CN110701220A - 新型热管式风道刹车盘 - Google Patents

Abstract

新型热管式风道刹车盘，包括内、外刹车盘片及叶片与轮毂。所述内、外刹车盘片为一对同轴同外径，且内设同轴片状环形空间的片状圆环；所述环形空间设若干绕轴均布，且不将环形空间分隔为多个独立空间的承压件；所述叶片为在所述内、外刹车盘片间绕轴均布的中空叶片，并与所述内、外刹车盘片贯通，形成一壳内具有密闭整体腔室，壳外具有若干冷却风道的中空叶轮；所述叶片可在其最大旋转直径处设置工质助流拱；所述内、外刹车盘片的特定位置可设置绕轴均布的外张性通风孔；所述内、外刹车盘片的外侧壁的内表面可设为毛细壁面；在不影响所述叶轮通风的前提下，将所述内、外刹车盘片的一片或两片与轮毂同轴连接，并对所述整体腔室填充工质与形成真空，即得本发明专利所述新型热管式风道刹车盘。本发明专利将热管与风道式刹车盘进行了创造性融合，能显著提高风道式刹车盘的散热能力，为行车安全提供有力保障。

Description

新型热管式风道刹车盘

技术领域

本发明专利公开了一种新型的热管式风道刹车盘，属于强化传热技术领域。

技术背景

刹车盘是汽车盘式刹车系统的必备零部件，它被固定在汽车轮毂上，并随车轮同轴转动。汽车制动性能的好坏直接影响其行车安全。制动时，制动块在钳夹活塞推动下挤压刹车盘，通过制动块与刹车盘间的摩擦来降低车轮转速，达到机动车制动目的。尤其是大型载重车辆，由于惯性大，制动器对刹车盘的摩擦十分剧烈，生成的大量摩擦热将会导致刹车系统温度骤升。当温度升至一定值后，过高的温度将导致制动片、刹车盘产生热衰退与形变，另外，还可能使刹车油汽化，进而影响刹车效果甚至导致刹车失效，因此对刹车盘进行良好散热，是刹车系统安全运行的重要保证。现行刹车盘分为两种，一种是单片盘，另一种为风道盘又叫通风盘或双片盘。由于双片盘具有类似风机叶轮的结构，旋转时能产生通风效应，其散热能力较单片盘更优，截止目前双片盘已成刹车盘的主流盘型。目前，市面还可见一种进行过打孔划线加工的刹车盘，其目的也是想进一步提高散热能力。

基于此，工程技术界对刹车盘的强化散热进行了不懈的探索，现将目前已公开的相关专利介绍如下：

中国专利201611198591.3提出了一种内嵌自激震荡流热管的单片刹车盘，其特征是在刹车盘外周开挖一具有矩形截面的环形开口槽，将若干震荡热管均匀插入开口槽，并在热管外套设叶轮，叶轮与自激振荡热管采用转动连接。分析认为，此法存在若干问题：①由于热管实际运行时处于水平位置，工质回流能力不强，直接影响热管传热性能。②单片刹车盘厚度一般较小，导致冷热端非常短，不利于散热。③热管嵌套于刹车盘开口槽间，嵌套面存在接触热阻于传热不利。④热管数量多易生故障，从而导致刹车盘盘面温度不均。⑤热管内装设腔型网架及固定颗粒，结构复杂加工难度大。

中国专利201620613719.7提出了一种单片刹车盘，其特征是刹车盘内部设有若干独立的轴对称径向槽道，槽道抽真空灌液即形成系列独立内置热管。该专利理论上可显著提高刹车盘的散热效率，但实际却不可实现，原因：①实际中刹车片已基本覆盖了刹车盘两侧面的半径，以致所述径向槽道只能成为蒸发段，冷凝段实际不存在或很难存在，使工质很难或无法冷凝，热管传热性能无从发挥，严重影响刹车盘的散热效率。②受离心力影响液态工质只能分布在槽道外侧，槽道其他部位因缺液而“干烧”，容易导致刹车盘相关部位热衰退。③众多的独立热管易出现性能差异或故障，从而导致刹车盘盘面温度及刹车力不均匀。

中国专利200910211055.6提出了一种热管传热式盘式制动器，在制动盘内增设热管式换热器，用于单片盘的散热。其特征是从刹车盘盘面分出内、外两环，外环为与刹车片接触区，内环则为非接触区，外环内部设有环形蒸发槽，内环内部设有环形冷凝槽，沿刹车盘径向内设流动槽连接蒸发槽与冷凝槽，再设数组环形小孔联通相邻流动槽，从而形成一个整体内置热管。分析认为该专利存在如下问题：①现实中刹车制动片基本覆盖了刹车盘的径向变径，从传热角度看所述蒸发槽、冷凝槽客观上都为蒸发端，冷凝端实际并不存在或很难存在，从而无法发挥热管的传热作用。如强行分出冷凝端，为保证刹车作用力不减小，则须加大刹车盘的直径，从而使刹车盘从成本、重量及空间上变得不可取。②受离心力作用液态工质只可能分布于环形蒸发槽外缘，蒸发槽径向其他部位则因缺液而处于“干烧”状态，导致刹车盘相关部位容易出现热衰退等现象；③蒸发、冷凝端中空无支撑容易出现受压变形情况。

中国专利201420609520.8提出了一种刹车盘，该专利结构简明，其特征是把单片盘内部掏空，形成一个环形空腔，抽真空灌液后制成一整体内置热管。分析认为其传热过程及存在的不足与专利200910211055.6类似。

中国专利201510949174.7提出了一种热管式刹车盘冷却装置，该专利提出的也是一种用于单片盘散热的结构，其结构与专利201420609520.8有一定的相似，不同的是在轮毂附近向外垂直引出一圆筒形冷凝端，也就说该专利专门设置了外延冷端，较有利于刹车盘的散热，该热管为内置热管的一个变种。分析认为存在如下不足：①冷凝液靠离心作用回流热端，此结构下冷凝液在蒸发端的蒸发壁面很难均匀贴壁分布，因此可能存在蒸发端局部“干烧”问题；②蒸发端中空无支撑结构容易出现受压变形；③圆筒结构冷端的内筒空气流动性弱，不利于空气对流冷却；④圆筒冷端长度势必影响车辆轴距的设计。

中国专利201410436239.3提出了一种车辆制动器用热管均温散热装置，该专利涉及的是双片盘，其特征是把阵列直热管或U型热管的直管段分别半嵌入双片刹车盘的风道内侧。为了很好地结合热管，在风道内侧开设圆弧形热管槽，使热管阵列可通过热管槽以面接触方式固定在刹车盘上。分析认为，此专利还存在以下问题：①热管与热管槽的面接触有接触热阻，不利于热量传递。②数量众多的阵列独立热管，无疑会增加热管的故障几率及安装难度。③与前述专利201620613719.7、200910211055.6、201420609520.8一样，热管局部存在蒸发端“干烧”及无冷端问题。④众多热管特别是翅片热管插入通风道，不利于刹车盘风道的通风，从而不利于散热冷却。

综上可知，现行刹车盘的热管散热技术不成熟，效果也不理想，通过传热分析发现其存在以下五方面的共性问题，从而影响到刹车盘的热管散热效率及刹车效果。

①刹车盘热管散热目前多集中于单片盘上，对主流的风道盘(又称通风盘或双片盘)反而研究得很少。

②内置式热管缺乏冷凝端或冷凝端布置不合理，冷凝效果差。

③内置式热管的蒸发端容易出现局部“干烧”和受压变形。

④插入(或嵌入)式热管存在较大的接触热阻，影响热量传递。

⑤独立式热管数量众多，易出现热管故障及性能差异，导致刹车盘温度不均影响刹车效果。

尽管如此，引入热管仍是一个好的设想，只是目前的方案与结构在传热上还存在诸多不足，故，如何让热管与刹车盘，特别是双片盘(又称通风盘或风道盘)进行有机融合，从而实现刹车盘的良好散热，是一个亟待解决的重要课题。

发明专利内容

本发明专利的目的在于克服现有风道盘(又称通风盘或双片盘)在散热冷却方面的不足，提供一种能有机结合热管散热技术的新型热管式风道刹车盘，使其结构更为合理且散热能力较现有技术方案有更大的提升。

本发明专利所述新型热管式风道刹车盘，是采用下述方案实现的：

本发明专利所述新型热管式风道刹车盘，包括内刹车盘片1、外刹车盘片3、叶片6与轮毂5等结构。所述内、外刹车盘片1、3为一对同轴、同外径，且内设同轴片状环形空间10的片状圆环；在所述环形空间10中设有若干绕轴均布的承压件7，但所述承压件7不将所述环形空间10分隔为多个独立空间；所述叶片6为在所述内、外刹车盘片1、3间绕轴均布的中空叶片，并与所述内、外刹车盘片1、3内部贯通，形成一壳内具有密闭整体腔室17，壳外具有若干冷却风道2的中空叶轮18；所述叶片6可在其最大旋转直径处设置工质助流拱15；在所述承压件7的适当位置可设置能贯穿所述内、外刹车盘片1、3的绕轴均布的外张性通风孔9，所述通风孔不与所述环形空间发生任何联通；所述内、外刹车盘片1、3外侧Ⅱ壁的内表面可设为毛细壁面13；在不影响叶轮18正常通风的前提下，将所述内、外刹车盘片1、3中的一片或两片通过内圆与轮毂5同轴连接，然后对所述整体腔室17填充工质14与形成真空，即可得本发明专利所述的新型热管式风道刹车盘。

本发明专利新型热管式风道刹车盘，所述内、外刹车盘片1、3与刹车片接触的环形摩擦面对应的部位为一高温储热环22，所述高温储热环22即为所述新型热管式风道刹车盘的热端19，所述刹车盘的其余部位为冷端。本发明专利新型热管式风道刹车盘，所述承压件7与所述叶片6的工质通道出口没有交集，以防工质通道8被堵塞。

本发明专利新型热管式风道刹车盘，所述工质助流拱15为在所述叶片6的最大旋转直径处设置的一具有沿轴走向且向轴凹陷的叶片边缘，凹陷深度e取值范围0～20mm，该结构可以消除或减少所述叶片6旋转时，在其最大旋转直径处的工质积液量，促进积液流向热端。

本发明专利新型热管式风道刹车盘，所述工质14在毛细壁面13上能形成湿润，使热端内壁覆盖一层液膜16，让工质蒸发更均匀，并可防止热端出现局部干烧。

本发明专利新型热管式风道刹车盘，所述承压件7由一个或一组拟棱台实体形成，其与所述环形空间10的径向内、外缘的距离分别为a、b，其中a取值范围0～20mm，b取值范围2～20mm，所述承压件7的底面形状可以是单个或一组的平行四边形、梯形、多边形、圆、椭圆、弧形、机翼形等。

本发明专利新型热管式风道刹车盘，所述承压件7与所述内、外刹车盘片1、3的两内平壁结合以承受压力，保证所述内、外刹车盘片受压不变形，这是第一种承压方式；本发明专利新型热管式风道刹车盘，所述承压件7也可由具有可贴合倾斜侧面的两个或两组拟棱台实体组合而成，其中承压件7同侧的所有拟棱台实体与某一内平壁结合，所述承压件7另侧的所有拟棱台实体与另一内平壁结合，且这种结合有利于承压。所述承压件7的底面形状可以是两个或两组贴合的平行四边形、梯形、多边形、弧形等。当把所述内、外刹车盘片1、3沿其内外周剖开后，每个盘片可分拆为各带一半拟棱台实体的两部分，将此两部分旋转互嵌焊接后仍可形成能承压的所述内、外刹车盘片1、3，这是第二种承压方式。

本发明专利新型热管式风道刹车盘，对所述第一种承压方式的新型热管式风道刹车盘，可在所述承压件7的适当位置设置一种绕轴均布，且贯穿所述内、外刹车盘片1、3的外张性通风孔9。所述通风孔9不与所述环形空间10发生任何联通，所谓外张性表现为其出风位置所处半径大于等于进风位置所处半径，且出风位置设于所述冷却风道，通风孔与转轴呈θ夹角，θ取值范围0～60°。在θ＞0°时，旋转通风孔的出风位置半径与线速度较大，进、出风位置间将产生静压差，在静压差推动下所述通风孔及所述冷却风道的空气流动得到强化，从而使本刹车盘的散热能力得到进一步的强化。对于第二种承压方式的新型热管式风道刹车盘则不设置通风孔。

本发明专利新型热管式风道刹车盘，所述叶片6的安装角可为后弯型、径向型、前弯型。所述叶片6的壁厚为1.5～10mm，其与所述内、外刹车盘片1、3的内、外缘的距离为c和r，c和r取值范围0～20mm，所述叶片6垂直于旋转轴的横截面外形大致为机翼形、弧形、直板形和月牙形等。

本发明专利新型热管式风道刹车盘，所述内、外刹车盘片1、3的厚度及壁厚分别为10～25mm和1.5～15.0mm，且同一壁面壁厚相同、不同壁面壁厚可不相同，所述内、外刹车盘片1、3的间距为4～25mm。

本发明专利新型热管式风道刹车盘，其工质的体积填充率为5％～50％。

本发明专利新型热管式风道刹车盘，所述工质14为去离子蒸馏水、甲苯、萘、联苯、导热姆、汞或钾、钠等的一种或多种的混合物；所述新型热管式风道刹车盘本体材料可为碳纤维陶瓷、复合材料、金属及其合金等。

本发明专利的技术效果

本发明专利提出的新型热管式风道刹车盘，主要应用于盘式刹车中风道盘(又称通风盘或双片盘)的散热，并具有以下新的工作原理及良好散热效果。

所述新型热管式风道刹车盘由内刹车盘片、外刹车盘片、叶片与轮毂等构成，其外形与现行风道盘式刹车盘极为相似，但其内部却作了根本性改变，由原来的金属实体风道盘变为了一种内置整体热管的热管式风道刹车盘，从而使其散热性能得到显著提升。

参照前述内容，可知所述热管式风道刹车盘具有如下关键结构及由此产生的新的工作原理。

关键结构：所述内、外刹车盘片及叶片均为中空结构，且置于中空内、外盘刹车片间绕轴均布的中空叶片将三者贯通，形成一壳内具有密闭整体腔室，壳外具有若干绕轴均布冷却风道的中空叶轮；中空内、外刹车盘片内设绕轴均布的承压件，且所述承压件并不把内、外盘刹车片的中空环形空间分隔成若干独立空间；所述叶轮的内、外刹车盘片中的一片或两片通过内圆与轮毂同轴相连；为防止所述新型热管式风道刹车盘热端“干烧”，在其Ⅱ壁的内表面设置了毛细壁面；为防止热管工作时叶片中空在其最大旋转直径处因离心力作用积液，可在所述叶片中空的最大旋转直径处设置一具有沿轴走向且向轴凹陷的助流拱；为进一步强化冷却，对第一种承压方式的所述内、外刹车盘片可在承压件的适当位置设置能贯穿内、外刹车盘片的外张性通风孔，其出风位置所处半径大于等于进风位置所处半径，且出风位置设在冷却风道中。

工作原理及其散热效果：

持续刹车过程中，摩擦生热将使环形热端成为一个高温储热环，此时热管内将发生如下传热过程：受离心作用聚集于所述内、外刹车盘片中空最大旋转直径处的工质液圈从环形热端吸热蒸发，在热管内部压力推动下蒸汽离开热端蒸发面向所有的其他空间转移，期间分别在叶片内表面、及除环形热端外的内、外刹车盘片其它内表面上冷凝放热，放出的冷凝热在中空叶轮的冷却风道中及内、外刹车盘片外被空气流带走，尤其在冷却风道中因空气流速异常高其散热能力就显得特别强。各内表面的冷凝液在离心力作用下沿内表面本身又回流至内、外刹车盘片的液圈，至此完成了工质的一次循环。如此这般、周而复始，刹车产生的热量就被源源不断地输送给了环境，这样就能使所述新型热管式风道盘及其刹车片始终被控制在较低的温度下，从而避免或推迟其材料发生热衰退，保证车辆的刹车安全。需要注意的是，上述过程中还有三个关系到传热效率的环节必须予以指出，即：①所述内、外刹车盘片Ⅱ壁内表面设置的毛细壁面，使工质能在其上形成润湿，从而使热端内壁覆盖一层液膜，工质能更均匀地蒸发，进而防止热端出现局部“干烧”而过热；②叶片设置的助流拱能减轻或避免叶片最大旋转直径处内侧积液，并利用离心作用自行推动积液流向热端，从而更多地发挥叶片的冷却效用和改善热管内部的工质循环效率，强化热管本体的传热性能；③在所述内、外盘片上设置的外张性通风孔，当θ＞0°时，旋转通风孔的出风位置半径与线速度较大，能使通风孔两端产生压差，空气受压差驱动将在通风孔内产生定向流动，既强化通风孔本身的散热又能增加冷却风道的风量风速，对强化冷却风道的散热也大有裨益。

与目前的拥有内置式热管的专利相比，本专利特殊的热管构造使得新型热管式风道刹车盘的冷端冷凝面积大幅提升，其冷凝面积包括所述内、外刹车盘的Ⅰ壁面和叶片壁面，有力地解决了内置式热管冷端布置不合理、冷凝面积不足的缺陷。在此基础上，再加上承压件、助流拱、外张性通风孔的设置，使新型热管式风道刹车盘在传热、均温、可靠性上都得到了极大提高，一举解决了现行风道式刹车盘热管散热技术存在的共性问题。

另外，第二种承压方式相当于提出了所述刹车盘片的一种制作方法，该方法将所述刹车盘片分解成两个环状半片，每个半片带有数量相同且绕轴均布的倾斜拟棱台实体，若两个半片互扣并旋转，则它们所带拟棱台实体将可以进行互嵌，两个半片互嵌后将结合成不能自行分开的一体，将结合好的两个半片沿其内外圆周结合缝焊结，即可得到所述内、外盘片。因此，第二种承压方式的刹车盘盘片可以通过加工上述两个半片来制作，这为所述一种热管式风道刹车盘的制作工艺提供了另一选择方案。

综上所述，本发明专利提出的新型热管式风道刹车盘，克服了现有风道式刹车盘结构与功能上的不足，创造性地有机地将热管技术融入了风道式刹车盘的散热中，达到了远比现有风道式刹车盘更好的技术效果，提高了行车安全性，且为风道式刹车盘的设计制造提供了一种新的更好的方法与手段。

附图说明

附图1实施例一外观图

附图2实施例一剖视图一

附图3实施例一剖视图二

附图4实施例二外观图

附图5实施例二剖视图一

附图6实施例二剖视图二

附图7实施例三外观图

附图8实施例三剖视图一

附图9实施例三剖视图二

附图10实施例四外观图

附图11实施例四剖视图一

附图12实施例四剖视图二

附图13工作原理图

附图14承压件外廓及通风孔类型图

附图15工质通道类型图

附图16助流拱剖视图

图中：1-内刹车盘片、2-冷却风道、3-外刹车盘片、4-安装孔、5-轮毂、6-叶片、7-承压件、8-工质通道、9-通风孔、10-环形空间、11-刹车盘外缘、12-刹车盘内缘、13-毛细壁面、14-工质、15-助流拱、16-液膜、17-整体腔室、18-叶轮、19-热端、20-Ⅰ壁、21-Ⅱ壁、22-高温储热环。

以下结合附图对各实施例进行说明。实施例为本发明专利一般性内容下的实施特例，仅用于说明本发明专利而不用于限制本发明专利的范围。阅读本发明专利内容后，本领域技术人员对本发明专利所作的各种修改，同样属于本发明专利所附权利要求书的限定范围。

实施例一

参见附图1、2、3、13、14a、15c、16。所述新型热管式风道刹车盘，包括内刹车盘片1、外刹车盘片3、叶片6与轮毂5等结构。所述内、外刹车盘片1、3为一对同轴、同外径、同厚度，且内设同轴片状环形空间10的片状圆环；在所述环形空间10中设有若干绕轴均布的承压件7，但所述承压件7不将所述环形空间10分隔为多个独立空间；所述叶片6为在所述内、外刹车盘片1、3间绕轴均布的中空叶片，并与所述内、外刹车盘片1、3内部贯通，形成一壳内具有密闭整体腔室17，壳外具有若干冷却风道2的中空叶轮18；所述叶片6在其最大旋转直径处设有工质助流拱15；在所述承压件7的适当位置设置可贯穿所述内、外刹车盘片1、3的绕轴均布的外张性通风孔9，所述通风孔不与所述环形空间发生任何联通；所述内、外刹车盘片1、3外侧Ⅱ壁的内壁面设为毛细壁面13，如图13所示；在不影响叶轮18正常通风的前提下，将所述外刹车盘片3通过内圆与轮毂5同轴连接，并对所述整体腔室17填充工质14与形成真空，即得本发明专利所述的新型热管式风道刹车盘。

本实施例中，所述内、外刹车盘片1、3与刹车片接触的环形摩擦面所对应的部位为所述新型热管式风道刹车盘的热端19，所述刹车盘的其余部位为冷端。

本实施例中，所述承压件7与所述叶片6的工质通道8出口没有交集，以防工质通道8被堵塞，所述助流拱15的结构如图16所示，其凹陷深度e为8mm。

本实施例中，所述毛细壁面13能与所述工质14一起在毛细壁面上形成润湿，使热端内壁覆盖一层液膜16。

本实施例中，所述承压件7符合第一种承压方式，其与所述环形空间10的径向内、外缘的距离分别为a＝5mm、b＝5mm。所述承压件7的底面形状是长方形，如图14a所示。本实施例中，设置了通风孔9，其转轴夹角θ为45°。

本实施例中，所述叶片6的安装角为径向型，所述叶片6的壁厚为3mm，其与所述内、外刹车盘片1、3的内、外缘的距离c和r皆为15mm，如图16。所述叶片6垂直于旋转轴的横截面外形大致为直板形，如图15c。

本实施例中，所述内、外刹车盘片1、3的厚度皆为14mm，Ⅰ壁壁厚为4mm，Ⅱ壁壁厚为6mm，内、外刹车盘片1、3的间距为10mm。

本实施例中，所述工质14的体积填充率为30％。

本实施例中，所述工质14为去离子蒸馏水，本体材料为灰铸铁250。

实施例二

参见附图4、5、6、13、14e、15a、16。所述新型热管式风道刹车盘，包括内刹车盘片1、外刹车盘片3、叶片6与轮毂5等结构。所述内、外刹车盘片1、3为一对同轴、同外径、同厚度，且内设同轴片状环形空间10的片状圆环；在所述环形空间10中设有若干绕轴均布的承压件7，但所述承压件7不将所述环形空间10分隔为多个独立空间；所述叶片6为在所述内、外刹车盘片1、3间绕轴均布的中空叶片，并与所述内、外刹车盘片1、3内部贯通，形成一壳内具有密闭整体腔室17，壳外具有若干冷却风道2的中空叶轮18；所述叶片6在其最大旋转直径处设有工质助流拱15；在所述承压件7的适当位置设置可贯穿所述内、外刹车盘片1、3的绕轴均布的外张性通风孔9，所述通风孔不与所述环形空间发生任何联通；所述内、外刹车盘片1、3外侧Ⅱ壁的环形摩擦面所对应的内表面设为毛细壁面13，如图13；在不影响叶轮18正常通风的前提下，将所述内刹车盘片1通过内圆与轮毂5同轴连接，并对所述整体腔室17填充工质14与形成真空，即得本发明专利所述的新型热管式风道刹车盘。

本实施例中，所述内、外刹车盘片1、3与刹车片接触的环形摩擦面所对应的部位为所述新型热管式风道刹车盘的热端19，所述刹车盘的其余部位为冷端。

本实施例中，所述承压件7与所述叶片6的工质通道8的出口没有交集，以防工质通道8被堵塞。所述助流拱15的结构如图16所示，其凹陷深度e为15mm。

本实施例中，所述毛细壁面13能与所述工质14一起在毛细壁面上形成润湿，使热端内壁覆盖一层液膜16。

本实施例中，所述承压件7符合第一种承压方式，其与所述环形空间10的径向内、外缘的距离分别为a＝10mm、b＝10mm。所述承压件7的底面形状是梯形，如图14e。

本实施例中，设置了通风孔9，其转轴夹角θ为30°。

本实施例中，所述叶片6的安装角为后弯型，所述叶片6的壁厚为2mm，其与所述内、外刹车盘片1、3的内、外缘的距离c和r皆为10mm，如图16。所述叶片6垂直于旋转轴的横截面外形大致为弧形，如图15a。

本实施例中，所述内、外刹车盘片1、3的厚度皆为20mm，Ⅰ壁壁厚为6mm，Ⅱ壁壁厚为8mm，内、外刹车盘片1、3的间距为15mm。

本实施例中，所述工质14的体积填充率为25％。

本实施例中，所述工质14为甲苯，本体材料为铝合金。

实施例三

参见附图7、8、9、13、14c、15b、16。所述新型热管式风道刹车盘，包括内刹车盘片1、外刹车盘片3、叶片6与轮毂5等结构。所述内、外刹车盘片1、3为一对同轴、同外径、同厚度，且内设同轴片状环形空间10的片状圆环；在所述环形空间10中设有若干绕轴均布的承压件7，但所述承压件7不将所述环形空间10分隔为多个独立空间；所述叶片6为在所述内、外刹车盘片1、3间绕轴均布的中空叶片，并与所述内、外刹车盘片1、3内部贯通，形成一壳内具有密闭整体腔室17，壳外具有若干冷却风道2的中空叶轮18；所述叶片6在其最大旋转直径处设有工质助流拱15；在所述承压件7的适当位置设置可贯穿所述内、外刹车盘片1、3的绕轴均布的外张性通风孔9，所述通风孔不与所述环形空间发生任何联通；所述内、外刹车盘片1、3外侧Ⅱ壁的内壁面设为毛细壁面13，如图13所示；在不影响叶轮18正常通风的前提下，将所述内、外刹车盘片1、3通过内圆同时与轮毂5同轴连接，并对所述整体腔室17填充工质14与形成真空，即得本发明专利所述的新型热管式风道刹车盘。

本实施例中，所述内、外刹车盘片1、3与刹车片接触的环形摩擦面所对应的部位为所述新型热管式风道刹车盘的热端19，所述刹车盘的其余部位为冷端。

本实施例中，所述承压件7与所述叶片6的工质通道8的出口没有交集，以防工质通道8被堵塞。

本实施例中，所述助流拱15的结构如图16，其凹陷深度e为5mm。

本实施例中，所述承压件7符合第一种承压方式，其与所述环形空间10的径向内、外缘的距离分别为a＝8mm、b＝8mm。所述承压件7的底面形状是弧形，如图14c。

本实施例中，设置了通风孔9，转轴夹角θ为20°。

本实施例中，所述叶片6的安装角为前弯型，所述叶片6的壁厚为5mm，其与所述内、外刹车盘片1、3的内、外缘的距离c和r皆为12mm如图16。所述叶片6垂直于旋转轴的横截面外形大致为机翼形，如图15b。

本实施例中，所述内、外刹车盘片1、3的厚度皆为16mm，Ⅰ壁壁厚为3mm，Ⅱ壁壁厚为5mm，内、外刹车盘片1、3的间距为18mm。

本实施例中，所述工质14的体积填充率为20％。

本实施例中，所述工质14为萘，本体材料为镁合金。

实施例四

参见附图10、11、12、13、14i、15c、16。所述新型热管式风道刹车盘，包括内刹车盘片1、外刹车盘片3、叶片6与轮毂5等结构。所述内、外刹车盘片为一对同轴、同外径、同厚度，且内设同轴片状环形空间10的片状圆环；在所述环形空间10中设有若干绕轴均布的承压件7；所述承压件7不将所述环形空间10分隔为多个独立空间；所述叶片6为在所述内、外刹车盘片1、3间绕轴均布的中空叶片，并与所述内、外刹车盘片1、3内部贯通，形成一壳内具有密闭整体腔室17，壳外具有若干冷却风道2的中空叶轮18；所述叶片6在其最大旋转直径处设有工质助流拱15；所述内、外刹车盘片1、3外侧Ⅱ壁的内壁面设为毛细壁面13，如图13所示。在不影响叶轮18通风的前提下，将所述外刹车盘片3与轮毂5同轴连接，并对所述整体腔室17填充工质14与形成真空，即得本发明专利所述的热管式风道刹车盘。

本实施例中，所述助流拱15的结构如图16，其凹陷深度e为5mm。

本实施例中，所述承压件7符合第二种承压方式，其与所述环形空间10的径向内、外缘的距离分别为a＝4mm、b＝8mm。所述承压件7的底面形状是两个贴合的长方形，如图14i所示。

本实施例中，所述叶片6的安装角为径向型，所述叶片6的壁厚为4mm，其与所述内、外刹车盘片1、3的内、外缘的距离c和r皆为8mm，如图16。所述叶片6垂直于轴向的横截面外形大致为直板形，如图15c。

本实施例中，所述内、外刹车盘片1、3的厚度皆为18mm，Ⅰ壁壁厚为5mm，Ⅱ壁壁厚为7mm，内、外刹车盘片1、3的间距为20mm。

本实施例中，所述工质14的体积填充率为35％。

本实施例中，所述工质14为导热姆，本体材料为灰铸铁250。

Claims (10)

1.新型热管式风道刹车盘，包括内刹车盘片、外刹车盘片、叶片与轮毂等结构。其特征在于：所述内、外刹车盘片为一对同轴、同外径，且内设同轴片状环形空间的片状圆环；在所述环形空间设有若干绕轴均布的承压件，但所述承压件不将所述环形空间分隔为多个独立空间；所述叶片为在所述内、外刹车盘片间绕轴均布的中空叶片，并与所述内、外刹车盘片的内部贯通，形成一壳内具有密闭整体腔室，壳外具有若干冷却风道的中空叶轮；所述叶片可在其最大旋转直径处设置工质助流拱；所述承压件的适当位置可设置能贯穿所述内、外刹车盘片，且绕轴均布的外张性通风孔，所述通风孔不与所述环形空间发生任何联通；所述内、外刹车盘片外侧Ⅱ壁的内表面可设为毛细壁面；在不影响所述叶轮正常通风的前提下，将所述内、外刹车盘片中的一片或两片通过其内圆与轮毂同轴连接，然后对所述整体腔室填充工质与形成真空，即可得本发明专利所述的新型热管式风道刹车盘。

2.根据权利要求1所述新型热管式风道刹车盘，其特征在于：所述内、外刹车盘片与刹车片接触的环形摩擦面的对应部位为一高温储热环，所述高温储热环即为所述新型热管式风道刹车盘的热端，所述刹车盘的其余部位为冷端。

3.根据权利要求1所述新型热管式风道刹车盘，其特征在于：所述承压件与所述叶片的工质通道出口没有交集，以防所述工质通道被堵塞。

4.根据权利要求1所述新型热管式风道刹车盘，其特征在于：所述助流拱为在所述叶片的最大旋转直径处设置的一具有沿轴走向且向轴凹陷的叶片边缘，凹陷深度e取值范围0～20mm，该结构可以消除或减少所述叶片在其最大旋转直径处的工质积液量，促进积液流向热端。

5.根据权利要求1所述新型热管式风道刹车盘，其特征在于：所述毛细壁面能与工质一起在毛细壁面上形成润湿，使热端内壁覆盖一层液膜，让工质蒸发更均匀，并可防止热端出现局部干烧。

6.根据权利要求1所述新型热管式风道刹车盘，其特征在于：所述承压件由一个或一组拟棱台实体形成，其与所述环形空间的径向内、外缘的距离分别为a、b，其中a取值范围0～20mm，b取值范围2～20mm，所述承压件底面形状可以是单个或一组的平行四边形、梯形、多边形、椭圆、弧形、机翼形等。

7.根据权利要求1、6所述新型热管式风道刹车盘，其特征在于：所述承压件与所述内、外刹车盘片的两内平壁结合以承受压力，保证所述内、外刹车盘片受压不变形，这是第一种承压方式；所述承压件也可由具有可贴合倾斜侧面的两个或两组拟棱台实体组合而成，其中承压件同侧的所有拟棱台实体与某一内平壁结合，所述承压件另侧的所有拟棱台实体与另一内平壁结合，且这种结合有利于承压。所述承压件的底面形状可以是两个或两组贴合的平行四边形、梯形、多边形、弧形等。当把所述内、外刹车盘片沿其内外周剖开后，每个盘片可分拆为各带一半拟棱台实体的两部分，将此两部分旋转互嵌焊接后仍可形成能承压的所述内、外刹车盘片，这是第二种承压方式。

8.根据权利要求1、6、7所述新型热管式风道刹车盘，其特征在于：对所述第一种承压方式的新型热管式风道刹车盘，可在所述承压件的适当位置设置一种绕轴均布、且贯穿所述内、外刹车盘片的外张性通风孔。所述通风孔不与所述环形空间发生任何联通，所谓外张性表现为其出风位置所处半径大于等于进风位置所处半径，且出风位置设于所述冷却风道，通风孔与转轴呈θ夹角，θ取值范围0～60°。对于第二种承压方式的新型热管式风道刹车盘则不设置通风孔。

9.根据权利要求1所述新型热管式风道刹车盘，其特征在于：所述叶片的安装角可为后弯型、径向型、前弯型。所述叶片的壁厚为1.5～10mm，其与所述内、外刹车盘片的内、外缘的距离为c和r，c和r的取值范围0～20mm，所述叶片的垂直于旋转轴的横截面外形大致为机翼形、弧形、直板形、月牙形等；所述内、外刹车盘片的厚度及壁厚分别为10～25mm和1.5～15.0mm，且同一壁面壁厚相同、不同壁面壁厚可不相同，所述内、外刹车盘片的间距为4～25mm。

10.根据权利要求1所述新型热管式风道刹车盘，其特征在于：热管工质的体积填充率为5％～50％；所述工质为去离子蒸馏水、甲苯、萘、联苯、导热姆、汞或钾、钠等的一种或多种的混合物；所述热管式风道刹车盘本体材料为碳纤维陶瓷、复合材料、金属及其合金等。

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