑抑噪插件的表面。

7.如权利要求6所述的砂模构件组件，其特征在于，环形转子体包括第一转子体部分和第二转子体部分，第一和第二转子体部分中的每一个具有外面和内面，其中两个肋砂芯的前表面限定每个制动转子中第一转子体部分的内面，并且其中后表面限定每个制动转子中第二转子体部分的内面。

8.如权利要求6所述的砂模构件组件，其特征在于，环形分割砂芯被包围在两个肋砂芯之间，并且这三个型芯被夹在一起并放置在互补的砂模体之间。

9.如权利要求6所述的砂模构件组件，其特征在于，环形抑噪插件被包围在环形分割芯的每侧和其包围的肋砂芯之间。

10.如权利要求6所述的砂模构件组件，其特征在于，环形抑噪插件覆盖有微粒、薄片或纤维中的至少一种。

11.如权利要求6所述的砂模构件组件，其特征在于，环形抑噪插件包括径向延伸的定位突起。

12.如权利要求11所述的砂模构件组件，其特征在于，两个肋砂芯还包括用于支撑抑噪插件的包括径向延伸部分的表面，该表面用于接纳径向延伸的定位突起。

Images