CN107298079B - 一种液体冷却汽车制动器与轮胎散热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车制动器与轮胎的散热技术，尤其是一种液体冷却汽车制动器与轮胎散热装置。由轮胎安装在液体冷却的汽车制动器上构成；液体冷却的汽车制动器由制动鼓、轮辋、环形水套、内圆柱滚子轴承、外圆柱滚子轴承、冷却系统构成。环形水套为环形腔体，通过内、外圆柱滚子轴承支承在制动鼓和轮辋之间构成浮动结构，在车轮转动时环形水套处于静止状态，方便了进水口和出水口与冷却系统的联接。本发明利用液体对制动器和轮胎进行主动散热，大幅度提高了散热效果；通过钢丝帘线、胎圈、导热硅胶、散热鳍片和轮辋同时对轮胎橡胶和轮胎中的气体进行散热，散热效率高。其构思巧妙、结构紧凑、散热效果显著，运行平稳、成本低。

Description

一种液体冷却汽车制动器与轮胎散热装置
一、所属技术领域
本发明涉及汽车制动器与轮胎的散热技术，尤其是一种液体冷却汽车制动器与轮胎散热装置。
二、背景技术
汽车行驶时，制动器与轮胎容易积聚大量的热量而温度上升。在汽车制动过程中，制动器的制动蹄与制动鼓接触并产生相对位移，二者相互摩擦产生热量，使制动器的温度升高；温度升高会造成摩擦材料的摩擦系数减小，导致制动器的制动效能下降，产生热衰退现象，严重影响汽车的制动稳定性和行驶安全性。在轮胎高速转动时，胎面与地面摩擦接触而产生热量，导致轮胎温度升高，在高温状态下的长时间运行会降低轮胎的强度和可靠性，甚至造成爆胎等严重事故。因此，应当对制动器和轮胎进行合理、有效的散热以保障汽车的行驶安全。
目前汽车上常见的制动器和轮胎通常采用的是被动散热方式，即利用制动器和轮胎转动时与空气接触形成的对流换热，散热效率较低，散热效果不佳。中国国家知识产权局专利局于2013年10月23日公开了一项公开号为CN103362996A，名称为“一种汽车鼓式制动散热系统”；该技术通过在制动鼓内腔设置风轮、扇叶和进、排气口，使外界的空气能够持续进入制动鼓内腔，将制动产生的热量从排气口排出，以达到散热冷却的效果。中国国家知识产权局专利局于2016年8月24日公开了一项公开号为CN105882330A，名称为“一种汽车轮胎的散热方法及其散热装置”；该技术通过在金属轮毂上安装带有丝状穗子的编织带，使丝状穗子在轮胎转动时摆动并吸收热量传导至金属轮毂的方法进行散热。综上所述，现有的这些散热方法和装置仍然属于风冷散热，散热效率低，并且无法对制动器和轮胎同时进行散热。
三、发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种液体冷却汽车制动器与轮胎散热装置。
本发明所采用的技术方案是：由轮胎安装在液体冷却的汽车制动器上构成；液体冷却的汽车制动器由制动鼓、轮辋、环形水套、内圆柱滚子轴承、外圆柱滚子轴承、冷却系统构成；环形水套为环形腔体，通过内圆柱滚子轴承和外圆柱滚子轴承支承在制动鼓和轮辋之间，在水套腔体上设置进水口和出水口；轮辋与轮胎的安装面上设置一组散热鳍片；轮胎中设置分布在整个轮胎截面上的钢丝帘线和位于轮胎口截面下方的金属胎圈，钢丝帘线在金属胎圈下方绕过，在金属胎圈下方的钢丝帘线下面有凹槽，凹槽内充满导热硅胶；轮胎与轮辋的安装面上设置与轮辋上的一组散热鳍片相匹配的散热鳍片槽；轮胎安装在液体冷却的汽车制动器的轮辋上，轮辋上的散热鳍片槽安装进散热鳍片；
冷却系统由冷却水箱、散热器、冷却管路、管路出水口、管路进水口、液压泵组成；环形水套的进水口与冷却系统的管路进水口相连接，环形水套的出水口与冷却系统的管路出水口相连接。冷却系统安装在车身或车架上。
本发明的发明机理，在汽车运行过程中，利用本车电源启动液压泵，使冷却液从从冷却水箱通过管路进水口和环形水套的进水口流入，经过水套腔体后从出水口流出，其温度较低，而制动鼓和轮胎的温度较高。在温差的作用下，制动鼓产生的热量通过内圆柱滚子轴承传导到环形水套上，由冷却液带出。轮胎胎面橡胶部分产生的热量通过钢丝帘线传导至金属胎圈处，再通过导热硅胶传导至轮辋，然后通过外圆柱滚子轴承传导至环形水套，由冷却液带出。轮胎内部空气的热量通过与胎内空气接触的轮辋表面和散热鳍片传导至轮辋，然后通过外圆柱滚子轴承传导至环形水套，再由冷却液带出。
汽车行驶时，轮辋在轮胎的带动下处于转动的过程中，制动鼓通过螺栓孔中的螺栓与轮辋联接，并与轮辋同步转动。环形水套的进水口和出水口与冷却系统联接，由于环形水套由内圆柱滚子轴承和外圆柱滚子轴承支撑，环形水套处于浮动状态，不受外来动力影响，所以环形水套就能不随轮辋和制动鼓转动，从而使环形水套的进水口和出水口的位置保持稳定的静止状态，为实现循环水冷却汽车制动器创造了有利条件。同时内圆柱滚子轴承和外圆柱滚子轴承都是金属材料制成，而金属是热的良导体，可以将热量迅速从制动鼓和轮辋导向环形水套。
轮胎的热量在带束层附近产生最多，其次是胎侧和胎内的空气，而环形水套中的冷却液是循环流动的所以温度最低。通过将钢丝帘线在金属胎圈下方绕过，可以将热量从带束层附近和胎侧附近共同导向金属胎圈处，再通过导热硅胶导向轮辋。轮辋与轮胎的安装面上设置的一组散热鳍片增加了轮辋与胎内空气的接触面积，可以更好的收集胎内空气的热量。凹槽和填充在凹槽内的导热硅胶既可以保证热量从金属胎圈处向轮辋的传导，又避免了金属胎圈与轮辋的直接接触，因此不会破坏轮胎的气密性。
本发明的有益效果是：
1、利用液体对制动器和轮胎进行主动散热，大幅度提高了散热效果；
2、可以同时对制动器和轮胎进行散热，并利用制动鼓和轮辋之间的间隙安装，构思巧妙，结构紧凑、成本低；
3、通过钢丝帘线、胎圈、导热硅胶、散热鳍片和轮辋同时对轮胎橡胶和轮胎中的气体进行散热，极大地提高了散热效率；
4、内圆柱滚子轴承和外圆柱滚子轴承支撑环形水套的浮动结构，使环形水套在车轮转动时处于静止状态，方便了进水口和出水口与冷却系统的联接，运行平稳。
四、附图说明
图1为本发明安装轮胎的液体冷却制动器的结构示意图的剖视图；
图2为本发明轮胎部分结构示意图的剖视图；
图3为图2的A部分的局部放大图；
图4为本发明的冷却系统结构示意图。
附图标记
1、轮辋 1-1、散热鳍片槽 1-2、螺栓孔 2、环形水套 2-1、进水口 2-2、水套腔体2-3、出水口 3、内圆柱滚子轴承 4、制动鼓 5、外圆柱滚子轴承 6、轮胎 6-1、带束层 6-2、钢丝帘线 6-3、金属胎圈 6-4、凹槽 7、散热鳍片 8、导热硅胶 9、冷却水箱 10、散热器 11、冷却管路 12、管路出水口 13、管路进水口 14、液压泵
五、具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明的实施过程。
如图1、图2、图3和图4所示，本发明由轮胎6安装在液体冷却的汽车制动器上构成；液体冷却的汽车制动器由制动鼓4、轮辋1、环形水套2、内圆柱滚子轴承3、外圆柱滚子轴承5、冷却系统构成；环形水套2为环形腔体，通过内圆柱滚子轴承3和外圆柱滚子轴承5支承在制动鼓4和轮辋1之间，在水套腔体2-2上设置进水口2-1和出水口2-3；轮辋1与轮胎6的安装面上设置一组散热鳍片7；轮胎6中设置分布在整个轮胎截面上的钢丝帘线6-2和位于轮胎口截面下方的金属胎圈6-3，钢丝帘线6-2在金属胎圈6-3下方绕过，在金属胎圈6-3下方的钢丝帘线6-2下面有凹槽6-4，凹槽6-4内充满导热硅胶8；轮胎6与轮辋1的安装面上设置与轮辋1上的一组散热鳍片7相匹配的散热鳍片槽1-1；轮胎6安装在液体冷却的汽车制动器的轮辋1上，轮辋1上的散热鳍片槽1-1安装进散热鳍片7。
如图1和图4所示，冷却系统由冷却水箱9、散热器10、冷却管路11、管路出水口12、管路进水口13、液压泵14组成。环形水套2的进水口2-1与冷却系统的管路进水口13相连接，环形水套2的出水口2-2与冷却系统的管路出水口12相连接。冷却系统固定安装在车身或车架上。
在汽车运行过程中，利用本车电源启动液压泵14，使冷却液从冷却水箱9通过管路进水口13和环形水套2的进水口2-1流入，经过水套腔体2-2后从出水口2-3流出，其温度较低，而制动鼓4和轮胎6的温度较高。在温差的作用下，制动鼓4产生的热量通过内圆柱滚子轴承3传导到环形水套2上，由冷却液带出。轮胎6胎面橡胶部分产生的热量通过钢丝帘线6-2传导至金属胎圈6-3处，再通过导热硅胶8传导至轮辋1，然后通过外圆柱滚子轴承5传导至环形水套2，由冷却液带出。轮胎6内部空气的热量通过与胎内空气接触的轮辋1表面和散热鳍片7传导至轮辋1，然后通过外圆柱滚子轴承5传导至环形水套2，再由冷却液带出。
汽车行驶时，轮辋1在轮胎6的带动下处于转动的过程中，制动鼓4通过螺栓孔1-2中的螺栓与轮辋1联接，并与轮辋1同步转动。环形水套2的进水口2-1和出水口2-3与冷却系统联接，由于环形水套2由内圆柱滚子轴承3和外圆柱滚子轴承5支撑，环形水套2处于浮动状态，不受外来动力影响，所以环形水套2就能不随轮辋1和制动鼓4转动，从而使环形水套2的进水口2-1和出水口2-3的位置保持稳定的静止状态，为实现循环水冷却汽车制动器创造了有利条件。同时内圆柱滚子轴承3和外圆柱滚子轴承5都是金属材料制成，而金属是热的良导体，可以将热量迅速从制动鼓4和轮辋1导向环形水套2。
轮胎6的热量在带束层6-1附近产生最多，其次是胎侧和胎内的空气，而环形水套2中的冷却液是循环流动的所以温度最低。通过将钢丝帘线6-2在金属胎圈6-3下方绕过，可以将热量从带束层6-1附近和胎侧附近共同导向金属胎圈6-3处，再通过导热硅胶7导向轮辋1。轮辋1与轮胎6的安装面上设置的一组散热鳍片7增加了轮辋1与胎内空气的接触面积，可以更好的收集胎内空气的热量。凹槽6-4和填充在凹槽6-4内的导热硅胶8既可以保证热量从金属胎圈6-3处向轮辋1的传导，又避免了金属胎圈6-3与轮辋1的直接接触，因此不会破坏轮胎6的气密性。

Claims (2)

1.一种液体冷却汽车制动器与轮胎散热装置，其特征为由轮胎安装在液体冷却的汽车制动器上构成；液体冷却的汽车制动器由制动鼓、轮辋、环形水套、内圆柱滚子轴承、外圆柱滚子轴承、冷却系统构成；环形水套为环形腔体，通过内圆柱滚子轴承和外圆柱滚子轴承支承在制动鼓和轮辋之间，在环形腔体上设置进水口和出水口；轮辋与轮胎的安装面上设置一组散热鳍片；轮胎中设置分布在整个轮胎截面上的钢丝帘线和位于轮胎口截面下方的金属胎圈，钢丝帘线在金属胎圈下方绕过，在金属胎圈下方的钢丝帘线下面有凹槽，凹槽内充满导热硅胶；轮胎与轮辋的安装部位设置与轮辋上的一组散热鳍片相匹配的散热鳍片槽；轮胎安装在液体冷却的汽车制动器的轮辋上，轮辋上的散热鳍片槽安装进散热鳍片；
冷却系统由冷却水箱、散热器、冷却管路、管路出水口、管路进水口、液压泵组成；环形水套的进水口与冷却系统的管路进水口相连接，环形水套的出水口与冷却系统的管路出水口相连接。
2.根据权利要求1所述的一种液体冷却汽车制动器与轮胎散热装置，其特征为所述的冷却系统安装在车身或车架上。
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