具有嵌体的减振部件.pdf

本发明涉及具有嵌体的减振部件。一个示例性实施方式包括汽车制动部件，例如制动鼓或制动盘，并包括联接至该汽车制动构件的嵌体。所述嵌体构成在制动事件期间作用的制动表面的至少一部分。当所述部件振动时，所述嵌体减弱该汽车振动部件中的振动。

1.  一种产品，该产品包括：
用于鼓式制动组件的鼓，该鼓具有辐部和从该辐部延伸的箍部；和
至少一个嵌体，所述嵌体位于所述箍部处并构成与制动部件接触的制动表面的至少一部分，当所述鼓振动时，所述嵌体减弱所述鼓中的振动。

2.  如权利要求1所述的产品，其中所述鼓包括第一材料，所述嵌体包括与所述第一材料不同的第二材料。

3.  如权利要求1所述的产品，其中所述嵌体为与所述箍部共同周向延伸的单个嵌体，其位于所述箍部的表面上，并构成与所述制动部件接触的整个所述制动表面。

4.  如权利要求1所述的产品，其中所述嵌体包括绕所述箍部周向间隔的多个独立嵌体，并且各嵌体插在所述箍部中并与所述箍部的表面平齐，从而所述嵌体和所述表面构成与所述制动部件接触的所述制动表面。

5.  如权利要求1所述的产品，其中当所述鼓振动时，在该鼓与所述嵌体之间形成的界面处的相对运动会减弱该鼓中的振动。

6.  如权利要求1所述的产品，其中所述鼓具有第一附连特征，所述嵌体具有互补的第二附连特征，该第二附连特征与所述第一附连特征相互配合以将所述嵌体联接至所述鼓。

7.  如权利要求6所述的产品，其中所述第一附连特征为凹槽，所述第二附连特征为尺寸设定成配合进入所述凹槽的凸起。

8.  如权利要求6所述的产品，其中所述第一和第二附连特征为在所述鼓和所述嵌体的界面处形成的至少一个摩擦焊点。

9.  如权利要求1所述的产品，其中所述嵌体通过现场浇铸方法与所述鼓一起形成。

10.  如权利要求1所述的产品，其中所述嵌体通过压配方法置于所述鼓中。

11.  一种产品，该产品包括：
鼓式制动组件所用的鼓，该鼓包括第一材料并具有箍部；以及
至少一个嵌体，所述嵌体位于所述箍部处并包括与所述第一材料不同的第二材料，所述嵌体构成与制动部件接触的暴露制动表面的至少大部分，其中当所述鼓振动时，该鼓与所述嵌体之间的相对运动减弱该鼓中的振动。

12.  如权利要求11所述的产品，其中所述嵌体为与所述箍部共同周向延伸的单个嵌体，其位于所述箍部的表面上，并构成与所述制动部件接触的整个所述制动表面。

13.  如权利要求11所述的产品，其中所述嵌体包括绕所述箍部周向间隔的多个独立嵌体，并且各嵌体插在所述箍部中并与所述箍部的表面平齐，从而所述嵌体和所述表面构成与所述制动部件接触的所述制动表面。

14.  如权利要求11所述的产品，其中所述鼓具有第一附连特征，并且所述嵌体具有互补的第二附连特征，该第二附连特征与所述第一附连特征相互配合以将所述嵌体联接至所述鼓。

15.  如权利要求10所述的产品，其中所述嵌体通过现场浇铸方法与所述鼓一起形成。

16.  如权利要求10所述的产品，其中所述嵌体通过压配方法置于所述鼓中。

17.  一种制造产品的方法，该方法包括：
将嵌体置于型腔中；
将所述嵌体定位在所述型腔中，使得当结束时，所述嵌体构成在制动事件期间接触制动部件的暴露制动表面；以及
利用熔融材料填充所述型腔，所述熔融材料在固化时形成鼓式制动组件所用的鼓，该鼓具有辐部和从该辐部延伸的箍部，所述嵌体位于所述箍部处。

18.  如权利要求17所述的方法，还包括：
在所述嵌体上设置第一附连特征；以及
通过与所述第一附连特征固化在一起的所述熔融材料形成所述鼓的第二附连特征，使得所述嵌体与所述鼓联接在一起。

19.  一种产品，该产品包括：
汽车制动部件；以及
嵌体，该嵌体联接至所述汽车制动部件并构成在制动事件期间作用的制动表面的至少一部分，当所述汽车制动部件振动时，所述嵌体减弱该汽车振动部件中的振动。

具有嵌体的减振部件
技术领域
本发明的技术领域总体涉及鼓式制动组件之类的部件，以及用于鼓式制动组件的鼓的构造和结构。
背景技术
汽车通常在其后轮上具有鼓式制动组件之类的制动部件以帮助减速或停止汽车。鼓式制动组件包括安装在车轮上并与车轮一起旋转的鼓，在制动事件期间该鼓与制动衬块之类的制动部件产生摩擦以减速或停止汽车。鼓通常由钢或铸铁制成，并会随时间而磨损，或者会振动。
发明内容
一个示例性实施方式包括可包括鼓以及一个或多个嵌体的产品。所述鼓用在鼓式制动组件中，并可具有辐部和从其延伸的箍部。所述一个或多个嵌体可位于所述箍部处，并且在制动事件期间，可构成与制动衬块之类的制动部件接触的制动表面的至少一部分。当所述鼓在使用期间振动时，所述一个或多个嵌体可帮助减弱该鼓中的振动。
另一示例性实施方式包括可包括鼓以及一个或多个嵌体的产品。所述鼓用在鼓式制动组件中，并且可由第一材料制成并可具有箍部。所述一个或多个嵌体可位于所述箍部处，并可由与所述第一材料不同的第二材料制成。使用时，所述一个或多个嵌体可构成与制动衬块之类的制动部件接触的制动表面的至少大部分。而且，当所述鼓振动时，例如在制动事件期间，所述鼓与所述一个或多个嵌体的相对运动可帮助减弱该鼓中的振动。
另一示例性实施方式包括一种制造产品的方法。该方法可包括将嵌体置于型腔中。该方法还可包括将所述嵌体定位在所述型腔的一侧，使得当产品完成时，所述嵌体可构成在使用期间与制动衬块之类的制动部件接触的暴露制动表面。该方法还可包括利用熔融材料填充所述型腔，所述熔融材料在固化时形成鼓式制动组件所用的鼓。所述鼓可具有辐部和从该辐部延伸的箍部，所述嵌体可位于该箍部处。
另一示例性实施方式包括可包括汽车制动部件和嵌体的产品。所述嵌体可联接至所述汽车制动部件。所述嵌体可构成在制动事件期间作用的制动表面的至少一部分。当所述汽车制动部件振动时，所述嵌体可帮助减弱该汽车制动部件中的振动。
从此后提供的详细说明将会清楚本发明的其它示例性实施方式。应当理解，尽管公开了本发明的示例性实施方式，但是详细说明和具体实施例仅用于说明之目的，而不意图限制本发明的范围。
附图说明
从详细说明和附图将会更充分地理解本发明的示例性实施方式，在附图中：
图1是具有嵌体的鼓的一个实施方式的立体图；
图2是图1的鼓的剖视图；
图3是具有多个嵌体的制动鼓的另一实施方式的立体图；
图4a是从嵌体的一个实施方式的一侧得到的局部剖视图；
图4b是从嵌体的另一实施方式的顶部得到的局部剖视图。
具体实施方式
实施方式的以下说明在本质上仅为示例性的(说明性的)，决不意图限制本发明及其应用或使用。
附图示出了作为汽车用鼓式制动组件的一部分的鼓10的若干示例性实施方式。鼓10可包括一个或多个嵌体12，所述嵌体尤其帮助减弱或消散鼓中的振动，使鼓具有更好的耐磨性，减少鼓的重量并加快鼓的制造过程。如所示，鼓10具有大致筒状形状，这相对于该形状自然限定出多个方向。就此而言，本文所用的术语“轴向”描述与虚拟中心轴线A(图2)大致对应的方向，并且本文所用的术语“周向”描述与绕中心轴线A的虚拟圆周大致对应的方向。
尽管以制动鼓组件为背景进行描述，但是嵌体12可用于其它应用，包括但不限于诸如制动盘、电动机、变速箱壳、齿轮箱、排气歧管、气缸盖、支架之类的汽车部件以及在使用期间受到振动的其它部件。在制动盘的实施例中，嵌体12可联接至其颊部(cheekportion)，以构成该颊板部的暴露制动表面。术语“汽车制动部件”包括诸如鼓10以及制动盘之类的汽车制动系统的部件。
鼓10可安装至轴，并可在制动事件期间当被制动衬块13压靠时与如制动衬块13(以虚线示出)之类的制动部件产生摩擦。鼓10可由铸铁、钢、陶瓷、聚合物复合材料、铝或本领域技术人员公知的任何其它合适材料制成。参照图1和图2，鼓10可包括辐部14以及从该辐部延伸的箍部16。辐部14可具有轴向孔18以及多个螺栓孔20，二者均帮助将鼓10安装到轴上。箍部16具有敞开端21以及迷宫部22，该迷宫部构造成与鼓式制动组件的另一部件的互补结构相匹配。箍部16的内表面24绕箍部周向延伸并沿其轴向从辐部14延伸至敞开端21。
嵌体12可联接至箍部16的内表面24，以帮助减弱鼓10中的振动，因此帮助抑制鼓振动时发出的声音和噪音(例如，振鸣)。例如，在箍部16与嵌体12之间形成的界面边界处的相对滑动、移动或者其它接触在它们之间产生摩擦，该摩擦吸收振动之类的能量，即所谓的库仑阻尼。所述界面边界可沿着相互接触的箍部16(或者说部件主体)的内表面24与嵌体12的对置表面(例如，可机械区分的表面)形成，但是界面边界处的相对运动产生摩擦并消散能量以减少振动。用在这里时，术语“嵌体”并不一定要求该部件插入鼓10中，而是该部件可仅联接至鼓。
在所选实施方式中，嵌体12可由多种材料制成，包括但不限于AISI 1010钢和AISI 1008钢之类的低碳钢、铝钢复合材料、不锈钢、钛、各种锰合金、金属基复合材料或镁；所述材料可是熔点比辐部14和箍部16的材料更高的金属。以上列出的一些示例性材料可是更加轻质的，且可比辐部14和箍部16的材料更耐磨。在这些情况下，嵌体12的使用降低了箍10的整体重量，因为嵌体取代了否则为鼓的材料。而且，鼓可具有更长的有效寿命。
在图1和图2的示例性实施方式中，嵌体12可为置于内表面24上的单件式结构。嵌体12可与内表面24的圆周共同延伸，并可与内表面的轴向长度共同延伸；在未示出的实施方式中，嵌体12可不必与内表面的轴向长度共同延伸。嵌体12可具有位于敞开端21附近的第一端26，并可具有位于辐部14附近的第二端28。嵌体12还可具有暴露于制动衬块13并与其面对的外表面30，并具有与箍部16的内表面24面对的内表面32。在该实施方式中，外表面30构成制动表面34。制动表面34为在制动事件期间与制动衬块13接触的表面。制动表面34与制动衬块13之间产生摩擦，这会减速或停止汽车。在该实施方式中，外表面30构成整个制动表面34的绝大部分，并且实际上就是制动表面34，这样使得仅在制动衬块13与嵌体12之间有接触，而不在制动衬块与箍部16之间有接触。在某些情况下，因为嵌体与制动衬块13直接接触，嵌体12作为制动表面34可增强减振特性，并因此界面边界处的滑动、移动和/或其它接触比嵌体不为制动表面时更强烈。该更强烈的接触可吸收更多的振动。
在一个示例性组装过程中，嵌体12被压配到预制箍部16中，以将二者联接在一起。嵌体12可通过分开的不同制造方法制成，并且辐部14和箍部16可由分开的不同铸造方法制成。嵌体12的外径尺寸可设定成略小于箍部16的内径，使得当二者同轴放在一起时可将嵌体压配到箍部中。箍部16的内径可为铸造尺寸或者可是机加工尺寸。参照图4b，嵌体12可具有第一附连特征，例如在其内表面32上的多个肋、一个或多个轴向珠缘、或者一个或多个轴向花键36，并且箍部16可具有互补的第二附连特征，例如在其内表面24上的凹槽38，以帮助将嵌体联接至箍部。在该实施例中，第一附连特征为凸起，其与第二附连特征相互配合，从而形成机械结合或联接。
在另一示例性组装过程中，嵌体12通过现场浇铸方法联接至箍部16。可将预制嵌体12放置在型腔中，接着可手动或自动定位在该型腔中，使得在完成时嵌体为暴露的制动表面34。接着，可用辐部14和箍部16所用材料的熔融材料填充型腔。将熔融材料注射到型腔仅仅是填充型腔的一种方式。参照图4a，在该方法中，嵌体12的第一附连特征可以是单个周向凸起(例如突片40)、多个间隔开的独立突片等。突片40可从第一端26、第二端28、其间的任何位置或其任何组合延伸。箍部的第二附连特征可以是单个互补的周向凹槽42、多个互补且间隔开的独立凹槽等。事实上，第一附连特征可以是所述凹槽或多个凹槽，而第二附连特征可以是所述凸起或多个凸起。在这些实施例中的任何实施例中，可在现场浇铸过程中形成其中一个附连特征。当第一附连特征为凸起时，熔融材料在该凸起上固化而形成互补凹槽。所形成的第一附连特征和第二附连特征因而相互配合而形成机械结合或联接，从而将嵌体12和箍部16固定在一起。
在再一组装过程中，嵌体12通过摩擦焊接方法联接至箍部16。这可在压配方法之外执行。一旦放置在内表面24上，就可在箍部16的内表面与嵌体12的内表面32之间的界面处形成摩擦焊点(friction weld)。可仅在界面的一部分处形成摩擦焊点，例如在第一端26附近，从而通过减少例如相对滑动而避免对其间的减振属性造成不利影响。所述摩擦焊点还可以是相互间隔开的多个单独的摩擦焊点。
如所述，利用嵌体12作为鼓10的一部分可帮助加速整体制造过程。例如，在不具有嵌体12的鼓中，必须在汽车中使用之前对内表面24进行机加工。由于嵌体12位于内表面24上，因而无需将内表面机加工至这样的程度，或者根本不需要机加工。
在一些实施方式中，嵌体12的内表面32可通过粘接或任何其它合适方法结合至箍部16的内表面24。并且在一些实施方式中，凸起可类似地结合至凹槽。
在一些实施方式中，可对内表面32或内表面24进行涂覆而形成利于嵌体12和箍部16之间的能量吸收的层，并因而帮助减振。合适涂层可包括多个颗粒，这些颗粒可通过无机结合剂、有机结合剂或其它合适的结合材料相互结合并/或结合至特定表面。合适的结合剂可包括环氧树脂、磷酸结合剂、铝酸钙、硅酸钠、木屑或粘土。在一个实施方式中，所述涂层可作为铝硅酸盐基的有机结合的耐火泥的液体分散混合物而沉积在特定表面上。在其它实施方式中，涂层可包括混合有木质素磺酸盐结合剂、方英石(SiO₂)、石英或木质素磺酸钙的氧化铝或氧化硅颗粒中的至少一种。木质素磺酸钙可用作结合剂。在一个实施方式中，所述涂层可包括涂层浇铸包或器皿中所用的任何类型的涂层，例如IronKote或Ladlekote型涂层。在一个实施方式中，可在特定表面的一部分上沉积液体涂层，该液体涂层可包括高温Ladlekote 310B。在另一实施方式中，所述涂层可包括粘土、Al₂O₃、SiO₂、石墨和粘土混合物、碳化硅、氮化硅、堇青石(锰-铁-铝硅酸盐)、莫来石(硅酸铝)、锆石(氧化锆)或页硅酸盐中的至少一种。在一个实施方式中，所述涂层可包括陶瓷纤维或矿物纤维之类的纤维。
可吸收能量从而帮助减振的界面边界可形成有所述涂层，并可包括但不限于：贴着所形成的层的箍部16的内表面24、贴着该层的嵌体12的内表面32、贴着颗粒或纤维的内表面24、贴着颗粒或纤维的内表面32以及颗粒或纤维的相互抵靠运动。
涂层的确切厚度可变化并可尤其由嵌体12和箍部16所用的材料以及期望的减振程度决定。厚度的实施例可以是以下范围：约1μm～400μm、10μm～400μm、30μm～300μm、30μm～40μm、40μm～100μm、100μm～120μm、120μm～200μm、200μm～300μm、200μm～550μm，或者这些范围的变型。
可以作为特定涂层的一部分的合适颗粒或纤维的一些实施例可包括但不限于氧化硅、氧化铝、带有粘土的石墨、碳化硅、氮化硅、堇青石(锰-铁-铝硅酸盐)、莫来石(硅酸铝)、锆石(氧化锆)、页硅酸盐或其它耐高温颗粒。在一个实施例中，所述颗粒可具有由在约1μm～350μm或10μm～250μm的范围中的最长尺寸限定的长度。
在具有带有颗粒、纤维或二者的涂层的实施方式中，所述颗粒可具有不规则形状(例如，不光滑)以增强减振。尤其是由于所述颗粒或纤维的固有结合特性，所述颗粒、纤维或二者可相互结合，结合至箍部16的内表面24，结合至嵌体12的内表面32或结合至二者。例如，所述颗粒或纤维的结合特性可使得所述颗粒或纤维可在压缩作用下相互结合，或者结合至内表面24，结合至内表面32，或结合至二者。在一个实施例中，可对所述颗粒、纤维或二者进行处理，以在所述颗粒或纤维自身上设置涂层，或者提供与其附连的功能团以使这些颗粒结合在一起，或使这些颗粒贴附至内表面24和内表面32中的至少一个表面。在另一实施例中，所述颗粒、纤维或二者可嵌入内表面24或内表面32中的至少一个表面中以增强减振。
在另一实施方式中，可通过完全或部分牺牲涂层将所述颗粒、纤维或二者暂时保持在一起，保持至内表面32、内表面24或保持至二者。所述牺牲涂层可由熔融金属消耗或者在金属被浇铸在嵌体12周围或浇铸在嵌体12上时被烧去。所述颗粒、纤维或二者可留下并夹在箍部16和嵌体12之间，从而提供由颗粒、纤维或二者构成的层。
在另一实施方式中，内表面24和内表面32中的一个或多个可包括相对粗糙的表面，该表面包括多个峰部和谷部，以增强该部分的摩擦阻尼。在该实施例中，内表面24、内表面32或二者可通过喷砂、喷玻璃丸、水射流喷射、化学蚀刻、机加工或者可产生相对粗糙的表面的任何其它合适方法进行磨蚀。
在嵌体12被现场浇铸的实施方式中，所述颗粒、纤维或二者可经受熔融材料的温度，并且嵌体12、颗粒、纤维或全部可由在铸造过程中可抗流动和显著腐蚀的材料制成。例如，嵌体12、颗粒、纤维或全部可由以下耐火材料构成，该耐火材料可在超过1100°F、超过2400°F、或者超过2700°F的温度下抗流动和腐蚀。在铸造过程的实施例中，当灌注熔融材料时，嵌体12、颗粒、纤维或全部应当不会被熔融材料弄湿，使得在否则会形成界面边界之处熔融材料不会结合。
在利用使嵌体12、颗粒、纤维或全部经受与熔融材料相关的相对高温的方法而制成鼓10的实施方式中，嵌体12、颗粒、纤维或全部可由多种材料制成，这些材料包括但不限于非耐火聚合材料、陶瓷、复合材料、木材或适于摩擦阻尼的其它材料。
在另一实施方式中，可提供可湿表面，所述表面不包括带有颗粒或纤维的层，或者可在嵌体12的一部分上设置石墨之类的可湿材料，从而使铸造金属与可湿表面结合，以将嵌体贴附至箍部16，同时仍允许非结合表面上的摩擦阻尼。
图3中示出了鼓110的另一示例性实施方式。该实施方式在某些方面与图1和图2中所示的实施方式类似。一个区别在于多个独立的或不同的嵌体112。嵌体112可相互间隔开一定距离，并可绕箍部116周向隔开。嵌体112可嵌入箍部116，使得箍部的内表面124与各嵌体的外表面130平齐。这样，由于在制动事件期间制动衬块可与内表面124和外表面130接触，因而制动表面134可包括内表面124和外表面130。在其它实施方式中，嵌体112不必如所示以等距离间隔开，并且可具有比所示多或少的嵌体。仍然在该实施方式中，嵌体112的外表面130可构成暴露的制动表面134的大部分，但这不是必需的。
本发明实施方式的以上描述在本质上仅是示例性的，因而其变型不应视为背离本发明的精神和范围。