CN109356952A - 一种鼓式制动器冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种鼓式制动器冷却装置，其特征在于，包括：与制动蹄连接的第一冷却水道、与制动鼓连接的第二冷却水道和冷却系统，所述第一冷却水道和所述第二冷却水道都与所述冷却系统连接构成循环回路；在所述制动鼓周向设置有环形槽，所述第二冷却水道设置在所述环形槽内，在所述第二冷却水道与所述环形槽之间设有轴承，所述轴承的内侧与所述环形槽的底部紧贴，所述轴承的外侧与所述第二冷却水道紧贴。本发明采用水冷的方式同时冷却制动系统的制动鼓和制动蹄，提高冷却效果，而且在制动鼓沿周向设有槽，解决了有些货车制动鼓与轮辋之间间隙较小不能安装传热机构和冷却水道的问题。

Description

一种鼓式制动器冷却装置

技术领域

本发明涉及车辆制动技术领域，尤其涉及一种鼓式制动器冷却装置。

背景技术

现有的货车大多采用是鼓式制动器。鼓式制动器是由制动鼓、制动蹄、摩擦片、制动轮缸等部件组成。制动鼓随着车轮一起旋转，而制动蹄和摩擦片安装在制动底板上，相对汽车是静止的。汽车运行时，当驾驶员制动刹车时，踩下制动踏板，在制动轮缸活塞的推动下，制动蹄带动摩擦片压向制动鼓，在制动鼓内部靠摩擦力作用，使汽车减速或停车。由于货车的载重量很大，制动时，会出现高强度压力下的相对摩擦，因此产生很大的热量。温度升高会使摩擦材料产生热衰退，当发生热衰退时，摩擦力降低，大大降低了制动效果。特别是长时间下坡制动会导致制动效果变差，严重时导致汽车事故发生。因此面对制动产生大量的热量升温时，必须给制动系统进行散热，这样才能使热衰退变小、制动效果变好。

常见的散热方式有三种，分别为风冷、水冷和油冷。由于制动鼓与摩擦片之间间隙较小，制动鼓又在很大范围内包裹着摩擦片，所以在载重量比较大的货车上，制动时短时间产生大量的热，很难通过风冷散发出去，特别是夏天，天气炎热，风冷的效果比较差。油冷，常用的油冷方式不多，但是油冷中有重大的缺陷就是一旦制动冷却系统发生泄露，在飞速旋转的车轮上，难免有些机油会飞溅到制动鼓与摩擦片上，而一旦制动鼓与摩擦片浸上机油，会产生严重的影响，制动鼓与摩擦片靠摩擦力制动，而机油润滑，会使制动系统失效，可能会导致发生致命的事故。因此比较理想的是采用水冷。水冷的方式又分多种：直接淋水法，就是当制动发生时，有个喷嘴直接对着制动系统喷水，使之快速冷却，此种方式的好处是可以快速冷却，但是负面影响很大，首先喷水的过程，水受热汽化，产生大量的蒸汽，散发在车轮周末，像腾云驾雾一样，影响后面轿车的视线，易产生交通事故；最大的负面是水喷在发热的制动鼓上，改变了制动鼓的物理性能，使制动鼓变得比较硬，易破碎。除去直接喷水外，大部分就是通过各种水管间接冷却了。专利名称为一种液体冷却汽车制动器与轮胎散热装置、申请号为201710670834.7、申请日为2017年8月8日的发明提供了一种使用管套水冷的方式进行散热的散热装置，该散热装置仅仅冷却制动鼓而不冷却制动蹄，使得制动冷却效果大大减弱，而由于制动鼓与轮辋之间间隙较小，有些货车两者之间的间隙只有两三厘米，而且有些汽车制动鼓外表有个台阶，这样就不能安装里面两个滚子轴承外加一个散热管，且没有考虑轴承运行导热时的润滑问题，另外冷却液流动也没考虑根据制动时间长短采用合适的流速，环形水套固定也存在一定的松动问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种采用水冷的方式同时冷却制动蹄和制动鼓的鼓式制动器冷却装置。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。

一种鼓式制动器冷却装置，其特征在于，包括：与制动蹄连接的第一冷却水道、与制动鼓连接的第二冷却水道和冷却系统，所述第一冷却水道和所述第二冷却水道都与所述冷却系统连接构成循环回路；在所述制动鼓周向设置有环形槽，所述第二冷却水道设置在所述环形槽内，在所述第二冷却水道与所述环形槽之间设有轴承，所述轴承的内侧与所述环形槽的底部紧贴，所述轴承的外侧与所述第二冷却水道紧贴。

作为上述方案的进一步说明，所述轴承为由金属制作而成的滚针轴承，所述环形槽的底部作为所述滚针轴承的内环壁使用；在所述滚针轴承内设有石墨润滑剂。

作为上述方案的进一步说明，所述第二冷却水道为环形水道，在所述环形水道上设有进水口和出水口，在所述进水口和所述出水口之间设有水道阻隔器使进水和出水不相互流通。

作为上述方案的进一步说明，在所述进水口和所述出水口上分别连接有扁平水道，两个所述扁平水道的另一端分别介入所述第一冷却水道的进水口和出水口。

作为上述方案的进一步说明，所述冷却系统包括水泵、电机、冷却液管道、散热器和单片机，所述冷却液管道中的冷却液经所述散热器冷却，所述单片机用来控制所述电机的转速，从而控制所述水泵的泵水量。

作为上述方案的进一步说明，所述散热器包括设置在车辆底盘上的第一散热器，对应所述第一散热器安装有风扇。

作为上述方案的进一步说明，所述散热器包括设置在车辆空调蒸发器附近的第二散热器，在所述第一散热器和所述第二散热器之间连接有三通阀，所述三通阀与所述单片机连接，利用所述三通阀换向来控制所述冷却液管道中的冷却液流经或不流经所述第二散热器；所述单片机与所述车辆空调的A/C开关连接，根据所述A/C开关反馈的信号控制所述三通阀换向。

作为上述方案的进一步说明，所述散热器与冷却液管道出液口之间的冷却液管道外壁上包裹有保温材料层。

作为上述方案的进一步说明，在所述冷却液管道的进液口和出液口分别设置有与所述单片机连接的流速传感器，所述单片机监测到所述进、出液口的冷却液流速超出预设误差时发送报警信号并停止所述电机的运转。

作为上述方案的进一步说明，在所述单片机上还连接有车速传感器、大气温度传感器、制动鼓温度传感器和冷却液温度传感器，所述冷却液温度传感器为两个，分别设置在所述冷却液管道的进液口和出液口；所述单片机根据所述车速传感器、所述大气温度传感器、所述制动鼓温度传感器和所述冷却液温度传感器反馈的信号采用PID闭环控制模式控制泵水量。

作为上述方案的进一步说明，所述的冷却液管道上连接有膨胀水箱和补水箱。

本发明的有益效果是：

一、采用水冷的方式，同时冷却制动系统中的制动鼓和制动蹄，而且在制动鼓沿周向设有槽，解决了有些货车制动鼓与轮辋之间间隙较小不能安装传热机构和冷却水道的问题。

二、通过设置第二散热器，并把第二散热器安装在车辆空调蒸发器附近，使得冷却效果较好，能实现快速冷却。

三、监测车辆的车速、大气温度、冷却液进出口温度及制动鼓温度，并将其作为电机旋转快慢的参数，采用PID闭环控制方法控制电机泵水量，有效避免制动鼓、制动蹄出现温度过高现象。

四、通过监测冷却液管道进液口和出液口的流速，当流速差超过设定误差时，可判断为冷却系统损坏，系统发生漏水，进而使电机停止运转，并在驾驶室设置故障提醒灯，便于故障维修及补水。

附图说明

图1所示为本发明提供的鼓式制动器冷却装置结构示意图。

图2所示为图1的后视图。

图3所示为本发明提供的鼓式制动器冷却装置制动蹄冷却结构图。

图4所示为本发明提供的鼓式制动器冷却装置制动鼓冷却结构图。

图5所示为本发明提供的鼓式制动器冷却装置制动鼓冷却结构剖视图。

图6所示为本发明提供的鼓式制动器冷却装置冷却液冷却系统结构图。

附图标记说明：

1：制动底板，2：制动蹄，3：第一冷却水道，4：第一冷却水道进水口，5：第一冷却水道出水口，6：制动鼓，7：滚针轴承，8：第二冷却水道，9：第二冷却水道进水口，10：第二冷却水道出水口，11：水道隔离器，12：扁平水道，13：第二散热器，14：三通阀，15：第一散热器，16：出液口，17：进液口，18：保温材料，19：水泵，20：电机，21：膨胀水箱，22：轮毂螺丝孔，23：摩擦片，24：制动轮缸，25：回位弹簧。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“至少”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。

在发明中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

下面结合说明书的附图，对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-图3所示，一种鼓式制动器冷却装置，采用水冷的方式同时冷却制动蹄和制动鼓，所述制动鼓6通过轮毂螺丝孔22与车辆轮毂固定，所述制动蹄2安装在制动底板1上，所述制动底板1与车辆固定。

其中，所述制动蹄2为对称设置的两个，在每个制动蹄2上设有摩擦片23，两个制动蹄2在制动轮缸24的驱动下向外扩张与制动鼓6接触，起到制动作用；两个制动蹄2在回位弹簧25的作用下向内收缩与制动鼓6脱离，起到解除制动的作用。在制动底板1内部设有第一冷却水道3，第一冷却水道3分别贴在两个制动蹄2上，第一冷却水道3的两端设置有第一冷却水道进水口4和第一冷却水道出水口5，当制动产生热量时，通过制动蹄2把热量传递给第一冷却水道3，冷却水在第一冷却水道3的一端流入、一端流出，从而起到冷却效果。

结合图4和图5所示，沿制动鼓6周向设置了一个环形槽，环形槽内设有滚针轴承7和第二冷却水道8。优选地，环形槽的深度根据不同车辆载重量及制动鼓直径大小不同，而深度各异，在保证制动鼓质量的情况下，环形槽相对深些较好。本实施例中环形槽是长方形凹槽，滚针轴承7沿环形槽底部周向设置，包括环道和滚针。在环道上设置多个滚针，当制动鼓旋转时，槽内滚针随着滚动，由于滚针较多，且使用金属制作，金属作为热的良导体，可以很好的吸收制动鼓制动时产生的热量。同时，滚针轴承7采用石墨做为固体润滑剂，可以起到很好的导热润滑效果。本实施例中第二冷却水道8是环形的，第二冷却水道8上设有第二冷却水道进水口9和第二冷却水道出水口10，分别与穿过固定制动底板1的扁平水道12相连。滚针轴承7外环道内设置第二冷却液水道8，第二冷却水道8通过扁平水道12一端流入一端流出，两条扁平水道12分别介入第一冷却水道进水口4和第一冷却水道出水口5，实现内外相冷却。为了使水能循环流动但在第二冷却水道进水口9和第二冷却水道出水口10之间不相互流通，在第二冷却水道进水口9和第二冷却水道出水口10之间设置有水道隔离器11封死。制动鼓6在制动时产生的热量通过内壁传递给滚针，滚针把热量传递给轴承的外壁，并最终通过与外壁接触的第二冷却水道8把热量带走。由于滚针轴承仅仅支撑外壁的流动水道，因此受力比较小，只是起到由转动到静止的过渡作用，因此可以通过螺栓固定在制动底板1上。

结合图6所示，当制动系统产生的热量传递给冷却液时，冷却液也需要进行散热，进而达到较佳的冷却效果。

优选地，所述冷却系统包括水泵19、电机20、冷却液管道、散热器和单片机，所述冷却液管道中的冷却液经所述散热器冷却，所述单片机用来控制所述电机20的转速，从而控制所述水泵的泵水量.

所述散热器包括第一散热器15，固定在车辆底盘上，第一散热器15上安装有小型的风扇，通过第一散热器15与风扇，把冷却液的热量散发到空气中。但是由于制动系统短期内会产生大量的热，而在如果在夏季下长坡或长时间制动，在天气炎热的季节外挂散热器不能很好地实现冷却，冷却液的效果会变差。所以在冷却管路中设置另一个第二散热器13，放置在车辆空调的蒸发器附近，由于车辆空调通常蒸发器内部设置温度为0-3摄氏度，冷却液中含有防冻剂，防止结冰，因此冷却效果比较好。当夏季车辆空调打开时，车辆空调A/C开关打开，冷却液从车辆底盘的第一散热器15出水口流入车辆空调蒸发器附近的第二散热器13中继续散热，然后的冷却液沿着水管进入制动系统冷却装置中，此段水管外壁使用保温材料层18，避免较冷的冷却液吸收外部的热量。

整个冷却系统流动通过直流电机带动水泵19运转。第一散热器15与蒸发器附近的第二散热器13中间设有三通阀14，使用单片机检测空调的A/C开关，当空调不运行时，冷却液不经过第二散热器13，而直接进入制动系统散热。当空调开关打开时，冷却液流经第二散热器13。

当制动时，车速快，水流快，车速慢水流慢。随着制动时间增长时，电机20带动水泵19快速旋转，实现快速冷却。单片机以车辆的车速传感器、大气温度传感器、设置在冷却液管道进液口17和出液口16上的温度传感器及制动鼓温度传感器反馈的信号、作为电机旋转快慢的参数，通过比较制动鼓制动前后的温度及进液口、出液口的温度差，采用PID模式控制泵水量，从而避免制动鼓出现温度过高现象。

进一步地，在所述冷却液管道的进液口17和出液口16分别设置有与所述单片机连接的流速传感器，当检测到的流速差超过设定误差时，判断为冷却系统损坏，系统发生漏水，进而使电机24停止运转，并在驾驶室设置故障提醒灯。更进一步地，整个系统设置有膨胀水箱21和补偿水箱，由于整个系统是密闭循环的，因此冷却液流失会较小，补偿水箱只需补充少部分冷却液即可。

与现有技术相比，本实施例提供的一种鼓式制动器冷却装置，具有以下特点：1)采用水冷的方式，同时冷却制动系统中的制动鼓和制动蹄，而且在制动鼓沿周向设有槽，解决了有些货车制动鼓与轮辋之间间隙较小不能安装传热机构和冷却水道的问题。2)把散热器安装在车辆空调蒸发器附近使得冷却效果较好。3)监测车辆的车速、大气温度、冷却液进出口温度及制动鼓温度，并将其作为电机旋转快慢的参数，采用PID闭环控制方法控制电机泵水量，有效避免制动鼓、制动蹄出现温度过高现象。4)通过监测冷却液管道进液口和出液口的流速，当流速差超过设定误差时，可判断为冷却系统损坏，系统发生漏水，进而使电机停止运转，并在驾驶室设置故障提醒灯，便于故障维修及补水。

通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，本发明的保护范围应由各权利要求项及其等同物限定之。具体实施方式中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。

Claims (10)

1.一种鼓式制动器冷却装置，其特征在于，包括：与制动蹄连接的第一冷却水道、与制动鼓连接的第二冷却水道和冷却系统，所述第一冷却水道和所述第二冷却水道都与所述冷却系统连接构成循环回路；在所述制动鼓周向设置有环形槽，所述第二冷却水道设置在所述环形槽内，在所述第二冷却水道与所述环形槽之间设有轴承，所述轴承的内侧与所述环形槽的底部紧贴，所述轴承的外侧与所述第二冷却水道紧贴。

2.根据权利要求1所述的一种鼓式制动器冷却装置，其特征在于，所述轴承为由金属制作而成的滚针轴承，所述环形槽的底部作为所述滚针轴承的内环壁使用；在所述滚针轴承内设有石墨润滑剂。

3.根据权利要求1所述的一种鼓式制动器冷却装置，其特征在于，所述第二冷却水道为环形水道，在所述环形水道上设有进水口和出水口，在所述进水口和所述出水口之间设有水道阻隔器使进水和出水不相互流通。

4.根据权利要求3所述的一种鼓式制动器冷却装置，其特征在于，在所述进水口和所述出水口上分别连接有扁平水道，两个所述扁平水道的另一端分别介入所述第一冷却水道的进水口和出水口。

5.根据权利要求1所述的一种鼓式制动器冷却装置，其特征在于，所述冷却系统包括水泵、电机、冷却液管道、散热器和单片机，所述冷却液管道中的冷却液经所述散热器冷却，所述单片机用来控制所述电机的转速，从而控制所述水泵的泵水量。

6.根据权利要求5所述的一种鼓式制动冷却装置，其特征在于，所述散热器包括设置在车辆底盘上的第一散热器，对应所述第一散热器安装有风扇。

7.根据权利要求6所述的一种鼓式制动冷却装置，其特征在于，所述散热器包括设置在车辆空调蒸发器附近的第二散热器，在所述第一散热器和所述第二散热器之间连接有三通阀，所述三通阀与所述单片机连接，利用所述三通阀换向来控制所述冷却液管道中的冷却液流经或不流经所述第二散热器；所述单片机与所述车辆空调的A/C开关连接，根据所述A/C开关反馈的信号控制所述三通阀换向。

8.根据权利要求5所述的一种鼓式制动冷却装置，其特征在于，所述散热器与冷却液管道出液口之间的冷却液管道外壁上包裹有保温材料层。

9.根据权利要求5所述的一种鼓式制动冷却装置，其特征在于，在所述冷却液管道的进液口和出液口分别设置有与所述单片机连接的流速传感器，所述单片机监测到所述进、出液口的冷却液流速超出预设误差时发送报警信号并停止所述电机的运转；

在所述单片机上还连接有车速传感器、大气温度传感器、制动鼓温度传感器和冷却液温度传感器，所述冷却液温度传感器为两个，分别设置在所述冷却液管道的进液口和出液口；所述单片机根据所述车速传感器、所述大气温度传感器、所述制动鼓温度传感器和所述冷却液温度传感器反馈的信号采用PID闭环控制模式控制泵水量。

10.根据权利要求5所述的一种鼓式制动冷却装置，其特征在于，所述的冷却液管道上连接有膨胀水箱和补水箱。