CN105829756B - 通风式制动盘 - Google Patents

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Abstract

一种通风式制动盘，包括制动带，制动带由与面对表面(7)同轴的两个板(3、4)限定，连接元件(8、9、10)从该面对表面轴向延伸。每个连接元件均具有两个相应端部(11、12)，在该端部处连接元件连接至板。多个连接元件(8)与在一个或多个给定方向上从连接元件的端部(11、12)延伸的细长顶部(13)关联。细长顶部(13)与连接元件和板形成一体，并从板的面对表面(7)突出。

Description

通风式制动盘
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的通风式制动盘，特别地但并不排他地用于汽车和商用车。
背景技术
已知制动盘包括钟形物、称为从其中延伸的制动带的环形部，制动盘旨在与卡钳的垫配合。在通风式盘中，制动带通常以销或突片的形式由彼此通过多个连接元件连接的多个彼此相对的板制成。两个板的外表面限定相对的制动表面。内面对表面与销或突片一起限定通风通道，该通风通道用于冷却盘以使空气在盘的旋转运动期间在通风通道中向离心方向流动。
为了改善通风并减少由于温度变化而导致的裂纹，已提出了具有成形的连接元件的通风式制动盘以便增强通风通道的有效性。
WO 2008/136032 A2以本申请人的名义公开了一种通风式制动盘，该通风式制动盘包括接合元件，该接合元件是在两个同心阵列中分布的突片的形式；突片在大致径向方向上伸长，具有面向盘的优选旋转方向的凹部。
WO 2008/136032 A2中的通风式制动盘以在三个同心阵列中分布的销的形式提供连接元件，其中径向最外面的阵列包括具有滴状截面的销，径向最里面的阵列具有径向细长销，并且径向中间阵列具有这样的销，即，具有菱形截面，圆形顶部及在大致径向方向上定向的主对角线。
WO 2012/164465 Al公开了一种通风式制动盘，该通风式制动盘具有在三个同心阵列中分布的销的形式的连接元件，其中径向中间阵列的销具有诸如具有四个圆形点的星形截面。在径向最外面的阵列的销之间，轴向对准的突起放置为从制动带的两个板的两个面对的内表面突出。
发明内容
本发明的目的是延长通风式制动盘的使用寿命。本发明特定的目的是尽可能地减少或消除热裂纹的产生。具体地，期望通过减少器运行温度优化并改善通风式制动盘中的通风，从而不会影响其机械特性。
根据本发明的特征，通过增大制动盘的传热表面并且因此提高在本发明的的通风式制动盘中交换的热功率来实现上述目的。总体上，至少多个所述板连接元件与根据一个或多个给定方向从连接元件的端部延伸的细长顶部关联。细长顶部与连接元件和板形成一体，并从两个板的面对表面突出。在下文中限定优选和有利的特征。
附图说明
下面通过仅作为非限制性实例给出的示例性实施方式描述了根据本发明的制动盘的多个实施方式。参考附图，其中：
图1是具有钟形侧板的通风式制动盘的立体图，其中，局部被切开；
图2是图1的细节的放大立体图；
图3是根据图1的线III-III的制动盘的局部截面图；
图4、图5及图6是示出了图2中的细节的变形实施方式的立体图。
具体实施方式
参照附图，根据本发明的通风式制动盘(整体由1表示)旨在安装至机动车辆，例如汽车。盘1具有基本上圆形的构造并围绕轴线展开，轴线在附图中由Z表示。
在该背景下，术语“轴向方向”表示平行于轴线Z的方向。“径向”表示与轴向方向或轴线Z的方向垂直。盘的“切向或周向”表示根据中心在Z轴线上的周缘的方向。
盘1包括支撑钟形物20和与钟形物20同轴(co-axial)的制动带2。制动带2旨在与制动卡钳(未示出)配合以对车辆施加制动作用，制动带由相对于轴线Z同轴的两个板3、4限定。第一板3布置在支撑钟形物20的一侧上，而第二板4布置在相对的侧上。两个板面向彼此并轴向间隔，从而形成间隙5。
两个板3、4具有面对表面(facing surface)6、7，连接元件8、9、10从该面对表面在板之间横向或轴向延伸。面对表面6、7与间隙5内的连接元件8、9、10一起限定盘冷却通风通道50，用以使空气在盘的旋转期间在该通道中在离心方向上流动。连接元件由与板3、4相同的材料制成并优选地与板制成为一体件(具体地，通过熔合)。
在附图中示出的实施方式中，板3、4之间的连接元件8、9、10是柱状或销状元件。有利地，连接元件8、9、10沿着两个板3、4的面对表面6、7均匀分布。
连接元件沿着至少两个同心圆形阵列布置，同心圆形阵列包括外阵列21(即，距轴线Z较远)和内阵列22(即，距轴线Z较近)。
根据本文中描述的实施方式，连接元件8、9和10布置在对应于外阵列21、中间阵列23和内阵列22的三个同心圆形阵列上。
优选地，最外面的阵列21的每个元件10与最里面的阵列22的相应元件8径向对准，而中间阵列23的元件9相对于内部连接元件8和外部连接元件10周向交错。
为了有利于离心气流的通道，连接元件8、9、10在轴平面中的横截面或轴向截面优选具有径向伸长的形状。
根据变形实施方式(未示出)，两个板之间的连接元件可包括在大致径向方向上伸长的突片。
每个连接元件8、9、10均具有两个相应的端部11、12或基部，其中相同的连接元件连接到板3、4。
多个连接元件(在该实例中为连接元件9)与细长顶部13关联，该细长顶部在至少一个给定方向上从其基部延伸。细长顶部13与连接元件9和板3、4一体形成，并且从两个板的面对表面6、7升高。
每个细长顶部从相应表面6或7突出一较短的高度，该高度比两个面对表面6、7之间的轴向距离短。
在实施方式中，多个细长顶部从相应表面6或7突出的高度比表面6与7之间的距离的一半小。
优选地，细长顶部13由与板3、4和连接元件8、9、10相同的材料制成并且优选地与板和连接元件制成为一体件(具体地，通过熔合)。
在图1至图3中示出的实施方式中，细长顶部13仅由中间阵列23的连接元件9形成。在其他实施方式中(未示出)，细长顶部13可由内阵列22的连接元件8形成。
根据特别有利的实施方式，三个细长顶部13a、13b、13c与每个连接元件9(或8或10)关联，细长顶部中的两个细长顶部13a、13b在周向方向或切向方向上以两个相反的方式延伸，并且第三个更细长顶部13c向外径向延伸至板的外围缘C的附近。
根据图4中示出的变形实施方式，只有一个细长顶部13c可与每个连接元件9(或8或9)关联，该细长顶部在径向向外的方向上延伸。
根据图5中示出的变形实施方式，只有一个较长的顶部13a可与每个连接元件9(或8或10)关联，该较长的顶部在切向或周向方向上延伸。
根据图6中示出的变形实施方式，两个细长顶部13a、13b可与每个连接元件9(或8或10)关联，该两个细长顶部在切向或周向方向上以两个相反的方式延伸。
优选地，根据轴向截平面，每个细长顶部13均具有圆形自由端15并具有凸形的轮廓。
优选地，每个细长顶部13借助于凹形边(concave radius，凹面弧边)14连接至板的相应表面6或7。
如在图3中可看到的，根据相对于穿过间隙5并垂直于轴线Z的几何中央平面的基本上镜像的构造，每个细长顶部13优选地与设置在相对的面对表面上的相应细长顶部相对并轴向对准。在图3中，可以看到相对于细长顶部13c的所述布置；应当理解的是，在设置时，该镜像几何构造也可应用于细长顶部13a和/或13b。在该实施方式中，每个细长顶部以小于表面6与7之间的距离的一半的高度从相应表面6或7突出。
在图1和图2中的实施方式中，径向中间阵列23的连接元件9具有这样的截面，该截面优选地形成为这样的菱形，该菱形具有圆形顶点、稍微凹形的侧边，以及定向在径向方向上的主对角线。
在该实施方式中，第三顶部在外阵列21的两个连接单元10之间延伸，第三顶部的截面优选地形成为在径向向外的方向上的展开的(flared)或分叉的(diverging)的三角形。
在图1和图2的示例性实施方式中，径向的内阵列22的连接元件8具有优选滴状的截面，该截面在其面向径向向外的方向的部分中伸长。
从功能的角度来看，细长顶部13在不会导致质量增加的情况下限定了间隙5内传热表面的整体增大。同时，细长顶部13增加了通过通风通道的气流的流动，从而导致借助于对流更多地去除制动盘热。因此实现了交换热功率的增大，由此操作温度减小并且制动盘的使用寿命延长。
通常，连接元件的轴向截面的具体几何形状没有限制或对实现本发明能够实现的有利结果并不重要。然而，不考虑截面的几何形状，连接元件优选地具有圆形顶部或具有锥形的总体形状，或者这样的形状便于空气通过通风通道良好进入、分布和流动。
在图1和图2中示出的实施方式中，用8表示的外阵列21的柱状元件具有大致菱形或斜方形(rhombus)截面，该截面具有圆形顶部、以及定向在基本上径向方向上的主对角线。
同样优选的是没有设置细长顶部13的连接元件在它们的底部或基部具有凹形边16，在底部或基部处连接元件连接至两个板中的一个板。
可基于为其设计盘的车辆的类型改变连接元件8、9、10的尺寸。
申请人进行的对比试验已证实：
-具有相同的质量、材料和边缘处的条件的情况下，具有上述类型的细长顶部的制动盘确保更好的散热(～功率去除增长10％)；
-与具有传统连接元件的制动盘相比，具有上述类型的细长顶部的盘允许在机械应力(～少10÷30％)和热消散(-功率去除增长2％)两个方面上具有优点。
已在两个传统类型的通风式制动盘(在以下表中表示为盘I和盘II)与根据本发明的制动盘(以下表示为盘III)之间进行对比分析以便理解通过本发明得到的盘的物理、机械和热性能。盘I是具有31个柱状连接销的“标准”通风式制动盘；盘II是在WO 2012/164465Al中示出的31个销的通风式盘的类型。盘III是根据图1至图3具有31个连接销的通风式制动盘。
在以下表中报告的值表明与标准盘相比，在根据本发明的盘中热能去除显著增大+23.4％。应注意的是，盘III具有比标准盘I大约小1kg的质量。
以下曲线图示出了在测试期间与标准盘I(511℃)相比在盘III(440℃)上检测的运行温度减小71℃(即，14％)。这一显著温度下降将会直接导致热裂纹形成显著减少，且不影响制动带的阻力和稳定性。
根据本发明的通风式制动盘最终使得制造简单并降低了成本，原因是能够通过熔合诸如传统盘来制成。不采用外部材料或除制动盘的材料以外的材料制成的部件，从而在熔合过程期间优化盘的制造且不需要进一步后续工序。
已描述了根据本发明的制动盘的各个方面和实施方式。应当理解每个实施方式可与任何其他实施方式结合或独立地实施。此外，本发明不限于本文中描述的实施方式，但可在本文所附的权利要求的范围内变化。

Claims (9)

1.一种通风式制动盘，包括制动带(2)，所述制动带由相对于轴线(Z)同轴的两个板(3、4)限定，所述板彼此面对并间隔开以便形成间隙(5)，所述板(3、4)具有面对表面(6、7)，板连接元件(8、9、10)从所述面对表面轴向延伸，以用于连接所述板(3、4)，所述面对表面(6、7)在所述间隙(5)内与所述板连接元件(8、9、10)一起界定用于冷却所述制动盘的通风通道；每个板连接元件均具有两个端部(11、12)，所述板连接元件在所述两个端部处连接至所述板(3、4)中相应的一个板；
其特征在于，
多个所述板连接元件(8、9、10)与在至少一个给定方向上从所述端部(11、12)延伸的细长顶部(13)关联，
所述细长顶部(13)与所述板连接元件和所述板一体形成，并且
所述细长顶部(13)相对于所述两个板的所述面对表面(6、7)突出，并且每个所述细长顶部从两个所述面对表面中的一个面对表面(6、7)突出一高度，所述高度小于两个所述面对表面之间的轴向距离，
其中所述细长顶部(13)包括沿周向方向或切向方向延伸的细长顶部(13a、13b)，当在轴向截平面中观察时，每个细长顶部(13)均具有凸形轮廓。
2.根据权利要求1所述的制动盘，其特征在于，所述细长顶部(13)包括沿径向向外的方向延伸至所述板的外周边缘(C)附近的细长顶部(13c)。
3.根据权利要求1或2所述的制动盘，其特征在于，多个所述板连接元件(9)中的每一个板连接元件均与三个细长顶部(13a、13b、13c)关联，所述三个细长顶部中的两个细长顶部(13a、13b)在周向方向上以两个相反的方式延伸，并且第三细长顶部(13c)径向向外延伸至所述板的外周边缘(C)的附近。
4.根据前述权利要求1或2所述的制动盘，其特征在于，每个细长顶部(13)均具有圆形自由端(15)。
5.根据权利要求1或2所述的制动盘，其特征在于，每个细长顶部(13)均通过凹形边(14)连接至所述板的相应的面对表面(6、7)。
6.根据权利要求1或2所述的制动盘，其特征在于，通过用与所述板(3、4)和所述板连接元件(8、9、10)相同的材料进行铸造而制成所述细长顶部(13)。
7.根据权利要求1或2所述的制动盘，其中，所述板连接元件(8、9、10)布置成三个同心圆形阵列，所述三个同心圆形阵列包括外阵列(21)、中间阵列(23)以及内阵列(22)；其特征在于，仅由所述中间阵列(23)的所述板连接元件(9)形成所述细长顶部(13)。
8.根据权利要求1或2所述的制动盘，其特征在于，根据相对于穿过所述间隙(5)并垂直于所述轴线(Z)的几何中央平面基本上镜像的布置，所述细长顶部(13)中的至少部分的细长顶部与由相对的所述面对表面(6、7)设置的对应突起相对并轴向对准。
9.根据权利要求1或2所述的制动盘，其特征在于，所述细长顶部(13)中的至少部分的细长顶部从所述面对表面中相应的一个表面(6、7)突出一高度，所述高度小于两个所述面对表面之间的轴向距离的一半。
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