CN106090080B - 内部通风制动盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内部通风制动盘。包括两个环状摩擦盘和一系列用于连接两个环状摩擦盘的支撑柱，一系列支撑柱沿制动盘周向分为多个支撑柱组，每一支撑柱组中包含多个沿制动盘周向间隔设置的支撑柱列，相邻支撑柱列之间设有列通风道；每一支撑柱列包含多个沿径向方向设置的支撑柱，相邻支撑柱之间设有柱通风道；每一支撑柱组中，长度最长的支撑柱列中靠近制动盘中心的支撑柱设有紧固螺栓孔；支撑柱边为圆弧边，角为圆角。本发明制动盘具有相互连通且高比表面积的通风道，保证高效的散热能力的同时降低制动盘的质量。

Description

内部通风制动盘

技术领域

本发明涉及一种车辆的制动盘，特别是涉及一种内部通风制动盘。

背景技术

根据ZL200820092626.X和US7100748B2已知通风制动盘。它们具有两个同心环状盘，彼此之间通过加强筋连接，加强筋和两同心环状盘限定了制动盘通风道的路径，制动时冷却空气从制动盘内端面吸入沿通风道流向制动盘外端面，并带走摩擦制动产生的热量，降低制动盘温度，避免制动盘过热造成制动性能下降。ZL200820092626.X专利中加强筋从制动盘内端面以弯曲形式延伸到制动盘外端面，加强筋长度沿周向等距设置，形成的通风道沿周向均匀分布且互不连通。US7100748B2专利采用了不同长度的弯曲加强筋的组合设计，优化了通风道的结构，提高了散热效率。

为了保证制动器稳定的制动性能，优化通风道结构，实现高效的热传递是关键。然而，此类通风道之间相互独立，冷却空气只能沿某单一通风道流动，相邻通风道之间的冷却空气不能互通，难以形成较大流量以及有利于热交换的紊流，且冷却空气在通风道内停留的时间较短，导致热交换效率偏低；其次，上述连续加强筋构成的通风道的比表面积较小，使得单位时间内能与通风道内壁接触并进行热交换的冷却空气的量偏低。此外，上述连续加强筋设计虽能保证制动盘足够的连接强度，但该类设计并未很好的平衡连接强度和制动盘质量的关系，一定程度上存在强度过剩的现象，意味着多余的加强筋增加了制动盘的质量。因此，现有连续加强筋设计的内部通风制动盘的散热效率及轻量化的改进存在瓶颈。

发明内容

因此为了解决背景技术中存在问题，本发明的目的是设计并提供了一种内部通风制动盘，具有相互连通且高比表面积的通风道，保证高效的散热能力的同时降低制动盘的质量。

本发明专利采用的技术方案是：

所述内部通风制动盘具有环形几何形状，包括两个环状摩擦盘和一系列用于连接两个环状摩擦盘的支撑柱，制动盘中心和环状摩擦盘中心重合，通过所述支撑柱限定了制动盘内部通风道的路径。

所述一系列支撑柱沿制动盘的周向分组设置形成i个支撑柱组，每个支撑柱组具有绕制动盘中心轴线I-I的i次旋转对称性，每一支撑柱组中包含x个沿制动盘周向间隔设置的支撑柱列，相邻支撑柱列之间设置有列通风道；每一支撑柱列包含y个沿环状摩擦盘径向方向间隔设置的支撑柱，相邻支撑柱之间设置有柱通风道，每个支撑柱列中共设置有y-1个柱通风道；每一支撑柱组中，各个支撑柱列长度可以不相同，长度最长的支撑柱列中靠近制动盘中心的支撑柱设有紧固螺栓孔；所述支撑柱的边为圆弧边，角为圆角。

优选地，所述i个支撑柱组沿环状摩擦盘的周向等距分布，且相邻支撑柱组之间的间距和支撑柱组内相邻两个支撑柱列之间的间距相同。

支撑柱组：本发明将一系列支撑柱分组设置形成i个支撑柱组，第j组支撑柱组G_j具有绕制动盘中心轴线I-I的i次旋转对称性，i表示支撑柱组的总数，j表示支撑柱组的序数。第j组支撑柱组G_j包含x个在制动盘周向上间隔设置的支撑柱列，x表示支撑柱列的总数。

支撑柱列：第j组支撑柱组G_j的第k个支撑柱列C_jk具有路径L_jk，k表示支撑柱列的序数，相邻两个支撑柱列C_jk之间形成列通风道。第j组支撑柱组G_j的第k个支撑柱列C_jk包含y个支撑柱。例如附图3中，支撑柱F₁₁₁和支撑柱F₁₁₂形成支撑柱列C₁₁，且作为最长的支撑柱列，其靠近制动盘中心的支撑柱F₁₁₂设有用于紧固螺栓孔，其余非最长的支撑柱列C_jk具有弯曲半径R_jk。

支撑柱：第k个支撑柱列C_jk中，y个支撑柱沿第k个支撑柱列C_jk所在路径L_jk间隔设置。同一支撑柱列中，支撑柱之间共设置有y-1个柱通风道，y表示支撑柱的总数，n表示支撑柱的序数。第k个支撑柱列C_jk中，第n个支撑柱F_jkn和同支撑柱列下的相邻支撑柱之间设有第n个柱通风道V_jkn。

其中i，j，k，n，x，y为自然数。具体的来说，i是偶数，且至少是8，j是自然数组{1，……，i}中的元素；x为不大于6的自然数，k是自然数组{1，……，x}中的元素；y是不大于5的自然数，n是自然数组{1，……，y}中的元素。

所述制动盘中，所有位于支撑柱列最外周的支撑柱沿制动盘外周等距设置，所有带有紧固螺栓孔的支撑柱沿制动盘内周等距设置。

所述每一支撑柱组中，除了长度最长的支撑柱列以外的其余支撑柱列均朝同一方向弯曲，弯曲的凹侧朝向制动盘旋转方向的前方；且其余每一支撑柱列中，各个支撑柱宽度沿该支撑列所在路径从外周向内周逐渐减小。

例如图3中所示，第j组支撑柱组G_j中，除了长度最长的支撑柱列C_j1，其余第k个支撑柱列中，各个支撑柱的宽度沿该支撑列C_jk的路径L_jk从制动盘外周向制动盘内周逐渐减小。

所述其余每一支撑柱列所在路径的两端之间的连线与两端中靠近外周的端点到制动盘中心之间的连线所形成的角度介于5度到20度之间。

例如图3中所示，第k个支撑柱列C_jk所在路径L_jk两端之间的连线与两端其中靠近外周的端点到制动盘中心之间的连线所形成的角度θ_jk介于5度到20度之间。

所述其余每一支撑柱列所在路径为圆弧曲线，圆弧曲线的半径为0.8倍～1.2倍的制动盘外圆半径R。例如图2中所示，第k个支撑柱列C_jk所在路径L_jk的弯曲半径R_jk为0.8倍～1.2倍的制动盘外圆半径R。

相邻所述支撑柱列之间设有间隙作为列通风道，所述支撑柱之间设置间隙作为柱通风道，柱通风道的两端分别与该支撑柱列相邻两侧的列通风道相通；同一支撑柱组中，所有柱通风道以离制动盘中心的不同径向距离设置，即同一支撑柱列中支撑柱之间的各个柱通风道离制动盘中心的径向距离不同。例如图3中所示，第j组支撑柱组G_j的第k个支撑柱列C_jk下的第n个柱通风道V_jkn到离制动盘中心轴线的径向距离R_jkn和其余柱通风道到离制动盘中心轴线的径向距离不同。

所述柱通风道所在路径相对于该路径中点位置制动盘的旋转方向倾斜设置，其倾斜角度介于20度到40度之间。例如图4中所示，第j组支撑柱组G_j的第k个支撑柱列C_jk下的第n个柱通风道V_jkn所在路径L_jkn相对于该通风道所处位置的旋转方向的倾斜，其倾斜角度θ_jkn介于20度到40度之间。

所述柱通风道中，位于沿旋转方向前方的端部开口到制动盘中心的径向距离小于位于沿旋转方向后方的端部开口到制动盘中心的径向距离。例如图4中所示，对于第j组支撑柱组G_j的第k个支撑柱列C_jk下的第n个柱通风道V_jkn，位于沿旋转方向前方的端部开口中点到制动盘中心的径向距离P_ijka小于位于沿旋转方向后方的端部开口中点到制动盘中心的径向距离P_ijkb。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过优化的支撑柱设计，在保证两个平行摩擦盘之间足够的连接强度的前提下，减少了两个平行摩擦盘之间的支撑结构的体积和质量，增大了制动盘内通风道的体积以及通风道内表面的比表面积，使得单位时间内与通风道内壁接触并进行热交换的冷却空气的量增加，从而提高单位时间内制动盘与冷却空气的热交换效率。

由一系列支撑柱限定的相互连通的通风通道，使得冷却空气能够在不同通风道之间自由流通交换，延长了冷却空气在通风道中的流通路径，使得单位体积冷却空气在通风通道中吸收更多的热量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单地介绍。附图示出：

图1为本发明同一内部通风制动盘的等距立体视图，其中由支撑柱连接的环形摩擦盘中的一个摩擦盘的四分之一已被移除。

图2为本发明的内部通风制动盘的平面视图。

图3为图2虚线框定Ⅱ的局部截面图。

图4为图3中G₁部分的截面图。

图中：1、环状摩擦盘，2、支撑柱。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1～4所示，本发明具体实施的内部通风制动盘包括两个平行的环状摩擦盘，两个环状摩擦盘通过一系列支撑柱而同轴的固定连接在一起。支撑柱的边为圆弧边，支撑柱的角为圆角。支撑柱沿制动盘周向均匀有规律的设置，

图2所示，支撑柱分组设置形成10支撑柱组G_j，每一支撑柱组G_j具有绕制动盘中心轴线I-I的10次旋转对称性，即制动盘绕中心轴线旋转36度可与未旋转前的制动盘完全重合。每一支撑柱组G_j中，包含4个在制动盘周向上间隔设置的支撑柱列C_jk，相邻两个支撑柱列C_jk之间形成一个列通风道，每一支撑柱列C_jk中包含2个支撑柱F_jkn，上述2个支撑柱F_jkn按照路径L_jk从制动盘的外圆周向制动盘的内圆周依次排列。相邻两个支撑柱之间设置有柱通风道V_jkn，其中一级标号j(j的范围为1到10)代表所述支撑柱组或支撑柱列所对应组的序号，沿制动盘周向逆时针标定；二级标号k(这里k的范围为1到4)代表所述支撑柱列的序号，靠近制动盘外周为起始，依次向内递增，三级标号n(这里n的范围为1到2)代表支撑柱列中各支撑柱的序号，靠近制动盘外周的为起始，依次向内递增。

如图2所示，支撑柱列C_j1中，长度最长的支撑柱列C₁₁一直延伸到制动盘内圆周的边界，且该支撑柱列中靠近制动盘内周的支撑柱F₁₁₂包含紧固螺栓孔。上述长度最长的支撑柱列C₁₁设定为支撑柱组G₁的起始列，从该起始列起且包含该起始列到下一个长度最长支撑柱列C₂₁之前的所有支撑柱列构成一个支撑柱组G₁。

如图2所示，支撑柱列C_jk中靠近制动盘外周的支撑柱F_jk1沿制动盘外周等距设置，即所有支撑柱列C_jk中靠近制动盘外周的支撑柱在制动盘周向上均布，共计40个支撑柱，每一支撑柱列C_jk均以此支撑柱为基准向制动盘内周延伸。长度最长的支撑柱列C_j1中，包含紧固螺栓孔的支撑柱F_j12沿制动盘内周等距设置，上述包含紧固螺栓孔的支撑柱F_j12数量为10，由以上两个条件限定了制动盘内其它支撑柱F_jkn的位置分布。

如图2所示，支撑柱组G₁中，除了长度最长的支撑柱列C₁₁，其余各支撑柱列C_1k均朝同一方向弯曲，其凹侧朝向制动盘旋转方向的前方，支撑柱列C_1k的内的各支撑柱F_1kn的宽度沿路径L_1k从制动盘外周向制动盘内周连续减小，即支撑柱列C_1k的宽度沿路径L_1k从制动盘外周向制动盘内周连续减小，上述的连续指的是，同一支撑柱列C_1k中，各个支撑柱F_1kn的同一侧的边落在同一弧线上，由此形成上述提到的支撑柱列C_1k的宽度逐渐减小的特性，由这种内周窄外周宽的支撑柱列设计可以提高列通风道在制动盘内周冷却空气的进气量。

如图1所示，支撑柱列C₁₃对应的路径L₁₃的两端的连线与靠近外周的端点到中心轴线的连线所围成的角度θ₁₃介于5度到20度之间，如图3所示。上述支撑柱列C₁₃对应的路径L₁₃的半径R₁₃限定在0.8倍制动盘外圆半径R和1.2倍制动盘外圆半径R之间，这种设计可以改善冷却空气在通风道内流动的平顺性和提高通风道出风口处的风压。

如图3所示，支撑柱组G₁中，各个支撑柱列C_1k中的柱通风道V_1k1的径向分布，由图3示出的支撑柱组G₁上以虚线示出不同的圆轨迹R₁₁₁，R₁₂₁，R₁₃₁，R₁₄₁，它们具有离制动盘中心轴线不同的径向距离。可看出，支撑柱组G₁中的柱通风道V₁₁₁，V₁₂₁，V₁₃₁，V₁₄₁具有离中心轴线不同的径向距离。

支撑柱列C₁₂中的柱通风道V₁₂₁，如图4所示，两端开口分别与该支撑柱列C₁₃相邻两侧的列通风道相连，柱通风道V₁₃₁的路径L₁₃₁相对于该路径中点所处位置的制动盘旋转方向倾斜，柱通风道V₁₂₁位于旋转方向前方的开口到中心轴线的距离P_131a小于位于旋转方向后方的开口到中心轴线的距离P_131b，其中a代表旋转方向前方，b代表旋转方向后方，由此限定柱通风道V₁₃₁的倾斜方向，倾斜角度的大小决定了冷却空气能否顺畅的沿柱通风道流通，优选的倾斜角度θ₁₃₁介于20度到40度之间。制动盘中其它柱通风道V_jkn具有相同的倾斜方向和角度。如图3中示意性地用箭头表示冷却空气的流通方向，倾斜的柱通风道使得冷却空气可以同时沿列通风道和柱通风道流通，不同列通风道之间的冷却空气可以充分交汇混合，通过调整列通风道和柱通风道的空气流量从而获得最佳的冷却效果。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，在不偏离以下权利要求所限定的本发明的保护范围内的情况下，本技术领域的技术人员可以进行修改、调整。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (7)

1.一种内部通风制动盘，所述内部通风制动盘具有环形几何形状，包括两个环状摩擦盘(1)，其特征在于：所述两个环状摩擦盘(1)通过一系列支撑柱(2)相连，通过所述一系列支撑柱限定了制动盘内部通风道的路径；

所述一系列支撑柱(2)沿制动盘周向分组设置形成i个支撑柱组，每一支撑柱组中包含x个沿制动盘周向间隔设置的支撑柱列，相邻支撑柱列之间设置有列通风道；每一支撑柱列包含y个沿环状摩擦盘径向方向间隔设置的支撑柱，相邻支撑柱之间设置有柱通风道；每一支撑柱组中，长度最长的支撑柱列中靠近制动盘中心的支撑柱设有紧固螺栓孔；所述支撑柱的边为圆弧边，角为圆角；

同一所述支撑柱组中，所有柱通风道以离制动盘中心的不同径向距离设置；

所述柱通风道中，位于沿旋转方向前方的端部开口中点到制动盘中心的径向距离小于位于沿旋转方向后方的端部开口中点到制动盘中心的径向距离。

2.根据权利要求1所述的一种内部通风制动盘，其特征在于：所述i是偶数，所述x为不大于6的自然数，所述y是不大于5的自然数。

3.根据权利要求1所述的一种内部通风制动盘，其特征在于：所述环状摩擦盘上，所有支撑柱列中邻近制动盘外周的支撑柱沿制动盘外周周向等距设置，所有带有紧固螺栓孔的支撑柱沿制动盘内周周向等距设置。

4.根据权利要求1所述的一种内部通风制动盘，其特征在于：所述每一支撑柱组中，除了长度最长的支撑柱列以外的其余支撑柱列均朝同一方向弯曲，弯曲的凹侧朝向制动盘旋转方向的前方；且其余每一支撑柱列中，各个支撑柱宽度沿该支撑列所在路径从制动盘外周向制动盘内周逐渐减小。

5.根据权利要求1或4所述的一种内部通风制动盘，其特征在于：所述其余每一支撑柱列所在路径两端之间的连线与两端中靠近制动盘外周的端点到制动盘中心之间的连线所形成的角度介于5度到20度之间。

6.根据权利要求1或4所述的一种内部通风制动盘，其特征在于：所述其余每一支撑柱列所在路径为圆弧曲线，圆弧曲线的半径为0.8倍～1.2倍的制动盘外圆半径R。

7.根据权利要求1所述的一种内部通风制动盘，其特征在于：所述柱通风道所在路径倾斜设置，其倾斜角度介于20度到40度之间。