一种用于车辆的制动鼓，具有摩擦环(10)，所述摩擦环(10)在其径向外表面(14)上具有沿周向延伸的槽(16、18)，并且在摩擦环(10)的径向外表面(14)上构造有涂层(40)；鼓体(12)，所述鼓体(12)浇注在摩擦环(10)的径向外表面上，从而所述槽(16、18)填充以鼓体(12)的材料，其中，在摩擦环(10)上构造有轴向的第一区段(20)，所述第一区段(20)中的槽(16)朝摩擦环(10)的最近的第一轴向端部(24)倾斜地构造，在摩擦环(10)上还构造有轴向的第二区段(22)，所述第二区段(22)中的槽(18)朝相对于第一区段(20)相反的方向倾斜地构造，其中，所述槽(16、18)沿径向观察具有底切部(26、32)。
摩擦环(10)，所述摩擦环(10)在其径向外表面(14)上具有沿周向延伸的槽(16、18)，并且在摩擦环(10)的径向外表面(14)上构造有涂层(40)；
鼓体(12)，所述鼓体(12)浇注在摩擦环(10)的径向外表面上，从而所述槽(16、18)填充以鼓体(12)的材料，其特征在于，
在摩擦环(10)上构造有轴向的第一区段(20)，所述第一区段(20)中的槽(16)朝摩擦环(10)的最近的第一轴向端部(24)倾斜地构造，在摩擦环(10)上还构造有轴向的第二区段(22)，所述第二区段(22)中的槽(18)朝相对于第一区段(20)相反的方向倾斜地构造，其中，所述槽(16、18)沿径向观察具有底切部(26、32)。
朝第一轴向端部(24)的方向观察，所述第一区段(20)中的槽(16)相对于摩擦环(10)的中心轴线(X)的倾斜角(α)随着与最近的第一轴向端部(24)的距离缩短而减小，并且朝第二轴向端部(38)的方向观察，所述第二区段(22)中的槽(18)的倾斜角(α)随着与相反的第二轴向端部(38)的距离缩短而减小。
3.按照权利要求1或2所述的用于车辆的制动鼓，其特征在于，所述摩擦环(10)具有第三区段，在所述第三区段中未构造有槽，并且所述第三区段从第二区段(22)开始延伸至相反的第二轴向端部(38)。
4.按照权利要求1所述的用于车辆的制动鼓，其特征在于，所述槽(16、18)沿周向延伸并且具有0.03至2mm的深度。
5.按照权利要求1所述的用于车辆的制动鼓，其特征在于，第一区段(20)中的槽(16)相对于第二区段(22)中的槽(18)反向地呈螺纹形地沿周向延伸。
6.按照权利要求1所述的用于车辆的制动鼓，其特征在于，第一区段(20)中的槽(16)相对于第二区段(22)中的槽(18)反向地布置并且相邻的槽(18)以相对彼此恒定的距离沿轴向依次布置。
7.按照权利要求1所述的用于车辆的制动鼓，其特征在于，所述槽(16、18)具有两个限定边界的侧面(28、30；34、36)之间的20°至40°的张角。
8.按照权利要求1所述的用于车辆的制动鼓，其特征在于，所述槽(16、18)具有中心轴线(X)和槽(16、18)的前倾面(28、34)之间的20°至60°的倾斜角(α)。
9.按照权利要求1所述的用于车辆的制动鼓，其特征在于，每个槽(16、18)的前倾面(28、34)的倾斜角(α)等于后倾面(30、36)的倾斜角(α)。
10.按照权利要求1所述的用于车辆的制动鼓，其特征在于，所述摩擦环(10)由灰铸铁、钢、金属基复合材料或重金属合金制造，并且所述鼓体(12)由铝硅合金或铝镁合金制造。
11.按照权利要求10所述的用于车辆的制动鼓，其特征在于，所述鼓体(12)的合金具有重量百分数低于0.05％的镍份额和重量百分数低于0.05％的铜份额。
12.按照权利要求1所述的用于车辆的制动鼓，其特征在于，所述涂层(40)具有0.01mm至0.8mm的涂层厚度并且由锌、锌基合金、镍或铝基合金构成。
13.一种制造按照前述权利要求之一所述的制动鼓的方法，具有以下步骤：-由灰铸铁、钢、金属基复合材料或重金属合金铸造摩擦环(10)；
-机械加工所述摩擦环(10)的径向外表面(14)以便设置槽(16、18)；
-对机械加工后的外表面(14)用锌或锌基合金、镍或铝基合金涂层；
-在所述摩擦环(10)的径向外表面(14)上由铝硅合金或铝镁合金浇注鼓体(12)，其特征在于，将第一区段(20)和第二区段(22)中的槽(16、18)相对彼此反向倾斜地设置在所述摩擦环(10)的径向外表面(14)中，并且在这种情况下沿径向观察产生底切部(26、32)。
14.按照权利要求13所述的制造制动鼓的方法，其特征在于，所述涂层(40)通过热喷涂、电镀工艺施加。
15.按照权利要求13或14所述的制造制动鼓的方法，其特征在于，所述鼓体(12)通过压铸方法制造。
16.按照权利要求14所述的制造制动鼓的方法，其特征在于，在热喷涂所述涂层(40)之前，对所述径向外表面(14)进行喷砂或化学处理。
17.按照权利要求14所述的制造制动鼓的方法，其特征在于，在电镀施加所述涂层(40)之前，对所述径向外表面(14)进行蚀刻或浸蚀并且随后用电解质处理。
18.按照权利要求17所述的制造制动鼓的方法，其特征在于，在电镀涂层之前，将镍层施加在所述径向外表面(14)上。
19.按照权利要求13所述的制造制动鼓的方法，其特征在于，所述涂层(40)通过镀锌施加。
制动鼓和制造这种制动鼓的方法
[0001] 本发明涉及一种用于车辆的制动鼓，所述制动鼓具有摩擦环，所述摩擦环在其径向外表面上具有沿周向延伸的槽，并且在摩擦环的径向外表面上构造有涂层，所述制动鼓还具有鼓体，所述鼓体浇注在摩擦环的径向外表面上，从而所述槽填充以鼓体的材料，本发明还涉及一种制造这种制动鼓的方法，在所述方法中，由灰铸铁、钢、金属基复合材料或重金属合金铸造摩擦环，随后机械地处理所述摩擦环的径向外表面以便设置槽，紧接着对机械处理后的外表面用锌或锌基合金、镍或铝基合金涂层并且最后在所述摩擦环的径向外表面上由铝硅合金或铝镁合金浇注鼓体。
[0002] 用于机动车和用于轨道车辆的制动鼓以及用于两轮车辆的制动鼓是普遍已知的并且在多个申请中被描述。在制动过程中，分别使一个制动蹄相应地与制动鼓的一个摩擦面形成摩擦接合的接触，摩擦面通常构造在径向内表面上。常见的制动鼓大多数由灰铸铁或铁铸造，因为由于在制动过程中产生的较大的力需要较高的强度、形状稳定性和热传导性。
[0003] 但同时多年来针对减少燃料消耗的需要和因此随之而来的减轻重量的要求不断提高。因此已经建议由轻金属构成的制动鼓，这种制动鼓具有摩擦体，摩擦体吸收产生的力并且具有足够的耐磨性和形状稳定性。
[0004] 相应地，在专利DE 197 23 036 B4中公开了一种制动鼓，该制动鼓的鼓体由轻金属制造并且与摩擦环形状接合地连接，其中，形状接合部具有多个底切。两个主体之间的连接通过将摩擦环注入基体实现。在运行中升温时或由于铸造后收缩，两个部件不同程度地膨胀，这可能导致两个部件相对彼此的相对运动和因此导致松开。
[0005] 因此，在专利申请DE 10 2010 055 162 A1中公开了一种浇注构件，该浇注构件例如是用于制动鼓的摩擦环。在将鼓体浇注到摩擦环上之前可以首先将该摩擦环通过切削加工粗糙化并且随后设以电镀镍涂层。通过该涂层明显改善了鼓体在摩擦环上的金属附着力。但是不能可靠地防止由于作用的力引起的松开。
[0006] 因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种制动鼓和一种制造这种制动鼓的方法，通过这种制动鼓和制造方法可以在重量较小的情况下确保制动鼓的较长的寿命，方式是可靠地阻止摩擦体与鼓体松开。
[0007] 所述技术问题通过按照本发明的制动鼓和按照本发明的制造这种制动鼓的方法解决。
[0008] 在摩擦环上构造有轴向的第一区段，所述第一区段中的槽朝摩擦环的最近的第一轴向端部倾斜地构造，在摩擦环上还构造有轴向的第二区段，所述第二区段中的槽朝相对于第一区段相反的方向倾斜地构造，其中，所述槽沿径向观察具有底切部，由此实现的是，在由于使用的材料的膨胀系数不同在浇注后发生不同的收缩的情况下仍存在鼓体和摩擦环之间的稳定的连接，因为产生的、在摩擦环的轴向端部处沿相反的方向施加作用的收缩力可以沿两个作用方向被倾斜的槽吸收。此外，通过底切部产生机械的夹紧。该优点也适用于相应的方法，在相应的方法中，在摩擦环被围铸之前，将第一区段和第二区段中的槽相对彼此反向地倾斜地设置在所述摩擦环的径向外表面中，并且在这种情况下沿径向观察构造底切部。在此产生收缩应力，连接的强度通过收缩应力明显提高。形成的涂层改善摩擦环在鼓体上的冶金连接。底切部产生径向的结合力，由此附加地提高连接强度。
[0009] 优选地，所述第一区段中的槽相对于摩擦环的中心轴线的倾斜角随着与最近的第一轴向端部的距离缩短而减小，并且所述第二区段中的槽的倾斜角随着与相反的第二轴向端部的距离缩短而减小。业已证明，大致在摩擦环的中部基本上仅出现径向作用的紧缩力，而这些紧缩力的轴向份额朝向摩擦环的轴向端部增大。由于槽的侧面变得越来越陡，这些槽的延伸方向基本上相当于在每个位置处产生的收缩力的方向，由此这些收缩力被这种结构最佳地吸收，这明显提高了结合强度。
[0010] 在可能的实施方式中，所述摩擦环具有第三区段，在所述第三区段中未构造有槽，并且所述第三区段从第二区段开始延伸至相反的第二轴向端部。通过这种实施方式，加工区域被限制在在运行中承受载荷的区域中，由此降低了加工成本。
[0011] 有利的是，所述槽沿周向延伸并且具有0.03至2mm的深度。这样的深度足以确保可靠的连接，同时不产生太高的加工成本。此外，在这样的槽深下，即使使用底切部也仍能获得槽的可靠的填充。
[0012] 当两个区段中的槽反向地呈螺纹形地沿周向延伸时产生特别简单的加工。
[0013] 备选地，第一区段中的槽相对于第二区段中的槽反向地布置并且相邻的槽以相对彼此恒定的距离沿轴向依次布置。
[0014] 当所述槽具有两个限定边界的侧面之间的20°至40°的张角时产生良好的效果。在此张角范围内，不仅槽被完全填充而且产生良好的可加工性。
[0015] 所述槽有利地具有中心轴线和槽的前倾面之间的20°至60°的倾斜角，这基本上相当于收缩力的力作用方向。这样的倾斜角适合于在具有较小的铸造压力的浇注中、例如重力浇注或低压浇注中对槽的填充。
[0016] 在浇注方法中特别有利的是，每个槽的前倾面的倾斜角等于后倾面的倾斜角，因为通过这种菱形形状明显简化槽的填充并且因此在具有较小压力的浇注过程中同样得到良好的连接效果。
[0017] 优选地，所述摩擦环由灰铸铁、钢、金属基复合材料或重金属合金制造，并且所述鼓体由铝硅合金或铝镁合金制造。摩擦环在制动运行中具有足够的热负荷能力和较小的磨损，同时轻金属合金具有低重量和良好的可铸造性。
[0018] 所述鼓体的合金应当有利地具有重量百分数低于0.05％的镍份额和重量百分数低于0.05％的铜份额，由此明显改善材料的腐蚀性能。
[0019] 在本发明的有利的实施方式中，所述涂层具有0.01mm至0.8mm的涂层厚度并且由锌、锌基合金、镍或铝基合金构成。通过使用这种涂层明显改善摩擦环和鼓体之间的冶金连接并且即使在收缩过程之后也可靠地防止间隙产生，从而在运行中不会在内部出现腐蚀过程并且实现均匀的力传递和散热。
[0020] 所述涂层优选通过热喷涂、电镀工艺或通过镀锌施加。通过这些涂层分别明显改善灰铸铁摩擦环或钢摩擦环在鼓体的铝合金上的冶金连接。
[0021] 压铸方法特别好地适合用于制造鼓体，通过压铸方法确保摩擦环上的底切结构被填充。
[0022] 为了进一步确保在使用热喷涂涂层作为涂层时所述涂层与摩擦环实现良好的连接，事先对摩擦环的径向外表面进行喷砂或化学处理。
[0023] 在电镀施加涂层之前，为了改善在摩擦环上的连接，首先对摩擦环的径向外表面进行蚀刻或浸蚀并且随后用电解质处理。
[0024] 当在电镀涂层之前将镍层涂覆在外表面上时，也形成了电镀施加的涂层的更好连接。
[0025] 通过按照本发明的制动鼓和制造这种制动鼓的方法，在低重量和简单且廉价的可制造性的情况下确保了制动鼓的高的使用寿命，从而降低了车辆的燃料消耗。在此建立鼓体在摩擦环上的优化的连接，方式是，既在机械方面通过使用收缩力也在冶金方面通过使用不同的涂层改善所述连接。此外可靠地避免了腐蚀或间隙产生，这提高了这种制动鼓的使用寿命。
[0026] 以下示例性地根据附图描述按照本发明的鼓式制动器以及按照本发明的制造这种鼓式制动器的方法。
[0027] 图1示意性地以剖面图示出制动鼓的侧视图。
[0028] 图1中所示的制动鼓由摩擦环10构成，在该摩擦环10上浇注有鼓体12。摩擦环10首先由灰铸铁、钢、金属基复合材料或重金属合金铸造并且在以后的使用中用作制动机动车的摩擦面，从而存在摩擦环10的增大的摩擦负荷和热负荷。
[0029] 因此，摩擦环10必须与浇注而成的鼓体12具有高的连接强度，所述鼓体由铝硅合金或铝镁合金制成并通过压铸方法浇注到摩擦环10上。鼓体12的材料具有高的导热率，以便改善从制动鼓的散热，鼓体12还具有低的比重量，以便在车辆运行时节省燃料。
[0030] 为了实现这种改善的连接，首先对摩擦环10在其径向外表面14上进行机械的切削加工。通过合适的切削工具在径向外表面14中开出槽16、18，槽16、18具有大约0.03至2mm的槽深。按照本发明，槽16、18在摩擦环10的两个不同的区段20、22中不同地构造。在轴向的第一区段20中，槽16朝最近的第一轴向端部24倾斜地构造并且具有径向的底切部26。这意味着，对槽16进行侧向限定的槽侧面28、30相对于沿摩擦环10的中心轴线X指向第一轴线端部24的矢量或者相对于沿摩擦环10的已浇注但未经加工处理的径向外表面的切线围成小于
90°的倾斜角α。在轴线的第二区段22中，槽18沿相反的方向倾斜地构造并且也具有径向的底切部32。对槽18进行限定的槽侧面34、36相应地相对于沿摩擦环10的中心轴线X指向第一轴向端部24的矢量具有大于90°的倾斜角α。
[0031] 槽16、18分别构造为螺纹槽，但也可构造为沿径向延伸的单槽。该实施例示出这些槽16、18的特别有利的设计方案，因为这些槽16、18具有沿摩擦环10的高度变化的倾斜角α。该倾斜角α在第一区段20中随着与最近的第一轴向端部24的距离减小而减小，而在轴向的第二区段22中，该倾斜角α随着与第一轴向端部的距离增大而增大，或者换言之，在轴向的第二区段22中，相对于指向相反的第二轴向端部38的矢量的倾斜角α随着与相反的第二轴向端部38的距离缩短而同样减小。这种倾斜角改变优选根据使用的两种材料的热膨胀系数以如下方式设计，即，当槽16、18的方向由槽16、18的槽侧面28、30、34、36上的相应的切线之间的角平分线定义时，在浇注后的冷却中产生的收缩力相对于中心轴线X尽可能具有与槽
16、18相同的角度，其中，收缩力既有轴向分量又有径向分量。由于产生的收缩力的径向分量沿摩擦环的高度大约保持相同，同时轴向的收缩力朝相应的最近的轴向端部24、38的方向增大，因此，产生的收缩力的矢量相应地也在轴向端部处的边缘区域中与中心轴线X围成比在中间区域中明显更小的角度，在中间区域中，收缩力仅沿径向作用。在此，在通常尺寸的摩擦环10中业已证明，前倾面28、34的分别相对于指向最近的轴向端部24、38的矢量的倾斜角α从中间区域向相应的端部应当从大约60°下降至大约20°。在此，侧面28、30、34、36之间的张角大约为30°。
[0032] 槽16、18的这种设计实现摩擦环10和鼓体12之间的非常高的连接强度。除这种高的机械式夹紧外，还为了实现良好的冶金连接，在将鼓体12浇注在摩擦环10上之前对摩擦环10在其径向外表面14上涂层。涂层40具有0.01至8mm的厚度并且通过铝基合金的热喷涂或电镀施加产生。备选地也可以例如通过在锌或锌基合金的浸渍池中热浸镀锌对表面镀锌。如果使用热喷涂方法，则可以事先通过喷砂或化学工艺实施表面活化。在电镀涂层中适宜的是通过蚀刻、浸蚀或者用电解质、必要时附加的镍粘附层涂层进行预处理。
[0033] 在涂覆该涂层40后可以将鼓体12尤其通过压铸方法浇注到摩擦环10上。这能够使槽非常好地被围铸材料填充，围铸材料为了避免腐蚀应当尽可能不含铜或镍。
[0034] 当使用其它浇注方法、例如低压浇注方法或重力浇注方法时，应尽可能地使前倾面和后倾面28、30、34、36的螺距大致相同，并且应当调整螺纹深度以便确保在尽可能无气阻的情况下对槽的填充。
[0035] 如此制造的制动鼓具有鼓体和摩擦环之间的优异的机械连接和冶金连接。此外还避免了不希望的腐蚀过程并且确保非常好的散热。此外，通过按照本发明的方法制造的制动鼓在使用寿命较长和制动功率良好的情况下具有较小的重量。
[0036] 应当明确，本申请的保护范围不限于所描述的实施例。尤其地，摩擦环不需要沿其整个高度配设有槽轮廓，而是可以存在未构造槽的第三区段。当然也可以考虑关于个别构件和配合表面的结构变化。除了螺纹轮廓以外还可以设置单槽。
