[發明專利]用于制造鑄造部件的方法和裝置

無效

• 申請號: 200680020030.2
• 申請日: 2006-05-08
• 公開（公告）號: CN101189085A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: 斯蒂芬·詹姆斯·懷特;斯科特·霍洛韋
• 申請（專利權）人: 帕西菲卡集團技術有限公司
• 主分類號: B22D19/02
• 分類號: B22D19/02;B22D19/14;B22D19/08;B22D25/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 王艷江;段斌

技術領域

本發明涉及一種設計和制造諸如用于車輛的制動鉗之類的鑄造部件的方法，并且主要涉及用于獲得鑄造部件的特定固有頻率和阻尼特性的設計和制造。本發明是針對鋁質盤式制動鉗開發出來的，因而便于將本發明描述成應用于那種類型的制動鉗。然而，應當理解的是，本發明具有比較廣泛的應用并且能夠例如延伸至應用于各種鑄造產品，不僅包括鋁質構造的產品而且包括諸如黃銅或鎂之類的其它鑄造金屬的產品。

背景技術

本發明采用鑄造到制動鉗內從而以有利方式改變制動鉗的固有頻率和阻尼特性的插件。已經公開了在鑄造制動鉗中使用插件來改變制動鉗的結構特性，美國專利第5,433,300號、美國專利第4,705,093號以及WO02/27048中每個都公開了采用一體化澆鑄的插件的制動鉗。然而，在這些現有技術文獻中，教導涉及到使用插件來改善制動鉗的結構特性--即拉伸強度和硬度。在這些文獻中，插件被結合到金屬鑄件中從而形成金屬基質復合物，并且所產生的鑄造制動鉗的質量特性與不包括插件的鑄件的質量特性基本相同，但是機械或結構特性得到顯著改善。

盡管上述文獻公開了使用插件來從結構上改變鑄造制動鉗，然而它們對本發明所涉及的特性不起作用。此外，對于制動鉗來說，通常為鋁的母體金屬一般能夠顯示出足夠使用的強度特性，而無須通過上述文獻公開的插件來強化結構。然而，盡管母體金屬的結構特性可以滿足特定制動鉗應用的要求，仍需要設計工程師針對頻率和阻尼特性來設計制動鉗，尤其是解決制動噪聲和振動問題。當所選擇的鑄造材料的質量和楊氏模量減小時，這種操作的難度增大，因為麻煩的噪聲和振動的發生頻率較低，因此需要通過設計來改變這些頻率。

由于在車輛內進行組裝時必須考慮與制動鉗相互作用的組成部件，因此設計操作被進一步復雜化。因此，單獨設計的制動鉗很難獲得能夠接受的結果，同時由于制動鉗所設置的環境中的空間限制并且由于制動鉗的總體形狀具有某些基本要求，因此對制動鉗的形狀所做的幾何變化通常難以實現。

本發明所涉及的特性是在汽車工業領域公知的噪聲、振動和不平順性，其中“不平順性”是指車輛在制動載荷作用下的“感覺”。這些特性總稱為“NVH”特性，在下文中將采用該稱謂來描述這些特性。

目前采用的針對NVH設計鋁質盤式制動鉗的設計過程涉及多個階段。第一階段為當包括為車輛總成中部件的動態系統的一部分時，建立制動鉗組件的預測NVH特性。該階段主要涉及到考慮制動系統的主要部件和摩擦襯墊制動襯塊之間的相互作用，其中，制動系統的主要部件包括制動盤、制動鉗、將制動鉗附連至車輛懸架的固定架，并且在制動器應用過程中制動鉗使制動襯塊與制動盤接合。

在上述預測階段，制動鉗組件被設計以實現所需的物理、幾何和性能目標要求。制動器設計者采用三維計算機輔助設計和有限元建模以便在“虛擬”或模擬條件下預測制動鉗組件的NVH性能。隨后將NVH性能與車輛或制動器的制造商設定的NVH要求進行比較。通常情況下，將虛擬NVH性能與實際NVH要求匹配的初次嘗試不會得出能夠接受的比較結果。因此，設計者隨后修改組裝部件的形狀，并且重復上述過程，直到獲得滿意的比對關系。如上所述，設計者在改變組裝部件的幾何形狀的程度方面受到限制，并且在實踐中，在獲得滿意的結果之前，需要對若干組裝部件進行許多小的重復操作。

獲得令人滿意的NVH結果的過程因以下事實而變得復雜：即摩擦襯墊材料性能和用于預測摩擦材料的阻尼性能的方法沒有被很好地掌握，從而使計算機模擬難于進行。這樣導致以下不利之處，即主要由于不可預見的摩擦襯墊或制動襯塊性能，制動鉗組件通常顯示出的實際NVH特性不同于通過計算機模擬獲得的特性。

盡管存在上述困難，當設計者獲得成功的模擬NVH結果時，設計過程中的下一階段通常是制造原型組件以便進行實際車輛試驗或測試。這種原型制造和測試非常復雜、成本高昂且極其浪費時間。此外，如果實際原型在試驗中顯示出與通過計算機模擬預測的結果基本上不同的實際結果，則在有些情況下整個設計過程可能需要重復進行，從而在獲得實際合格的組件之前增加成本和時間周期。

發明內容

本發明的目的在于克服或減輕上述缺點中至少一個。本發明更具體的目的在于提供一種有助于改變制動鉗的NVH特性的方法，該方法不依賴于--至少在很大程度上不依賴于制動鉗形狀的改變。