專利名稱：集成的制動(dòng)器、懸架和車輪系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制動(dòng)系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及汽車用的制 動(dòng)系統(tǒng)。
技術(shù)背景近百年來已開發(fā)了許多不同類型的車輛制動(dòng)系統(tǒng)，其范圍從純機(jī) 械裝置到包含液壓和/或電磁原理以制動(dòng)或幫助制動(dòng)車輛的更復(fù)雜的 系統(tǒng)。在所有的情形下，運(yùn)動(dòng)的車輛的動(dòng)能必須由制動(dòng)系統(tǒng)吸收，其中 動(dòng)能典型地通過被轉(zhuǎn)換成熱而被吸收。現(xiàn)代車輛具有較大質(zhì)量并在較 高的速度下行進(jìn)，因此產(chǎn)生大量的動(dòng)能，這些動(dòng)能必須借助駕駛員最 小的努力在制動(dòng)系統(tǒng)中通過轉(zhuǎn)化為熱而迅速地耗散。典型地，這在現(xiàn)代汽車中通過摩擦接觸制動(dòng)盤(轉(zhuǎn)子)或鼓的液壓助力的制動(dòng)襯塊(圓 盤(pucks ))而實(shí)現(xiàn)。另外，可通過多制動(dòng)襯塊(圓盤)獨(dú)立控制的防抱死制動(dòng)幫助制 動(dòng)。雖然這些系統(tǒng)增加了車輛的安全性及操縱質(zhì)量，但是這些系統(tǒng)也 增加了車輛的重量、復(fù)雜性及成本。通過增加制動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量，車輛動(dòng)能迅速地增加，其中增加的質(zhì)量也不利地減小了車輛操縱能力及燃 料效率。傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)是發(fā)熱對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的效能及可靠性有不 利的影響，運(yùn)動(dòng)的車輛的動(dòng)能通過所述發(fā)熱耗散。隨著通過多次應(yīng)用 使制動(dòng)系統(tǒng)繼續(xù)產(chǎn)生熱，制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)汽車的能力降低。通過多次制 動(dòng)應(yīng)用引起的制動(dòng)距離的增加一般稱為"制動(dòng)衰減"。發(fā)明內(nèi)容在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種制動(dòng)系統(tǒng)，其中制動(dòng)表面沿至少一 個(gè)車輪的輪輞部分的內(nèi)表面定位。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的制動(dòng)系 統(tǒng)集成了車輪、制動(dòng)器和懸架的功能中的至少一個(gè)，具有下面優(yōu)點(diǎn)中的至少一個(gè)鋁的低重量、高的熱容量和制動(dòng)車輛時(shí)高的散熱傳導(dǎo)性。 在一個(gè)實(shí)施例中，制動(dòng)系統(tǒng)包括懸架部件，所述懸架部件容納至少一個(gè)致動(dòng)活塞，以可逆地伸出 制動(dòng)襯塊；和車輪，所述車輪與所迷懸架部件轉(zhuǎn)動(dòng)接合，所述車輪具有輪輞部 分，至少一個(gè)致動(dòng)活塞的制動(dòng)襯塊當(dāng)處在伸出位置時(shí)接觸輪輞部分的 內(nèi)表面。車輪是指安裝輪胎的結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，懸架部件可以是車 輪所連接的結(jié)構(gòu)，也可以稱作轉(zhuǎn)向節(jié)，該轉(zhuǎn)向節(jié)可由鋁合金鑄造或鍛 造而成，或可由非鐵金屬制成，或可由鐵基金屬(如鋼)制成。術(shù)語 轉(zhuǎn)動(dòng)接合的含義是車輪連接至懸架部件，并繞一固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。在一 個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)接合由車輪軸承提供。術(shù)語"可逆地伸出制動(dòng)襯塊" 的含義是制動(dòng)襯塊可被伸出，以將力施加至車輪的輪輞部分而使牟輛 減速，并且在不希望車輛減速的情況下，制動(dòng)襯塊還可與車輪的輪輞 部分脫開以去除該力。致動(dòng)活塞將制動(dòng)襯塊伸出到與車輪的輪輞部分 接觸而施加制動(dòng)力，并在不需要制動(dòng)力時(shí)縮回制動(dòng)襯塊不與車輪的輪 輞部分接觸。術(shù)語"懸架部件容納至少一個(gè)致動(dòng)活塞"意思指致動(dòng)活 塞與懸架部件形成整體。在一個(gè)實(shí)施例中，通過鑄造、鍛造或在懸架 部件中成形一套筒來容納活塞組件而提供致動(dòng)活塞與懸架部件的集 成。在另一個(gè)實(shí)施例中，通過將一致動(dòng)活塞組件機(jī)械連接到懸架部件 來提供致動(dòng)活塞與懸架部件的集成。術(shù)語車輪的"輪輞部分"意思指車輪的安裝輪胎的部分，并可包 括用來密封車輪的和基本限定輪輞部分寬度的內(nèi)側(cè)胎圏座和外側(cè)胎圏 座。輪輞部分的密封表面設(shè)置用于與輪胎的密封接合，并包括內(nèi)側(cè)胎 圏座、外側(cè)胎圈座及在內(nèi)側(cè)胎圏座與外側(cè)胎圏座之間的輪輞部分的寬度。輪輞部分的"內(nèi)表面"限定為車輪輪輞部分的寬度部分的面，該 面與輪輞部分的密封表面的面相對(duì)，該密封表面和內(nèi)側(cè)及外側(cè)胎圏座 一起與輪胎密封接合。車輪的中心部分(下面稱輪盤)提供車輪與車 輪軸承的連接。當(dāng)裝在車輛上時(shí)，輪盤的外表面是可見的。在一個(gè)實(shí) 施例中，在制動(dòng)襯塊伸出出時(shí)制動(dòng)襯塊接觸的、輪輞的內(nèi)表面位于輪 盤的外表面的后面。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種制動(dòng)系統(tǒng)，包括 沿車輪輪緣部分內(nèi)表面的至少一部分設(shè)置的制動(dòng)表面；和 容納至少一個(gè)可伸出的制動(dòng)襯塊的懸架部件，其中所述制動(dòng)村塊 在伸出位置時(shí)與摩擦表面接觸。術(shù)語"制動(dòng)表面，，指輪輞部分內(nèi)表面的一部分，該部分當(dāng)通過制 動(dòng)襯塊的制動(dòng)材料接觸時(shí)的摩擦系數(shù)比通過制動(dòng)材料與鋁合金的鑄 造、鍛造或機(jī)加工表面接觸而產(chǎn)生的摩擦系數(shù)高。摩擦系數(shù)指制動(dòng)襯 塊和制動(dòng)表面中的一個(gè)被拉成接觸另 一個(gè)時(shí)，物理接觸的制動(dòng)村塊和 制動(dòng)表面之間產(chǎn)生的摩擦量的測(cè)量。摩擦系數(shù)可使用(但不局限于) 下列方法中的一個(gè)測(cè)量，所述方法包括壓靠在轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)的外徑(OD)上 的平塊(FOR)、壓靠在另一平塊上的平塊(FOF)、沿傾斜的滑道向 下滑的平塊(IS)、壓靠在轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)的外徑(OD)上的銷(POR)和壓 在平表面上的往復(fù)加載的球頭銷(RSOF)。在一個(gè)實(shí)施例中，摩擦系 數(shù)可按以下文獻(xiàn)測(cè)量，即，名稱為"用于測(cè)量和報(bào)告摩擦系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn) 指南，，的ASTM G115、名稱為"用于線性往復(fù)球在平面上(ball-on-flat) 滑動(dòng)磨損的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法"的ASTM G133或名稱為"用銷在盤上 (pin-on-disk)的裝置的磨損試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法"的ASTM G99。術(shù)語"制動(dòng)表面"指當(dāng)與制動(dòng)襯塊接觸時(shí)，這一結(jié)合提供一摩擦 系數(shù)，該摩擦系數(shù)按照美國(guó)聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車安全標(biāo)準(zhǔn)(FMVSS) 105測(cè)量 在約0.20或更大的量級(jí)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)與制動(dòng)襯塊材料 接觸時(shí)制動(dòng)表面提供了按照FMVSS 105測(cè)量的摩擦系數(shù)為約0.25至 約0,35的量級(jí)。在另一實(shí)施例中，當(dāng)與制動(dòng)襯塊材料接觸時(shí)制動(dòng)表面 提供了按照FMVSS 105測(cè)量的摩擦系數(shù)在約0.4或更大的量級(jí)。在另一個(gè)實(shí)施例中，制動(dòng)襯塊和制動(dòng)表面結(jié)合提供的摩擦系數(shù)提供或超過 由鑄鐵和制動(dòng)材料的結(jié)合提供的摩擦系數(shù)的水平。在一個(gè)實(shí)施例中，由熱噴涂的制動(dòng)表面提供的摩擦系數(shù)隨制動(dòng)壓力增加而增加。例如，當(dāng)按照FMVSS105測(cè)量時(shí)，由例如50/50%體 積百分比的鋁業(yè)協(xié)會(huì)(Aluminum Association ) 1100和AISI 308不銹 鋼的混合物的鋁/不銹鋼混合物組成的熱噴涂制動(dòng)表面提供的摩擦系 數(shù)從大約0.25開始變化，并隨制動(dòng)襯塊加到制動(dòng)表面的壓力在約10 巴到約100巴范圍內(nèi)增加而增加到約0.35。在一個(gè)實(shí)施例中，制動(dòng)表面可設(shè)在鋁組成的車輪輪輞的內(nèi)表面的 至少一部分上。在一個(gè)實(shí)施例中，制動(dòng)表面可由耐磨涂層提供，耐磨 涂層至少有下面性能之一良好的抗磨性、良好的高溫穩(wěn)定性和導(dǎo)熱 性、與鋁的良好的附著性、良好的機(jī)加工性和溶解電位(solution potentials)以及接近于涂層要涂到的鋁基體的熱膨脹系數(shù)。在一個(gè)實(shí) 施例中，制動(dòng)表面可由鋁和不銹鋼混合物組成的耐磨涂層提供。在一 個(gè)實(shí)施例中，耐磨涂層可由鋁業(yè)協(xié)會(huì)1100鍛造合金和AISI 308不銹 鋼的混合物組成。在一個(gè)實(shí)施例中，制動(dòng)表面可由陶資或碳化物或有 機(jī)金屬?gòu)?fù)合物組成。在一個(gè)實(shí)施例中，摩擦表面可是沿車輪輪輞部分內(nèi)表面設(shè)置的摩 擦環(huán)的形式。摩擦環(huán)可機(jī)械或粘附地(adhesively)連接到車輪的輪輞 部分。在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種制動(dòng)車輛的方法，該方法包 括以下步驟提供車輪，該車輪包括沿車輪輪輞部分內(nèi)表面的至少一部分設(shè)置 的制動(dòng)表面；提供至少一個(gè)制動(dòng)襯塊，所述至少一個(gè)制動(dòng)襯塊可伸出地安裝到 車輛的懸架部件；和使所述至少一個(gè)制動(dòng)村塊與摩擦表面接觸。


下面通過結(jié)合附圖的說明可方便地理解本發(fā)明較完全的評(píng)價(jià)和許多附帶的優(yōu)點(diǎn)，附圖中圖la和lb示出制動(dòng)和懸架系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的透視圖，其中車 輪的內(nèi)表面起到制動(dòng)表面的作用；圖2示出具有一輪輞部分和一中心部分的車輪的一個(gè)實(shí)施例的剖 面圖；圖3 a示出制動(dòng)和懸架系統(tǒng)的 一 個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖，其中車輪的內(nèi) 表面起到制動(dòng)表面的作用并通過與懸架部件連接的兩個(gè)活塞致動(dòng)制動(dòng) 襯塊；圖3 b示出制動(dòng)和懸架系統(tǒng)的另 一 個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖，其中車輪的 內(nèi)表起到制動(dòng)表面的作用并通過與懸架部件連接的兩個(gè)活塞致動(dòng)制動(dòng) 襯塊；圖3c示出制動(dòng)和懸架系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖，其中車輪的內(nèi) 表面起到閘表面的作用并通過與懸架部件連接的三個(gè)活塞致動(dòng)制動(dòng)襯 塊；圖4示出熱噴涂裝置的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖；圖5示出制動(dòng)和懸架系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的透視圖，其中制動(dòng)表面 環(huán)沿著車輪的輪輞部分的內(nèi)表面設(shè)置。通過下面結(jié)合附圖的說明可明白除了上面已說明的優(yōu)點(diǎn)及改進(jìn)外 的本發(fā)明的其它目的及優(yōu)點(diǎn)。附圖構(gòu)成說明書的一部分并包括本發(fā)明 舉例的實(shí)施例和示出本發(fā)明的許多實(shí)施例和特點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
這里公開本發(fā)明的詳細(xì)的實(shí)施例；但是應(yīng)明白公開的實(shí)施例僅僅 對(duì)本發(fā)明的說明，本發(fā)明還可以包括許多形式。另外，與本發(fā)明的許 多實(shí)施例結(jié)合給出的各實(shí)例只是用來說明，而不是限制性的。此外， 附圖不是按比例的， 一些特點(diǎn)可夸大以示出具體部件的細(xì)節(jié)。因此， 這里公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不能理解為是限制性的，而僅僅是作 為教導(dǎo)本專業(yè)技術(shù)人員變化地應(yīng)用本發(fā)明的代表性的基礎(chǔ)。在附圖中， 相同和/或相應(yīng)的部件用相同的附圖標(biāo)記表示。參見圖la和lb，提供一種制動(dòng)和懸架系統(tǒng)，其包括車輪IO，車輪10帶有一具有安裝輪胎15的裝置的密封表面和用來在車輛減速時(shí) 與制動(dòng)襯塊接合的一內(nèi)表面20，在一個(gè)實(shí)施例中，包括形成在輪輞內(nèi) 表面的一制動(dòng)表面，而在另一個(gè)實(shí)施例中包括沉積到輪輞內(nèi)表面的一 制動(dòng)表面，以及在另一個(gè)實(shí)施例中包括與輪輞表面機(jī)械連接的一制動(dòng) 表面。在一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)制動(dòng)襯塊25和致動(dòng)活塞30安裝到 車輛的懸架部件35的至少一部分，其中制動(dòng)襯塊25可定位成可伸出 地接合或脫開與沿著輪的內(nèi)表面設(shè)置的制動(dòng)表面21的摩擦接觸。參見圖la、lb和2，車輪10包括一中心部分20和一輪輞部分45， 在一個(gè)實(shí)施例中車輪由鋁合金構(gòu)成，在另一個(gè)實(shí)施例中由可足夠散熱 的像鋁那樣的材料構(gòu)成。用來與輪胎15密封接合的、輪輞部分45的 密封表面16包括內(nèi)側(cè)胎圏座17、外側(cè)胎圏座18和在內(nèi)側(cè)胎圏座17 和外側(cè)胎圏座18之間的輪輞部分45的寬度19。輪輞部分45的內(nèi)表 面20是輪輞部分的寬度部分的面，該面和輪輞45的密封表面16的面 相對(duì)，密封表面16與內(nèi)外胎圏座17、 18—起提供密封接合。車輪的 輪盤部分40 (也稱為車輪的中心部分)提供車輪與車輪軸承的連接。 當(dāng)裝在車上時(shí)，輪盤40的外表面41是可見的。在一個(gè)實(shí)施例中，由 在伸出位置的制動(dòng)村塊接觸的輪輞的內(nèi)面20是在輪盤外表面的后面。在一個(gè)實(shí)施例中，車輪10的輪盤部分40可包括至少一個(gè)冷卻開 口 40a,如一個(gè)冷卻孔，其中冷卻開口可集成為程式化的設(shè)計(jì)。在一 個(gè)實(shí)施例中，鋁的車輪結(jié)構(gòu)和冷卻開口工作以散發(fā)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱以 減小制動(dòng)衰減。在一個(gè)實(shí)施例中，鋁車輪10吸收由于制動(dòng)襯塊接合而 產(chǎn)生到輪輞部分45的內(nèi)表面20(在一個(gè)實(shí)施例中產(chǎn)生到制動(dòng)表面21 ) 的熱瞬變(thermal transients),并且冷卻裝置成形為引導(dǎo)氣流穿過制 動(dòng)表面21和制動(dòng)襯塊25。在一個(gè)實(shí)施例中，車輪IO可以是鋁業(yè)協(xié)會(huì)3XX系列鑄造合金(如 鋁業(yè)協(xié)會(huì)356)的鑄件。鋁業(yè)協(xié)會(huì)356典型地包括約6.5% (重量)到 約7.5% (重量)的Si、小于約0.6% (重量)的Fe、小于約0,25% (重 量)的Cu、小于約0.35% (重量)的Mn、約0.20 (重量)到約0.45% (重量)的Mg、小于0.35% (重量)的Zn和小于0.25% (重量)的Ti,并可包括附帶的雜質(zhì)。術(shù)語"附帶的雜質(zhì)"指熔體的任何污染物， 包括從鑄造裝置瀝浸出的元素。允許的雜質(zhì)范圍為各雜質(zhì)成分小于 0.05% (重量)，及總雜質(zhì)含量小于0.15% (重量)。在另一個(gè)實(shí)施例 中，車輪可以是鋁業(yè)協(xié)會(huì)6XXX鍛造合金(如鋁業(yè)協(xié)會(huì)6061 )的鍛件。 鋁業(yè)協(xié)會(huì)6061典型地包括約0.4% (重量)到約0,8% (重量)的Si、 小于0.7% (重量)的Fe、約0.15% (重量)到約0.40% (重量)的 Cu、小于0.15% (重量)的Mn、約0.8% (重量)到約1.2% (重量) 的Mg、約0.04% (重量)到約0.35% (重量)、小于0.25% (重量) 的Zn、和小于0.15% (重量)的Ti，其中各附帶的雜質(zhì)限制到小于 0.05% (重量)，并且總雜質(zhì)含量限制到小于0.15% (重量)。參見圖3a-3c,在一個(gè)實(shí)施例中，制動(dòng)表面21可設(shè)在車輪10的輪 輞部分45的內(nèi)表面20的至少一部分上。在一個(gè)實(shí)施例中，制動(dòng)表面 21由熱噴涂到車輪10的輪輞部分45的內(nèi)表面20上的耐磨涂層提供。 在一個(gè)實(shí)施例中，耐磨涂層可有高的熱穩(wěn)定性以抵抗熔化及隨后的制 動(dòng)衰減。在一個(gè)實(shí)施例中，耐磨涂層具有將摩擦熱從耐磨涂層傳到鋁 車輪的導(dǎo)熱性。在一個(gè)實(shí)施例中，耐磨涂層提供有與鋁的附著性及熱 膨脹系數(shù)盡可能接近鋁的膨脹系數(shù)中至少 一個(gè)特點(diǎn)以防止制動(dòng)時(shí)由于 熱沖擊使粘結(jié)失效。在一個(gè)實(shí)施例中，耐磨涂層的溶解電位與鋁基體 的溶解電位接近以防止兩者之間的電蝕。在一個(gè)實(shí)施例中，耐磨涂層厚度為約0.010到約0.200英寸。在一 個(gè)實(shí)施例中，耐磨涂層的厚度為約0.25英寸的量級(jí)。在一個(gè)實(shí)施例中， 耐磨涂層的厚度為約0.030到約0.090英寸。在一個(gè)實(shí)施例中，耐磨涂 層的厚度為約0.45英寸的量級(jí)。在一個(gè)實(shí)施例中，耐磨涂層的厚度選 擇成允許在提供一平衡車輪10時(shí)對(duì)耐磨涂層機(jī)加工。還應(yīng)注意耐磨也 已經(jīng)考慮其它厚度范圍，其中在一些實(shí)施例中，根據(jù)車輪預(yù)期的使用 壽命來選擇耐磨涂層的厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，耐磨涂層的成分可以是鋁/不銹鋼混合物。在一 個(gè)實(shí)施例中，耐磨涂層的鋁/不銹鋼混合物中的鋁成分是高純鋁合金， 如鋁業(yè)協(xié)會(huì)IIOO。術(shù)語"高純鋁合金"意思指最小鋁含量為約99%或更高。鋁業(yè)協(xié)會(huì)1100可以是包括約0.05%(重量)到約0.20% (重量) 的Cu、小于0.05% (重量)的Mn和小于0.10% (重量)的Zn的鋁 合金，其中附帶的雜質(zhì)單個(gè)不超過約0.05%(重量)，總量不超過0.15% (重量)。在另一個(gè)實(shí)施例中，鋁/不銹鋼混合物中鋁成分包括過共晶 Al-Si合金，如碳化鋁硅。在一個(gè)實(shí)施例中，鋁/不銹鋼混合物的不銹鋼(鉻-鎳鋼)成分是 300系列不銹鋼，如AISI 308不銹鋼。在一個(gè)實(shí)施例中，308不銹鋼 典型地包括約19.0% (重量)到約21.0% (重量)的Cr約10.0% (重 量)到約12.0% (重量)的Ni、小于約2.0% (重量)的Mn、小于約 1.(P/o(重量)的Si、小于約0.08% (重量)的C、小于約0.045% (重 量)的P和小于約0.03% (重量)的S。在一個(gè)實(shí)施例中，鋁/不銹鋼混合物中的鋁和不銹鋼組分應(yīng)用各組 分為50/50 (體積比)的混合物。應(yīng)注意其它比率也是預(yù)期的，也在本 發(fā)明的范圍內(nèi)，其中鋁和不銹鋼組分的體積百分比可改變以對(duì)應(yīng)于給 定車輛的制動(dòng)性能及使用壽命。在一個(gè)實(shí)施例中，增加鋁/不銹鋼混合物中不銹鋼的含量，使耐磨涂層的使用壽命增加。在一個(gè)實(shí)施例中， 增加鋁/不銹鋼混合物中鋁的含量使耐磨涂層與車輪的附著性增加。在一個(gè)實(shí)施例中，用熱弧噴涂將耐磨涂層形成在車輪10的輪輞部 分45的內(nèi)表面20上。在另外的實(shí)施例中，耐磨涂層的沉積方法包括 (但不限制于)爆炸熱噴涂、高速氧燃料(HVOF)熱噴涂、高速燃 燒熱噴涂、低速燃燒熱噴涂、等離子熱噴涂、等離子傳送電弧噴涂、 雙絲電弧熱噴涂、冷氣體噴涂技術(shù)、動(dòng)能(kinetic)噴涂、動(dòng)能金屬 噴鍍、陽(yáng)極電鍍和靜電噴涂。在一個(gè)實(shí)施例中，在沉積耐磨涂層前，車輪10被加熱成基本使由 于車輪10和耐磨涂層間的膨脹系數(shù)差產(chǎn)生的熱致應(yīng)力導(dǎo)致的裂紋生 成減小到最低值。在另一個(gè)實(shí)施例中，在用熱噴涂沉積耐磨涂層前， 加熱車輪10產(chǎn)生的耐磨涂層在冷卻車輪10時(shí)處在壓縮狀態(tài)，其中耐 磨涂層可提供制動(dòng)表面21，且有比車輪10低的熱膨脹系數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，在沉積耐磨涂層前，車輪IO,皮加熱到約200°F至約1000°F。在另一個(gè)實(shí)施例中，在沉積耐磨涂層前，車輪10被加 熱到約400°F至約800°F。在又一個(gè)實(shí)施例中，在沉積耐磨涂層前， 車輪被加熱到約500°F至約700°F的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，在加熱車輪10后，用熱電弧噴涂將耐磨涂層噴 到車輪的至少一部分，如車輪IO的輪輞部分45的內(nèi)表面20上以產(chǎn)生 制動(dòng)表面21。參見圖4，在一個(gè)實(shí)施例中，熱電弧噴涂可包括將有同 樣或不同成分的兩根分開的金屬絲150和152連續(xù)供入通過通路160 供入氣體束158的霧化噴嘴156中。供入的至少兩根金屬絲夾持在不 同的電勢(shì)下，因而在絲之間產(chǎn)生電弧。在一個(gè)實(shí)施例中，金屬絲150 和152是在應(yīng)用過程中連續(xù)熔化的自耗電極。在一個(gè)實(shí)施例中由壓縮 空氣提供的氣體束158隨后霧化這些熔化的材料，并加速在噴射流170 中的熔化液滴用來沉積在車輪10上以產(chǎn)生耐磨涂層，其中在一個(gè)實(shí)施 例中提供了制動(dòng)表面21。應(yīng)該理解，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，金屬絲150和152包括鋁 (如高純鋁，包括但不限于鋁業(yè)協(xié)會(huì)IIOO合金)和不銹鋼(包括但不 限于308不銹鋼)的50/50 (體積比)的混合物。金屬絲的類型和成分 的相對(duì)比例可在本發(fā)明的精神范圍內(nèi)改變。在另一實(shí)施例中，供入金 屬絲的粗細(xì)和/或供入速率改變以將不同的相對(duì)成分壓接在鋁或其它 的基體上。在一個(gè)實(shí)施例中，由第一金屬絞合線(例如鋁合金IIOO) 和纏結(jié)的第二金屬絞合線(如308不銹鋼)構(gòu)成的單一的編織金屬絲 可用來將涂層沉積到車輪的內(nèi)表面。在另一實(shí)施例中，可用具有包覆 著第二金屬(例如308不銹鋼)涂層的第一金屬內(nèi)芯(例如鋁合金1100 ) 的單一金屬絲。在一個(gè)實(shí)施例中，可在沉積耐磨涂層前準(zhǔn)備車輪的內(nèi)表面，以減 小熱沖擊機(jī)理產(chǎn)生的分層的發(fā)生率。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，通過在 熱噴涂上涂層前，在車輪的表面提供一系列表面粗糙部或槽可基本減 小耐磨涂層的分層。在一個(gè)實(shí)施例中，在加上耐磨涂層前，在車輪IO 的輪輞部分45的內(nèi)表面機(jī)加工出槽或粗糙不平。在另外的實(shí)施例中， 表面槽或粗糙不平可在車輪10的輪輞部分45的內(nèi)表面20上鑄出、電弧紋理化(arc textured )或甚至化學(xué)腐蝕出。在一個(gè)實(shí)施例中，車輪 的輪輞部分的內(nèi)表面20至少一部分可以是錐形，而直徑從車輪的外表 面沿車輪IO的內(nèi)側(cè)方向增加，其中制動(dòng)襯塊25可接觸內(nèi)表面20的錐 形部分。在另 一實(shí)施例中，制動(dòng)表面22可包括任何硬的耐磨材料，如陶瓷、 碳化物或有機(jī)金屬?gòu)?fù)合物。在一個(gè)實(shí)施例中，制動(dòng)表面22可是金屬陶 瓷材料。適于提供制動(dòng)表面22的金屬陶瓷包括陶瓷和金屬材料構(gòu)成的 復(fù)合物。陶瓷材料可包括氧化物、硼化物、碳化物、氧化鋁或它們的 組合。金屬物質(zhì)可用作氧化物、硼化物、碳化物或氧化鋁的粘結(jié)劑。 在一個(gè)實(shí)施例中所用的金屬元素的鎳、鉻、鉬和鈷。金屬陶瓷也可以 是金屬基的復(fù)合物，但典型地小于20% (體積)的金屬。優(yōu)選的金屬鎢。制動(dòng)表面22可用沉積技術(shù)涂到輪輞45的內(nèi)表面，所述沉積技術(shù) 包括但不局限于等離子噴涂、火焰噴涂、電鍍或類似的沉積方法和它 們的組合。在一些實(shí)施例中，制動(dòng)表面22可形成或嵌入在車輪10的 輪輞部分中。不管成形或嵌入的技術(shù)如何，包括制動(dòng)表面22的最終形 式的車輪10都必須是平衡的。為了達(dá)到轉(zhuǎn)動(dòng)平衡，制動(dòng)表面22必須 通過機(jī)加工、磨削或拋光處理。參見圖5,在另一實(shí)施例中，制動(dòng)表面可由沿車輪IO的輪輞部分 45的內(nèi)表面20設(shè)置的制動(dòng)環(huán)22提供。在一個(gè)實(shí)施例中，制動(dòng)環(huán)22 是有提供與車輪輪輞部分的內(nèi)表面接合的外表面的外徑的圓環(huán)。在一 個(gè)實(shí)施例中，制動(dòng)表面22可由鋁合金，如鋁業(yè)協(xié)會(huì)356構(gòu)成的，其中 制動(dòng)環(huán)22的內(nèi)表面提供可由熱噴涂設(shè)置的耐磨涂層的表面。參見圖5，在另一實(shí)施例中，制動(dòng)環(huán)22可由任何耐磨材料，如陶 資、碳化物或有機(jī)金屬?gòu)?fù)合物構(gòu)成。制動(dòng)表面22可焊接、機(jī)械連接或 粘接到車輪的輪輞部分45。在一個(gè)實(shí)施例中，制動(dòng)環(huán)22可由緊固器 23機(jī)械連接，緊固器可脫開以便更換制動(dòng)環(huán)22。在一個(gè)實(shí)施例中，制 動(dòng)環(huán)22可粘接連接到輪輞的內(nèi)表面。在另一實(shí)施例中，機(jī)械緊固器或聯(lián)鎖表面提供制動(dòng)環(huán)22和車輪的輪輞部分的內(nèi)表面之間的接合并且 還可結(jié)合粘接接合。注意，任何連接裝置可用來將制動(dòng)環(huán)21連接到車 輪10的表面，只要車輪是轉(zhuǎn)動(dòng)平衡的。參見圖3a-3c，制動(dòng)系統(tǒng)還包括至少一個(gè)制動(dòng)襯塊25和設(shè)置成提 供制動(dòng)襯塊25伸出到與輪輞部分45的內(nèi)表面20摩擦接觸的致動(dòng)活塞 30a、 30b、 30c。在一個(gè)實(shí)施例中，車輪10的輪輞部分45的內(nèi)表面 20還包括一制動(dòng)表面21，在一個(gè)實(shí)施例中，該表面由耐磨涂層提供。 在一個(gè)實(shí)施例中，車輪10的輪輞部分45還包括一制動(dòng)環(huán)22。致動(dòng)活 塞30可集成在懸架部件35中。在一個(gè)實(shí)施例中，致動(dòng)活塞30可集成 在轉(zhuǎn)向節(jié)中。致動(dòng)活塞30可包括可氣動(dòng)、電伺服、電磁或液壓伸出的 壓力缸，優(yōu)選地是液壓伸出的壓力缸。雖然下面的說明涉及3a-3c說 明的實(shí)施例，其中車輪結(jié)合設(shè)在車輪IO的輪輞部分45的內(nèi)表面上的 制動(dòng)表面21，但是與致動(dòng)活塞和制動(dòng)襯塊的數(shù)目和定向有關(guān)的說明可 等同地用到本說明書所說明的全部范圍的實(shí)施例。在一個(gè)實(shí)施例中，致動(dòng)活塞30和制動(dòng)襯塊25的數(shù)目以及制動(dòng)襯 塊25與車輪10的輪輞部分45接觸的點(diǎn)的設(shè)置可根據(jù)車輪變形的程度 和車輪軸承受的力改變。車輪變形可以是車輪直徑的尺寸改變，這可 由制動(dòng)襯塊25和致動(dòng)活塞30施加到車輪10的輪輞部分45的力引起。 車輪軸承受的力是在連接車輪10到懸架部件35的軸承測(cè)量的由加上 制動(dòng)襯塊25而加到輪輞部分45的力引起的力。參見圖3a,在一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)活塞30a、 30b定向在相對(duì)的 方向上，其中各致動(dòng)活塞30a、 30b容納在諸如轉(zhuǎn)向節(jié)的懸架部件35 中。在一個(gè)實(shí)施例中，具有設(shè)在懸架部件35中的殼體的第一活塞30a 沿第 一方向Dl將相應(yīng)的制動(dòng)襯塊25a伸出到與制動(dòng)表面21摩擦接觸， 也具有設(shè)在懸架部件35中的殼體的第二活塞30b沿第二方向D2伸出 制動(dòng)村塊25b，其中第一方向Dl與第二方向D2相對(duì)。在一個(gè)實(shí)施例 中，第一致動(dòng)活塞30a位于在車輪10的下半部Hl的至少一部分上與 制動(dòng)表面21接觸，而第二致動(dòng)活塞30b位于在車輪10的上半部H2 的至少一部分上與制動(dòng)表面21接觸。在一個(gè)實(shí)施例中，定向致動(dòng)活塞30a、 30b以沿相對(duì)方向Dl、 D2 伸出制動(dòng)襯塊25a、 25b導(dǎo)致最小的載荷傳到車輪軸承，其中車輪軸承 將車輪10連接到懸架部件35。車輪軸承測(cè)得的最小載荷部分地由各 制動(dòng)襯塊25a、 25b沿相對(duì)方向Dl、 D2施加的基本相等的力引起，其 中車輪軸承直接設(shè)在相對(duì)的制動(dòng)襯塊25a、 25b之間。在該結(jié)構(gòu)中，第 一制動(dòng)襯塊25a加到車輪軸承上的力基本等于相對(duì)的第二制動(dòng)襯塊 25a所加的力。參見圖3b，在另一實(shí)施例中，兩個(gè)活塞30c、 30b容納在懸架部 件35(如一轉(zhuǎn)向節(jié))中，其中，各活塞30c、 30d定向成將各制動(dòng)襯 塊25c、25d伸出到與車輪10的下半部分的一部分的輪輞部分45接觸。 在一個(gè)實(shí)施例中，將兩活塞30c、 30d定向成將各制動(dòng)村塊25c、 25d 伸出到與車輪IO的下半部分的輪輞部分45接觸，比圖3a所示的實(shí)施 例減小了車輪的變形。在一個(gè)實(shí)施例中，各致動(dòng)活塞30c、 30d沿與通 過車輪的中心與路面垂直的平面pi夾約50。角al、 a2的方向D4、 D3 伸出活塞25c、 25d。在一個(gè)實(shí)施例中，更低的車輪變形程度由致動(dòng)活 塞30c、 30d和制動(dòng)襯塊25c、 25d加到車輪10的輪輞部分45的力基本等于相對(duì)力造成的由輪胎接觸地面引起的。參見圖3c，在一個(gè)實(shí)施例中，致動(dòng)活塞30c、 30d、 30d容納在懸 架部件35中，并且是向成伸出三個(gè)制動(dòng)襯塊25c、 25d、 25e到與車輪 10的輪輞部分45上的摩擦表面接觸。在一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)活塞30c、 30d定向成可將各制動(dòng)襯塊25c、 25d伸出到與車輪10的下半部分Hl 的一部分的輪輞部分45接觸，而第三活塞30c定向成將第三制動(dòng)襯塊 25e伸出到與車輪10的上半部分H2的一部分的輪輞部分45接觸。在一個(gè)實(shí)施例中，通過將第一和第二制動(dòng)致動(dòng)活塞30c、 30d定向 成可將制動(dòng)村塊25c、25d和主要制動(dòng)力伸出到與車輪10下半部分H1 的輪輞部分45接觸而使車輪變形最小，其中由制動(dòng)襯塊25c、 25d施 加的力引起的輪輞部分45的變形基本等于由輪胎與地面接觸產(chǎn)生的 相對(duì)的力引起的變形。在一個(gè)實(shí)施例中，第三活塞30e定向成將第三 制動(dòng)襯塊25e伸出到與車輪10的上半部分H2的輪輞部分45的一部16分接觸，其中與圖3b所示的實(shí)施例比，加到車輪10的上半部分H2 的輪輞的一部分上的力補(bǔ)償加到車輪10的下半部分H1的力減小了加 到車輪軸承上的力。參見圖3c，在一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)致動(dòng)活塞30c、 30d沿與通過 車輪10的中心與路面垂直的平面Pl大約50。角al、 a2的方向D4、 D3伸出活塞25c、 25d，而第三致動(dòng)活塞30e定向成沿與通過車輪10 的中心與路面垂直的平面Pl伸出制動(dòng)襯塊25e并沿方向與輪胎接觸地 面的部分相應(yīng)的輪輞部分45相對(duì)的方向D5與輪輞45的一部分接觸。在一個(gè)實(shí)施例中，懸架部件35可用永久性的模鑄技術(shù)、砂型鑄造 技術(shù)或真空無冒口鑄造技術(shù)(VRC) /壓力無冒口鑄造技術(shù)(PRC)鑄 出。真空無冒口鑄造(VRC) /壓力無冒口鑄造(PRC)方法適合于成 批生產(chǎn)汽車用的鋁的懸架部件。VRC/PRC是低壓鑄造方法，其中在 一些實(shí)施例中，壓力可在6.0Psi的數(shù)量級(jí)。在VRC/PRC中，模子放 在氣密的爐上，并且鑄造腔通過供給管與熔體相連。通過用惰性氣體 (如Ar)將壓力加到爐中，熔體抽進(jìn)鑄腔中。在VRC/PRC裝置的爐 中保持恒定的熔體水平，避免在許多傳統(tǒng)的低壓系統(tǒng)中有時(shí)發(fā)生的反 浪多個(gè)充填管(充填桿)提供用于在模腔中金屬的分布。多個(gè)充填點(diǎn) 及在模子和熔體之間接近的連接允許更低的金屬溫度、減小氫和氧化 物污染并對(duì)鑄造中易收縮區(qū)域提供了最大的充填。多個(gè)充填管允許模 子中有多個(gè)但獨(dú)立的腔。順序的熱控制從最后面到充填管凝固鑄件， 充填管起到補(bǔ)縮的冒口作用。已預(yù)懸架部件是一個(gè)空心鑄件。雖然， 優(yōu)選地，懸架部件10是鑄出的，但也預(yù)期懸架部件可成形，如鍛出。參見圖la和lb，在一個(gè)實(shí)施例中，除了提供制動(dòng)襯塊25和致動(dòng) 活塞30的集成點(diǎn)，轉(zhuǎn)向節(jié)還包括與車輪10轉(zhuǎn)動(dòng)接合的裝置。在一個(gè) 實(shí)施例中，致動(dòng)活塞可以是連接到轉(zhuǎn)向節(jié)35的子組件的形式，其中連 接可以是機(jī)械連接。在一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向節(jié)35包括鋁，并還可包括 與至少一個(gè)制動(dòng)襯塊的致動(dòng)裝置連通的液壓和/或電通路。在一個(gè)實(shí)施 例中，轉(zhuǎn)向節(jié)可是鑄造鐵金屬。在一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向節(jié)可包括裝在轉(zhuǎn)向節(jié)中的傳感器50,其中傳感器50設(shè)置用來測(cè)定車輪10的轉(zhuǎn)速。優(yōu)選地，傳感器是一個(gè)防抱 死制動(dòng)系統(tǒng)的部件，其中防抱死制動(dòng)系統(tǒng)還包括沿轉(zhuǎn)向節(jié)液壓通路設(shè) 置的至少一個(gè)閥。轉(zhuǎn)向節(jié)還可包括用于其它懸架裝置的連接點(diǎn)，包括但不局限于控 制臂、橫向穩(wěn)定桿、橫向穩(wěn)定桿端部連接裝置、螺旋彈簧、橫置彈簧、 減振器、導(dǎo)桿(struts )、螺旋彈簧與減振器組件(coil-over shocks )、 車輪軸承、外傾桿(camber rods )、拖臂、球形接頭、前束桿(toe rods) 和橫拉桿。制動(dòng)村塊25還可由在運(yùn)輸用途使用的任何制動(dòng)材料(也稱制動(dòng)內(nèi) 襯)組成，包括但不限于半金屬制動(dòng)材料、陶瓷制動(dòng)材料或有機(jī)制動(dòng) 材料。制動(dòng)襯塊還包括一后板26,后板26可由鋼板組成，制動(dòng)材料 模制或鉚接在鋼板上以制出 一盤制動(dòng)襯塊。雖然上面已說明了本發(fā)明的一些實(shí)施例。但應(yīng)明白這些實(shí)施例僅 僅是舉例說明而不是限制性的，本專業(yè)技術(shù)人員可明白有許多改型。
權(quán)利要求
1.一種制動(dòng)系統(tǒng)，包括懸架部件，所述懸架部件容納至少一個(gè)致動(dòng)活塞以可逆地伸出一制動(dòng)襯塊；和車輪，所述車輪與所述懸架部件轉(zhuǎn)動(dòng)接合，所述車輪具有輪輞部分，至少一個(gè)致動(dòng)活塞的制動(dòng)襯塊當(dāng)處在伸出位置時(shí)接觸所述輪輞部分的內(nèi)表面。
2. 按照權(quán)利要求1所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè) 致動(dòng)活塞還包括兩個(gè)致動(dòng)活塞，所述兩個(gè)致動(dòng)活塞中的第一個(gè)沿第一 方向?qū)⒌谝恢苿?dòng)襯塊伸出到與車輪下半部的輪輞部分的內(nèi)表面接觸， 而所述兩個(gè)致動(dòng)活塞中的第二個(gè)沿第二方向?qū)⒌诙苿?dòng)襯塊伸出到與 車輪上半部的輪輞部分的內(nèi)表面接觸。
3. 按照權(quán)利要求2所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一方向 與所述第二方向相對(duì)。
4. 按照權(quán)利要求1所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè) 致動(dòng)活塞還包括兩個(gè)致動(dòng)活塞，其中所述兩個(gè)致動(dòng)活塞中的每一個(gè)將接觸。
5. 按照權(quán)利要求l所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè) 致動(dòng)活塞還包括三個(gè)致動(dòng)活塞，其中所述三個(gè)致動(dòng)活塞的第一和第二 致動(dòng)活塞將其相應(yīng)的第一和第二制動(dòng)襯塊伸出到與所述車輪的下半部 分的輪輞部分的內(nèi)表面接觸，而第三致動(dòng)活塞將第三制動(dòng)襯塊伸出到 與所述車輪的上半部分的輪輞部分的內(nèi)表面接觸。
6. —種制動(dòng)系統(tǒng)，包括 沿車輪的內(nèi)表面設(shè)置的制動(dòng)表面；和容納至少一個(gè)可伸出的制動(dòng)襯塊的懸架部件，其中所述制動(dòng)襯塊 在伸出位置時(shí)與摩擦表面接觸。
7. 按照權(quán)利要求6所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述車輪的內(nèi)表面是一輪輞部分。
8. 按照權(quán)利要求6所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述制動(dòng)表面 包括一耐磨涂層，所述耐磨涂層包括鋁和不銹鋼。
9. 按照權(quán)利要求7所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述沿車輪的 輪輞部分的內(nèi)表面設(shè)置的制動(dòng)表面包括陶瓷、碳化物或有機(jī)金屬?gòu)?fù)合物。
10. 按照權(quán)利要求6所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述沿車輪 的輪輞部分的內(nèi)表面設(shè)置的制動(dòng)表面包括一制動(dòng)環(huán)。
11. 按照權(quán)利要求IO所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述制動(dòng)環(huán) 與所述車輪機(jī)械地連接或粘附地連接。
12. 按照權(quán)利要求11所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述制動(dòng)環(huán) 包括一鋁基體和一耐磨涂層。
13. 按照權(quán)利要求6所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述車輪包 括鋁。
14. 按照權(quán)利要求6所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述懸架部 件是包括鋁的轉(zhuǎn)向節(jié)。
15. 按照權(quán)利要求14所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向節(jié) 還包括與所述至少一個(gè)制動(dòng)襯塊連通的液壓通路。
16. 按照權(quán)利要求15所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向節(jié) 還包括多個(gè)連接點(diǎn)，所述連接點(diǎn)用于以下組中的至少一個(gè)，所述組由 控制臂、橫向穩(wěn)定桿、擺桿端連桿、螺旋彈簧、橫置彈簧、減振器、 導(dǎo)桿、螺旋彈簧與減振器組件、車輪軸承、外傾桿、拖臂、球形接頭、 前束桿和橫拉桿組成。
17. —種制動(dòng)車輛的方法，包括提供車輪，所述車輪包括沿車輪的內(nèi)表面的至少一部分設(shè)置的制 動(dòng)表面；提供至少一個(gè)制動(dòng)襯塊，所述至少一個(gè)制動(dòng)襯塊可伸出地安裝到 車輛的懸架部件；和使所述至少一個(gè)制動(dòng)襯塊與摩擦表面接觸。
18. 按照權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 將制動(dòng)表面涂覆到所述車輪的輪輞部分的內(nèi)表面。
19. 按照權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，將制動(dòng)表面涂覆 到所述車輪的輪輞部分的內(nèi)表面包括爆炸熱噴涂、高速氧燃料(HVOF)熱噴涂、高速燃燒熱噴涂、低速燃燒熱噴涂、等離子熱噴 涂、等離子傳送電弧噴涂、電弧熱噴涂、雙絲電弧熱噴涂、冷氣體噴 涂技術(shù)、動(dòng)能噴涂、動(dòng)能金屬噴鍍、陽(yáng)極電鍍、靜電噴涂或它們的組 合。
20. 按照權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述制動(dòng)表面還 包括機(jī)械連接的制動(dòng)環(huán)。
全文摘要
一種制動(dòng)系統(tǒng)，包括懸架部件，該懸架部件容納至少一個(gè)致動(dòng)活塞(30)以可逆地伸出制動(dòng)襯塊(25)；和車輪(10)，該車輪(10)與懸架部件轉(zhuǎn)動(dòng)接合，車輪(10)具有輪輞部分(45)，至少一個(gè)致動(dòng)活塞(30)的制動(dòng)襯塊(25)處在伸出位置時(shí)接觸輪輞部分(45)的內(nèi)表面(20)。
文檔編號(hào)F16D65/18GK101331338SQ200680047100
公開日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2006年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月14日
發(fā)明者D·C·塞克薩里亞, R·A·索科爾, R·W·考福爾德, T·J·默菲 申請(qǐng)人:美鋁公司