制动盘组件

文档序号:574476 发布日期:2021-05-21 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 制动盘组件 (Brake disc assembly ) 是由 威廉·E·帕贾克 瑞恩·布尔利耶 乔纳森·T·比勒 于 2020-10-29 设计创作,主要内容包括:本发明题为“制动盘组件”。在一些示例中,本发明公开了一种制动盘组件,该制动盘组件包括限定该制动盘组件的芯的单个连续芯部分;以及与该芯部分相邻的摩擦部分。该摩擦部分在制动操作期间限定该制动盘组件的该摩擦表面。该摩擦部分包括碳复合材料。该芯部分包括不是碳复合材料的芯材料,并且该芯部分被构造为该制动盘组件的散热器,以用于在该制动操作期间产生的热量。(The present invention is entitled &#34;brake disc assembly&#34;. In some examples, a brake disc assembly is disclosed that includes a single continuous core section defining a core of the brake disc assembly; and a friction portion adjacent to the core portion. The friction portion defines the friction surface of the brake disc assembly during braking operations. The friction portion includes a carbon composite. The core portion includes a core material that is not a carbon composite material, and is configured as a heat sink for the brake disc assembly for heat generated during the braking operation.)

制动盘组件

技术领域

本公开涉及制动系统,诸如飞机制动系统。

背景技术

飞机制动系统可用于各种目的,诸如用于在地面上操纵时使飞机减速或停止。例如,当喷射动力飞机着陆时,飞机制动系统、各种空气动力学阻力源(例如,翼片、扰流板等)和飞机推力反向器可用于使飞机在期望的跑道距离内减速。一旦飞机充分减速并从跑道朝向其地面目的地滑行,飞机制动系统就可用于使飞机减速并使其在其最终地面目的地处停止。

发明内容

在一些示例中,本公开描述了包括单个连续芯部分和一个或多个摩擦部分的制动盘组件。当在制动操作中使用时,芯部分可限定制动盘组件的芯,并且摩擦部分可限定制动盘组件的摩擦表面。摩擦部分可由碳复合材料形成,而芯部分可由除碳复合材料之外的芯材料形成。例如,芯材料可以是例如与用于组件的摩擦部分的碳复合材料相比具有相对高的体积比热容的材料。芯部分可被构造成用作制动盘组件的散热器,以用于在制动操作期间产生的热量。

在一个示例中,制动盘组件包括限定制动盘组件的芯的单个连续芯部分;以及与芯部分相邻的摩擦部分,该摩擦部分在制动操作期间限定制动盘组件的摩擦表面,其中摩擦部分包括碳-碳复合材料,其中芯部分包括不是碳-碳复合材料的芯材料,并且其中芯部分被构造为制动盘组件的散热器,以用于在制动操作期间产生的热量。

在另一个示例中,提供了用于形成制动盘组件的方法,该方法包括:将单个连续芯部分定位成与摩擦部分相邻;以及将芯部分附接到摩擦部分,其中芯部分限定制动盘组件的芯,其中摩擦部分在制动操作期间限定制动盘组件的摩擦表面,其中摩擦部分包括碳-碳复合材料,其中芯部分包括不是碳-碳复合材料的芯材料,并且其中芯部分被构造为制动盘组件的散热器,以用于在制动操作期间产生的热量。

本公开的一个或多个示例的细节在以下附图和说明书中阐述。本公开的其他特征、目的和优点将从描述和附图以及从权利要求书中显而易见。

附图说明

图1是示出示例性车轮和制动器组件的概念图,该车轮和制动器组件可包括根据本公开的技术形成的制动盘组件。

图2A和图2B是示出根据本公开的示例的示例性制动盘组件的概念示意图。

图3A-图3C是示出根据本公开的示例的另一个示例性制动盘组件的概念示意图。

图4A是根据本公开的示例的示例性制动盘组件的示意性前视图。

图4B是根据本公开的示例的示例性制动盘组件的示意性横截面侧视图。

图4C是根据本公开的示例的示例性芯部分的示意性横截面侧视图。

图4D是根据本公开的示例的示例性摩擦垫的示意性横截面侧视图。

图5是示出根据本公开的示例的组装制动盘组件的示例性技术的流程图。

图6是列出示例性材料的各种特性的表格。

图7是不同示例性材料的比热*密度相对于温度的曲线图。

图8是示出另一个示例性制动盘组件的示意图。

图9A-图9C是示例性制动盘组件的照片。

具体实施方式

在一些示例中,本公开描述了制动盘组件,该制动盘组件包括单个连续芯部分和一个或多个摩擦部分,例如摩擦垫。摩擦部分可由碳-碳复合材料形成,而芯部分可由除碳-碳复合材料之外的材料形成,诸如另一种其他类型的陶瓷材料或金属材料。碳-碳复合摩擦部分可为碳基质中的碳纤维。

在示例性飞机制动系统中,一个或多个可旋转制动盘(“转子”)可机械地连接到车辆的一个或多个车轮,并且一个或多个静止制动盘(“定子”)可机械地连接到飞机的主体。可旋转制动盘和静止制动盘可交替地花键连接到飞机车轮的扭矩管或车轮边缘以限定制动盘堆叠。为了产生期望的制动力,制动致动器可将可旋转制动盘和静止制动盘彼此接合。制动盘之间的摩擦将移动的飞机的动能转换为热能,从而使得飞机减速或停止。

在一些示例中,此类制动系统可使用完全由钢形成的制动盘。在其他示例中,碳-碳复合制动盘(例如,其中制动盘完全由碳复合材料制成)可用于代替钢制动盘,例如,以试图与钢制动盘相比减少制动盘的重量。然而,用碳-碳复合制动盘替换钢制动盘可能存在一个或多个问题,例如,在设计用于钢制动盘的制动系统中。例如,分配给盘的摩擦材料的制动器组件内部可用的体积可以是固定的,这可以减少在需要更换盘之前碳复合盘的使用寿命。另外,在分配体积内使用完全碳-碳复合材料可能存在制动衬块例如在制动操作期间用作散热器,同时还用作具有期望使用寿命的摩擦材料的能力的问题。

根据本公开的一些示例,制动盘可包括单个连续芯部分以及与芯部分相邻的摩擦部分。例如,呈一个或多个摩擦垫的形式的摩擦部分可在制动系统中操作期间限定制动盘的摩擦表面。芯部分可与摩擦部分相邻,以在制动操作期间限定制动盘组件的散热器。摩擦部分可由碳-碳复合材料形成,而芯部分可由除碳-碳复合材料之外的材料形成。

这样,碳-碳复合材料可限定制动盘的摩擦表面,而单个连续芯部分由体积热容(其等于比热乘以密度(比热*密度))高于碳-碳复合材料的材料诸如钢或本文所述的其他材料限定。例如,与完全由碳-碳复合材料形成的制动盘相比,这样的组合可允许制动盘组件在较小的体积内具有较大的热容量。因此,制动组件的总分配体积内的更多体积可被分配给耐磨材料,这增加了制动盘的磨损寿命,同时仍然在制动盘的总体积内提供期望的热容量。换句话讲,对于给定的总盘体积,摩擦材料的体积可相对较高,因为由于芯部分的较高比热*密度,芯部分可具有较小的体积,同时为制动盘提供足够的散热器。

为了便于描述,“比热*密度”将与本公开中的体积热容量互换使用。

在一些示例中,包括碳-碳复合材料摩擦部分和由非碳-碳复合材料限定的单个连续芯部分的这样的混合制动盘可提供一种或多种益处。例如,在替换现有制动系统中的钢制动盘的上下文中,与为制动系统内的制动盘分配的体积内的所有钢制动盘或所有碳-碳复合制动盘相比,磨损寿命可增加。在一些示例中,与碳-碳复合制动盘相比,混合制动盘的使用可将制动盘的每次检修着陆(LPO)增加两倍,同时与钢制动盘相比仍然减少重量。

图1是示出根据本公开的示例的示例性车轮和制动器组件10的概念图,该车轮和制动器组件可包括“混合”制动盘中的一个或多个“混合”制动盘。为了便于描述,将主要关于飞机制动器组件来描述本公开的示例。然而,本公开的制品可用于形成除飞机制动盘之外的制动器部件。例如,制动器部件可用作其他类型的制动应用和车辆中的摩擦材料。

在图1的示例中,车轮和制动器组件10包括车轮12、致动器组件14、制动器堆叠16和轴18。车轮12包括轮毂20、车轮支腿凸缘22、胎圈座24A和24B、凸耳螺栓26和凸耳螺母28。致动器组件14包括致动器壳体30、致动器壳体螺栓32和柱塞34。制动器堆叠16包括交替的转子制动盘36和定子制动盘38;转子制动盘36被构造成相对于定子制动盘38移动。转子制动盘36通过梁键40键接到车轮12上,并且特别是键接到轮毂20。定子制动盘38通过齿条44安装到轴18,并且特别是扭矩管42。车轮和制动器组件10可支撑任何种类的私人、商业或军用飞机或其他类型的运载工具。

车轮和制动器组件10包括车轮12,在图1的示例中,车轮12由轮毂20和车轮支腿凸缘22限定。车轮支腿凸缘22可通过凸耳螺栓26和凸耳螺母28机械地固定到轮毂20上。车轮12限定胎圈座24A和24B。在组装期间,可充气轮胎(未示出)可放置在轮毂20上方并通过车轮支腿凸缘22固定在相对侧上。此后,可将凸耳螺母28紧固在凸耳螺栓26上,并且可充气轮胎可用胎圈座24A和24B充气,从而为可充气轮胎提供气密密封。

车轮和制动器组件10可经由扭矩管42和轴18安装到运载工具。在图1的示例中,扭矩管42通过多个螺栓46附连到轴18。扭矩管42支撑致动器组件14和定子制动盘38。轴18可安装在起落架(未示出)的撑杆或运载工具的其他合适的部件上,以将车轮和制动器组件10连接到该运载工具。

在车辆运行期间,可能需要不时地进行制动,诸如在飞机的着陆和滑行过程期间。车轮和制动器组件10被构造成经由致动器组件14和制动器堆叠16向运载工具提供制动功能。致动器组件14包括致动器壳体30和柱塞34。致动器组件14可包括不同类型的致动器,诸如例如电气-机械致动器、液压致动器、气动致动器等中的一者或多者。在操作期间,柱塞34可延伸远离致动器壳体30,以针对压缩点48轴向压缩制动器堆叠16以进行制动。

制动器堆叠16包括交替的转子制动盘36和定子制动盘38。转子制动盘36通过梁键40键接到轮毂20,以便共同旋转。定子制动盘38通过键齿44键接到扭矩管42。在图1的示例中,制动器堆叠16包括四个转子和五个定子。然而,在其他示例中,制动器堆叠16中可包括不同数量的转子和/或定子。

在一些示例中,转子制动盘36和定子制动盘38可分别通过梁键40和齿条44安装在车轮和制动器组件10中。在一些示例中,梁键40可围绕轮毂20的内部部分周向地间隔开。例如,梁键40可成形为具有相对的端部(例如,矩形的相对侧),并且可具有机械地固定到轮毂20的内部部分的一个端部和机械地固定到轮毂20的外部部分的相对端部。梁键40可与轮毂20一体形成,或者可与轮毂20分离并机械固定到轮毂20,例如,以在转子制动盘36与轮毂20之间提供热障。为此,在不同的示例中,车轮和制动器组件10可包括隔热罩(未示出),其径向向外延伸并向外围绕制动器堆叠16,例如,以限制在制动器堆叠16与车轮12之间的热转移。

在一些示例中,键齿44可围绕扭矩管42的外部部分周向地间隔开。照此,定子制动盘38可包括沿着制动盘的内径的多个径向向内设置的凸耳槽,该凸耳槽被构造成与齿条44接合。类似地,转子制动盘36可包括沿着制动盘的外径的多个径向向内设置的凸耳槽,该凸耳槽被构造成与梁键40接合。照此转子制动盘36将随着车轮的运动而旋转,而定子制动盘38保持静止,允许相邻的定子制动盘38和转子制动盘36的摩擦表面彼此接合,从而使车轮12的旋转减速。

转子制动盘36和定子制动盘38可提供用于制动飞机的相对摩擦表面。随着移动的飞机的动能在制动器堆叠16中转换成热能,制动器堆叠16中的温度可能快速升高。照此,形成制动器堆叠16的转子制动盘36和定子制动盘38可包括能够在非常高的温度下操作并快速散热的坚固的热稳定材料。随着将扭矩施加到制动器堆叠16,制动器堆叠16中的应力可增大。照此,形成制动器堆叠16的转子制动盘36和定子制动盘38可包括能够在非常高的应力下操作的高强的耐腐蚀材料。然而,这些热特性和结构特性可能不可在单一材料中获得。例如,具有高热稳定性的材料可能不会有效地转移热量或提供高强度。

在一些示例中,转子制动盘36的至少一个转子制动盘和/或定子制动盘38的至少一个定子制动盘由单个连续芯部分和在该芯部分的一个或多个侧面上的一个或多个摩擦垫形成。一个或多个摩擦垫可限定制动盘36、38中的每个制动盘的摩擦部分。如本文所述,一个或多个摩擦垫可由碳-碳复合材料形成,而单个连续芯部分可由除碳-碳复合材料之外的材料限定,例如,其中该材料具有比限定一个或多个摩擦垫的碳-碳复合材料更高的比热*密度。

图2A是根据本公开的示例的示例性制动盘组件50的概念示意图。图2B是示出沿着图2A所示的横截面A-A的制动盘组件50的视图的概念图。制动盘组件50包括芯部分52和在芯部分52的一个或多个侧面上的多个摩擦垫。在图2A和图2B的示例中,多个摩擦垫包括第一摩擦垫54A和第二摩擦垫54B(单独地称为“摩擦垫54”且共同地称为“多个摩擦垫54”)。

制动盘组件50可用于图1的转子制动盘36和/或定子制动盘38中的任一者或多者。如本文所用,“制动盘”和“制动盘组件”可互换使用以描述转子盘或定子盘中的任一者。同样,术语“摩擦垫”和“芯部分”用于描述转子盘或定子盘中的任一者的摩擦垫和在操作期间例如限定制动盘的散热器的单个连续芯部分,并且不旨在赋予特定于一者或另一者的几何构型。

芯部分52可以为具有第一芯表面58A和第二芯表面58B(单独地称为“芯表面58”且共同地称为“多个芯表面58”)的盘或环面,该第一芯表面和第二芯表面彼此相对地取向并且被构造成接收对应的摩擦垫54A和54B并与其连接。相应地,每个摩擦垫54可为盘或环面,该盘或环面具有彼此相对地取向在与芯表面58的接口处的对应的垫表面以及对应的摩擦表面60A和60B(单独地称为“摩擦表面60”且共同地称为“多个摩擦表面60”)。摩擦垫54的每个垫表面60被构造成由芯部分52接收并且与芯部分52的相同侧上的芯表面58和芯部分52的相对侧上的支撑结构诸如另一个摩擦垫54连接。摩擦垫54的暴露的摩擦表面60在制动操作期间摩擦地接合相对的制动盘。

在另一个示例中,多个摩擦垫由一起构成盘或环面的多个径向节段构成,而不是由单个部件构成。例如,就环形圈而言,摩擦垫54可由四个节段形成,每个节段为整个360度环的大致90度。

通过将芯部分52和摩擦垫54形成为独立部件,形成芯部分52和摩擦垫54的材料可被定制为表现出不同的机械、化学和/或热特性,诸如摩擦垫54的改善的摩擦特性以及芯部分52的改善的强度、耐腐蚀性和/或热特性。例如,芯部分52可由具有期望热特性的材料形成,以在相对小的体积中用作散热器,而摩擦垫54可由具有期望摩擦特性的碳-碳复合材料形成。

在一些示例中,芯部分52和摩擦垫54可包括各种结构和表面特征部,这些结构和表面特征部被构造成减轻应力并且/或者从摩擦垫54移除热量,以允许进一步区分芯部分52和摩擦垫54之间的材料特性。所得制动盘组件50可表现出底层芯部分52内的改善的强度和与摩擦垫54相关联的改善的摩擦特性两者。

根据本公开的一些示例,摩擦垫54可由碳-碳复合材料形成,而芯部分52可由不同的材料形成,例如除碳-碳复合材料之外的金属或陶瓷材料。摩擦垫54的碳-碳复合材料可表现出期望的摩擦特性,而芯部分52可由具有更期望作为散热材料的特性的材料(例如,通过具有大于摩擦垫54的比热*密度的比热*密度)形成。另外,芯部分52可由单个连续材料片形成,例如,而不是由摩擦垫54之间的两个或更多个相同或不同材料片的组合形成。例如,由于芯部分52内更好的热传递特性,这可允许芯部分52更好地用作制动盘50的散热器。

形成摩擦垫54的碳-碳复合材料可包括碳基质(例如,石墨)中的碳纤维。在一些示例中,摩擦垫54可由碳-碳复合材料形成,该碳-碳复合材料由致密碳材料制成。在一些示例中,碳材料可包括多种碳纤维和致密材料。碳纤维可由碳或碳前驱体材料诸如聚丙烯腈(PAN)或人造丝构成,该碳前驱体材料可通过碳化过程转化成碳。用于形成摩擦垫54的碳纤维可作为单层或多层结构中的任一者布置在织造物或非织造物中。在摩擦垫54A和摩擦垫54B两者的一些示例中,根据期望的机械或摩擦特性,摩擦垫54A和摩擦垫54B两者均可包括相同的底层碳架构(例如,均为织造的),或者均可包括不同的碳纤维架构(例如,织造和非织造摩擦垫)。在一些示例中,碳-碳复合材料可包括织造碳纤维和基质材料(例如,碳化沥青或树脂)。在一些示例中,碳基质可为热解石墨。在一些示例中,碳纤维可为热解碳纤维。可以设想到用于摩擦垫54的碳-碳复合材料的其他基质和纤维。

摩擦垫54的碳-碳复合材料可使用任何合适的技术制造。例如,摩擦垫54可通过使碳纤维预成型件致密化而形成,该碳纤维预成型件包括由织造或非织造碳纤维形成的织物片材层。碳纤维预成型件的致密化可包括使用真空压力渗透(VPI)和/或树脂传递模塑(RTM)用液体沥青渗透预成型件,然后对沥青进行碳化以获得表现出期望最终密度的碳-碳复合材料。附加地或另选地,化学气相渗透(CVI)或化学气相沉积(CVD)可用于使织物预成型件致密化。在一些示例中,垫54的致密化碳-碳复合材料表现出大于或等于约1.7克/立方厘米(g/cc),诸如介于约1.75g/cc和约1.90g/cc之间的密度。

在CVD/CVI的一些示例中,碳化预成型件在惰性气体的覆盖下在蒸馏瓶中,诸如在低于100托的压力下加热。当碳化预成型件达到介于约900摄氏度和约1200摄氏度之间的温度时,惰性气体被替换为含碳气体诸如天然气、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、丙烯或乙炔、或这些气体中的至少两者的组合。当含碳气体在碳化预成型件周围流动并通过碳化预成型件时,发生一组复杂的脱氢、缩合和聚合反应,从而将碳原子沉积在碳化预成型件的内部和表面上。随着时间的推移,当越来越多的碳原子沉积到碳化预成型件中的孔的表面上时,碳化预成型件变得更致密。该过程可被称为致密化,因为碳化预成型件中的开放空间最终填充有碳基质,直到形成大致实心的碳部件。美国专利申请公布号2006/0046059(Arico等人)(其全部公开内容以引用的方式并入本文)提供了可与本文所述的技术一起使用的示例性CVD/CVI处理的概述。

芯部分52可在制动操作期间用作制动盘组件50的散热器。例如,在制动期间由于相邻摩擦垫54之间的摩擦相互作用而产生的热量可从摩擦垫54传导到芯部分52中。如上所述,芯部分52构成单个连续部件,而不是由多个离散部件形成。因此,热量可更容易地在整个芯部分52中传导。

为了允许芯部分52用作散热器,芯部分52的第一芯表面和第二芯表面58可包括被构造成热接触摩擦垫54的高百分比(例如,大于50%,诸如约95%或更大)的表面积。摩擦垫54的相邻表面可通过足够靠近而热接触芯表面58,使得摩擦垫54将热量转移到第一芯表面和第二芯表面58,诸如通过直接接触或通过中间层接触。相应地,摩擦垫54的相邻表面可包括被构造成沿着表面58热接触芯部分52的高百分比的表面积。热接触的芯部分52和摩擦垫54的高百分比表面积可提供从摩擦垫54到芯部分52的改善的热量移除和耗散(例如,更高的热量移除速率、更低的温度和/或更均匀的温度分布)。这有助于改善摩擦性能,因为摩擦垫不太可能变得热饱和,这导致摩擦减小,直到热量能够从摩擦表面消散。虽然图2B的横截面将芯部分52示出为从环形盘的内径(I.D.)延伸到外径(O.D.),但在其他示例中,垫54可完全包封芯部分52或至少在环形盘的I.D.或O.D.中的任一者处在芯部分52上方延伸,例如以增加垫54与芯部分52接触的表面积。

如本文所述,芯部分52可由与摩擦垫54的碳-碳复合材料不同的材料形成。例如,芯部分52可不由碳-碳复合材料形成。在一些示例中,芯部分52由金属或陶瓷材料形成。用于芯部分52的示例性材料可包括钛(包括钛合金,诸如钛镍和/或钛铝合金)、钢或包含诸如碳化钨、氮化硼、碳化硼、碳化硅或氮化硅之类的材料的陶瓷基质复合物。在一些示例中,芯部分52包含钢、碳化钨、氮化硼、碳化硼或碳化硅中的至少一者,由其组成或基本上由其组成。在一些示例中,芯部分52包含钛、钛镍合金或钛铝合金,由其组成或基本上由其组成。钢材料的示例可包括钢17-22A(S)和/或钢17-22A(V)。在一些示例中,芯部分包含镍基超合金(诸如超合金MAR-M-247),由其组成或基本上由其组成。示例性钛合金可包括Ti-6Al-6V-2Sn和/或Ti-0.8Ni-0.3Mo。

芯部分52的材料可具有大于摩擦垫54的碳-碳复合材料的比热*密度。在一些示例中,芯部分52在室温下具有至少约1.5J/cm^3K或更大,诸如约2.3J/cm^3K至约2.8J/cm^3K或约2.9J/cm^3K至约3.8J/cm^3K的比热*密度。这样,与具有与制动衬块组件50相同的体积但完全由摩擦垫54的碳-碳复合材料形成的制动衬块组件相比,芯部分52可用作制动器组件的更好散热器。同样,与完全由例如钢形成的类似大小的制动衬块组件相比,制动衬块组件50的重量可更轻。

芯部分52的材料可具有相对高的热溢散率,例如,大于摩擦垫54的碳-碳复合材料的热溢散率。在一些示例中,芯部分52在室温下具有至少约0.54J/s^(1/2)-cm^2–K或更大,诸如约0.74J/s^(1/2)-cm^2–K至约1.32J/s^(1/2)-cm^2–K或约1.40J/s^(1/2)-cm^2–K至约1.7J/s^(1/2)-cm^2–K的热溢散率。相比之下,碳-碳复合材料在室温下具有约0.54J/s^(1/2)-cm^2–K的热溢散率。这样,芯部分52可用作制动器组件的更好的散热器,因为芯部分52易于例如从摩擦垫54吸收热量,而不是在摩擦垫54和芯部分52之间的接口处形成热传递的“瓶颈”。在一些示例中,用于芯部分52的钢材料在室温下可具有约1.32J/s^(1/2)-cm^2–K的热溢散率。在一些示例中,用于芯部分52的钛合金材料(诸如Ti-0.8Ni-0.3Mc)在室温下可具有约0.74J/s^(1/2)-cm^2–K的热溢散率。在一些示例中,用于芯部分52的碳化钨材料在室温下可具有约1.47J/s^(1/2)-cm^2–K的热溢散率。在一些示例中,用于芯部分52的氮化硼材料在室温下可具有约1.41J/s^(1/2)-cm^2–K的热溢散率。在一些示例中,用于芯部分52的碳化硅材料在室温下可具有约1.67J/s^(1/2)-cm^2–K的热溢散率。

图6是可用于形成摩擦垫54的碳-碳复合材料(标记为“碳”)以及可用于芯部分的其他示例性材料的各种特性的表格。如图6所示,钢合金(A709Gr50)、钛合金(Ti-6Al-6V-2Sn和Ti-0.8Ni-0.3Mo)和碳化钨的比热*密度(Cp*ρ)大于碳-碳复合材料的比热*密度。

图7为示出热解石墨、氮化硼、碳化硅、碳钢和钛的比热*密度相对于温度(摄氏度)的曲线图。在曲线图中,每条曲线下的面积表示每种材料每单位体积的能量容量。因此,在其相应曲线下具有更大面积的材料可在较小体积空间中保持更多能量。

摩擦垫54可使用任何合适的技术联接(例如,永久性地或可移除地联接)到芯部分52。例如,摩擦垫54可以以某种方式铆接或机械紧固到结构芯部分52。铆钉可并非旨在承受负载,而是仅在不对盘施加压力时将件保持在一起。紧固的另一种形式可以是将垫的碳-碳复合材料钎焊到钢或其他芯部分材料,以在局部位置处形成粘结。在摩擦垫54可移除地联接到芯部分52的示例中,例如,一旦摩擦垫54由于制动操作而被磨损到一定程度,摩擦垫54便可被替换,而芯部分52可被重复使用。

在一些示例中,如下文进一步所述,芯部分52的第一芯表面和第二芯表面58可包括被构造成与一个或多个摩擦垫54配对并连接的一个或多个结构特征部。相应地,与芯表面58相邻的摩擦垫54的垫表面可包括被构造成与芯部分52的一个或多个结构特征部配对并连接的一个或多个结构特征部。芯部分52和摩擦垫54的结构特征部可提供改善的负载分布、更好的摩擦垫保持、与制造和组装相关联的降低的成本以及下文进一步详细描述的其他益处。

如图2B的示例所示,制动盘组件50具有总厚度T(t),第一摩擦垫54A具有厚度T(1),芯部分52具有厚度T(2),并且第二摩擦垫54B具有厚度T(3)。在一些示例中,T(t)可由T(1)、T(2)和T(3)的总和限定。在一些示例中,T(t)的厚度可为约0.5英寸至约2英寸。T(1)和T(3)可各自为约0.125英寸至约1.00英寸。T(2)可为约0.100英寸至约0.50英寸。在一些示例中,T(1)可与T(3)基本上相同或不同。在一些示例中,T(1)可与T(2)基本上相同或不同。

通过使用比摩擦垫54的碳-碳复合材料具有更高比热*密度的用于芯部分52的材料,与由碳-碳复合材料而不是如本文所述的示例性混合设计形成的类似制动盘组件相比,芯部分52的体积可减小,同时还提供期望的散热器功能。在一些示例中,由金属或陶瓷材料(或本文所述的用于芯部分52的示例性材料)制成的芯部分52的体积与由碳-碳复合材料制成的芯部分的体积的比率可为至少约0.9,诸如约0.88至约0.83或约0.55至约0.5。

图3A-图3C是示出制动盘组件70的示例的示意图。制动盘组件70可基本上类似于制动盘组件50,并且类似的特征部被类似地编号。图3A示出包括芯部分52、第一摩擦垫54A和第二摩擦垫54B的制动盘组件70的组装图。图3B示出制动盘组件70的一部分的放大分解图。图3C示出没有摩擦垫54的制动盘组件70。

如图所示,芯部分52定位在摩擦垫54A和54B之间,并且经由多个凸台组件(诸如图3B中标记的凸台组件72)联接到摩擦垫54。每个单独的凸台组件72定位在芯部分52中的对应孔74内,使得突出部分64A和64B突出到芯部分52的表面平面之外。凸台组件的突出部分与制动衬块54的相对表面中的对应沟槽状凹坑配合。例如,如图3B所示,凸台突起部64B与形成于摩擦垫54B的相对表面中的沟槽状凹坑62配合。类似地,凸台突起部64A与摩擦垫54A的相对内表面中的对应沟槽状凹坑(未示出)配合。

凸台组件72还包括凸台芯66和紧固件68。为了将凸台组件72组装在芯部分52中的孔74内,凸台突起部64A和64B可与芯部分52中的孔74内的凸台芯66配合。紧固件68可插入穿过凸台突起部64A、凸台芯66和凸台突起部64B中的孔,以将凸台突起部64A、凸台芯66和凸台突起部64B在孔74内彼此紧固。当紧固时,由于凸台突起部64A和64B大于孔74,因此凸台突起部64A和64B的外部部分与芯部分52的相对表面重叠,以将凸台组件72固定到孔74内的芯部分52。

在图3A-图3B的示例中,凸台组件72可防止垫54在制动操作期间(例如,当将力施加到垫54的摩擦表面中时)相对于芯部分52旋转。在一些示例中,例如,当不施加制动力时,附加附接特征部可包括在组件70中以将垫54附接到芯52。例如,铆钉或其他机械紧固件可用于将垫54附接到芯部分52。图8是示出制动盘组件140的示例的示意图,该制动盘组件类似于组件70。制动器组件包括延伸穿过垫54和芯部分52的多个通孔142。铆钉或其他机械紧固件可延伸穿过通孔142中的每个通孔以将垫54附接(例如,夹紧)到芯部分52。

图9A是示出具有此类通孔的示例性摩擦垫(左侧)和定子芯部分(右侧)的照片。图9B是示出具有类似通孔的示例性转子芯部分的照片。图9C是两个制动盘组件的照片,这两个制动盘组件包括彼此附接的垫和芯部分的堆叠,其中铆钉穿过摩擦垫和芯部分中的每一者中的通孔。堆叠例如可用作图1的车轮和制动器组件10的制动器堆叠16。

图4A是根据本公开的示例的另一个示例性制动盘组件100的示意性前视图,而图4B是根据本公开的示例的图4A的示例性制动盘组件100的示意性横截面侧视图。制动盘组件100包括芯部分102和在单个连续芯部分102的一个或多个侧面上的多个摩擦垫。在图4A和图4B的示例中,多个摩擦垫包括第一摩擦垫104A和第二摩擦垫104B(单独地称为“摩擦垫104”且共同地称为“多个摩擦垫104”)。图4A中的矩形虚线可表示将扭矩从摩擦垫转移到结构芯的凹坑110。摩擦垫可以是一个连续摩擦垫或多个摩擦垫中的任一者,例如,其可以以图4A所示的形状布置。

制动盘组件100可为参照图2A和图2B所述的制动盘组件50的示例。摩擦垫104可由与对于摩擦垫54所述的材料基本上相同的材料形成。芯部分102可由与对于芯部分52所述的材料基本上相同的材料形成。例如,摩擦垫54可由碳-碳复合材料形成,并且芯部分102可由除碳-碳复合材料之外的材料形成。

制动盘组件100可用于转子制动盘36和/或定子制动盘38中的任何一个或多个。制动盘组件100可用作例如图1的转子制动盘36或定子制动盘38。芯部分102可以为具有第一芯表面124A和第二芯表面124B(单独地称为“芯表面124”且共同地称为“多个芯表面124”)的盘或环面,该第一芯表面和第二芯表面彼此相对地取向并且被构造成接收对应的摩擦垫104A和104B并与其连接。相应地,每个摩擦垫104可以为具有彼此相对地取向的对应的垫表面115A和115B(单独地称为“垫表面115”且共同地称为“多个垫表面115”)和对应的摩擦表面112A和112B(单独地称为“摩擦表面112”且共同地称为“多个摩擦表面112”)的盘或环面。摩擦垫104的每个垫表面115被构造成由芯部分102接收并且与芯部分102的相同侧上的芯表面124和芯部分102的相对侧上的支撑结构诸如另一个摩擦垫104连接。

芯部分102的第一芯表面和第二芯表面124可包括被构造成与一个或多个摩擦垫104配对并连接的一个或多个结构特征部。相应地,摩擦垫104的第一垫表面和第二垫表面115可包括被构造成与芯部分102的一个或多个结构特征部配对并连接的一个或多个结构特征部。芯部分102和摩擦垫104的结构特征部可提供改善的负载分布、更好的摩擦垫保持、与制造和组装相关联的降低的成本以及下文进一步详细描述的其他益处。芯部分102的结构特征部可包括例如几何互补的凹坑110(以虚线示出)和对应凸台116中的一者或多者,以用于在芯部分102和相应摩擦垫104之间配对并分配扭矩负载力。

芯部分102的第一芯表面和第二芯表面124还可包括被构造成热接触摩擦垫104的垫表面115的高百分比的表面积。第一芯表面和第二芯表面124可通过足够靠近摩擦垫104而热接触摩擦垫104,使得摩擦垫104将热量转移到第一芯表面和第二芯表面124,诸如通过直接接触或通过中间层或体积接触。相应地,摩擦垫104的第一垫表面和第二垫表面115可包括被构造成热接触芯部分102的高百分比的表面积。热接触的芯部分102和摩擦垫104的高百分比表面积可提供从摩擦垫104到芯部分102的改善的热量移除和耗散(例如,更高的热量移除速率、更低的温度和/或更均匀的温度分布)。摩擦垫104的热接触芯部分102的表面积的比例可以为例如大于面向芯部分102的相应摩擦垫104的垫表面115的总表面积的50%,诸如大于垫表面115的总表面积的70%,或大于垫表面115的总表面积的90%。

摩擦垫104可包括被构造成将相对的摩擦垫104彼此固定的一个或多个固定特征部。摩擦垫104的固定特征部可提供改善的安装和制造便利性。摩擦垫104的固定特征部可包括例如用于在摩擦垫104之间延伸并固定紧固件108的一个或多个孔106。

芯部分102包括在第一侧面上的第一芯表面124A和在第二侧面上的第二芯表面124B。芯部分102也包括在第一芯表面124A和第二芯表面124B之间延伸的多个凹坑110。第一摩擦垫104A包括第一摩擦表面112A、第一平坦垫表面114A和从第一平坦垫表面114A延伸的第一多个凸台116A。第二摩擦垫104B包括第二摩擦表面112B、第二平坦垫表面114B和从第二平坦垫表面114B轴向向外(例如,沿着芯部分102的预期旋转轴线)延伸的第二多个凸台116B。第一多个凸台116A中的每一个包括第一孔106A,并且第二多个凸台116B中的每一个包括第二孔106B。

如图4B所示,当组装制动盘组件100时,第一平坦垫表面114A接触第一芯表面124A,并且第二平坦垫表面114B接触第二芯表面124B。第一多个凸台116A和第二多个凸台116B与芯部分102的多个凹坑110接合,以相对于芯部分102定位相应的第一摩擦垫104A和第二摩擦垫104B。多个细长紧固件108中的细长紧固件穿过第一多个凸台116A中的对应一个凸台的第一孔106A和第二多个凸台116B中的对应一个凸台的第二孔106B,以将第一摩擦垫104A和第二摩擦垫104B紧固到芯部分102。

在制动期间,针对摩擦垫104施加的扭矩和由摩擦垫104产生的热量可被转移到芯部分102。例如,第一摩擦表面112A和第二摩擦表面112B(单独地称为“摩擦表面112”且共同地称为“多个摩擦表面112”)可从相邻摩擦表面接收扭矩,并且将该扭矩的至少一部分通过摩擦垫104的第一多个凸台116A和第二多个凸台116B(单独地称为“多个凸台116”且共同地称为“多个凸台116”)转移到芯部分102,到芯部分102的多个凹坑110。摩擦表面112还可在制动期间产生热量,并且将该热量的至少一部分从芯部分102的芯表面124耗散到芯部分102,到摩擦垫104的第一平坦垫表面114A和第二平坦垫表面114B(单独地称为“平坦垫表面114”且共同地称为“多个平坦垫表面114”)。固定摩擦垫104A和摩擦垫104B的紧固件108可接收拉伸力并将该拉伸力转移到相对的一个摩擦垫104以及相应地转移到芯部分102的相对芯表面。这样,制动期间产生的扭矩和热量可从摩擦垫104转移到芯部分102,使得摩擦垫104可以在比不包括盘式制动器组件100的结构和表面特性的盘式制动器组件更低的应力和/或更低或更均匀的温度下操作。

图4C是根据本公开的示例的示例性芯部分102的示意性横截面侧视图。芯部分102包括第一芯表面124A、第二芯表面124B、以及在第一芯表面124A和第二芯表面124B之间延伸的多个凹坑110。芯部分102被构造成使用多个凹坑110相对于芯部分102定位摩擦垫104。多个凹坑110中的每个凹坑被构造成与至少一个摩擦垫104的多个凸台116中的凸台接合,以相对于芯部分102定位相应摩擦垫104。在摩擦垫104附接到芯部分102期间,多个凹坑110可接收至少一个摩擦垫104的多个凸台116,使得摩擦垫104可相对于芯部分102快速地并且/或者容易地定位。

芯部分102被构造成通过多个凹坑110从至少一个摩擦垫104接收制动力或扭矩。多个凹坑110中的每个凹坑均被构造成接收至少一个摩擦垫104的多个凸台116中的凸台,并且包括与每个芯表面124的平面相交的凹坑壁138。在制动期间,凹坑壁138的至少一部分可从对应摩擦垫104的凸台接收制动力的一部分。照此,制动力可分布在多个凹坑110上。在一些示例中,多个凹坑110中的每个凹坑可被构造成从第一摩擦垫(例如,第一摩擦垫104A)接收第一凸台(例如,第一凸台116A)并且从第二摩擦垫(例如,第二摩擦垫104B)接收第二凸台(例如,第二凸台116B),使得第一凸台的表面和第二凸台的表面可接触。

除了支撑摩擦垫104之外,芯部分102被构造成通过芯表面124中的至少一个芯表面从至少一个摩擦垫104接收热能。每个芯表面124可被构造成接触至少一个摩擦垫104的平坦垫表面114。相应摩擦垫104的平坦垫表面114与相应芯表面124之间的接触可提供由摩擦垫104产生的热量到相应芯表面124的热传导。在一些示例中,每个芯表面124可被构造成使得相应摩擦垫或摩擦垫的组合的垫表面的至少50%可接触相应芯表面124。例如,每个芯表面124可具有形状和/或尺寸,使得未定位在多个凹坑110中的相应摩擦垫的垫表面的基本上全部均可接触相应芯表面124。这样,热量可更快速地并且/或者更均匀地从摩擦垫104移除,使得摩擦垫104可具有比不具有接触结构构件的高表面积的摩擦垫更低和/或更均匀的温度。

在一些示例中,芯部分102包括在芯部分102的外边缘上的边缘136。边缘136限定轴向延伸超过第一芯表面124A的第一边缘表面126A和轴向延伸超过第二芯表面124B的第二边缘表面126B。虽然未示出,但边缘136可包括用于联接到梁键的驱动区域。例如,芯部分102可通过驱动区域与梁键连接,而不是将摩擦垫104联接到梁键,使得摩擦垫104的制造可不太复杂。附加地或另选地,边缘136可被构造成增加接触梁键的驱动区域,这可更有效地将负载分配给梁键。在一些示例中,边缘136可被构造成使得在相应摩擦垫的外边缘和边缘136的内径向表面之间存在间隙。该间隙可通过减少转子和定子的摩擦表面与外径/内径界面的接触来降低随着摩擦垫磨损而产生的振动。

芯部分102可以为限定内径(I.D.)和外径(O.D.)的具有第一芯表面124A和第二芯表面124B的盘或环面,该第一芯表面和该第二芯表面彼此相对地取向并且被构造成接收摩擦垫104。芯部分102可具有各种尺寸(例如,外径、内径、厚度等),这可取决于其用途(例如,制动负载)。芯部分102的厚度可取决于芯部分102的设计的强度和热方面,以及芯部分102的材料特性。在一些示例中,芯部分102可具有第一芯表面124A和第二芯表面124B之间的厚度,该厚度介于约0.125英寸和约2英寸之间。

在一些示例中,可选择芯部分102的尺寸以提供与摩擦垫104的改善的热接触。例如,随着芯部分102的表面与摩擦垫104之间的接触面积增加,对于芯部分102与摩擦垫104之间的给定温度梯度,可从摩擦垫104转移到芯部分102的热能的量增加。在一些示例中,芯部分102可具有内径和外径,使得当摩擦垫104被接收在相应芯表面124上时,摩擦垫104的平坦垫表面114的基本上全部(例如,大于95%)可与芯表面124A或芯表面124B中的一者接触。

在一些示例中,多个凹坑110以及相应地多个凸台116可被构造成使得芯部分102和摩擦垫104的结构完整性可得到改善。例如,多个凸台116和多个凹坑110的尺寸可被设定成具有平行于摩擦表面112的面积,以克服施加在多个凸台上的剪切负载应力。又如,多个凸台116和多个凹坑的大小可被设定成使得芯部分102上的剪切负载可不超过完整性阈值。因此,多个凹坑110和多个凸台116的大小可在芯部分102的结构完整性与摩擦垫104的结构完整性之间取得平衡。又如,多个凹坑110和多个凸台116可具有足以克服支承负载应力的厚度。

多个凹坑110可被构造成具有基于多种因素的大小、取向和分布,这些因素包括但不限于每个凹坑的表面积、多个凹坑的表面积、切向表面积(例如,每个凹坑在与芯部分102的旋转方向相切的方向上的表面积)与轴向表面积的比率等。在一些示例中,多个凹坑110的大小、形状和位置可被标准化,使得具有不同特性的各种摩擦垫104可与芯部分102一起使用。例如,芯部分102的使用寿命可显著长于摩擦垫104的使用寿命,使得摩擦垫104可被替换,并且在一些情况下,可用其他摩擦垫104更新。又如,通用的摩擦垫104可与多种芯部分102一起使用。例如,在外径上具有驱动区域的转子的芯部分可与在内径上具有驱动区域的定子的芯部分略微不同,但是转子和定子均可使用相同的摩擦垫。这样的交叉兼容性可减少用于形成制动器的摩擦垫104的设计的数量。

多个凹坑110可具有多种大小和尺寸。在一些示例中,该多个凹坑中的每个凹坑均具有介于约0.25英寸(诸如对于大量凹坑110和/或摩擦垫104)和约12英寸(诸如对于少量凹坑110和/或摩擦垫104)之间的周向尺寸(例如,从每个凹坑的中心沿着平行于芯部分102的旋转方向的旋转弧测量)。在一些示例中,该多个凹坑中的每个凹坑均具有介于约0.25英寸和约8英寸之间的径向尺寸(例如,从每个凹坑的中心沿着芯部分102的中心的径向方向测量)。多个凹坑110可具有各种数量。在一些示例中,多个凹坑110的数量介于3(诸如对于具有各自具有高表面积的少量摩擦垫104的设计)和36(诸如对于具有各自具有低表面积的大量摩擦垫104的设计)之间。

多个凹坑110可在径向平面中具有多种形状,这些形状包括但不限于矩形、圆角矩形、圆形、楔形等。在一些示例中,多个凹坑110可具有切向表面积高的形状和取向。例如,如图4A所示,可施加基本上与芯部分102相切的制动力,该制动力平行于芯部分的主表面(例如,芯表面124A或芯表面124B)。照此,被成形和取向成使得凹坑壁138具有面向制动力方向的高表面积的凹坑可将所接收的力分布在更大的表面积上。

多个凹坑110可具有多种构型和图案。在一些示例中,数量和/或切向表面积对应于从距芯部分102的中心的径向距离接收的力的大小。在一些示例中,多个凹坑110可在至少一个平面中对称。在一些示例中,多个凹坑110中的每个凹坑可位于距芯部分102的中心相同的径向距离处,使得多个凹坑110中的每个凹坑随后可接收相同扭矩。在一些示例中,多个凹坑110可位于距芯部分102的中心不同的径向距离处。

芯部分102可由多种材料制成,这些材料包括但不限于金属,诸如铝、不锈钢和钛合金等。在一些示例中,芯部分102可由能够翻新的一种或多种材料制成,使得芯部分102的使用寿命可基本上长于摩擦垫104。

在一些示例中,芯部分102可由具有高强度的材料制造,特别是在周向方向上。例如,如上所述,芯部分102可被构造成从摩擦垫104接收制动力。因此,芯部分102可由具有高强度的材料制造,以承受由于所接收的制动力而在芯部分上产生的各种力。在一些示例中,芯部分102在制动期间经历的高温下具有高强度(拉伸、压缩和/或剪切)。

在一些示例中,芯部分102可由具有接收和/或存储大量热量的能力的材料制造。例如,如上所述,芯部分102可被构造成从摩擦垫104接收热量。因此,芯部分102可由具有高比热容以接收大量热量和/或其他热特性诸如高热溢散率或高热扩散率的材料制造。在一些示例中,芯部分102包括在室温下具有大于200J/kg·K,诸如大于475J/kg·K的比热容的材料。例如,碳化钨可具有大于200J/kg·K的比热,钢可具有大于475J/kg·K的比热容,并且氮化硼可具有大于1500J/kg·K的比热容。在一些示例中,芯部分102包括在室温下具有大于7W/m·K,诸如大于20W/m·K的热导率的材料。例如,钛合金可具有大于7W/m·K的热导率。在一些示例中,结构芯102包括具有大于碳(约23W/m·K)的热导率的材料。

在一些示例中,芯部分102可通过相对简单的制造工艺诸如切割(例如,铣削、钻孔)和铸造(例如,压铸)工艺来制造。例如,芯部分102的结构特征部诸如多个凹坑110和边缘136可涉及相对简单的几何形状(例如,芯表面124和凹坑壁138之间的大致为正方形的角度),这些几何形状制造起来相对简单。因此,适用于这些简单几何形状的标准机加工和制造工艺可用来更快速地并且/或者低成本地制造芯部分102。附加地或另选地,此类简单几何形状可允许更易于整修或修理芯部分102,使得芯部分102的使用寿命可更容易地并且/或者低成本地延长。

图4D是根据本公开的示例的示例性摩擦垫104的示意性横截面侧视图。摩擦垫104包括垫表面115和与垫表面115相对的摩擦表面112。垫表面115包括平坦垫表面114和从平坦垫表面114延伸的多个凸台116中的每个凸台的凸台表面118。平坦垫表面114被构造成与芯表面124中的一个接触并热交接。

多个凸台116中的每个凸台被构造成与芯部分102的多个凹坑110中的凹坑接合,以相对于芯部分102定位相应摩擦垫104。例如,多个凸台116中的每个凸台可具有与多个凹坑110中的凹坑互补的尺寸或形状。在摩擦垫104附接到芯部分102期间,多个凸台116可配合到芯部分102的多个凹坑110中,使得摩擦垫104可相对于芯部分102快速地并且/或者容易地定位。

摩擦垫104被构造成通过多个凸台116将制动力或扭矩转移到芯部分102。多个凸台116中的每个凸台被构造成由芯部分102的多个凹坑110中的凹坑接收,并且包括与平坦垫表面114的平面相交的凸台壁134。在制动期间,凸台壁134的至少一部分被构造成当多个凸台116与多个凹坑110接合时接触对应凹坑壁138的至少一部分,使得凸台壁134的至少一部分可将制动力的一部分转移到芯部分102的凹坑。这样,可通过多个凸台116的凸台壁134的表面积将制动力施加到芯部分102。

除了转移制动力之外,摩擦垫104被构造成将动能转换成热能并将热能的至少一部分通过垫表面114转移到芯部分102。平坦垫表面114被构造成接触芯部分102的芯表面124。芯表面124与平坦垫表面114之间的接触可提供由摩擦垫104的摩擦表面112产生的热量到相应芯表面124的热传导。在一些示例中,芯部分102与摩擦垫104之间的热接触可表示为被构造成接触芯部分102(例如,平坦垫表面114)的摩擦垫104的总表面积的一部分(例如,百分比)。平坦垫表面114包括垫表面115的表面积的至少约50%。在一些示例中,平坦垫表面114包括垫表面115的表面积的至少约70%,诸如至少约95%。

摩擦垫104被构造成使用紧固件诸如紧固件108固定到芯部分102。多个凸台116中的每一个包括孔106。孔106被构造成接收紧固件108并让紧固件108穿过以到达芯部分102的相对侧上的结构,诸如制动盘堆叠16中间的两侧盘式制动器中的另一个摩擦垫104或制动盘堆叠16端部处的一侧盘式制动器中的支撑结构。

在一些示例中,摩擦垫104可被构造成通过使孔106凹陷而在摩擦垫104的寿命内具有增大的摩擦表面112的可用深度。例如,摩擦表面112的深度可由芯部分102的更靠近的芯表面124(例如,更靠近摩擦表面112)或在孔106中的紧固件108来限制,使得通过使孔106凹陷,紧固件108可不限制摩擦表面112的深度。在一些示例中,每个孔106的内孔表面122延伸凹陷距离128超过平坦垫表面114的平面。在一些示例中,凹陷距离128大于紧固件108的头部高度,诸如大于约0.1英寸。在使用期间,摩擦垫104的摩擦表面112可不磨损紧固件108,使得摩擦垫104可保持固定到芯部分102。在一些示例中,边缘136在边缘表面126与平坦芯表面124之间的厚度132约为摩擦垫104在摩擦表面112与平坦垫表面114之间的厚度130,其中厚度130表示摩擦垫104的寿命内摩擦表面112的可用深度。

摩擦垫104可以为限定预成型外径(O.D.)和预成型内径(I.D.)的盘或环面的形状。在一些示例中,摩擦垫104的外径(O.D.)可以为约12英寸(例如,约37cm)至约25英寸(例如,约64cm),并且摩擦垫104的预成型内径(I.D.)可以为约4.5英寸(例如,约12cm)至约15英寸(例如,约38cm)。

多个凸台116可被构造成具有基于多种因素的尺寸、取向和分布,这些因素包括但不限于凸台和/或凹坑的热膨胀、凸台和/或凹坑的支承面积、凸台和/或凹坑的剪切面积、每个凹坑的表面积、多个凹坑的表面积、切向表面积(例如,每个凸台在与摩擦垫104的旋转方向相切的方向上的表面积)与轴向表面积的比率等。多个凸台116可具有与多个凹坑110互补的尺寸、取向或分布。

多个凸台116可具有多种大小和尺寸。在一些示例中,多个凸台116中的每个凸台具有介于约0.25英寸和约12英寸之间的周向尺寸(例如,从每个凸台的中心沿平行于摩擦垫104的旋转方向的旋转弧测量)。在一些示例中,多个凸台116中的每个凸台具有介于约0.25英寸和约8英寸之间的径向尺寸(例如,从每个凹坑的中心沿摩擦垫104的中心的径向方向测量)。

多个凸台116可具有对应于芯部分102的多个凹坑110的形状的多种形状,这些形状包括但不限于矩形、圆角矩形、圆形、楔形等。在一些示例中,多个凸台116可具有切向表面积高的形状和取向。例如,如图4A所示,可施加基本上与芯部分102相切的制动力。照此,被成形和取向成使得凸台壁134具有面向制动力方向的高表面积的凸台可将力转移到更大的表面积上。在一些示例中,每个凸台表面118被构造成当多个凸台116和第二多个凸台与多个凹坑110接合时,接触另一个摩擦垫的第二多个凸台中的另一个凸台的对应凸台表面118。照此,两个相对的摩擦垫的多个凸台可延伸穿过对应凹坑110并且接触对应凹坑110的基本上整个内表面。

多个凸台116可具有多种构型和图案。在一些示例中,数量和/或切向表面积对应于从距摩擦垫104的中心的径向距离接收的力的大小。在一些示例中,多个凹坑116可在至少一个平面中对称。在一些示例中,多个凹坑116可具有距摩擦垫104的中心的相同径向距离,使得多个凸台116中的每个凸台可转移基本上相同的扭矩。在一些示例中,多个凸台116可具有距摩擦垫104的中心的不同径向距离。

在一些示例中,摩擦垫104可与转子制动盘和定子制动盘两者交叉兼容。例如,转子、定子和端板可使用附接到不同样式的芯部分102的相同摩擦垫104。只要用于定子、转子或端板的每个芯部分102的多个凹坑110与摩擦垫104的多个凸台116对应,此类摩擦垫就可与对应芯部分102一起使用,尽管芯部分102的其他节段的设计不同。此类交叉相容性可减少要制造的部件的数量,这可减少库存并允许制造更便宜。

摩擦垫104可由碳-碳复合材料制造。在一些示例中,摩擦垫104可由具有高热稳定性、高耐磨性和/或稳定摩擦特性的碳-碳复合材料制造。例如,如上所述,摩擦垫104被构造成将动能转换成热能。因此,摩擦垫104可由具有高热稳定性的碳-碳复合材料制造以承受高温。在一些示例中,摩擦垫104包括具有大于约1100℃,诸如大于约1700℃的操作温度阈值的材料。例如,碳可承受大于约1725℃的操作温度。

如本文所述,摩擦垫104可由碳-碳复合材料形成,该碳-碳复合材料由致密碳材料制成。在一些示例中,碳材料可包括多种碳纤维和致密材料。碳纤维可由碳或碳前驱体材料诸如聚丙烯腈(PAN)或人造丝构成,该碳前驱体材料可通过碳化过程转化成碳。用于形成摩擦垫104的碳纤维可作为单层或多层结构中的任一者布置在织造物或非织造物中。在一些示例中,针对改善的摩擦方面而定制的碳-碳复合材料可包括非织造碳纤维和增强材料(例如,碳化沥青或树脂)。与织造结构相比,碳纤维基质的非织造结构可改善摩擦垫104的所得摩擦特性。

图5是示出根据本公开的示例的组装示例性制动盘组件100的示例性技术的流程图。图5将参考图4A-图4D的制动盘组件100进行描述。然而,应当理解,图5的技术可用于组装其他制品,诸如制动盘组件50或制动盘组件70。图5的技术包括将第一摩擦垫104A的第一多个凸台116A定位到芯部分102的多个凹坑110中以使第一平坦垫表面114A与第一芯表面124A接触,以及将第二摩擦垫104B的第二多个凸台116B定位到芯部分102的多个凹坑110中,以使第二平坦垫表面114B与第二芯表面124B接触。图5的技术还包括使多个细长紧固件108穿过第一多个凸台116A中的相应一个凸台的第一孔106A和第二多个凸台116B中的相应一个凸台的第二孔106B。图5的技术还包括固定多个细长紧固件108以将第一摩擦垫104A和第二摩擦垫104B紧固到芯部分102。

已经描述了各种示例。这些实施例和其他实施例在以下权利要求的范围内。

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